全固态型电容器制造技术

本发明专利技术是包含无机固体电解质(2)、和夹着无机固体电解质(2)而设置的一对集电体(3)的全固态型电容器(1)。在全固态型电容器(1)中，无机固体电解质(2)具有由多个结晶粒子(21)、和形成于结晶粒子(21)间的晶界(22)所构成的多晶结构。结晶粒子(21)中所含的第1结晶粒子(21D)的位于晶界(22)近旁的晶畴(5B)的尺寸大于位于其中心近旁的晶畴(5A)的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及全固态型电容器，特别设及其固体电解质。
技术介绍
信息设备、通信设备乃至家电设备的各种电子设备要求高性能化并要求小型化， 为此需要搭载于电子设备的各电子部件应对高性能化W及小型化。搭载于电子设备的电子 部件之一有电容器。电容器被要求的性能是静电电容，必须在具有高的静电电容的同时作 为整体实现小型化。 专利文献IW及专利文献2记载的层叠陶瓷电容器中作为电介质而使用铁酸领，通 过使电介质的相对介电常数较高来提高静电电容。 在专利文献3记载了全固态型双电层电容器。双电层电容器要利用形成于电解质 与集电体的界面的双电层来实现高的静电电容。另外，若是全固态型，则由于不使用液体作 为电解质，因此不会发生漏液。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:肝专利第5046700号公报 [000引专利文献2:肝特开2012-138502号公报 专利文献3:肝特开2008-130844号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题 铁酸领的相对介电常数约为几千至1万左右，在专利文献1、2记载的层叠陶瓷电容 器中，难W同时满足高的静电电容和小型化。另外，专利文献3所记载的双电层电容器存在 相对于所施加的电压的频率的静电电容的变动大、得不到稳定的特性的问题。 本专利技术的目的在于提供静电电容高、能小型化且静电电容的频率依赖性小的全固 态型电容器。 用于解决课题的手段 本专利技术的全固态型电容器具备:无机固体电解质，其具有由结晶粒子、和形成于该 结晶粒子间的晶界构成多晶结构;和一对集电体，其夹着该无机固体电解质而设置，所述全 固态型电容器的特征在于，所述结晶粒子包含具有离子传导性的第1结晶粒子，该第1结晶 粒子由多个晶畴(domain)构成，并且位于所述结晶粒子的所述晶界近旁的所述晶畴的尺寸 大于位于所述结晶粒子的中屯、近旁的所述晶畴的尺寸。 专利技术的效果 根据本专利技术，能提供静电电容高、能小型化且静电电容的频率依赖性小的全固态 型电容器。 本专利技术的目的、特色、W及优点根据下述的详细说明和附图，会变得明确。【附图说明】 图1表示本专利技术的1个实施方式的全固态型电容器1，（a)是概略截面图，（b)是将 (a)的一部分放大的截面图。 图2是用在阻抗解析中的等效电路图。 图3是基于透射型电子显微镜(TEM)的样本No. 1中的结晶粒子的照片，（a)是结晶 粒子的中屯、近旁的照片，（b)是晶界近旁的照片。 图4是基于透射型电子显微镜(TEM)的样本No.4中的第1结晶粒子的照片，（a)是结 晶粒子的中屯、近旁的照片，（b)的晶界近旁的照片。【具体实施方式】 W下参考附图来详细说明本专利技术的适合实施方式。 图1是概略表示本专利技术的1个实施方式所设及的全固态型电容器1的构成的截面 图。本实施方式的全固态型电容器1包含无机固体电解质2、和夹着该无机固体电解质2而设 置的一对集电体3而构成。集电体3例如由W从Au、Ag、Ni、PdW及化选出的至少1种W上为主 成分的金属材料形成。集电体3的厚度并没有特别限定，例如为0.5~3.0M1。 构成本实施方式的全固态型电容器1的无机固体电解质2具有由多个结晶粒子21、 和形成于结晶粒子21间的晶界22构成的多晶结构，例如Li离子等的碱金属离子在结晶粒子 21内移动。通过该碱金属离子的移动，在集电体3与无机固体电解质2的界面4、W及晶界22 形成双电层，并且结晶粒子21内或晶界22的离子极化、界面极化、取向极化运样的作为电介 质的静电电容叠加，能得到高的静电电容。 作为全固态型电容器1中的电阻分量，在将无机固体电解质2的晶粒内电阻表征为 Rl、将晶界电阻表征为R2、将无机固体电解质2与集电体3的界面电阻表征为R3时，Rl、R2 W 及R3通常满足W下的关系式。 R1<R2<R3...式1 运是因为，具有多晶结构的无机固体电解质2虽然由离子传导性高的结晶粒子21 构成，但在其结晶粒子21彼此的界面即晶界22,离子传导路径变得不连续而离子传导电阻 变高，在无机固体电解质2与集电体3的界面4,进一步加入了接触电阻等。 因此，全固态型电容器1的静电电容在施加给全固态型电容器1的电压（W下还有 仅称作"施加电压"的情况)的频率当中最低的频域，具有相对高的离子传导电阻、离子的频 率响应性低的无机固体电解质2与集电体3的界面4中的界面电容（W下还有仅称作"界面电 容"的情况)成为支配地位。另外，在最高的频域，具有相对低的离子传导电阻、离子的频率 响应性高的晶粒内电容（W下还有仅称作"粒内电容"的情况)成为支配地位，在中间的频 域，具有中间的离子传导电阻、离子的频率响应性为中间的晶界电容（W下还有仅称作"晶 界电容"的情况)成为支配地位。 运表示：虽然在施加电压的频率低的区域界面电容处于支配地位，但随着频率变 高，按照晶界电容、粒内电容的顺序，对界面电容作为串联电容带来影响。如此，由于随着施 加电压的频率变高而发现的新的电容分量是相对低的电容，因此会出现电容器的电容急剧 降低运样的频率依赖性。 用作无机固体电解质2的结晶具有由结晶方位相互不同的多个单晶区域所构成的 微细的晶畴结构5。在晶畴的边界，由于结晶方位不同，因此离子散射而产生离子传导电阻。 因此，在存在大量微细的晶畴的情况下，由于存在大量结晶的方位不同的区域（晶畴）的边 界，因此结晶内部的离子传导性降低。 在本实施方式中，多个结晶粒子21包含第1结晶粒子21D，第1结晶粒子21D具有由 多个晶畴构成的晶畴结构5。并且，第1结晶粒子21D的重要之处在于，相比于位于结晶粒子 21的中屯、近旁的晶畴5A的尺寸，位于结晶粒子21的晶界22近旁的晶畴5B的尺寸更大。即，在 第1结晶粒子21D内部，即使其中屯、近旁因微细的晶畴5A而是离子传导电阻高的状态，也在 晶界22近旁即外周部通过尺寸大的晶畴5B将晶畴的边界的数量抑制得较少，能将外周部的 离子传导性维持得较高，能提高无机固体电解质2的相对介电常数，能提高全固态型电容器 1的静电电容。另外，所谓晶畴5B位于晶界22近旁，是指晶畴5B的至少一部分与晶界22邻接， 或者存在于晶畴5B与晶界22之间的其他晶畴为1~3个。 另外，第1结晶粒子21D内部的晶畴结构5例如能通过透射型电子显微镜（TEM)确 认。在本实施方式中，在第1结晶粒子21D中，位于结晶粒子21的中屯、近旁的晶畴5A的尺寸大 约30nmW下，位于晶界22近旁的晶畴5B的尺寸根据第1结晶粒子21D的大小和形状不同而其 范围多种多样，但大约为30~300nm。另外，所谓晶畴的尺寸，基本是指晶畴的长径方向的大 小，但在晶畴5B与晶界22邻接、其形状具有例如3W上的大的纵横比的情况下，或者在具有 包围第1结晶粒子21D的外周那样的形态的情况下，将从晶界22到该晶畴5B与其他晶畴的边 界为止的厚度视作晶畴5B的尺寸。 另外，在形成于结晶粒子21间的晶界22,离子不能从一方的结晶粒子21经由晶界 22移动到邻接的另一方的结晶粒子21。相对于夹着运样的晶界22的结晶粒子22间的离子传 导的电阻（晶界电阻)越大，则在一对集电体3间移动的离子的响应性越降低，在无机固体电 解质2与集电体3的界面4的双电层那样的极化的极化频率越低频化。因此，晶界22中的极化 成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固态型电容器，具备：无机固体电解质，其具有由结晶粒子、和形成于该结晶粒子间的晶界构成的多晶结构；和一对集电体，其夹着该无机固体电解质而设置，所述全固态型电容器的特征在于，所述结晶粒子包含具有离子传导性的第1结晶粒子，该第1结晶粒子由多个晶畴构成，并且位于所述结晶粒子的所述晶界近旁的所述晶畴的尺寸大于位于所述结晶粒子的中心近旁的所述晶畴的尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平原诚一郎，小野智之，古内史人，永吉麻衣子，积洋二，笠井修一，鹤见敬章，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，储能材料合同会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP