专利名称：介电陶瓷组合物的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种介电陶瓷组合物，且特别是有关于一种具有高介电常数的介电陶瓷组合物。
背景技术：
随着无线通讯技术的进步，可携式行动通讯产品的需求也大量增加，并朝向轻薄短小、高可靠度与低价化发展，以达小型化及轻量化的高密度构装要求。由于无线通讯产品是藉由微波传递讯号，其中所使用的陶瓷材料，必须能在室温下具有高介电常数值 (dielectric constant, ε r)以及高的质量因子(qualityfactor, QX f)。在中国台湾专利公告号第373201号中，揭露了一种介电陶瓷组合物，包含(BaCa) TiO3作为主要成份，而碳酸锰(MnCO3)、三氧化二镝(Dy2O3)、五氧化二铌(Nb2O5)则作为副成份。虽然此介电陶瓷组合物可达到介电常数10000以上，但仅能在低氧分压情况下进行烧结，无法在一般氧化气氛下烧结，难以在工业上应用。在中国台湾专利公告号第37四48号中，揭露了一种介电陶瓷组合物，包含钛酸钡 (BaTiO3)、锆酸钡(BaZrO3)、钛酸钙(CaTiO3)、钛酸镁(MgTiO3)作为主要成份，而以氧化镍 (NiO)、二氧化铈(CeO2)、二氧化锰(MnO2)与二氧化硅(SiO2)作为副成份。然而此介电陶瓷组合物仅能达到介电常数介于4000 6000之间。在中国台湾专利公告号第476733号中，揭露一种具有极高介电率的多重掺杂钛酸钡，包含[(BaSr)La] [TiMg]O3作为主要成份，进行烧结后，可在摄氏70°C时达到高于 20000的介电常数。然而，此组合物介电峰值的温度点无法降低至室温范围就难以在工业上应用。在工业上生产圆盘式介电陶瓷安规电容是利用隧道连续式烧结炉进行烧结，烧结炉内的温度稳定区间不大，一般在摄氏正负十度的范围之间就算很好。但是陶瓷电容有一特性，介电常数会随烧结温度的升高而增大，烧结温度越高，介电常数越高。因此烧结炉内的因在不同的温度区间的温度差异，会造成介电陶瓷组合物的介电常数有不均勻的情况， 因此其电容值在量产时变异过大问题而造成可靠率不佳的问题。因此，需要一种能具有均勻介电常数且在室温下的介电峰值高于9000的介电陶瓷组合物。
发明内容
因此，本发明的一目的就是在于提供一种介电陶瓷组合物，控制主成份与副成份的添加比例，降低介电常数随烧结温度升高的敏感度，可显著改善烧结温度造成介电常数变异量过大问题。依据本发明一实施例，提供一种介电陶瓷组合物，包含钛酸钡(BaTiO3)、锆酸钡 (BaZrO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钙(CaTiO3)、锆酸钙(CaZrO3)以及一烧结添加剂。其中以钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100重量份为基准，烧结添加剂具有0. 32 4. 5重量份。烧结添加剂包含五氧化二铌(Nb2O5)、三氧化二铋(Bi2O3)、二氧化锰 (MnO2)、二氧化硅(SiO2)以及三氧化二钇化203)。其中该介电陶瓷组合物进行烧结后的介电常数范围介于9000 11000。依据本发明一实施例，提供一种介电陶瓷组合物，以钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100摩尔份为基准，钛酸钡占100摩尔份的80 90摩尔％、锆酸钡占 100摩尔份的3 9摩尔％、钛酸锶占100摩尔份的1 5摩尔％、钛酸钙占100摩尔份的 3 10摩尔％以及锆酸钙占100摩尔份的2 8摩尔％。依据本发明另一实施例，提供一种介电陶瓷组合物，以钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100重量份为基准，烧结添加剂包含0. 01 0. 8重量份的五氧化二铌、0. 2 1. 2重量份的三氧化二铋、0. 01 0. 5重量份的二氧化锰、0. 01 1. 00重量份的二氧化硅以及0. 1 1. 00重量份的三氧化二钇。依据本发明另一实施例，提供一种介电陶瓷组合物，于一温度范围介于1290°C 1330°C之间进行烧结后，该介电陶瓷组合物的介电变异量介于-200 200之间。本发明的介电陶瓷组合物的优点在于通过调整组成成份与烧结添加剂的比例，改善因烧结温度造成变异过大的问题并达到介电常数范围介于9000 11000，以克服因制程设备造成的低良率问题。
