[发明专利]层合陶瓷电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明提供一种即使在高电场下绝缘性也高、寿命特性良好、可靠性高的层合陶瓷电容器及其制造方法。

背景技术

层合陶瓷电容器具有：由电介质陶瓷构成的陶瓷层合体，在该陶瓷层合体中间隔上述电介质陶瓷相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极，和形成在上述陶瓷层合体的两端面上、且与上述内部电极分别电连接的外部电极，所述电介质陶瓷由用ABO₃(A为选自Ba、Ca、Sr的一种以上，B为选自Ti、Zr的一种以上)表示的钙钛矿类原料粉末和添加物形成。

作为在这种层合陶瓷电容器中使用的电介质陶瓷，优选在高电场中的可靠性高、且介电常数温度特性平坦的电介质陶瓷。为了得到这样的电介质陶瓷，抑制粒子生长，在添加物完全固溶在原料粉末中之前停止焙烧，形成芯壳(Core shell)结构。

作为形成具有芯壳结构的电介质陶瓷的方法，如特开2004-345927号公报公开了下述方法：作为用ABO₃表示的主成分的原料粉末，制备其平均粒径为0.1～0.3μm的原料粉末，在还原性气氛中烧成混合此主成分的原料粉末和副成分粉末得到的混合粉末的成型体，得到非还原性电介质陶瓷，其中，所得烧结粒子(晶粒)具有芯壳粒子，满足芯径＜0.4×晶粒粒径的条件，并且晶粒的粒径平均值为0.15～0.8μm。在这样的方法中，由于通过充分烧结至进行粒子生长的程度，而能够提高晶界的可靠性，所以能够获得具有良好可靠性的非还原性电介质陶瓷。

专利文献1特开2004-345927号公报

发明内容

在上述现有的方法中，通过使主成分的原料粉末粒子生长后进行烧成，提高作为层合陶瓷电容器的可靠性。但是，近年来随着电子设备的小型化，要求搭载的层合陶瓷电容器小型大容量。为此，要求电介质陶瓷层进一步薄层化。在进行电介质陶瓷的薄层化时，由于每一层的粒子数变少，所以作为氧缺陷的移动阻挡层的晶界数变少，寿命特性下降。因此存在层合陶瓷电容器的可靠性下降的问题。

鉴于上述问题，虽然考虑为了增加晶界数而减小晶粒粒径的平均值，但为了使晶粒的粒径平均值为0.15μm以下，需要使用比其更微细(0.1μm以下)的原料粉末。但是由于此种原料粉末反应性非常高，粒子容易生长，所以利用现有的电介质陶瓷的制造工艺时，存在晶粒粒径的平均值生长到0.15μm以上的问题。

此外，虽然在电介质陶瓷的薄层化的同时也推进内部电极的薄层化，但进行内部电极的薄层化时，由于在电介质陶瓷和内部电极的交界面处产生的凹凸，而使得内部电极的厚度产生差异。在具有使粒子生长而得到的晶粒的电介质陶瓷层的情况下，由于与内部电极的界面的凹凸变大，所以内部电极的厚度差异变大。因此存在电场强度局部增大的部位增加，寿命特性下降的问题。

本发明提供能够解决上述问题的层合陶瓷电容器及其制造方法，所述层合陶瓷电容器即使进行电介质陶瓷的薄层化，仍具有绝缘性高、寿命特性好、可靠性高的优点。

在本发明中，作为第一解决方案，提出一种层合陶瓷电容器，具有：大致长方体形状的陶瓷层合体，在该陶瓷层合体中间隔电介质陶瓷相对向且交替引出到不同的端面上而形成的内部电极，和形成在上述陶瓷层合体的两端面上、且与引出到该端面上的上述内部电极分别电连接的外部电极，该层合陶瓷电容器的特征在于，上述电介质陶瓷由以钙钛矿类电介质为原料的晶粒构成，上述晶粒粒径的平均值处于40～150nm的范围内，设上述晶粒粒径的平均值为D、作为上述电介质陶瓷的原料的钙钛矿类电介质原料粉末的粒径平均值为d时，在1.2≤D/d≤1.5的范围内调整粒子生长。根据第一解决方案，由于能够使每一层的粒子数比现有的增多，所以能够充分确保晶界数，进而能够提高寿命特性。此外，由于抑制粒子生长，电介质陶瓷和内部电极的交界面处产生的凹凸变小，所以即使进行内部电极的薄层化，也能够减少内部电极的厚度差异，减少电场强度局部增大的部分。因此，能够提高层合陶瓷电容器的可靠性。

此外，本发明中，作为第二解决方案，提出一种层合陶瓷电容器，其特征在于，作为上述电介质陶瓷的原料的钙钛矿类电介质原料粉末的粒径平均值为30～100nm。根据第二解决方案，由于提高了原料粉末的烧结反应性，所以少量的粒子生长即可形成具有高电阻的晶界，进而能够提高绝缘特性。