專利名稱：疊層陶瓷電容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將介電質(zhì)層和導體層交替疊層的疊層陶瓷電容器，特別涉及該介電質(zhì)層的結(jié)構(gòu)。
疊層陶瓷電容器由以下工序制造。首先，制成泥漿。具體地說在BaTiO3等的陶瓷介電質(zhì)粉體中加入添加物和粘合劑，通過將其用球磨機等攪拌、混合數(shù)小時，制成粘度適當?shù)哪酀{。
其次，用例如刮漿刀法，由泥漿制成陶瓷坯片。用此刮漿刀法使泥漿在基膜上流動，借助與刮漿刀的間隙調(diào)整其厚度，此后，將其干燥即獲得預定厚度的陶瓷坯片。
其次，在陶瓷坯片上，以預定花紋涂布導電性糊。然后，將這些陶瓷坯片需用的片數(shù)疊層、壓接，制成片疊層物。此后，將片疊層物切斷成每個單元部件大小，將其燒成，制得燒結(jié)體。經(jīng)此燒成工序，陶瓷坯片燒成為陶瓷介電質(zhì)層；導電性糊燒成為導體層。最后，在此燒結(jié)體上涂布層電性糊并燒成之，形成外部電極。用以上工序，制造疊層陶瓷電容器。
這樣的疊層陶瓷電容器存在這樣的課題即防止層離和裂紋的發(fā)生。作為離層等發(fā)生要因之一有在燒成時導電性糊和陶瓷坯片收縮行為的差異。為解決此課題，一般采用在形成導體層的導電性糊中混入用于制成泥漿的陶瓷介電質(zhì)的技術(shù)(正在普及化)。再者，在這樣的目的下，該混入導電性糊的材料被稱為“共材”。
然而，由于伴隨著近年的疊層陶瓷電容器的大窬量和小型化，陶瓷介電質(zhì)層在向薄層化發(fā)展，由上述共材的擴散反應(yīng)所致陶瓷介電質(zhì)層的物性變化已不能忽視。此外，還有這樣的問題當將陶瓷介電質(zhì)層薄層化時，耐電流特性惡化。
本發(fā)明就是鑒于以上目的而完成的，本發(fā)明目的在于提供耐電壓特性良好并且可能大容量和小型化的疊層陶瓷電容器及其制法。
為了達成上述目的，在權(quán)利要求1的發(fā)明中提出了由陶瓷介電質(zhì)層和導體層交替疊層所構(gòu)成的疊層陶瓷電容器，其特征在于所述陶瓷介電質(zhì)層含有具芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子；同時，該陶瓷粒子離導體層越近者，則其外殼部越厚。
按照本發(fā)明，由于陶瓷介電質(zhì)層具有如下芯殼結(jié)構(gòu)，即處于導體層近旁的陶瓷粒子比離開導體層的陶瓷粒子其殼部的厚度大，故耐電壓特性提高。因此，通過陶瓷介電質(zhì)層的薄層化容易實現(xiàn)大容量化和小型化。
這里所謂陶瓷粒子的芯殼結(jié)構(gòu)是指作為陶瓷粒子的中心部的芯部與作為外殼部的殼部形成物理上、化學上不同的相結(jié)構(gòu)。
另外，陶瓷介電質(zhì)層中的全部的陶瓷粒子不只是具有芯殼結(jié)構(gòu)的。在本發(fā)明的第2項發(fā)明中提出的方案的特征在于，用TEM(透過型電子顯微鏡)觀察時，具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子與不具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子的個數(shù)之比為9/1～7/3。
按照本發(fā)明，在提高耐電壓特性的同時，還可以提高介電常數(shù)。另外，在不具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子中，存在只是芯部分的粒子和只是殼部分的粒子。只是芯部分的陶瓷粒子發(fā)揮提高介電常數(shù)的作用，只是殼部分的陶瓷粒子發(fā)揮提高耐電壓特性的作用。
在本發(fā)明的第3項發(fā)明中提出的方案的特征在于，不具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子，存在于與導體層的界面或?qū)w層附近。
按照本發(fā)明，由于促進燒結(jié)并且只成為殼部分的陶瓷粒子具有優(yōu)良的耐電壓特性，所以，由于它存在于導體層的近旁，從而可以提高陶瓷介電質(zhì)層全體的耐電壓特性。
此外，在本發(fā)明涉及的第四項發(fā)明中提出了疊層陶瓷電容器的制造方法，其特征在于它由在第一陶瓷介電質(zhì)粉體中混入第一添加物和粘合劑制成泥漿的工序；將此泥漿加工成片狀，制成坯片的工序；將含有上述第一添加物中至少一成分的第二添加物和第二陶瓷介電質(zhì)粉體混合成導電性糊，將該導電性糊涂布于坯片上的工序；將多個坯片疊層，制成疊層物的工序以及將此疊層物燒成的工序所組成。
按照本發(fā)明，在燒成過程中，上述第二添加物從導電性糊向坯片擴散。此第二添加物含有在形成陶瓷介電質(zhì)層的元素中的、上述第一添加物中的至少一成分，促進在導體層近旁的陶瓷粒子殼部的成長。因此，具有如下的芯殼結(jié)構(gòu)，即，在導體層近旁的陶瓷粒子比離開導體層的陶瓷粒子其殼部的厚度大。因為按本發(fā)明所制造的疊層電容器其耐電壓特性提高，因此，由于陶瓷介電質(zhì)層的薄層化則容易實現(xiàn)大容量化和小型化。
作為本發(fā)明優(yōu)選方案的一例，在發(fā)明5中提出的方案的特征在于，在發(fā)明4中所述的疊層陶瓷電容器的制造方法中，上述第1介電質(zhì)粉體和第2陶瓷介電質(zhì)粉體是同一組成，另外，在發(fā)明6中，上述第2陶瓷介電質(zhì)粉體的粒徑是上述第1介電質(zhì)粉體粒徑的一半以下。
作為本發(fā)明的另一優(yōu)選方案，在發(fā)明7中，在上述第2添加物中，含有促進陶瓷電介質(zhì)層的燒結(jié)的成分。
作為本發(fā)明適當形態(tài)的一例，在發(fā)明3中提出按發(fā)明2所述記載的疊層陶瓷電容器的制造方法，其特征在于所述第二陶瓷介電質(zhì)粉體的粒徑是所述第一陶瓷介電質(zhì)粉體粒徑的一半以下。
參照附圖對本發(fā)明所涉及的一個實施形態(tài)的疊層陶瓷電容器進行說明。附

圖1是疊層陶瓷電容器的部分切口斜視圖；附圖2是疊層陶瓷電容器的放大剖視圖。
如附圖1所示，此疊層陶瓷電容器10具有由陶瓷介電質(zhì)層11和導體層12交替疊層成略呈長方體形狀的疊層體13以及在疊層體13兩端所形成連接于所述導體層12的外部電極14。這里，導體層12對兩端的外部電極14交替連接。即，一端外部電極14隔一層與導體層12連接，而另一端外部電極14則與不同上述一端外部電極14連接的導體層12連接。
陶瓷介電質(zhì)層11由例如具有BaTiO3系強介電性的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。導體層12由例如Pd、Ag等貴金屬材料和Ni等賤金屬材料構(gòu)成。疊層體13是將印刷過導電性糊的陶瓷坯片多個疊層，再將其燒結(jié)而成。由此，燒結(jié)陶瓷坯片形成陶瓷介電質(zhì)層11；燒結(jié)導電性糊形成導體層12。外部電極14由例如Ni、Ag等金屬材料構(gòu)成。
如附圖2所示那樣，陶瓷介電質(zhì)層11含有具芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子20和無芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子30。兩者的構(gòu)成比例是具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子20∶無芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子30約為9∶1～7∶3，在本實施形態(tài)中約8∶2。所謂陶瓷粒子的芯殼結(jié)構(gòu)是這樣的結(jié)構(gòu)作為陶瓷粒子的中心部的芯部21與作為外殼部的殼部22形成在化學上、物理上不相同的相。又，具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子20越靠近導體層12則其殼部22就越厚。
參照附圖3對該疊層陶瓷電容器的制造方法加以說明。附圖3是疊層陶瓷電容器的工序圖。
首先，在第一陶瓷介電質(zhì)體粉末中混入第一添加物和粘合劑，制成泥漿(步驟S1)。這里，作為第一陶瓷介電質(zhì)粉體使用平均粒徑0.35μm的BaTiO3粉體。作為第一添加物主要使用稀土元素的氧化物，具體地說用MgO、Ho2O3、Sm2O3以及作為燒結(jié)輔助劑的BaSiO3的混合粉體。其次，將此泥漿用刮漿刀法等制成片狀，得到陶瓷坯片(步驟S2)。
另一方面，制成為形成導體層的導電性糊(步驟S3)。此導電性糊是由Pd、Ag等貴金屬和Ni等賤金屬所構(gòu)成的金屬材料粉末、第二陶瓷介電質(zhì)粉體和第二添加物以及粘合劑混合而成。這里，金屬材料粉體是形成導體層的主材料，本實施形態(tài)使用Ni。
上述第二陶瓷介電質(zhì)是為了在燒成過程中使其與陶瓷坯片的收縮行為一致而混入者，因此，以與上述第一陶瓷介電質(zhì)的收縮行為近似者為宜。在本實施形態(tài)中，使用了與第一陶瓷介電質(zhì)粉體有相同的組成、并且其平均粒徑是一半以下者。
上述第二添加物是用于促進殼部在陶瓷坯片的陶瓷粒子中成長。此第二添加物含有上述第一添加物中的至少一成分。在本實施形態(tài)中，作為第二添加物使用了MgO、Sm2O3和BaSiO3的混合粉體。
其次，在上述陶瓷坯片上按預定花紋印刷導電性糊(步驟S4)，隨后，將此陶瓷坯片疊層、壓接，得到片疊層體(步驟S5)。其次，將此片疊層體按單元尺寸切斷，得到疊層小片(步驟S6)。再次，用外部電極用的導電性糊涂布于此疊層小片上(步驟S7)。
隨后，在預定條件下將該疊層小片燒成(步驟S8)。這里，燒成條件依陶瓷介電質(zhì)和導體層等的組成而定。在本實施形態(tài)下，在還原氣氛氣中1320℃燒成后，再改為1000℃的N2-O2弱氧化性氣氛氣進行燒成。
