專利名稱：電介質(zhì)陶瓷和層疊陶瓷電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以鈦酸鋇系化合物為主成分的電介質(zhì)陶瓷以及使用了該電介質(zhì)陶瓷的層疊陶瓷電容器。
背景技術(shù)：
作為層疊陶瓷電容器中可以使用的陶瓷材料，以往，具有高介電常數(shù)的鈦酸鋇系化合物廣為所知。另外，作為內(nèi)部電極材料，廣泛使用廉價(jià)且具有良好的導(dǎo)電性的M等廉價(jià)金屬材料。近年來(lái)隨著電子工程技術(shù)的發(fā)展，層疊陶瓷電容器的小型化、大容量化正在急速進(jìn)行。在這種層疊陶瓷電容器中，將外部電極形成于陶瓷燒結(jié)體的兩端部，所述陶瓷燒結(jié)體是將由電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成的電介質(zhì)層和內(nèi)部電極交替層疊并進(jìn)行燒成處理而得到的。通過(guò)將上述電介質(zhì)層薄層化并層疊多個(gè)，由此可以實(shí)現(xiàn)層疊陶瓷電容器的小型化、大容量化。專利文獻(xiàn)1中，提出了一種層疊陶瓷電容器用的電介質(zhì)磁器組合物，其是具有含有鈦酸鋇的主成分和Al的氧化物的電介質(zhì)磁器組合物，上述電介質(zhì)磁器組合物具有多個(gè)電介質(zhì)粒子，并且上述電介質(zhì)粒子從粒子表面向著粒子內(nèi)部，Al的濃度逐漸降低。該專利文獻(xiàn)1中，通過(guò)將電介質(zhì)粒子設(shè)定為從粒子表面向著粒子內(nèi)部Al的濃度降低的構(gòu)成，可以確保1000以上的高介電常數(shù)和良好的靜電電容的溫度特性，改善TC偏置特性(TC bias characteristics,DC電壓施加時(shí)的容量溫度特性)、絕緣電阻頂?shù)臏囟纫来嫘浴?b>現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2006-282481號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1)

發(fā)明內(nèi)容
然而，為了實(shí)現(xiàn)層疊陶瓷電容器的小型化、大容量化，雖然需要如上述那樣的電介質(zhì)層的薄層化、多層化，但是，將電介質(zhì)層進(jìn)行薄層化、多層化時(shí)，為了不產(chǎn)生釬焊安裝時(shí)的裂縫等而要求層疊陶瓷電容器具有良好的耐熱沖擊性。特別是近年來(lái)，對(duì)于不對(duì)靜電電容的形成具有貢獻(xiàn)的最下層和最上層的電介質(zhì)層即保護(hù)層，也極力進(jìn)行薄層化，并相應(yīng)地，要求進(jìn)行多層化而得到大容量的層疊陶瓷電容器，耐熱沖擊性變得越來(lái)越重要。因此，不僅對(duì)電容器的元件結(jié)構(gòu)有要求，還需要開(kāi)發(fā)具有耐熱沖擊性的陶瓷材料。然而，專利文獻(xiàn)1中，通過(guò)添加Al雖然可以提高機(jī)械強(qiáng)度，但是不能得到充分的耐熱沖擊性，因此，對(duì)于薄層化、多層化的層疊陶瓷電容器而言，存在釬焊安裝時(shí)有可能產(chǎn)生裂縫，可靠性差的問(wèn)題。
本發(fā)明是鑒于以上事情而研發(fā)的，其目的在于提供一種即使將電介質(zhì)層更進(jìn)一步薄層化、多層化時(shí)，也不會(huì)損害介電特性、絕緣性、溫度特性、高溫負(fù)荷特性等諸特性，耐熱沖擊性良好的電介質(zhì)陶瓷，和使用其的層疊陶瓷電容器本發(fā)明人等，為了達(dá)成上述目的，對(duì)于在陶瓷材料中使用鈦酸鋇系化合物進(jìn)行了深入研究，得到以下見(jiàn)解通過(guò)使含有Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物以二次相粒子形式存在， 可以確保介電特性、絕緣性、靜電電容的溫度特性、高溫負(fù)荷特性等諸特性，同時(shí)可以提高耐熱沖擊性。