專(zhuān)利名稱(chēng)：層疊陶瓷電子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊陶瓷電子部件，尤其涉及一種用于實(shí)現(xiàn)層疊陶瓷電子部件中的內(nèi) 部電極的薄層化的改良。
背景技術(shù)：
在層疊陶瓷電子部件中，為了實(shí)現(xiàn)其小型化(薄型化)，除了陶瓷層之外，針對(duì)內(nèi) 部電極也實(shí)現(xiàn)薄層化是有效的作法。為了將內(nèi)部電極薄層化，優(yōu)選使其厚度例如為0. 5μπι 以下。
但是，如果內(nèi)部電極的薄層化不斷進(jìn)展，則進(jìn)行用于使未處理的層疊體燒結(jié)的燒 成工序的結(jié)果是，容易產(chǎn)生電極破損，結(jié)果使得內(nèi)部電極的被覆率降低。為了抑制該電極破 損，需要在燒成工序中，使構(gòu)成陶瓷層的陶瓷低溫?zé)Y(jié)化。為了實(shí)現(xiàn)這樣的低溫?zé)Y(jié)化，一 般向陶瓷中添加作為燒結(jié)助劑的SiO2，在謀求進(jìn)一步的低溫?zé)Y(jié)時(shí)，有時(shí)添加Li化合物等。
例如在特開(kāi)平8-31232號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中，在BaTiO3系的電介質(zhì)陶瓷中添 加了稀土類(lèi)元素、Mn、Mg、Li及Si。
但是，如果利用上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的電介質(zhì)陶瓷作為電介質(zhì)陶瓷層的材料， 來(lái)構(gòu)成層疊陶瓷電容器，則會(huì)遭遇容易發(fā)生構(gòu)造缺陷的問(wèn)題?？烧J(rèn)為該問(wèn)題由于內(nèi)部電極 的氧化膨脹而引起。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平8-31232號(hào)公報(bào) 發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠解決上述那樣的問(wèn)題的層疊陶瓷電子 部件。
本發(fā)明涉及的層疊陶瓷電子部件具備由層疊的多個(gè)陶瓷層、及沿著陶瓷層間的 特定界面形成的多個(gè)內(nèi)部電極構(gòu)成的層疊體；和形成在層疊體的外表面上相互不同的位 置、并且與內(nèi)部電極的特定部位電連接的多個(gè)外部電極；內(nèi)部電極含有卑金屬作為導(dǎo)電成 分，陶瓷層由以ABO3 (Α必須含有Ba，有時(shí)進(jìn)一步含有Ca及Sr的至少一方；B必須含有Ti， 有時(shí)進(jìn)一步含有ττ及Hf的至少一方)為主成分，含有從Li、Κ及Na中選擇的至少一種堿金 屬元素作為副成分的陶瓷構(gòu)成，為了解決上述的技術(shù)課題，可以具備下述的構(gòu)成作為特征。
S卩，各內(nèi)部電極的厚度為0.5μπι以下，在上述陶瓷中，相對(duì)于主成分為100摩爾 部，堿金屬元素的含有量為0. 2摩爾部以上。
優(yōu)選各內(nèi)部電極的厚度為0.3μπι以下。
優(yōu)選堿金屬元素含有Li、K及Na中的一種，特別優(yōu)選含有Li，該情況下，優(yōu)選相對(duì) 于主成分為100摩爾部，Li的含有量為0. 2摩爾部以上。
優(yōu)選各陶瓷層的厚度為Iym以下。
優(yōu)選相對(duì)于主成分為100摩爾部，堿金屬元素的含有量為3. 5摩爾部以下。
優(yōu)選內(nèi)部電極的主成分為Ni。
根據(jù)本發(fā)明，在層疊陶瓷電子部件中，能夠減少構(gòu)造缺陷。
如果內(nèi)部電極的厚度進(jìn)而薄至0. 3μπι以下，則與內(nèi)部電極的厚度超過(guò)0. 3μπι的 情況相比，能夠進(jìn)一步減少構(gòu)造缺陷。
