介電組合物和使用該介電組合物制造的多層陶瓷電子器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種介電組合物和使用該介電組合物制造的多層陶瓷電子器件，所述介電組合物包括：具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒，一部分所述介電顆粒具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比低于0.8的介電顆粒占具有芯-殼結(jié)構(gòu)的那部分介電顆粒的50%或更多，使得使用該介電組合物制造的多層陶瓷電子器件可具有出色的可靠性并保證高介電常數(shù)。
【專利說(shuō)明】介電組合物和使用該介電組合物制造的多層陶瓷電子器件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年10月5日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0110786的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引證方式結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及具有出色介電特性和電氣特性的介電組合物，以及使用該介電組合物制造的多層陶瓷電子器件。
【背景技術(shù)】
[0004]鈣鈦礦粉末、鐵電陶瓷材料已經(jīng)用作電子器件的原材料，如多層陶瓷電容器(MLCC)、陶瓷濾波器、壓電元件、鐵電存儲(chǔ)器、熱敏電阻器、可變電阻器、等等。
[0005]鈦酸鋇(BaTiO3)是具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的高介電材料，并已經(jīng)用作多層陶瓷電容器的介電材料。
[0006]今天，隨著電子器件的纖薄性、緊湊性、高電容、高可靠性等趨勢(shì)，要求鐵電顆粒具有小尺寸以及出色的介電常數(shù)和可靠性。
[0007]如果作為介電層主要成分的鈦酸鋇粉末的顆粒直徑大，則介電層的表面粗糙度增加，且因此，短路比會(huì)增加且絕緣電阻可能不合格。
[0008]因此，作為介電層的主要成分，要求鈦酸鋇粉末是精細(xì)顆?；摹?br> [0009]然而，隨著鈦酸鋇粉末精細(xì)顆?；叶鄬犹沾呻娮悠骷慕殡妼痈?，電容減小、短路缺陷、可靠性缺陷等等都可能發(fā)生。
[0010]為此，還需要開(kāi)發(fā)確保介電層介電常數(shù)穩(wěn)定且具有出色可靠性的多層陶瓷電子器件。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012](專利文獻(xiàn)I)日本專利公開(kāi)(laid-open)公報(bào)N0.2008-239407。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了具有出色介電特性和電氣特性的介電組合物，和使用該介電組合物制造的多層陶瓷電子器件。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了介電組合物，其包括:具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒，一部分介電顆粒具有芯-殼(core-shell)結(jié)構(gòu)，其中具有的芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm、且芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比低于0.8的介電顆粒占這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多。
[0015]具有芯-殼結(jié)構(gòu)的這部分介電顆粒占全部介電顆粒的少于80%。
[0016]A可以包括從由鋇(Ba)、鍶(Sr )、鉛(Pb )、以及鈣(Ca)組成的組中選擇的一個(gè)或多種。
[0017]B可以包括從由鈦(Ti)和鋯(Zr)組成的組中選擇的一種或多種。[0018]在芯-殼結(jié)構(gòu)中，包含在殼中的稀土元素的含量基于100at%的B位(B-site)離子可以為0.4到4.0at%。
[0019]稀土元素可以包括從由鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、錒(Ac)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和釕(Ru)組成的組中選擇的一種或多種。
[0020]所述介電顆粒可以包括從由BamTi03(0.99 5 ≤ m ≤ 1.010)、(Ba1≤xCax),(Ti1≤yZry)O3(0.995 ≤ m ≤ 1.010,0 ≤ x ≤ 0.10，0〈y ( 0.20)、和 Ba111 (TihZrx) 03(0.99 5 ≤ m ≤ 1.010，X≤0.10);以及其中部分地溶解有一種或多種稀土元素的BamTiO3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010)、(Ba1≤xCax)m(Ti1≤yZry)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010,0 ≤ x ≤ 0.10，0〈y ( 0.20)、和 Ba111(TihZrx)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010, x ≤ 0.10)組成的組中選擇的一種或多種,所述介電顆粒。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供的多層陶瓷電子器件包括:包括多個(gè)介電層的陶瓷本體，每個(gè)介電層的平均厚度為0.48 y m或更??；以及內(nèi)部電極，所述內(nèi)部電極在陶瓷本體內(nèi)面向彼此設(shè)置，電介質(zhì)層在所述內(nèi)部電極之間，其中介電層可以包括介電組合物，所述介電組合物包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒,一部分介電顆?？梢跃哂行?殼結(jié)構(gòu)，具有的芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比低于0.8的介電顆粒占這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更高。
