层叠陶瓷电容器和陶瓷材料粉末制造技术

本申请提供一种层叠陶瓷电容器，其包括：层叠体，其中多个电介质层中的每一层和多个内部电极层中的每一层交替层叠；其中电介质层的主要组分是陶瓷材料，其中陶瓷材料的主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，其中陶瓷材料的B位点包括充当施主的元素；其中陶瓷材料的A位点和B位点包括稀土元素，其中，(置换固溶于A位点中的稀土元素的量)/(置换固溶于B位点中的稀土元素的量)为0.75以上且1.25以下。

Cascaded Ceramic Capacitors and Ceramic Material Powders

【技术实现步骤摘要】
层叠陶瓷电容器和陶瓷材料粉末专利
本专利技术某方面涉及层叠陶瓷电容器和陶瓷材料粉末。
技术介绍
在具有厚度较小的电介质层的层叠陶瓷电容器中需要实现充分的可靠性特性的电介质材料。例如，预先将特定元素固溶于材料粉末中是有效的。日本专利申请公开第2016-139720号公开了出于提高寿命特性的目的加入施主元素的技术。
技术实现思路
但是，近来，电介质层的厚度减小，层叠的电介质层的数量增加。而且，需要进一步提高寿命特性。而且，需要提高绝缘特性。因此，仅使用通过施主元素减少氧缺陷量的方法，难以实现更高的可靠性。本专利技术的目的在于提供能够实现高可靠性的层叠陶瓷电容器和陶瓷材料粉末。根据本专利技术一方面，提供一种层叠陶瓷电容器，其包括：层叠体，其中多个电介质层中的每一层和多个内部电极层中的每一层交替层叠；其中电介质层的主要组分是陶瓷材料，其中陶瓷材料的主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，其中陶瓷材料的B位点包括充当施主的元素；其中陶瓷材料的A位点和B位点包括稀土元素，其中，(置换固溶于A位点中的稀土元素的量)/(置换固溶于B位点中的稀土元素的量)为0.75以上且1.25以下。根据本专利技术另一方面，提供一种陶瓷材料粉末，其包括：主相，其具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构；在钙钛矿结构的B位点中的充当施主的元素；以及在钙钛矿结构的A位点和B位点中的稀土元素，其中，(置换固溶于A位点中的稀土元素的量)/(置换固溶于B位点中的稀土元素的量)为0.75以上且1.25以下。附图说明图1示出层叠陶瓷电容器的局部透视图；且图2示出层叠陶瓷电容器的制造方法。具体实施方式参考附图给出对实施方式的说明。[实施方式]图1示出根据实施方式的层叠陶瓷电容器100的局部透视图。如图1所示，层叠陶瓷电容器100包括具有长方体形状的层叠芯片10和分别设置在层叠芯片10的彼此面对的两个端面上的一对外部电极20a和20b。在层叠芯片10的两个端面以外的四个面中，层叠芯片10在层叠方向上的上表面和下表面以外的两个面称作侧面。外部电极20a和20b延伸至上表面、下表面和两个侧面。但是，外部电极20a和20b彼此间隔开。层叠芯片10具有设计成具有交替层叠的电介质层11和内部电极层12的结构。电介质层11的主要组分是充当电介质材料的陶瓷材料。内部电极层12的主要组分是金属材料，例如贱金属材料。内部电极层12的端缘交替地露出于层叠芯片10的第一端面和层叠芯片10不同于第一端面的第二端面。在该实施方式中，第一面与第二面面对。外部电极20a设置在第一端面上。外部电极20b设置在第二端面上。因此，内部电极层12交替地导通至外部电极20a和外部电极20b。因此，层叠陶瓷电容器100具有如下结构：其中层叠有多个电介质层11，每两个电介质层11夹着内部电极层12。在电介质层11和内部电极层12的层叠体中，内部电极层12位于层叠方向上的最外层。层叠体的上表面和下表面为内部电极层12，被覆盖层13覆盖。覆盖层13的主要组分是陶瓷材料。例如，覆盖层13的主要组分与电介质层11的主要组分相同。例如，层叠陶瓷电容器100可以为长度0.25mm、宽度0.125mm且高度0.125mm。层叠陶瓷电容器100可以为长度0.4mm、宽度0.2mm且高度0.2mm。层叠陶瓷电容器100可以为长度0.6mm、宽度0.3mm且高度0.3mm。层叠陶瓷电容器100可以为长度1.0mm、宽度0.5mm且高度0.5mm。层叠陶瓷电容器100可以为长度3.2mm、宽度1.6mm且高度1.6mm。层叠陶瓷电容器100可以为长度4.5mm、宽度3.2mm且高度2.5mm。但是，层叠陶瓷电容器100的大小不受限定。内部电极层12的主要组分是例如镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)等的贱金属。内部电极层12可以由例如铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)的贵金属或其合金制成。电介质层11主要由主相以通式ABO3表示并具有钙钛矿结构的陶瓷材料组成。钙钛矿结构包括具有非化学计量组成的ABO3-α。例如，陶瓷材料是，例如，BaTiO3(钛酸钡)、CaZrO3(锆酸钙)、CaTiO3(钛酸钙)、SrTiO3(钛酸锶)、具有钙钛矿结构的Ba1-x-yCaxSryTi1-zZrzO3(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)。