单块陶瓷电子元件制造技术

一种单块陶瓷电子元件，包括含有多层陶瓷层和多个位于所述陶瓷层之间的内电极的层压物，该陶瓷层由陶瓷原料粉末烧结而成，该内电极由金属粉末烧结而成。陶瓷层的厚度为３微米或更薄，它含有平均粒径大于０．５微米的陶瓷颗粒，在陶瓷层厚度方向陶瓷颗粒的粒径小于陶瓷层的厚度，内电极的厚度为０．２－０．７微米。在层压物相反两端的每一端上，该电子元件较好还包括外电极，所述陶瓷层由陶瓷介电材料制成，所述多个内电极中的每一个的一个边缘露出于所述层压物相反两端中的一端，从而与一个外电极电气相连，形成单块陶瓷电容器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单块陶瓷电子元件，例如带有由贱金属(如镍或镍合金)制成的内电极的单块陶瓷电容器。已经推向市场的各种单块陶瓷电子元件带有多层陶瓷层和形成于这些陶瓷层之间的内电极。其具体例子包括使用陶瓷介电材料作为陶瓷层的单块陶瓷电容器。通常，这种单块陶瓷电容器中使用贵金属(如钯或铂或其合金)作为内电极，因为介电材料必须在温度高达1300℃的空气中进行烧制。但是，用这种材料制造电极非常昂贵，导致产品成本上升。为了降低生产成本，已经使用贱金属作为单块陶瓷电容器中的内电极材料，并且开发出各种非还原性介电材料，这种介电材料能在中性或还原性气氛中烧制以防止电极在烧制过程中发生氧化。用作内电极的贱金属的例子包括钴、镍和铜。出于成本和抗氧化性考虑，主要使用镍。目前需要进一步降低单块陶瓷电容器的尺寸并提高电容量，并且已经对提高陶瓷介电材料的介电常数和降低厚度进行了研究，同时对降低电极材料厚度进行了研究。一般来说，采用含金属粉末的导电胶用印刷法(如网印)形成单块陶瓷电容器的内电极。当将镍粉作为这种金属粉末混入所述导电胶时，在许多情况下使用平均粒径超过0．25微米的镍粉(它是用液相法或化学气相法制得的)。但是，使用这样大的粒径难以降低内电极的厚度。当使用平均粒径高至0．25微米的镍粉时，为了使介电陶瓷具有介电性能，电极的厚度必须设定在0．8微米或更厚。尽管降低陶瓷介电层的厚度是提高单块陶瓷电容器的电容量的最有效方法，但是例如使用3微米或更薄厚度的陶瓷层对0．8微米厚度的内电极时，由于电极和陶瓷的收缩因子的差异通常会导致脱层，这是单块电容器致命的结构缺陷。对于满足日本工业标准(JIS)规定的F级和E级特性的高介电常数型单块陶瓷电容器和满足SL级和CG级特性的温度补偿型单块陶瓷电容器，当陶瓷层的厚度薄至3微米或更薄时，其电气特性会下降，从而难以得到高性能的单块陶瓷电容器。因此，本专利技术的一个目的是提供一种单块陶瓷电子元件，可降低其内电极和陶瓷层的厚度而不会产生结构缺陷，从而能小型化并提高可靠性。本专利技术单块陶瓷电子元件包括含有多层陶瓷层和多个位于所述陶瓷层之间的内电极的层压物，所述陶瓷层是陶瓷原料粉末烧结而成的，所述电极是金属粉末烧结而成的。所述陶瓷层的厚度为3微米或更薄，它含有平均粒径大于0．5微米的陶瓷颗粒。在陶瓷层厚度方向上陶瓷颗粒的粒径小于该陶瓷层的厚度。内电极的厚度为0．2－0．7微米。在所述层压物相反两端的每一端上，单块陶瓷电子元件较好还包括外电极，陶瓷层由陶瓷介电材料制成，所述多个内电极中的每一个的一个边缘露出于所述层压物相反两端中的一端，从而与一个外电极电气相连，形成单块陶瓷电容器。内电极较好由含金属粉末的导电胶制成，导电胶中的金属粉末的平均粒径为10－200nm。金属粉末较好由贱金属制成，所述贱金属较好含有镍。内电极的制造方法较好含有用印刷法施涂含金属粉末的导电胶的步骤。烧结前陶瓷原料粉末的平均粒径较好为25－250nm。构成陶瓷层的每个陶瓷颗粒较好具有均匀的组成和均匀的晶体结构，各个陶瓷颗粒具有相同的组成和相同的晶体结构。构成陶瓷层的每个陶瓷颗粒较好具有均匀的组成和均匀的晶体结构，并且陶瓷层由至少两种具有不同组成的陶瓷颗粒制成。附图说明图1是本专利技术一个实例的单块陶瓷电容器的剖面图。下面将描述本专利技术一个实例，它是具有图1所示结构的单块陶瓷电容器1。单块陶瓷电容器1包括层压物3和第一和第二外电极6和7，所示层压物包括由层压的陶瓷介电材料组成的多层陶瓷层2，所述外电极分别位于层压物的第一端4和第二端5。单块陶瓷电容器1形成长方体形晶片型单块陶瓷电子元件。第一内电极8和第二内电极9交替放置在层压物3中。第一内电极8位于多层陶瓷层2之间的特定界面上，其一个边缘露出第一端4，从而与第一外电极6电气相连。第二内电极9位于多层陶瓷层2之间的特定界面上，其一个边缘露出第一端5，从而与第二外电极7电气相连。为了制造单块陶瓷电容器1，制得主要原料(如钛酸钡，即陶瓷原料粉末)和用于改进特性的添加剂作为原料。