电介质陶瓷组合物及层叠陶瓷电容器制造技术

本发明专利技术的电介质陶瓷组合物包含：由钙钛矿型化合物(Ba1‑x‑ySrxCay)m(Ti1‑ZZrZ)O3(m、x、y、z表示摩尔比，0.9≤m≤1.1，0≤x≤0.5，0≤y≤0.3，0≤x+y≤0.6，0.03≤z≤0.3)构成的主成分；和由稀土元素R的氧化物(R为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少一种)构成的第一副成分，电介质陶瓷组合物含有电介质颗粒和晶界，电介质颗粒含有稀土元素及Zr固溶于电介质颗粒整体的全固溶颗粒，将以电介质陶瓷组合物中的Ti原子的浓度为100原子％时电介质陶瓷组合物中的稀土元素R的浓度设为Ra，将以全固溶颗粒中的Ti原子的浓度为100原子％时全固溶颗粒中的Zr的平均浓度设为Zb，且将稀土元素R的平均浓度设为Rb时，0.82＜Rb/Ra；0.6＜Rb/Zb＜1.0。

【技术实现步骤摘要】
电介质陶瓷组合物及层叠陶瓷电容器
本专利技术涉及电介质陶瓷组合物及包含由该电介质陶瓷组合物构成的电介质层的层叠陶瓷电容器，特别是涉及IR特性及高温负载寿命良好的电介质陶瓷组合物。
技术介绍
近年来，随着伴随电子电路的高密度化对电子部件小型化的要求提高，并且层叠陶瓷电容器的小型/大容量化快速发展，从而用途也有所扩大并且要求的特性多种多样。例如，以较高的额定电压(例如100V以上)使用的中高压用电容器可适用于ECM(发动机电子计算机模块，engineelectriccomputermodule)、燃料喷射装置、电子控制节流阀、变频器(inverter)、转换器(converter)、高强度放电(HID)前照灯组合件、混合动力引擎的电池控制单元、数字静物摄影机等设备。在如上所述的以较高的额定电压使用的情况下，虽然是在较高的电场强度下使用，但如果电场强度变高，则相对介电常数或绝缘电阻降低，其结果，存在使用环境下的有效容量或可靠性降低的问题。例如，专利文献1中公开有一种层叠陶瓷电容器，其具备由具有核-壳结构的电介质颗粒构成的电介质层。该电介质颗粒在壳部具有副成分的浓度梯度，在晶界附近及壳部与核部的边界附近具有副成分浓度的极大值。记载了使用了该电介质颗粒的层叠陶瓷电容器的容量温度特性、寿命特性良好。但是，专利文献1所记载的层叠陶瓷电容器中，有时直流电压施加等较高的电场强度下的特性不充分，要求特性的进一步提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-256091号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题鉴于这种实际情况，本专利技术的目的在于，提供一种电介质陶瓷组合物，即使在高的电场强度下，特性良好，尤其是IR特性及高温负载寿命也良好。另外，本专利技术的目的在于，提供一种层叠陶瓷电容器，具有由该电介质陶瓷组合物构成的电介质层。用于解决技术问题的方案为了达成上述目的，本专利技术的实施方式提供一种电介质陶瓷组合物，其特征在于，包含：由以组成式(Ba1-x-ySrxCay)m(Ti1-ZZrZ)O3表示的钙钛矿型化合物(其中，所述m、x、y、z全部表示摩尔比，且分别满足0.9≤m≤1.1，0≤x≤0.5，0≤y≤0.3，0≤(x+y)≤0.6，0.03≤z≤0.3)构成的主成分；和由稀土元素R的氧化物(其中，R为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的至少一种)构成的第一副成分，上述电介质陶瓷组合物含有电介质颗粒和晶界，上述电介质颗粒含有稀土元素及Zr固溶于电介质颗粒整体的全固溶颗粒，将以上述电介质陶瓷组合物中的Ti原子的浓度为100原子％时的电介质陶瓷组合物中的稀土元素R的浓度设为Ra，将以上述全固溶颗粒中的Ti原子的浓度为100原子％时的全固溶颗粒中的Zr的平均浓度设为Zb，且将稀土元素R的平均浓度设为Rb时，满足0.82＜(Rb/Ra)0.6＜(Rb/Zb)＜1.0。本实施方式中，优选上述(Rb/Zb)满足0.7＜(Rb/Zb)＜1.0。作为本专利技术的电子部件，只要含有上述电介质陶瓷组合物，就没有特别限定，可示例：层叠陶瓷电容器、压电元件、芯片电感、芯片压敏电阻器、芯片热敏电阻器、芯片电阻、其它表面安装(SMD)芯片电子部件。层叠陶瓷电容器具有含有本专利技术的电介质陶瓷组合物的电介质层和内部电极层。专利技术效果根据本专利技术，通过将主成分的组成设为上述范围内，且将稀土元素R的扩散状态及Zr的扩散状态控制为上述范围，从而能够得到特别是IR特性及高温负载寿命良好的电介质陶瓷组合物。特别地，通过设为稀土元素R及Zr均匀地扩散的全固溶颗粒，能够良好地维持相对介电常数等的基本特性，而且提高IR特性及高温负载寿命。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的层叠陶瓷电容器的截面图；图2是图1所示的电介质层2的主要部分放大截面图；图3是表示全固溶颗粒中的稀土元素R的浓度(Rb)及Zr浓度(Zb)的测定点的示意图；图4表示全固溶颗粒中的稀土元素组成及Zr组成的点分析的一例；图5表示试样12～15的Rb/Ra与高温负载寿命(MTTF)的关系；图6表示试样18～24的Rb/Zb与高温负载寿命(MTTF)的关系；图7表示试样18～24的Rb/Zb与电阻(IR)的关系。符号说明1……层叠陶瓷电容器2……电介质层21……核-壳结构颗粒22……全固溶颗粒3……内部电极层4……外部电极10……电容器元件主体具体实施方式以下，基于附图所示的实施方式说明本专利技术。层叠陶瓷电容器1如图1所示，作为陶瓷电子部件的非限制性的一例的层叠陶瓷电容器1具有电介质层2和内部电极层3交替层叠的结构的电容器元件主体10。内部电极层3以各端面在电容器元件主体10的相对的两个端部的表面上交替露出的方式层叠。一对外部电极4形成于电容器元件主体10的两端部，并与交替配置的内部电极层3的露出端面连接，从而构成电容器电路。电容器元件主体10的形状没有特别限制，如图1所示，通常设为长方体状。另外，其尺寸也没有特别限制，根据用途设为适当的尺寸即可。电介质层2电介质层2的厚度没有特别限制，但优选每一层为0.5～20μm左右。电介质层2的层叠数没有特别限定，但优选为20以上，更优选为50以上，特别优选为100以上。层叠数的上限没有特别限定，例如为2000左右。电介质层2由本实施方式的电介质陶瓷组合物构成。电介质陶瓷组合物包含作为主成分的、钙钛矿型(ABO3型)的钛酸钡系复合氧化物和后述第一副成分，并根据需要含有其它的副成分。以下，对本实施方式进行说明。(电介质陶瓷组合物)本实施方式的电介质陶瓷组合物的主成分为以组成式(Ba1-x-ySrxCay)m(Ti1-ZZrZ)O3表示的钙钛矿型化合物。在此，m、x、y、z全部表示摩尔比。组成式中的m表示A/B比，为0.9≤m≤1.1，优选为0.95≤m＜1.0。另外，其它的优选方式中，m也可以为0.9≤m＜0.95，也可以为1.0≤m≤1.1。主成分的m值过小时，由于烧结过多(异常晶粒生长)，IR特性变低，m值过大时，有时高温负载寿命降低。组成式中的x表示A位的Sr的比例，为0≤x≤0.5，优选为0≤x≤0.2，进一步优选为0≤x≤0.1，更优选为0≤x≤0.03，也可以为0。组成式中的y表示A位的Ca的比例，为0≤x≤0.3，优选为0≤x≤0.2，进一步优选为0≤x≤0.1，更优选为0≤x≤0.01，也可以为0。另外，(x+y)为0≤(x+y)≤0.6，优选为0≤(x+y)≤0.4，更优选为0≤(x+y)≤0.2，进一步优选为0≤(x+y)≤0.03，也可以为0。组成式中的z表示B位的Zr的比例，为0.03≤z≤0.3，优选为0.1≤z≤0.18。另外，其它的优选方式中，z也可以为0.03≤z＜0.1，也可以为0.18＜z≤0.3。通过利用Zr置换B位，能带隙变高，可提高电阻。另一方面，Zr过剩时，妨碍作为第一副成分的稀土元素向主成分的固溶，而有高温负载寿命变低的倾向。电介质陶瓷组合物含有作为第一副成分的稀土元素R的氧化物。在此，稀土元素是选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu中的至少一种，优选为选自Eu、Gd及Tb中的至少一种。此外，稀土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电介质陶瓷组合物，包含：由以组成式(Ba1‑x‑ySrxCay)m(Ti1‑ZZrZ)O3表示的钙钛矿型化合物构成的主成分，其中，所述m、x、y、z全部表示摩尔比，且分别满足0.9≤m≤1.1，0≤x≤0.5，0≤y≤0.3，0≤x+y≤0.6，0.03≤z≤0.3；和由稀土元素R的氧化物构成的第一副成分，其中，R为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少一种，所述电介质陶瓷组合物含有电介质颗粒和晶界，所述电介质颗粒含有稀土元素及Zr固溶于电介质颗粒整体的全固溶颗粒，将以所述电介质陶瓷组合物中的Ti原子的浓度为100原子％时的电介质陶瓷组合物中的稀土元素R的浓度设为Ra，将以所述全固溶颗粒中的Ti原子的浓度为100原子％时的全固溶颗粒中的Zr的平均浓度设为Zb，且将稀土元素R的平均浓度设为Rb时，满足：0.82＜Rb/Ra0.6＜Rb/Zb＜1.0。

【技术特征摘要】
2018.01.31 JP 2018-0158871.一种电介质陶瓷组合物，包含：由以组成式(Ba1-x-ySrxCay)m(Ti1-ZZrZ)O3表示的钙钛矿型化合物构成的主成分，其中，所述m、x、y、z全部表示摩尔比，且分别满足0.9≤m≤1.1，0≤x≤0.5，0≤y≤0.3，0≤x+y≤0.6，0.03≤z≤0.3；和由稀土元素R的氧化物构成的第一副成分，其中，R为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少一种，所述电介质陶瓷组合物含有电介质颗粒和晶界，所述电介质颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井弹，兼子俊彦，森崎信人，高桥俊成，伊藤康裕，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP