CN115831605A - 陶瓷电子组件 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种陶瓷电子组件。所述陶瓷电子组件，包括：主体，包括介电层和内电极；以及外电极，设置在所述主体上并连接到所述内电极。所述介电层包括主相，所述主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域。在溶有Dy的区域中，溶在所述钙钛矿结构的A位中的Dy含量与溶在所述钙钛矿结构的B位中的Dy含量的原子比大于等于1.6且小于等于2.0。

Description

陶瓷电子组件
本申请要求于2021年9月17日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0125154号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容为了所有目的通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及陶瓷电子组件。
背景技术
多层陶瓷电容器(MLCC)(陶瓷电子组件)是安装在各种电子产品(诸如，诸如液晶显示器(LCD)和等离子体显示面板(PDP)的成像装置、计算机、智能电话和移动电话)的印刷电路板上以充电或放电的片式电容器。
这种多层陶瓷电容器由于其小尺寸、高电容和容易安装而可用作各种电子装置的组件。近来，由于诸如计算机和移动装置的各种电子装置已经小型化并具有高输出，对多层陶瓷电容器的小型化和高电容的需求也增加。
为了获得多层陶瓷电容器的小型化和高电容，应当通过减小介电层和内电极的厚度来增加堆叠层的数量。目前，介电层的厚度已经达到约0.6μm的水平，并且仍在继续减薄。然而，随着介电层的厚度减小，在相同的工作电压下施加到介电层的电场增大。因此，有必要确保介电层的可靠性。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式介绍选择的构思，这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在确认所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
本公开的一方面在于提供一种具有优异可靠性的陶瓷电子组件。
本公开的一方面在于提供一种包括N型半导体化介电层的陶瓷电子组件。
本公开的一方面在于提供一种具有优异的高温可靠性的陶瓷电子组件。
根据本公开的一方面，一种陶瓷电子组件包括：主体，包括介电层和内电极；以及外电极，设置在所述主体上并连接到所述内电极。所述介电层包括主相，所述主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域。在溶有Dy的区域中，溶在所述钙钛矿结构的A位中的Dy含量与溶在所述钙钛矿结构的B位中的Dy含量的原子比大于等于1.6且小于等于2.0。
根据本公开的一方面，一种陶瓷电子组件包括：主体，包括介电层和内电极；以及外电极，设置在所述主体上并连接到所述内电极。所述介电层包括主相，所述主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域。在溶有Dy的区域中，溶在所述钙钛矿结构的A位中的Dy含量与溶在所述钙钛矿结构的B位中的Dy含量的原子比大于等于1.6。介电层包括多个晶粒和设置在相邻晶粒之间的晶界，并且所述多个晶粒中的至少一个具有Dy溶在晶粒各处的结构。
附图说明
通过结合附图以及以下具体实施方式，将更清楚地理解本发明构思的以上和其他方面、特征和优点，在附图中：
图1示意性地示出了根据实施例的陶瓷电子组件的立体图；
图2示意性地示出了沿图1的线I-I'截取的截面图；
图3示意性地示出了沿图1的线II-II'截取的截面图；
图4是示意性地示出根据实施例的陶瓷电子组件的主体的分解立体图；
图5是图2的区域P的放大图；
图6A至图6C提供了图6A中的对比示例1、图6B中的对比示例2和图6C中的发明示例的高温加速寿命测试结果；
图7是将图6A至图6C的高温加速寿命测试的结果示出为威布尔分布的图；
图8示出了在对比示例1和对比示例2以及发明示例中，溶在A位中的Dy含量与溶在B位中的Dy含量的比(AD/BD)的测量结果；
图9是对比示例1、对比示例2和发明示例的初始绝缘电阻的测量结果；以及
