[发明专利]非还原介质陶瓷和单片陶瓷电容器

说明书

本发明涉及一种非还原(nonreducing)介质陶瓷以及设置有由这种非还原介质陶瓷构成的介质陶瓷层的单片陶瓷电容器。本发明尤其涉及一种单片陶瓷电容器，它能在高频AC或高压到中压DC的条件下有利地应用，并且设置有由碱金属构成的内部电极，还涉及用于组成这种单片陶瓷电容器的介质陶瓷层的非还原介质陶瓷。

传统的单片电容器通常以如下方式制成。

首先，制备多个陶瓷生片，它含有用于形成介质陶瓷层的介质材料，其中每一个陶瓷生片的表面覆盖有用于形成内部电极的电极材料。作为电极材料，使用例如含有BaTO₃的材料作为主要成份。每一个都覆盖有电极材料的多个陶瓷生片被层叠，并受到热压，再对得到的压块进行烧制，由此得到设置有内部电极的陶瓷层叠体。通过固定和烘焙电气连接到陶瓷层叠体的侧面上的内部电极的外部电极，得到单片陶瓷电容器。

相应地，作为用于这种内部电极的材料，典型地，已经选择了一种不由于陶瓷层叠体的烧制而氧化的材料。这种材料的例子包括诸如白金、金、钯以及银—钯合金之类的贵金属。但是，虽然这种用于内部电极的材料具有极好的特性，但是它们非常昂贵，结果增加了单片陶瓷电容器的制造成本。

为了降低制造成本，已经揭示了一种单片陶瓷电容器，它设置有由诸如相对不太昂贵的镍或铜之类的碱金属构成的内部电极。

但是，这种碱金属容易在高温、氧化空气中氧化，这将破坏内部电极的功能。为了将碱金属用作单片陶瓷电容器的内部电极的材料，必须在中性大气或还原大气中进行烧制，以得到陶瓷层叠体。

另一方面，如果在低的氧气分压下进行烧制，诸如在中性或还原大气中，则构成介质陶瓷层的陶瓷将严重还原，并变成半导电的。

由此，揭示了一种介质陶瓷，它即使是在低氧分压下进行烧制，也不会变成半导电的，从而避免了碱金属的氧化。例如，第61-14611号日本审查的专利公告揭示了一种BaTO₃-(Mg，Zn，Sr，Ca)O-B₂O₃-SiO₂-基介质陶瓷，并且，在第7-272971号日本未审查专利公告中揭示了一种(Ba，M，L)(Ti，R)O₃基介质陶瓷(其中，M是Mg或Zn，L是Ca或Sr，而R是Sc，Y或稀土元素)。

随着近年来高度集成、具有高功能，并且便宜的电子装置的开发，使用单片陶瓷电容器所需的条件日益严格。如今对于本片陶瓷电容器，日益要求其是有低损耗，高绝缘性能，高介电强度，高可靠性，大电容低价格等。

近年来，对于能够用于高频和高压或高电流的单片陶瓷电容器的要求也有增长。在这种情况下，低损耗和低散热也是单片陶瓷电容器所需的重要特性。其原因是，如果单片陶瓷电容器具有大的损耗和高的散热，则单片陶瓷电容器本身的寿命就缩短了。由于单片陶瓷电容器的损耗和散热，电路中的温度也增加了，导致工作错误以及使周围元件寿命缩短。

另外，

单片陶瓷电容器越来越多地被用于高压DC条件下。但是，将镍用作内部电极材料的传统单片陶瓷电容器本来是用在相对为低电场强度中的。如果在高电场强度下使用使用它们，则严重恶化了绝缘特性、介质强度和可靠性，这是不利的。

当使用第61-14611号日本审查专利公告，以及第7-272971号日本未审查专利公告中揭示的介质陶瓷制造单片陶瓷电容器时，虽然电容中温度导致的变化小，但是，在高频和高压或高电流下使用的过程中，增加了损耗和散热。由于这种介质陶瓷是非还原的，故可以通过在低的氧分压中烧制，将诸如镍之类的碱金属用作内部电极的材料。但是，当在高压DC下使用通过这种在低的氧分压下烧制而得到的单片陶瓷电容器时，绝缘电阻减小，并且可靠性也减小，这是不利的。

相应地，本发明的一个目的是提供一种非还原介质陶瓷，它能够被有利地用于构成单片陶瓷电容器中的介质陶瓷层，其中当用于高频和高压或高电流时，表现出小的损耗和低散热，并在AC高温负载或DC高温负载中表现出稳定的绝缘电阻。

本发明的另一个目的是提供一种单片陶瓷电容器，其中，可以将诸如镍或镍合金之类的便宜的碱金属用作其内部电极的材料，并且达到上述目的。

一方面，根据本发明的非还原介质陶瓷具有由化学式ABO₃表示的钙钛矿结构，具有含有钛酸钡为主要成份的主要结晶相，在-25摄氏度或更高温度下，通过X射线衍射法确定的结晶轴比率c/a满足关系：1.000≤c/a≤1.003。即，晶体结果包含立方晶系或类似于立方晶系的结晶系。