本發(fā)明是基于以上見(jiàn)解完成的，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷的特征在于，以通式ABO3K 表示的鈦酸鋇系化合物為主成分，含有Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物以二次相(secondary phase)粒子存在。另外，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷中，上述鈦酸鋇系化合物優(yōu)選A位含有78 100摩爾％的范圍的Ba，0 2摩爾％的范圍的Sr，0 20摩爾％的范圍的Ca，B位含有96 100 摩爾％的范圍的Ti，0 2摩爾%的范圍的^ ，0 2摩爾%的范圍的Hf。另外，本發(fā)明人等繼續(xù)深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在電介質(zhì)陶瓷層中以規(guī)定量含有 Ba或/和Ca、La、Ce等特定的稀土類元素、Mn、Ni等特定元素，可以進(jìn)一步提高可靠性。即，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷優(yōu)選含有元素Ml、R、M2中的任一種，其中Ml是選自Ba和 Ca 的中的至少 1 種元素，R 是選自 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 和 Y 的中的至少1種元素，M2是選自Mn、Ni、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Li、Al、Si、Mo、W和V中的至少 1種元素，并且優(yōu)選上述元素Ml的含量相對(duì)于上述主成分100摩爾份為0. 2 3摩爾份，上述元素R的含量相對(duì)于上述主成分100摩爾份為0. 1 3摩爾份，上述元素M2的含量相對(duì)于上述主成分100摩爾份為0. 2 5摩爾份。另外，本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的特征在于，其是電介質(zhì)層和內(nèi)部電極交替層疊而成的層疊陶瓷電容器，上述電介質(zhì)層由上述任一所述的電介質(zhì)陶瓷來(lái)形成。另外，本發(fā)明的層疊陶瓷電容器中，優(yōu)選上述內(nèi)部電極以M作為主成分。根據(jù)上述電介質(zhì)陶瓷，由于以通式ABO3所表示的鈦酸鋇系化合物作為主成分，含有Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物作為二次相粒子存在，所以可以確保介電特性、絕緣性、溫度特性、高溫負(fù)荷特性等諸特性同時(shí)可以提高耐熱沖擊性。即，可以得到上述諸特性良好且即使安裝時(shí)發(fā)生劇烈的溫度變化也不會(huì)產(chǎn)生裂縫等缺陷的電介質(zhì)陶瓷。另外，通過(guò)含有選自Ba和Ca中的至少1種元素Ml、特定的稀土類元素R以及特定的元素M2中的任一種，且上述元素Ml的含量相對(duì)于上述主成分100摩爾份設(shè)為0. 2 3摩爾份，上述元素R的含量相對(duì)于上述主成分100摩爾份設(shè)為0. 1 3摩爾份，上述元素 M2的含量相對(duì)于上述主成分100摩爾份設(shè)為0. 2 5摩爾份，可以得到介電常數(shù)不會(huì)下降， 具有更加良好的高溫負(fù)荷特性的電介質(zhì)陶瓷。另外，本發(fā)明的層疊陶瓷電容器是電介質(zhì)層與以M等作為主成分的內(nèi)部電極交替層疊而成的層疊陶瓷電容器，由于上述電介質(zhì)層由上述任一項(xiàng)中所述的電介質(zhì)陶瓷來(lái)形成，因此可以確保介電特性、絕緣性、溫度特性、高溫負(fù)荷特性等諸特性而且可以提高耐熱沖擊性，可以得到安裝時(shí)即使發(fā)生劇烈的溫度變化也不會(huì)產(chǎn)生裂縫等缺陷的層疊陶瓷電容
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圖1是示意性地表示本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的一實(shí)施方式的剖面圖。圖2是實(shí)施例1的試樣編號(hào)1的SEM像。圖3是表示上述試樣編號(hào)1的Al的偏析狀態(tài)的映射圖。圖4是表示上述試樣編號(hào)1的Mg的偏析狀態(tài)的映射圖。圖5是表示上述試樣編號(hào)1的Si的偏析狀態(tài)的映射圖。符號(hào)說(shuō)明2a 2f內(nèi)部電極6a 6g電介質(zhì)層
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)說(shuō)明。作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的電介質(zhì)陶瓷，以鈦酸鋇系化合物為主成分，并且含有 Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物作為二次相粒子存在。鈦酸鋇系化合物具有通式ABO3所表示的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，作為具體的形態(tài)，可舉出 以A位為Ba且B位為Ti形成的BaTi03、Ba的一部分被Ca和Sr中的至少1種元素取代的 (Ba，Ca) TiO3、(Ba，Sr) TiO3、或(Ba，Ca，Sr) Ti03、Ti 的一部分被 &、Hf 中的至少 1 種元素所取代的 Ba (Ti，Zr) O3、Ba (Ti，Hf) O3、或 Ba (Ti，^ ，Hf) O3,或它們的組合。但是，Ba的一部分被Sr和Ca中的至少任一種所取代時(shí)，優(yōu)選Sr為2摩爾％以下， Ca為20摩爾％以下。S卩，優(yōu)選A位含有78 100摩爾%的范圍的Ba，0 2摩爾％的范圍的Sr，0 20摩爾％的范圍的Ca。另外，Ti的一部分被^ 和Hf中的至少任一種所取代時(shí)，優(yōu)選^ 為2摩爾％以下， Hf為2摩爾％以下。S卩，優(yōu)選B位含有96 100摩爾0Z0的范圍的Ti，0 2摩爾％的范圍的^ ，0 2摩爾％的范圍的Hf。另外，A位和B位的配合摩爾比在理論化學(xué)計(jì)量上為1. 000，但是，為了達(dá)到不影響各種特性、燒結(jié)性等的程度，優(yōu)選根據(jù)需要以A位過(guò)剩，或B位過(guò)剩的方式配合。本電介質(zhì)陶瓷中，含有Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物(以下稱為“Al-Mg-Si氧化物”。)作為二次相粒子存在。這樣，除了主相粒子的鈦酸鋇系化合物以外，通過(guò)使Al-Mg-Si氧化物作為二次相粒子存在，可以確保介電特性，絕緣性，溫度特性，高溫負(fù)荷特性等諸特性并同時(shí)提高耐熱沖擊性，由此，可以得到即使在安裝時(shí)發(fā)生劇烈的溫度變化也不會(huì)產(chǎn)生裂縫等缺陷的電介質(zhì)陶瓷。這可以認(rèn)為是因?yàn)?，作為結(jié)晶性氧化物粒子的Al-Mg-Si氧化物與內(nèi)部電極中的導(dǎo)電性材料例如M相接而存在，其結(jié)果是，對(duì)安裝時(shí)的劇烈的溫度變化的耐性增加，不損害介電特性等上述諸特性，而耐熱沖擊性提高。這里，為了使Al-Mg-Si氧化物作為二次相粒子存在，需要滿足以下的3個(gè)要件。 即，⑴Al、Mg、Si的各元素在大致同一個(gè)位置存在；(ii)在⑴中，Al、Mg、Si的各元素的含量總計(jì)，在排除了氧原子的情況下，為50摩爾％以上；(iii)在⑴中，Al、Mg、Si的各元素，在排除了氧原子的情況下，每種單獨(dú)為5摩爾％以上。
通過(guò)滿足上述3要件，可以確認(rèn)Al-Mg-Si氧化物作為二次相粒子存在，由此可以起到上述的作用效果。此外，是否滿足上述3要件，例如，可以通過(guò)用FE_SEM(電場(chǎng)放射型掃描電子顯微鏡)進(jìn)行觀察，利用WDX(波長(zhǎng)分散型X線分析裝置)對(duì)組成進(jìn)行圖譜分析(mapping analysis)，由此可以容易地確認(rèn)。另外，本電介質(zhì)陶瓷中，作為副成分，優(yōu)選含有Ml元素、特定的稀土類元素R和特定的元素M2，所述Ml元素為Ba和Ca中的至少1種元素。這里，作為特定的稀土類元素R，可舉出 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb、Lu 和 Y，作為特定的元素 M2，可舉出 Mn、Ni、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Li、Al、Si、Mo、W 和V。通過(guò)添加這樣的元素Ml、稀土類元素R和元素M2，可以進(jìn)一步提高高溫負(fù)荷特性， 獲得更優(yōu)良的可靠性。但是，添加元素Ml時(shí)，相對(duì)于主成分的鈦酸鋇系化合物100摩爾份，優(yōu)選添加 0. 2 3摩爾份。這是因?yàn)椋鄬?duì)于上述主成分100摩爾份不足0. 2摩爾份時(shí)，與未添加的情況比較，不產(chǎn)生可靠性提高的效果，另一方面，添加超過(guò)3摩爾份時(shí)介電特性有可能會(huì)降低。另外，添加稀土類元素R時(shí)，優(yōu)選相對(duì)于主成分100摩爾份，添加0. 1 3摩爾份。 這是因?yàn)?，相?duì)于上述主成分100摩爾份添加不足0. 1摩爾份時(shí)，與未添加的情況比較，不產(chǎn)生可靠性提高的效果，另一方面，添加超過(guò)3摩爾份時(shí)介電特性有可能會(huì)降低。。另外，添加元素M2時(shí)，優(yōu)選相對(duì)于上述主成分100摩爾份，添加0. 1 5摩爾份。 這是因?yàn)?，相?duì)于主成分100摩爾份添加不足0. 1摩爾份時(shí)，與未添加的情況比較，不產(chǎn)生可靠性提高的效果，另一方面，添加超過(guò)5摩爾份時(shí)介電特性有可能會(huì)降低。 此外，元素Ml、稀土類元素R、元素M2的添加形式?jīng)]有特別限制，可以以氧化物形式、碳酸化物形式等添加于主成分中。接著，對(duì)于使用了上述電介質(zhì)陶瓷的層疊陶瓷電容器進(jìn)行詳述。圖1是示意性地表示上述層疊陶瓷電容器的一實(shí)施方式的剖面圖。該層疊陶瓷電容器中，內(nèi)部電極h 2f埋設(shè)于陶瓷燒結(jié)體1中，并且該陶瓷燒結(jié)體1的兩端部形成有外部電極3a、3b，進(jìn)而，在該外部電極3a、3b的表面形成有第1鍍覆被膜4a、4b和第2鍍覆被膜5a,5b0S卩，陶瓷燒結(jié)體1由電介質(zhì)層6a 6g和內(nèi)部電極層加 2f交替層疊并燒成而成，內(nèi)部電極層h、2CJe與外部電極3a電連接，內(nèi)部電極層2b、2d、2f與外部電極北電連接。內(nèi)在部電極層h、2CJe和內(nèi)部電極層2b、2d、2f對(duì)置的面之間形成靜電電容。上述電介質(zhì)層6a 6g利用上述電介質(zhì)陶瓷形成。另外，作為構(gòu)成內(nèi)部電極層加 2f的內(nèi)部電極材料，無(wú)特別限制，但是優(yōu)選使用廉價(jià)且具有良導(dǎo)電性的以Ni為主成分的材料。由此，即使將電介質(zhì)陶瓷層薄層化至1 μ m以下，多層化至400層以上的情況下， 也可確保介電特性，絕緣性，溫度特性，高溫負(fù)荷特性等諸特性并且能夠提高耐熱沖擊性， 即使在安裝時(shí)產(chǎn)生劇烈的溫度變化，也可以防止在層疊陶瓷電容器中產(chǎn)生裂縫等缺陷?？