最后，將外部電極進行電鍍，得到疊層陶瓷電容器10(步驟S9)。
按照以上步驟，在上述步驟S8中的燒成過程中，燒成陶瓷坯片并形成介電質(zhì)層11；將印刷于陶瓷坯片上的導電性糊燒成而形成導體層12。在此燒成過程中，含于導電性糊中的第二添加物向陶瓷坯片擴散，而由此第二添加物促進陶瓷坯片上的陶瓷粒子外殼部的成長。因此，陶瓷介電質(zhì)層11越靠近導體層12的近旁越存在外殼部22厚的陶瓷粒子。
這樣，按照本發(fā)明，疊層陶瓷電容器10的陶瓷介電質(zhì)層11具有這樣的結(jié)構(gòu)在導體層12近旁的陶瓷粒子20比離開導體層12的陶瓷粒子其殼部22的厚度大，因此耐電壓特性提高。故既能維持良好的耐電壓特性，又能使陶瓷介電質(zhì)層12薄層化，因此，通過陶瓷介電質(zhì)層12薄層化容易實現(xiàn)大容量化及小型化。
再者，在本實施形態(tài)中，陶瓷介電質(zhì)層11和導體層12是和外部電極14同時燒結(jié)而成，但本發(fā)明并不受此限制。也即，也可將上述步驟S6中所得疊層小片燒成。得到燒結(jié)體后，將導電性糊涂布于此燒結(jié)體上，再將其燒成，從而形成外部電極。
如以上所述那樣，按照本發(fā)明，由于疊層陶瓷電容器的陶瓷介電質(zhì)層具有這樣的芯殼結(jié)構(gòu)，即，在導體層近旁的陶瓷粒子比離開導體層的陶瓷粒子其外殼部厚度大，因此，耐電壓特性提高。既能維持良好的耐電壓特性，又能使介電質(zhì)層薄層化。因此，容易通過陶瓷介電質(zhì)層的薄層化實現(xiàn)大容量化和小型化。
附圖1是疊層陶瓷電容器的部分切口斜視圖。
附圖2是疊層陶瓷電容器的擴大剖視圖。
附圖3是疊層陶瓷電容器的工序圖。
符號的說明如下10…疊層陶瓷電容器、11…陶瓷電介質(zhì)層、12…導體層、13…疊層體、14…外部電極20、30…陶瓷粒子、21…芯部、22…外殼部
權(quán)利要求
1．疊層陶瓷電容器，它是由陶瓷介電質(zhì)層和導體層交替疊層構(gòu)成的疊層陶瓷電容器，其特征在于所述陶瓷介電質(zhì)層含具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子；同時，該陶瓷粒子離導體層越近者，則其外殼部越厚。
2．按權(quán)利要求1所述的疊層陶瓷電容器，其特征在于，所述介電質(zhì)層含具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子和不具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子，用TEM觀察到的具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子和不具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子的個數(shù)比為9/1～7/3。
3．按權(quán)利要求2所述的疊層陶瓷電容器，其特征在于，上述不具有芯殼結(jié)構(gòu)的陶瓷粒子存在于與導體層的界面和導體層的附近。
4．疊層陶瓷電容器的制造方法，其特征在于具有如下工序在第一陶瓷介電質(zhì)粉體中混入第一添加物和粘合劑制成泥漿的工序；將此泥漿加工成片狀，制成坯片的工序；將含有上述第一添加物中至少一成分的第二添加物和第二陶瓷介電質(zhì)粉體混合成導電性糊，將該導電性糊涂布于坯片上的工序；將多個坯片疊層，制成疊層物的工序以及將此疊層物燒成的工序。
5．按權(quán)利要求4所述的疊層陶瓷電容器的制造方法，其特征在于，上述第一陶瓷介電質(zhì)粉體和上述第二陶瓷介電質(zhì)粉體是同一組成。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5所述疊層陶瓷電容器的制造方法，其特征在于所述第二陶瓷介電質(zhì)粉體的粒徑是所述第一介電質(zhì)粉體粒徑的一半以下。
7．按權(quán)利要求4所述的疊層陶瓷電容器的制造方法，其特征在于，上述第2添加物含有促進陶瓷介電質(zhì)層的燒結(jié)的成分。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐電壓性良好、而且可能大容量化和小型化的疊層陶瓷電容器及其制造方法。由于在形成導體層12的導電性糊中混入含于陶瓷介電質(zhì)層11中的添加物，因此，在導體層近旁的陶瓷粒子20形成很厚的外殼部22。結(jié)果，耐電壓特性提高，從而由陶瓷介電質(zhì)層11的薄層化所致大容量化和小型化成為可能。
文檔編號B32B19/04GK1316752SQ011033
公開日2001年10月10日 申請日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者茶園広一 申請人:太陽誘電株式會社