具体实施例方式本发明的介电陶瓷组合物的一态样，是包含钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙、锆酸钙以及一烧结添加剂。烧结添加剂包含五氧化二铌、三氧化二铋、二氧化锰、二氧化硅以及三氧化二钇。其中此种电陶瓷组合物进行烧结后，可达到介电常数介于9000 11000。在一实施例中，以钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100摩尔份， 钛酸钡占100摩尔份的80 90摩尔％、锆酸钡占100摩尔份的3 9摩尔％、钛酸锶占 100摩尔份的1 5摩尔％、钛酸钙占100摩尔份的3 10摩尔％以及锆酸钙占100摩尔份的2 8摩尔％。在一实施例中，以钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100重量份为基准，此烧结添加剂具有0. 32 4. 5重量份。在另一实施例中，以钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100重量份为基准，烧结添加剂包含0. 01 0. 8重量份的五氧化二铌、0. 2 1. 2重量份的三氧化二铋、0. 01 0. 5重量份的二氧化锰、0. 01 1. 00重量份的二氧化硅以及0. 1 1. 00重量份的三氧化二钇。以下则以实际实施例更具体地说明本发明，惟本发明的范围不受这些实施例限制。首先，预先制备包含钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙的主要成份。准备 81摩尔份的钛酸钡、7摩尔份锆酸钡、4摩尔量份的钛酸锶、5摩尔份的钛酸钙以及3摩尔份的锆酸钙。接着将上述材料置入Nylon 6的球磨桶中，在此球磨桶中加入玛瑙球进行球磨混合12小时。将球磨混合后的浆液经过滤及烘干。接着在1200°C下进行锻烧保持温度两小时，以制备介电陶瓷组合物的起始材料。在以下实施例与比较实施例中，除另外指定，最后烧结温度为1290°C 1330°C。
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比较实施例1主要成份总重为100重量份的前述介电陶瓷组合物的起始材料。烧结添加剂0. 5重量份的三氧化二铋、0. 8重量份的五氧化二铌以及0. 3重量份
的二氧化锰。步骤将烧结添加剂与上述介电陶瓷组合物的起始材料加入球磨桶内进行细磨， 并加入钇稳定氧化锆球(Y-ZrO2),经细磨时间八小时后使粉体达到粒径约为1 μ m。接着进行烘干后成型。进行烧结，烧结温度介于1290°C 1330°C，烧结持续时间为两小时。最后涂布于陶瓷电容专用电极与电极烧附(800°C )，所测得的介电常数介于7400 8800，介电常数变异量约为1200。随着烧结温度的提高介电常数的变异量越趋变大，变异量最大值约为 1500。比较实施例2主要成份总重为100重量份的前述介电陶瓷组合物的起始材料。烧结添加剂0. 5重量份的三氧化二铋、0. 8重量份的五氧化二铌、0. 3重量份的二氧化锰以及0. 4重量份的二氧化锡(SnO2)。步骤比较实施例1的实验操作与比较实施例1相同，其差异处仅在于比较实施例2所使用的烧结添加剂还包含二氧化锡。最后涂布于陶瓷电容专用电极与电极烧附 (800°C )，所测得的介电常数介于4000 8000。随着烧结温度的提高介电常数的变异量越趋变大，变异量最大值约4000。实施例1主要成份总重为100重量份的前述介电陶瓷组合物的起始材料。烧结添加剂0. 2重量份的五氧化二铌、1. 0重量份的三氧化二铋、0. 4重量份的二氧化锰、0. 8重量份的二氧化硅以及0. 2重量份的三氧化二钇。步骤实施例1的实验操作与比较实施例1相同，其差异处仅在于实施例1所使用的烧结添加剂还包含二氧化硅与三氧化二钇。最后涂布于陶瓷电容专用电极与电极烧附 (800°c )，所测得的介电常数介于9400 9600之间。随着烧结温度的提高介电常数的变异量并未有太大的改变，变异量最大值约为200。实施例2主要成份总重为100重量份的前述介电陶瓷组合物的起始材料。烧结添加剂0. 01重量份的五氧化二铌、0. 2重量份的三氧化二铋、0. 01重量份的二氧化锰、0. 01重量份的二氧化硅以及0. 1重量份的三氧化二钇。步骤实施例2的实验操作与比较实施例1相同，其差异处仅在于实施例2所使用的烧结添加剂还包含二氧化硅与三氧化二钇。最后涂布于陶瓷电容专用电极与电极烧附 (800°c )，所测得的介电常数介于9000 9200之间。随着烧结温度的提高介电常数的变异量并未有太大的改变，变异量最大值约为200。实施例3主要成份总重为100重量份的前述介电陶瓷组合物的起始材料。烧结添加剂0. 8重量份的五氧化二铌、1. 2重量份的三氧化二铋、0. 5重量份的二氧化锰、1. 00重量份的二氧化硅以及1. 00重量份的三氧化二钇。步骤实施例2的实验操作与比较实施例1相同，其差异处仅在于实施例2所使
5用的烧结添加剂还包含二氧化硅与三氧化二钇。最后涂布于陶瓷电容专用电极与电极烧附 (800°c )，所测得的介电常数介于10800 11000之间。随着烧结温度的提高介电常数的变异量并未有太大的改变，变异量最大值约为200。由此可见，本发明的实施例的介电陶瓷组合物通过调整组成成份与烧结添加剂的比例，达到介电常数范围介于9000 11000，且在烧结温度正负20°C的范围内达到变异量介于-200 200。虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种介电陶瓷组合物，其包含有 一钛酸钡；一锆酸钡； 一钛酸锶； 一钛酸钙； 一锆酸钙；以及一烧结添加剂，以所述钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100重量份为基准，所述烧结添加剂具有0. 32 4. 5重量份，该烧结添加剂包含五氧化二铌、三氧化二铋、二氧化锰、二氧化硅以及三氧化二钇，其中该介电陶瓷组合物进行烧结后的介电常数范围介于9000 11000。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述钛酸钡占100摩尔份的80 90摩尔％、锆酸钡占100摩尔份的3 9摩尔％、钛酸锶占100摩尔份的1 5摩尔％、钛酸钙占100摩尔份的3 10摩尔％以及该锆酸钙占100摩尔份的2 8摩尔％。
3.如权利要求1所述的组合物，其中以所述钛酸钡、锆酸钡、钛酸锶、钛酸钙以及锆酸钙合计为100重量份为基准，所述烧结添加剂包含0. 01 0. 8重量份的五氧化二铌、0. 2 1. 2重量份的三氧化二铋、0. 01 0. 5重量份的二氧化锰、0. 01 1. 00重量份的二氧化硅以及0. 1 1. 00重量份的三氧化二钇。
4.如权利要求1所述的组合物，其中该介电陶瓷组合物于一温度范围介于1290°C 1330°C之间进行烧结后，该介电陶瓷组合物的介电变异量介于-200 200之间。
全文摘要
一种介电陶瓷组合物，其包含钛酸钡(BaTiO3)、锆酸钡(BaZrO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钙(CaTiO3)、锆酸钙(CaZrO3)以及一烧结添加剂。此烧结添加剂包含五氧化二铌(Nb2O5)、三氧化二铋(Bi2O3)、二氧化锰(MnO2)、二氧化硅(SiO2)以及三氧化二钇(Y2O3)。此介电陶瓷组合物进行烧结后的介电常数范围介于9000～11000。
文档编号C04B35/49GK102399083SQ20101028375
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者翁丁财, 詹镇锋, 谢慧霖 申请人:中国钢铁股份有限公司