本發(fā)明涉及電介質(zhì)組合物和采用所述電介質(zhì)組合物的電介質(zhì)元件，并且涉及電子元件和層疊型電子元件；更明確而言，本發(fā)明涉及有利地用于具有相對(duì)高額定電壓的中電壓和高電壓應(yīng)用的電介質(zhì)組合物、電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件。

現(xiàn)有技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)電介質(zhì)元件的微型化已存在巨大需求，因?yàn)殡娮与娐愤_(dá)到更高密度，并且諸如層疊型陶瓷電容器的電子元件的微型化與增加的電容一起迅速進(jìn)展，同時(shí)它們的應(yīng)用也在擴(kuò)展。隨此發(fā)生而需要各種特性。

例如，在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)計(jì)算機(jī)模塊(ECM)、燃料噴射裝置、電子控制節(jié)氣門(mén)、逆變器、變換器、高強(qiáng)度放電(HID)頭燈單元、混合式發(fā)動(dòng)機(jī)電池控制單元和數(shù)字照相機(jī)的裝置中使用的中電壓和高電壓電容器通常具有超過(guò)100 V的額定電壓，因?yàn)樗鼈冊(cè)谟糜谔峁└唠妷荷叩碾娐分惺褂谩Q言之，諸如這些的中電壓和高電壓電容器在施加高DC偏壓時(shí)需要高介電常數(shù)和高電容量。

然而，常規(guī)電介質(zhì)組合物是假設(shè)它們將在施加例如1 V/μm量級(jí)的低DC偏壓時(shí)使用而設(shè)計(jì)的。這意味著如果在施加高DC偏壓時(shí)使用具有包括常規(guī)電介質(zhì)組合物的介電層的電子元件，則存在介電常數(shù)和電容量降低的問(wèn)題。此問(wèn)題在更高DC偏壓下變得更顯著，尤其在具有極薄層的層疊型陶瓷電容器中，因?yàn)榻殡姵?shù)和電容量趨向于降低。

為了解決上述問(wèn)題，下文提及的專(zhuān)利文件1描述了含有主要組分的電介質(zhì)組合物，所述主要組分包含：具有0.02重量%或更少的堿金屬氧化物含量的鈦酸鋇；選自氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩和氧化鐿中的至少一種化合物；鋯酸鋇，氧化鎂和氧化錳，所述主要組分由以下組成式表示：{BaO}_mTiO₂ + αR₂O₃ + βBaZrO₃ + γMgO + gMnO (其中R₂O₃為選自Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃和Yb₂O₃中的至少一種化合物；并且α、β、γ和g表示摩爾比率并在以下范圍內(nèi)：0.001 ≤ α ≤ 0.06，0.005 ≤ β ≤ 0.06，0.001 < γ ≤ 0.12，0.001 < g ≤ 0.12，γ+g ≤ 0.13，以及1.000 < m ≤ 1.035)；并且所述電介質(zhì)組合物含有相對(duì)于100摩爾的主要組分而言0.2-5.0摩爾量的作為SiO₂同等物的氧化硅作為輔助組分。

然而，雖然諸如專(zhuān)利文件1中所描述的那種的電介質(zhì)組合物在施加5 V/μm的DC偏壓時(shí)具有相對(duì)大的介電常數(shù)，但在例如8 V/μm量級(jí)的甚至更高DC偏壓下具有高介電常數(shù)的電介質(zhì)組合物將是期望的以便應(yīng)對(duì)伴隨中電壓和高電壓電容器的微型化和更高電容的更薄層。

另外，在其中施加8 V/μm量級(jí)DC偏壓的環(huán)境下，需要足夠大的耐受場(chǎng)(例如，14 V/μm或更大)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP 3334607 B2。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

待由本發(fā)明解決的問(wèn)題

鑒于上文概述的狀況，本發(fā)明的目的在于提供電介質(zhì)組合物，所述電介質(zhì)組合物有利地用于具有相對(duì)高額定電壓的中電壓和高電壓應(yīng)用、具有800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)、并且當(dāng)施加至少8 V/μm的DC偏壓時(shí)還具有14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)，并且本發(fā)明的目的還在于提供采用所述電介質(zhì)組合物的電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件。

