層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末以及使用其的層疊陶瓷電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠提高層疊陶瓷電容器的可靠性的層疊陶瓷電容器的制造方法以及層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末。本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法中，所述層疊陶瓷電容器具備：多個電介質陶瓷層和多個內部電極交替層疊而成的陶瓷本體、和形成于陶瓷本體的外表面且與所述內部電極電連接的外部電極。而且，層疊陶瓷電容器的電介質陶瓷層的特征在于，使用抗壓強度為1854kPa以下、且含有包含Ba和Ti的鈣鈦礦型化合物的陶瓷粉末而制作。
【專利說明】層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末以及使用其的層疊陶瓷電容器 的制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及例如層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末以及使用其的層疊陶瓷電容器的制 造方法。

【背景技術】
[0002] 近年，在便攜電話、便攜音樂播放器等電子設備中進行著小型化和薄型化。相伴于 此，要求例如內置于電子設備的層疊陶瓷電子部件的小型化。
[0003] 這樣的作為層疊陶瓷電子部件之一的層疊陶瓷電容器通常由長方體狀的陶瓷本 體和外部電極構成。陶瓷本體具有電介質陶瓷層、和在電介質陶瓷層間以相互對置的方式 配置且引出至陶瓷本體的兩端部的內部電極。外部電極在陶瓷本體的兩端部連接于被引出 的內部電極。
[0004] 在該背景下，例如為了使層疊陶瓷電容器小型化、大容量化，而產生將電介質陶瓷 層薄層化或增加層疊數的需要。若將構成層疊陶瓷電容器的電介質陶瓷層薄層化并增加層 疊數，則能夠實現(xiàn)小型化、大容量化。另外，使用這樣的電子設備的環(huán)境變得多樣化，例如期 望絕緣性、高溫負荷時的耐久性優(yōu)異的高可靠性的層疊陶瓷電容器。
[0005] 因此，在專利文獻1中提出了如下的陶瓷粉末，其特征在于，為了得到高可靠性的 例如層疊陶瓷電容器，而在電介質陶瓷層和內部電極層交替層疊的層疊陶瓷電容器中，作 為共同材料而添加至內部電極層，所述陶瓷粉末具有鈣鈦礦型結晶結構，將四方相的含量 Wt與立方相的含量Wc的重量比率Wt/Wc設為X時，X< 2。同時提出了使該陶瓷粉末的比 表面積為IOmVg以上，而使可靠性提高的層疊陶瓷電容器。
[0006] 現(xiàn)有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2007 - 242525號公報


【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010] 但是，對于專利文獻1中記載的層疊陶瓷電容器的制作中使用的陶瓷粉末而言， 關于該陶瓷粉末對層疊陶瓷電容器中產生的裂紋、脫層等結構缺陷的影響，未對該陶瓷粉 末的凝結（凝結）程度進行研究。另外，關于層疊陶瓷電容器的可靠性的提高，對上述的裂 紋、脫層等結構缺陷進行了評價，但是未對可靠性進行的定量的評價。
[0011] 因此，本發(fā)明的主要目的在于，提供能夠提高層疊陶瓷電容器的可靠性的層疊陶 瓷電容器用陶瓷粉末、以及使用其的層疊陶瓷電容器的制造方法。
[0012] 用于解決課題的方法
[0013]本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法為層疊陶瓷電容器的制造方法，其特征在 于，所述層疊陶瓷電容器具備：多個電介質陶瓷層和多個內部電極交替層疊而成的陶瓷本 體、和形成于陶瓷本體的外表面且與內部電極電連接的外部電極，電介質陶瓷層是使用抗 壓強度為1854kPa以下、且含有包含Ba和Ti的鈣鈦礦型化合物的陶瓷粉末而制作的。
[0014] 另外，優(yōu)選在本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法中，對使用陶瓷粉末和添加物 制作的陶瓷生片進行熱處理后得到的粉末的比表面積值、與僅將陶瓷粉末和添加物混合后 的粉末的比表面積值之差為3m2/g以下。
[0015] 本發(fā)明的層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末為層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末，其特征在 于，用于制作具備多個電介質陶瓷層和多個內部電極交替層疊而成的陶瓷本體、和形成于 所述陶瓷本體的外表面且與所述內部電極電連接的外部電極的層疊陶瓷電容器的電介質 陶瓷層，所述層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末的抗壓強度為1854kPa以下，且含有包含Ba和Ti 的鈣鈦礦型化合物。
[0016] 根據本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法，關于用于制作層疊陶瓷電容器的電介 質陶瓷層的陶瓷粉末，由于抗壓強度為1854kPa以下，且含有包含Ba和Ti的鈣鈦礦型化合 物，因此能夠得到層疊陶瓷電容器的平均故障時間（MTTF)為30小時以上的具備高可靠性 的層疊陶瓷電容器，所述層疊陶瓷電容器具備利用該陶瓷粉末制作的電介質陶瓷層。
[0017] 另外，本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法中，若對使用陶瓷粉末和添加物制作 的陶瓷生片進行熱處理后得到的粉末的比表面積值、與僅將陶瓷粉末和添加物混合后的粉 末的比表面積值之差為3m2/g以下，則能夠得到通過該制造方法而得到的層疊陶瓷電容器 的平均故障時間（MTTF)為50小時以上的具備更高可靠性的層疊陶瓷電容器。
[0018] 發(fā)明效果
[0019] 根據本發(fā)明，提供能夠提高層疊陶瓷電容器的可靠性的層疊陶瓷電容器的制造方 法。
[0020] 根據本發(fā)明，提供能夠提高層疊陶瓷電容器的可靠性的層疊陶瓷電容器用陶瓷粉 末。
[0021] 本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征和優(yōu)點，因用于實施以下的發(fā)明的方式的說明 而進一步明確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是表示本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的一例的剖面圖解圖。

【具體實施方式】
[0023](層疊陶瓷電容器）
[0024] 圖1是表示本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的一例的剖面圖解圖。圖1中示出的層疊陶 瓷電容器10包含長方體狀的陶瓷本體12。陶瓷本體12包含多個電介質陶瓷層14、14、··作 為電介質。該電介質陶瓷層14、14、· ·使用電介質主成分粉末（陶瓷粉末）。本發(fā)明的電 介質主成分粉末的抗壓強度為1854kPa以下，且含有包含Ba和Ti的鈣鈦礦型化合物。
[0025] 這些電介質陶瓷層14、14、· ·被層疊，在電介質陶瓷層14、14、· ·間交替形成例 如由Ni構成的內部電極16a和16b。在此情況下，內部電極16a以一端部延伸至陶瓷本體 12的一端部的方式而形成，內部電極16b以一端部延伸至陶瓷本體12的另一端部的方式而 形成。另外，內部電極16a和16b以中間部和另一端部隔著電介質陶瓷層14而重疊的方式 形成。因此，該陶瓷本體12具有在內部隔著電介質陶瓷層14而設置有多個內部電極16a和16b的層疊結構。
[0026] 在陶瓷本體12的一端面，例如包含Cu的外部電極18a以連接于內部電極16a的 方式而被形成。同樣地，在陶瓷本體12的另一端面上，例如包含Cu的外部電極18b以連接 于內部電極16b的方式而被形成。
[0027](層疊陶瓷電容器的制造方法）
[0028] 接著，對本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法進行說明。首先，對用于電介質陶瓷 層14的電介質主成分粉末的制造方法進行說明。
[0029](電介質主成分粉末的制作）
[0030] 首先，準備并調合高純度的BaCO3和TiO2的各粉末，作為電介質主成分粉末（陶瓷 粉末）BaTiO3的原材料。接著，將該調合好的粉末在球磨機中使用水進行濕式混合而制作 漿料。之后，將制作好的漿料放入烘箱中，在規(guī)定的溫度下進行干燥處理直至水通過蒸發(fā)而 消失，從而得到調整粉末。
[0031] 接下來，將得到的調整粉末例如以規(guī)定溫度、例如1050°c的溫度進行煅燒并進行 干式粉碎，由此得到平均粒徑為150nm的電介質主成分粉末。需要說明的是，該煅燒后得到 的電介質主成分粉末的凝結強度能夠通過改變得到調整粉末時的烘箱的溫度而改變。
[0032] 在此，該電介質主成分粉末的平均粒徑根據FE-SEM照片算出。另外，該電介質 主成分粉末的凝結強度的評價使用抗壓強度作為指標。本發(fā)明的電介質主成分粉末的抗 壓強度為1854kPa以下。該抗壓強度是使用微小粒子抗壓試驗裝置（NS-AlOO型（（株） Nanoseeds公司制造）），并通過電介質主成分粉末的抗壓試驗得到的。另外，該抗壓試驗使 用依據JISZ8841 - 1993的方法。
[0033](層疊陶瓷電容器的制造方法）
[0034] 然后，將通過上述制造方法得到的電介質主成分粉末和作為添加物的Si02、MgC03、 MnCO3和Dy2CO3的粉末以使其均勻的方式添加，并得到粉末（以下稱為粉體A)。對該得到 的粉末（粉體A)進一步添加聚乙烯醇縮丁醛系粘合劑、增塑劑和作為有機溶劑的乙醇，將 它們利用球磨機進行規(guī)定時間的濕式混合，從而制作陶瓷漿料。對于各添加物的添加量而 言，相對于TiIOOmol份，例如Si為2.Omol份，Mg為I.Omol份，Mn為0· 25mol份，Dy為 I.Omol份。另外，使用各粉末的比表面積如下的粉末，例如SiO2為100m2/g，MgCO3為50m2/ g，MnCO3為50m2/g，Dy2CO3為30m2/g。需要說明的是，進行該濕式混合的時間例如為5小時 至15小時。
[0035] 接下來，將制作好的陶瓷漿料通過摸唇方式進行片成形，得到例如厚度為I.Iym 的矩形的陶瓷生片。
[0036] 需要說明的是，在本發(fā)明中，為了從通過上述方法制作的陶瓷生片中除去粘合劑、 增塑劑和有機溶劑以取出粉末，而例如在大氣中以400°C進行2小時熱處理而得到的粉末 (以下稱為粉體B)的比表面積值，減去粉體A的比表面積值所得到的差值為3m2/g以下。另 夕卜，粉體A和粉體B各自的比表面積值是利用N2吸附比表面積測定裝置測定的。需要說明 的是，在所述熱處理中未進行粉末的燒結、晶粒生長。
[0037] 然后，在熱處理后的陶瓷生片上例如絲網印刷含Ni導電性糊劑，其結果是形成用 作內部電極的導電性糊劑膜。
[0038] 接著，形成了導電性糊劑膜的陶瓷生片以導電性糊劑膜的引出側相互不同的方式 進行層疊，得到能夠用作層疊陶瓷電容器的陶瓷本體的未加工層疊體。
[0039] 然后，得到的未加工層疊體在N2氣氛中以規(guī)定溫度和規(guī)定時間，例如350°C下3小 時而被加熱，在粘合劑燃燒后，例如在氧分壓為KT9MPa?KT12MPa的含有H2 -N2 -H2O氣 體的還原性氣氛中，以規(guī)定的溫度和規(guī)定時間，例如1200°C下30分鐘而被燒成，得到燒結 后的陶瓷本體。
[0040] 接著，在得到的陶瓷本體的兩端面上涂布例如含有玻璃料的Cu糊劑，在N2氣氛中 以規(guī)定溫度，例如800°C的溫度進行燒結，形成與內部電極電連接的外部電極，從而得到期 望的層疊陶瓷電容器。
[0041] 對于通過本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法得到的層疊陶瓷電容器而言，在電 介質陶瓷層14中使用抗壓強度低至1854kPa以下的電介質主成分粉末，因此能夠得到平均 故障時間為30小時以上的高可靠性的層疊陶瓷電容器。
[0042] 另外，對于通過本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的制造方法得到的層疊陶瓷電容器而 言，在電介質陶瓷層14中，粉體A的比表面積值與粉體B的比表面積值之差為3m2/g以下， 因此能夠得到平均故障時間為50小時以上的更高可靠性的層疊陶瓷電容器。
[0043] 實驗例
[0044] 接著，說明對通過上述方法得到的電介質主成分粉末和層疊陶瓷電容器所進行的 評價實驗。進行評價實驗時，如下操作，來制作成為評價實驗中使用的試樣的電介質主成分 粉末和層疊陶瓷電容器。
[0045] 首先，通過以下記載的方法準備電介質主成分粉末。即準備并調合高純度的BaCO3 和TiO2的各粉末，作為主成分BaTiO3的原材料。接著，將該調合好的粉末在球磨機中使用 水進行濕式混合而制作漿料。之后，將制作好的漿料放入烘箱中，進行干燥處理直至水消 失，從而得到調整粉末。需要說明的是，烘箱的溫度設定為l〇〇°C、75°C、50°C、25°C，通過各 溫度得到各試樣。
[0046] 接著，通過烘箱的各設定溫度得到的調整粉末在1050°C下煅燒并進行干式粉碎， 由此得到平均粒徑為150nm的各電介質主成分粉末。將烘箱的設定溫度為KKTC時得到的 試樣作為主成分粉體1，75°C時得到的試樣作為主成分粉體2,50°C時得到的試樣作為主成 分粉體3,25°C時得到的試樣作為主成分粉體4。需要說明的是，各電介質主成分粉末的平 均粒徑由FE-SEM照片算出。
[0047] 另外，準備在對應于主成分粉體1?主成分粉體4的各試樣的電介質主成分粉末 中均勻地添加添加物而得的粉末（以下稱為粉體A)。添加物為Si02、MgC03、MnC〇dPDy2C03 的粉末。對于添加物的添加量而言，相對于TiIOOmol份，Si為2.Omol份，Mg為I.Omol 份，Mn為0· 25mol份，Dy為I.Omol份。另外，對于各粉末的比表面積而言，SiO2為IOOm2/ g，MgCO3為50m2/g，MnCO3為50m2/g，Dy2CO3為30m2/g。然后，向對應于各試樣的粉體A中添 加聚乙烯醇縮丁醛系粘結劑、增塑劑和作為有機溶劑的乙醇，將它們利用球磨機進行濕式 混合，制作陶瓷漿料。需要說明的是，對于主成分粉體1?主成分粉體4的各試樣，以混合 時間分別為5小時、10小時、15小時的3個模式來進行。
[0048] 然后，使用通過上述方法得到的各試樣的陶瓷漿料，通過模唇（U7 )方式進行 片材成形，得到厚度為I. 1μm的矩形的陶瓷生片。
[0049] 接著，為了評價粉末的比表面積，將通過上述方法得到的各試樣的陶瓷生片在大 氣中以400°C進行2小時熱處理，來準備粉末（以下稱為粉體B)。
[0050] 另一方面，如后所述，為了制作用于進行高溫負荷試驗的層疊陶瓷電容器，在通過 上述方法得到的對應于各試樣的陶瓷生片上絲網印刷含Ni導電性糊劑，形成用作內部電 極的導電性糊劑膜。
[0051] 然后，形成了導電性糊劑膜的對應于各試樣的陶瓷生片以導電性糊劑膜的引出側 相互不同的方式進行層疊，得到用作陶瓷本體的未加工層疊體。
[0052] 接著，將對應于各試樣的未加工層疊體在N2氣氛中350°C的溫度下加熱3小時，使 粘合劑燒成后，在氧分壓為IXKT9MPa的含有H2 -N2 -H2O氣體的還原性氣氛中，以1200°C 燒成30分鐘，得到對應于各試樣的燒結后的陶瓷本體。
[0053] 然后，在得到的對應于各試樣的陶瓷本體的兩端面涂布含有玻璃料的Cu糊劑，在 N2氣氛中以800°C的溫度進行燒結，形成與內部電極電連接的外部電極，得到對應于各試樣 的層疊陶瓷電容器。
[0054] 如此操作而得到的對應于各試樣的層疊陶瓷電容器的外形尺寸為長1.0mm、寬 0.5mm、厚0· 5mm，介于內部電極間的電介質陶瓷層的厚度為1μm。另外，有效電介質陶瓷層 數為250,每1個電介質陶瓷層的相向電極面積為0. 27mm2。
[0055](特性評價）
[0056] 將通過上述方法得到的對應于各試樣的電介質主成分粉末和層疊陶瓷電容器通 過以下示出的特性評價的方法進行評價。
[0057] 1.電介質主成分粉末的凝結強度的評價
[0058] 通過抗壓強度評價電介質主成分粉末的凝結強度。為了測定抗壓強度，使用微小 粒子抗壓試驗裝置（NS-AlOO((株）Nanoseeds公司制造））進行電介質主成分粉末的抗 壓試驗。該抗壓試驗依據JISZ8841 - 1993。
[0059] 2.粉末的比表面積的測定
[0060] 將準備好的粉體A和粉體B使用Vita-Mix公司制造的ABSOLUTEMILL(ABS- W)，以24000rpm的旋轉數對各粉體50g進行1分鐘處理后，利用N2吸附比表面積測定裝置 測定比表面積。從粉體B的比表面積值減去粉體A的比表面積值而算出其差值，使用該值 進行評價。
[0061] 3.基于高溫負荷試驗的壽命特性的測定
[0062] 對20個層疊陶瓷電容器，在125°C下施加IOV的直流電流，觀察絕緣電阻的經時變 化。將各層疊陶瓷電容器的絕緣電阻值變?yōu)椹? 1ΜΩ以下的時刻設為故障，利用威伯爾圖表 解析20個故障時間，求得平均故障時間（MTTF)。
[0063] 表1中示出了為了制作作為電介質主成分粉末的主成分粉體1?主成分粉體4的 各試樣所設定的烘箱溫度、以及對應于主成分粉體1?主成分粉體4的各試樣的各抗壓強 度的測定結果。
[0064] 另外，表2中示出了用于使用主成分粉體1?主成分粉體4的各試樣制作陶瓷漿 料的混合時間、各試樣的粉體A的比表面積值與粉體B的比表面積值之差、以及利用各試樣 制作的層疊陶瓷電容器的平均故障時間（MTTF)的評價結果。在表2中，帶有※標志的試 樣編號7至試樣編號12在本發(fā)明的范圍外。
[0065]表I
[0066]

【權利要求】
1. 一種層疊陶瓷電容器的制造方法，其特征在于，所述層疊陶瓷電容器具備： 多個電介質陶瓷層和多個內部電極交替層疊而成的陶瓷本體、和 形成于所述陶瓷本體的外表面且與所述內部電極電連接的外部電極， 所述電介質陶瓷層是使用抗壓強度為1854kPa以下、且含有包含Ba和Ti的鈣鈦礦型 化合物的陶瓷粉末而制作的。
2. 根據權利要求1所述的層疊陶瓷電容器的制造方法，其特征在于， 對使用所述陶瓷粉末和添加物制作的陶瓷生片進行熱處理后得到的粉末的比表面積 值、與僅將所述陶瓷粉末和添加物混合后的粉末的比表面積值之差為3m2/g以下。
3. -種層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末，其特征在于，用于制作具備多個電介質陶瓷層和 多個內部電極交替層疊而成的陶瓷本體、和形成于所述陶瓷本體的外表面且與所述內部電 極電連接的外部電極的層疊陶瓷電容器的所述電介質陶瓷層， 所述層疊陶瓷電容器用陶瓷粉末的抗壓強度為1854kPa以下，且含有包含Ba和Ti的 鈣鈦礦型化合物。
【文檔編號】H01G4/30GK104425125SQ201410389746
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權日:2013年9月4日
【發(fā)明者】鹽田彰宏, 松田真, 橘紀和, 大西英靖, 中川利治 申請人:株式會社村田制作所