介電陶瓷組合物和含有該組合物的多層陶瓷電容器的制造方法
【專利說(shuō)明】介電陶瓷組合物和含有該組合物的多層陶瓷電容器
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年4月16日提交至韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?10-2014-0045526的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的公開內(nèi)容在此通過(guò)引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明的公開內(nèi)容涉及一種新型的介電陶瓷組合物和含有該組合物的多層陶瓷 電容器，該組合物具有有保證的X8R溫度特性和可靠性。
[0004] 通常，使用陶瓷材料的電子組件如電容器、電感器、壓電元件、變阻器、熱敏電阻 等，包括由陶瓷材料形成的陶瓷體，在陶瓷體中形成的內(nèi)部電極和安裝在陶瓷體表面上以 與內(nèi)部電極連接的外部電極。
[0005] 在陶瓷電子組件中，多層陶瓷電容器包括多個(gè)堆疊的介電層，互相面對(duì)設(shè)置并于 其間具有介電層的內(nèi)部電極以及電連接到內(nèi)部電極的外部電極。
[0006] 多層陶瓷電容器由于如小尺寸、高容量、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛地作為電腦、移 動(dòng)通信設(shè)備如個(gè)人數(shù)字助理（PDAs)、移動(dòng)電話等的組件使用。
[0007] 多層陶瓷電容器通常是使用壓片法、印刷法等制造的。
[0008] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，用于高容量的多層陶瓷電容器等使用的介電材料（dielectric material)為基于鈦酸鋇（BaTiO3)的鐵電材料，并且在室溫下具有高介電常數(shù)特性、相對(duì)低 的耗散因數(shù)特性和良好的絕緣電阻特性。
[0009] 但是，基于鈦酸鋇（BaTiO3)的介電材料盡管能滿足X8R特性，即在高達(dá)150°C的溫 度時(shí)能穩(wěn)定工作的特性，但是使用它時(shí)就保證可靠性而言可能是有問(wèn)題的。
[0010] 因此，需要一種在高達(dá)150°c的溫度下滿足X8R特性的同時(shí)能夠確?？煽啃缘牟?料。
[0011][相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)]
[0012] 韓國(guó)專利公開出版號(hào)KR1999-0075846

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式可以提供一種新型的能夠保證X8R溫度特性和 可靠性的介電陶瓷組合物和含有該組合物的多層陶瓷電容器。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式，介電陶瓷組合物可以包括含有由BaTiO3表 示的第一主要組分和由BiMO3表示的第二主要組分的由（1-x) BaTiO3-XBiMO3 (M為Mg和Ti) 表示的基體粉末，其中，X滿足〇. 005 < X < 0. 5。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的一些實(shí)施方式，多層陶瓷電容器可以包括：在其中介電層 和第一和第二內(nèi)部電極交替堆疊的陶瓷體；以及在陶瓷體的端部形成并分別電連接到第 一和第二內(nèi)部電極的第一和第二外部電極。介電層可以包括含有基體粉末的介電陶瓷組 合物，基體粉末為含有由BaTiO3表不的第一主要組分和由BiMO3表不的第二主要組分的由 (1-x) BaTiO3-XBiMO3 (M為Mg和Ti)表示的基體粉末，其中，X可以滿足0. 005彡X彡0. 5。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 通過(guò)結(jié)合附圖從以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明公開內(nèi)容的上述和其他方面、特征和其 他優(yōu)點(diǎn)將能夠更清楚地被理解，在附圖中：
[0017] 圖1是表明介電常數(shù)（ε J關(guān)于含有由BaTiO3表示的第一主要組分和由BiMO3表 示的第二主要組分的由（1-x) BaTiO3-XBiMO3 (Μ為Mg和Ti)表示的基體粉末燒結(jié)體的溫度 的變化的曲線圖；
[0018] 圖2是表明根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的多層陶瓷電容器的示意性 透視圖；以及
[0019] 圖3是表明沿圖2中A-A'線的多層陶瓷電容器的示意性剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0021] 但是，本公開內(nèi)容可以以很多不同的形式進(jìn)行列舉而不應(yīng)當(dāng)解釋為限于本文所描 述的【具體實(shí)施方式】。更確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施方式是為了使得本公開內(nèi)容徹底和完整，并 且將充分地向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達(dá)本公開內(nèi)容的范圍。
[0022] 在附圖中，為了清楚，元件的形狀和尺寸可以被放大，并且將用相同的附圖標(biāo)記表 示相同或相似的元件。
