介电陶瓷组合物及使用该组合物的叠层陶瓷电容器制造技术

本发明专利技术提供一种介电陶瓷组合物，它包括１００份（重量）由（ＢａＯ）＃－［ｍ］.ＴｉＯ＃－［２］＋Ｍ＃－［２］Ｏ＃－［３］＋Ｒ＃－［２］Ｏ＃－［３］＋ＢａＺｒＯ＃－［３］＋ＭｇＯ＋ＭｎＯ（其中Ｍ＃－［２］Ｏ＃－［３］代表Ｓｃ＃－［２］Ｏ＃－［３］或Ｙ＃－［２］Ｏ＃－［３］中的至少一种，Ｒ＃－［２］Ｏ＃－［３］代表选自Ｅｕ＃－［２］Ｏ＃－［３］、Ｇｄ＃－［２］Ｏ＃－［３］、Ｔｂ＃－［２］Ｏ＃－［３］和Ｄｙ＃－［２］Ｏ＃－［３］）表示的主要组分和０．２至３．０份（重量）由Ｌｉ＃－［２］Ｏ－（Ｓｉ，Ｔｉ）Ｏ＃－［２］－ＭＯ（其中ＭＯ是Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］或ＺｒＯ＃－［２］中的至少一种）或ＳｉＯ＃－［２］－ＴｉＯ＃－［２］－ＸＯ表示的氧化物（其中ＸＯ为选自ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ和ＭｎＯ中的至少一种化合物）表示的次要组分，以及用其制得的陶瓷电容器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及介电陶瓷组合物及使用该组合物的叠层陶瓷电容器。普通的陶瓷电容器通常按如下方法制备。首先制备表面用电极材料涂覆成内部电极的介电陶瓷片。使用主要含有BaTiO3的材料作为介电材料。接着，在加热和加压下将该多块这样的用电极材料涂覆的介电材料片进行叠层化，然后在大气环境中1250℃至1350℃烧制，得到带有内部电极的叠层陶瓷体。涂上与内部电极电连接的外部电极，得到叠层陶瓷电容器。通常使用贵金属(例如铂、金、钯或银)作为该介电陶瓷电容器的内部电极的材料。虽然这些电极材料具有优良的特性，但它们是十分昂贵的，这使电极材料的成本增加。因此，目前提出使用贱金属(如Ni)作为叠层陶瓷电容器的内部电极，以降低生产成本，其在市场上的应用不断增加。在使电子装置小型化、高性能和低价格的趋势中，非常需要低价格具有改进的绝缘寿命、绝缘性能和可靠性，以及具有大容量的叠层电容器。虽然使用Ni作为内部电极的廉价的叠层陶瓷电容器具有降低电子仪器的价格的优点，但问题在于当在高电场强度下使用这些电子装置时，绝缘电阻、绝缘寿命和可靠性都大大退化，这是因为普通的介电陶瓷材料是设计成在低电场强度下使用的。换句话说，迄今尚未有能在高电场强度下使用的用Ni作为内部电极的叠层陶瓷电容器。例如，虽然在日本已审查专利公布No.57-42588和日本未审查专利公开61-101359中揭示的介电材料具有大的介电常数，但介电陶瓷粒径大，因此当在高电场强度下使用时，叠层陶瓷电容器的绝缘寿命低，或在高温负荷试验中平均寿命短。在日本已审查专利公布No.61-14611中揭示的介电材料的缺点是当该电容器在高电场强度下使用时，介电常数或静电容量大大降低，虽然在低电场强度下得到的介电常数高达2000至2800。它还有一个缺点是绝缘电阻低。本专利技术的目的在于提供能形成叠层陶瓷电容器的介电陶瓷层的介电陶瓷组合物，当该电容器在高达约10kV/mm的高电场强度下使用时，在室温及150℃时用绝缘电阻与静电容量的乘积(CR)表示的绝缘电阻分别高达4900Ω·F至5000Ω·F或更高及200Ω·F或更高，同时绝缘电阻对电压的依赖性小，电容量对于直流电压具有优良的稳定性，具有高的绝缘寿命，且电容量与温度的关系满足在JIS标准中所规定的B级性能标准和在EIA标准中规定的X7R级性能标准，在高温和高湿度负荷试验中，证明它具有良好的耐天候性。本专利技术的另一个目的是提供一种叠层陶瓷电容器，其内部电极由Ni或Ni合金构成，并使用该介电陶瓷组合物作为介电陶瓷层。第一方面，本专利技术提供一种介电陶瓷组合物，它包括含有0.02％(重量)或更少的碱金属氧化物的钛酸钡，氧化钪或氧化钇中的至少一种氧化物，选自氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝中的至少一种化合物，以及锆酸钡和氧化锰，并相对于100份(重量)具有下列组成式的主要组分，含有0.2至3.0份(重量)第一或第二次要组分，其中第一次要组分为以Li2O-(Si,Ti)O2-MO(其中MO是Al2O3或ZrO2中的至少一种)表示的氧化物，第二次要组分为以SiO2-TiO2-XO表示的氧化物(其中XO为选自BaO、CaO、SrO、MgO、ZnO和MnO中的至少一种化合物)，所述主要组分的组成式为(BaO)m·TiO2+αM2O3+βR2O3+γBaZrO3+gMnO其中M2O3代表Sc2O3或Y2O3中的至少一种，R2O3代表选自Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3和Dy2O3中的至少一种，α、β、γ和g为下述范围内的摩尔比0.001≤α≤0.05,0.001≤β≤0.05,0.005≤γ≤0.06,0.001＜g≤0.13,α+β≤0.06，而1.000＜m≤1.035。