图10是测量对比示例1、对比示例2和发明示例的高温电导率的结果。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对于这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同方案对于本领域普通技术人员将是易于理解的。这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出对于本领域普通技术人员将易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对本领域普通技术人员将公知的功能和构造的描述。
这里所描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供这里所描述的示例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围。
这里，应注意的是，关于实施例或示例的术语“可”的使用(例如，关于实施例或示例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个实施例或示例，而不限于所有的实施例或示例包括或实现这样的特征。
在整个说明书中，当要素(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。
如在这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项或任意两项或更多项的任意组合。
尽管这里可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，这里可使用诸如“在……上方”、“上面”、“在……下方”和“下面”的空间相对术语，以描述如附图中所示的一个要素与另一要素的关系。这样的空间相对术语意图除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为相对于另一要素位于“上方”或“上面”的要素于是将相对于另一要素位于“下方”或“下面”。因此，术语“在……上方”根据装置的空间方位包括上方和下方两种方位。装置也可按照其他方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并且这里所使用的空间相对术语将被相应地解释。
这里所使用的术语仅用于描述各种示例，而不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、要素和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、要素和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，附图中示出的形状可能发生变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
这里所描述的示例的特征可按照在获得对本申请的公开内容的理解之后将易于理解的各种方式组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种构造，但在理解本申请的公开内容之后将易于理解的其他构造是可行的。
附图可能不是按比例的，并且为了清楚、说明和方便，可夸大附图中的要素的相对尺寸、比例和描绘。
在附图中，第一方向可被定义为堆叠方向或厚度(T)方向，第二方向可被定义为长度(L)方向，并且第三方向可被定义为宽度(W)方向。
陶瓷电子组件
图1示意性地示出了根据实施例的陶瓷电子组件的立体图。
图2示意性地示出了沿图1的线I-I'截取的截面图。
图3示意性地示出了沿图1的线II-II'截取的截面图。
图4是示意性地示出根据实施例的陶瓷电子组件的主体的分解立体图。
图5是图2的区域P的放大图。
在下文中，将参照图1至图5详细描述根据实施例的陶瓷电子组件100。另外，将描述多层陶瓷电容器(下文中称为“MLCC”)作为陶瓷电子组件的示例，但是本公开不限于此。例如，使用陶瓷材料的各种陶瓷电子组件(例如，电感器、压电元件、变阻器或热敏电阻器)可作为根据实施例的陶瓷电子组件。
根据实施例的陶瓷电子组件100可包括主体110和外电极131和132，主体110包括介电层111以及内电极121和122，外电极131和132设置在主体110上并连接到内电极121和122。介电层111包括主相，主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域。在溶有Dy的区域中，当溶在钙钛矿结构的A位中的Dy的含量被定义为以at％计的AD，并且溶在B位中的Dy的含量被定义为以at％计的BD时，AD/BD可满足大于等于1.6。
在主体110中，介电层111以及内电极121和122可交替堆叠。
主体110的具体形状不受特别限制，而是如图1所示，主体110可具有六面体形状或与其类似的形状。由于包含在主体110中的陶瓷粉末在烧结过程期间收缩，主体110可能不具有完全直的六面体形状，而是可基本上具有六面体形状。
主体110可具有在第一方向上彼此相对的第一表面1和第二表面2，连接到第一表面1和第二表面2并且在第二方向上彼此相对的第三表面3和第四表面4，以及连接到第一表面1和第二表面2并且连接到第三表面3和第四表面4的第五表面5和第六表面6。
形成主体110的多个介电层111处于烧制状态，并且相邻介电层111之间的边界可一体化到在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下难以识别的程度。
根据实施例，介电层111包括主相，主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域，在溶有Dy的区域中，当溶在钙钛矿结构的A位中的Dy的含量被定义为以at％计的AD并且溶在B位中的Dy的含量被定义为以at％计的BD时，AD/BD可满足大于等于1.6。
多层陶瓷电容器(MLCC)(一种陶瓷电子组件)倾向于具有更高的电容和更薄的层。随着介电层的厚度减小，在相同的工作电压下施加到电介质的电场增加。因此，有必要确保介电层的可靠性。
作为在减薄介电层的同时提高可靠性的方法，考虑了以下方法：通过减小介电晶粒的尺寸来增加包含在介电层中的晶界的数量的方法、通过改变介电成分来增加介电层和内电极之间的界面的绝缘电阻的方法等。然而，随着介电层的厚度变薄，施加到晶界以及介电层与内电极之间的界面的电场负载增加，因此，更难以确保可靠性。
因此，在一个实施例中，通过增加包括在介电层中的施主元素，介电层变成N型半导体以降低电场负载，从而提高可靠性。当介电层变成N型半导体时，初始绝缘电阻(IR)倾向于减小。然而，通过适当地增加到介电层的漏电流，施加到晶界以及介电层与内电极之间的界面的电场负载降低，从而提高可靠性。
当三价或更高价的稀土溶在A位并成为施主时，介电层变成N型半导体，并且当三价或更高价的稀土溶在BaTiO3的Ba位时，发生诸如下式(1)和(2)的反应。参照式(1)和式(2)，式(1)中产生的Ba缺陷抑制氧缺陷的移动，并且式(2)中产生的电子降低绝缘电阻(IR)，但是通过将绝缘电阻(IR)降低到适当的范围内，可减小施加到晶界或者介电层与内电极之间的界面的负载，结果可提高可靠性。
Figure BDA0003727642860000061
Figure BDA0003727642860000062
另一方面，当稀土溶在B位并成为受体时，介电层变成p型半导体，并且当稀土溶在BaTiO3的Ti位，发生诸如下式(3)和(4)的反应。式(4)中，2h·表示两个空穴。
Figure BDA0003727642860000063
Figure BDA0003727642860000064
例如，为了通过使介电层变成N型半导体来确保可靠性，适当地控制溶在A位中的稀土和溶在B位中的稀土的浓度可能是重要的。当溶在A位中的Dy的含量被定义为以at％计的AD并且溶在B位中的Dy的含量被定义为以at％计的BD时，通过将AD/BD控制为大于等于1.6，介电层可变成N型半导体并且可确保提高可靠性的效果。
另外，在除Dy之外的稀土元素的情况下，可能难以将AD/BD控制为大于等于1.6。在离子半径比Dy的离子半径小的稀土元素的情况下，该稀土元素可能难以溶在A位中，因此可能难以形成N型半导体。离子半径比Dy的离子半径小的稀土元素的示例可包括Ho、Y、Er、Yb等。另一方面，在离子半径比Dy的离子半径大的稀土元素的情况下，可更有效地替代A位，但是可能难以提供均匀的分散，因此可靠性可能劣化。离子半径比Dy的离子半径大的稀土元素的示例可包括La、Sm等。
因此，根据实施例，当溶在A位中的Dy的含量被定义为以at％计的AD，并且溶在B位中的Dy的含量被定义为以at％计的BD时，通过将AD/BD控制为大于等于1.6，介电层变成N型半导体以适当地增加到介电层的漏电流，从而降低施加到晶界以及介电层与内电极之间的界面的电场负载，因此提高可靠性。
