多层电容器及介电组合物制造技术

本发明专利技术提供一种多层电容器及介电组合物。所述多层电容器包括：主体，包括介电层以及交替地设置的第一内电极和第二内电极，且相应的介电层插设在所述第一内电极和所述第二内电极之间；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体上，并分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述介电层包含BaTiO3作为主要成分，并包括多个晶粒以及相邻晶粒之间形成的晶界，基于所述晶界中的氧化物的总含量，所述晶界包含含量为8.0wt％至18.0wt％的Si以及总含量为2.0wt％至6.0wt％的Al和Mg。

Multilayer capacitors and dielectric compositions

【技术实现步骤摘要】
多层电容器及介电组合物本申请要求于2017年11月10日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0149413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被全部包含于此。
本公开涉及一种多层电容器及介电组合物。
技术介绍
在电子装置的电路中，使用诸如金属氧化物变阻器、聚合物变阻器、齐纳二极管、瞬态电压抑制(TVS)二极管等的元件以保护电路免受由静电放电(ESD)、感应负载切换、感应雷击等产生的电瞬态的影响。由于这些元件在电压达到钳位电压时保护电路同时传导电流，因此这些装置也被称为钳位元件。为了保护电路免受电瞬态的影响，已经使用通过使如上所述的钳位元件和电容器彼此并联连接来防止电子装置的故障或半导体元件的损坏的措施。然而，由于单独地添加钳位元件，所以因组件的数量的增大而导致成本增大，并且由于应当确保用于安装钳位元件的安装面积，因此在使装置小型化方面可能存在限制。因此，已经开发了在无需添加单独的钳位元件的情况下实现与使用顺电材料(SrTiO3)的变阻器的功能相同的功能的电容器，但是实现与使用铁电材料(BaTiO3)的变阻器的功能相同的功能的电容器尚未得到开发。
技术实现思路
本公开的一方面可提供一种通过控制介电层(包含BaTiO3作为主要成分)中的晶界中包含的元素以及元素的含量而具有变阻器功能的多层电容器。根据本公开的一方面，一种多层电容器包括：主体，包括介电层以及交替地设置的第一内电极和第二内电极，且相应的介电层插设在所述第一内电极和所述第二内电极之间；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体上，并分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极。所述介电层包含BaTiO3作为主要成分，并包括多个晶粒以及相邻晶粒之间形成的晶界，基于所述晶界中的氧化物的总含量，所述晶界包含含量为8.0wt％至18.0wt％的Si以及总含量为2.0wt％至6.0wt％的Al和Mg。根据本公开的另一方面，一种介电组合物包括：基体材料粉末，包括BaTiO3作为主要成分，并包括多个晶粒以及相邻晶粒之间形成的晶界。基于所述晶界中的氧化物的总含量，所述晶界包含含量为8.0wt％至18.0wt％的Si以及总含量为2.0wt％至6.0wt％的Al和Mg。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的多层电容器的透视图；图2是沿着图1的线I-I'截取的示意性截面图；图3是图2的部分A的放大的示意性截面图；图4是示出通过将电压施加到具有变阻器功能的多层电容器和通常的多层电容器而获得的结果的曲线图；图5是示出晶界的线轮廓的扫描电子显微镜(SEM)照片；图6是示出分析成分时电子束的位置的透射电子显微镜(TEM)照片；以及图7是用于使用图5的线轮廓中观察到的对比度差异来计算晶界的厚度以精确地判断晶界的曲线图。具体实施方式在下文中，现将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。在附图中，X方向可指第一方向或长度方向，Y方向可指第二方向或宽度方向，Z方向可指第三方向、厚度方向或堆叠方向，但是方向不限于此。多层电容器图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的多层电容器的透视图，图2是沿着图1的线I-I'截取的示意性截面图，图3是图2的部分A的放大的示意性截面图。在下文中，将参照图1至图3描述根据本公开的示例性实施例的多层电容器100。参照图1，根据本公开的示例性实施例的多层电容器100可包括主体110以及设置在主体110的外部上的第一外电极131和第二外电极132。参照图2，主体110可包括介电层111以及交替地设置的第一内电极121和第二内电极122，且介电层111插设在第一内电极121和第二内电极122之间。第一内电极121和第二内电极122可堆叠为使得第一内电极121和第二内电极122的端表面分别暴露到主体110的在X方向上彼此背对的两个表面。第一内电极121和第二内电极122的宽度可根据其用途来确定。例如，考虑到主体110的尺寸，第一内电极121和第二内电极122的宽度可在0.2μm至1.0μm的范围内，但不必限于此。第一内电极121和第二内电极122可包含诸如镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、铅(Pb)、铂(Pt)等的单个导电金属或它们的合金。第一外电极131和第二外电极132可分别设置在主体110的两个端部上，并分别电连接到交替地设置在主体110中的第一内电极121和第二内电极122。第一外电极131和第二外电极132可分别形成为包围主体110的在X方向上的两个端部，并分别电连接到第一内电极121和第二内电极122的交替地暴露到主体110的在X方向上彼此背对的两个表面的端表面，从而构造电容器电路。这里，第一外电极131和第二外电极132中包含的导电材料不受具体限制，但是可使用具有优异的导电性的镍(Ni)、铜(Cu)或它们的合金。主体110可通过在厚度(Z)方向上堆叠多个介电层111然后烧结该堆叠的介电层111形成。在这种情况下，主体110的形状和尺寸以及堆叠的介电层111的数量不限于本示例性实施例的在附图中示出的那些。构成主体110的多个介电层111可处于烧结状态，并且相邻的介电层111可彼此一体化，以使在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下，它们之间的边界不容易明显。通过堆叠其上没有形成内电极的介电层而形成的覆盖层112可分别形成在主体110的上部和下部中。覆盖层112可用于维持多层电容器抵抗外部冲击的可靠性。介电层111可包含钛酸钡(BaTiO3)作为主要成分，并包括多个晶粒以及相邻晶粒之间形成的晶界。介电层111可包含为具有高的介电常数的铁电材料的钛酸钡(BaTiO3)作为主要成分，从而与使用SrTiO3或CaxSr(1-x)ZryTi(1-y)钙钛矿混合氧化物(其为代表性的顺电材料)的情况相比，介电层111在具有高的介电常数同时实现高的电容。如图3中所示，介电层111可包括多个晶粒111a和相邻晶粒之间形成的晶界111b。基于晶界中存在的氧化物的总含量，晶界111b可包含含量为8.0wt％至18.0wt％的Si以及总含量为2.0wt％至6.0wt％的Al和Mg。Si、Al和Mg可通过在烧结期间经由与Ba共晶反应而形成玻璃相来促进元素之间的扩散，从而使晶界均匀地且厚地形成。因此，满足上述含量范围的晶界111b可用于能够使电流在预定电压或更大的电压下流动并防止电压减小时电流再次流动的变阻器功能。这里，当Si、Al和Mg分别转变为SiO2、Al2O3和MgO并且晶界中存在的其他辅助成分也转变为TiO2、V2O5、Mn3O4、NiO、ZrO2、BaO、CaCO3、Dy2O3等时，每种元素的含量是基于晶界中存在的氧化物的总含量(100wt％)的含量。如在通常的多层电容器中，由于当Si的含量小于8.0wt％时绝缘电阻增大，因此电流不流动直至预定电压，但是在过高的电压、击穿电压(BDV)或更大的电压下，电流在绝缘击穿的同时开始流动，从而即使电压再次减小，电容器也失去了作为电容器的功能。此外，当Si的含量大于18.0wt％时，钳位电压Vc可能会过度减小。在多层电容器的烧结期间，与Si一起形成玻璃相的诸如Al和Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层电容器，包括：主体，包括介电层以及交替地设置的第一内电极和第二内电极，且相应的介电层插设在所述第一内电极和所述第二内电极之间；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体上，并分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极，其中，所述介电层包含BaTiO3作为主要成分，并包括多个晶粒以及相邻晶粒之间形成的晶界，并且基于所述晶界中的氧化物的总含量，所述晶界包含含量为8.0wt％至18.0wt％的Si以及总含量为2.0wt％至6.0wt％的Al和Mg。

【技术特征摘要】
2017.11.10 KR 10-2017-01494131.一种多层电容器，包括：主体，包括介电层以及交替地设置的第一内电极和第二内电极，且相应的介电层插设在所述第一内电极和所述第二内电极之间；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体上，并分别连接到所述第一内电极和所述第二内电极，其中，所述介电层包含BaTiO3作为主要成分，并包括多个晶粒以及相邻晶粒之间形成的晶界，并且基于所述晶界中的氧化物的总含量，所述晶界包含含量为8.0wt％至18.0wt％的Si以及总含量为2.0wt％至6.0wt％的Al和Mg。2.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，基于所述晶界中的氧化物的总含量，Mg的含量为0.2wt％至1.1wt％，Al的含量为1.5wt％至5.0wt％。3.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，基于所述晶界中的氧化物的总含量，所述晶界还包含含量为40wt％至65wt％的Ba以及含量为17wt％至40wt％的Ti。4.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述晶界还包含Ba和Ti，并且以wt％测量的Ba的含量与Ti的含量的比为2.00或更大。5.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述晶界还包含从V、Mn、Ni和Zr中选择的至少一种。6.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，所述介电层具有0.9μm或更大的厚度。7.根据权利要求1所述的多层电容器，其中，以圆当量直径测量的所述晶粒的平均尺寸为80nm至200nm。8.根据权利要求1所述的多层电容器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹基明，金亨旭，朴宰成，咸泰瑛，权亨纯，金锺翰，
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