在陶瓷中，如果含有Li作為堿金屬元素、且相對(duì)于主成分為100摩爾部，Li的含 有量為0. 2摩爾部以上，則與不含有Li的情況相比，能夠進(jìn)一步減少構(gòu)造缺陷。
如果陶瓷層的厚度為1 μ m以下，則與陶瓷層的厚度超過(guò)1 μ m的情況相比，陶瓷自 身的介電常數(shù)提高。
另外，在陶瓷中，如果相對(duì)于主成分為100摩爾部，堿金屬元素的含有量為3. 5摩 爾部以下，則與超過(guò)3. 5摩爾部的情況相比，可以使介電常數(shù)提高。


圖1是圖解表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的層疊陶瓷電容器1的剖面圖。
圖中1-層疊陶瓷電容器；2-層疊體；3-電介質(zhì)陶瓷層；4、5_內(nèi)部電極；8、9_外 部電極。
具體實(shí)施方式
圖1是對(duì)作為能夠應(yīng)用本發(fā)明涉及的陶瓷的層疊陶瓷電子部件的一例的層疊陶 瓷電容器1進(jìn)行表示的剖面圖。
層疊陶瓷電容器1具備作為部件主體的層疊體2。層疊體2具備層疊的多個(gè)電 介質(zhì)陶瓷層3、和沿著電介質(zhì)陶瓷層3間的特定界面而形成的多個(gè)內(nèi)部電極4及5。多個(gè)內(nèi) 部電極4及5的各端部分別露出到層疊體2的一方及另一方端面6及7，按照將這些內(nèi)部電 極4的各端部及內(nèi)部電極5的各端部分別相互電連接的方式，形成了外部電極8及9。
當(dāng)制造這樣的層疊陶瓷電容器1時(shí)，首先，通過(guò)將印刷有內(nèi)部電極4及5的陶瓷生 片層疊這一公知方法，制成層疊體2處于未處理狀態(tài)的部件。接著，為了使未處理的層疊體 燒結(jié)，而實(shí)施燒成工序。接下來(lái)，在燒結(jié)后的層疊體2的端面6及7上分別形成外部電極8 及9，由此完成了層疊陶瓷電容器1。
在本發(fā)明中，內(nèi)部電極4及5例如含有如M或Cu那樣的卑金屬作為導(dǎo)電成分，優(yōu) 選含有M作為導(dǎo)電成分。
電介質(zhì)陶瓷層3由以ABO3 (A必須含有Ba，有時(shí)進(jìn)一步含有Ca及Sr的至少一方； B必須含有Ti，有時(shí)進(jìn)一步含有ττ及Hf的至少一方)作為主成分，并含有從Li、K及Na中 選擇的至少一種堿金屬元素作為副成分的電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成。這里，上述堿金屬元素的含有 量相對(duì)于上述主成分為100摩爾部而被設(shè)定為0. 2摩爾部以上。
內(nèi)部電極4及5各自的厚度被設(shè)為0. 5 μ m以下。
通過(guò)滿(mǎn)足以上那樣的條件，在層疊陶瓷電容器1中，能夠難以發(fā)生因構(gòu)造缺陷引 起的不良。通常認(rèn)為，如果內(nèi)部電極變薄，則燒成時(shí)內(nèi)部電極容易球狀化，容易發(fā)生因內(nèi)部 電極破損而引起的構(gòu)造缺陷。但是，在滿(mǎn)足了上述那樣的條件的情況下，意外得知內(nèi)部電極 4及5變薄，反倒減少構(gòu)造缺陷。針對(duì)該理由，可以如下述那樣進(jìn)行推測(cè)。
在燒成后殘存堿金屬元素的情況下，可認(rèn)為其大部分在燒成中固溶成內(nèi)部電極4 及5的表面的氧化物相，在燒成后也以該狀態(tài)殘存。
由于堿金屬離子為1價(jià)，如果內(nèi)部電極4及5的導(dǎo)電成分例如為Ni，則Ni離子為 2價(jià)，所以2個(gè)堿金屬離子相對(duì)于1個(gè)Ni離子置換固溶。結(jié)果，內(nèi)部電極4及5中存在的 陽(yáng)離子增加，導(dǎo)致陽(yáng)離子間的距離縮短。此時(shí)，如果內(nèi)部電極4及5的厚度為0. 5 μ m以下， 則Ni離子的遷移率大幅降低，難以到達(dá)內(nèi)部電極4及5的表面。因此，Ni與氣氛中的氧接 觸的機(jī)會(huì)減少，使得內(nèi)部電極4及5難以被氧化?？梢酝茰y(cè)為通過(guò)如此抑制內(nèi)部電極4及 5的氧化，能夠抑制構(gòu)造缺陷。
由于上述的效果只限于1價(jià)的陽(yáng)離子固溶的情況，所以可以說(shuō)是堿金屬元素特有 的效果。
另外，優(yōu)選存在的堿金屬元素全都固溶成氧化物相，但這不是必須的，也可以一部 分作為偏析相而存在于界面或電介質(zhì)陶瓷層3中。
在上述的說(shuō)明中，內(nèi)部電極4及5的導(dǎo)電成分為Ni，但在將Ni以外的卑金屬作為 導(dǎo)電成分的情況下，也能實(shí)現(xiàn)同樣的效果。
另外，可應(yīng)用本發(fā)明的層疊陶瓷電容器不限定于具有如圖1所示那樣的構(gòu)造的電 容器，例如，也可以是多個(gè)內(nèi)部電極在電容器主體內(nèi)部形成串聯(lián)電容的構(gòu)造，或者陣列狀的 層疊陶瓷電容器或如被低ESL化的層疊陶瓷電容器那樣的多端子構(gòu)造。
而且，本發(fā)明還能夠在層疊陶瓷電容器以外的層疊陶瓷電子部件中應(yīng)用。
下面，對(duì)基于本發(fā)明而實(shí)施的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說(shuō)明。
[實(shí)驗(yàn)例1]
實(shí)驗(yàn)例1是為了求出本發(fā)明的范圍而對(duì)堿金屬元素的含有量及內(nèi)部電極厚度實(shí) 施的實(shí)驗(yàn)例。
(A)電介質(zhì)原料配合物的制作
作為初始原料，準(zhǔn)備了 BaTi03、Li2C03、SiO2及MgCO3的各粉末，相對(duì)于成為主成分 的BaTiO3為100摩爾部，將作為副成分的Li2CO3添加成Li為表1的“Li含有量”所示的摩 爾部，并且，添加2. 5摩爾部的Si02、1. 5摩爾部的MgCO3,將水作為媒介，利用球磨機(jī)進(jìn)行12 小時(shí)的混合。然后，進(jìn)行蒸發(fā)干燥及煅燒，得到了電介質(zhì)原料配合物。
(B)層疊陶瓷電容器的制作
對(duì)上述電介質(zhì)原料配合物添加聚乙烯醇縮丁醛系粘合劑及乙醇，利用球磨機(jī)進(jìn)行 規(guī)定時(shí)間的濕式混合，制成了陶瓷漿。
接著，通過(guò)刮抹法(lip method)將該陶瓷漿成形為片狀，得到了陶瓷生片。
接著，在上述陶瓷生片上絲網(wǎng)印刷以Ni為主成分的導(dǎo)電性膏，形成了應(yīng)該成為內(nèi) 部電極的導(dǎo)電性膏膜。此時(shí)，按照燒成后的內(nèi)部電極的厚度分別成為表1的“內(nèi)部電極厚 度”所示的0. 2μπι、0. 3μπι、0. 4μπι、0. 5μπι、0. 6μπι及0. 7μπι的方式，調(diào)節(jié)了導(dǎo)電性膏膜的涂敷厚度。
接著，按照導(dǎo)電性膏膜被引出的一側(cè)相互不同的方式，層疊多枚形成有導(dǎo)電性膏 膜的陶瓷生片，得到了未處理的層疊體。
接著，將未處理的層疊體在隊(duì)氣氛中加熱至300°C的溫度，并使粘合劑燃燒之后， 在氧分壓為10_1(1或KT9MPa WH2-N2-H2O氣體所構(gòu)成的還原性氣氛中進(jìn)行燒成，得到了燒結(jié) 后的層疊體。
接著，對(duì)燒結(jié)后的層疊體的兩端面涂敷含有IO3-Li2O-SiO2-BaO玻璃料的Cu膏，并在N2氣氛中以800°C的溫度燒結(jié)，形成了與內(nèi)部電極電連接的外部電極，得到了層疊陶瓷電 容器。
對(duì)于如此得到的層疊陶瓷電容器的外形尺寸而言，長(zhǎng)度為2. 0mm、寬度1. 2mm、厚 度為1. 0mm，夾設(shè)在內(nèi)部電極間的電介質(zhì)陶瓷層的厚度為0. 8 μ m。而且，有效電介質(zhì)陶瓷層 的數(shù)量為100，電介質(zhì)陶瓷層每一層的對(duì)置電極面積為1. 4mm2。
(C)不良個(gè)數(shù)的評(píng)價(jià)
在外部電極形成前對(duì)燒成后的層疊體的外觀進(jìn)行觀察，將在內(nèi)部電極與電介質(zhì)陶 瓷層的界面附近產(chǎn)生了剝離或龜裂的電容器，判定為發(fā)生了構(gòu)造缺陷的不良品，求出了 100 個(gè)試樣中的不良個(gè)數(shù)。其結(jié)果被表示于表1。這里，如果不良個(gè)數(shù)為10個(gè)以下，則可以認(rèn)為合格。
對(duì)于內(nèi)部電極厚度，在研磨了燒成后的層疊體之后，利用電子顯微鏡觀察研磨剖 面，進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量。
表1試樣編號(hào)Li舍有量(摩爾部)不良個(gè)數(shù)1010.20.t5111020.30.15111030.40.15141040.50.15141050.60.15151060.70.15151070.20.221080.30.211090.40.291100.50.2101110.60.2141120.70.2151130.20.5411140.30.5411150.40.5481160.50.54101170.60.54131180.70.54131190.21.10O1200.31.1001210.41.1061220.51.1071230.61.10111240.71.10121250.21.501260.31.501270.41.551280.51.581290.61.5111300.71.5111310.22.1O1320.32.101330.42.141340.52.161350.62.1121360.72.1121370.22.501380.32.5O1390.42.551400.52.571410.62.5121420.72.5111430.23.0O1440.33.0O1450.43.061460.53.071470.63.0111480.73.012
在表1中，對(duì)試樣編號(hào)賦予了女的試樣是本發(fā)明范圍之外的試樣。
由表ι可知，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的試樣中，滿(mǎn)足了 Li含有量為0. 2摩爾部以上、且內(nèi)部電極厚度為0.5μπι以下這一條件，不良個(gè)數(shù)少至10個(gè)以下。
而且，本發(fā)明的范圍內(nèi)的試樣中，在進(jìn)而滿(mǎn)足內(nèi)部電極厚度為0.3μπι以下這一條 件的試樣中，不良個(gè)數(shù)極其少。
[實(shí)驗(yàn)例2]
實(shí)驗(yàn)例2是為了發(fā)現(xiàn)作為電介質(zhì)陶瓷的副成分的堿金屬元素之間有無(wú)優(yōu)劣而實(shí)7施的實(shí)驗(yàn)。
(A)電介質(zhì)原料配合物的制作
作為初始原料，準(zhǔn)備了 BaTi03、Na2CO3^ K2CO3> Li2C03、SiO2及MgCO3的各粉末，相對(duì) 于成為主成分的BaTiO3為100摩爾部，作為副成分的Na2C03、K2CO3及Li2CO3如表2的“堿 金屬” 一欄所示那樣被使用，并按照Na、K及Li分別成為如表2的“堿含有量”所示的摩爾 部的方式進(jìn)行添加，并添加2. 5摩爾部的Si02、l. 5摩爾部的MgCO3，將水作為媒介，通過(guò)球 磨機(jī)進(jìn)行12個(gè)小時(shí)的混合。然后，進(jìn)行蒸發(fā)干燥及煅燒，得到了電介質(zhì)原料配合物。
(B)層疊陶瓷電容器的制作
利用上述電介質(zhì)原料配合物，與實(shí)驗(yàn)例1的情況同樣地制作了層疊陶瓷電容器。 這里，按照燒成后的內(nèi)部電極的厚度分別成為表2的“內(nèi)部電極厚度”所示的0.2 μ m、 0. 4μ m及0. 6μ m的方式，調(diào)整了應(yīng)該成為內(nèi)部電極的導(dǎo)電性膏膜的涂敷厚度。
(C)不良個(gè)數(shù)的評(píng)價(jià)
與實(shí)驗(yàn)例1的情況同樣地評(píng)價(jià)了產(chǎn)生構(gòu)造缺陷的不良個(gè)數(shù)。其結(jié)果被表示于表2。
表2
權(quán)利要求
1.一種層疊陶瓷電子部件，其特征在于，具備由層疊的多個(gè)陶瓷層、及沿著所述陶瓷層間的特定界面形成的多個(gè)內(nèi)部電極構(gòu)成的層 疊體；和形成在所述層疊體的外表面上相互不同的位置、并且與所述內(nèi)部電極的特定部位電連 接的多個(gè)外部電極；所述內(nèi)部電極含有卑金屬作為導(dǎo)電成分， 各所述內(nèi)部電極的厚度為0. 5 μ m以下，所述陶瓷層由以ABO3為主成分，并含有從Li、K及Na中選擇的至少一種堿金屬元素作 為副成分的陶瓷構(gòu)成，其中，A必須含有Ba，有時(shí)進(jìn)一步含有Ca及Sr的至少一方，B必須含 有Ti，有時(shí)進(jìn)一步含有ττ及Hf的至少一方，相對(duì)于所述主成分為100摩爾部，所述堿金屬元素的含有量為0. 2摩爾部以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于， 各所述內(nèi)部電極的厚度為0. 3 μ m以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于，所述堿金屬元素含有Li，相對(duì)于所述主成分為100摩爾部，Li的含有量為0. 2摩爾部 以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于， 各所述陶瓷層的厚度為1 μ m以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于， 相對(duì)于主成分為100摩爾部，所述堿金屬元素的含有量為3. 5摩爾部以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于， 所述內(nèi)部電極的主成分為附。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種層疊陶瓷電子部件，用于在層疊陶瓷電容器那樣的層疊陶瓷電子部件中，即使內(nèi)部電極的厚度薄，也難以產(chǎn)生構(gòu)造缺陷。例如在層疊陶瓷電容器(1)中，內(nèi)部電極(4、5)含有卑金屬作為導(dǎo)電成分，電介質(zhì)陶瓷層(3)由以ABO3(A必須含有Ba，有時(shí)進(jìn)一步含有Ca及Sr的至少一方；B必須含有Ti，有時(shí)進(jìn)一步含有Zr及Hf的至少一方)為主成分，含有從Li、K及Na中選擇的至少一種堿金屬元素作為副成分的電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成。各內(nèi)部電極(4、5)的厚度為0.5μm以下，在上述電介質(zhì)陶瓷中，相對(duì)于主成分為100摩爾部，堿金屬元素的含有量為0.2摩爾部以上。
文檔編號(hào)H01G4/12GK102034605SQ20101029438
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者中村友幸, 村木智則, 松田真, 鹽田彰宏, 石原雅之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所