多层陶瓷电容器制造技术

本发明专利技术提供了一种多层陶瓷电容器，所述多层陶瓷电容器包括：陶瓷主体，介电层以及第一内电极和第二内电极交替地堆叠在所述陶瓷主体中；以及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且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。在所述介电层的微结构中，介电晶粒按照介电晶粒尺寸被划分为均分别具有50nm的间隔的区间，在50nm至450nm范围内的所述区间中的每个区间中的所述介电晶粒的分数在0.025至0.20的范围内，并且所述介电层的厚度为0.8μm或更小。

Multilayer Ceramic Capacitor

The invention provides a multi-layer ceramic capacitor, which comprises a ceramic body, a dielectric layer, a first inner electrode and a second inner electrode alternately stacked in the ceramic body, and a first outer electrode and a second outer electrode formed on the outer surface of the ceramic body and electrically connected to the first inner electrode and the second inner electrode, respectively. In the microstructures of the dielectric layer, the dielectric grains are divided into intervals of 50 nm according to the size of the dielectric grains. The fractions of the dielectric grains in each interval between 50 and 450 nm are in the range of 0.025 to 0.20, and the thickness of the dielectric layer is 0.8 um or less.

【技术实现步骤摘要】
多层陶瓷电容器本申请要求于2017年9月29日提交到韩国知识产权局的第10-2017-0128095号和于2017年10月16日提交到韩国知识产权局的第10-2017-0133906号韩国专利申请的优先权权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
本公开涉及一种多层陶瓷电容器，在该多层陶瓷电容器中，薄介电层中包含同时具有高介电常数和优异的直流(DC)偏置特性的抗还原介电陶瓷组合物。
技术介绍
诸如电容器、电感器、压电元件、压敏电阻、热敏电阻等的使用陶瓷材料形成的电子组件包括使用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、设置为彼此面对且相应的介电层介于其之间的内电极以及电连接到内电极的外电极。随着高电容多层陶瓷电容器发展，介电层的厚度减小。在这种情况下，短路缺陷以及可靠性和高温耐受电压特性成为重要问题。为了解决短路缺陷，使用较细的BaTiO3粉末来增加成形片的表面粗糙度是最有效的。然而，由于晶粒的尺寸越小介电常数越低，所以当通过施加细粉末来减小晶粒的尺寸时，可能难以实现电容。因此，在为了防止短路而施加细的BaTiO3粉末的同时调节晶粒以具有期望的尺寸的情况下，可以防止薄介电层中的短路缺陷，同时可以实现高电容。当如上述方法那样增大高电容多层陶瓷电容器中的介电层中的晶粒的尺寸并因此增大介电常数时，可能存在可以增大标称电容但可能会使DC偏置特性劣化的问题。即，在施加DC电压时，电容温度系数(TCC)可能增大。因此，需要开发一种即使介电常数增大也能够尽可能地减小使DC偏置特性劣化的副作用的介电材料。同时，为了改善DC偏置特性，存在一种减小晶粒的尺寸以减小介电常数或者施加顺电材料的方法。然而，在这种情况下，由于介电材料的介电常数低，所以可能难以制造高电容多层陶瓷电容器。
技术实现思路
本公开的一方面可提供一种多层陶瓷电容器，在该多层陶瓷电容器中，薄介电层中包含同时具有高介电常数和优异的直流(DC)-偏置特性的抗还原介电陶瓷组合物。根据本公开的一方面，一种多层陶瓷电容器可以包括：陶瓷主体，介电层以及第一内电极和第二内电极交替地堆叠在所述陶瓷主体中；以及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且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极。在所述介电层的微结构中，介电晶粒按照介电晶粒尺寸被划分为均分别具有50nm的间隔的区间，在50nm至450nm范围内的所述区间中的每个区间中的所述介电晶粒的分数在0.025至0.20的范围内，并且所述介电层的厚度为0.8μm或更小。附图说明从下面结合附图的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解，在附图中：图1是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器的示意性透视图；图2是示出沿图1的线A-A'截取的多层陶瓷电容器的示意性截面图；以及图3A至图3X是示出根据专利技术示例和比较示例的介电晶粒尺寸分布的图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。图1是示出根据本公开的示例性实施例的多层陶瓷电容器的示意性透视图。图2是示出沿图1的线A-A'截取的多层陶瓷电容器的示意性截面图。参照图1和图2，根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器100可以包括：陶瓷主体110，介电层111以及第一内电极121和第二内电极122交替地堆叠在陶瓷主体110中；以及第一外电极131和第二外电极132，形成在陶瓷主体110的外表面上并且分别电连接到第一内电极121和第二内电极122，其中，在介电层111的微结构中，当介电晶粒尺寸被划分为以50nm为间隔的区间时，在50nm至450nm的范围内的区间中的每个区间中的晶粒尺寸分数在0.025至0.20的范围内，并且介电层111的厚度是0.8μm或更小。陶瓷主体110的形状不被具体地限制，但是通常可以是六面体形状。另外，陶瓷主体110的尺寸不被具体地限制，陶瓷主体可以根据用途而具有合适的尺寸。例如，陶瓷主体可以具有(0.6mm至5.6mm)×(0.3mm至5.0mm)×(0.3mm至1.9mm)的尺寸。介电层111的厚度可以是0.8μm或更小。第一内电极121和第二内电极122可以堆叠，使得它们的端表面分别暴露于陶瓷主体110的彼此相对的第一端部和第二端部。第一外电极131和第二外电极132可以分别形成在陶瓷主体110的第一端部和第二端部上，并电连接到第一内电极121的暴露的端表面和第二内电极122的暴露的端表面，从而构成电容器电路。包含在第一内电极121和第二内电极122中的导电材料不被具体地限制，但是可以是镍(Ni)。第一内电极121和第二内电极122的厚度可根据用途等来适当地确定，但是不被具体地限制。例如，第一内电极121和第二内电极122的厚度可以是0.1μm至5μm，但是也可以是0.1μm或更小。包括在第一外电极131和第二外电极132中的导电材料不被具体地限制，但是可以使用镍(Ni)、铜(Cu)或它们的合金。根据本公开中的示例性实施例，构成陶瓷主体110的介电层111可以包含介电陶瓷组合物。根据本公开中的示例性实施例，构成陶瓷主体110的介电层111可以通过烧结介电陶瓷组合物来形成。在介电层中所包含的介电陶瓷组合物中，基体材料主要成分可以是包含Ba和Ti的钛酸钡化合物。根据本公开中的示例性实施例的介电陶瓷组合物可以满足电子工业协会(EIA)标准的X5R(-55℃至85℃)特性、X7R(-55℃至125℃)特性和X8R(-55℃至150℃)特性。根据本公开中的示例性实施例，可以提供能够使用镍(Ni)作为内电极并且在镍(Ni)不被氧化的还原气氛下在1300℃或更低的温度下烧结的介电陶瓷组合物。此外，根据本公开中的示例性实施例，可以提供一种通过烧结介电陶瓷组合物而形成的介电材料以及使用该介电陶瓷组合物的多层陶瓷电容器。在根据本公开中的示例性实施例的多层陶瓷电容器中，可以实现单个介电层中的晶粒尺寸不同的微结构，从而可以满足EIA标准的X5R特性或X7R特性，即，在施加DC偏置的环境中的高电容和相对高的有效电容。即，根据本公开中的示例性实施例，在介电层111的微结构中，当介电晶粒尺寸被划分为以50nm为间隔的区间时，在50nm至450nm范围内的区间中的每个区间中的晶粒尺寸分数在0.025至0.20的范围内，并且介电层111的厚度被调节为0.8μm或更小，使得在施加DC偏置的环境中的有效电容可以是高的，并且电性能可以是优异的。更具体地，可以同时实现所有期望的特性，即，在可以应用镍(Ni)内电极的还原气氛下进行烧结的能力、具有0.8μm或更小的厚度的介电层、高的标称介电常数(具体地，3300或更大的介电常数)、高的有效介电常数(具体地，2600或更大的DC偏置介电常数(施加2V/μm的DC电压时的介电常数))、60V/μm或更高的高温(150℃)耐受电压以及小于±15％的电容温度系数(TCC)(85℃)。在介电层111的微结构中，当介电晶粒尺寸被划分为以50nm为间隔的区间时，可以在扫描电子显微镜(SEM)图像中测量在50nm至450nm范围内的区间中的每个区间中的晶粒尺寸。晶粒尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层陶瓷电容器，包括：陶瓷主体，介电层以及第一内电极和第二内电极交替地堆叠在所述陶瓷主体中；以及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且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极，其中，在所述介电层的微结构中，当介电晶粒按照介电晶粒尺寸被划分为均分别具有50nm的间隔的区间时，在50nm至450nm范围内的所述区间中的每个区间中的所述介电晶粒的分数在0.025至0.20的范围内，并且所述介电层的厚度为0.8μm或更小。

【技术特征摘要】
2017.09.29 KR 10-2017-0128095;2017.10.16 KR 10-2011.一种多层陶瓷电容器，包括：陶瓷主体，介电层以及第一内电极和第二内电极交替地堆叠在所述陶瓷主体中；以及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且分别电连接到所述第一内电极和所述第二内电极，其中，在所述介电层的微结构中，当介电晶粒按照介电晶粒尺寸被划分为均分别具有50nm的间隔的区间时，在50nm至450nm范围内的所述区间中的每个区间中的所述介电晶粒的分数在0.025至0.20的范围内，并且所述介电层的厚度为0.8μm或更小。2.根据权利要求1所述的多层陶瓷电容器，其中，所述介电层使用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，包含从由Mn、V、Cr、Fe、Ni、Co、Cu和Zn之中的一种或更多种可变化合价受体元素的氧化物和碳酸盐构成的组中选择的一种或更多种；第二辅助成分，包含包括Mg的固定化合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、Tb、Tm、Yb和Nd之中的一种或更多种元素的氧化物和碳酸盐构成的组中选择的一种或更多种；第四辅助成分，包含从由Ba的氧化物和碳酸盐构成的组中选择的一种或更多种；第五辅助成分，包含从由Ca和Zr的氧化物和碳酸盐构成的组中选择的一种或更多种；以及第六辅助成分，包含从由Si和Al的氧化物或碳酸盐以及包含Si的玻璃构成的组中选择的一种或更多种。3.根据权利要求2所述的多层陶瓷电容器，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹硕晛，朴重德，南灿熙，金东勋，
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