此外，根據(jù)本發(fā)明，施加于電介質(zhì)組合物、電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件的直流電流電場(chǎng)被稱(chēng)為DC (直流)偏壓。此外，電介質(zhì)組合物等的介電常數(shù)和電容量因所施加DC偏壓而變化的特性被稱(chēng)為DC偏壓特性。此外，發(fā)生擊穿的電場(chǎng)被稱(chēng)為耐受場(chǎng)。

用于解決問(wèn)題的方式

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)組合物具有由(Bi_aNa_bSr_cLn_d)TiO₃表示的主要組分，

并且其特征在于Ln為選自以下中的至少一者：La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho和Yb；并且

a、b、c和d滿足以下條件：0<a<0.50，0<b<0.50，0<c≤0.80，0<d≤0.20，和0.90≤a+b+c+d≤1.05。

應(yīng)注意，a、b、c和d表示當(dāng)存在一個(gè)Ti原子時(shí)Bi、Na、Sr和Ln的原子數(shù)的比率。

根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)組合物具有上述構(gòu)成，并且因此可能在施加至少8 V/μm的DC偏壓時(shí)實(shí)現(xiàn)800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)。

優(yōu)選地，a、b、c和d滿足以下條件：0.05<a≤0.40，0.05<b≤0.40，0<c≤0.70，0<d≤0.10，和0.90≤a+b+c+d≤1.05。

根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)元件包括上述電介質(zhì)組合物。

根據(jù)本發(fā)明的電子元件配備有包括上述電介質(zhì)組合物的介電層。

根據(jù)本發(fā)明的層疊型電子元件具有層疊部分，所述層疊部分通過(guò)交替層疊內(nèi)部電極層和包括上述電介質(zhì)組合物的介電層來(lái)形成。

發(fā)明優(yōu)點(diǎn)

本發(fā)明的電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件有利地在具有相對(duì)高額定電壓的中電壓和高電壓電容器中使用。本發(fā)明使得有可能提供電介質(zhì)組合物，所述電介質(zhì)組合物在施加至少8 V/μm的DC偏壓時(shí)具有800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)，并且還提供采用所述電介質(zhì)組合物的電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件。

對(duì)于包括上述電介質(zhì)組合物的電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件的應(yīng)用沒(méi)有具體限制，但它們可用于電路保護(hù)緩沖電容器或平滑電容器中，在所述電容器中當(dāng)施加高DC偏壓時(shí)需要高介電常數(shù)。

另外，根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)組合物具有極佳特性而不含鉛。因此，本發(fā)明的電介質(zhì)組合物、電介質(zhì)元件、電子元件和層疊型電子元件從環(huán)境觀點(diǎn)來(lái)看是出色的。

附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的模式實(shí)施方案的陶瓷電容器的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的不同模式的層疊型陶瓷電容器的截面圖；以及

圖3的圖表示意性顯示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的DC偏壓特性圖表和常規(guī)BaTiO₃基電介質(zhì)組合物的DC偏壓特性圖表。

發(fā)明實(shí)施方案的模式

本發(fā)明的實(shí)施方案的優(yōu)選模式將在下文描述，在一些情況下參考附圖。應(yīng)注意，在附圖中，相同參考符號(hào)用于相同或等效的元件，并且將不給出重復(fù)描述。

如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的模式的單層陶瓷電容器100包括盤(pán)狀電介質(zhì)體1和一對(duì)電極2、3。單層陶瓷電容器100是通過(guò)在電介質(zhì)體1的兩個(gè)表面上形成電極2、3而獲得的。對(duì)于電介質(zhì)體1和電極2、3的形狀沒(méi)有具體限制。此外，對(duì)于任一者的尺寸沒(méi)有具體限制，并且應(yīng)根據(jù)應(yīng)用來(lái)設(shè)定適合的尺寸。

電介質(zhì)體1由電介質(zhì)組合物形成，所述電介質(zhì)組合物具有由通式(Bi_aNa_bSr_cLn_d)TiO₃表示的主要組分。

在上述通式中，Ln為選自以下中的至少一者：La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho和Yb。另外，Ln更優(yōu)選為選自以下中的至少一者：La，Ce，Nd，Sm，Gd，Dy和Yb。在這些中，Ln尤其優(yōu)選為選自La、Gd和Yb中的至少一者，以便進(jìn)一步提高耐受場(chǎng)。

在上述通式中，a滿足0<a<0.50。如果a為0或等于或大于0.50，則存在當(dāng)施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)降低的可能性、或耐受場(chǎng)降低和發(fā)生擊穿的可能性。

此外，a優(yōu)選滿足0.05<a≤0.40，并且更優(yōu)選滿足0.10<a≤0.40。通過(guò)將a控制于此類(lèi)范圍，可能有效提高電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)和耐受場(chǎng)。此外，此類(lèi)范圍從進(jìn)一步降低起始材料成本的觀點(diǎn)來(lái)看是有效的。

在上述通式中，b滿足0<b<0.50。如果b為0或等于或大于0.50，則存在當(dāng)施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)降低的可能性、或耐受場(chǎng)降低和發(fā)生擊穿的可能性。

此外，b優(yōu)選滿足0.05<b≤0.40，并且更優(yōu)選滿足0.10<b≤0.40。通過(guò)將b控制于此類(lèi)范圍，可能有效提高電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)和耐受場(chǎng)。

在上述通式中，c滿足0<c≤0.80。如果c為0或大于0.80，則存在當(dāng)施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)降低的可能性、或耐受場(chǎng)降低和發(fā)生擊穿的可能性。

此外，c更優(yōu)選滿足0<c≤0.70。通過(guò)將c控制于此類(lèi)范圍，可能有效提高電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)和耐受場(chǎng)。

在上述通式中，d滿足0<d<0.20。如果d為0或大于0.20，則存在當(dāng)施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)降低的可能性、或耐受場(chǎng)降低和發(fā)生擊穿的可能性。

此外，d更優(yōu)選滿足0<d≤0.10。通過(guò)將d控制于此類(lèi)范圍，可能有效提高電介質(zhì)組合物的介電常數(shù)和耐受場(chǎng)。此外，此類(lèi)范圍從進(jìn)一步降低起始材料成本的觀點(diǎn)來(lái)看是有效的。

另外，在上述通式中，a、b、c和d滿足0.90≤a+b+c+d≤1.05。如果a+b+c+d小于0.90或大于1.05，則不可能獲得適當(dāng)?shù)臒Y(jié)密度并且絕緣電阻降低，因此當(dāng)施加高DC偏壓時(shí)難以使用電介質(zhì)組合物。換言之，在此類(lèi)情況下，耐受場(chǎng)過(guò)低并且存在發(fā)生擊穿的可能性。

換言之，根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)組合物使得有可能在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)實(shí)現(xiàn)800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)。

根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)是鐵電性組合物的組合，并且通過(guò)提供此特定組合，可能在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)實(shí)現(xiàn)800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)。

從獲得對(duì)于實(shí)際用作電介質(zhì)組合物足夠的介電常數(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看，由上述通式表示的主要組分的含量?jī)?yōu)選為基于作為整體的電介質(zhì)組合物至少90質(zhì)量%。此外，除了主要組分以外，電介質(zhì)組合物可含有選自Zn、Mn、Co、Ni、Al和Si的元素的一種或更多種氧化物作為輔助組分。另外，電介質(zhì)組合物可包括諸如P和Zr的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)可在生產(chǎn)過(guò)程中混合進(jìn)來(lái)。

電介質(zhì)組合物的構(gòu)成可通過(guò)X射線熒光分析或通過(guò)電感耦合等離子體(ICP)原子發(fā)射光譜法來(lái)測(cè)定。

當(dāng)理論密度為100%時(shí)，上述電介質(zhì)組合物的相對(duì)密度優(yōu)選為95%或更大。在這種情況下，在本說(shuō)明書(shū)中，相對(duì)密度指的是密度的實(shí)際測(cè)量值相對(duì)于理論密度的比例。應(yīng)注意，電介質(zhì)組合物的理論密度可使用例如通過(guò)X射線衍射獲得的晶格常數(shù)和基于完美晶體獲得的化學(xué)計(jì)量比來(lái)計(jì)算。電介質(zhì)組合物的密度的實(shí)際測(cè)量值可通過(guò)例如阿基米德(Archimedes)方法來(lái)獲得。電介質(zhì)組合物的相對(duì)密度可通過(guò)改變燒制溫度或燒制時(shí)間等來(lái)調(diào)整。

用于生產(chǎn)圖1中所示的陶瓷電容器的方法的實(shí)例將在下文描述。

首先，制備氧化鉍(Bi₂O₃)、碳酸鈉(Na₂CO₃)、碳酸鍶(SrCO₃)、氫氧化鑭(La(OH)₃)、氧化鈰(Ce₂O₃)、氧化釹(Nd₂O₃)、氧化釤(Sm₂O₃)、氧化釓(Gd₂O₃)、氧化鏑(Dy₂O₃)、氧化鐿(Yb₂O₃)和氧化鈦(TiO₂)等的粉末作為電介質(zhì)體1的起始材料。

然后，以一種方式稱(chēng)出上述粉末起始材料，所述方式使已燃燒的電介質(zhì)組合物(燒坯)滿足根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)組合物的組成。

然后，使用球磨或類(lèi)似物濕法混合已稱(chēng)量的起始材料粉末。通過(guò)煅燒由濕法混合獲得的混合物來(lái)獲得煅燒制品。此時(shí)，煅燒通常在空氣下進(jìn)行。此外，煅燒溫度優(yōu)選為700-900℃并且煅燒時(shí)間優(yōu)選為1-10小時(shí)。

所得煅燒制品在球磨或類(lèi)似物中濕法研磨，在這之后制品經(jīng)干燥以獲得煅燒粉末。然后，將粘合劑添加至所得煅燒粉末，并且進(jìn)行加壓模塑以獲得模制品。對(duì)于可使用的粘合劑沒(méi)有具體限制，前提是其是此技術(shù)領(lǐng)域中常規(guī)采用的粘合劑?？梢龅恼澈蟿┑奶囟▽?shí)例包括聚乙烯醇(PVA)等等。對(duì)于所添加粘合劑的量沒(méi)有具體限制，但當(dāng)煅燒粉末被視為100重量%時(shí)優(yōu)選添加1-5重量%的量。另外，在加壓模塑期間模塑壓力優(yōu)選具有5×10²MPa的量級(jí)。對(duì)于模制品的形狀沒(méi)有具體限制。根據(jù)此實(shí)施方案模式，形成了盤(pán)狀，但長(zhǎng)方體形或別的形狀可同樣地形成。

通過(guò)燒制所得模制品獲得電介質(zhì)體1。此處，燒制通常在空氣下進(jìn)行。此外，燒制溫度優(yōu)選為950-1400℃，并且燒制時(shí)間優(yōu)選為2-10小時(shí)。

然后，電極2、3形成于所得電介質(zhì)體1的兩個(gè)表面上。對(duì)于電極的材料沒(méi)有具體限制，并且使用Ag、Au、Cu、Pt、Ni或類(lèi)似物。通過(guò)諸如氣相淀積、濺射、印刷或無(wú)電電鍍的方法來(lái)形成電極，但還可使用其他方法并且對(duì)于形成電極的方法沒(méi)有具體限制。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的不同模式的層疊型陶瓷電容器的截面圖。如圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的模式的層疊型陶瓷電容器200包括電容器元件主體5，其具有其中介電層7和內(nèi)部電極層6A、6B交替堆疊的結(jié)構(gòu)。一對(duì)端電極11A、11B形成于元件主體5的兩端，端電極11A、11B分別與交替布置在元件主體5內(nèi)的內(nèi)部電極層6A、6B導(dǎo)通。對(duì)于元件主體5的形狀沒(méi)有具體限制，但其通常為長(zhǎng)方體形。此外，對(duì)于其尺寸沒(méi)有具體限制，并且應(yīng)根據(jù)應(yīng)用來(lái)設(shè)定適合的尺寸。

介電層7包括根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)組合物。

介電層7的每層厚度可自由設(shè)定并且可為例如1-100 μm，但沒(méi)有具體限制。

內(nèi)部電極層6A、6B以平行的方式提供。內(nèi)部電極層6A以使其一端暴露于在那里形成端電極11A的層疊體5末端表面處的方式形成。此外，內(nèi)部電極層6B以使其一端暴露于在那里形成端電極11B的層疊體5末端表面處的方式形成。另外，內(nèi)部電極層6A和內(nèi)部電極層6B以使其大多數(shù)在堆疊方向上重疊的方式布置。

