[发明专利]用作多层陶瓷电容器中的电极材料的金属粉末及其制造和使用方法

说明书

本公开主要涉及用于多层陶瓷电容器中的金属粉末、包含该金属粉末的多层陶瓷电容器以及制造这样的粉末和电容器的方法。本公开解决了具有可以在工业规模上实施的最小污染物含量、具有更好控制的较小粒度分布的问题。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月30日提交的美国临时专利申请序列号62/623,708的权益。上述参考文献的内容通过引用整体并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开主要涉及用作多层陶瓷电容器中的电极材料的金属粉末、包含该金属粉末的多层陶瓷电容器以及制造这样的粉末和电容器的方法。

背景技术

近年来，在诸如移动电话和个人计算机之类的便携式电子设备中，小型化、高性能化、低耗电化的趋势变得日益显著。在这些设备中使用的诸如电容器、电感器和电阻器之类的无源元件的芯片中的集成和小型化也已经加速发展。通常，主要使用单层陶瓷电容器，如盘式和圆柱形电容器。然而，由于多层陶瓷电容器(MLCC)具有小尺寸、高可靠性和优异的高频特性的高电容性质，因此现在流行使用多层陶瓷电容器。由于移动电话和计算机的生产的快速增长，MLCC的装运数量每年都在增长，并且该需求在未来将进一步增长。

传统MLCC使用铜作为其外部电极，使用诸如银或钯之类的贵金属作为其内部电极，并且使用陶瓷作为电介质。在过去的几年中，镍电极已经取代了载钯电极。这限制了对相对昂贵的钯的依赖，因而使MLCC制造商能够经济高效地生产电容范围高得多的MLCC，并且能够与钽电容器和其他电解电容器的制造商竞争。

用于制造电极的贱金属通常以糊料或粉末形式提供。贱金属通常需要烧结以形成MLCC的内电极。然而，为了生产相对较小的MLCC，为了以相对精确的方式控制MLCC的电容，并且为了有助于MLCC的制造，贱金属需要以相对较小尺寸的颗粒且具有相对较低的污染物浓度的形式提供，并且需要相对严格地控制贱金属的尺寸。

JP 2004-292950提出了平均粒径范围为0.05μm至0.3μm的镍基微细粉末。然而，JP2004-292950中描述的制造方法利用了氯化镍蒸气的气相还原，这导致了金属粉末被氯污染。为了除去氯，必须用水冲洗，这增加了颗粒聚集并导致粒度分布偏向更大的颗粒介质尺寸。这就是在JP 2004-292950中获得的粒径为平均粒径的0.6倍或更小的颗粒数目为10％或以下，而尺寸为1μm或以上的颗粒可以高达721ppm的原因。

在JP 2001-073007中提出的镍基微细粉末的平均粒径范围为0.1μm至1.0μm，并且具有700ppm的粒径为2μm或以上的粗大颗粒。与JP 2004-292950相似，文献JP 2001-073007利用了氯化镍蒸气的气相还原，这导致了金属粉末被氯污染。为了除去氯，必须用水冲洗，这增加了颗粒聚集并导致粒度分布也偏向更大的颗粒介质尺寸。

因此，这些文献中提出的金属粉末以及它们的制造方法不能令人满意，这是因为存在较大的粒度，这增加了在制造MLCC时出现缺陷产品的可能性。

因此，在本领域中仍然需要这样一些用于多层陶瓷电容器中的金属粉末，这些金属粉末具有更好控制的较小粒度分布，并且可以在工业规模上高效率且经济高效地进行生产。

发明内容

提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下详细说明中进一步描述的一系列概念。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键方面或必要方面。

如本文具体实施和概括描述的，本公开涉及一种用于多层陶瓷电容器(MLCC)的电极层中的颗粒形式的组合物，该组合物包含掺杂有掺杂剂的金属基球形颗粒，掺杂剂能够提高组合物的烧结温度，并且组合物包含小于1000ppm的碳含量，其中颗粒的中值粒度(D50)≤120nm。