在一个实施例中，AD/BD可满足大于等于1.6且小于等于2.0。如果AD/BD超过2.0，则存在绝缘电阻将急剧下降的风险。另外，如果使用离子半径比Dy的离子半径大的稀土元素，则可更有效地取代A位，但是可能难以将AD/BD控制为小于等于2.0。
在实施例中，由ABO3表示的钙钛矿结构的ABO3可以是BaTiO3。当ABO3是BaTiO3时，可更容易地将溶在Ba位(A位)中的Dy含量相对于溶在Ti位(B位)中的Dy含量的比(AD/BD)控制为大于等于1.6。
另一方面，不需要特别限制Dy含量，但是相对于100mol％的BaTiO3，Dy含量可以为0.1mol％至4.0mol％。如果相对于100mol％的BaTiO3，Dy含量小于0.1mol％，则介电层的N型半导体化可能因为溶在A位的Dy的量相对较低而不足，并且如果相对于100mol％的BaTiO3，Dy含量大于4.0mol％，则担心绝缘电阻迅速降低。
在实施例中，介电层111可被N型半导体化。
在本公开中，“介电层111变成N型半导体”可指自由电子增加的状态。可通过测量高温电导率来确定介电层111是否是N型半导体，并且在高温电导率曲线图中不具有正斜率的情况下，可确定介电层111已经被N型半导体化。
在实施例中，介电层111包括多个晶粒11a和11b以及设置在相邻晶粒之间的晶界12，并且溶有Dy的区域可设置在晶粒11a和11b以及晶界12中的任何一个或更多个中。
在实施例中，多个晶粒中的至少一个可以是具有Dy溶在晶粒各处(即，Dy溶在晶粒的各个区域)的结构的晶粒11a。随着介电层111变薄，介电晶粒也变小，在溶有Dy的区域分布在晶粒各处的情况下，可更有效地控制对介电层的漏电流。
在这种情况下，在多个晶粒中，具有Dy溶在晶粒各处的结构的晶粒11a的数量比不需要受到特别限制。然而，为了更有效地控制漏电流，可优选的是，具有Dy溶在晶粒各处的结构的晶粒的数量比大于等于50％。
另外，多个晶粒中的至少一个可以是具有核11b1-壳11b2结构的晶粒11b，并且溶有Dy的区域可包括在核-壳结构的壳11b2中。
另外，多个晶粒中的一些可能具有核-壳结构，并且多个晶粒中的一些可能具有Dy溶在晶粒各处(即，Dy溶在核-壳结构的核和壳中)的结构。
然而，并非所有晶粒都包括溶有Dy的区域，并且一些晶粒可能不包括溶有Dy的区域。
另一方面，为了测量溶在A位中的Dy浓度(AD)和溶在B位中的Dy浓度(BD)，需要原子级扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱(STEM-EDS)分析技术，并且可使用配备有Cs校正器的STEM-EDS测量浓度。
例如，首先，可在长度方向和厚度方向上从设置在主体110的中心部分中的介电层以40,000X的放大倍数获得EDS映射，并且可识别溶有Dy的区域。然后，可在溶有Dy的三个区域中以20,000,000X的放大倍数获取EDS映射，并且可在EDS映射中包括的所有钙钛矿结构中分析相应的AD/BD值，并且可对其进行平均，然后可通过平均值确定AD/BD。
将溶在A位中的Dy含量相对于溶在B位中的Dy含量的比(AD/BD)控制为大于等于1.6的方法不需要特别限制。例如，可通过控制BaTiO3粉末制造方法的类型、烧结温度、烧结气氛等来控制溶在A位的Dy含量与溶在B位的Dy含量的比(AD/BD)。
然而，在实施例中，介电层111可通过烧结由共沉淀法合成的BaTiO3粉末来形成。制备BaTiO3粉末的方法可包括固相法、共沉淀法、水热合成法等。例如，与通过固相法和水热合成法制备的BaTiO3粉末相比，当使用通过共沉淀法制备的BaTiO3粉末时，可更容易地将AD/BD控制在1.6或更高。共沉淀法是指在水溶液或非水溶液中同时沉淀几种不同离子的方法。更详细地，共沉淀法可以是以下方法：在酒精溶液中人工混合Ba醇盐和Ti醇盐，然后快速水解以沉淀。
另一方面，介电层111的厚度td不需要特别限制。
然而，通常，在介电层被薄薄地形成至小于0.6μm的厚度的情况下，详细地，在介电层的厚度为小于等于0.4μm的情况下，担心可靠性可能劣化。
如上所述，根据本公开的实施例，通过将溶在A位中的Dy含量相对于溶在B位中的Dy含量的比(AD/BD)设定为大于等于1.6，介电层可变成N型半导体，因此，由于可通过减小电场负载来提高可靠性，因此即使当介电层111的厚度为小于等于0.4μm时，也可确保优异的可靠性。
因此，当介电层111的厚度为小于等于0.4μm时，可进一步增加根据本公开的可靠性改善效果。
介电层111的厚度td可指设置在第一内电极121和第二内电极122之间的介电层111的平均厚度。
介电层111的平均厚度可通过用放大倍数为10,000的扫描电子显微镜(SEM)扫描主体110在长度方向和厚度方向(L-T)上的截面的图像来测量。更详细地，可通过在扫描图像中测量一个介电层在长度方向上等间隔的30个点处的厚度来测量平均值。可在电容形成部Ac中指定等间隔的30个点。另外，在通过将平均值的测量扩展到10个介电层来测量平均值的情况下，介电层的平均厚度可更一般化。
主体110可包括电容形成部Ac以及在第一方向上形成在电容形成部Ac上面和下面的覆盖部112和113，电容形成部Ac通过包括设置在主体110中且设置成隔着介电层111彼此相对的第一内电极121和第二内电极122来形成电容。
另外，电容形成部Ac是对电容器的电容形成有贡献的部分，并且可通过隔着介电层111交替堆叠多个第一内电极121和多个第二内电极122而形成。
覆盖部112和113可包括在第一方向上设置在电容形成部Ac上的上覆盖部112和在第一方向上设置在电容形成部Ac下方的下覆盖部113。
上覆盖部112和下覆盖部113可通过在厚度方向上分别在电容形成部Ac的上表面和下表面上堆叠单个介电层或两个或更多个介电层来形成，并且可基本上用于防止内电极由于物理应力或化学应力而损坏。
上覆盖部112和下覆盖部113不包括内电极，并且可包括与介电层111相同的材料。
例如，上覆盖部112和下覆盖部113可包括陶瓷材料，例如，钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷材料。
另一方面，覆盖部112和113的厚度不需要受到特别限制。然而，为了更容易地获得陶瓷电子组件的小型化和高电容，覆盖部112和113的厚度tp可小于等于20μm。
另外，边缘部114和115可设置在电容形成部Ac的侧表面上。
边缘部114和115可包括设置在主体110的第五表面5上的边缘部114和设置在主体110的第六表面6上的边缘部115。例如，边缘部114和115可在宽度方向上设置在陶瓷主体110的两侧。
如图3所示，边缘部114和115可指在主体110的沿主体110的宽度-厚度(W-T)方向切割的截面中，第一内电极121和第二内电极122的两端与主体110的边界表面之间的区域。
边缘部114和115可基本上用于防止内电极由于物理应力或化学应力而损坏。
边缘部114和115可通过在陶瓷生片的除了要形成边缘部的区域之外的区域上涂敷导电膏来形成内电极而形成。
此外，为了抑制由内电极121和122引起的台阶差的形成，通过以下方法形成边缘部114和115：在堆叠内电极之后，切割内电极以使内电极暴露于电容形成部分Ac的宽度方向上的两个侧表面，然后在电容形成部分Ac的宽度方向上的两个侧表面上堆叠单个介电层或两个或更多个介电层。
内电极121和122隔着介电层111交替堆叠。
内电极121和122可包括第一内电极121和第二内电极122。第一内电极121和第二内电极122隔着构成主体110的介电层111交替地设置成彼此面对，并且可分别暴露于主体110的第三表面3和第四表面4(分别与主体110的第三表面3和第四表面4接触或分别延伸到主体110的第三表面3和第四表面4)。
参照图2，第一内电极121可与第四表面4间隔开并且通过第三表面3暴露，并且第二内电极122可与第三表面3间隔开并且可通过第四表面4暴露。
在这种情况下，第一内电极121和第二内电极122可通过设置在其间的介电层111彼此电分离。
参照图4，可通过交替堆叠其上印刷有第一内电极121的陶瓷生片和其上印刷有第二内电极122的陶瓷生片，然后烧结该陶瓷生片来形成主体110。
内电极121和122可包括Ni。然而，用于形成内电极121和122的材料不受特别限制，并且可使用具有优异导电性的材料。例如，内电极121和122可包括镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)以及它们的合金中的至少一种。
此外，可通过在陶瓷生片上印刷用于内电极的导电膏来形成内电极121和122，该导电膏包括镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)以及它们的合金中的至少一种。用于内电极的导电膏的印刷方法可使用丝网印刷法或凹版印刷法，但本公开不限于此。
另一方面，内电极121和122的厚度te不需要受到特别限制。
然而，通常，如果内电极被薄薄地形成至小于0.6μm的厚度，详细地，如果内电极的厚度小于等于0.4μm，则担心可靠性可能劣化。
如上所述，根据本公开的实施例，通过将溶在A位中的Dy含量相对于溶在B位中的Dy含量的比(AD/BD)设置为大于等于1.6，介电层可变成N型半导体，因此，由于可通过减小电场负载来提高可靠性，因此即使当内电极121和122的厚度小于等于0.4μm时，也可确保优异的可靠性。
因此，当内电极121和122的厚度小于等于0.4μm时，可更好地改善根据本公开的效果，并且可更容易地实现陶瓷电子组件的小型化和高电容。
内电极121和122的厚度te可表示内电极121和122的平均厚度。
内电极121和122的平均厚度可通过用放大倍数为10,000的扫描电子显微镜(SEM)扫描主体110在长度方向和厚度方向(L-T)上的截面的图像来测量。更详细地，可通过在扫描图像中测量一个内电极在长度方向上等间隔的30个点处的厚度来测量平均值。可在电容形成部Ac中指定等间隔的30个点。另外，在通过将平均值的测量扩展到10个内电极来测量平均值的情况下，内电极的平均厚度可更一般化。
外电极131和132可设置在主体110的第三表面3和第四表面4上。
外电极131和132可包括第一外电极131和第二外电极132，第一外电极131和第二外电极132分别设置在主体110的第三表面3和第四表面4上，并且分别连接到第一内电极121和第二内电极122。
参照图1，外电极131和132可设置为在第二方向上覆盖侧边缘部114和115的两个端表面。
在本实施例中，描述了陶瓷电子组件100具有两个外电极131和132的结构。然而，外电极131和132的数量和形状可根据内电极121和122的形状或其他用途而改变。
另一方面，外电极131和132可使用任何材料形成，只要该材料(诸如金属)具有导电性即可，并且可考虑电特性和结构稳定性来确定具体材料，此外，外电极可具有多层结构。
例如，外电极131和132可包括设置在主体110上的电极层131a和132a以及形成在电极层131a和132a上的镀层131b和132b。
作为电极层131a和132a的更详细的示例，电极层131a和132a可以是包含导电金属和玻璃的烧结电极，或者是包含导电金属和树脂的树脂基电极。
另外，电极层131a和132a可具有在主体上依次形成烧结电极和树脂基电极的形状。另外，电极层131a和132a可通过将包含导电金属的片材转印到主体上或通过将包含导电金属的片材转印到烧结电极上来形成。
作为包括在电极层131a和132a中的导电金属，可使用具有优异导电性的材料，并且该材料不受特别限制。例如，导电金属可以是镍(Ni)、铜(Cu)以及它们的合金中的一种或多种。
镀层131b和132b用于改善安装特性。镀层131b和132b的类型不受特别限制，并且可以是包括Ni、Sn、Pd以及它们的合金中的至少一种的镀层。作为示例，镀层131b和132b可利用多个层形成。
作为镀层131b和132b的更详细的示例，镀层131b和132b可以是Ni镀层或Sn镀层，可具有在电极层131a和132a上顺序形成Ni镀层和Sn镀层的形状，或者可具有在电极层131a和132a上顺序形成Sn镀层、Ni镀层和Sn镀层的形状。另外，镀层131b和132b可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
陶瓷电子组件100的尺寸不需要受到特别限制。
然而，为了同时实现小型化和高电容，由于应该通过减小介电层和内电极的厚度来增加堆叠的数量，因此在具有小于等于1005(长×宽，1.0mm×0.5mm)尺寸的陶瓷电子组件100中，可更好地改善根据本公开的可靠性和绝缘电阻改善效果。
因此，考虑到制造误差和外电极尺寸，当陶瓷电子组件100的长度小于等于1.1mm并且宽度小于等于0.55mm时，根据本公开的可靠性改善效果可能更显著。在这种情况下，陶瓷电子组件100的长度可指陶瓷电子组件100在第二方向上的尺寸，并且陶瓷电子组件100的宽度可指陶瓷电子组件100在第三方向上的尺寸。
实验示例
在制备含有钛酸钡(BaTiO3)粉末作为主成分、相对于100mol％的BaTiO3含量为1mol％的Dy以及其它副成分的介电组合物之后，通过将包含Ni的用于内电极的导电膏涂敷到包含介电组合物的陶瓷生片上，形成内电极图案。然后，将通过层叠其上形成有内电极图案的陶瓷生片而获得的层叠体切割成片单元，然后烧制该片单元以制备样品片。然而，在对比示例1中，使用通过固相法制备的钛酸钡(BaTiO3)粉末，在对比示例2中，使用通过水热合成法制备的钛酸钡(BaTiO3)粉末，在发明示例中，使用通过共沉淀法制备的钛酸钡(BaTiO3)粉末。
首先，对于对比示例1和对比示例2以及发明示例，测量溶在A位中的Dy含量与溶在B位中的Dy含量的比(AD/BD)，并且结果示于图8中。
对于AD/BD测量，使用聚焦离子束(FIB)微取样方法制备TEM样品，该TEM样品从在宽度方向上的样品片的中心部分沿长度方向和厚度方向切割的截面的中心减薄至约50nm。接下来，通过低加速度氩离子处理去除表面损伤层，最后，制造厚度为约20nm-30nm的TEM样品。
使用JEOL ARM300作为配备有Cs校正器的STEM-EDS设备(Cs-STEM)分析TEM样品。首先，在40,000X放大倍数下获得EDS映射，并识别溶有Dy的区域。此后，在溶有Dy的三个区域中以20,000,000X倍放大倍数获得EDS映射，并在EDS映射中包括的所有钙钛矿结构中分析相应的AD/BD值。在20,000,000X放大倍数下获得的每个EDS映射观察到约100个钙钛矿结构，并且在总共三个位置测量，因此，针对对比示例1、对比示例2和发明示例中的每个，可获得约300个数据值，并且其平均值和分布在图8中示出。
参照图8，与25％至75％的数据值对应的数据值的区域由方形框表示，并且由三角形、黑色方形或圆形表示的区域是平均值。对比示例1的AD/BD为1.55，对比示例2的AD/BD为1.38，并且发明示例的AD/BD为1.68。
接下来，对对比示例1、对比示例2和发明示例进行高温加速寿命测试，结果图在图6中示出，高温加速寿命测试的结果在图7中示出为威布尔分布。
对于高温加速寿命测试，为对比示例1和对比示例2以及发明示例中的每个制备40个样品片，并在160℃下施加75V的电压，然后观察绝缘电阻的变化。
参照图6，可看出，初始绝缘电阻的值随着AD/BD值的增加而减小。例如，初始绝缘电阻的值以对比示例2、对比示例1和发明示例的顺序降低。比较平均寿命，对比示例1的平均寿命为39.30(小时)，对比示例2的平均寿命为75.40(小时)，并且发明示例的平均寿命为105.76(小时)，并且可确认发明示例是最高的。当AD/BD满足大于等于1.6时，可确定介电层变成N型半导体，从而降低电场负载并提高可靠性。
下表1总结了对比示例1和对比示例2以及发明示例在160℃下的AD/BD、平均寿命和初始绝缘电阻值。
[表1]
类别 AD/BD 平均寿命(小时) 初始绝缘电阻(160℃，Ω)
对比示例1 1.55 39.30 2.5E+05
对比示例2 1.38 75.40 1.0E+06
发明示例 1.68 105.76 1.5E+05
参照表1，在对比示例1的情况下，AD/BD值高于对比示例2的AD/BD值，因此，绝缘电阻低，但是因为介电层不变成N型半导体，所以可靠性没有提高，并且可看出，由于相对低的绝缘电阻值，平均寿命比对比示例2中的平均寿命短。即，随着AD/BD值增加，平均寿命减少。然而，根据发明示例，随着AD/BD值变得大于等于1.6，可看出平均寿命显著改善。
图9是说明对比示例1和对比示例2以及发明示例在160℃下根据AD/BD的初始绝缘电阻值的图。参照由虚线指示的趋势线，可看出，初始绝缘电阻随着AD/BD值的增加而减小。当AD/BD超过2.0时，160℃下的初始绝缘电阻的值降低至约2.5×104(Ω)，因此，室温下的初始绝缘电阻值可能不满足批量生产标准。
图10是测量对比示例1、对比示例2和发明示例的高温电导率的结果。图10的x轴是以对数标度表示的氧分压log[Po2](atm)，y轴是以对数标度表示的电导率log[σ](Scm-1)。
对于高温电导率，使用质量流量控制器(MFC)在通过气流控制改变氧分压的同时在1000℃下测量双探针电导率。
当高温电导率随着氧分压增加而逐渐降低时，可确定形成了N型半导体。例如，当图10中的高温电导率的曲线图不具有正斜率时，可确定形成N型半导体，并且当出现具有正斜率的部分时，可确定未形成N型半导体。
在发明示例中，由于高温电导率随着氧分压增加而逐渐降低，因此可确定不提供正斜率并且形成N型半导体，并且在对比示例1和对比示例2中，当log[Po2]值大于等于-3时，由于高温电导率再次升高并且提供正斜率，因此可确定在对比示例1和对比示例2中不形成N型半导体。
如上所述，根据实施例，作为本公开的各种效果中的一种效果，可通过控制在由ABO3表示的钙钛矿结构中溶在A位的Dy的含量与溶在B位的Dy的含量的比来提高可靠性。
虽然本公开包括具体示例，但是对于本领域普通技术人员将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例仅被认为是描述性含义，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述被认为适用于其他示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术被执行为具有不同的顺序，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合，和/或由其他组件或其等同方案替换或补充，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的所有变化应被解释为包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种陶瓷电子组件，包括：
主体，包括介电层和内电极；以及
外电极，设置在所述主体上并连接到所述内电极，
其中，所述介电层包括主相，所述主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域，并且
在溶有Dy的区域中，溶在所述钙钛矿结构的A位中的Dy含量与溶在所述钙钛矿结构的B位中的Dy含量的原子比大于等于1.6且小于等于2.0。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述ABO3为BaTiO3。
3.根据权利要求2所述的陶瓷电子组件，其中，相对于100mol％的BaTiO3，Dy的总含量为0.1mol％至4.0mol％。
4.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述介电层包括多个晶粒和设置在相邻晶粒之间的晶界，并且
溶有Dy的区域设置在晶粒和晶界中的至少一个处。
5.根据权利要求4所述的陶瓷电子组件，其中，所述多个晶粒中的至少一个具有Dy溶在晶粒各处的结构。
6.根据权利要求5所述的陶瓷电子组件，其中，在所述多个晶粒中，具有Dy溶在晶粒各处的结构的晶粒的数量比大于等于50％。
7.根据权利要求4所述的陶瓷电子组件，其中，所述多个晶粒中的至少一个具有核-壳结构，并且溶有Dy的区域包括在所述核-壳结构的壳中。
8.根据权利要求4所述的陶瓷电子组件，其中，所述多个晶粒中的至少一个具有Dy溶在晶粒各处的结构，所述多个晶粒中的至少一个具有核-壳结构，并且溶有Dy的区域包括在所述核-壳结构的壳中。
9.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述介电层的平均厚度小于等于0.4μm。
10.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述内电极的平均厚度小于等于0.4μm。
11.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述介电层通过烧结由共沉淀法合成的BaTiO3粉末而形成。
12.根据权利要求1所述的陶瓷电子组件，其中，所述介电层为N型半导体。
13.一种陶瓷电子组件，包括：
主体，包括介电层和内电极；以及
外电极，设置在所述主体上并连接到所述内电极，
其中，所述介电层包括主相，所述主相具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构，并且包括溶有Dy的区域，
在溶有Dy的区域中，溶在所述钙钛矿结构的A位中的Dy含量与溶在所述钙钛矿结构的B位中的Dy含量的原子比大于等于1.6，并且
介电层包括多个晶粒和设置在相邻晶粒之间的晶界，并且所述多个晶粒中的至少一个具有Dy溶在晶粒各处的结构。
14.根据权利要求13所述的陶瓷电子组件，其中，在所述多个晶粒中，具有Dy溶在晶粒各处的结构的晶粒的数量比大于等于50％。
15.根据权利要求14所述的陶瓷电子组件，其中，所述ABO3为BaTiO3。
16.根据权利要求15所述的陶瓷电子组件，其中，相对于100mol％的BaTiO3，Dy的总含量为0.1mol％至4.0mol％。
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