在上述介电陶瓷组合物中，主要组分还可含有摩尔比为h的氧化镁，这时0.001＜g≤0.12,0.001＜h≤0.12,g+h≤0.13。在本专利技术的另一种介电陶瓷组合物中，主要组分可用下列组成式表示(BaO)m·TiO2+αM2O3+βBaZrO3+γMnO其中M2O3代表Sc2O3或Y2O3中的至少一种，α、β和γ为下述范围内的摩尔比0.001≤α≤0.06,0.005≤β≤0.06,0.001＜γ≤0.13，而1.000＜m≤1.035。该主要组分还可含有摩尔比为g的氧化镁，这时0.001＜γ≤0.12,0.001＜g≤0.12,γ+g≤0.13。在本专利技术的另一种介电陶瓷组合物中，主要组分可用下列组成式表示(BaO)m·TiO2+αR2O3+βBaZrO3+γMnO其中R2O3代表选自Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3和Yb2O3中的至少一种化合物，α、β和γ为下述范围内的摩尔比0.001≤α≤0.06,0.005≤β≤0.06,0.001＜γ≤0.13，而1.000＜m≤1.025。该主要组分还可含有摩尔比为g的氧化镁，这时0.001≤β≤0.06,0.001＜γ≤0.12,0.001＜g≤0.12,γ+g≤0.13。在上述介电陶瓷组合物中，较好的是当第一次要组分的组成为xLi2O-y(SiwTi1-w)O2-zMO(其中x、y和z代表摩尔％，w为0.30≤w≤1.00)时，该组成落入由对应于各组分的顶点所限定的三组分相图中连接A(x=20,y=80,z=0)、B(x=10、y=80、z=10)、C(x=10、y=70、z=20)、D(x=35、y=45、z=20)、E(x=45、y=45、z=10)和F(x=45、y=55、z=0)各点形成的直线所包围的区域内或在这些线上，当该组成在直线A-F上时，w在0.3≤w＜1.0范围内。在上述介电陶瓷组合物中，较好的是当第二次要组分的组成为xSiO2-yTiO2-zXO(其中x、y和z代表摩尔％)时，该组成落入由对应于各组分的顶点所限定的三组分相图中连接A(x=85,y=1,z=14)、B(x=35、y=51、z=14)、C(x=30、y=20、z=50)和D(x=39、y=1、z=60)各点形成的直线所包围的区域内或在这些线上。相对于100份(重量)由SiO2-TiO2-XO表示的氧化物，第二次要组分总共含有15份(重量)Al2O3和ZrO2中的至少一种氧化物(ZrO2的含量为5份(重量)或更少)。本专利技术还提供一种叠层陶瓷电容器，它包括多层介电陶瓷层、多个形成在陶瓷层之间的内部电极以及与这些内部电极电连接的外部电极，其中的介电陶瓷层由上述介电陶瓷组合物构成，内部电极由镍或镍合金制成。外部电极可带有烧结的导电金属粉末层或添加了玻璃料的导电金属粉末层。图1是说明本专利技术的叠层陶瓷电容器的一个实例的剖视图。图2是说明图1中所示的叠层陶瓷电容器的带有内部电极的介电陶瓷层的平面图。图3是说明图1所示的叠层陶瓷电容器的陶瓷叠层部分的分解透视图。图4是Li2O-(Siw,Ti1-w)O2-MO氧化物的三组分相图。图5是SiO2-TiO2-MO氧化物的三组分相图。下面参照附图说明本专利技术的叠层陶瓷电容器的第一个实例的基本结构。图1是说明叠层陶瓷电容器的一个实例的剖视图，图2是说明图1中所示的叠层陶瓷电容器的带有内部电极的介电陶瓷层的平面图，图3是说明图1所示的叠层陶瓷电容器的陶瓷叠层部分的分解透视图。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介电陶瓷组合物，它包括含有０．０２％（重量）或更少的碱金属氧化物的钛酸钡，氧化钪或氧化钇中的至少一种氧化物，选自氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝中的至少一种化合物，以及锆酸钡和氧化锰，其特征在于相对于１００份（重量）具有下列组成式的主要组分，含有０．２至３．０份（重量）第一或第二次要组分，其中第一次要组分为以Ｌｉ↓［２］Ｏ－（Ｓｉ，Ｔｉ）Ｏ↓［２］－ＭＯ（其中ＭＯ是Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］或ＺｒＯ↓［２］中的至少一种）表示的氧化物，第二次要组分为以ＳｉＯ↓［２］－ＴｉＯ↓［２］－ＸＯ表示的氧化物（其中ＸＯ为选自ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ和ＭｎＯ中的至少一种化合物），所述主要组分的组成式为： （ＢａＯ）↓［ｍ］.ＴｉＯ↓［２］＋αＭ↓［２］Ｏ↓［３］＋βＲ↓［２］Ｏ↓［３］＋γＢａＺｒＯ↓［３］＋ｇＭｎＯ 其中Ｍ↓［２］Ｏ↓［３］代表Ｓｃ↓［２］Ｏ↓［３］或Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少一种，Ｒ↓［２］Ｏ↓［３］代表选自Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｔｂ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｄｙ↓［２］Ｏ↓［３］中的至少一种，α、β、γ和ｇ为下述范围内的摩尔比：０．００１≤α≤０．０５，０．００１≤β≤０．０５，０．００５≤γ≤０．０６，０．００１＜ｇ≤０．１３，α＋β≤０．０６，１．０００＜ｍ≤１．０３５。...

【技术特征摘要】
JP 1998-5-12 128623/98;JP 1998-5-12 128624/98;JP 11．一种介电陶瓷组合物，它包括含有0.02％(重量)或更少的碱金属氧化物的钛酸钡，氧化钪或氧化钇中的至少一种氧化物，选自氧化铕、氧化钆、氧化铽和氧化镝中的至少一种化合物，以及锆酸钡和氧化锰，其特征在于相对于100份(重量)具有下列组成式的主要组分，含有0.2至3.0份(重量)第一或第二次要组分，其中第一次要组分为以Li2O-(Si,Ti)O2-MO(其中MO是Al2O3或ZrO2中的至少一种)表示的氧化物，第二次要组分为以SiO2-TiO2-XO表示的氧化物(其中XO为选自BaO、CaO、SrO、MgO、ZnO和MnO中的至少一种化合物)，所述主要组分的组成式为(BaO)m·TiO2+αM2O3+βR2O3+γBaZrO3+gMnO其中M2O3代表Sc2O3或Y2O3中的至少一种，R2O3代表选自Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3和Dy2O3中的至少一种，α、β、γ和g为下述范围内的摩尔比0.001≤0.05,0.001≤β≤0.05,0.005≤γ≤0.06,0.001＜g≤0.13,α+β≤0.06,1.000＜m≤1.035。2．如权利要求1所述的介电陶瓷组合物，其特征在于所述主要组分还含有摩尔比为h的氧化镁，其中0.001＜g≤0.12,0.001＜h≤0.12,g+h≤0.13。3．一种介电陶瓷组合物，它包括含有0.02％(重量)或更少的碱金属氧化物的钛酸钡，氧化钪或氧化钇中的至少一种氧化物，以及锆酸钡和氧化锰，其特征在于相对于100份(重量)具有下列组成式的主要组分，含有0.2至3.0份(重量)第一或第二次要组分，其中第一次要组分为以Li2O-(Si,Ti)O2-MO(其中MO是Al2O3或ZrO2中的至少一种)表示的氧化物，第二次要组分为以SiO2-TiO2-XO表示的氧化物(其中XO为选自BaO、CaO、SrO、MgO、ZnO和MnO中的至少一种化合物)，所述主要组分的组成式为(BaO)m·TiO2+αM2O3+βBaZrO3+γMnO其中M2O3代表Sc2O3或Y2O3中的至少一种，α、β和γ为下述范围内的摩尔比0.001≤α≤0.06,0.005≤β≤0.06,0.001＜γ≤0.13,1.000＜m≤1.035。4．如权利要求3所述的介电陶瓷组合物，其特征在于所述主要组分还含有摩尔比为g的氧化镁，其中0.001＜γ≤0.12,0.001＜g≤0.12,γ+g≤0.13。5．一种介电陶瓷组合物，它包括含有0.02％(重量)或更少的碱金属氧化物的钛酸钡，选自氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥和氧化镱中的至少一种化合物，以及锆酸钡和氧化锰，其特征在于相对于100份(重量)具有下列组成式的主要组分，含有0.2至3.0份(重量)第一或第二次要组分，其中第一次要组分为以Li2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：水埜嗣伸，坂本德彦，和田信之，
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]