[0022]具有芯-殼結(jié)構(gòu)的這部分介電顆?？梢孕∮谌拷殡婎w粒的80%。
[0023]A可以包括從由鋇(Ba)、鍶(Sr)、鉛(Pb)、以及鈣(Ca)組成的組中選擇的一種或多種。
[0024]B可以包括從鈦(Ti)和鋯(Zr)組成的組中選擇的一種或多種。
[0025]在芯-殼結(jié)構(gòu)中，包含在殼中的稀土元素的含量基于100at%的B位離子為0.4到
4.0at%o
[0026]稀土元素可以包括從由鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、錒(Ac)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和釕(Ru)組成的組中選擇的一種或多種。
[0027]介電顆粒可以包括從由BaniTiO3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010)、(Ba1≤xCax),(Ti1≤yZry)O3(0.995 ≤ m ≤ 1.010,0 ≤ x ≤ 0.10，0〈y ( 0.20)、以及部分地溶解有一種或多種稀土元素 Bam(Ti1≤xZrx)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010，x ≤ 0.10)、以及 BamTiO3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010)，(Ba1≤xCax)m(Ti1≤yZry)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010,0 ≤ x ≤ 0.10，0〈y ( 0.20)、和 Ba111(TihZrx)
O3(0.995≤m≤1.010，x≤0.10)組成的組中選擇的一種或多種，所述介電中。
[0028]所述介電層可以具有4000或更大的介電常數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]本發(fā)明的上面和其他的方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)可從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)中更清楚地理解，附圖中:
[0030]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的介電顆粒的芯-殼結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0031]圖2是圖1中區(qū)域S的放大圖；
[0032]圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容器的透視圖；以及
[0033]圖4是沿圖3中的線B-B’的橫截面圖。【具體實(shí)施方式】
[0034]下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以許多不同形式實(shí)施，因此不應(yīng)理解為局限于這里給出的實(shí)施方式。而是提供這些實(shí)施方式以便本公開(kāi)是透徹和完整的，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰起見(jiàn)可放大元件的形狀和尺寸，且通篇使用相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。
[0035]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的示意圖。
[0036]圖2是圖1中區(qū)域S的放大圖。
[0037]參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的介電組合物可以包括介電顆粒10，所述介電顆粒具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，介電顆粒10的一部分可以包括芯I和殼2并具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中具有的芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)等于或小于250nm、且芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)與介電顆粒10的平均長(zhǎng)度(Lg)的比小于0.8的介電顆粒占這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多。
[0038]以下，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的介電組合物。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，介電組合物可以包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒10。
[0040] 此外，A可以包括從由鋇(Ba)、鍶(Sr)、鉛(Pb)、以及鈣(Ca)組成的組中選擇的一個(gè)或多種，但不限于此。
[0041] 作為B，可位于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中的B位中的任何材料都可以使用，但不特別局限于此，且所述材料的例子可以包括從鈦(Ti)和鋯(Zr)組成的組中選擇的一種或多種。
