[发明专利]非还原性介电陶瓷组合物

说明书

本发明涉及非还原性介电陶瓷组合物，具体说涉及多层陶瓷电容器中使用的、采用镍等贱金属作为内电极的非还原性介电陶瓷组合物。

随着各种电子装置的快速发展，存在一种日益按小型、轻量化设计生产这些装置的趋势。向小型、轻量化设计发展的这种趋势，在陶瓷集成化磁带录相机、手提电话机、书本型个人电脑和掌上型电脑等中使用的便携式电子装置中尤为明显。

向小型、轻量化电子产品发展的这种趋势中，这些装置中的元器件也越来越按小型和轻量化设计生产。安装这种电子元件的手段，也由在传统的印刷电路板上的过孔中插入并焊接要使用的管脚(即电子器件)的方法，改成表面安装技术(SMT)，即在印刷电路板的导电图案表面上安装和焊接电子元件的技术。

在这种SMT中使用的电子元件，一般叫作表面安装元件(SMD)，其中不仅包括半导体元件，而且还包括电容器、电阻器、电感器、滤波器等等。其中电容器和电阻器等小元件叫作芯片元件，而最具有代表性的是多层陶瓷电容器。

图1是表示某种多层陶瓷电容器的结构的部分剖视图。

此多层陶瓷电容器1为长方体，端电极3和4安装在长方体多层陶瓷电容器体1的二个相对的表面上。

在此多层陶瓷电容器主单元2中，于层压的BaTiO₃介电层9、10和11内形成四个内电极5、6、7和8，而且介电材料制的介电层12和13被层叠在内电极的上表面和内电极8的下表面上。

内电极5、6、7和8间隔地被连到端电极上。也就是说，内电极6和8被连到端电极4上，而内电极5和7被连到另一个端电极3上。结果，形成一个在内电极5和6之间，内电极6和7之间，以及内电极7和8之间呈平行状态连接的电容器。

端电极3和4各包括一层导电层，含有玻璃料的导电糊涂或印于其上并经烘烤，以及镀于其上的一层金属覆盖层或压配于其上的一个金属帽。

为了制造多层陶瓷电容器，在介电陶瓷组合物片上印上用作内电极的电极糊，多片这种片经层叠和热压，在空气中烧结如此制成的叠层制品，并在其上安装端电极。

按此制造方法，用作电容器内电极的电极糊和介电陶瓷组合物被同时煅烧。因此，用作内电极的材料必须具有这样一种性质，即在介电陶瓷组合物的烧结温度下形成电极，而且在空气中加热时无氧化作用或者与介电陶瓷组合物不反应。

作为满足上述要求的材料，过去一直使用铂、钯等贵金属。但是，这些贵金属极昂贵而且成为这种多层陶瓷电容器的高成本的主要原因。

为此，人们一直试图使用镍之类的贱金属作为内电极、然而在氧化气氛下煅烧时镍被氧化而且与介电陶瓷组合物反应，因此干扰电极的形成。

在非氧化性气氛中煅烧镍以阻止其氧化的方法披露在美国专利4,241,378号的说明书中，然而此方法中介电陶瓷组合物被还原，比电阻急剧降低，因而不适于作为电容器实际使用。

在特开昭62-2408中，公开了一种含有CaZrO₂和MnO₂等的BaTiO₃介电陶瓷组合物，它作为介电陶瓷组合物具有符合要求的介电性质，如介电常数(相对介电常数)等；但是这种介电陶瓷组合物在非氧化性气氛中煅烧时还原，而且使用寿命较短。

该多层陶瓷电容器按下列步骤制造：

(1)原料称量后混合，使煅烧后的组成与预定的混合比一致；

(2)进行湿法混合和粉碎；

(3)脱水和干燥；

(4)加入适量有机粘合剂，混合后使之变成珐琅态；

(5)用刮刀法将其涂于薄片上，形成介电陶瓷组合物片；

(6)在这样制出的介电陶瓷组合物片上，印制用作内电极材料的镍糊；

(7)层叠并热压此品得到多层品；

(8)将此多层品切成预定形状；

(9)除去粘合剂；    

(10)在控制氧气分压下煅烧此品；

(11)在中性气氛下进行再氧化；

(12)安装端电极。

在特开平3-18261中公开了一种含有{Ba_A，Ca_(1-A)}SiO₃(其中0≤A≤1)(以下叫作“BCG”)作为BaTiO₃、MinO₂和Y₂O₃的添加剂的介电陶瓷组合物，这种非还原性介电陶瓷组合物具有较长的使用寿命。但是，用这种介电陶瓷组合物生产的多层陶瓷电容器，电容随温度变化而变化。