介电陶瓷组合物、介电材料以及包含其的多层陶瓷电容器制造技术

本发明专利技术公开一种介电组陶瓷合物、介电材料以及包含其的多层陶瓷电容器，所述介电材料包括钛酸钡基基体材料主要成分和辅助成分。在所述介电材料的精细的烧结结构中，Ca的含量小于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且所述第一晶粒的平均粒径与所述第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内。

【技术实现步骤摘要】
介电陶瓷组合物、介电材料以及包含其的多层陶瓷电容器本申请要求于2015年12月24日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0186420号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用包含于此。
本公开涉及一种能够确保X8R温度特性和可靠性的介电陶瓷组合物和介电材料，以及包含其的多层陶瓷电容器。
技术介绍
诸如电容器、电感器、压电元件、压敏电阻、热敏电阻等使用陶瓷材料的电子组件包括由陶瓷材料形成的陶瓷主体、形成在陶瓷主体中的内电极以及安装在陶瓷主体的表面上以便连接到内电极的外电极。在陶瓷电子组件中，多层陶瓷电容器包括多个堆叠的介电层、设置为与介于其间的介电层中的每个彼此面对的内电极以及电连接到内电极的外电极。通常，采用薄片法、印刷法等通过堆叠用于内电极的膏和用于介电层的膏，并同时对堆叠的膏进行烧结来制造多层陶瓷电容器。根据现有技术等的用在高电容多层陶瓷电容器中的介电材料(钛酸钡(BaTiO3)基介电材料)在室温下具有高介电常数、相对低的耗散因数(dissipationfactor)和优异的绝缘电阻特性。然而，钛酸钡(BaTiO3)基介电材料在满足X8R特性(温度高达150℃时的电容温度特性)和确保可靠性方面存在问题。
技术实现思路
本公开的一方面可提供一种新的能够确保X8R温度特性和可靠性的介电陶瓷组合物和介电材料，以及包含其的多层陶瓷电容器。根据本公开的一方面，提供一种介电陶瓷组合物，所述介电陶瓷组合物包括：钛酸钡基基体材料主要成分和辅助成分，其中，在烧结后的精细结构中，Ca的含量小于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且烧结后的所述第一晶粒的平均粒径与烧结后的所述第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内，通过烧结介电陶瓷组合物而形成介电材料。根据本公开的另一方面，一种多层陶瓷电容器可包括：陶瓷主体，介电层和内电极交替地堆叠在所述陶瓷主体中；第一外电极和第二外电极，形成在所述陶瓷主体的外表面上，并电连接到第一内电极和第二内电极，其中，在所述介电层的精细结构中，Ca的含量小于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且烧结后的所述第一晶粒的平均粒径与烧结后的所述第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内。根据本公开的另一方面，一种介电陶瓷组合物可包括基体材料主要成分粉末和辅助成分，所述基体材料主要成分粉末包括(Ba1-xCax)TiO3(x≤0.02)粉末和(Ba1-yCay)TiO3(0.04≤y≤0.12)粉末。所述辅助成分可包括：第一辅助成分，包含从由Mn、V、Cr、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的一种或更多种可变价受体元素的氧化物和碳酸盐组成的组中选择的一种或更多种；第二辅助成分，包含包括Mg的固定价受体元素的氧化物和碳酸盐中的一种或更多种；第三辅助成分，包含从由Y、Dy、Ho、Sm、Gd、Er、La、Ce和Nd中的一种或更多种元素的氧化物和碳酸盐组成的组中选择的一种或更多种；第四辅助成分，包含从由Ba和Ca中的一种或更多种元素的氧化物和碳酸盐组成的组中选择的一种或更多种；第五辅助成分，包含CaZrO3；第六辅助成分，包含从由Si的氧化物、Si的碳酸盐以及包含Si的玻璃组成的组中选择的一种或更多种。根据本公开的一方面，提供一种通过烧结如上所述的介电陶瓷组合物而形成的介电材料。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，将更加清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和优点，在附图中：图1是示出烧结后的根据本公开的示例性实施例的介电陶瓷组合物的精细结构的示意图；图2是示出根据本公开的另一示例性实施例的多层陶瓷电容器的示意性透视图；图3是示出沿着图2的A-A’线截取的多层陶瓷电容器的示意性剖视图。具体实施方式在下文中，将参照附图如下描述本专利技术构思的实施例。然而，本专利技术构思可按照多种不同的形式来举例说明，并不应该被解释为局限于在此阐述的特定实施例。更确切地说，提供这些实施例，以使本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”或者“结合到”另一元件时，所述元件可直接“位于”另一元件“上”、直接“连接到”或者直接“结合到”另一元件，或者可存在介于他们之间的其他元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”或者“直接结合到”另一元件时，可不存在介于他们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项的一项或更多项的任意和全部组合。