[发明专利]介电陶瓷及其制造和评价方法,及单片陶瓷电子元件

说明书

技术领域

本发明涉及介电陶瓷及其制造和评价方法，以及单片陶瓷电子元件。特别涉及一种薄单片陶瓷电子元件，如薄型单片陶瓷电容器。

背景技术

作为本发明涉及的单片陶瓷电子元件的例子，单片陶瓷电容器通常按如下方法制备。

制备未加工陶瓷片，每一片都由介电陶瓷材料构成，并且设有导电材料的内部电极图案。这种介电陶瓷材料可以比如是BaTiO₃。

使包括上述设有内电极图案的片在内的多个未加工陶瓷片被叠置，并将其热压成未加工复合体。

烧制所述未加工复合体，以制备烧结的复合体，它具有由上述导电材料形成的内部电极。

在所述复合体的外面上形成外部电极，以使所述外部电极与预定的内部电极电连接。所述外部电极是通过比如在复合体外面上施加含有导电金属粉末和玻璃粉之导电糊并烘焙该复合体而形成的。于是，制成单片电容器。

为了降低单片陶瓷电容器的制造成本，目前通常使用相对地较为廉价的贱金属，如镍和铜作为内部电极的导电材料。遗憾的是，必须在中性或还原气氛中烧制这种未加工复合体，以防止在具有由贱金属形成的这种内部电极的单片陶瓷电容器产品中贱金属发生氧化。结果，所述单片陶瓷电容器中的介电陶瓷必须对还原气体具有抵抗力。

在日本未审专利公开No.5-9066、5-9067和5-9068中披露了这种对还原气体具有抵抗力的介电陶瓷所用的BaTiO₃-稀土氧化物-Co₂O₃混合物。在日本未审专利公开No.6-5460和9-270366中披露了具有高介电常数、介电常数随温度的变化较小，并且在高温下具有长寿命的介电陶瓷。

近年来，随着电子技术领域中取得极大的进步，导致电子元件迅速小型化，单片陶瓷电容器小型化和更高电容量的趋势变得令人关注。

对于在不会是用于内部电极的贱金属氧化的气氛中烧制的介电陶瓷的可靠性而言，需要的是更薄的介电陶瓷层的高介电常数、介电常数随温度和时间的变化小以及高电绝缘。但是上述已知的介电陶瓷不能完全满足这些需求。

例如在日本未审专利公开No.5-9066、5-9067和5-9068中披露的介电陶瓷满足EIA标准的X7R特征，并具有较高的电绝缘性，但是不能始终满足市场的需要，即在介电陶瓷的厚度减小到约5μm或更小，特别是3μm或更小时，它们可以是充分可靠的。

日本未审专利公开No.6-5460披露的介电陶瓷中，使用的BaTiO₃粉末颗粒尺寸较大。因而，它的可靠性降低，随着介电陶瓷层厚度的减少，静电电容随时间的变化增大。

日本未审专利公开No.9-290366中披露的介电陶瓷的可靠性降低，随着介电陶瓷层厚度的减少，在加给DC电压时，静电电容随时间的变化增大。

在把同样的额定电压加在厚度减小的介电陶瓷层上时，所述介电陶瓷层满足单片介电电容器的小型化及更高的电容需求，在每个介电陶瓷层上就加给了更大的电场。因此，室温或高温的绝缘电阻就降低，导致可靠性明显降低。因此，当已知的介电陶瓷中介电陶瓷层的厚度减小时，必须减小额定电压。

存在多种需求，这就是说，在高电场中单片陶瓷电容具有高绝缘电阻并具有高可靠性，即使当介电陶瓷层的厚度降低时，也可以将它们用于高额定电压。

已经知道，由于使用时加给DC电压，致使单片陶瓷电容的静电电容随时间变化。随着介电陶瓷层的厚度减小，每介电陶瓷的DC电场增加。结果，静电电容随时间的变化更明显。

因此，存在这样的需求，也即在加给DC电压时，单片陶瓷电容的静电电容变化小。

而且，除单片陶瓷电容之外的单片陶瓷电子元件也存在上述问题和需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种介电陶瓷，使用时，对它加给DC电压，它具有较高的介电常数，介电常数随温度和时间的变化小，绝缘电阻与静电电容的乘积(CR乘积)值大，就绝缘电阻而言，在高温、高压下的加速测试中，具有较长的使用寿命。

本发明的另一个目的在于提供一种制造所述介电陶瓷的方法。

本发明的再一个目的是提供一种评价所述介电陶瓷的方法，其中在比如设计过程中可以容易和有效地选择具有上述优异性能的介电陶瓷。

本发明的又一个目的在于提供一种包含上述介电陶瓷的单片电子元件。