[0042]介電顆粒可以包括從由BaniTiO3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010)，(Ba1≤xCax),(Ti1≤yZry)O3(0.995≤m≤1.010, 0 ≤x ≤0.10，0〈y ( 0.20)、以及其中部分溶解有一種或多種稀土元素的 Bani(TihZrx)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010, x ( 0.10)、以及 BaniTiO3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010)，(Ba1≤xCax)m(Ti1≤yZry)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010,0 ≤ x ≤ 0.10，0〈y ( 0.20)、和 Ba111(TihZrx)O3 (0.995 ≤m≤ 1.010, x ≤0.10)組成的組中選擇的一種或多種,但不限于此。
[0043]通常，由于包含在介電組合物中的介電顆粒是精細(xì)顆粒化的，且用所述介電顆粒制造的多層陶瓷電子器件的介電層具有減小的厚度，所以可能出現(xiàn)短路缺陷、可靠性缺陷
坐坐寸寸o
[0044]而且，在用精細(xì)顆?；慕殡姺勰┲苽錆{料時(shí)難于進(jìn)行分散，這可能導(dǎo)致用所述介電組合物制造的多層陶瓷電子器件的可靠性降低。
[0045]為了克服可靠性降低，優(yōu)選地使用其中具有完全溶解的稀土元素以及以鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物作為基體材料的介電顆粒。
[0046]也就是，為了解決由于多層陶瓷電子器件的介電層的厚度減小引起短路缺陷、可靠性缺陷等，需要控制具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒中稀土元素的含量。
[0047]此外，為了解決多層陶瓷電子器件的介電層的厚度減小引起的短路缺陷、可靠性缺陷等，需要控制具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒中芯的長(zhǎng)度。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，一部分介電顆粒10可以包括芯I和殼2并具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中具有的芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)等于或小于250nm且芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)與介電顆粒10的平均長(zhǎng)度(Lg)的比小于0.8的介電顆粒占這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多。
[0049]一部分介電顆粒10可以具有芯-殼結(jié)構(gòu)，并可以例如小于全部介電顆粒的80%，但不特別限于此。
[0050]具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒10可以由這樣的介電顆粒定義，其中在離子銑削和化學(xué)刻蝕多層陶瓷電容器(將在下文說(shuō)明)之后，并隨后以場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)在2kV的條件下放大50000倍來(lái)測(cè)量多層陶瓷電容器時(shí)，所述介電顆粒中看上去存在另一種顆粒。
[0051]在這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒10中，具有的芯I的平均長(zhǎng)度Lc等于或小于250nm且芯I的平均長(zhǎng)度Lc與介電顆粒10的平均長(zhǎng)度Lg的比小于0.8的介電顆粒占這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多。
[0052]關(guān)于芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)與介電顆粒10的平均長(zhǎng)度(Lg)的比，芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)可定義為在介電顆粒10中觀察到的另一種顆粒的長(zhǎng)度，且介電顆粒10的平均長(zhǎng)度(Lg)可以是所述介電顆粒在通過(guò)具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒10的顆粒中心C的長(zhǎng)度方向上的長(zhǎng)度。
[0053]當(dāng)滿足芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)、芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)與介電顆粒10的平均長(zhǎng)度(Lg)的比、以及滿足上述條件的介電顆粒的比條件時(shí)，可保證足夠的電容并可改善可靠性。
[0054]然而，如果芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)超過(guò)250nm，則可能不能充分形成殼2，因此，難以提高電容和可靠性。
[0055]此外，在一部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒10中，如果芯I的平均長(zhǎng)度(Lc)與介電顆粒10的平均長(zhǎng)度(Lg)的比小于0.8的介電顆粒少于這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%，則難以實(shí)現(xiàn)足夠的可靠性。
[0056]同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)在從具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒10的中心C到所述介電的顆粒邊界b的方向上畫(huà)一條虛線時(shí)，在介電顆粒10的對(duì)應(yīng)于距介電顆粒10的中心C為0.75到0.95%的區(qū)域中稀土元素的含量基于100at%的B位離子為0.4到4.0at%。
[0057]稀土元素的含量可以是當(dāng)在從介電顆粒10的中心C到所述介電顆粒的顆粒邊界b的方向上畫(huà)一條虛線時(shí),對(duì)應(yīng)于所述介電顆粒的距介電顆粒10的中心C為0.75到0.95%的區(qū)域中所述稀土元素的含量。