梢哉J(rèn)為，這是因?yàn)椋缟纤?，作為結(jié)晶性氧化物粒子的Al-Mg-Si氧化物與內(nèi)部電極加 2h中的導(dǎo)電性材料例如M相接地存在，其結(jié)果是，對(duì)于安裝時(shí)的劇烈的溫度變化的耐性增加，不損害介電特性等諸特性且提高耐熱沖擊性的成分。具體而言，可以得到一種高性能且可靠性的優(yōu)良的薄層化、多層化的層疊陶瓷電容器，該電容器的介電常數(shù)為2500以上的高介電常數(shù)，且具有CR積為2150Ω · F以上的良好的絕緣性，溫度特性滿足EIA規(guī)格的X6S特性(靜電電容的溫度變化率為，在_55°C +105°C的溫度范圍變化在士22%以內(nèi))，且即使在105°C的高溫下、施加10kV/mm的電場(chǎng)進(jìn)行500小時(shí)以上連續(xù)驅(qū)動(dòng)時(shí)也不發(fā)生故障。特別是在主成分中以上述的范圍含有元素Ml、稀土類元素R、元素M2時(shí)，可以得到介電特性等諸特性不降低，且即使在進(jìn)行2000小時(shí)以上的長(zhǎng)小時(shí)連續(xù)驅(qū)動(dòng)也不產(chǎn)生故障， 高性能且可靠性更加優(yōu)良的層疊陶瓷電容器。接著，對(duì)上述層疊陶瓷電容器的制造方法大致進(jìn)行說(shuō)明。首先，作為陶瓷素原料，準(zhǔn)備Ba化合物、Ti化合物，根據(jù)需要準(zhǔn)備Ca化合物、 Sr化合物、^ 化合物、Hf化合物等。然后按規(guī)定量秤量上述陶瓷素原料，將該秤量物與 PSZ(Partially Stabilized Zirconia 部分穩(wěn)定化氧化鋯)磨球等粉碎介質(zhì)和純水一同投入球磨機(jī)中，充分地進(jìn)行濕式混合粉碎，使其干燥后，在900 1200°C的溫度下進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的熱處理，從而，制作由平均粒徑0. 1 0.2μπι的鈦酸鋇系化合物構(gòu)成的主成分粉末。接下來(lái)，準(zhǔn)備Al氧化物、Mg氧化物、Si氧化物，按規(guī)定量秤量這些之后，將其與粉碎介質(zhì)一同投入球磨機(jī)中并進(jìn)行濕式混合。然后，使該混合物干燥后，在900 1000°C進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的熱處理，制作Al-Mg-Si氧化物。然后，稱量主成分粉末、Al-Mg-Si氧化物、以及根據(jù)需要的作為副成分粉末的Ml 化合物、R化合物和M2化合物，以使得主成分粉末(根據(jù)需要含有副成分粉末)=Al-Mg-Si 氧化物按重量比率計(jì)達(dá)到99. 2 99. 6 0.4 0.8程度，將它們充分地混合，制作陶瓷原料粉末。接下來(lái)，將該陶瓷原料粉末與有機(jī)粘合劑、有機(jī)溶劑、粉碎介質(zhì)一同投入球磨機(jī)中，進(jìn)行濕式混合，制作陶瓷漿料，利用刮刀法等對(duì)陶瓷漿料進(jìn)行成形加工，以燒成后的厚度為Iym以下的方式，制作陶瓷生片。接下來(lái)，將M粉末等導(dǎo)電性材料與有機(jī)載體和有機(jī)溶劑一同混合，利用三輥研磨機(jī)等進(jìn)行混煉，由此，制作內(nèi)部電極用導(dǎo)電性糊劑。然后，使用該內(nèi)部電極用導(dǎo)電性糊劑，在陶瓷生片上實(shí)施絲網(wǎng)印刷，在上述陶瓷生片的表面形成規(guī)定圖案的導(dǎo)電膜。接下來(lái)，形成有導(dǎo)電膜的陶瓷生片沿規(guī)定方向?qū)盈B多片后，將其用沒(méi)有形成導(dǎo)電膜的陶瓷生片挾持，壓合，切斷為規(guī)定尺寸，制作陶瓷層疊體。隨后，在溫度300 500°C進(jìn)行脫粘合劑處理，進(jìn)而，在氧分壓控制為10_9 KT12MPa的由H2-N2-H2O氣體構(gòu)成的還原性氣氛下，以溫度1100 1300°C進(jìn)行約2小時(shí)燒成處理。由此，將導(dǎo)電膜和陶瓷生片共燒結(jié)， 得到電介質(zhì)層6a 6g與內(nèi)部電極加 2f交替層疊而成的陶瓷燒結(jié)體1。接著，在陶瓷燒結(jié)體1的兩端面涂布外部電極用導(dǎo)電性糊劑，以600 800°C的溫度進(jìn)行烘烤處理，形成外部電極3a、3b。此外，對(duì)外部電極用導(dǎo)電性糊劑中所含有的導(dǎo)電性材料也沒(méi)有特別限定，但是從低成本化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用以Ag、Cu或它們的合金為主成分的材料。
另外，作為外部電極3a、3b的形成方法，也可以是在陶瓷層疊體的兩端面涂布外部電極用導(dǎo)電性糊劑后，與陶瓷層疊體同時(shí)實(shí)施燒成處理。最后，實(shí)施電鍍，在外部電極3a、3b的表面形成包含Ni、Cu、Ni_Cu合金等的第1鍍覆被膜如、4b，進(jìn)而，在該第1鍍覆被膜如，4b的表面上形成包含焊料、錫等的第2鍍覆被膜 5a, 5b,從而，可以制造層疊陶瓷電容器。此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，只要在不脫離要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。接著，具體地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1〔試樣的制作〕(試樣編號(hào)1)作為陶瓷素原料，按規(guī)定量秤量BaC03、Ti02，這些稱量物與PSZ磨球和純水一同投入于球磨機(jī)中，充分地進(jìn)行濕式混合粉碎，使其干燥后，在1150°C的溫度進(jìn)行約2小時(shí)的熱處理，從而制作了由平均粒徑0. 15 μ m的Ba1J3TiO3構(gòu)成的主成分粉末。接著，準(zhǔn)備A1203、MgCOjP Si02。將其按照摩爾比成為 Al2O3 MgCO3 SiO2 = 1:2: 2的方式秤量，將這些稱量物與PSZ磨球和純水一同投入于球磨機(jī)中，充分地進(jìn)行濕式混合粉碎后，在900°C進(jìn)行熱處理，制作Al-Mg-Si氧化物。此外，該Al-Mg-Si氧化物的平均粒徑為0. 08 μ m。接下來(lái)，將上述主成分粉末與Al-Mg-Si氧化物以重量比計(jì)為99. 2 0. 8的方式進(jìn)行秤量，隨后將其與磨球和純水一同投入到球磨機(jī)中，進(jìn)行濕式混合，使其干燥后得到陶瓷原料粉末。接著，將上述陶瓷原料粉末與乙醇、聚乙烯基縮丁醛系粘合劑、和PSZ磨球一同投入到球磨機(jī)中進(jìn)行濕式混合，從而制作陶瓷漿料，進(jìn)而，利用刮刀法成形陶瓷漿料，以燒成后的厚度為0. 8 μ m的方式制作陶瓷生片。 接下來(lái)，準(zhǔn)備含有M粉末、有機(jī)載體和有機(jī)溶劑的內(nèi)部電極用導(dǎo)電性糊劑。接著，使用上述內(nèi)部電極用導(dǎo)電性糊劑在陶瓷生片上實(shí)施絲網(wǎng)印刷，在上述陶瓷生片的表面形成規(guī)定圖案的導(dǎo)電膜。接下來(lái)，層疊規(guī)定片數(shù)的形成有導(dǎo)電膜的陶瓷生片，將其用沒(méi)有形成有導(dǎo)電膜的陶瓷生片來(lái)挾持，壓合，切斷為規(guī)定尺寸，制作陶瓷層疊體。然后，在氮?dú)夥障?，?00°C的溫度進(jìn)行脫粘合劑處理，進(jìn)而，在氧分壓控制為KTuiMPa的由H2-N2-H2O氣體構(gòu)成的還原性氣氛下，在溫度1120°C進(jìn)行約2小時(shí)的燒成處理，從而，將導(dǎo)電膜和陶瓷生片共燒結(jié)，制作埋設(shè)有內(nèi)部電極的陶瓷燒結(jié)體。接著，準(zhǔn)備含有Cu粉末和IO3-Li2O-SiO2-BaO系的玻璃料的外部電極用導(dǎo)電性糊劑。將外部電極用導(dǎo)電性糊劑涂布于陶瓷燒結(jié)體的兩端面，在氮?dú)夥障?，?00°C的溫度進(jìn)行烘烤處理，形成外部電極，制作試樣編號(hào)1的試樣。得到的試樣的電介質(zhì)層的厚度是0.8 μ m，外形尺寸是，長(zhǎng)度1. 6mm，寬度0.8mm， 厚度0. 8mm,電介質(zhì)層的每一層的對(duì)向電極面積為0. 9mm2，有效層疊數(shù)為400層。接著，對(duì)試樣編號(hào)1進(jìn)行斷裂面研磨后，用FE-SEM進(jìn)行觀察，利用WDX對(duì)組成進(jìn)行圖譜分析。圖2是試樣編號(hào)1的任意斷面的SEM像，圖3 圖5分別示出Al、Mg、Si的分析結(jié)果。由該圖3 圖5可確認(rèn)，Al、Mg和Si在大致在同一位置存在。另外可確認(rèn)，它們的各位置中，Al、Mg、Si的各元素的含量總計(jì)為50摩爾％以上，且Al、Mg、Si的各元素，各自單獨(dú)為5摩爾％以上。通過(guò)這些分析結(jié)果，判斷Al-Mg-Si氧化物作為二次相粒子發(fā)生偏析。此外，有圖4和圖5可以確認(rèn)，除了二次相粒子以外，Mg氧化物和Si氧化物發(fā)生
若干偏析。(試樣編號(hào)2)通過(guò)與試樣編號(hào)1同樣的方法、順序，制作Bai.QQ3Ti03。接下來(lái)，稱量Al203、MgC0jn SiO2以使得按摩爾比計(jì)成為Al2O3 MgCO3 SiO2 = 1:2: 2，得到A1203、MgCOjP SiO2的混合物。將主成分粉末的Ba^3TiO3與上述混合物按重量比計(jì)成為99. 2 0.8的方式進(jìn)行秤量，將該秤量物與PSZ磨球和純水一同投入球磨機(jī)中，充分地進(jìn)行濕式混合粉碎，使其干燥，得到陶瓷原料粉末。隨后，通過(guò)與試樣編號(hào)1同樣的方法、順序制作試樣編號(hào)2的試樣。另外，對(duì)于該試樣編號(hào)2，進(jìn)行斷裂面研磨后，利用FE-SEM觀察，利用WDX對(duì)組成進(jìn)行圖譜分析，結(jié)果確認(rèn)，與試樣編號(hào)1不同，Al-Mg-Si氧化物的二次相粒子不存在，Al氧化物、Mg氧化物和Si氧化物以不同相粒子形式分別獨(dú)立偏析?！苍嚇拥脑u(píng)價(jià)〕對(duì)于試樣編號(hào)1、2按照以下的方法評(píng)價(jià)介電常數(shù)、絕緣電阻、靜電電容的溫度特性、耐熱沖擊性和高溫負(fù)荷特性。介電常數(shù)使用自動(dòng)橋接式測(cè)定器，在頻率1kHz、實(shí)效電壓0. 5Vrms、溫度25°C的條件下測(cè)定靜電電容C，由該測(cè)定值和試樣尺寸求出。絕緣電阻是在溫度25°C下，施加180秒4V的直流電壓測(cè)定loglR，以靜電電容C 和絕緣電阻R的積的CR積進(jìn)行評(píng)價(jià)。靜電電容的溫度特性以+25°C的靜電電容為基準(zhǔn)，測(cè)定_55°C，+85°C和+105°C的靜電電容的溫度變化率AC_55/C25，Δ C+85/C25, AC+1(15/C25，進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，靜電電容的溫度變化率只要是 +105°C的溫度范圍內(nèi)為士22%以內(nèi)，就滿足EIA規(guī)格的X6S特性。對(duì)于耐熱沖擊性，針對(duì)各試樣50個(gè)進(jìn)行耐熱沖擊性試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)。