例如，諸如Au、Pt或Ag的金屬可用作內(nèi)部電極層6A、6B的材料，但沒(méi)有具體限制并且還可使用其他金屬。

端電極11A、11B提供于層疊體5的末端表面處，與暴露于所述末端表面處的內(nèi)部電極層6A、6B的末端接觸。因此，端電極11A、11B分別與內(nèi)部電極層6A、6B電連接。端電極11A、11B可包括導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料具有Ag、Au、Cu或類(lèi)似物作為其主要組分。端電極11A、11B的厚度尤其根據(jù)應(yīng)用和層疊型電介質(zhì)元件的大小來(lái)適當(dāng)設(shè)定。所述厚度可設(shè)定在10-50 μm，但沒(méi)有具體限制。

上文描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的模式的單層陶瓷電容器和層疊型陶瓷電容器。根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)組合物在施加高DC偏壓時(shí)具有高介電常數(shù)和電容量，并且其可因此有利地用于例如具有相對(duì)高額定電壓的中電壓和高電壓電容器。

此外，本發(fā)明不限于上文描述的實(shí)施方案的模式。例如，包括根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)組合物的介電層還可用作半導(dǎo)體裝置等中的電介質(zhì)元件。例如，薄膜電容器或類(lèi)似物（其中根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)組合物被制成薄膜并且結(jié)合在諸如半導(dǎo)體裝置的基質(zhì)上）可引述為根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)元件。

此外，除了所述電介質(zhì)組合物以外，已知配置可在此實(shí)施方案的模式中自由使用。此外，在生產(chǎn)陶瓷電容器時(shí)，煅燒粉末可通過(guò)諸如水熱合成的已知方法來(lái)產(chǎn)生。此外，還可制備、混合La_0.67TiO₃、(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃和SrTiO₃等并燒結(jié)為前體。

根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)是鐵電性組合物的組合，并且通過(guò)提供此特定組合，可能在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)實(shí)現(xiàn)800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)。其理由被認(rèn)為如下。

根據(jù)此實(shí)施方案模式的電介質(zhì)組合物還可被稱(chēng)為諸如La_0.67TiO₃、(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃和SrTiO₃的鐵電性組合物的組合。由于鐵電性組合物的此特定組合，當(dāng)施加至少8 V/μm的DC偏壓時(shí)可能實(shí)現(xiàn)800或更大的相對(duì)高介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)。

[示例性實(shí)施方案]

將在下文借助于示例性實(shí)施方案和比較實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于以下示例性實(shí)施方案。

(示例性實(shí)施方案1-17和比較實(shí)施例1-12)

制備氧化鉍(Bi₂O₃)、碳酸鈉(Na₂CO₃)、碳酸鍶(SrCO₃)、氫氧化鑭(La(OH)₃)、氧化釹(Nd₂O₃)、氧化釤(Sm₂O₃)、氧化釓(Gd₂O₃)、氧化鏑(Dy₂O₃)、氧化鐿(Yb₂O₃)和氧化鈦(TiO₂)的粉末作為起始材料。

然后，以一種方式稱(chēng)出上述粉末起始材料，所述方式使已燒制的電介質(zhì)組合物(燒坯)符合表1中所示的組成。此處應(yīng)注意，表1中的a、b、c和d分別表示以下通式(1)中的a、b、c和d的數(shù)值。

(Bi_aNa_bSr_cLn_d)TiO₃ …(1)

然后，使用球磨來(lái)濕法混合已稱(chēng)量的起始材料粉末，在這之后所得混合物在空氣下在850℃煅燒2小時(shí)以便獲得煅燒制品。所得煅燒制品在球磨中濕法研磨以獲得煅燒粉末。然后，將1重量%的PVA添加至煅燒粉末(煅燒粉末視為100重量%)，在約5×10² MPa的壓力下進(jìn)行模塑，并且獲得了具有直徑17 mm和厚度1 mm量級(jí)的平面尺寸的盤(pán)狀模制品。

