[发明专利]电介体陶瓷及层叠陶瓷电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电介体陶瓷及层叠陶瓷电容器，更详细而言，涉及一种适于小型·大容量的层叠陶瓷电容器的电介体陶瓷、及使用该电介体陶瓷而制造的层叠陶瓷电容器。

背景技术

作为层叠陶瓷电容器所使用的陶瓷材料，目前正在广泛使用具有高相对介电常数的钛酸钡系化合物。

而且，伴随近年来的电子技术的发展，层叠陶瓷电容器的小型化、大容量化正在迅速发展。

上述层叠陶瓷电容器交替层叠电介体陶瓷层和内部电极，在烧成处理而得到的陶瓷烧结体的两端部形成有外部电极。通过将上述电介体陶瓷层薄层化并层叠多个，可以实现层叠陶瓷电容器的小型化·大容量化。

另外，这种层叠陶瓷电容器要求使高温负荷特性良好、使可靠性提高，以使其即使长时间暴露于高温气氛中也不会产生异常。

因此，目前正在进行的是通过在电介体陶瓷中添加稀土类元素，使稀土类元素在主相粒子中固溶，从而提高可靠性。

但是，由于稀土类元素在主相粒子中过于固溶时，产生静电电容的温度特性显著变差等新的问题，因此，优选使稀土类元素在主相粒子中部分固溶。

因此，正在开发一种混晶系结构的电介体陶瓷，其是仅在主相粒子的表面附近使稀土类元素固溶的芯/壳结构、或者混合在主相粒子没有固溶稀土类元素的结晶粒子和稀土类元素固溶至主相粒子的内部的结晶粒子而成的。

例如，在专利文献1中，提出了一种电介体瓷器组合物，其中，含有芯/壳结构的陶瓷粒子，芯部由几乎纯粹的钛酸钡的区域构成，该壳部由以钛酸钡作为主成分的固溶体构成，该烧结体的剖面中，形成该烧结体的全陶瓷的粒子数的比例为15％以上。

在专利文献1中，通过使陶瓷粒子相对于全陶瓷粒子的粒子数的比例为15％以上，相对于烧成前的厚度约5μm、层叠数10的层叠陶瓷电容器，寿命特性良好且可以确保可靠性，并且得到良好的静电电容的温度特性。

专利文献1：日本特开2002-80276号公报(权利要求1、段落编号(0013))

发明内容

但是，近年来，要求层叠陶瓷电容器更进一步小型化，且正在要求将电介体陶瓷层的厚度薄层化至不足1μm。

但是，在专利文献1中，在烧成前的厚度为5μm左右的层叠陶瓷电容器中，虽然可以兼备高温负荷特性和静电电容的温度特性，但将电介体陶瓷层薄层化至不足1μm的情况下，存在难以兼备高温负荷特性和静电电容温度特性的问题。

而且，在如专利文献1那样的芯/壳结构中，即使使稀土类元素固溶于主相粒子中，也难以进行高精度的固溶制御。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种即使薄层化至不足1μm的情况下，也能够兼备高温负荷特性和静电电容的温度特性的电介体陶瓷及使用该电介体陶瓷制造的层叠陶瓷电容器。

本发明者人等，在钛酸钡系化合物中添加稀土类元素并进行潜心研究发现，通过将电介体陶瓷的结晶结构制成稀土类元素几乎没有固溶的结晶粒子和芯/壳结构的结晶粒子的混晶系结构，且使这两种结晶粒子的个数比例为规定范围，即使将电介体陶瓷的厚度薄层化至不足1μm的情况下，也能够防兼备高温负荷特性和静电电容的温度特性。

本发明是基于这样的见解而完成的，本发明提供一种电介体陶瓷，其特征在于，主相粒子以钛酸钡系化合物作为主成分，并且，含有选自La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Tb、Lu及Y中的至少1种稀土类元素R，所述电介体陶瓷具有第一结晶粒子和第二结晶粒子混合的混晶系结构，所述第一结晶粒子是所述主相粒子单独构成或在所述主相粒子中固溶微量的所述稀土类元素R而成的，所述第二结晶粒子具有由所述主相粒子构成的芯部及在所述主相粒子中固溶所述稀土类元素R并在所述芯部的周围形成的壳部，对于所述第一及第二结晶粒子相对于总结晶粒子的个数比例而言，所述第一结晶粒子为12～84％，所述第二结晶粒子为16～88％。

另外，本发明的电介体陶瓷的特征在于，对所述第一结晶粒子而言，所述稀土类元素R向所述主相粒子的固溶距离为从所述主相粒子的表面朝向内部的5nm以下(包括0。)。

另外，本发明的电介体陶瓷的特征在于，所述壳部的厚度为所述主相粒子的直径的1/8以上3/8以下。