專利名稱：利用抑制燒結(jié)積層陶瓷電容器改善電容溫度特性與可靠度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)方法，具體地，涉及改善電容溫度特性與可靠度的抑制收縮燒結(jié)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，積層陶瓷電容器主要由多數(shù)復(fù)合層相互堆棧并經(jīng)壓合后燒結(jié)而成，各復(fù)合層為由陶瓷層及形成于該陶瓷層上方的電極層所組成。最先由美國公司研制，其后Murata, TKD、太陽誘電等日本公司迅速發(fā)展而產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)部分取代片式鋁電解電容和片式鉭電容器。目前積層陶瓷電容(Multilayer Ceramic Capacitors, MLCC)已經(jīng)大量裝設(shè)于PC、手機(jī)、車用電子,作為被動(dòng)組件(Passive Components)的組件，以儲(chǔ)存能量,呈現(xiàn)濾波、旁路、耦合、反耦合及調(diào)諧振蕩等功效。目前電容器隨信息產(chǎn)品的需求而縮小體積，與微控制器、內(nèi)存等相較，電容雖然不是關(guān)鍵性組件，但其質(zhì)量的優(yōu)劣，卻關(guān)系電子產(chǎn)品性能的表現(xiàn)。MLCC用陶瓷粉料包括_30°C +85 °C使用溫度范圍內(nèi)，容量變化率為-80 % +30%的Y5V，-55 °C +125 °C使用溫度，容量變化率為±15%獻(xiàn)乂的乂71 。其中X7R屬于積層電容，是目前市場所需求、用量最大品種之一。日本公司運(yùn)用納米級(jí)鈦酸鋇陶瓷料(BaTiO3)，添加稀土金屬氧化物改性，制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料。專利文獻(xiàn)日本專利特開2004-224653號(hào)公報(bào)中，提出一種介電質(zhì)陶瓷，其具有如下組成包含主成分與添加成分，其中，上述主成分含有由ABO3 (A為Ba及Ca，或者為Ba、Ca及Sr ;B為Ti,或者為Ti及Zr、Hf中之至少任一種)所表示的I丐鈦礦型化合物,上述添加成分含有S1、特定的稀土類元素R及特定的金屬元素M，且該介電質(zhì)陶瓷具有晶粒與占據(jù)晶粒間的晶界，關(guān)于上述晶粒 個(gè)數(shù)之85%以上者，于其截面之90%以上之區(qū)域中，上述添加成分不固溶，且存在上述主成分，對于上述晶界中之分析點(diǎn)數(shù)之85%以上之分析點(diǎn)，含有至少上述Ba、上述Ca、上述T1、上述S1、上述R及上述M。于該專利文獻(xiàn)中，將(Ba，Ca) TiO3作為主成分，S1、特定的稀土類元素R及特定的金屬元素M作為副成分，且使上述副成分幾乎不固溶于主成分中而是存在于晶界中，以便確保高溫負(fù)載壽命，從而實(shí)現(xiàn)可靠性的提高。另外，在美國專利申請案US 6，829，136中，也是利用由ABO3為主要組成部分的介電陶瓷。其中，至少有70 %的介質(zhì)陶瓷晶體顆粒有截面積，第一區(qū)域包含被溶解的稀土元素并占據(jù)5至70%的截面積，第二區(qū)域的為自由被溶解的稀土元素并占據(jù)10至80%的邊緣截面積。利用該材料的單片介電陶瓷薄膜層陶瓷電容器具有優(yōu)異的電容溫度特性和高可靠性。商用陶瓷電容器的應(yīng)用以Class II為主，可略分為Y5V、X5R、X7R等規(guī)格，其中以X7R規(guī)格較為嚴(yán)謹(jǐn)，X7R基本上所要求的規(guī)格為指在溫度范圍于-55°C 125°C間(以25°C為基準(zhǔn))，其相對容值變化量小于15%。目前，可符合X7R規(guī)格的材料，其一就是鈦酸鋇(BaTiO3)系統(tǒng)，其以鈦酸鋇為主體配方。介電體陶瓷器組合物及電子組件的公告1310761號(hào)專利，提出一種包括含Ba、Ca、T1、Mg與Mn作為金屬元素的復(fù)合氧化物的介電陶瓷組合物，并以CV值表示結(jié)晶粒子相互間粒內(nèi)Ca濃度的變動(dòng)，較佳者為介于5%以上，小于20%之間，更較佳者為介于10%以上，18%以下之間。達(dá)到在不具有經(jīng)白添加劑組份擴(kuò)散所形成核心外殼結(jié)構(gòu)材料的介電陶瓷組合物下，具有溫度依賴特征與可靠度并非視添加劑組份而定的材料特性。