層疊陶瓷電容器的製作方法

2023-06-21 13:55:21 1

專利名稱：層疊陶瓷電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及層疊陶瓷電容器，特別是涉及層疊陶瓷電容器的層疊結構。
現有的層疊陶瓷電容器具有由陶瓷介電層與導體層交替層疊而成的層疊體，以及形成於層疊體的兩個端部處並與上述導體層連接的外部電極。其中，導體層與兩端的外部電極交替地連接。即，一個外部電極與導體層每隔一層進行連接，另一個外部電極與不與上述一個外部電極連接的導體層相連接。
這樣的層疊陶瓷電容器在例如外形尺寸為3.2mm×1.6mm×1.6mm、即所謂3216型的、電容量為10F的電容器的情況下，導體層的層疊數量為350片，陶瓷介電層的厚度為3.0μm，導體層的厚度為1.5μm。即，陶瓷介電層的厚度為導體層厚度的2倍左右。
然而，一般來說，作為層疊陶瓷電容器，在某些場合需要對熱衝擊具有較高的耐受性。而且近年來，人們需求小型且大容量的層疊陶瓷電容器。而現有層疊陶瓷電容器在某些場合缺乏足夠的耐熱衝擊性。特別是，通過增加層疊數量以謀求小型且大容量化時，無法獲得足夠的耐熱衝擊性。
本發明是鑑於上述狀況而提出的，其目的是提供一種具有優異的耐熱衝擊性的層疊陶瓷電容器。
為實現上述目的，技術方案1的發明所提出的方案屬於由導體層與陶瓷介電層交替層疊而成的層疊陶瓷電容器，其特徵是，上述陶瓷介電層的厚度不大於上述導體層的厚度。
一般來說，在層疊陶瓷電容器中，與陶瓷介電層相比，導體層比較具有對熱衝擊的柔韌性。因此，在本發明中，由於陶瓷介電層的厚度不大於導體層的厚度，故導體層在總體中的比例增加，這樣，對熱衝擊的耐受性得以提高。
此外，技術方案2的發明所提出的方案屬於由導體層與陶瓷介電層交替層疊而成的層疊陶瓷電容器，其特徵是，上述陶瓷介電層由陶瓷微粒和存在於該陶瓷微粒之間的二次相構成，在相向的導體層之間包含有不存在陶瓷微粒而僅由上述二次相構成的部位。
一般來說，在層疊陶瓷電容器中，與構成陶瓷介電層的陶瓷微粒相比，存在於該陶瓷微粒之間的二次相比較具有對熱衝擊的柔韌性。因此，根據本發明，僅由上述二次相構成的部位能夠對熱衝擊進行緩解，故可提高對熱衝擊的耐受性。
作為本發明最佳實施形式的一個例子，技術方案3的發明所提出的方案如權利要求2所說的層疊陶瓷電容器，其特徵是，全部陶瓷介電層中的10％以上90％以下的陶瓷介電層具有僅由上述二次相構成的部位。
如上所述，按照技術方案1的發明，由於陶層介電層的厚度不大於導體層的厚度，因此，從總體上說，對熱衝擊比較具有柔韌性的導體層所佔的比例較大，由此可提高對熱衝擊的耐受性。
此外，按照技術方案2和3的發明，由於位於相向的導體層之間的不存在陶瓷微粒而僅由上述二次相構成的部位可緩解熱衝擊，故能夠提高整體的熱衝擊耐受性。


圖1是層疊陶瓷電容器的局剖立體圖。
圖2是層疊陶瓷電容器的放大剖視圖。
圖3是層疊陶瓷電容器的放大剖視圖。
第1實施形式對本發明第1實施形式所涉及的層疊陶瓷電容器結合附圖進行說明。圖1是層疊陶瓷電容器的局剖立體圖，圖2是層疊陶瓷電容器的放大剖視圖。
如圖1所示，該層疊陶瓷電容器10具有由陶瓷介電層11與導體層12交替層疊而成的形狀約為正方體的層疊體13，形成於層疊體13的兩個端部處並與上述導體層12連接的外部電極14。其中，導體層12與兩端的外部電極14交替地連接。即，一個外部電極14與導體層12每隔一層進行連接，另一個外部電極14與未與上述一個外部電極14連接的導體層12相連接。
陶瓷介電層11例如由BaTiO3類具有強介電性能的陶瓷燒結體構成。而導體層12例如由Pd、Ni、Ag等金屬材料構成。層疊體13是將印刷有導電性塗膏的陶瓷生片材多片進行層疊並經過燒結而形成。這樣，陶瓷生片材燒結成陶瓷介電層11，而導電性塗膏燒結成導體層12。外部電極14例如由諸如Ni、Ag等金屬材料構成。
如圖2所示，該層疊陶瓷電容器10的特徵在於，陶瓷介電層11的厚度Dd不大於導體層12的厚度De。具體地說就是，陶瓷介電層11的厚度Dd以導體層12的厚度De的70％～100％左右為宜，最好為85％～100％左右。在這裡，若陶瓷介電層11與導體層12相比較，導體層12對熱衝擊具有柔韌性。
圖2所示導體層12表現為中間斷開，這是由於，形成導體層12的導電性塗膏中所含有的金屬微粒凝聚而導致導體層12的厚度不均勻，其結果，產生了未形成為導體的部位。在導體層12的中間斷開部位，填充有陶瓷介電層11所含有的二次相15。
下面，對該層疊陶瓷電容器製造方法的一個例子進行說明。首先，在以例如BaTiO3等為主原料，將SiO2作為添加物加以混合的介電陶瓷材料中，混合既定量的有機粘合劑以及有機溶劑或水經攪伴而獲得陶瓷漿料。其次，將該陶瓷漿料以刮片法等帶材成型法製成陶瓷生片材。
其次，以絲網印刷、凹版印刷、凸版印刷等方法將導電性塗膏以既定的形狀印刷在該陶瓷生片材上。在這裡，所塗布的導電性塗膏應能夠使燒結後導體層的厚度厚於陶瓷介電層的厚度。
其次，將印刷有導電性塗膏的陶瓷生片材以壓力裝置進行層疊與壓合以獲得陶瓷層疊體。然後，將陶瓷層疊體裁切成單個元件大小以獲得層疊片狀元件體。其次，對該層疊片狀元件體以既定的溫度條件及氣體氛圍條件進行燒結以獲得燒結體。最後，在燒結體的兩端以諸如浸漬法等方法形成外部電極而獲得層疊陶瓷電容器。
在本實施形式所涉及的層疊陶瓷電容器10中，由於對熱衝擊比較具有柔韌性的導體層12比陶瓷介電層11厚，故整體的耐熱衝擊性優異。特別是，在通過各層薄型化並增加層疊數而實現小型化和大容量化的場合，該層疊陶瓷電容器10具有優異的耐熱衝擊性。
第2實施形式結合附圖對本發明第2實施形式所涉及的層疊陶瓷電容器進行說明。圖3是層疊陶瓷電容器的放大剖視圖。
與上述第1實施形式同樣，該層疊陶瓷電容器具有由陶瓷介電層21與導體層22交替層疊而成的形狀約為正方體的層疊體，形成於層疊體的兩個端部處並與上述導體層22連接的外部電極。其中，導體層22與兩端的外部電極交替地連接。即，一個外部電極與導體層22每隔一層進行連接，另一個外部電極與未與上述一個外部電極連接的導體層22相連接。
陶瓷介電層21例如由BaTiO3類具有強介電性能的陶瓷燒結體構成。而導體層22例如由Pd、Ni、Ag等金屬材料構成。層疊體是將印刷有導電性塗膏的陶瓷生片材多片進行層疊並經過燒結而形成。這樣，陶瓷生片材燒結成陶瓷介電層21，導電性塗膏燒結成導體層22。外部電極例如由Ni、Ag等金屬材料構成。
該層疊陶瓷電容器的特徵在於陶瓷介電層21的結構。一般來說，陶瓷介電層由陶瓷微粒和存在於該陶瓷微粒之間的二次相構成。其中，所說的「二次相」，是燒結陶瓷時與原料一起添加的添加物，或者是添加物與陶瓷微粒二者反應的產物。該二次相與陶瓷微粒相比，對熱衝擊具有柔韌性。一般來說，陶瓷介電層處於在整個範圍內各陶瓷微粒緊密結合的狀態。
如圖3所示，本實施形式所涉及的層疊陶瓷電容器的特徵是，陶瓷介電層21包含有在相向的導體層22之間不存在陶瓷微粒31而僅由二次相32構成的部位21a。其中，僅由二次相32構成的部位21a的大小、即相向的陶瓷微粒31的間隔不小於陶層介電層的厚度。此外，僅由二次相32構成的部位21a，以在一層陶瓷介電層21中包含有0％～15％左右為宜，最好為0％～5％左右。另外，具有僅由二次相32構成的部位21a的陶瓷介電層21，以佔全部陶瓷介電層21的10％～90％左右為宜，最好為15％～30％左右。
圖3中導體層22表現為中間斷開，這是由於，形成導體層22的導電性塗膏中所含有的金屬微粒發生凝結而導致導體層22的厚度不均勻，其結果，產生了未形成為導體的部位。在導體層22的中間斷開部位，填充有陶瓷介電層21所含有的二次相32。
下面，對該層疊陶瓷電容器製造方法的一個例子進行說明。首先，在介電陶瓷材料中，混合既定量的有機粘合劑以及有機溶劑或水經攪拌以獲得陶瓷漿料。其中，介電陶瓷材料是在例如BaTiO3等鈦酸鋇類主原料中混合SiO2等添加物而成。該添加物在進行後述的燒結時形成二次相。該添加物以相對於主原料混合1％～10％左右為宜，最好為3％～7％左右。
其次，將該陶瓷漿料以刮片法等帶材成型法製成陶瓷生片材。其次，以絲網印刷、凹版印刷、凸版印刷等方法將導電性塗膏以既定的形狀印刷在該陶瓷生片材上。然後，將印刷有導電性塗膏的陶瓷生片材以壓力裝置進行層疊與壓合以獲得陶瓷層疊體。
其次，將陶瓷層疊體裁切成單個元件大小以獲得層疊片狀元件體。然後，對該層疊片狀元件體以既定的溫度條件及氣體氛圍條件進行燒結以獲得燒結體。最後，在燒結體的兩端以諸如浸漬法等方法形成外部電極而獲得層疊陶瓷電容器。
作為本實施形式所涉及的層疊陶瓷電容器，由於陶瓷介電層21包含有僅由對熱衝擊較柔韌的二次相構成的部位21a，故整體的耐熱衝擊性優異。即，僅由該二次相構成的部位21a起著緩衝應力的作用。特別是，在通過各層的薄型化並增加層疊數以實現小型化和大容量化的場合，該層疊陶瓷電容器具有優異的耐熱衝擊性。
在上述第1及第2實施形式中，作為陶層介電層的材料，列舉了主原料為BaTiO3、添加物為SiO2的例子，但本發明並不受此限定。例如，作為主原料，也可以採用BaTiO3、Bi4Ti3O12、(Ba、Sr、Ca)TiO3、(Ba、Ca)(Zr、Ti)O3、(Ba、Sr、Ca)(Zr、Ti)O3以及Ba(Ti、Sn)O3等。而作為添加物，也可採用MgO、Mn3O4、Li族玻璃以及B族玻璃等。
權利要求
1．一種由導體層與陶瓷介電層交替層疊而成的層疊陶瓷電容器，其特徵是，上述陶瓷介電層的厚度不大於上述導體層的厚度。
2．一種由導體層與陶瓷介電層交替層疊而成的層疊陶瓷電容器，其特徵是，上述陶瓷介電層由陶瓷微粒和存在於該陶瓷微粒之間的二次相構成，在相向的導體層之間包含有不存在陶瓷微粒而僅由上述二次相構成的部位。
3．如權利要求2所說的層疊陶瓷電容器，其特徵是，全部陶瓷介電層中的10％以上、90％以下的陶瓷介電層具有僅由上述二次相構成的部位。
全文摘要
提供一種具有優異的耐熱衝擊性的層疊陶瓷電容器,由導體層12與陶瓷介電層11交替層疊而成的層疊陶瓷電容器中,上述陶瓷介電層11的厚度不大於上述導體層12的厚度,因此,從總體上說,對熱衝擊比較具有柔韌性的導體層所佔的比例較大,由此可提高對熱衝擊的耐受性。
文檔編號H01G4/30GK1304146SQ00135498
公開日2001年7月18日 申請日期2000年12月20日 優先權日1999年12月24日
發明者水野洋一 申請人:太陽誘電株式會社