电介质体、层叠陶瓷电容器、电介质体制造方法和层叠陶瓷电容器制造方法技术

本申请提供一种电介质体，该电介质体包括以钛酸钡为主要成分的多个晶粒，和包括Zr、Eu和Mn的添加剂。多个晶粒中的至少一个具有核壳结构，该核壳结构具有核和壳。Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下。Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下。Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下。当电介质体具有一种或多种稀土元素时，一种或多种稀土元素的总原子浓度小于Eu的原子浓度。多个晶粒的中值直径为200nm以上且400nm以下。200nm以上且400nm以下。200nm以上且400nm以下。

【技术实现步骤摘要】
电介质体、层叠陶瓷电容器、电介质体制造方法和层叠陶瓷电容器制造方法


[0001]本公开的某个方面涉及电介质体、层叠陶瓷电容器、电介质体的制造方法和层叠陶瓷电容器的制造方法。

技术介绍

[0002]在以手机为代表的高频通信系统中，为了去除噪声，使用了层叠陶瓷电容器。在与人的生命相关的电子电路例如安装在车辆上的电子控制设备中，使用了层叠陶瓷电容器。要求层叠陶瓷电容器具有高度可靠性。因此，公开了提高可靠性的技术(例如，参见日本专利申请公开第2017
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114751号、第2018
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90458号、第2019
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131438号、第2016
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169130号和第2015
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187969号)。

技术实现思路

[0003]根据实施方式的第一方面，提供一种电介质体，其包括：以钛酸钡为主要成分的多个晶粒；和包括Zr、Eu和Mn的添加剂，其中多个晶粒中的至少一个具有核壳结构，该核壳结构具有核和壳，核的主要成分是钛酸钡，壳的主要成分是钛酸钡，壳的Zr浓度高于核的Zr浓度，其中Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下，其中Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下，其中Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下，其中电介质体具有Eu以外的一种或多种稀土元素，或者不具有任何Eu以外的稀土元素，其中当电介质体具有Eu以外的一种或多种稀土元素时，Eu以外的一种或多种稀土元素的总原子浓度小于Eu的原子浓度，其中多个晶粒的中值直径为200nm以上且400nm以下。
[0004]根据实施方式的第二方面，提供一种层叠陶瓷电容器，其包括：层叠结构，该层叠结构具有多个电介质层中的每一层与多个内部电极层中的每一层交替层叠的结构，并且具有大致长方体形状，其中多个内部电极层中的每一层交替地露出于长方体形状的两个不同面中的每一面，其中露出于两个不同面的内部电极层彼此相对的部分是电容部，其中电容部中的电介质层具有以钛酸钡为主要成分的多个晶粒和包括Zr、Eu和Mn的添加剂，其中多个晶粒中的至少一个具有核壳结构，该核壳结构具有核和壳，核的主要成分是钛酸钡，壳的主要成分是钛酸钡，壳的Zr浓度高于核的Zr浓度，其中电容部中的电介质层的Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下，其中电容部中的电介质层的Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下，其中电容部中的电介质层的Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下，其中电容部中的电介质层具有Eu以外的一种或多种稀土元素，或者不具有任何Eu以外的稀土元素，其中当电容部中的电介质层具有Eu以外的一种或多种稀土元素时，Eu以外的一种或多种稀土元素的总原子浓度小于Eu的原子浓度，其中多个晶粒的中值直径为200nm以上且400nm以下。
[0005]根据实施方式的第三方面，提供一种电介质体的制造方法，其包括：通过以5000℃/h以上且10000℃/h以下的升温速率对电介质生片进行烧制，形成电介质体，其中电介质
生片包括钛酸钡粉末和包括Zr、Eu和Mn的添加剂，其中电介质生片中的Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下，其中电介质生片中的Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下，其中电介质生片中的Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下，其中电介质生片具有Eu以外的一种或多种稀土元素，或者不具有任何Eu以外的稀土元素，其中当电介质生片具有Eu以外的一种或多种稀土元素时，电介质生片中的Eu以外的一种或多种稀土元素的总原子浓度小于电介质生片中的Eu的原子浓度，其中电介质体包括以钛酸钡为主要成分的多个晶粒，其中多个晶粒的中值直径为200nm以上且400nm以下。
[0006]根据实施方式的第四方面，提供一种层叠陶瓷电容器的制造方法，其包括：通过将其中电介质生片上印刷有导电金属膏的层叠单元层叠，形成陶瓷层叠结构，电介质生片包括钛酸钡粉末和包括Zr、Eu和Mn的添加剂；和以5000℃/h以上且10000℃/h以下的升温速率对陶瓷层叠结构进行烧制，以便由电介质生片形成电介质层，其中电介质生片中的Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下，其中电介质生片中的Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下，其中电介质生片中的Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下，其中电介质生片具有Eu以外的一种或多种稀土元素，或者不具有任何Eu以外的稀土元素，其中当电介质生片具有Eu以外的一种或多种稀土元素时，电介质生片中的Eu以外的一种或多种稀土元素的总原子浓度小于电介质生片中的Eu的原子浓度，其中电介质层包括以钛酸钡为主要成分的多个晶粒，其中多个晶粒的中值直径为200nm以上且400nm以下。
附图说明
[0007]图1是层叠陶瓷电容器的部分剖面透视图；
[0008]图2是沿图1中的A
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A线截取的剖视图；
[0009]图3是沿图1中的B
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B线截取的剖视图；
[0010]图4A示出了核
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壳颗粒；
[0011]图4B示意性地示出电介质层的横截面；
[0012]图5是制造层叠陶瓷电容器的方法的流程图；
[0013]图6示出实施例1的电容部中的电介质层和内部电极层的层叠结构的横截面的SEM图像；
[0014]图7示出电容部中的电介质层的TEM图像；
[0015]图8A示出对于壳的TEM
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EDS分析的测量结果；
[0016]图8B示出对于核的TEM
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EDS分析的测量结果；和
[0017]图9示出比较例12沿着电容部中的电介质层和内部电极层的层叠方向的横截面的SEM图像。
具体实施方式
[0018]使用具有核壳结构的烧结体作为层叠陶瓷电容器的电介质体。核壳结构具有以下结构：其中由钛酸钡制成的核被其中固溶有各种添加剂的壳包围。这是因为，获得了优异的温度特性，并且烧制过程中获得了稳定的微观结构。Mg(镁)是构成壳的添加剂的代表性实例。然而，Mg是化合价不变的简单的受主。由于电中性条件，Mg形成氧空位，对层叠陶瓷电容器的可靠性带来不良影响。因此，在高可靠性应用中，可靠性没有充分改善。
[0019]其次，在高可靠性应用中，有利的是，层叠陶瓷电容器可以在直至150℃的高温下使用。然而，作为电介质层主要成分的钛酸钡的居里点为大约125℃。在高于居里点的温度下，电容会大大降低。因此，如果没有特别的设计，不一定能达到EIA标准的温度特性X8R(从
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55℃到150℃的电容变化率在25℃下的电容的
±
15％以内)。作为改进的方法，据信通过向电介质层中添加Yb(镱)并将居里点移至更高温度侧，可以满足X8R特性。然而，Yb起到受主的作用。对于高可靠性应用，与Mg一样，不一定能实现充分的可靠性。已提出有将BaTiO3与具有高居里点(470℃)的BaTi2O5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电介质体，包括：以钛酸钡为主要成分的多个晶粒；和包括Zr、Eu和Mn的添加剂，其中所述多个晶粒中的至少一个具有核壳结构，所述核壳结构具有核和壳，所述核的主要成分是钛酸钡，所述壳的主要成分是钛酸钡，所述壳的Zr浓度高于所述核的Zr浓度，其中Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下，其中Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下，其中Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下，其中所述电介质体具有Eu以外的一种或多种稀土元素，或者不具有任何Eu以外的稀土元素，其中当所述电介质体具有所述Eu以外的一种或多种稀土元素时，所述Eu以外的一种或多种稀土元素的总原子浓度小于Eu的原子浓度，其中所述多个晶粒的中值直径为200nm以上且400nm以下。2.根据权利要求1所述的电介质体，其中所述添加剂的稀土元素仅为Eu。3.一种层叠陶瓷电容器，包括：层叠结构，其具有多个电介质层中的每一层与多个内部电极层中的每一层交替层叠的结构，并且具有大致长方体形状，其中所述多个内部电极层中的每一层交替地露出于所述长方体形状的两个不同面中的每一面，其中露出于所述两个不同面的内部电极层彼此相对的部分是电容部，其中所述电容部中的电介质层具有以钛酸钡为主要成分的多个晶粒和包括Zr、Eu和Mn的添加剂，其中所述多个晶粒中的至少一个具有核壳结构，所述核壳结构具有核和壳，所述核的主要成分是钛酸钡，所述壳的主要成分是钛酸钡，所述壳的Zr浓度高于所述核的Zr浓度，其中所述电容部中的所述电介质层的Zr/Ti原子浓度比为0.02以上且0.10以下，其中所述电容部中的所述电介质层的Eu/Ti原子浓度比为0.001以上且0.03以下，其中所述电容部中的所述电介质层的Mn/Ti原子浓度比为0.005以上且0.05以下，其中所述电容部中的所述电介质层具有Eu以外的一种或多种稀土元素，或者不具有任何Eu以外的稀土元素，其中当所述电容部中的所述电介质层具有所述Eu以外的一种或多种稀土元素时，所述Eu以外的一种或多种稀土元素的总原子浓度小于Eu的原子浓度，其中所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：津岛湧使，森田浩一郎，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：