該發(fā)明介電陶瓷的層合陶瓷電容器符合JIS規(guī)格規(guī)定的B特征，并符合EIA規(guī)格規(guī)定的X7R與X8R特征。此外，積層陶瓷電容(MLCC)的薄層化技術(shù)及高介電常數(shù)材料為實(shí)現(xiàn)高電容化及小型化的主要研究方向。伴隨著介電層的薄層化使電場強(qiáng)度急遽增加，對于鈦酸鋇基陶瓷材料介電層微結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求愈來愈高。因此如何藉由提升微結(jié)構(gòu)與介電性質(zhì)相關(guān)性的了解，進(jìn)而開發(fā)高電容及高可靠度MLCC的介電陶瓷材料為本發(fā)明的重點(diǎn)。目前高溫度穩(wěn)定性的積層陶瓷電容器是以BaTiO3材料系統(tǒng)的核殼結(jié)構(gòu)為主，此材料系統(tǒng)制作的高溫度穩(wěn)定性積層陶瓷電容器除了由于為配合介電層薄層仍須5-6顆小晶粒，所以導(dǎo)致介電常數(shù)低且可靠度不佳。縱觀上述現(xiàn)有技術(shù)，多在介電陶瓷的電容器成分上做變化的殼核結(jié)構(gòu)積層陶瓷為主的電容器。材料的種類選擇，成份調(diào)配增加制備的負(fù)擔(dān)，適用范圍有所限制。本申請的目的在于通過臺(tái)灣587067公開號(hào)公開的專利“抑制低溫陶瓷燒結(jié)收縮之方法及抑制層”，除在BCTZ以及BT上不再限制成分比例，使范圍相對廣泛，達(dá)到高介電常數(shù)、高電容溫度特性和高可靠性，并特別適用于需利用薄層介電層來制制備高容值的積層陶瓷電容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用(Ba，Ca) (Ti，Zr)O3為主要材料簡稱BCTZ，以鎳系金屬制作積層陶瓷電容，在其積層的外層結(jié)構(gòu)中覆蓋BaTiO3鈦酸鋇簡稱BT抑制層于組件的上下兩邊，利用抑制燒結(jié)抑制(Ba，Ca) (11，21003系統(tǒng)積層陶瓷電容器晶粒成長，進(jìn)而改善積層陶瓷電容器電容溫度相依特性與可靠度。當(dāng)燒結(jié)溫度設(shè)在抑制層與被抑制層開始收縮溫度之間，由此，被抑制層BCTZ基材在燒結(jié)開始收 縮時(shí)，BCTZ在X及Y方向收縮確被BT抑制層抑制住，只能在上下方向收縮，如同在被抑制層上下施加應(yīng)力，此應(yīng)力可以用來抑制BCTZ晶粒成長，得到與自由燒結(jié)完全不同的微觀結(jié)構(gòu)，利用抑制燒結(jié)的BCTZ將有晶粒幾乎不成長的小晶粒分布，此種微觀結(jié)構(gòu)適合用來發(fā)展高溫度穩(wěn)定性與高可靠度的非殼核結(jié)構(gòu)積層陶瓷電容器。其制作方法大致包含提供第一生坯，其中該第一生坯包含金屬層以及八80)(層，其中A為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、B為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3。并于該第一生坯上形成BaTiO3陶瓷層以及同時(shí)加熱該第一生坯及BaTiO3陶瓷層至特定溫度，其中該特定溫度能使得第一生坯完成燒結(jié)。其中該金屬層可為Ni電極層，而ABOx層的A元素為Ba、Ca的組合，而B的成分為T1、Zr的組合。本發(fā)明首先探討液相燒結(jié)控制對(Ba，Ca) (Ti，Zr) O3微結(jié)構(gòu)及介電性質(zhì)的影響，藉由改變其ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中A/B計(jì)量比及所添加BaO-SiO2玻璃的粒徑，觀察晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)及介電性質(zhì)的變化及其對產(chǎn)品可靠度的影響。當(dāng)A/B計(jì)量比減少至O. 9956時(shí)，發(fā)現(xiàn)逐漸產(chǎn)生第二相(Ba，Ca)6(Ti，Zr) 1704(|，其所造成與(Ba，Ca) (Ti，Zr)O3的共晶液相顯著地促進(jìn)晶粒成長。同時(shí)，隨著A/B計(jì)量比降低使居里溫度往高溫移動(dòng)，因而造成室溫介電常數(shù)的增加。