即，對(duì)各試樣50 個(gè)，在溫度設(shè)定為325°C的焊料槽中分別進(jìn)行3分鐘浸漬，從焊料槽取出各試樣，用樹(shù)脂固定后，進(jìn)行研磨，進(jìn)行顯微鏡觀察，只要確認(rèn)有1個(gè)裂縫就判定試樣為不良品，由此進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于高溫負(fù)荷特性而言，對(duì)各試樣100個(gè)進(jìn)行高溫負(fù)荷試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)。S卩，在溫度 1050C，施加8V的電壓使電場(chǎng)強(qiáng)度為10kV/mm，測(cè)定絕緣電阻的經(jīng)時(shí)變化，在經(jīng)過(guò)500小時(shí)的時(shí)刻，將CR積為50Ω · F以下的試樣判定為不良品，由此進(jìn)行評(píng)價(jià)。表1示出試樣編號(hào)1、2的介電常數(shù)、CR積、靜電電容的溫度特性、耐熱沖擊性、高溫負(fù)荷特性。表1
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)陶瓷，其特征在于，其以通式ABO3所示的鈦酸鋇系化合物作為主成分，并且，含有Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物作為二次相粒子存在。
2.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷，其特征在于，所述鈦酸鋇系化合物中，A位含有78 100摩爾％的范圍的Ba、0 2摩爾％的范圍的Sr、0 20摩爾％的范圍的Ca，B位含有96 100摩爾％的范圍的Ti、0 2摩爾％的范圍的&、0 2摩爾％的范圍的Hf。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷，其特征在于，其含有元素Ml、元素R和元素M2中的任一種，其中，所述元素Ml是選自Ba和Ca中的至少 1 種，所述元素 R 是選自 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 和 Y 的中的至少1種，所述元素M2是選自Mn、Ni、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Li、Al、Si、Mo、W和V的中的至少1種，并且所述元素Ml的含量相對(duì)于所述主成分100摩爾份為0. 2 3摩爾份，所述元素R的含量相對(duì)于所述主成分100摩爾份為0. 1 3摩爾份，所述元素M2的含量相對(duì)于所述主成分 100摩爾份為0. 2 5摩爾份。
4.一種層疊陶瓷電容器，其是電介質(zhì)層和內(nèi)部電極交替層疊而成的層疊陶瓷電容器， 其特征在于，所述電介質(zhì)層是由權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電介質(zhì)陶瓷形成的。
5.如權(quán)利要求4所述的層疊陶瓷電容器，其特征在于，所述內(nèi)部電極以Ni作為主成分。
全文摘要
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)即使將電介質(zhì)層進(jìn)一步薄層化、多層化，也不會(huì)損害介電特性、絕緣性、溫度特性、高溫負(fù)荷特性等諸特性，且耐熱沖擊性良好的電介質(zhì)陶瓷和使用其的層疊陶瓷電容器。為此，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷中，將通式ABO3所表示的以鈦酸鋇系化合物作為主成分，含有Al、Mg和Si的結(jié)晶性氧化物作為二次相粒子存在。電介質(zhì)層(6a)～(6g)由上述電介質(zhì)陶瓷形成。
文檔編號(hào)H01G4/30GK102372484SQ201110216949
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者中村友幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所