层合陶瓷电容器及其制造方法技术

提供一种即使在高电压下绝缘性也高、寿命特性良好、可靠性高的层合陶瓷电容器及其制造方法。所述层合陶瓷电容器（１）具有：大致长方体形状的陶瓷层合体（２），在该陶瓷层合体（２）中间隔电介质陶瓷（３）相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极（４），和形成在上述陶瓷层合体（２）的两端面上、且与引出到该端面上的上述内部电极（４）分别电连接的外部电极（５）。其中使构成上述电介质陶瓷（３）的晶粒粒径的平均值处于４０～１５０ｎｍ的范围内，使上述晶粒粒径的平均值Ｄ和钙钛矿类电介质原料粉末的粒径平均值ｄ之比在１．２≤Ｄ／ｄ≤１．５的范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种即使在高电场下绝缘性也高、寿命特性良好、可 靠性高的。
技术介绍
层合陶瓷电容器具有由电介质陶瓷构成的陶瓷层合体，在该陶 瓷层合体中间隔上述电介质陶瓷相对向且交替引出到不同的端面上 而形成的内部电极，和形成在上述陶资层合体的两端面上、且与上述 内部电极分别电连接的外部电极，所述电介质陶瓷由用AB03 (A为 选自Ba、 Ca、 Sr的一种以上，B为选自Ti、 Zr的一种以上)表示的 4丐钛矿类原料粉末和添加物形成。作为在这种层合陶瓷电容器中使用的电介质陶瓷，优选在高电场 中的可靠性高、且介电常数温度特性平坦的电介质陶瓷。为了得到这 样的电介质陶瓷，抑制粒子生长，在添加物完全固溶在原料粉末中之 前停止焙烧，形成芯壳(Core shell)结构。作为形成具有芯壳结构的电介质陶瓷的方法，如特开 2004-345927号公报爿^开了下述方法作为用AB03表示的主成分的 原料粉末，制备其平均粒径为0.1~0.3|xm的原料粉末，在还原性气 氛中烧成混合此主成分的原料粉末和副成分粉末得到的混合粉末的 成型体，得到非还原性电介质陶瓷，其中，所得烧结粒子(晶粒)具 有芯壳粒子，满足芯径〈0.4x晶粒粒径的条件，并且晶粒的粒径平均 值为0.15~0.8pm。在这样的方法中，由于通过充分烧结至进行粒子 生长的程度，而能够提高晶界的可靠性，所以能够获得具有良好可靠 性的非还原性电介质陶瓷。专利文献1特开2004-345927号公报
技术实现思路
在上述现有的方法中，通过使主成分的原料粉末粒子生长后进行 烧成，提高作为层合陶瓷电容器的可靠性。但是，近年来随着电子设 备的小型化，要求搭载的层合陶瓷电容器小型大容量。为此，要求电 介质陶瓷层进一步薄层化。在进行电介质陶瓷的薄层化时，由于每一 层的粒子数变少，所以作为氧缺陷的移动阻挡层的晶界数变少，寿命 特性下降。因此存在层合陶瓷电容器的可靠性下降的问题。鉴于上述问题，虽然考虑为了增加晶界数而减小晶粒粒径的平均值，但为了使晶粒的粒径平均值为0.15(im以下，需要使用比其更微 细(O.lpm以下)的原料粉末。但是由于此种原料粉末反应性非常高， 粒子容易生长，所以利用现有的电介质陶瓷的制造工艺时，存在晶粒 粒径的平均值生长到0.15jim以上的问题。此外，虽然在电介质陶瓷的薄层化的同时也推进内部电极的薄层 化，但进行内部电极的薄层化时，由于在电介质陶资和内部电极的交 界面处产生的凹凸，而使得内部电极的厚度产生差异。在具有使粒子 生长而得到的晶粒的电介质陶瓷层的情况下，由于与内部电极的界面 的凹凸变大，所以内部电极的厚度差异变大。因此存在电场强度局部 增大的部位增加，寿命特性下降的问题。本专利技术提供能够解决上述问题的， 所述层合陶瓷电容器即使进行电介质陶瓷的薄层化，仍具有绝缘性 高、寿命特性好、可靠性高的优点。在本专利技术中，作为第一解决方案，提出一种层合陶瓷电容器，具 有大致长方体形状的陶资层合体，在该陶瓷层合体中间隔电介质陶 瓷相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极，和形成在上 述陶瓷层合体的两端面上、且与引出到该端面上的上述内部电极分别 电连接的外部电极，该层合陶瓷电容器的特征在于，上述电介质陶资 由以钙钛矿类电介质为原料的晶粒构成，上述晶粒粒径的平均值处于 40~ 150nm的范围内，设上述晶粒粒径的平均值为D、作为上述电介 质陶瓷的原料的钓钛矿类电介质原料粉末的粒径平均值为d时，在1.2SD/d￡l.5的范围内调整粒子生长。根据第一解决方案，由于能够 使每一层的粒子数比现有的增多，所以能够充分确保晶界数，进而能 够提高寿命特性。此外，由于抑制粒子生长，电介质陶瓷和内部电极 的交界面处产生的凹凸变小，所以即使进行内部电极的薄层化，也能 够减少内部电极的厚度差异，减少电场强度局部增大的部分。因此， 能够提高层合陶瓷电容器的可靠性。此外，本专利技术中，作为第二解决方案，提出一种层合陶瓷电容器，的粒径平均值为30~ 100nm。根据第二解决方案，由于提高了原料粉 末的烧结反应性，所以少量的粒子生长即可形成具有高电阻的晶界， 进而能够提高绝缘特性。