層疊陶瓷電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種包含具有多層內(nèi)部電極層隔著電介質(zhì)層層疊而成的結(jié)構(gòu)的電容器主體的層疊陶瓷電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于此種層疊陶瓷電容器的小型化及大電容化的需求依然較高，而滿足該需求則無法避免內(nèi)部電極層與電介質(zhì)層進(jìn)一步薄層化。然而，若電介質(zhì)層發(fā)展薄層化，具體而言，若電介質(zhì)層的厚度達(dá)到Ι.Ομπι以下，則容易產(chǎn)生層疊陶瓷電容器的絕緣電阻值劣化。
[0003]所述絕緣電阻值劣化被認(rèn)為主要原因在于高電場下產(chǎn)生于電介質(zhì)結(jié)晶的氧缺陷(結(jié)構(gòu)缺陷)，但在任何情況下，該絕緣電阻值的劣化將直接關(guān)系到層疊陶瓷電容器的壽命，因此，要求及早改善。
[0004]本發(fā)明者是在考量成本的基礎(chǔ)上，對(duì)所述絕緣電阻值劣化的改善方案進(jìn)行了各種摸索，最終，開發(fā)出可通過與下述專利文獻(xiàn)I中記載的方法不同的方法，抑制該絕緣電阻值劣化，從而完成本發(fā)明。
[0005][【背景技術(shù)】文獻(xiàn)]
[0006][專利文獻(xiàn)]
[0007][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開2005-281066號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008][發(fā)明所要解決的問題]
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種絕緣電阻值不易劣化的層疊陶瓷電容器。
[0010][解決問題的技術(shù)手段]
[0011]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明是一種層疊陶瓷電容器，包含具有多層內(nèi)部電極層隔著電介質(zhì)層層疊而成的結(jié)構(gòu)的電容器主體，其特征在于:在將包含層疊方向上鄰接的2個(gè)內(nèi)部電極層與插入至該2個(gè)內(nèi)部電極層之間的I個(gè)電介質(zhì)層的部分視為單位電容器時(shí)，排列在層疊方向上的多個(gè)單位電容器各自的靜電電容具有層疊方向中央小于層疊方向兩側(cè)的分布O
[0012][發(fā)明的效果]
[0013]排列在層疊方向上的多個(gè)單位電容器各自的靜電電容具有層疊方向中央小于層疊方向兩側(cè)的分布的層疊陶瓷電容器與不具有此種分布的層疊陶瓷電容器相比，不易產(chǎn)生絕緣電阻值劣化。因此，即便為滿足小型化及大電容化需求而發(fā)展電介質(zhì)層的薄層化，也可提供不易產(chǎn)生絕緣電阻值劣化的層疊陶瓷電容器。
[0014]本發(fā)明的所述目的及其以外的目的、構(gòu)成特征、及作用效果是由以下的說明與附圖闡明。
【附圖說明】
[0015]圖1(A)是應(yīng)用本發(fā)明的層疊陶瓷電容器的縱剖視圖；圖1(B)是該層疊陶瓷電容器的沿著圖UA)的B-B線的橫剖視圖；圖1(C)是表示該層疊陶瓷電容器的等效電路的圖；圖1(D)是表示該層疊陶瓷電容器所包含的單位電容器各自的靜電電容的分布的圖。
[0016]圖2是表示實(shí)施樣品I及2與比較樣品I分別包含的單位電容器的各自的靜電電容分布的圖。
[0017]圖3是表示實(shí)施樣品I?6與比較樣品I?3的各自的靜電電容及HALT結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]《層疊陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)》
[0019]首先，引用圖1(A)?(D)，對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的層疊陶瓷電容器10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0020]圖1㈧及⑶所示的層疊陶瓷電容器10包含:大致長方體形狀的電容器主體11，長度、寬度及高度的基準(zhǔn)尺寸具有長度>寬度=高度的尺寸關(guān)系；及I對(duì)外部電極14，設(shè)置在該電容器主體11的長度方向兩端部。順帶而言，所述長度相當(dāng)于圖1(A)中的左右方向的尺寸，所述寬度相當(dāng)于圖1(B)中的上下方向的尺寸，所述高度相當(dāng)于圖1(A)中的上下方向的尺寸。而且，所述尺寸關(guān)系并不限定于長度>寬度=高度，例如也可以是長度>寬度>尚度的尺寸關(guān)系。
[0021]電容器主體11具有共計(jì)20層內(nèi)部電極層12隔著電介質(zhì)層13 (共計(jì)19層)層疊而成的結(jié)構(gòu)。而且，在電容器主體11的最上位的內(nèi)部電極層12的上側(cè)與最下位的內(nèi)部電極層12的下側(cè)，存在僅層疊多層電介質(zhì)層13而構(gòu)成的上下裕量(margin)(無符號(hào))。進(jìn)而，在電容器主體11的寬度方向一側(cè)與寬度方向另一側(cè)，存在僅由多層電介質(zhì)層13構(gòu)成的左右裕量(無符號(hào))。順帶而言，在圖UA)及⑶中，為便于圖示，而表示內(nèi)部電極層12的數(shù)量設(shè)為20的層疊陶瓷電容器10，但滿足小型化及大電容化的需求的實(shí)際的層疊陶瓷電容器的內(nèi)部電極層的數(shù)量可達(dá)到100以上。
[0022]各內(nèi)部電極層12包含鎳、銅、鈀、鉑、銀、金、或該等的合金等，且各厚度、組成及俯視形狀(大致矩形)大致相同。各電介質(zhì)層13也包括構(gòu)成上下裕量的電介質(zhì)層13在內(nèi)，含有鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鈣、鈦酸鎂、鋯酸鈣、鋯鈦酸鈣、鋯酸鋇、或氧化鈦等，且各厚度、組成及俯視形狀(大致矩形)大致相同，但該俯視形狀是長度及寬度大于各內(nèi)部電極層12的俯視形狀。
[0023]共計(jì)20層的內(nèi)部電極層12中的圖1㈧中自上而下第奇數(shù)層的內(nèi)部電極層12 (共計(jì)10層)與自上而下第偶數(shù)層的內(nèi)部電極層12(共計(jì)10層)是在長度方向上錯(cuò)開，且自上而下第奇數(shù)層的內(nèi)部電極層12是電性連接在左側(cè)的外部電極14，且自上而下第偶數(shù)層的內(nèi)部電極層12是電性連接在右側(cè)的外部電極14。
[0024]各外部電極14具有密接于電容器主體11的長度方向兩端部的基底層(無符號(hào))、與形成在該基底層的表面的表面層的2層結(jié)構(gòu)，或者在基底層與表面層之間包含中間層的3層結(jié)構(gòu)。基底層優(yōu)選包含與內(nèi)部電極層12相同的材料，且表面層包含錫、鈀、金、或鋅等，中間層包含鉑、鈀、金、銅、或鎳等。
[0025]所述層疊陶瓷電容器10是在將包含電容器主體11的上下方向、即層疊方向上鄰接的2個(gè)內(nèi)部電極層12與插入至該2個(gè)內(nèi)部電極層12之間的I個(gè)電介質(zhì)層13的部分視為單位電容器時(shí)，如圖1(C)所示，可視為包含排列在層疊方向上的共計(jì)19個(gè)單位電容器UCl?UC19，且該單位電容器UCl?UC19并聯(lián)連接于I對(duì)外部電極14。
[0026]圖1(D)是在自所述層疊陶瓷電容器10卸除I對(duì)外部電極14的狀態(tài)下，利用手動(dòng)探針儀(manual prober)與LCR測量儀(Agilent制造的4284A)分別地測定共計(jì)19個(gè)單位電容器UCl?UC19各自的靜電電容，并將排列在層疊方向上的共計(jì)19個(gè)單位電容器UCl?UC19各自的靜電電容繪制成二維圖表。
[0027]根據(jù)圖1(D)可知，在所述層疊陶瓷電容器10中，排列在層疊方向上的共計(jì)19個(gè)單位電容器UCl?UC19各自的靜電電容具有層疊方向中央小于層疊方向兩側(cè)的分布。詳細(xì)而言，排列在層疊方向上的共計(jì)19個(gè)單位電容器UCl?UC19各自的靜電電容具有自層疊方向兩側(cè)的單位電容器UCl及UC19朝向?qū)盈B方向中央的單位電容器UClO逐漸降低的分布。
[0028]《層疊陶瓷電容器的第I制造方法》
[0029]其次，對(duì)適合獲得所述層疊陶瓷電容器10的第I制造方法進(jìn)行說明。
[0030]在制造時(shí)，準(zhǔn)備包含鈦酸鋇粉末、乙醇(溶劑)、聚乙烯丁醛(粘合劑)、及分散劑等添加劑的電介質(zhì)層用漿料、與包含鎳粉末、松油醇(溶劑)、乙基纖維素(粘合劑)、及分散劑等添加劑的內(nèi)部電極層用膏。
[0031]接著，在載具膜上使用模涂機(jī)等以特定厚度及寬度涂覆電介質(zhì)層用漿料后，實(shí)施干燥處理，制作第I薄片，并且在該第I薄片上，使用絲網(wǎng)印刷機(jī)等以特定厚度及形狀矩陣狀地印刷內(nèi)部電極層用膏后實(shí)施干燥處理，制作第2薄片。
[0032]接著，使用沖裁刀及具有加熱器的吸附頭等，將自第I薄片沖裁所得的特定形狀的第3薄片疊合特定數(shù)為止，進(jìn)行熱壓接，且在其上疊合自第2薄片沖裁所得的特定形狀的第4薄片(包含矩陣狀地印刷且經(jīng)干燥的薄片)至特定數(shù)為止，進(jìn)行熱壓接，且在其上疊合自第I薄片沖裁所得的特定形狀的第3薄片至特定數(shù)為止，進(jìn)行熱壓接，并使用熱等靜壓機(jī)等最終性地對(duì)其進(jìn)行熱壓接，制作未煅燒層疊薄片。
[0033]接著，使用晶圓切片機(jī)等將未煅燒層疊薄片切斷成晶格狀，制作與電容器主體11相對(duì)應(yīng)的未煅燒芯片。
[0034]接著，將多個(gè)未煅燒芯片投入煅燒爐中，在還原性環(huán)境下、或低氧分壓環(huán)境下，以與所述鎳粉末及所述鈦酸鋇粉末相應(yīng)的溫度分布進(jìn)行煅燒(包含脫脂處理與煅燒處理)。該煅燒步驟的關(guān)鍵之處在于:煅燒處理中的升溫采用急速升溫、例如5000?10000°C Ar,自未煅燒芯片的表面朝向中心，有意識(shí)地呈現(xiàn)燒結(jié)進(jìn)度低下。
[0035]接著，在已煅燒過的芯片的長度方向兩端部，使用輥筒涂層機(jī)等涂覆外部電極用膏(沿用內(nèi)部電極層用膏)，并在所述相同環(huán)境下實(shí)施焙燒處理，形成基底層，接著，在該基底層的表面利用電解鍍敷形成表面層、或中間層及表面層，從而制作I對(duì)外部電極。
[0036]《層疊陶瓷電容器的第2制造方法》
[0037]其次，對(duì)適合獲得所述層疊陶瓷電容器10的第2制造方法進(jìn)行說明。
[0038]該第2制造方法與所述第I制造方法不同之處在于:(I)在所述準(zhǔn)備步驟中，不僅準(zhǔn)備所述電介質(zhì)層用漿料與所述內(nèi)部電極層用膏，而且準(zhǔn)備對(duì)所述電介質(zhì)層用漿料中添加燒結(jié)助劑所得的第2電介質(zhì)層用漿料，(2)在所述薄片制作步驟中，不僅制作所述第2薄片，而且在載具膜上使用模涂機(jī)等以特定厚度及寬度涂覆第2電介質(zhì)層用漿料，實(shí)施干燥處理，制作第5薄片，(3)在所述未煅燒層疊薄片制作步驟中，將自第5薄片沖裁的特定形狀的第6薄片疊合至特定數(shù)為止進(jìn)行熱壓接，且在其上疊合自第2薄片沖裁的特定形狀的第4薄片(包含矩陣狀印刷干燥所得的薄片)至特定數(shù)為止進(jìn)行熱壓接，且在其上疊合自第5薄片沖裁的特定形狀的第6薄片至特定數(shù)為止進(jìn)行熱壓接，且利用熱等靜壓機(jī)等對(duì)其最終進(jìn)行熱壓接，制作未煅燒層疊薄片。其他制程因與所述第I制造方法相同而省略其說明。
[0039]在準(zhǔn)備構(gòu)成中準(zhǔn)備第2電介質(zhì)層用漿料，在薄片制作步驟中制作由該第2電介質(zhì)層用漿料獲得的第5薄片，且在未煅燒層疊薄片制作步驟中將由該第5薄片獲得的第6薄片層疊在上下部分的原因在于，在煅燒步驟的煅燒處理中，在未煅燒芯片的相當(dāng)于上下裕量的部分，更顯著地呈現(xiàn)燒結(jié)進(jìn)展。第2電介質(zhì)層用漿料的燒結(jié)助劑可利用二氧化硅或稀土類氧化物，且其添加量優(yōu)選0.5?5.0wt %。
[0040]《實(shí)施樣品I?6與比較樣品I?3》
[0041]其次，對(duì)為確認(rèn)所述層疊陶瓷電容器10的結(jié)構(gòu)及特性而準(zhǔn)備的實(shí)施樣品I?6與比較樣品I?3進(jìn)行說明。