介電陶瓷組合物及具有該組合物的多層陶瓷電容器的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2010年11月1日、申請號為201010535363. 7、題為"介電陶瓷 組合物及具有該組合物的多層陶瓷電容器"的專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及一種介電陶瓷組合物及具有該介電陶瓷組合物的多層陶瓷電容器，更 具體地講，本發明涉及一種具有高介電常數和超高溫可靠性的介電陶瓷組合物及具有該介 電陶瓷組合物的多層陶瓷電容器。
【背景技術】
[0003] 通常，例如電容器、感應器、壓電裝置、變阻器或電熱調節器的利用陶瓷材料的陶 瓷電子組件包括由陶瓷材料制成的陶瓷燒結體、設置在陶瓷燒結體內部的內電極和設置在 陶瓷燒結體的表面上以與內電極接觸的外電極。
[0004] 作為各種陶瓷電子組件的一種組件，多層陶瓷電容器包括多層堆疊的介電層、彼 此面對的內電極和電連接到內電極的外電極，其中，每對內電極具有設置在其間的一層介 電層。
[0005] 由于多層陶瓷電容器緊湊、電容高且易于安裝，所以它們被廣泛地用在諸如膝上 型計算機、PDA移動電話等的移動通訊裝置中。
[0006] 通常通過利用制片方法（sheetmethod)、印刷方法等堆疊內電極的料漿和外電極 的料漿并共燒該堆疊的結構來制造多層陶瓷電容器。
[0007] 在還原氣氛中燒制（firing)傳統多層陶瓷電容器中使用的介電材料時，介電材 料被還原從而具有半導體性質。出于該原因，內電極的材料使用諸如Pb的貴金屬，諸如Pb 的貴金屬在介電材料的燒結溫度不熔化且即使在高氧分壓條件下燒制的情況下也不會被 氧化，在該條件下介電材料不會成為半導體。
[0008] 然而，由于諸如Pb的貴金屬昂貴，所以難以實現多層陶瓷電容器的低制造成本。 因此，主要將相對便宜的諸如Ni或Ni合金的賤金屬用作內電極的材料。然而，在將賤金屬 用作內電極的導電材料的情況下，當在環境溫度下執行燒制時，內電極被氧化。因此，介電 層和內電極的共燒需要在還原氣氛中執行。
[0009] 然而，在還原氣氛中執行燒制的情況下，介電層被還原從而降低了絕緣電阻（IR)。 因此，一直提議使用抗還原的介電材料。另外，對具有小的電容溫度系數（TCC)且在 約-150ppm/°C至+150ppm/°C范圍內可控的溫度補償的介電陶瓷組合物的需求增加。
【發明內容】
[0010] 本發明的方面提供了一種具有高介電常數和優異的高溫可靠性的介電陶瓷組合 物及具有該介電陶瓷組合物的多層陶瓷電容器。
[0011] 根據本發明的一方面，提供了一種介電陶瓷組合物，該介電陶瓷組合物包括：基 粉，由組合物式BajTiixZrx)03表示，其中，0. 995彡m彡1. 010且0〈x彡0. 10 ;第一附加組 分，為包括Mg、Sr、Ba和Zr中的至少一種金屬的氧化物或碳氧化物，第一附加組分中金屬 的含量在每lOOmol的基粉大約0? 05mol至6.OOmol范圍內；第二附加組分，為包括Sc、Y、 La、Ac、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一種金屬的氧化物， 第二附加組分中金屬的含量在每lOOmol的基粉大約0. 20mol至3.OOmol的范圍內；第三附 加組分，為包括Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co和Ni中的至少一種金屬的氧化物，第三附加組分中金 屬的含量在每lOOmol的基粉大約0. 05mol至0. 50mol的范圍內；第四附加組分，為包括V、 Nb和Ta中的至少一種金屬的氧化物，第四附加組分中金屬的含量在每lOOmol的基粉大約 0. 05mol至0. 35mol的范圍內；第五附加組分，為包括Si和A1中的至少一種的氧化物，第 五附加組分中Si和A1的含量在每lOOmol的基粉大約0? 50mol至4.OOmol的范圍內。
[0012] 第一附加組分中的金屬與第五附加組分中的Si和/或A1的含量比可以在大約 0. 75至1. 50的范圍內。
[0013] 第三附加組分和第四附加組分中的金屬的總含量可以是大約每lOOmol基粉為 0?lmol至0? 8mol。
[0014] 第一附加組分至第五附加組分中的至少一種可以具有等于或大于2. 0m2/g的比表 面積。
[0015] 第一附加組分和第五附加組分可以以化合物的形式添加。
[0016] 根據本發明的另一方面，提供了一種多層陶瓷電容器，該多層陶瓷電容器包括陶 瓷燒結體及第一外電極和第二外電極，陶瓷燒結體具有介電層及交替地堆疊在陶瓷燒結體 中的第一內電極和第二內電極，第一外電極和第二外電極設置在陶瓷燒結體的兩端并電連 接到第一內電極和第二內電極，其中，介電層包含：基粉，由組合物式BajTiixZrx)03表示， 其中，0. 995彡m彡1. 010且0〈x彡0. 10 ;第一附加組分，為包括Mg、Sr、Ba和Zr中的至少 一種的氧化物或碳氧化物，第一附加組分中金屬的含量在每lOOmol的基粉大約0. 05mol至 6.OOmol的范圍內；第二附加組分，為包括Sc、Y、La、Ac、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、 Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一種金屬的氧化物，第二附加組分中金屬的含量在每lOOmol 的基粉大約〇? 20mol至3.OOmol的范圍內；第三附加組分，為包括Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co和Ni 中至少一種金屬的氧化物，第三附加組分中的金屬的含量在每lOOmol的基粉大約0. 05mol 至0. 50mol的范圍內；第四附加組分，為包括V、Nb和Ta中的至少一種金屬的氧化物，第四 附加組分中金屬的含量在每lOOmol的基粉大約0. 05mol至0. 35mol的范圍內；第五附加組 分，為包括Si和A1中至少一種的氧化物，第五附加組分中Si和A1的含量在每lOOmol的 基粉大約〇? 50mol至4.OOmol的范圍內。
[0017] 第一內電極和第二內電極可以包含Ni或Ni合金。
[0018] 第一附加組分中的金屬與第五附加組分中的Si和/或A1的含量比可以在大約 0. 75至1. 50的范圍內。
[0019] 第三附加組分和第四附加組分中的金屬的總含量可以是大約每lOOmol的基粉為 0?lmol至0?8mol。
[0020] 第一附加組分至第五附加組分中的至少一種可以具有等于或大于2.0m2/g的比表 面積。
[0021] 第一附加組分和第五附加組分可以以化合物的形式添加。
【附圖說明】
[0022] 通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的上面和其他方面、特征和其他優點將被 更清楚地理解，在附圖中：
[0023] 圖1為示出根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器的示意性透視圖；
[0024] 圖2為示出圖1的沿著線A-A'截取的多層陶瓷電容器的示意性剖視圖。
【具體實施方式】
[0025] 現在將參照附圖詳細地描述本發明的示例性實施例。
[0026] 然而，本發明可以以多種不同的形式實施而不應解釋為局限于這里提出的實施 例。相反，提供這些實施例從而使本公開將是徹底和完整的，并將向本領域的技術人員充分 地傳達本發明的范圍。應該考慮到，為了清晰起見會夸大附圖中元件的形狀和尺寸。在整 個附圖中，相同的標號將用來代表相同或相似的元件。
[0027] 本發明的一方面提供了一種介電陶瓷組合物。具有介電陶瓷組合物的電子組件的 示例包括電容器、感應器、壓電裝置、變阻器或電熱調節器等。在下文中，作為這些電子組件 的示例，將詳細地描述多層陶瓷電容器。
[0028] 圖1為示出根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器的示意性透視圖。圖2為 示出圖1的沿著線A-A'截取的多層陶瓷電容器的示意性剖視圖。
[0029] 參照圖1和圖2,根據本發明示例性實施例的多層陶瓷電容器100包括：具有介電 層111的陶瓷燒結體110 ;第一內電極130a和第二內電極130b，交替地堆疊在陶瓷燒結體 110中；第一外電極120a和第二外電極120b，形成在陶瓷燒結體110的兩端，使得它們連接 到交替地設置在陶瓷燒結體110內部的第一內電極130a和第二內電極130b。
[0030] 陶瓷燒結體110的形狀不被具體地限定，通常可以為長方體。也不具體地限定陶 瓷燒結體110的尺寸，根據應用可以適當地確定陶瓷燒結體110的尺寸。例如，陶瓷燒結體 110的尺寸可以為（〇?6臟~5.6臟）X(