此外，在本专利技术中，作为制造方法，提出一种层合陶乾电容器的 制造方法，其中该层合陶瓷电容器具有由钙钛矿类电介质原料粉末、 作为副成分的添加物形成的电介质陶瓷，该制造方法的特征在于，作 为上述钙钛矿类电介质原料粉末，使用粒径平均值为30~ 100nm的原 料粉末，形成具有粒子生长至该原料粉末的粒径平均值的1.2~1.5倍 的晶粒的电介质陶瓷。根据该制造方法，即使进行电介质陶乾的薄层 化，也能够获得绝缘性高、寿命特性好、可靠性高的层合陶资电容器。根据本专利技术，能够获得即使在高电场中绝缘性也高、寿命特性良 好、可靠性高的层合陶瓷电容器。附图说明图1是层合陶瓷电容器的示意截面图。 符号说明1 层合陶资电容器2 陶瓷层合体3 电介质陶瓷4 内部电才及 5 外部电^f及6 第一镀层7 第二镀层具体实施方式以下说明本专利技术的层合陶瓷电容器的实施方式。本实施方式的层 合陶瓷电容器1,如图1所示，包括由电介质陶瓷3、间隔该电介质 陶资3相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极4构成的 陶瓷层合体2。在陶瓷层合体2的两端面上形成与内部电极电连接的 外部电极5，在其上根据需要形成第一镀层6、第二镀层7。电介质陶瓷3的特征在于，由用AB03 (A为选自Ba、 Ca、 Sr 的一种以上，B为选自Ti、 Zr的一种以上)表示的钓钬矿类电介质为 主成分的晶粒构成，调整粒子生长，以使此晶粒的粒径平均值在40~ 150nm的范围内。如果是上述晶粒的粒径平均值范围，例如电介质陶 瓷3的厚度为0.9lam的情况下，在厚度方向排列9个晶粒时，存在8 个晶界。如果是比现有的0.15(im即150nm大的晶粒，则晶界少于8 个。因此，本专利技术的层合陶瓷电容器，由于利用晶界获得的阻挡氧缺 陷移动的效果变高，所以能够提高寿命特性。此外，电介质陶资3含有作为副成分的稀土类(La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Y)的化合物、Si化合物、碱土类 金属(Mg、 Ca、 Sr)的化合物或过渡金属(Mn、 Cr、 V、 Zn、 Fe、 Co等)的化合物，晶粒具有4丐钛矿类电介质和副成分均匀固溶的结 构，或具有以钙钛矿类电介质为芯、在其周围具有含有副成分的壳的 芯壳结构。对于上述晶粒而言，抑制粒子生长是重要的，所以设晶粒的粒径 平均值为D、作为电介质陶瓷层的原料的钙钛矿类电介质原料粉末的 粒径平均值为d时，优选1.2$D/d$1.5的范围，即将粒子生长抑制在 1.2 1.5倍的范围内。为了使粒子生长至本专利技术的范围内，除调整烧 成温度外，还可以调整电介质陶瓷3的组成。例如，通过使用相对于 100摩尔(mol)的BaTi03等钓钛矿类电介质原料粉末混合了按氧化 物换算为1 ~ 3mo1的稀土类化合物、以氧化物换算为1 ~ 2mo1的碱土 类金属化合物、以氧化物换算为0.3~ l.Omol的过渡金属化合物而得 到的陶瓷材料，能够将粒子生长抑制在1.2~ 1.5倍的范围内。此外，对于作为初始原料的钙钛矿类电介质原料粉末而言，优选 使用其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层合陶瓷电容器，具有：大致长方体形状的陶瓷层合体，在该陶瓷层合体中间隔电介质陶瓷相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极，和形成在所述陶瓷层合体的两端面上、且与引出到该端面上的所述内部电极分别电连接的外部电极，其特征在于，所述电介质陶瓷由以钙钛矿类电介质为原料的晶粒构成，所述晶粒的粒径平均值处于４０～１５０ｎｍ的范围内，设所述晶粒的粒径平均值为Ｄ、作为所述电介质陶瓷的原料的钙钛矿类电介质原料粉末的粒径平均值为ｄ时，在１．２≤Ｄ／ｄ≤１．５的范围内调整粒子生长。

【技术特征摘要】
JP 2006-9-20 284356/20061、一种层合陶瓷电容器，具有大致长方体形状的陶瓷层合体，在该陶瓷层合体中间隔电介质陶瓷相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极，和形成在所述陶瓷层合体的两端面上、且与引出到该端面上的所述内部电极分别电连接的外部电极，其特征在于，所述电介质陶瓷由以钙钛矿类电介质为原料的晶粒构成，所述晶粒的粒径平均值处于40～150nm的范围内，设所述晶粒的粒径平均值为D、作为所述电介质陶瓷的原料的钙钛矿类电介质原料粉末的粒径平均值为d时，在1.2≤D/d≤1.5的范围内调整粒子生长。2、 根据权利要求1所述的层合陶瓷电容器，其特征在于，作为30 ~...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口克哉，水野洋一，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]