在晶界上(Ba，Ca)6 (Ti, Zr) 17040第二相缺陷的形成造成晶界上電場及應(yīng)力的改變，這些隨A/B計(jì)量比降低所產(chǎn)生的晶界缺陷形成漏電流的管道，因而導(dǎo)致MLCC可靠度變差。此夕卜，添加粒徑較微細(xì)BaO-SiO2玻璃的Ba (Ti，Zr) O3陶瓷呈現(xiàn)較均勻的組成分布及較大的晶粒成長。當(dāng)玻璃添加量固定而其粒徑由1200nm減小至326nm,隨著玻璃粒徑的減小會(huì)促進(jìn)所添加Mn2+離子溶入造成晶格體積膨脹，因此抑制正方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较嗍咕永餃囟忍岣摺．?dāng)玻璃粒徑再減小至185nm，由于均勻晶粒結(jié)構(gòu)的較低正方性，反而使得居里溫度往低溫陡降。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)玻璃的作用不僅只是作為燒結(jié)助劑，更與晶粒成長控制及添加物的傳輸分布密切相關(guān)，并因此造成介電行為顯著變化。提高玻璃相分布的均勻性除可有效的提升陶瓷的致密度之外，更可以使得玻璃相的添加量最小化，得以降低其所導(dǎo)致的副作用。第二部分為探討晶核-晶殼結(jié)構(gòu)控制對BaTiO3介電性質(zhì)的影響，藉由改變鈣含量及添加氧化物的粒徑，觀察其晶核-晶殼微結(jié)構(gòu)變化，并探討其對于介電性質(zhì)及可靠度的影響。伴隨著(BahCax)TiO3中鈣含量的增加，會(huì)使得晶格體積縮小，證明在本發(fā)明中較小半徑的Ca離子會(huì)占據(jù)BaTiO3晶格中Ba的位置，因而抑制液相燒結(jié)及晶粒成長。由于(Baa98Caatl2)TiO3陶瓷粉末呈現(xiàn)較低的正方性，因而在燒結(jié)過程中促進(jìn)添加物擴(kuò)散，使得燒結(jié)后晶粒結(jié)構(gòu)大部分被較高正方性的鐵電晶域所占據(jù)，使得其室溫介電常數(shù)與BaTiO3陶瓷相比，能夠因此提升約10%高達(dá)3009。隨著鈣含量的增加，由A_site陽離子改變所造成的應(yīng)力變化會(huì)使得居里溫度點(diǎn)往高溫移動(dòng)，有助于提高在高溫下電容的溫度穩(wěn)定性。當(dāng)BaTiO3的添加物粒徑由次微米級(jí)縮小至納米級(jí)，晶粒間的摻雜物會(huì)有效地均勻分散，此時(shí)在添加物中之元素會(huì)與其BaTiO3的反應(yīng)增加，進(jìn)而使晶格體積增加。納米添加物如MnO及Y2O3的添加不僅促進(jìn)本身元素?cái)U(kuò)散，還包括燒結(jié)助劑(Batl 6Caa4) SiO3中元素如Ca及Si等，可提升其分布的均勻狀態(tài)并可促進(jìn)其往晶粒的中心均勻地?cái)U(kuò)散。使燒結(jié)后的晶粒結(jié)構(gòu)大部分被具有高正方性的鐵電晶域所占據(jù)，因而得到較高的介電常數(shù)。此外，納米級(jí)添加物的添加除可提高生胚薄帶中陶瓷及添加物顆粒的堆積致密度，減少造成介電層中缺陷所導(dǎo)致短路的機(jī)會(huì)，更可促進(jìn)添加物的成分在晶界中的分布，以降低在晶界中添加物凝聚所造成漏電流路徑的可能性，因此會(huì)大幅度地提升MLCCs的良率及其可信賴性。鈦酸鋇的電性易與陶瓷層內(nèi)其它氧化物形成共溶體而改善介電質(zhì)，為結(jié)構(gòu)所受影響，其以摻雜于陶瓷層以控制 晶粒的成長為> I μ tm，可燒結(jié)成介電質(zhì)最佳的MLCC。只有添加物形成第二相、液相或晶核殼(core-shell)以改善其介電性或溫度。積層陶瓷電容器以鐵電材料BaTiO3為主，為了得到較平緩電容值溫度系數(shù)，通常會(huì)制作核殼結(jié)構(gòu)的晶粒其中核純BaTiO3而殼則是BaTiO3加含微量添加劑，為了對以核殼結(jié)構(gòu)的晶粒制作積層陶瓷電容器能通過高溫高壓條件下的信賴度測試，在兩電極間至少需要有5-6顆核殼結(jié)構(gòu)的晶粒，然而為了追求高電容值，兩電極間介電層愈變愈薄，導(dǎo)致核殼結(jié)構(gòu)的晶粒必須愈變小來維持5-6顆核殼結(jié)構(gòu)，核殼結(jié)構(gòu)的晶粒變小將導(dǎo)致材料介電常數(shù)大幅降低，這對于積層陶瓷電容器利用降低兩電極間的介電厚度來提升電容值相關(guān)不利，因此必須將材料改變?yōu)榉呛藲そY(jié)構(gòu)的晶粒，此種非核殼結(jié)構(gòu)材料在兩電極間只需1-2顆就可以通過高溫高壓條件下的信賴度測試，然而為了得到較平緩電容值溫度系數(shù)，此類非核殼結(jié)構(gòu)的材料在燒結(jié)必須抑制晶粒成長，研究發(fā)現(xiàn)利用抑制收縮燒結(jié)可以藉由此燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的抑制力來抑制非核殼結(jié)構(gòu)晶粒成長，得到平緩電容值溫度系數(shù)的非核殼結(jié)構(gòu)介電材料，適合取代目前核殼結(jié)構(gòu)介電材料來制作高容植的積層陶瓷電容器。根據(jù)上述燒結(jié)方法的說明，本發(fā)明還提供了一種燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，并于該第一生坯上形成溫度特性維持媒介以及同時(shí)加熱該第一生坯及溫度特性維持媒介至特定溫度，其中該特定溫度能使得該第一生還完成燒結(jié)。此外，本發(fā)明更可用來提供一種燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，并于該第一生坯上形成產(chǎn)品特性可靠度維持媒介，以及同時(shí)加熱該第一生坯及產(chǎn)品特性可靠度維持媒介至一特定溫度，其中該特定溫度能使得該第一生還完成燒結(jié)。基于前面所述的方法，可得知一種電子組件，可包含第一生坯，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，且第二生坯形成于該第一生坯上。以及，一種電子組件可包含溫度特性維持媒介形成于該第一生坯上，以及一種電子組件亦可包含產(chǎn)品特性可靠度維持媒介形成于該第一生坯上，在此不再贅述。


圖1a燒結(jié)方法示意圖b改善溫度特性燒結(jié)方法示意圖c改善產(chǎn)品特性可靠度燒結(jié)方法示意2電子組件燒結(jié)生坯產(chǎn)品示意3積層陶瓷電 容結(jié)構(gòu)示意4積層陶瓷電容三種材料的燒結(jié)收縮曲線如圖標(biāo)意5自由燒結(jié)下BCTZ晶粒圖6抑制燒結(jié)下BCTZ晶粒圖7電容器的電容值改變率隨溫度變化圖8電容器在125°C 100V下的絕緣電阻值率隨時(shí)間變化圖9a電容燒結(jié)方法示意圖 b改善電容溫度特性燒結(jié)方法示意圖c改善電容特性可靠度方法示意10電容組件燒結(jié)生坯產(chǎn)品示意圖主要組件符號(hào)說明11提供第一生胚步驟13形成第二生胚步驟15同時(shí)加熱步驟21提供第一生胚步驟23形成溫度特性維持媒介步驟25同時(shí)加熱步驟31提供第一生胚步驟33形成產(chǎn)品特性可靠度維持媒介步驟
35同時(shí)加熱步驟40電子組件41第一生坯411第一生坯金屬層413第一生坯陶瓷層YZOx層43第二生坯51提供第一生胚步驟53形成第二生胚步驟55同時(shí)加熱步驟61提供第一生胚步驟63形成溫度特性維持媒介步驟65同時(shí)加熱步驟71提供第一生胚步驟73形成產(chǎn)品特性可靠度維持媒介步驟75同時(shí)加熱步驟 80電容組件81第一生坯811第一生坯金屬層813第一生坯陶瓷層YZOx層83第二生坯
具體實(shí)施例方式請參見圖la，一種燒結(jié)的方法，其包括步驟提供一第一生坯11，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)兀素、X為約3,并于該第一生還上形成第二生還13以及同時(shí)加熱該第一生還及第二生坯至特定溫度15，其中該特定溫度能使得該第一生坯完成燒結(jié)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，該特定溫度為900°C以上，且該第二生坯的燒結(jié)溫度高于該特定溫度。此外，該第一生坯在該特定溫度具有收縮量，并受該第二生坯抑制。由該方法所燒結(jié)的產(chǎn)品中，該金屬層可為Ni電極層、該Y的成分是Ba、Ca的組合，而該Z的成分是T1、Zr的組合。根據(jù)上述燒結(jié)方法的較佳實(shí)施例中，亦即特定溫度為900°C以上、燒結(jié)溫度高于該特定溫度、收縮量并受抑制、金屬層可為Ni電極層、Y的成分是Ba、Ca的組合，以及Z的成分是T1、Zr的組合，因?yàn)槿靠膳c其它各實(shí)施例相對應(yīng)，因此不再贅述。