层叠陶瓷电容器及其制造方法技术

一种层叠陶瓷电容器，具备交替层叠电介质层及内部电极层而成的电容器本体，所述电介质层由多个结晶粒子和晶界相构成，晶界相由该多个结晶粒子邻接形成的二面间晶界和三重点晶界构成，且在所述电介质层的每单位面积的全部三重点晶界数中５％以上的三重点晶界上形成有Ｓｉ－Ｂａ－Ｏ化合物，从而，成为相对介电常数高、温度特性及高温负载试验特性优异的层叠陶瓷电容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，特别是涉及具备在电介质 材料中添加玻璃成分形成的电介质层的具有小型高容量且高可靠性的层 叠陶瓷电容器及其制造方法。
技术介绍
近来，随着便携电话等移动通讯设备的普及和作为微机等的主要部件 的半导体组件的高速、高频率化，搭载在这些电子设备上的层叠陶瓷电容 器，其小型、高容量化的要求越来越高。为此，构成层叠陶瓷电容器的电 介质层谋求薄层化和高层叠化。例如，专利文献1中，关于构成电介质陶瓷的电介质粉末，是将A位 (site)的一部分由Ca置换的钛酸钡粉末(BCT粉末)和不含有置换Ca 的钛酸钡粉末(BT粉末)混合使用，在烧成后的电介质层中，在上述钛酸 钡结晶粒子的微粒化和相对介电常数提高的同时，提高了 DC偏置特性。不过，上述专利文献1所述的构成电介质陶瓷的钛酸钡结晶粒子中， BCT结晶粒子，若与在控制相对介电常数的温度特性方面必不可少的Mg、 稀土类元素等添加成分混合，进行烧成，则随着BCT粉末中含有的Ca的 扩散，容易引起晶晶粒成长。由此可知，必须严格控制烧成中的条件，特 别是采用具有亚微米以下的粒径的原料时，引起显着的晶粒成长，制作由 微粒子的钛酸钡结晶粒子构成的烧结体并不容易。为此，在上述专利文献l中，为了抑制烧成时BCT结晶粒子的晶粒成 长，而将被覆Mg和稀土类元素的氧化物的BT粉末、BCT粉末混合时，通 过再添加MnC03、 MgO及稀土类氧化物，从而，烧成后在BT型结晶粒子表 面大致均匀地形成由高绝缘性的复合氧化物构成的被覆层，同时，抑制Mg、 稀土类元素相对于BCT结晶粒子的过度固溶和晶粒成长。 根据上述专利文献1所述的制造方法，在采用能够精密控制烧成温度 的小型实验用烧成炉的情况下，即使采用上述的将被覆Mg和稀土类元素的氧化物的BT粉末、BCT粉末混合时，再添加MnC03、 MgO及稀土类氧化 物这样的手法，也能够形成能够满足所希望的相对介电常数和温度特性还 有高温负载试验的试料。不过，对于如在层叠陶瓷电容器的批量制造中采用的隧道式的大型烧 成炉的烧成温度的管理水平，存在的问题是在烧成炉内烧成时的最高温度 的偏差大，因而容易产生BCT结晶粒子的晶粒成长的偏差，多产生不满足 相对介电常数和温度特性还有高温负载试验特性的范围的制品，批量生产 上的成品率下降。专利文献h特开2 0 0 3 — 4 0 6 7 1号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抑制结晶粒子的晶粒成长、在采用隧道式 的大型烧成炉的批量生产制造中也能实现相对介电常数高、温度特性及高 温负载试验特性优异的。本专利技术者们，为了解决上述课题坚持不懈地进行锐意研究，结果发现 了以下的新观点，层叠陶瓷电容器的电介质层(a)由多个结晶粒子和晶 界相构成，晶界相由该多个结晶粒子邻接形成的二面间晶界和三重点晶界 构成，且(b)在上述电介质层的每单位面积的全部三重点晶界数中5%以 上的三重点晶界上形成有Si—Ba—O化合物时，成为相对介电常数高、温 度特性及高温负载试验特性优异的层叠陶瓷电容器，直至完成本专利技术。艮P、本专利技术的层叠陶瓷电容器，其具备交替层叠电介质层及内部电极 层而成的电容器本体，其中，所述电介质层(a)由多个结晶粒子和晶界 相构成，所述晶界相由该多个结晶粒子邻接形成的二面间晶界和三重点晶 界构成，(b)在所述电介质层的每单位面积的全部三重点晶界数中5%以上 的三重点晶界上形成有Si—Ba—O化合物。另外，本专利技术的层叠陶瓷电容器的制造方法，对含有电介质粉末及有 机树脂的生片和内部电极图案交替层叠而构成的电容器本体成形体进行 烧成，其中，在所述电介质粉末中添加M g 、稀土类元素及M n的氧化物，再相对A位的一部分由C a置换的钙钛矿型钛酸钡粉末(B C T粉末)和 不含有置换C a的钙钛矿型钛酸钡粉末(B T粉末)的混合粉末1 0 0质 量份，添加氧化铝含有量在O. 1质量％以下的玻璃1 1.4质量份、碳酸 钡0 . 0 1 l质量份。 专利技术效果通常、与电介质材料同时添加的玻璃成分和添加成分，用来控制电介 质陶瓷的烧结性和介电特性。不过，例如当玻璃成分在结晶粒子的二面间 晶界多余存在时，由于其玻璃成分使结晶粒子作为强电介质的特性下降， 或使晶界相的绝缘性局部下降。本专利技术中，由于电介质层上，在该电介质层的每单位面积的全部三重 点晶界数中5y。以上的三重点晶界上形成Si—Ba—0化合物，因此，能够将与电介质材料同时添加的玻璃成分和添加成分局部固定并存在于电介质 层中的三重点晶界，降低在二面间晶界存在的多余的玻璃成分，因此，能 够提高结晶粒子作为强电介质的特性，且能够提高晶界相的绝缘性。其结 果是，能够提高层叠陶瓷电容器的相对介电常数和温度特性还有高温负载 试验特性。另外，由于如上所述构成电介质层，从而，即使采用在烧成炉内烧成 时的最高温度偏差大的隧道式大型烧成炉进行层叠陶瓷电容器的批量制 造，也能够使上述相对介电常数和温度特性还有高温负载试验特性等稳 定，提高成品率。附图说明图1是表示本专利技术一实施方式的层叠陶瓷电容器的概略截面图。 图2是图1的由单点划线围绕的区域的部分放大截面图。 图3是表示基于交流阻抗法的电介质层中的晶界电阻的评价方法的 模式图。图4 ( a)是表示基于交流姐抗法的本专利技术的一实施方式的电介质层 中的晶界电阻的评价结果的一例的曲线图、(b)是表示在交流阻抗法的 解析中采用的等效电路的模式图。图5是表示本专利技术的一实施方式的层叠陶瓷电容器的制造方法的工序图。具体实施方式<层叠陶瓷电容器>以下，关于本专利技术的一实施方式的层叠陶瓷电容器，参照附图，进行详细说明。图l是表示本实施方式的层叠陶瓷电容器的概略截面图。图2 是图1的由单点划线围绕的区域的部分放大截面图，表示构成电介质层的 结晶粒子和晶界相。如图1所示，本实施方式的层叠陶瓷电容器，在电容器本体l的两端 部形成外部电极3。该外部电极3是将例如铜(Cu)、或Cu和镍(Ni)的合金膏剂等进行烧结形成的。电容器本体l，将电介质层5和内部电极层7交替层叠构成。作为电 容器本体l的厚度为3 ii m以下，优选是2 . 5 u m以下。从而，能够使 层叠陶瓷电容器小型高容量化。另外，在静电电容的偏差及容量温度特性 稳定化方面，电介质层5的厚度偏差优选在1 Q %以内。作为构成内部电极层7的金属，在即使高层叠化也能够抑制制造成本 方面，优选是例如N i和C u等贱金属，特别是在能够与电介质层5同时 烧成方面，优选是N i 。在此，如图2所示，本实施方式的电介质层5由结晶粒子9和晶界相 1 l构成，晶界相l 1由2个结晶粒子9邻接的二面间晶界1 1 a和3个 以上结晶粒子9邻接的三重点晶界1 1 b构成。并且，重要的是在三重点 晶界l 1 b上形成有S i —B a—O化合物l 2、该S i — B a—O化合 物l2所存在的三重点晶界11b的比例在电介质层5的每单位面积的 全部三重点晶界数的5 %以上。若电介质层5如上所述构成，则能够将玻璃成分和添加成分局部固 定、存在于电介质层5中的三重点晶界1 1 b上，能够降低存在于二面间 晶界l 1 a上的多余的玻璃成分。其结果，能够改善结晶粒子9作为强电 介质的特性，且提高晶界相l 1的绝缘性。作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠陶瓷电容器，其具备交替层叠电介质层及内部电极层而成的电容器本体，其中，所述电介质层根据下述（ａ）及（ｂ）的条件构成，（ａ）由多个结晶粒子和晶界相构成，所述晶界相由该多个结晶粒子邻接形成的二面间晶界和三重点晶界构成，（ｂ）在所述电介质层的每单位面积的全部三重点晶界数中５％以上的三重点晶界上形成有Ｓｉ－Ｂａ－Ｏ化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-3-25 088396/20051. 一种层叠陶瓷电容器，其具备交替层叠电介质层及内部电极层而成的电容器本体，其中，所述电介质层根据下述(a)及(b )的条件构 成，(a) 由多个结晶粒子和晶界相构成，所述晶界相由该多个结晶粒子 邻接形成的二面间晶界和三重点晶界构成，(b) 在所述电介质层的每单位面积的全部三重点晶界数中5%以上的 三重点晶界上形成有Si—Ba—0化合物。2. 根据权利要求l所述的层叠陶瓷电容器，其中， 在所述电介质层的每单位面积，所述二面间晶界上的S i浓度d和所述三重点晶界上的S i浓度C2的比C2/ C,为2以上。3. 根据权利要求l所述的层叠陶瓷电容器，其中， 所述结晶粒子为C a成分浓度不同的钛酸钡结晶粒子，关于该钛酸钡结晶粒子，在以钡或钡和Ca为A位、以钛为B位时，以摩尔比计满足A / B ^ 1 . 0 0 3的关系。4. 根据权利要求3所述的层叠陶瓷电容器，其中， 在所述钛酸钡结晶粒子由C a成分浓度在0 . 2原子％以下的B T结晶粒子和C a成分浓度在0 . 4原子X以上的BCT结晶粒子构成，且以 所述BCT结晶粒子中的钡或钡和C a为A位、以钛为B位时，以摩尔比 计满足A/ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田大辅，松原圣，西垣政浩，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]