本发明专利技术涉及介电陶瓷材料组合物及包含所述组合物的积层陶瓷电容器。特别地，本发明专利技术涉及一种具有低压电性质的介电陶瓷材料组合物，其包含主体物及添加物，主体物为具有钙钛矿结构的金属复合氧化物的陶瓷粉末(BaCO3、CuO、MgO、CaCO3、TiO2及ZrO2)，添加物包含四种成分元素(R1-4)，使其除了可在还原环境下烧结仍不会转变为半导体特性而可使其所制成的积层陶瓷电容器可应用卑金属作为内电极，以及获得具有高介电常数且晶粒较小且均匀的堆栈体之外，其具有低压电特性而大幅弱化其电致伸缩效应，使其在高电场强度电压下也具有良好的介电特性及温度特性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及介电陶瓷材料组合物及包含所述组合物的积层陶瓷电容器。特别地，本专利技术涉及一种具有低压电性质的介电陶瓷材料组合物，其包含主体物及添加物，主体物为具有钙钛矿结构的金属复合氧化物的陶瓷粉末(BaCO3、CuO、MgO、CaCO3、TiO2及ZrO2)，添加物包含四种成分元素(R1-4)，使其除了可在还原环境下烧结仍不会转变为半导体特性而可使其所制成的积层陶瓷电容器可应用卑金属作为内电极，以及获得具有高介电常数且晶粒较小且均匀的堆栈体之外，其具有低压电特性而大幅弱化其电致伸缩效应，使其在高电场强度电压下也具有良好的介电特性及温度特性。【专利说明】介电陶瓷材料组合物及包含所述组合物的积层陶瓷电容器
本专利技术涉及一种具有I丐钛矿结构的金属复合氧化物（Metal Composite Oxide)作 为基本组成的介电陶瓷组合物，特别地指一种在还原气氛环境下烧结，不会造成半导体特 性，且具有低压电特性及优异的温度特性的介电陶瓷组合物。本专利技术还关于一种积层陶瓷 电容器（Multi Layers Ceramics Capacitor, MLCC)，其包含所述介电陶瓷材料组合物。
技术介绍
如图2所示，现有技术的积层陶瓷电容器包含堆栈体20,该堆栈体20包含数个依 序重迭的介电层21，相邻的两个介电层21之间设有内电极22、23,两个相邻的内电极22、 23分别露出于堆栈体20的两侧端。近年来，为了满足系统端产品在轻薄短小的发展，积层 陶瓷电容器趋向高电容-体积率方向开发。一般而言，最直接的作法是经由减低介电层21 的厚度，即介电层21薄层化来达成。但是，当将介电层21薄层化时，高强度电场会被施加 于介电层21，影响介电层21的温度特性、绝缘性、可靠性及介电常数，电致伸缩效应，进而 产生积层陶瓷电容器的耐压性及耐用性问题。 其中，电致伸缩效应指施加于介电层21的两侧端的内电极22、23之间的电场产生 时，其将会导致介电层21的材料结构中的电偶极矩（Dipole moment)产生电致伸缩现象， 亦即，该偶极矩将会产生伸张的动作，致使介电层21堆栈体产生形变；特性上，亦可以利用 压电系数（d 33)来表不。 特愿平JP11-170961揭露一种不还原介电陶瓷，其是由主要成分及微量稀土元素 与玻璃组成，其主要成分以式ΑΒ0 3表示，其中A选自Ba、Sr、Ca及Mg中的至少一种，且B选 自Ti、Zr及Hf中的至少一种，其可具有高度绝缘电阻，并且在高温或高湿度下具有较佳负 荷特性，其主要平均粒径大小为0. 4 μ m，并可应用于还原或中性气氛进行烧结。 此夕卜，为针对高压直流下或高频/高电压交流电场下的材料耐受性 进行改善，特愿平JP2004-052741提及一种介电陶瓷组合物，其含有组成为 100BaJi0 3+xCu0+aR0n+bMn0+cMg0 (其中 R 表示选自 Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、 Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的至少一种稀土元素的氧化物），该专利揭露其主要成分为包含具有 钙钛矿结构的单纯钛酸钡的陶瓷组合物。 专利TW-I299727提及，为解决积体陶瓷电容器中介电层21的薄层化至1 μ m程度 时所产生的绝缘性、耐压性、高温负载寿命降低及组件可靠性降低，以及采用缩小陶瓷粒子 的平均粒径所导致的相对介电常数降低等问题，该专利揭露一种以（Ba，Ca)Ti0 3为主体物， 加入Mg、Mn、稀土类氧化物、Si、Cu及V为微量添加成分的陶瓷组合物，用以改善上述问题。 然而，上述专利皆未能提供关于施加偏压下，如何控制介电层21的压电特性关系 或其堆栈体电致伸缩效应的技术手段，进而改善现有的积层陶瓷电容器的耐用度及应用性 的问题。
