專利名稱：電介質(zhì)陶瓷、層疊陶瓷電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電介質(zhì)陶瓷及其制造方法。另外還涉及使用該電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成的層疊陶瓷電容器及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來電子技術(shù)的發(fā)展，要求層疊陶瓷電容器小型化且大容量。為了滿足這種要求，層疊陶瓷電容器的電介質(zhì)層的薄層化在進展。但是，若將電介質(zhì)層薄層化，則對每一層施加的電場強度就會相應(yīng)地變高。因此，對于用于電介質(zhì)層的電介質(zhì)陶瓷而言，要求在施加電壓時的可靠性，尤其要求提高高溫負荷試驗的壽命特性。例如，在專利文獻I中，記載了有以下特征的電介質(zhì)陶瓷。S卩，以鈦酸鋇作為主成分，具有含稀土元素、鎂及錳的鈣鈦礦型的晶體結(jié)構(gòu)作為副成分，并以組成式(Bai_yREy)(Ti1JgaoMnb) O3 (RE:稀土元素)表示，各個范圍以 0.06 ^ y ^ 0.09,0.03 彡 ao 彡 0.045。0.012≤b≤0.018表示?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:特開2007-145649號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題然而，在專利文獻I中沒有記載關(guān)于將電介質(zhì)層薄層化的情況。因此，在專利文獻I中記載的電介質(zhì)陶瓷，沒有明確在將電介質(zhì)層的厚度薄層化到Iym左右時，其在施加電壓時的可靠性是否較高。本發(fā)明是鑒于所上述的問題而完成的，其目的在于提供一種即使將電介質(zhì)層進一步薄層化并施加高電場強度的電壓，也具有良好的介電特性，且高溫負荷試驗的壽命特性優(yōu)異的層疊陶瓷電容器。用于解決課題的手段本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷，其特征在于，含有用通式(Ba1TyCaxRey) (IVzMz)O3(其中，Re 是從 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 以及 Y 中選擇的至少一種以上的元素，M是從Mg、Mn、Al、Cr以及Zn中選擇的至少一種以上的元素)表示并且滿足O ≤X ≤0.2,0.002 ≤y ≤0.1,0.001 ≤z ≤0.05的范圍的化合物作為主成分，所述電介質(zhì)陶瓷的結(jié)晶粒子的平均粒徑為20nm以上且150nm以下。另外，本發(fā)明所述的電介質(zhì)陶瓷，優(yōu)選平均粒徑為20nm以上且不足lOOnm。

另外，本發(fā)明還涉及電介質(zhì)陶瓷電容器，其具有層疊體和多個外部電極；所述層疊體具有被層疊的多個電介質(zhì)層，和沿著電介質(zhì)層間的界面形成的多個內(nèi)部電極；所述外部電極形成于層疊體的外表面并與內(nèi)部電極電連接，其特征在于，電介質(zhì)層，由上述的電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成。
另外，本發(fā)明還涉及電介質(zhì)陶瓷的制造方法，其特征在于，具有如下的工序:準備所述陶瓷粉末的工序，所述陶瓷粉末含有用通式(BanyCaxRey) (TihMz)O3(其中，Re是從La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 以及 Y 中選擇的至少一種以上的元素,M是從Mg、Mn、Al、Cr以及Zn中選擇的至少一種以上的元素)表示并且滿足在O彡x彡0.2、
0.002 ^ y ^ 0.1,0.001 ^ z ^ 0.05范圍的化合物作為主成分；對陶瓷粉末進行成形獲得所述成形體的工序；對成形體進行燒結(jié)，獲得結(jié)晶粒子的平均粒徑為20nm以上且150nm以下的電介質(zhì)陶瓷的工序。另外，本發(fā)明所述的電介質(zhì)陶瓷的制造方法，其特征在于，優(yōu)選平均粒徑為20nm以上且不足lOOnm。另外，本發(fā)明還涉及電介質(zhì)陶瓷電容器的制造方法，其特征在于，具備上述電介質(zhì)陶瓷的制造方法。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明所述的電介質(zhì)陶瓷，通過具有上述的組成，同時規(guī)定如上所述的結(jié)晶粒子的粒徑，可提供一種即使將電介質(zhì)層進一步薄層化并施加高電場強度的電壓，也具有良好的介電特性，且高溫負荷試驗的壽命特性優(yōu)異的層疊陶瓷電容器。


圖1本發(fā)明所涉及的層疊陶瓷電容器的剖面圖。
具體實施例方式以下，對于用于實施本發(fā)明的方式進行說明。

圖1是本發(fā)明所涉及的層疊陶瓷電容器的剖面圖。層疊陶瓷電容器I具有層疊體5。層疊體5具有被層疊的多個電介質(zhì)層2，和沿著多個電介質(zhì)層2之間的界面形成的多個內(nèi)部電極3和4。作為內(nèi)部電極3和4的材質(zhì)，例如可例舉出以Ni為主成分的材質(zhì)。在層疊體5外表面的互相不同的位置上,形成有外部電極6和7。作為外部電極6和7的材質(zhì)，例如可例舉出以Ag或Cu為主成分的材質(zhì)。在圖1所示的層疊陶瓷電容器中，外部電極6和7被形成在層疊體5相互對置的各端面上。內(nèi)部電極3和4分別電連接在外部電極6和7上。并且，內(nèi)部電極3和4，在層疊體5內(nèi)部隔著電介質(zhì)層2被交替層疊。需要說明的是，層疊陶瓷電容器I可以是具有兩個外部電極6和7的兩端子型的結(jié)構(gòu)，也可以是具有多個外部電極的其它端子型的結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)層2 由含有用通式(BanyCaxRey) (Ti1-A) O3 (其中，Re 是從 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu以及Y中選擇的至少一種以上的元素,M是從Mg、Mn、Al、Cr以及Zn中選擇的至少一種以上的元素)表示并且以滿足O < X < 0.2,0.002 ^ y ^ 0.K
0.001 ^ z ^ 0.05范圍的化合物為主成分的電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成。并且，電介質(zhì)陶瓷的結(jié)晶粒子的平均粒徑設(shè)為20nm以上和150nm以下。另外，在平均粒徑為20nm以上且不足IOOnm的情況下，能夠提供比高溫負荷試驗的壽命特性更為優(yōu)異的層疊陶瓷電容器。需要說明的是，可適當?shù)卦O(shè)定(Ba、Ca、Re)和(T1、M)的摩爾比，最好在0.98 1.05的范圍選擇。關(guān)于陶瓷粉末，例如可用固相合成法制作。具體來說，首先，將分別含有作為主成分構(gòu)成元素的Ba、Ca、Re、T1、M的氧化物、碳酸物、氯化物、金屬有機化合物等化合物粉末，以規(guī)定的比例混合、煅燒。需要說明的是，除了固相合成法之外，還可以適當?shù)厥褂盟疅岷铣煞ê退夥ǖ取ｊP(guān)于層疊陶瓷電容器，例如，可按照以下制作。使用按上述所得到的陶瓷粉末來制作陶瓷漿料。然后，用片材成形法等成形陶瓷生片。接著，在將數(shù)張?zhí)沾缮瑢盈B之后壓接而得到成形體。然后，燒結(jié)成形體。在該燒結(jié)工序中，燒結(jié)陶瓷粉末，能得到由電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成的電介質(zhì)層。此后，在層疊體的端面上用燒焊等形成外部電極。其次，對根據(jù)本發(fā)明實施的實驗例進行說明。[實驗例I](A)陶瓷粉末的制作作為起始原料，準備了微粒的BaC03、CaCO3> TiO2, Re (Re 是 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 以及 Y)、M(M 是 Mg、Mn、Al、Cr 以及 Zn)的各粉末。作為 Re 的
粉末，準備了 La2O3、Ce2O3、Pr2O3 > Nd2O3, Sm2O3、Eu2O3, Gd2O3, Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3^Lu2O3 以及 Y2O3 的各粉末。另外，作為 M 的粉末，準備了 MgC03、MnC03、Al203、Cr203、Zn0的各粉末。然后，在將這些粉末按(BanyCaxRey) (TipzMz) O3在表I中的組成稱量之后，用球磨機進行80個小時混合。此后，通過將上述混合粉末在1000°C進行熱處理、煅燒合成而得到(Bai_x_yCaxRey) (Ti1^zMz)O3的主成分粉末。此后，對于主成分粉末100摩爾份，加添1.5摩爾份的BaC03、2摩爾份的SiO2，可得到陶瓷粉末。所得到的陶瓷粉末的平均粒徑是IOnm左右。另外，根據(jù)XRD，在陶瓷粉末中的未反應(yīng)物低于檢測水平。即，確認了該 陶瓷粉末盡管是極小微粒但也是合成度高的粉末。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)陶瓷，其含有用通式(Bai_x_yCaxRey) (Ti1^zMz) O3表示并且滿足O ^ X ^ 0.2,0.002 ^ y ^ 0.1,0.001 ^ z ^ 0.05的范圍的化合物作為主成分，所述電介質(zhì)陶瓷的結(jié)晶粒子的平均粒徑為20nm以上且150nm以下， 其中，Re 是從 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 以及 Y 中選擇的至少一種以上的元素，M是從Mg、Mn、Al、Cr以及Zn中選擇的至少一種以上的元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷，其中，所述平均粒徑為20nm以上且不足lOOnm。
3.—種電介質(zhì)陶瓷電容器,其具備層疊體和多個外部電極， 所述層疊體具有被層疊的多個電介質(zhì)層、和沿著所述電介質(zhì)層間的界面形成的多個內(nèi)部電極； 所述外部電極形成于所述層疊體的外表面，并與所述內(nèi)部電極電連接，其特征在于， 所述電介質(zhì)層由權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷形成。
4.一種電介質(zhì)陶瓷的制造方法，其具備如下的工序: 準備陶瓷粉末的工序，所述陶瓷粉末含有用通式(Ba^yCaxRey) (TihMz) O3表示并且滿足O彡X彡0.2,0.002 ^ y ^ 0.1,0.001 ^ z ^ 0.05的范圍的化合物作為主成分，其中，Re 是從 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 以及 Y 中選擇的至少一種以上的元素，M是從Mg、Mn、Al、Cr以及Zn中選擇的至少一種以上的元素， 對所述陶瓷粉末進行成形，獲得成形體的工序， 對所述成形體進行燒結(jié)，獲得結(jié)晶粒子的平均粒徑為20nm以上且150nm以下的電介質(zhì)陶瓷的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電介質(zhì)陶瓷的制造方法，其中，所述平均粒徑為20nm以上且不足lOOnm。
6.一種電介質(zhì)陶瓷電容器的制造方法，其特征在于，具備權(quán)利要求4或5所述的電介質(zhì)陶瓷的制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使將電介質(zhì)層進一步薄層化，也具有優(yōu)異的高溫負荷試驗壽命特性的層疊陶瓷電容器。作為構(gòu)成電介質(zhì)陶瓷電容器(1)的電介質(zhì)層(2)的電介質(zhì)陶瓷，使用如下的物質(zhì)所述物質(zhì)含有用通式(Ba1-x-yCaxRey)(Ti1-zMz)O3(其中，Re是從La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu以及Y中選擇的至少一種以上的元素，M是從Mg、Mn、Al、Cr以及Zn中選擇的至少一種以上的元素)表示并且滿足0≤x≤0.2、0.002≤y≤0.1、0.001≤z≤0.05的范圍的化合物作為主成分。該電介質(zhì)陶瓷的結(jié)晶粒子的平均粒徑為20nm以上且150nm以下。
文檔編號H01G4/30GK103080044SQ20118004200
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者福田惠, 矢尾剛之 申請人:株式會社村田制作所