請參見圖lb，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神，還可用來提供一種燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯21，其中該第一生坯包含金屬層以及￥20)(層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，并于該第一生坯上形成溫度特性維持媒介23以及同時(shí)加熱該第一生坯及溫度特性維持媒介至特定溫度25，其中該特定溫度能使得該第一生坯完成燒結(jié)。請參見圖lc，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神，更可用來提供一種燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯31，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，并于該第一生坯上形成產(chǎn)品特性可靠度維持媒介33，以及同時(shí)加熱該第一生坯及產(chǎn)品特性可靠度維持媒介至特定溫度35，其中該特定溫度能使得該第一生坯完成燒結(jié)。請參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神，可得知一種電子組件40包含第一生坯41，其中該第一生坯包含金屬層411以及YZOx層413，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，且第二生坯43形成于該第一生坯上。而根據(jù)前面所述的燒結(jié)方法及電子組件的燒結(jié)產(chǎn)品也輕易可知，一種電子組件可包含溫度特性維持媒介形成于該第一生坯上，以及一種電子組件也可包含一產(chǎn)品特性可靠度維持媒介形成于該第一生坯上，在此不再贅述。請參見圖9a，一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯51，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)兀素、X為約3,并于該第一生還上形成第二生還53以及同時(shí)加熱該第一生坯及第二生坯至特定溫度55，其中該特定溫度能使得該第一生坯完成燒結(jié)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，該特定溫度為900°C以上，且該第二生坯的燒結(jié)溫度高于該特定溫度。此外，該第一生坯在該特定溫度具有收縮量，并受該第二生坯抑制。由該方法所燒結(jié)的產(chǎn)品中，該金屬層可為Ni電極層、該Y的成分是Ba、Ca的組合，而該Z的成分是T1、Zr的組合。根據(jù)上述電容燒結(jié)方法的較佳實(shí)施例中，即特定溫度為900°C以上、燒結(jié)溫度高于該特定溫度、收縮量并受抑制、金屬層可為Ni電極層、Y的成分是Ba、Ca的組合，以及Z的成分是T1、Zr的組合，因?yàn)槿靠膳c其它各實(shí)施例相對應(yīng)，因此不再贅述。請參見圖％，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神，還可用來提供一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯61，其中該第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，并于該第一生坯上形成電容溫度特性維持媒介63以及同時(shí)加熱該第一生坯及溫度特性維持媒介至特定溫度65，其中該特定溫度能使得該第一生坯完成燒結(jié)。

請參見圖9c，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神，更可用來提供一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟提供第一生坯71，其中該第一生坯包含金屬層以及￥20)(層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，并于于該第一生坯上形成電容產(chǎn)品特性可靠度維持媒介73，以及同時(shí)加熱該第一生坯及產(chǎn)品特性可靠度維持媒介至特定溫度75，其中該特定溫度能使得該第一生坯完成燒結(jié)。請參見圖10，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神，可得知一種電容組件80包含第一生坯81，其中該第一生坯包含金屬層811以及YZOx層813，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3，且第二生坯83形成于該第一生坯上。而根據(jù)前面所述的燒結(jié)方法及電容組件的燒結(jié)產(chǎn)品也輕易可知，一種電容組件可包含一溫度特性維持媒介形成于該第一生坯上，以及一種電容組件亦可包含一產(chǎn)品特性可靠度維持媒介形成于該第一生坯上，在此不再贅述。以上所述的所有燒結(jié)方法及產(chǎn)品的實(shí)施例，也可相對應(yīng)用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品及通訊裝置等的積層陶瓷組件的燒結(jié)，不再贅述。為了更加了解本發(fā)明實(shí)施后的樣態(tài)及相對于目前技術(shù)的進(jìn)步，在此再以文字配合圖式加以說明。本發(fā)明利用(Ba，Ca) (Ti，Zr)O3為主要材料簡稱BCTZ 513，以鎳卑金屬511制作積層陶瓷電容，在其積層的外層結(jié)構(gòu)中覆蓋BaTiO3鈦酸鋇簡稱BT抑制層53于組件上下兩邊，組件結(jié)構(gòu)如圖3，三種材料的燒結(jié)收縮曲線如圖4，電極鎳最早收縮，被抑制層BCTZ其次，抑制層BT有最高溫度的收縮區(qū)線。當(dāng)燒結(jié)溫度設(shè)在抑制層與被抑制層開始收縮溫度之間，由此，被抑制層BCTZ基材在燒結(jié)開始收縮時(shí)，BCTZ在X及Y方向的收縮的確被BT抑制層抑制住，只能往上下方向收縮，就像在被抑制層上下施加應(yīng)力，此應(yīng)力可以用來抑制BCTZ晶粒成長，得到與自由燒結(jié)完全不同的微觀結(jié)構(gòu)，利用抑制燒結(jié)的BCTZ將有晶粒幾乎不成長的小晶粒分布，此種微觀結(jié)構(gòu)適合用來發(fā)展高溫度穩(wěn)定性與高可靠度的非殼核結(jié)構(gòu)積層陶瓷電容器。 平均原始粒徑約O. 45微米的BCTZ做成積層陶瓷電容器，以60微米厚度的鈦酸鋇BT夾在組件上下兩邊后在1150°C進(jìn)行共燒2小時(shí)，明顯地，自由燒結(jié)下BCTZ晶粒成長到大約4微米如圖5，然而利用鈦酸鋇BT當(dāng)抑制層的確能有效地抑制BCTZ基材的晶粒成長，燒結(jié)后其平均晶粒大小可抑制在O. 45微米與原始平均粒徑相當(dāng)如圖6，此微觀結(jié)構(gòu)變化將影響其電容器相關(guān)的電容值溫度系數(shù)與可靠度等特性。圖7說明電容器的電容值改變率隨溫度變化，明顯 地，相對于自由燒結(jié)，抑制燒結(jié)的電容器其電容值改變率隨溫度變化是較平坦，另外在圖8是電容器在125 °C 100V下的絕緣電阻值率隨時(shí)間變化，這常用來評(píng)估電容器在使用時(shí)的可靠度，明顯地看出經(jīng)過抑制燒結(jié)的電容器因晶粒小且均勻所以可靠度壽命較長。
權(quán)利要求
1.一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟 提供第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一或多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一或多個(gè)元素、X為約3 ； 在所述第一生坯上形成第二生坯；以及 同時(shí)加熱所述第一生坯及第二生坯至特定溫度，其中所述特定溫度能使得第一生坯完成燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特定溫度為900°C以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二生坯的燒結(jié)溫度高于所述特定溫度且所述第一生坯在所述特定溫度具有收縮量，并受所述第二生坯抑制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬層為Ni電極層，Y的成分為Ba、Ca的組合，且Z的成分為T1、Zr的組合。