出于下面所述的原因，较好例如通过调节煅烧温度或者使用湿法合成，使所用的陶瓷原料粉末的平均粒径为25－250nm。陶瓷原料粉末是通过湿法混合氧化物或羰基化合物(称为固相法)或者通过湿法合成(称为水热合成或水解)以达到预定的组成，随后干燥并煅烧而制得的。称取预定量的原料粉末和添加剂，通过湿法混合形成混合粉末。更具体地说，将各种添加剂混入氧化物粉末形式或羰基化物粉末形式的陶瓷原料粉末中，随后湿混之。在该步骤中，为了使各种添加剂溶解在溶剂中，可形成烷氧化物或化合物，如乙酰乙酸盐或金属皂。或者，可将含各种添加剂的溶液施加在陶瓷原料粉末的表面上，随后进行热处理。接着，向该混合粉末中加入有机粘合剂和溶剂，制得陶瓷淤浆。使用该陶瓷淤浆制得用于制造介电陶瓷层2的陶瓷坯料片。出于下面所述的原因，设定该坯料片的厚度使其烧制后的厚度为3微米或更薄。随后用印刷法(如网印法)在特定的陶瓷坯料片上形成用作内电极8和9的导电胶薄膜。设定导电胶薄膜的厚度，使得其烧制后的厚度为0．2－0．7微米。构成导电胶薄膜的导电胶含有金属粉末、粘合剂和溶剂。出于下面所述的原因，金属粉末的平均粒径较好为10－200nm。例如，可使用含有镍粉、乙基纤维素粘合剂和溶剂(如松油醇)的导电胶。该导电胶是用三辊研磨机等精心制作的，从而使具有10－200nm很小平均粒径的镍粉团聚物能松散或破碎，使镍粉令人满意地分散。可例如通过化学气相法、氢电弧放电法或气体蒸发法有利地制得金属粉末，更具体地说，制得镍粉。在化学气相法中，加热蒸发氯化镍。通过惰性气体输运使形成的氯化镍蒸气在预定温度下与氢接触由此反应形成镍粉末。通过冷却含镍粉的反应气体而回收镍粉。在氢电弧放电法中，在含氢气氛中进行电弧放电，使镍熔融并气化，从而由气相制得细微的镍粉。用电弧或等离子体加热法将过饱和的氢溶解在熔融的镍中，当氢从熔融镍中逸出时产生局部高温状态，加速镍的蒸发，从而产生镍蒸气。通过浓缩并冷却该镍蒸气，制得细微的镍粉。在气体蒸发法中，在充有惰性气体(如Ar、He或Xe)的容器中通过加热(如高频感应加热)使镍锭熔化，产生镍蒸气。使形成的镍蒸气与惰性气体接触使之冷却并固化，从而制得细微的镍粉。随后，将多片陶瓷坯料片，包括带有如上所述导电胶薄膜的陶瓷坯料片叠合并压制，接着根据需要进行切割。用这种方法制得层压物坯料3，坯料3中多层陶瓷坯料片和在这些陶瓷坯料片之间用于形成多个内电极8和9的导电胶薄膜层压在一起，并且用于形成内电极8或9的各个导电胶薄膜有一端分别露出端部4或5。接着，在还原性气氛中烧制层压物3。在该步骤，由于下面所述的原因，设定烧制条件，使烧制后构成陶瓷层2的陶瓷颗粒的平均粒径大于0．5微米。分别在层压物3的第一端4和第二端5形成第一外电极6和第二外电极7，使之分别与第一内电极8和第二内电极9的露出边缘电气相连。外电极6和7的材料组成无特别限制。具体地说，可使用与内电极8和9相同的材料。或者，可使用由导电金属粉末(如银粉、钯粉、银－钯合金粉、铜粉或铜合金粉)组成的烧结层，或者使用加有玻璃料(如B2O3－Li2O－SiO2－BaO基玻璃、B2O3－SiO2－BaO基玻璃、Li2O－SiO2－BaO基玻璃或B2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单块陶瓷电子元件，它包括： 含有多层陶瓷层和多个位于所述陶瓷层之间的内电极的层压物，所述陶瓷层是陶瓷原料粉末烧结而成的，所述内电极是金属粉末烧结而成的， 所述陶瓷层的厚度为３微米或更薄，它含有平均粒径大于０．５微米的陶瓷颗粒，在陶瓷层厚度方向上陶瓷颗粒的粒径小于各层陶瓷层的厚度，每个内电极的厚度为０．２－０．７微米。

【技术特征摘要】
JP 1999-7-6 192303/991．一种单块陶瓷电子元件，它包括含有多层陶瓷层和多个位于所述陶瓷层之间的内电极的层压物，所述陶瓷层是陶瓷原料粉末烧结而成的，所述内电极是金属粉末烧结而成的，所述陶瓷层的厚度为3微米或更薄，它含有平均粒径大于0．5微米的陶瓷颗粒，在陶瓷层厚度方向上陶瓷颗粒的粒径小于各层陶瓷层的厚度，每个内电极的厚度为0．2－0．7微米。2．如权利要求1所述的单块陶瓷电子元件，在所述层压物相反两端的每一端上，它还包含外电极，其中所述陶瓷层包括陶瓷介电材料，所述多个内电极中的每一个的一个边缘露出于所述层压物相反两端中的一端，从而与一个外电极电气相连，形成单块陶瓷电容器。3．如权利要求1或2所述的单块陶瓷电子元件，其特征在于所述内电极是由含金属粉末的导电胶制成的，所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：浜地幸生，和田信之，山名毅，中村孝则，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]