[0058]圖1示出當(dāng)在從介電顆粒10的中心C到所述介電顆粒的顆粒邊界b的方向上畫(huà)一條虛線時(shí)，所述介電顆粒的對(duì)應(yīng)于距介電顆粒10的中心C為0.75到0.95%的區(qū)域。
[0059]不局限于在從介電顆粒10的中心C到所述介電顆粒的顆粒邊界b的方向上畫(huà)的虛線,且例如,虛線可從介電顆粒10的中心C到介電顆粒的顆粒邊界b中殼最厚的位置畫(huà)出。
[0060]通過(guò)將稀土元素的含量控制為滿足基于100at%的B位離子為0.4到4.0at%，可解決用包括介電顆粒的介電組合物制造的多層陶瓷電子器件的短路缺陷、可靠性缺陷等。
[0061]如果稀土元素的含量基于100at%的B位離子低于0.4at%,則介電顆粒10具有與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的介電顆粒的芯-殼結(jié)構(gòu)相同的芯-殼結(jié)構(gòu)，這在可靠性改進(jìn)方面無(wú)效。
[0062]同時(shí)，如果稀土元素的含量基于100at%的B位離子高于4.0at%,則不能獲得所需的高介電常數(shù)。
[0063]稀土元素可以不特別受限，可以包括從由鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、錒(Ac)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er) JJ(Tm)JS(Yb)和釕(Ru)組成的組中選擇的一種或多種。
[0064]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的介電組合物的介電顆?？赏ㄟ^(guò)如下方法制成。
[0065]鈣鈦礦粉末是具有ABO3結(jié)構(gòu)的粉末。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，金屬氧化物是對(duì)應(yīng)于B位的元素源，且金屬鹽是對(duì)應(yīng)于A位的元素源。
[0066]首先，鈣鈦礦顆粒核可以通過(guò)混合金屬鹽和金屬氧化物形成。
[0067]金屬氧化物可以是從由鈦(Ti)和鋯(Zr)組成的組中選擇的一種或多種。
[0068]氧化鈦和氧化錯(cuò)非常易于水解，因此,如果它們與純水混合而無(wú)額外添加劑，則水合氧化鈦或水合氧化鋯可以凝膠形式沉淀。[0069]可洗滌水合金屬氧化物從而除去其中的雜質(zhì)。
[0070]更特別地，水合金屬氧化物通過(guò)壓力過(guò)濾，從而除去殘余溶液，然后以純水洗滌過(guò)濾同時(shí)沖洗，從而除去顆粒表面存在的雜質(zhì)。
[0071]然后，純水和酸或堿加入水合金屬氧化物中。
[0072]純水可以加入過(guò)濾后獲得的水合金屬氧化物粉末，然后在0°C到60°C以高粘滯性攪拌器攪拌混合物0.1到72小時(shí)，從而制備水合金屬氧化物漿料。
[0073]酸或堿可添加入制備的漿料中。這里，酸或堿可用作膠溶劑，且根據(jù)水合金屬氧化物的量，可以添加0.00001到0.2摩爾。
[0074]酸不特別限定，只要其是常用的酸，酸的實(shí)例包括鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、蟻酸、醋酸、多聚羧酸、等等，這些酸可以單獨(dú)使用或?qū)⒅辽倨渲械膬煞N結(jié)合使用。
[0075]堿不特別限定，只要是常用的堿，堿的實(shí)例包括氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、等等，這些堿可以單獨(dú)使用或?qū)⒅辽倨渲械膬煞N結(jié)合使用。
[0076]金屬鹽可以是氫氧化鋇或稀土鹽與氫氧化鋇的組合。
[0077]稀土鹽可以是鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、錒(Ac)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和釕(Ru)等，但不限于此。
[0078]鈣鈦礦顆粒核的形成可在60°C到150°C進(jìn)行。
[0079]然后，將鈣鈦礦顆粒核放入水熱反應(yīng)器中進(jìn)行水熱處理，以便鈣鈦礦顆粒核在水熱反應(yīng)器中生長(zhǎng)。
[0080]然后，利用高壓泵將金屬鹽水溶液放入水熱反應(yīng)器中，從而制備混合液體。加熱混合液體以獲得具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒。
[0081]金屬鹽水溶液不特別限定，例如，可以是從由硝酸鹽和醋酸鹽組成的組中選擇的一種或多種。
[0082]圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容器的透視圖。
[0083]圖4是沿圖3中的線B-B’的截面圖。
[0084]參考圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電子陶瓷元件可以包括:包含多個(gè)介電層11的陶瓷本體110，每個(gè)介電層均具有0.48 ilm或更小的平均厚度；在陶瓷本體110內(nèi)面向彼此設(shè)置的內(nèi)部電極21和22，介電層11位于所述內(nèi)部電極之間。在該情形中，介電層11可以包括介電組合物，且所述介電組合物可以包括具有由AB03表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒10，其中芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比小于0.8的介電顆?？梢詾檫@部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多。
[0085]以下將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電子器件，特別是多層陶瓷電容器，但本發(fā)明不限于此。
[0086]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容器中，“長(zhǎng)度方向”、“寬度方向”、和“厚度方向”定義為圖3中的“L”方向，“W”方向、以及“T”方向。這里，所用的“厚度方向”具有與介電層的層壓方向(也就是“疊層方向”)相同的概念。
[0087]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，形成介電層11的原材料不特別限定，只要由此可獲得足夠的電容。例如，原材料可以是鈦酸鋇(BaTiO3)粉末。
[0088]利用鈦酸鋇(BaTiO3)粉末制造的多層陶瓷電容器具有高室溫介電常數(shù)和出色的絕緣電阻以及耐受電壓特征，且因此可提高所述多層陶瓷電容器的可靠性。
[0089]介電層11可以包括介電組合物，所述介電組合物包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒10，一部分介電顆?？梢跃哂行?殼結(jié)構(gòu)，其中芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比小于0.8的介電顆?？梢詾檫@部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多，以便多層陶瓷電容器具有高室溫介電常數(shù)和出色的絕緣電阻以及耐受電壓特征，且因此可改善所述多層陶瓷電容器的可靠性。
[0090]此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容器可以包括介電顆粒，其中當(dāng)在從介電顆粒的中心C到所述介電顆 粒的顆粒邊界b的方向上畫(huà)一條虛線時(shí)，在所述介電顆粒的對(duì)應(yīng)于距介電顆粒中心C為0.75到0.95%的區(qū)域中稀土元素的含量可以基于100at%的B位離子為0.4到4.0at%,以便多層陶瓷電容器具有高室溫介電常數(shù)和出色的絕緣電阻以及耐受電壓特征，且因此可改善所述多層陶瓷電容器的可靠性。
[0091]作為形成介電層11的材料，根據(jù)本發(fā)明的目的，可以將多種陶瓷添加劑、有機(jī)溶劑、塑化劑、粘結(jié)劑、分散劑等添加入粉末中，如鈦酸鋇(BaTiO3)粉末。
[0092]介電層11的平均厚度可以是，但不限于，0.48 iim或更小。
[0093]當(dāng)介電層11的平均厚度為0.48 U m或更小時(shí)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的介電組合物具有更好的效果。也就是，當(dāng)介電層11的平均厚度為0.48 iim或更小時(shí)，利用介電組合物制造的多層陶瓷電容器具有出色的可靠性。
[0094]介電層11的介電常數(shù)可以是，但不特別限于4000或更高。
[0095]本實(shí)施方式的其他特征與根據(jù)本發(fā)明的前述實(shí)施方式的介電顆粒的特征重疊，且因此省略對(duì)這些特征的描述。
[0096]形成第一和第二內(nèi)部電極21和22的材料不特別限定。例如，所述第一和第二內(nèi)部電極可以用導(dǎo)電膏形成，所述導(dǎo)電膏由銀(Ag)、鉛(Pb)、鉬(Pt)、鎳(Ni)和銅(Cu)中的一種或多種制成。
[0097]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多層陶瓷電容器可以進(jìn)一步包括電連接到第一內(nèi)部電極21的第一外部電極31以及電連接到第二內(nèi)部電極22的第二外部電極32。
[0098]第一和第二外部電極31和32可以電連接到相應(yīng)的第一和第二內(nèi)部電極21和22，以便形成電容，且第二外部電極32可以連接到與第一外部電極31的電勢(shì)不同的電勢(shì)。
[0099]形成第一和第二外部電極31和32的材料不特別限定，只要第一和第二外部電極31和32可電連接到第一和第二內(nèi)部電極21和22，以便形成電容，并且所述第一和第二外部電極可以包括從由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、和銀-鈀(Ag-Pa)組成的組中選擇的一種或多種金屬。
[0100]以下，參考實(shí)例詳細(xì)描述本發(fā)明，但不限于該實(shí)例。
[0101]本發(fā)明的例子是用包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒的介電組合物制造的，一部分介電顆粒具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比低于0.8的介電顆粒占這部分具有芯-殼結(jié)構(gòu)的介電顆粒的50%或更多。
[0102]此外，本發(fā)明的例子是用介電組合物制造的，所述介電組合物包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒，其中當(dāng)在從介電顆粒的中心到所述介電顆粒的顆粒邊界的方向上畫(huà)一條虛線時(shí),在所述介電顆粒的對(duì)應(yīng)于距離介電顆粒中心0.75到0.95%的區(qū)域中稀土元素的含量可以基于100at%的B位離子為0.4到4.0at%。
[0103]比較例是通過(guò)制備包括具有與本發(fā)明的實(shí)例相同成分的介電顆粒的介電組合物制造的，不同的是數(shù)值范圍在本發(fā)明前述數(shù)值范圍之外。
[0104]下面表1示出了結(jié)果，其中可靠性評(píng)估是基于芯-殼顆粒的粒度級(jí)(fraction)和介電顆粒的粒度級(jí)(其中芯平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比低于0.8)來(lái)比較的。
[0105]可靠性評(píng)估是在介電組合物加熱一小時(shí)后，在IkHz和0.5V的條件下利用LCR儀表測(cè)量的?？煽啃栽u(píng)估是通過(guò)在130°C、8V、和4小時(shí)的條件下，通過(guò)計(jì)算40個(gè)樣品中有缺陷樣品的數(shù)量來(lái)進(jìn)行的。
[0106]【表1】
[0107]
【權(quán)利要求】
1.一種介電組合物,包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒,一部分的所述介電顆粒具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且所述芯的平均長(zhǎng)度與介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比低于0.8的介電顆粒為具有芯-殼結(jié)構(gòu)的所述一部分的所述介電顆粒的50%或更多。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電組合物，其中，具有所述芯-殼結(jié)構(gòu)的所述一部分的所述介電顆粒少于全部所述介電顆粒的80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電組合物，其中，A包括從由鋇(Ba)、鍶(Sr)、鉛(Pb)、以及鈣(Ca)組成的組中選擇的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電組合物，其中，B包括從由鈦(Ti)和鋯(Zr)組成的組中選擇的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電組合物，其中，在所述芯-殼結(jié)構(gòu)中，包含在殼中的稀土元素的含量基于100at%的B位離子為0.4至4.0at%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的介電組合物，其中，所述稀土元素包括從由鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、錒(Ac)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、錢(qián)(Tm)、鐿(Yb)和釕(Ru)組成的組中選擇的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介電組合物，其中，所述介電顆粒包括從由BaJiO3(0.995 ≤m ≤ 1.010)、(Ba1-xCax)m(Ti1-yZry)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010,0 ≤ x ≤ 0.10,0<y ≤ 0.20)和 Bam(TihZrx)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010，x ≤ 0.10);以及其中部分地溶解有一種或多種稀土元素的 BamTiO3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010)、(Ba1-XCax)mCTi1-yZry)O3(0.995 ≤ m≤ 1.010,0 ≤x ≤ 0.10，0≤y≤ 0.20)和 Ba111(TihZrx)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010，X≤0.10)組成的組中選擇的一種或多種。
8.一種多層陶瓷電子器件，包括: 陶瓷本體，所述陶瓷本體包括多個(gè)介電層，每個(gè)介電層的平均厚度均為0.48 y m或更??；以及 內(nèi)部電極，在所述陶瓷本體內(nèi)面向彼此設(shè)置，所述介電層位于所述內(nèi)部電極之間， 其中，所述介電層包括介電組合物，所述介電組合物包括具有由ABO3表示的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的介電顆粒，且一部分的所述介電顆粒具有芯-殼結(jié)構(gòu)，其中芯的平均長(zhǎng)度等于或小于250nm且所述芯的平均長(zhǎng)度與所述介電顆粒的平均長(zhǎng)度的比小于0.8的介電顆粒為具有芯-殼結(jié)構(gòu)的所述一部分的所述介電顆粒的50%或更多。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層陶瓷電子器件，其中，具有所述芯-殼結(jié)構(gòu)的所述一部分的所述介電顆粒少于全部所述介電顆粒的80%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層陶瓷電子器件，其中，A包括從由鋇(Ba)、鍶(Sr)、鉛(Pb)、以及鈣(Ca)組成的組中選擇的一種或多種。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層陶瓷電子器件，其中，B包括從由鈦(Ti)和鋯(Zr)組成的組中選擇的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層陶瓷電子器件，其中，在所述芯-殼結(jié)構(gòu)中，包含在殼中的稀土元素的含量基于100at%的B位離子為0.4至4.0at%。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多層陶瓷電子器件，其中，所述稀土元素包括從由鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、錒(Ac)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和釕(Ru)組成的組中選擇的一種或多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層陶瓷電子器件，其中，所述介電顆粒包括從由BaJiO3(0.995 ^ m ^ 1.010)、(Ba1^xCax)m(Ti1^yZry)O3 (0.995 ^ m ^ 1.010,0 ^ x ^ 0.10,0<y ( 0.20)和 Bam(Ti1^xZrx) 03(0.99 5 ≤ m ≤ 1.010，x ( 0.10)；以及其中部分地溶解有一種或多種稀土元素 BaJiOj0.995 ≤ m ≤ 1.010)、(Ba1^xCax)m(Ti^yZry) O3C0.995 ≤ m ≤ 1.010，0 ≤ X ≤ 0.10，0〈y ( 0.20)和 Bam(Ti1^xZrx)O3 (0.995 ≤ m ≤ 1.010，x ≤ 0.10)組成的組中選擇的一種或多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層陶瓷電子器件，其中，所述介電層的介電常數(shù)為4000或更高。
【文檔編號(hào)】C04B35/468GK103708823SQ201310013131
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】姜晟馨, 崔斗源, 宋旻星 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社