独石陶瓷电容器制造技术

介电陶瓷成分包括：钛酸钡，主要成分（１－α－β－γ）｛ＢａＯ｝↓［ｍ］.ＴｉＯ↓［２］＋αＭ↓［２］Ｏ↓［３］＋βＲｅ↓［２］Ｏ↓［３］＋γ（Ｍｎ↓［１－ｘ－ｙ］Ｎｉ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］）Ｏ。其中，Ｍ↓［２］Ｏ↓［３］是Ｓｃ↓［２］Ｏ↓［３］是Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］的至少一个；Ｒｅ↓［２］Ｏ↓［３］是Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］是Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］的至少一个；０．００２５≤α＋β≤０．０２５，０＜β≤０．００７５，０．００２５≤γ≤０．０５，γ／（α＋β）≤４，０≤ｘ＜１．０，０≤ｙ＜１．０，０≤ｘ＋ｙ≤１．０，和１．０００＜ｍ≤１．０３５。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电子设备的陶瓷电容器，尤其涉及具有镍或镍合金构成的内电极的独石陶瓷电容器。独石陶瓷电容器的生产工艺一般如下。首先，制备片状介电陶瓷材料，在其表面上涂敷有成为内电极的电极材料。例如，作为介电陶瓷材料，可使用以BaTiO3作为主要成分的材料。然后，通过在加热条件下进行压合(press)并在1250到1350℃温度下的普通大气中煅烧成为一体的叠层，把涂敷有电极材料的片状介电陶瓷材料层叠起来从而获得具有内电极的介电陶瓷。此外，通过烧制外电极以在侧面连接内电极来获得独石陶瓷电容器。相应地，内电极的材料必须满足以下条件(a)因为同时对介电陶瓷和内电极进行煅烧，所以内电极材料具有与介电陶瓷煅烧温度相同或更高的熔点。(b)该材料即使在高温的氧化气氛中也不氧化，而且不与介电陶瓷起反应。作为满足这些条件的电极，已使用贵金属或其合金，诸如铂、金、钯、银-钯合金等材料。然而，虽然这些电极材料具有优良的特性，但它们非常昂贵并成为增加独石陶瓷电容器生产成本的最大因素。其它贱金属高熔点材料包括诸如Ni、Fe、Co、W、Mo等材料，但这些贱金属容易在高温氧化气氛中氧化，从而它们变得不能用作电极。相应地，为了把这些贱金属用作独石陶瓷电容器的内电极，必须在中性或还原气氛中对贱金属和介电陶瓷进行煅烧。然而，常规介电陶瓷材料的缺陷在于，当在此中性或还原气氛中煅烧这些材料时，它们被大大还原并变为类似于半导体的材料。为了克服上述缺陷，例如，提出了如JP-B-57-42588所示的一种介电陶瓷材料，其中钡晶格点(site)/钛晶格点的比值超过钛酸钡固体溶液中理想配比比值，以及如JP-A-61-101459中所示的一种介电陶瓷材料，该材料由加有诸如La、Nd、Sm、Dy、Y等稀土元素的氧化物的钛酸钡固体溶液所构成。此外，例如，作为介电常数随温度变化很小的介电陶瓷材料，提出了如JP-A-62-256422所示由BaTiO3-CaZrO3-MnO-MgO系列成分所构成的介电陶瓷材料以及如JP-B-61-14611中所示由BaTiO3-(Mg、Zn、Sr、Ca)O-B2O3-SiO2系列成分所构成的介电陶瓷材料。通过使用如上所述的介电陶瓷材料，即使在还原气氛中煅烧介电陶瓷，该材料也不会变为类似于半导体的材料，从而可生产用诸如镍等贱金属材料作为内电极的独石陶瓷电容器。随着近来电子学的发展，小尺寸的电子零件进展飞速，而增加独石陶瓷电容器之电容量的要求也变得很明显。于是，介电陶瓷材料介电常数的增加以及介电陶瓷层的变薄也进展得非常快。相应地，对具有介电常数随温度变化很小的高介电常数且可靠性优良的介电陶瓷材料的需求变得越来越大。虽然JP-B-57-42588和JP-A-61-101459中所示的介电陶瓷材料给出高的介电常数，但它们所具有的缺陷是，所获得的介电陶瓷的晶粒较大，从而在独石陶瓷电容器中介电陶瓷层的厚度变为10微米或更薄时，每一层上的晶粒数减少且可靠性降低。此外，在这些介电陶瓷材料中，还存在介电常数随温度变化大的问题。于是，上述介电陶瓷材料不能满足市场的需要。此外，虽然JP-A-62-256422中所示介电陶瓷材料中的介电常数相当高，所获得的介电陶瓷的晶粒很小且介电常数随温度的变化也很小，但由于煅烧工艺中形成的CaZrO3和CaTiO3易于形成具有MnO等的次生相，所以问题在于高温下的可靠性。此外，在JP-B-61-14611所示介电陶瓷材料中存在的缺陷是，获得的介电陶瓷的介电常数从2,000到2,800，且在减小独石陶瓷电容器的尺寸和增加电容方面，该材料在是不利的。此外，还有一个问题是该介电陶瓷材料不能满足EIA标准所规定的X7R特性，即在-55℃到+125℃的温度范围内，静电电容量的变化率在±15％以内。此外，在JP-A-63-103861中所揭示的非还原介电陶瓷中，绝缘电阻和电容量的温度变化率受到主要成分BaTiO3的晶体尺寸的极大影响，从而难于对获得稳定的特性进行控制。此外，当把绝缘电阻示作它与静电电容量的积(即，CR)时，该积在1,000到2,000MΩ·μF，不能说非还原介电陶瓷在商业上是有用的。为了解决上述问题，在JP-A-5-9066、JP-A-5-9067和JP-A-5-9068中提出了各种元件。然而，作为进一步减小尺寸和增加电容量的需要的结果，对介电陶瓷层的减薄和可靠性的市场需求越来越严格，对具有更好可靠性以及符合厚度减薄的介电陶瓷材料的需求日益增加。当简单地在确定的额定电压下使介电陶瓷层减薄时，则增加了每一层的场强。相应地，降低了室温和高温下的绝缘电阻，可靠性也大大降低。于是，当减薄介电陶瓷层时，需要降低常规介电陶瓷中的额定电压。相应地，需要提供一种在高的场强下具有高绝缘电阻且可靠性优良的独石陶瓷电容器，即使在介电陶瓷层的厚度减薄时也不需要降低额定电压。为了适合小尺寸和大容量的独石陶瓷电容器的表面安装，在通过烘焙导电金属粉末形成的外电极上形成具有软焊料等材料的镀膜。通常将电解镀方法作为形成镀膜的方法。当在焙烧的电极上形成镀膜的情况下，问题出在当独石陶瓷电容器浸入镀液内时，镀液通过烘焙的电极的空间进入并到达内电极与介电陶瓷层之间的界面，由此降低了可靠性。本专利技术的主要目的是提供一种成本低、尺寸小且电容量大的独石陶瓷电容器，其中介电常数至少为3,000；如果由绝缘电阻与静电电容量之积(CR)来表示绝缘电阻，则在2kV/mm，以及在室温和125℃下绝缘电阻的CR积分别为至少6,000MΩ·μF和至少2,000MΩ·μF，在20kV/mm以及在室温和125℃下绝缘电阻的CR积分别高达2,000MΩ·μF和至少500MΩ·μF；静电电容量的温度特性满足JIS标准所规定的B特性并满足EIA标准所规定的X7R特性，即便外电极上形成镀层，其可靠性也是高的。现已发现如下所述的本专利技术可以实现上述目的。本专利技术的第一方面是独石陶瓷电容器，它包括多个介电陶瓷层，将介电陶瓷层夹在其间的至少一对内电极，内电极的边缘交替暴露于上述陶瓷层的两个边缘面，外电极如此形成，使每个外电极电连接到交替露出的内电极，其中，每个介电陶瓷层为这样一种材料，它包括以下主要成分含有重量百分比不超过约0.02的碱性金属氧化物作为杂质的钛酸钡，从钪氧化物和钇氧化物中选出的至少一个氧化物，从钐氧化物、铕氧化物和钆氧化物中选出的至少一个氧化物，以及从锰氧化物、钴氧化物和镍氧化物中选出的至少一个氧化物，以及数量从大约0.5到5.0摩尔作为MgO计算的镁氧化物作为次要成分，到由以下成分公式表示的100摩尔主要成分中(1-α-β-γ){BaO}m·TiO2+αM2O3+βRe2O3+γ(Mn1-x-yNixCoy)O这里，M2O3是Sc2O3和Y2O3的至少一个；Re2O3是Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3的至少一个；以及α、β、γ、m、x和y为0.0025≤α+β≤0.025，0＜β≤0.0075，0.0025≤γ≤0.05，γ/(α+β)≤4，0≤x＜1.0，0≤y＜1.0，0≤x+y≤1.0，以及1.000＜m≤1.035)，并进一步包含重量为大约0.2至3.0份的Al2O3-MO-B2O3系氧化物玻璃，其中，MO为从BaO，CaO，SrO，MgO，ZnO和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种独石陶瓷电容器，其特征在于包括： 一对外电极； 位于所述外电极之间的多个介电层，以及 至少两个内电极，每个内电极置于相邻的介电层之间， 其中，每个所述介电层包括： 钛酸钡，包含重量不超过大约０．０２％的碱金属氧化物杂质， 从钪氧化物和钇氧化物构成的组中选出的至少一个氧化物， 从钐氧化物、铕氧化物和钆氧化物构成的组中选出的至少一个氧化物，以及 从锰氧化物、钴氧化物和镍氧化物构成的组中选出的至少一个氧化物， 在由以下成分公式来表示的每１００摩尔主要成分中还包含作为ＭｇＯ计算的数量从大约０．５到５．０摩尔的镁氧化物： （１－α－β－γ）｛ＢａＯ｝↓［ｍ］.ＴｉＯ↓［２］＋αＭ↓［２］Ｏ↓［３］＋βＲｅ↓［２］Ｏ↓［３］＋γ（Ｍｎ↓［１－ｘ－ｙ］Ｎｉ↓［ｘ］Ｃｏ↓［ｙ］）Ｏ 其中，Ｍ↓［２］Ｏ↓［３］是Ｓｃ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少一个；Ｒｅ↓［２］Ｏ↓［３］是Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少一个；以及α、β、γ、ｍ、ｘ和ｙ是 ０．００２５≤α＋β≤０．０２５， ０＜β≤０．００７５， ０．００２５≤γ≤０．０５， γ／（α＋β）≤４， ０≤ｘ＜１．０， ０≤ｙ＜１．０， ０≤ｘ＋ｙ≤１．０， １．０００＜ｍ≤１．０３５； 且进一步包括从重量百分比约为０．２至３．０的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭＯ－Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］氧化物玻璃到重量百分比为１００的主要成分和镁氧化物的总和，其中，ＭＯ是从ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯ和ＭｎＯ中选出的至少一个氧化物。...