技术实现思路
有鉴于现有技术的由大量且密集的介电层堆栈所构成的堆栈体的缺陷，亦即在施 加偏压下因介电层的材料所产生的电致伸缩效应大幅提升，进而影响积层陶瓷电容器的应 用性及耐用度的问题，本专利技术的目的在于提供一种介电陶瓷材料组合物，其在钙钛矿结构 的金属复合氧化物加入包含四种成分的添加物，其除了可在还原环境下烧结仍不会转变呈 现半导体特性而可使其所制成的积层陶瓷电容器可应用卑金属作为内电极，以及获得具有 高介电常数且晶粒较小且均匀的介电层之外，其具有低压电特性而大幅弱化其电致伸缩效 应，避免其所构成的堆栈体在偏压使用下变形，而提升积层陶瓷电容器的应用性及耐用度。 为达成以上的目的，本专利技术提供了一种介电陶瓷材料组合物，其中包含： 主体物，其为具有钙钛矿结构的金属复合氧化物，其包含钡（Ba)及钛（Ti); 添加物，其包含第一成分、第二成分、第三成分及第四成分，其中，第一成分选自钥 (Mo)、钥（Mo)的氧化物、铌（Nb)及铌（Nb)的氧化物中的至少一种，第二成分选自锰（Μη)、 锰（Μη)的氧化物、铁（Fe)及铁（Fe)的氧化物中的至少一种，第三成分选自钇（Υ)、钇（Υ) 的氧化物、镱（Yb)及镱（Yb)的氧化物中的至少一种，第四成分选自硅（Si)、硅（Si)的氧化 物、镁（Mg)、镁（Mg)的氧化物、铝（A1)及铝（A1)的氧化物中的至少一种。 优选地，该主体物还包含选自于由铜（Cu)、镁（Mg)、钙（Ca)及锆（Zr)所构成的群 组中的至少一种元素；进一步而言，在所述主体物中，以钡（Ba)的摩尔数、铜（Cu)、镁（Mg)、 钙（Ca)、锆（Zr)及钛（Ti)的摩尔数总和为基础，钡（Ba)的摩尔分率介于0. 4650至0. 5100 之间，铜（Cu)的摩尔分率介于0.0000至0.0100之间，镁（Mg)的摩尔分率介于0.0000至 0.0200之间，钙（Ca)的摩尔分率介于0.0000至0.0200之间，锆（Zr)的摩尔分率介于 0. 0000至0. 0200之间，且钛（Ti)的摩尔分率介于0. 4700至0. 4900之间；再进一步而言， 在所述主体物中，以钡（Ba)的摩尔数、铜（Cu)、镁（Mg)、钙（Ca)、锆（Zr)及钛（Ti)的摩尔 数总和为基础，铜（Cu)的摩尔分率介于0.0005至0.0050之间。优选地，本专利技术的介电陶 瓷材料组合物的特征在于，其介电常数介于1500至4500之间，且其压电常数低于150pC/N。 其中，为提高本专利技术的介电陶瓷材料组合物应用于积体陶瓷电容器时的介电特 性，选择过渡元素中的钥（Mo)或铌（Nb)作为所述添加物的第一成分，同时，以所述主体物 的含量为1摩尔计，所述添加物的第一成分的摩尔百分率为〇. 05至0. 14,其可微量置换入 该主体物的钙钛矿晶体结构中，致使其该结构产生膨胀，晶格结构中的c轴增长，其介电常 数亦相对增加。反之，当其含量过高且高于〇. 14摩尔时，将产生晶格不稳定的状态，使其破 坏原有的极化反应。 即，优选地，本专利技术的特征在于，以所述主体物的含量为1摩尔计，所述添加物的 第一成分的摩尔百分率为〇. 05至0. 14。 此外，所述添加物的第二成分选择过渡元素中的锰（Μη)或铁（Fe)，且以所述主体 物的含量为1摩尔计，所述添加物的第二成分的摩尔百分率为〇. 80至1. 46,其可使所述主 体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种介电陶瓷材料组合物，其中包含：主体物，其为具有钙钛矿结构的金属复合氧化物，其包含钡(Ba)及钛(Ti)；添加物，其包含第一成分、第二成分、第三成分及第四成分，其中，第一成分选自钼(Mo)、钼(Mo)的氧化物、铌(Nb)及铌(Nb)的氧化物中的至少一种，第二成分选自锰(Mn)、锰(Mn)的氧化物、铁(Fe)及铁(Fe)的氧化物中的至少一种，第三成分选自钇(Y)、钇(Y)的氧化物、镱(Yb)及镱(Yb)的氧化物中的至少一种，第四成分选自硅(Si)、硅(Si)的氧化物、镁(Mg)、镁(Mg)的氧化物、铝(Al)及铝(Al)的氧化物中的至少一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭致玮，萧富昌，朱立文，
申请(专利权)人：华新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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