5.一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟 提供第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3 ； 在所述第一生坯上形成溫度特性維持媒介；以及 同時(shí)加熱所述第一生坯及溫度特性維持媒介至特定溫度，其中所述特定溫度能使得所述第一生還完成燒結(jié)。
6.一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟 提供第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3 ； 在所述第一生坯上形成產(chǎn)品特性可靠度維持媒介；以及 同時(shí)加熱所述第一生坯及產(chǎn)品特性可靠度維持媒介至特定溫度，其中所述特定溫度能使得所述第一生坯完成燒結(jié)。
7.一種電容燒結(jié)的方法，其包括步驟 提供第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3 ;以及 加熱所述第一生坯至特定溫度，其中所述特定溫度能使得所述第一生坯完成燒結(jié)。
8.一種電容，包含 第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3 ;以及第二生坯，所述第二生坯形成于所述第一生坯上。
9.一種電容，包含 第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3 ;以及溫度特性維持媒介，所述溫度特性維持媒介形成于所述第一生坯上。
10.一種電容，包含 第一生坯，其中所述第一生坯包含金屬層以及YZOx層，其中Y為選自IIA族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、Z為選自IV族中的一個(gè)或者多個(gè)元素、X為約3 ;以及 產(chǎn)品特性可靠度維持媒介，所述產(chǎn)品特性可靠度維持媒介形成于所述第一生坯上。
11.一種消費(fèi)性電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品或通訊裝置，包括積層陶瓷電容，其中所述積層陶瓷電容是通過利用權(quán)利要求1、5、6或7所述的方法制備的，且所述消費(fèi)性電子產(chǎn)品包括音響器材、電視、光盤播放器、掌上型游樂器、電視游樂器、個(gè)人數(shù)字助理、MP3播放器、MP4播放器、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、打印機(jī)、掃描機(jī)、多功能事務(wù)機(jī)、數(shù)字相框、GPS定位系統(tǒng)、電子紙、計(jì)算機(jī)外設(shè)商品；所述計(jì)算機(jī)產(chǎn)品包括桌上型計(jì)算機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)、麥金塔計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、準(zhǔn)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、掌上型計(jì)算機(jī)或小筆電；所述通訊裝置包括無線傳送接收單元、行動(dòng)電話、智能型手機(jī)、對講機(jī)、傳呼機(jī)、電話機(jī)、視訊電話、傳真機(jī)、無線通話器或網(wǎng)絡(luò)電話。
全文摘要
本發(fā)明利用(Ba，Ca)(Ti，Zr)O3為主要介電材料，用抑制燒結(jié)來改變(Ba，Ca)(Ti，Zr)O3的微結(jié)構(gòu)，開發(fā)出非殼核結(jié)構(gòu)的高溫度穩(wěn)定性與高可靠性介電質(zhì)。(Ba，Ca)(Ti，Zr)O3基材在燒結(jié)時(shí)晶粒成長受到抑制，進(jìn)而在(Ba，Ca)(Ti，Zr)O3介電質(zhì)被抑制燒結(jié)，得到較小平均晶粒分布所形成的，進(jìn)而達(dá)到電容器的低電容值溫度系數(shù)與高可靠度等特性。
文檔編號(hào)C04B35/64GK103050280SQ20111030852
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者李文熙 申請人:李文熙