【技术特征摘要】
JP 1997-3-4 49199/971.一种独石陶瓷电容器，其特征在于包括一对外电极；位于所述外电极之间的多个介电层，以及至少两个内电极，每个内电极置于相邻的介电层之间，其中，每个所述介电层包括钛酸钡，包含重量不超过大约0.02％的碱金属氧化物杂质，从钪氧化物和钇氧化物构成的组中选出的至少一个氧化物，从钐氧化物、铕氧化物和钆氧化物构成的组中选出的至少一个氧化物，以及从锰氧化物、钴氧化物和镍氧化物构成的组中选出的至少一个氧化物，在由以下成分公式来表示的每100摩尔主要成分中还包含作为MgO计算的数量从大约0.5到5.0摩尔的镁氧化物(1-α-β-γ){BaO}m·TiO2+αM2O3+βRe2O3+γ(Mn1-x-yNixCoy)O其中，M2O3是Sc2O3和Y2O3中的至少一个；Re2O3是Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3中的至少一个；以及α、β、γ、m、x和y是0.0025≤α+β≤0.025，0＜β≤0.0075，0.0025≤γ≤0.05，γ/(α+β)≤4，0≤x＜1.0，0≤y＜1.0，0≤x+y≤1.0，1.000＜m≤1.035；且进一步包括从重量百分比约为0.2至3.0的Al2O3-MO-B2O3氧化物玻璃到重量百分比为100的主要成分和镁氧化物的总和，其中，MO是从BaO，CaO，SrO，MgO，ZnO和MnO中选出的至少一个氧化物。2.如权利要求1所述的独石陶瓷电容器，其特征在于，碱金属杂质的重量百分比约为0.012或更低，0.04≤α+β≤0.02，0.001≤β≤0.005，0.015≤γ≤0.04，γ/(α+β)≤3，0.05≤x≤0.5，0.05≤y≤0.6，0.2≤x+y≤0.6，1.005≤m≤1.015，MgO每一百约为0.8-1.2摩尔，玻璃量约为重量的0.8-1.5份。3.如权利要求2所述的独石陶瓷电容器，其特征在于介电层包含Y2O3，Sm2O3，其中MO包含BaO。4.如权利要求3所述的独石陶瓷电容器，其特征在于，Al2O3-MO-B2O3氧化物玻璃的成分位于由连接6个点的6条线所包围的三角坐标图{Al2O3，MO，B2O3}区域内或这些线上，其中单位为摩尔％，这6个点是A(1，14，85)；B(20，10，70)；C(30，20，50)；D(40，50，10)；E(20，70，10)；F(1，39，60)。5.如权利要求4所述的独石陶瓷电容器，其特征在于每个外电极包括导电金属粉末或导电金属粉末与玻璃料组合的烧结层。6.如权利要求5所述的独石陶瓷电容器，其特征在于内电极为镍或镍合金。7.如权利要求4所述的独石陶瓷电容器，其特征在于每个外电极包括由导电粉末或组合玻璃料的导电粉末的烧结层构成的第一层以及在所述第一层上形成的第二镀层。8.如权利要求7所述的独石陶瓷电容器，其特征在于内电极为镍或镍合金。9.如权利要求3所述的独石陶瓷电容器，其特征在于，Al2O3-MO-B2O3氧化物玻璃的成分位于由连接6个点的6条线所包围的三角坐标图{Al2O3，MO，B2O3}区域内或这些线上，其中单位为摩尔％，这6个点是A(1，14，85)；B(20，10，70)；C(30，20，50)；D(40，50，10)；E(20，70，10)；F(1，39，60)。10.如权利要求9所述的独石陶瓷电容器，其特征在于每个外电极包括导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田和宏，佐野晴信，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]