[0023] 本發(fā)明公開內(nèi)容涉及一種介電陶瓷組合物，含有介電陶瓷組合物的電子組件的例 子可以包括電容器、電感器、壓電元件、變阻器和熱敏電阻等。在下文中，將描述介電陶瓷組 合物和多層陶瓷電容器作為電子組件的例子。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物可以包括含有由 BaTiO3表示的第一主要組分和由BiMO3表示的第二主要組分的由（1-x) BaTiO3-XBiMO3 (M為 Mg和Ti)表示的基體粉末，其中，X可以滿足0. 005彡X彡0. 5。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物可以滿足由電子工業(yè) 協(xié)會(huì)（EIA)標(biāo)準(zhǔn)定義的 X5R(_55°C到 85°C )、X7R(_55°C到 125°C )和 X8R(_55°C到 l5〇°C ) 特性。
[0026] 具體地，根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，可以提供一種使用鎳（Ni)作為 內(nèi)部電極的材料的介電陶瓷組合物，該介電陶瓷組合物能夠在還原氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，而鎳 (Ni)在1300°C或更低的溫度下則不會(huì)被氧化。
[0027] 另外，根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，可以提供使用介電陶瓷組合物的 多層陶瓷電容器，由此獲得優(yōu)良的可靠性并且滿足上述溫度特性。
[0028] 在下文中，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物 的各組分。
[0029] a)基體粉末
[0030] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物可以包括含有由 BaTiO3表示的第一主要組分和由BiMO3表示的第二主要組分的由（1-x) BaTiO3-XBiMO3 (M為 Mg和Ti)表示的基體粉末。
[0031] 在上面化學(xué)式中，X可以滿足0· 005彡X彡0· 5。
[0032] 第一主要組分可以由BaTiO3表示。在此，BaTiO3可以為用作常規(guī)介電基體粉末的 材料和具有約125度的居里溫度（Curie temperature)的鐵電材料。
[0033] 另外，第二主要組分可以由BiMO3表示，其中，M可以為Mg和Ti。
[0034] M可以由Mg1 yTiy (其中y滿足0. 4彡y彡0. 6)表示，例如，第二主要組分可以由 Bi (Mga5Tia5) O3 表示。
[0035] Bi (Mga5Tia5)O3可以為具有較高居里溫度（Tc)的鐵電材料。
[0036] 例如，根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物的基體粉末可以 有具有較低的居里溫度的BaTiO3鐵電材料與具有較高的居里溫度的鐵電材料以預(yù)定比例 混合的混合物形式。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，基體粉末可以被制備成具有較高的室溫 介電常數(shù)和優(yōu)良的絕緣電阻，具體地，可以具有實(shí)現(xiàn)的X8R(_55°C到150°C )的溫度特性。
[0038] 例如，根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物可以保證在 150°C高溫環(huán)境下操作。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物可以具有2000或更大 的室溫介電常數(shù)。
[0040] 另外，介電陶瓷組合物的基體粉末可以有上述具有不同居里溫度的材料互相混合 的混合物，以及固溶體的形式。
[0041] 在基體粉末有固溶體的形式的情況下，基體粉末可以具有單相形式，并且在這種 情況下，與兩種材料互相混合的混合物相比，介電常數(shù)特性、X8R(_55°C到150°C )溫度特 性、電容的溫度系數(shù)（TCC)特性、低耗散因數(shù)（DF)特性等可以是優(yōu)良的。
[0042] 基體粉末可以由（I-X)BaTiO3-XBiMO3表示，并且可以調(diào)整至滿足 0. 005彡X彡0. 5,由此室溫介電常數(shù)可以較高，X8R(-55°C到150°C )溫度特性可以是優(yōu)良 的。
[0043] 例如，基體粉末含有0.005-0. 5mol的BiMO3 (其中，M為Mg和Ti)、具有較高的居 里溫度（Tc)的鐵電材料，由此可以獲得上述特性。
[0044] 在X小于0. 005的情況下，居里溫度可能會(huì)降低，由此可能實(shí)現(xiàn)不了 X8R(_55°C到 150°C )溫度特性。
[0045] 同時(shí)，在X大于0. 5的情況下，室溫介電常數(shù)可能會(huì)降低，并且耗散因數(shù)（DF)可能 會(huì)增加。
[0046] 基體粉末可以具有1000 nm或更小的平均粒徑，但是并不限定于此。
[0047] 通常地，為了滿足高溫特性（X8R特性），添加 CaZrO3和過(guò)量的稀土元素到BaTi03。 但是，在這種情況下，盡管高溫特性可以實(shí)現(xiàn)，但是由于基體粉末本身的居里溫度為125°C， 這可能限制電容溫度系數(shù)（TCC)的提高。
[0048] 另外，由于通過(guò)添加過(guò)量的稀土元素產(chǎn)生燒綠石次級(jí)相（pyrochlore secondary phase)會(huì)降低可靠性。
[0049] 但是，根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的介電陶瓷組合物的基體粉末，是 具有較高的居里溫度的鐵電材料以預(yù)定的比例與具有約125度居里溫度的BaTiO3混和或 固溶的混合物或固溶體，可以滿足高溫特性（X8R特性）并且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的電容溫度系數(shù) (TCC)特性。
[0050] b)第一輔助組分
[0051] 根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，介電陶瓷組合物還可以包括作為第一輔 助組分的含有Μη、V、Cr、Fe、Ni、Co