然后，在使相對(duì)密度為95%或更大的條件下，在空氣下以950-1400℃的燒制溫度和2-10小時(shí)的燒制時(shí)間燒制所得模制品，以便獲得電介質(zhì)組合物樣品。當(dāng)測(cè)量所得電介質(zhì)樣品的密度時(shí)，所有樣品的密度相對(duì)于理論密度為95%或更大。

分析所得電介質(zhì)組合物樣品的組成。通過(guò)X射線熒光分析來(lái)分析組成。作為結(jié)果，證實(shí)了燒坯的組成等同于表1中的組成。

在所得電介質(zhì)組合物樣品的兩個(gè)表面上汽相淀積Ag電極以便產(chǎn)生電容器樣品。

在25℃的室溫下，對(duì)每一個(gè)所得電容器樣品測(cè)量在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)的介電常數(shù)(ε)和耐受場(chǎng)。

將DC高電壓電源(Glassman高電壓，WX10P90)連接至數(shù)字LCR儀表(Hewlett-Packard，4284A)，并且在25℃的室溫下、施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)通過(guò)所述數(shù)字LCR儀表來(lái)測(cè)量介電常數(shù)。

使用DC高電壓電源(Glassman高電壓，WX10P90)，通過(guò)逐漸施加電壓并且確認(rèn)引起擊穿的電場(chǎng)來(lái)測(cè)量耐受場(chǎng)。

對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案和比較實(shí)施例的每個(gè)電介質(zhì)組合物樣品，在25℃的室溫下施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)的介電常數(shù)和耐受場(chǎng)顯示于表1中。

應(yīng)注意，表中的桿形線指示當(dāng)施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)發(fā)生擊穿并且不能測(cè)量介電常數(shù)。此外，在示例性實(shí)施方案中，當(dāng)施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)800或更大的介電常數(shù)被認(rèn)為良好，并且900或更大的介電常數(shù)被認(rèn)為甚至更好。此外，對(duì)于耐受場(chǎng)而言，14 V/μm被認(rèn)為良好。

表1

從上文可見(jiàn)，a、b、c和d滿足0<a<0.50、0<b<0.50、0<c≤0.80、0<d≤0.20和0.90≤a+b+c+d≤1.05的示例性實(shí)施方案1-17的電介質(zhì)組合物在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)具有800或更大的介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)，并且這些組合物處于優(yōu)選范圍中。

另外，a、b、c和d滿足0.05<a≤0.40、0.05<b≤0.40、0<c≤0.70、0<d≤0.10和0.90≤a+b+c+d≤1.05的示例性實(shí)施方案3-8、10和12-17的電介質(zhì)組合物在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)具有900或更大的介電常數(shù)和14 V/μm或更大的耐受場(chǎng)，并且這些組合物處于尤其優(yōu)選的范圍中。

與此對(duì)比，不滿足0<a<0.50、0<b<0.50、0<c≤0.80、0<d≤0.20和0.90≤a+b+c+d≤1.05中至少一項(xiàng)的根據(jù)比較實(shí)施例1-12的電介質(zhì)組合物在施加8 V/μm的DC偏壓時(shí)具有小于800的介電常數(shù)或小于14 V/μm的耐受場(chǎng)，或不可能測(cè)量介電常數(shù)。

另外，對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案5的電容器樣品而言，在0-8 V/μm范圍內(nèi)改變施加的DC偏壓并且測(cè)量了介電常數(shù)。測(cè)量結(jié)果與常規(guī)BaTiO₃基電容器樣品的介電常數(shù)變化的輪廓線一起顯示于圖3中。

從圖3中明顯的是，在常規(guī)BaTiO₃基電容器樣品的情況下，隨著所施加的DC偏壓增加，介電常數(shù)急劇降低，而在具有根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的電介質(zhì)組合物的電容器樣品情況下，當(dāng)施加1-2 V/μm的DC偏壓時(shí)介電常數(shù)最大，并且即使在DC偏壓增加時(shí)也維持了高介電常數(shù)。

符號(hào)說(shuō)明

1…電介質(zhì)體

2、3…電極

5…層疊體

6A、6B…內(nèi)部電極層

7…介電層

11A、11B…端電極

100…陶瓷電容器

200…層疊型陶瓷電容器