出于缩小层叠陶瓷电容器100的尺寸以及增大层叠陶瓷电容器100的电容的目的，需要降低电介质层11的厚度。但是，当电介质层11厚度降低时，寿命特性可能会由于绝缘击穿而劣化。并且可靠性可能会劣化。将给出对可靠性劣化的说明。电介质层11的主要组分是陶瓷材料，其使用主相具有由化学通式ABO3表示的钙钛矿结构的陶瓷材料粉末。在烧制过程中，陶瓷材料粉末暴露于还原性气氛。因此，在ABO3中可能会发生氧缺陷。当使用层叠陶瓷电容器100时，电压反复施加于电介质层11。在该情形下，氧缺陷在电介质层11中移动。因此，屏障破坏。即，钙钛矿结构中的氧缺陷导致电介质层11的可靠性劣化。因此，钙钛矿结构的B位点包括充当施主的元素。即，充当施主的元素置换固溶于B位点。例如，充当施主的元素为，例如，Mo(钼)、Nb(铌)、Ta(钽)、W(钨)等。当充当施主的元素置换固溶于B位点时，钙钛矿结构中的氧缺陷得到抑制。因此，能够延长电介质层11的寿命，并提高可靠性。在B位点中，当充当施主的元素的量过低时，可能不能充分地抑制氧缺陷。因此，优选地，充当施主并置换固溶于B位点中的元素的量具有下限。例如，优选地，设B位点的主要组分元素的量为100atm％时，充当施主并置换固溶于B位点中的元素的量为0.05atm％以上。更优选地，该量为0.1atm％以上。另一方面，当在B位点中充当施主的元素的量过高时，可能会发生例如层叠陶瓷电容器100的绝缘电阻降低的缺陷。因此，优选地，充当施主并置换固溶于B位点中的元素的量具有上限。例如，优选地，充当施主并置换固溶于B位点中的元素的量为0.3atm％以下。更优选地，该量为0.25atm％以下。当主要组分是使用主相具有钙钛矿结构的陶瓷材料粉末的陶瓷材料的电介质层11在还原性气氛中烧制之后进行再氧化时，能够进一步抑制氧缺陷。当再氧化过程中A位点和B位点均包括稀土元素(置换固溶有稀土元素)时，烧制之后氧缺陷的量得到抑制。因此，能够在保持IR(绝缘电阻)特性的同时实现长寿命特性。因此，可以实现高可靠性。因此，在实施方式中，稀土元素置换固溶于A位点和B位点二者中。当置换固溶于A位点中的稀土元素的量相比于置换固溶于B位点中的稀土元素的量过大时，钙钛矿中掺杂的施主的量可能会过大。在该情形下，绝缘特性可能会劣化。另一方面，当置换固溶于B位点中的稀土元素的量相比于置换固溶于A位点中的稀土元素的量过大时，钙钛矿中掺杂的受主的量可能会过大。在该情形下，氧缺陷的量可能会增加，寿命特性可能会劣化。而且，当置换固溶于A位点中的稀土元素的量与置换固溶于B位点中的稀土元素的量的比例接近于1时，烧制之后氧缺陷的量得到抑制。而且，可以实现在绝缘特性和寿命特性之间达到优异平衡的高可靠性。具体地，0.75≤(置换固溶于A位点中的稀土元素的量)/(置换固溶于B位点中的稀土元素的量)≤1.25。就抑制施主过度掺杂的条件而言，优选该比例为1.20以下。更优选该比例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层叠陶瓷电容器，其包括：层叠体，其中多个电介质层中的每一层和多个内部电极层中的每一层交替层叠，其中所述电介质层的主要组分是陶瓷材料，其中所述陶瓷材料的主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，其中所述陶瓷材料的B位点包括充当施主的元素，其中所述陶瓷材料的A位点和所述B位点包括稀土元素，其中，置换固溶于所述A位点中的稀土元素的量与置换固溶于所述B位点中的稀土元素的量之比为0.75以上且1.25以下。

【技术特征摘要】
2018.03.06 JP 2018-039972;2018.11.26 JP 2018-220281.一种层叠陶瓷电容器，其包括：层叠体，其中多个电介质层中的每一层和多个内部电极层中的每一层交替层叠，其中所述电介质层的主要组分是陶瓷材料，其中所述陶瓷材料的主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，其中所述陶瓷材料的B位点包括充当施主的元素，其中所述陶瓷材料的A位点和所述B位点包括稀土元素，其中，置换固溶于所述A位点中的稀土元素的量与置换固溶于所述B位点中的稀土元素的量之比为0.75以上且1.25以下。2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电容器，其中所述陶瓷材料包括Ba和Ti。3.根据权利要求2所述的层叠陶瓷电容器，其中所述充当施主的元素包括Mo。4.根据权利要求2或3所述的层叠陶瓷电容器，其中所述稀土元素包括Tb、Dy、Ho和Y中的至少一种。5.根据权利要求2或3所述的层叠陶瓷电容器，其中所述A位点中的稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu和Gd中的至少一种，其中所述B位点中的稀土元素包括Er、Tm和Yb中的至少一种。6.根据权利要求1-5中任一项所述的层叠陶瓷电容器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口克哉，曾我部刚，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP