CN110310825A - 层叠陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在由于例如高电压或机械应力而产生短路现象后,即使电流在电容器流通也能够维持绝缘性的层叠陶瓷电容器等的层叠陶瓷电子部件。所述层叠陶瓷电子部件具有电介质层(10)和内部电极层(12)交替层叠而形成的元件主体(4)。内部电极层(12)包含铜和/或银作为主成分。表示外装区域Se中所含的空隙(20)的面积比率的外装空隙率比表示电容区域Sc中所含的空隙(20)的面积比率的电容空隙率大。
Description
技术领域
本发明涉及例如层叠陶瓷电容器等的层叠陶瓷电子部件。
背景技术
例如,也如下述的专利文献1所示,已知有电介质层主要由钛酸钡构成,内部电极层主要由镍构成的层叠陶瓷电容器。这种层叠陶瓷电容器用于各种用途。而且,认为在由电介质层和内部电极层的层叠体构成的元件主体的内部中空孔越少越好。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-053589号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,本发明者发现:特别是在内部电极层主要由镍构成的层叠陶瓷电容器中,在由于例如高电压或机械应力产生短路现象后,当向该电容器流通电流时,有可能电容器发热而加热安装基板。
本发明是鉴于这种实际情况而开发的,其目的在于提供一种在由于例如高电压或机械应力而产生短路现象后,即使电流在电容器流通也能够维持绝缘性的层叠陶瓷电容器等的层叠陶瓷电子部件。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的,本发明的层叠陶瓷电子部件的特征在于,所述层叠陶瓷电子部件具有元件主体,所述元件主体包含:内侧电介质层和极性互相不同的内部电极层交替层叠而形成的电容区域、和层叠于所述电容区域的层叠方向的外侧并且由外侧电介质层构成的外装区域,
所述内部电极层包含铜和/或银作为主成分,
表示所述外装区域中所含的空隙的面积比率的外装空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。
在本发明的层叠陶瓷电子部件中,内部电极层包含铜或银作为主成分。另外,表示所述外装区域中所含的空隙的面积比率的外装空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。
通过满足这样的条件,在本发明的层叠陶瓷电子部件中,在由于例如高电压或高电流而产生短路现象后,通过向该电子部件流通电流,能够恢复绝缘性(自修复特性)。因此,即使向发生了短路现象的电子部件再次流通电流,也能够确保绝缘性,因此,发热的可能较小。
此外,认为通过向发生了短路现象的电子部件再次流通电流而使绝缘性恢复是下面所示的理由。即,在满足上述条件的情况下,认为通过电流再次在发生了内部电极层的短路的部分流通,从而内部电极层熔解飞散,恢复绝缘性。另外,与电容空隙率相比较,认为当外装空隙率较大时,难以将电容区域中的热向外传播,因此,容易发生自修复。
优选的是,所述元件主体还具有引出区域,所述引出区域在从所述电容区域引出的同一极性的所述内部电极层之间由绝缘体构成,
表示所述引出区域中所含的空隙的面积比率的引出空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。通过这样构成,更难以将热向电容区域以外传播,因此,更容易发生自修复。
优选的是,所述元件主体还具有侧方区域,所述侧方区域形成于所述电容区域的侧方并覆盖所述内部电极的侧面,
表示所述侧方区域中所含的空隙的面积比率的侧方空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。通过这样构成,更难以将热向电容区域以外传播,因此,更容易发生自修复。
优选电介质层(至少内侧电介质层、优选外侧电介质层也同样)具有包含钛酸钡的主成分和包含硼氧化物和/或锂氧化物的副成分。通过这样构成,可以进行电介质的低温烧结,容易制造以铜为内部电极层的层叠陶瓷电子部件。
优选在所述内部电极层中包含以钛酸钡为主成分的电介质颗粒。通过这样构成,在短路后绝缘性容易恢复。
优选在所述内部电极层中包含空隙。通过这样构成,在短路后绝缘性容易恢复。
附图说明
图1A是本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器的概略剖视图。
图1B是沿着图1A所示的IB-IB线的概略剖视图。
图2是将图1A所示的电容器中的内部电极层和电介质层的层叠结构的放大截面照片示意化的概略图。
符号的说明:
2…层叠陶瓷电容器
4…电容器素体(元件主体)
6…第一端子电极
8…第二端子电极
10…内侧电介质层
10a…电介质颗粒
11…外侧电介质层
12…内部电极层
12a…电极存在区域
12b…电极不存在区域
20…空孔
Sc…电容区域
Se…外装区域
Sl…引出区域
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式对本发明进行说明。
第一实施方式
层叠陶瓷电容器的整体结构
首先,作为本发明的层叠陶瓷电子部件的一个实施方式,对层叠陶瓷电容器的整体结构进行说明。
如图1所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2具有电容器素体(元件主体)4、第一端子电极6和第二端子电极8。电容器素体(元件主体)4具有内侧电介质层10和内部电极层12,内部电极层12在内侧电介质层10之间交替层叠。
内侧电介质层10和内部电极层12交替层叠的部分是内装区域(电容区域)Sc。电容器素体(元件主体)4在其层叠方向Z(Z轴)的两端面具有外装区域Se。外装区域Se由比构成内装区域Sc的内侧电介质层10厚的外侧电介质层11构成。
交替层叠的一个内部电极层12与形成于电容器素体(元件主体)4的X轴方向第一端部的外侧的第一端子电极6的内侧电连接。另外,交替层叠的另一个内部电极层12与形成于电容器素体(元件主体)4的X轴方向第二端部的外侧的第二端子电极8的内侧电连接。
元件主体4在从电容区域Sc分别向X轴方向的两侧引出的同一极性的内部电极层12之间还具有由绝缘体构成的引出区域Sl。另外,如图1B所示,元件主体4具有侧方区域Ss,所述侧方区域Ss形成于电容区域Sc的Y轴方向的两侧,并且由覆盖内部电极层12的两侧面的绝缘体构成。在本实施方式中,位于引出区域Sl的绝缘体、位于侧方区域Ss的绝缘体、和位于电容区域Sc的内侧电介质层10全部由相同的电介质材料构成,但如后述的另外的实施方式所示,也可以由其它材料的绝缘体材料构成。
构成电容区域Sc的内侧电介质层10及构成外装区域的外侧电介质层11的材质可以相同、也可以不同,没有特别限定,例如由ABO3等钙钛矿结构的电介质材料构成。在ABO3中,A是例如Ca、Ba、Sr等的至少一种,B是Ti、Zr等的至少一种。A/B的摩尔比没有特别限定,为0.980~1.200。
特别优选内侧电介质层10具有包含钛酸钡(BaTiO3)的主成分和包含硼氧化物和/或锂氧化物的副成分。作为硼氧化物,可示例B2O3,作为锂氧化物,可示例Li2O。
作为主成分的钛酸钡例如以组成式BamTiO2+m表示,组成式中的m为0.995≤m≤1.100,Ba和Ti的比为0.995≤Ba/Ti≤1.100。
相对于作为主成分的钛酸钡100摩尔,作为副成分的硼氧化物以B2O3换算优选为2.5~20摩尔的范围包含于电介质层10。或者,相对于作为主成分的钛酸钡100摩尔,作为副成分的锂氧化物以Li2O3换算优选为2.5~20摩尔的范围包含于电介质层10。
作为也可以包含于电介质层10中的其它副成分,可以示例例如下述的副成分。可示例选自MgO、CaO、SrO、BaO中的至少一种、或选自SiO2、Al2O3中的至少一种、或选自MnO、Cr2O3、V2O5中的至少一种、或选自R的氧化物(R2O3)(Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)中的至少一种等。这些其它副成分相对于钛酸钡100摩尔,也可以以例如0~10摩尔、优选为1~5摩尔的范围含有。
内部电极层12包含铜(Cu)和/或银(Ag)作为主成分。“包含铜(Cu)和/或银(Ag)作为主成分”是指也可以含有包含这些金属的合金作为主成分的意思。另外,“作为主成分而包含”是指在内部电极层12中,铜、银、或这些的合金的含有比率为80重量%以上的意思。也可以在内部电极层12中包含铜或银或这些的合金以外的元素。
此外,作为包含铜(Cu)和/或银(Ag)的合金,没有特别限定,可示例Ag-Pd合金等。
端子电极6及8的材质也没有特别限定,但通常可以使用Ni、Pd、Ag、Au、Cu、Pt、Rh、Ru、Ir等的至少一种或这些的合金。通常使用Cu、Cu合金、Ni或Ni合金等、或者Ag、Pd、Ag-Pd合金、Ag-Pd-Cu合金等。另外,端子电极6及8可以分别由多层电极构成。
例如端子电极6及8也可以分别包含从与元件主体4接触的内侧开始铜膏烧接电极膜、镍镀膜和锡镀膜的三层结构,也可以包含以铜膏烧接电极膜和银为主成分的烧接电极膜的双层结构。或者,端子电极6及8也可以分别包含由树脂和金属颗粒构成的树脂电极膜。
层叠陶瓷电容器2的形状及大小只要根据目的及用途适当决定即可。在层叠陶瓷电容器2为长方体形状的情况下,通常,X轴方向尺寸为0.4~5.7mm,但本实施方式中,优选为1.0~4.5mm。
层叠陶瓷电容器2的高度尺寸(Z轴方向尺寸)根据内侧电介质层10及内部电极层12的层叠数等而变化,但一般为0.2~3.2mm,在本实施方式中,优选为0.5~2.5mm。另外,层叠陶瓷电容器2的Y轴方向尺寸一般为0.2~5.0mm,但在本实施方式中,优选为0.2~2.5mm。
此外,图1A中为了图示的容易化,将端子电极6及8的厚度描绘得比实际厚,但实际上分别为10~50μm左右,与X轴方向尺寸相比极薄。另外,在附图中,X轴、Y轴及Z轴相互垂直,Z轴与内侧电介质层10及内部电极层12的层叠方向一致,X轴与端子电极6及8的相对方向一致。
各内侧电介质层10的厚度一般为数μm~数十μm的厚度,但在本实施方式中,优选为0.5~20μm。另外,内部电极层12的厚度优选为0.7~3μm。
如图2所示,在本实施方式中,在对图1所示的电容器2的截面照片(与Z轴平行的截面)进行拍摄的情况下,例如在(10~50μm)×(10~50μm)的拍摄范围内,在内部电极层12的横截面上表现以下的特征。即,各内部电极层12在横截面上在X轴及Y轴的平面中并不是完全连续而是由经由多个电极不存在区域12b断续地出现的电极存在区域12a构成。在电极存在区域12a中,构成内部电极层12的导电性颗粒沿X轴及Y轴的平面方向连续。
即,在本实施方式中,在沿着与内部电极层12大致垂直方向切断元件主体4并观察切断面的情况下,在内部电极层12中,在沿着长度方向规定长度X0的范围内,电极存在区域12a和电极不存在区域12b交替配置,电极不存在区域12b存在2个以上。规定长度X0的范围内没有特别限定,优选为50μm的范围内。
电极不存在区域12b是在切断面上沿着内部电极层12的长度方向断续出现,且不存在导电性颗粒的区域。该电极不存在区域12b具有通过构成电介质层10的电介质颗粒使邻接的电介质层彼此连接的区域和存在有即不存在电介质颗粒也不存在导电性颗粒的空孔(空隙)20的区域。此外,空孔20还存在于电介质层10。另外,在内部电极层12的内部也可以包含有电介质颗粒10a。
电极不存在区域12b在各内部电极层12中并不是沿着X轴方向或Y轴方向或其间的平面方向连续地形成,而是在内部电极层12的平面(X-Y轴平面)上呈岛状出现。因此,各内部电极层12的电极存在区域12a由任意的横截面(切断面)连接,如果整体上观察,则如图1所示,沿着X轴方向及Y轴方向连续。电极不存在区域12b的X轴方向宽度或Y轴方向宽度(或X轴和Y轴的中间方向的宽度)为内部电极层12的厚度的1~10倍左右。
在本实施方式中,在如图2所示的元件主体4的横截面中,表示图1A所示的外装区域Se中所含的空隙20(参照图2)的面积比率的外装空隙率RSe比表示电容区域Sc中所含的空隙20(参照图2)的面积比率的电容空隙率RSc大。RSe/RSc大于1,优选为1.1~2。当RSe/RSc过小时,本实施方式的作用效果小,RSe/RSc过大时,可能不能充分实现利用外装区域Se对电容区域Sc的保护。
此外,观察图1A所示的外装区域Se中的任意9个地方的截面(一个地方为50μm×50μm的截面视野),求出图2所示的空隙20的各截面视野中的面积比率,作为这些的平均而求出外装空隙率RSe。另外,观察图1A所示的电容区域Sc中的任意9个地方的截面(一个地方为50μm×50μm的截面视野),求出图2所示的空隙20的各截面视野中的面积比率,作为这些的平均而求出电容空隙率RSc。在电容区域Sc中,空隙20出现在电介质层10及内部电极层12两者,但在外装区域Se中,空隙20仅出现在电介质层11。
本发明者对层叠陶瓷电容器2等电子部件进行锐意研究,其结果发现,通过满足以下的条件,从而在由于例如高电压或机械应力而产生短路现象后,通过向该层叠陶瓷电容器2的端子电极6、8之间流通电流而能够使绝缘性恢复,至此完成本发明。即,本实施方式的内部电极层12包含铜或银作为主成分。并且,在元件主体4的横截面中,表示外装区域Se中所含的空隙的面积比率的外装空隙率RSe比表示电容区域Sc中所含的空隙的面积比率的电容空隙率RSc大。即,RSe/RSc大于1。
通过满足这样的条件,在本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,在由于例如高电压或机械应力而产生短路现象后,通过向该层叠陶瓷电容器2的端子电极6、8之间流通电流(额定电压)而能够使绝缘性恢复。因此,即使再次向发生了短路现象的层叠陶瓷电容器2流通电流,也能够确保绝缘性,且发热的可能较小。
此外,认为通过再次向发生了短路现象的层叠陶瓷电容器2流通电流而使绝缘性恢复是以下所示的理由。即,认为在满足上述的条件的情况下,通过电流再次流经发生了内部电极层12的短路的部分,内部电极层12熔解飞散,从而绝缘性恢复。另外,认为当外装空隙率RSe与电容空隙率RSc相比较大时,难以将电容区域Sc中的热向外传播,因此,自修复容易发生。
作为发生短路现象的高电压,没有特别限定,为该层叠陶瓷电容器2中的额定电压(10~630V)的2.5倍以上的电压。
在本实施方式中,如图2所示,优选在内部电极层12中,在沿长度方向的规定长度X0的范围内,电极不存在区域12b以优选为2~10个、更优选为2~5个的范围存在。通过这样构成,在短路后绝缘性容易恢复,并且初始电容(短路前的电容)也较大。
另外,在本实施方式中,与图1所示的内部电极层12的层叠方向(Z轴方向)的中央部相比,沿着层叠方向的最外层的内部电极层12的长度方向(X轴方向或Y轴方向或这些的中间方向),规定长度X0的范围内的电极不存在区域12b的数量较大。例如在将层叠方向的中央部的电极不存在区域的数量设为Ec,将层叠方向的最外层的电极不存在区域的数量设为Ee的情况下,Ec/Ee优选小于1,更优选为0.2~0.8。
在层叠方向的最外层中,与层叠方向的中央部相比,容易发生内部电极层12彼此的短路。因此,通过增加层叠方向的最外层的内部电极层12的电极不存在区域的数量,能够容易在那里发生绝缘恢复。在位于层叠方向的中央部的内部电极层12中,通过比较地减少电极不存在区域的数量,能够增大初始电容。
进而,在本实施方式中,如图2所示,内部电极层12的电极存在区域12a包含以钛酸钡为主成分的电介质颗粒10a。通过这样构成,在短路后绝缘性容易恢复。另外,在本实施方式中,在内部电极层12的电极不存在区域12b包含空隙20。通过这样构成,在短路后绝缘性容易恢复。进而,在本实施方式中,在电介质层10中也包含空隙20。
空隙20的大小没有特别限定,但优选为0.2~3μm的截面积换算直径。此外,截面积换算直径是测定截面上的空孔20的截面积,换算为具有该截面积的圆的直径的大小。
在本实施方式中,与内部电极层12的层叠方向的中央部相比,层叠方向的最外层的内部电极层12中所含的空隙20的面积比率较大。例如在将空隙20的面积相对于层叠方向的中央部的内部电极层12的面积的比率设为Vc,将空隙20的面积相对于层叠方向的最外层的内部电极层12的面积的比率设为Ve的情况下,Vc/Ve优选小于1,更优选为0.2~0.8。通过这样构成,在短路后绝缘性容易恢复。作为其理由,认为是由于当层叠方向的最外层的内部电极层12中所含的空隙的面积比率较大时,热难以逃逸到元件主体4的外部。
特别是在本实施方式中,优选位于接近图1所示的元件主体4的外表面的部分的电介质层10中所含的硼的含量(Bs)比位于元件主体的中心部分的电介质层10中所含的硼的含量(Bc)少。通过这样构成,由于端子电极6及8与元件主体4的接合强度提高或外表面中所含的硼与空气中的水分反应而外表面的强度降低的不良情况难以发生等的理由,层叠陶瓷电容器2的抗弯强度或开裂强度提高。此外,含有比率Bs/Bc优选为0.5~0.95,为了适当控制该含有比率Bs/Bc,只要控制元件主体4的脱粘结剂时间、烧成时间、退火时间等即可。处于这些时间越长,含有比率Bs/Bc越小的趋势。
层叠陶瓷电容器的制造方法
接着,对作为本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器2的制造方法进行说明。
首先,为了制造在烧成后成为构成图1所示的内侧电介质层10的内侧生片及成为构成外装区域的外侧电介质层的外侧生片,准备内侧生片用膏体及外侧生片用膏体。
内侧生片用膏体及外侧生片用膏体通常由混合陶瓷粉体和有机载体而得到的有机溶剂系膏体、或水系膏体构成。
作为陶瓷粉体的原料,能够从成为构成上述的电介质层10及11的复合氧化物或氧化物的各种化合物,例如碳酸盐、硝酸盐、水氧化物、有机金属化合物等中适当选择,混合而使用。陶瓷粉体的原料在本实施方式中作为平均粒径优选为0.01~1μm左右的粉体来使用。此外,为了将内侧生片制成极薄的生片,优选使用比生片厚度更细的粉体。
有机载体是将粘结剂溶解于有机溶剂中而成的。有机载体中使用的粘结剂没有特别限定,只要从丙烯酸、乙基纤维素等通常的各种粘结剂中适当选择即可。
另外,使用的有机溶剂也没有特别限定,只要根据印刷法或薄片法等利用的方法,从松油醇、丁基卡必醇、乙醇、甲乙酮、丙酮、甲苯等各种有机溶剂中适当选择即可。
生片用膏体中可以根据需要含有选自各种分散剂、增塑剂、电介质、副成分化合物、玻璃粉、绝缘体等中的添加物。
作为增塑剂,可示例邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸苄基丁基酯等邻苯二甲酸酯、己二酸、磷酸酯、二醇类等。
接着,准备用于形成图1所示的内部电极层12的内部电极图案层用膏体。内部电极图案层用膏体通过混合由上述的各种导电性金属或合金构成的导电材料或者在烧成后成为上述的导电材料的各种氧化物、有机金属化合物、树脂酸盐等、与上述的有机载体而制备。此外,在内部电极图案层用膏体中也可以根据需要含有陶瓷粉体(例如钛酸钡粉末)作为共材。共材起到在烧成过程中抑制导电性粉末的烧结的作用。
使用上述调制的内侧生片用膏体及内部电极图案层用膏体,如图1所示,将烧成后成为内侧电介质层10的内侧生片和烧成后成为内部电极层12的内部电极图案层交替层叠,制造烧成后成为内装区域的内部层叠体。然后,在制造内部层叠体后,或在这之前,使用外侧生片用膏体,形成烧成后成为外装区域的外侧电介质层的外侧生片。
具体而言,首先,通过刮刀法等,在作为支撑体的载片(例如PET膜)上形成内侧生片。将内侧生片形成于载片上之后干燥。
接着,在上述形成的内侧生片的表面上,使用内部电极图案层用膏体,形成内部电极图案层,得到具有内部电极图案层的内侧生片。然后,将得到的具有内部电极图案层的内侧生片交替层叠,得到内部层叠体。此外,作为内部电极图案层的形成方法,没有特别限定,可示例印刷法、转印法等。此外,也可以经由粘接层层叠具有内部电极图案层的内侧生片。
外侧生片与内侧生片同样地,形成于作为支撑体的载片上。将外侧生片形成于载片上之后进行干燥。此外,外侧生片的厚度比内侧生片充分厚。
此外,也可以代替在外侧生片上层叠内部层叠体,在外侧生片上直接将内侧生片和内部电极图案层交替层叠规定数量。另外,也可以事先制作将多片内侧生片和多片内部电极图案层交替层叠的层叠体单元,将它们在外侧生片上层叠规定数量。
将得到的生坯层叠体例如沿着切断线切断成规定的尺寸,制成生坯芯片。通过固化干燥除去增塑剂,使生坯芯片固化。将固化干燥后的生坯芯片与介质及抛光液一起投入滚筒容器内,并通过卧式离心滚筒机等进行滚筒抛光。将滚筒抛光后的生坯芯片在水中洗净,并进行干燥。
通过对干燥后的生坯芯片进行脱粘结剂工序、烧成工序、根据需要进行的退火工序,得到图1所示的电容器素体(元件主体)4。此外,在成为内部电极层12的内部电极图案层中包含铜的情况下,烧成时的温度条件优选比铜的熔点1085℃低的温度,即在900~1080℃下进行。另外,在成为内部电极层12的内部电极图案层中包含银的情况下,烧成时的温度条件优选比银的熔点962℃低的温度,即在800~960℃下进行。
对由此得到的烧结体(元件主体4)通过滚筒抛光等实施端面研磨,烧接端子电极用膏体,形成端子电极6、8。然后,根据需要,通过在端子电极6、8上进行镀敷等,形成焊接层。此外,只要端子电极用膏体与上述的内部电极图案层用膏体同样地制备即可。
由此制造的层叠陶瓷电容器2通过焊接或导电性粘接剂等安装在印刷基板上等,用于各种电子设备等。
此外,在本实施方式中,构成电介质层11的外侧生片与构成电介质层10的内侧生片相比,调整成在烧成后容易形成空孔20。例如在外侧生片中,与内侧生片相比,只要增大硼氧化物和/或锂氧化物的含有比率即可。或者,有在外侧生片中,与内侧生片相比,增加粘结剂的含量等的方法。
第二实施方式
在本实施方式中,表示图1A所示的元件主体4的引出区域Sl中所含的空隙20的面积比率的引出空隙率RSl比表示电容区域Sc中所含的空隙20的面积比率的电容空隙率RSc大。即,在本实施方式中,RSl/RSc大于1,优选为1.1~2。通过这样构成,更难以向电容区域Sc以外传播热,因此,更容易发生自修复。此外,当RSl/RSc过大时,引出区域Sl的空隙变多,在机械应力变大时有可能在引出区域中产生裂缝,且电容器的电容降低。
空隙率的测定方法能够与第一实施方式同样地进行。另外,这样为了使空隙率具有差异,例如在通过丝网印刷等形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,只要在电容区域Sc和引出区域Sl改变用于形成印刷膜的膏体材料即可。即,用于形成引出区域Sl的膏体材料只要增大硼氧化物和/或锂氧化物的含有比率即可。或者,在外侧生片中,与内侧生片相比,只要选择增加粘结剂的含量的材料即可。
本实施方式的其它结构和作用效果与第一实施方式相同,省略共同部分的说明。
第三实施方式
在本实施方式中,表示图1B所示的元件主体4的侧方区域Ss中所含的空隙20的面积比率的侧方空隙率RSs比表示电容区域Sc中所含的空隙20的面积比率的电容空隙率RSc大。即,在本实施方式中,RSs/RSc大于1,优选为1.1~2。通过这样构成,更难以向电容区域Sc以外传播热,因此,更容易发生自修复。此外,当RSs/RSc过大时,侧方区域Ss中的空隙变多,有可能不能充分实现利用侧方区域Ss对电容区域Sc的保护。
空隙率的测定方法能够与第一实施方式同样地进行。另外,这样为了使空隙率具有差异,例如只要由与图1A所示的电容区域Sc、引出区域Sl及外装区域Se不同的膏体材料形成图1B所示的侧方区域Ss即可。即,用于形成侧方区域Ss的膏体材料只要增大硼氧化物和/或锂氧化物的含有比率即可。或者,在外侧生片中,与内侧生片相比,只要选择增加粘结剂的含量的材料即可。
另外,侧方区域Ss还能够在成为元件主体4的生坯芯片或烧结体的侧方涂布了用于形成侧方区域Ss的膏体膜后进行热处理而形成。作为侧方区域Ss,也可以由玻璃膜、树脂、氧化物陶瓷等绝缘体构成。
本实施方式的其它结构和作用效果与第一实施方式相同,省略共同的部分的说明。
此外,本发明不限定于上述的实施方式,能够在本发明的范围内进行各种改变。
例如,本发明的层叠陶瓷电子部件不局限于层叠陶瓷电容器,能够应用于其它積层型陶瓷电子部件。作为其它積层型陶瓷电子部件,是经由内部电极而层叠电介质层的全部电子部件,例如可示例带通滤波器、层叠三端子滤波器、压电元件、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻、变阻器等。
实施例
以下,基于更详细的实施例对本发明进行说明,但本发明不限定于这些实施例。
实施例1
首先,准备粒径为0.05~1μm的BaTiO3粉末作为主原料的原料粉体,接着准备MgCO3、MnCO3、Y2O3、SiO2、B2O3作为副成分。此外,对副成分事先进行预粉碎,加工成比钛酸钡原料的粒径小的0.03~0.2μm左右。
接着,将上述准备的各原料粉末相对于100摩尔主原料,称量0.5摩尔MgCO3粉末、0.3摩尔MnCO3粉末、0.2摩尔Y2O3粉末、及10摩尔B2O3粉末。将这些各粉末用球磨机湿式混合、干燥,得到电容区域Sc的电介质原料。此时添加的MgCO3、MnCO3在烧成后分别作为MgO、MnO,含有于电介质层10中。
接着,将得到的电介质原料:100重量份、丙烯酸树脂:7重量份、作为增塑剂的邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP):4重量份、作为溶剂的甲乙酮:80重量份用球磨机混合膏体化,得到内侧电介质层用膏体。
另外,除上述之外,将Cu颗粒:56重量份、松油醇:40重量份、乙基纤维素:4重量份、苯并三唑:1重量份通过三辊研磨机混炼,膏体化制作内部电极层用膏体。Cu颗粒的平均粒径为1μm。
进而,准备平均粒径与电容区域的电介质颗粒相同的粒径的主原料粉末作为外装区域的电介质原料。通过与电容区域的电介质原料同样的方法进行与副成分湿式混合和膏体化,得到外装区域的电介质用膏体。但是,外装区域Se的电介质用膏体相对于电容区域Sc的电介质膏体,增加粘结剂树脂的量(使丙烯酸树脂为7.1重量份),在烧成后容易制作空隙20。
然后,使用上述制作的电介质层用膏体,在PET膜上形成生片。接着,使用用于形成外装区域的电介质膏体,在PET膜上形成生片。将内部电极用膏体进行丝网印刷,形成用于形成内装区域的生片。
层叠多片用于形成具有内部电极层的内装区域的生片和用于形成外装区域的生片,并通过加压粘接形成生坯层叠体,通过将该生坯层叠体切断为规定大小,得到生坯芯片。
接着,对得到的生坯芯片在下述条件下进行脱粘结剂处理、烧成及退火,得到层叠陶瓷烧成体。
脱粘结剂处理条件:升温速度25℃/小时、保持温度:260℃、保持时间:8小时、气氛:空气中。
烧成条件:升温速度200℃/小时、保持温度1000℃、保持时间120分钟。降温速度设为200℃/小时。此外,气氛气体为加湿后的N2+H2混合气体,氧分压成为10-9MPa以下。
退火条件:升温速度:200℃/小时、保持温度1000℃、保持时间:10小时、降温速度:200℃/小时、气氛气体:加湿后的N2气体(氧分压:10-8MPa以下)。
此外,在烧成及退火时的气氛气体的加湿中使用加湿器。
接着,对得到的层叠陶瓷烧成体的端面进行滚筒抛光后,涂布Cu膏体作为外部电极,在还原气氛中进行烧接处理,得到实施例1的多个层叠陶瓷电容器试样(以下,有时仅记为“电容器试样”)。图2表示实施例1的电容器试样的主要部分概略放大剖视图。
比较例1
在电容器试样的制造条件中,使用与电容区域Sc的电介质膏体相同的膏体,并且,以生片的厚度相同的方式形成外装区域Se的电介质用膏体,除此之外,与实施例1同样地制作比较例1的多个电容器试样。
实施例2~8
改变实施例1的电容器试样的制造条件中外装区域Se的电介质用膏体中所含的粘结剂树脂的量(丙烯酸树脂的量(重量份)),除此之外,与实施例1同样地制作实施例2~8的多个电容器试样。
实施例9
使用Ag颗粒:56重量份来代替Cu颗粒:56重量份,除此之外,与实施例3同样地制作实施例9的多个电容器试样。
实施例10a
相对于主原料100摩尔,称量10摩尔Li2O来代替10摩尔B2O3粉末作为副成分,除此之外,与实施例3同样地制作实施例10a的多个电容器试样。
实施例10b
相对于主原料100摩尔,除了5摩尔B2O3粉末以外秤量5摩尔Li2O作为副成分,除此之外,与实施例3同样地制作实施例10b的多个电容器试样。
比较例2
使用Ni颗粒:56重量份来代替Cu颗粒:56重量份,除此之外,与实施例3同样地制作比较例2的多个电容器试样。
实施例11
在通过丝网印刷等形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,在电容区域Sc和引出区域Sl改变用于形成印刷膜的膏体材料,在引出区域Sl设为容易产生图2所示的空孔20的条件(将引出区域中的丙烯酸树脂的重量份设定为表2所示的条件),除此之外,与实施例1同样地制作实施例11的多个电容器试样。
实施例12
在通过丝网印刷等形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,在电容区域Sc和引出区域Sl改变用于形成印刷膜的膏体材料,在引出区域Sl设为容易产生图2所示的空孔20的条件(将引出区域的丙烯酸树脂的重量份设定为表2所示的条件),除此之外,与实施例2同样地制作实施例12的多个电容器试样。
实施例13
在通过丝网印刷等形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,在电容区域Sc和引出区域Sl改变用于形成印刷膜的膏体材料,在引出区域Sl设为容易产生图2所示的空孔20的条件(将引出区域的丙烯酸树脂的重量份设定为表2所示的条件),除此之外,与实施例3同样地制作实施例13的多个电容器试样。
实施例21
在通过丝网印刷形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,在图1B所示的侧方区域Ss和电容区域Sc改变用于形成印刷膜的膏体材料,在侧方区域Ss设为容易产生图2所示的空孔20的条件(将侧方区域的丙烯酸树脂的重量份设定为表3所示的条件),除此之外,与实施例1同样地制作实施例21的多个电容器试样。
实施例22
在通过丝网印刷等形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,在图1B所示的侧方区域Ss和电容区域Sc改变用于形成印刷膜的膏体材料,在侧方区域Ss设为容易产生图2所示的空孔20的条件(将侧方区域的丙烯酸树脂的重量份设定为表3所示的条件),除此之外,与实施例2同样地制作实施例22的多个电容器试样。
实施例23
在通过丝网印刷等形成成为内侧电介质层10的印刷膜时,在图1B所示的侧方区域Ss和电容区域Sc改变用于形成印刷膜的膏体材料,在侧方区域Ss设为容易产生图2所示的空孔20的条件(将侧方区域的丙烯酸树脂的重量份设定为表3所示的条件),除此之外,与实施例3同样地制作实施例23的多个电容器试样。
测定
对比较例1、比较例2及实施例1~10b、11~13及21~23中得到的电容器试样进行以下的测定。在表1~表3中表示结果。
1.空隙率的测定
相对于各实施例及比较例,在与层叠陶瓷电容器试样的内部电极层的平面垂直的面(例如包含X轴和Z轴的截面、包含Y轴和Z轴的截面)上进行研磨。然后,关于该研磨面中出现的电容区域Sc、外装区域Se、引出区域Sl及侧方区域Ss的各区域,利用扫描型电子显微镜(SEM)分别在9个视野(各视野为50μm×50μm)中,以3千倍放大观察各个断裂面。
关于各区域Sc、Se、Sl及Ss,分别求出9个视野中的空孔20的截面积比率的平均值(电容空隙率RSc、外装空隙率RSe、引出空隙率RSl、及侧方空隙率RSs)。表1表示实施例1~10b和比较例1~2中的RSe/RSc。此外,在实施例1~10b和比较例1~2中,RSl/RSc和RSs/RSc分别为1。
另外,表2中表示实施例11~13中的RSl/RSc,表3中表示实施例21~23中的RSs/RSc。
2.绝缘恢复特性(自修复特性)试验
准备多个各实施例及比较例的电容器试样,并对它们施加1000V,强制地发生内部电极的短路并成为10Ω以下,对于各实施例及比较例,分别准备10个这样的成为10Ω以下的试样,并对它们以2.5A进行通电,调查绝缘恢复至10kΩ以上的试样的个数。表1~表3中表示结果。在表1~表3所示的绝缘恢复的项目中,数值的分母是试验的试样的个数,分子表示绝缘恢复的试样的个数。
评价
如表1的比较例2所示,在作为内部电极层包含Ni的电极中,能够恢复绝缘的试样的个数为0。另外,通过比较比较例1和实施例1~10b,确认了在RSe/RSc大于1、优选为1.1~2的情况下,自修复特性特别优异。
另外,如表2所示,通过比较实施例1和实施例11~13,确认了在RSl/RSc为1以上、优选为1.02~1.1的情况下,自修复特性特别优异。
进而,如表3所示,通过比较实施例1和实施例21~23,确认了在RSs/RSc为1以上、优选为1.02~1.1的情况下,自修复特性特别优异。
[表1]
[表2]
[表3]
Claims (5)
1.一种层叠陶瓷电子部件,其特征在于,
所述层叠陶瓷电子部件具有元件主体,该元件主体包含:内侧电介质层和极性相互不同的内部电极层交替层叠而形成的电容区域、和层叠于所述电容区域的层叠方向的外侧且由外侧电介质层构成的外装区域,
所述内部电极层包含铜和/或银作为主成分,
表示所述外装区域中所含的空隙的面积比率的外装空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。
2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子部件,其中,
所述元件主体还具有引出区域,所述引出区域在从所述电容区域引出的同一极性的所述内部电极层之间由绝缘体构成,
表示所述引出区域中所含的空隙的面积比率的引出空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。
3.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件,其中,
所述元件主体还具有侧方区域,所述侧方区域形成于所述电容区域的侧方,并且由覆盖所述内部电极层的侧面的绝缘体构成,
表示所述侧方区域中所含的空隙的面积比率的侧方空隙率比表示所述电容区域中所含的空隙的面积比率的电容空隙率大。
4.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件,其中,
所述内侧电介质层具有包含钛酸钡的主成分和包含硼氧化物和/或锂氧化物的副成分。
5.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件,其中,
在所述内部电极层还包含所述空隙。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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