将明显的是，虽然“第一”、“第二”、“第三”等的术语可在此用于描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面论述的第一构件、组件、区域、层或部分可称为第二构件、组件、区域、层或部分。为了方便描述，在这里可使用诸如“在…之上”、“上方”、“在…之下”和“下方”等的空间相对术语，以描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，空间相对术语意图包含除了在附图中所描绘的方位之外装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“之上”或“上方”的元件随后将定位为“在”所述其他元件或特征“之下”或“下方”。因此，术语“在…之上”可根据附图的特定方向而包含“在…之上”和“在…之下”的两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或处于其他方位)，并可对在这里使用的空间相对描述符做出相应的解释。在此使用的术语仅用来描述特定的实施例，而不意图限制本专利技术构思。如在此使用的，除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意图包含复数形式。还将理解的是，当在说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，列举存在的所陈述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或他们的组，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或他们的组。在下文中，将参照示出本专利技术构思的实施例的示意图来描述本专利技术构思的实施例。在附图中，例如，由于生产技术和/或公差，可估计所示出的形状的修改。因此，本专利技术构思的实施例不应被理解为局限于在此示出的区域的特定的形状，例如，不限于包括制造导致的形状上的改变。以下的实施例也可由一个或他们的组合而构成。下面描述的本专利技术构思的内容可具有多种构造，且仅在此提出所需的构造，但不限于此。本公开涉及一种介电陶瓷组合物。包含介电陶瓷组合物的电子组件的示例包括电容器、电感器、压电元件、压敏电阻、热敏电阻等。在下文中，将描述介电陶瓷组合物和作为电子组件的示例的多层陶瓷电容器。根据本公开的示例性实施例的介电陶瓷组合物可包含基体材料主要成分和辅助成分，其中，在烧结后的精细结构中，其中Ca的含量少于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，其中Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且烧结后的第一晶粒的平均粒径与烧结后的第二晶粒的平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介电陶瓷组合物，包括钛酸钡基基体材料主要成分和辅助成分，其中，在所述基体材料主要成分的精细的烧结结构中，Ca的含量小于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且所述第一晶粒的平均粒径与所述第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内。

【技术特征摘要】
2015.12.24 KR 10-2015-01864201.一种介电陶瓷组合物，包括钛酸钡基基体材料主要成分和辅助成分，其中，在所述基体材料主要成分的精细的烧结结构中，Ca的含量小于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且所述第一晶粒的平均粒径与所述第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内。2.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中，所述基体材料主要成分的满足第一晶粒的平均粒径与第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内的条件的晶粒的面积为晶粒的整个面积的80％或更大。3.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中，所述第一晶粒的平均粒径为200nm至450nm，所述第二晶粒的平均粒径为120nm至350nm。4.如权利要求3所述的介电陶瓷组合物，其中，所述第一晶粒的平均粒径大于所述第二晶粒的平均粒径。5.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中，所述辅助成分包括：第一辅助成分，包含从由Mn、V、Cr、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的一种或更多种可变价受体元素的氧化物和碳酸盐组成的组中选择的一种或更多种；第二辅助成分，包含包括Mg的固定价受体元素的氧化物和碳酸盐中的一种或更多种；第三辅助成分，包含从由Y、Dy、Ho、Sm、Gd、Er、La、Ce和Nd中的一种或更多种元素的氧化物和碳酸盐组成的组中选择的一种或更多种；第四辅助成分，包含从由Ba和Ca中的一种或更多种元素的氧化物和碳酸盐组成的组中选择的一种或更多种；第五辅助成分，包含CaZrO3；第六辅助成分，包含从由Si的氧化物、Si的碳酸盐以及包含Si的玻璃组成的组中选择的一种或更多种。6.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在所述第一辅助成分中的Mn、V、Cr、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的一种或更多种可变价受体元素的含量的总和为0.1摩尔份至2.0摩尔份。7.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在所述第二辅助成分中的包括Mg的固定价受体元素的含量为2.0摩尔份或更少。8.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在所述第三辅助成分中的Y、Dy、Ho、Sm、Gd、Er、La、Ce和Nd中的一种或更多种元素的含量的总和为0.2摩尔份至5.0摩尔份。9.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在所述第四辅助成分中的Ba和Ca中的一种或更多种元素的含量的总和为0.72摩尔份至7.68摩尔份。10.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中，基于100摩尔份的基体材料主要成分，所述CaZrO3的基于Ca和Zr的含量为3摩尔份或更少。11.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在所述第六辅助成分中的Si的含量为0.5摩尔份至3.0摩尔份。12.如权利要求5所述的介电陶瓷组合物，其中：基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在第一辅助成分中的Mn、V、Cr、Fe、Ni、Co、Cu和Zn中的一种或更多种可变价受体元素的含量的总和为0.1摩尔份至2.0摩尔份，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在第二辅助成分中的包括Mg的固定价受体元素的含量为2.0摩尔份或更少，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在第三辅助成分中的Y、Dy、Ho、Sm、Gd、Er、La、Ce和Nd中的一种或更多种元素的含量的总和为0.2摩尔份至5.0摩尔份，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在第四辅助成分中的Ba和Ca中的一种或更多种元素的含量的总和为0.72摩尔份至7.68摩尔份，基于100摩尔份的基体材料主要成分，所述CaZrO3的基于Ca和Zr的含量为3摩尔份或更少，基于100摩尔份的基体材料主要成分，包含在第六辅助成分中的Si的含量为0.5摩尔份至3.0摩尔份。13.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中，所述晶粒中三个晶粒交汇的三交点处的孔隙的面积与晶粒的整个面积的比等于或小于20％。14.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中，Ca的含量小于2.0mol％的所述晶粒为第一晶粒。15.如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其中，所述第一晶粒为BaTiO3。16.一种多层陶瓷电容器，包括：陶瓷主体，烧结的介电层和内电极交替地堆叠在所述陶瓷主体中；外电极，形成在所述陶瓷主体的外表面上，并电连接到内电极，其中，在所述烧结的介电层的精细的结构中，Ca的含量小于2.5mol％的晶粒为第一晶粒，Ca的含量为4.0mol％至12.0mol％的晶粒为第二晶粒，且所述第一晶粒的平均粒径与所述第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内。17.如权利要求16所述的多层陶瓷电容器，其中，满足第一晶粒的平均粒径与第二晶粒的平均粒径的比在1.6至2.2的范围内的条件的晶粒的面积为晶粒的整个面积的80％或更大。18.如权利要求16所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一晶粒的平均粒径为200nm至450nm，所述第二晶粒的平均粒径为120nm至350nm。19.如权利要求18所述的多层陶瓷电容器，其中，所述第一晶粒的平均粒径大于所述第二晶粒的平均粒径。20.如权利要求16所述的多层陶瓷电容器，其中，所述烧结的介电层由包含钛酸钡基基体材料主要成分和辅助成分的介电陶瓷组合物形成，所述辅助成分包括第一辅助成分、第二辅助成分、第三辅助成分、第四辅助成分、第五辅助成分和...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴然庭，尹硕晛，金亨旭，金昶勋，金斗永，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR