[发明专利]与镍电极使用的X8R介电组合物

说明书

发明的背景

1.技术领域

本发明涉及钛酸钡基介电组合物，特别是涉及具有相对较小比例的分散在 钛酸钡晶体母料中的客体离子如锆、锰、钼、镁、钇、硅和另外的钡的钛酸钡 基介电组合物。所述介电组合物可以用于形成具有由镍或镍合金形成的贱金属 内电极的多层陶瓷片式电容器。

2.相关现有技术的说明

多层陶瓷片式电容器已经被广泛用作微型尺寸、高容量和高可靠性的电子 元件。根据对高性能电子设备的日益增长的需求，多层陶瓷片式电容器还遇到 对更小的尺寸、更高的容量、更低的成本和更高的可靠性的市场需求。

一般通过形成内电极形成膏和介电层形成膏的交替层来制造多层陶瓷片 式电容器。典型地通过形成薄片(sheeting)、印刷或类似技术，接着同时烧 成来形成这样的层。

通常，内电极已经由导体例如银、金、钯、铂(即“贵金属”)或者前述 金属的合金来形成。尽管贵金属价格昂贵，但是可以使用相对廉价的贱金属例 如镍或铜以及它们的合金部分代替它们。本文所使用的“贱金属”是不是银、金、 钯和铂的任何金属。如果在环境空气中烧成，贱金属内电极可能被氧化，因此， 必须在还原性气氛中共烧成介电层和贱金属内电极层。然而，在还原性气氛中 烧成导致介电层被还原，这降低了电阻率。已经提出使用非可还原介电材料的 多层陶瓷片式电容器，然而，这种元器件通常具有较短的绝缘阻抗(IR)寿命 与低的可靠性。

电子工业协会(EIA)规定了电容器的温度系数(TCC)的标准，被称为 X8R特征。X8R特征要求在-55℃～150℃的温度范围相对于参考温度25℃的电 容变化不大于±15％。X8R元件表示出电容老化每十年不大于2.5％。

发明内容

本发明提供了一种介电组合物，其可以用于制造与含贱金属如镍或镍合金 的内电极兼容的多层陶瓷电容器。电容器可以由本发明的介电组合物形成，在 高加速寿命测试条件下显示出稳定的介电常数以及小的介电损耗和优异的可 靠性。

本发明的介电组合物包含均匀且致密的颗粒微观结构，颗粒的平均直径为 约0.5-1.5微米。均匀且致密的微观结构对于获得具有小于约10微米的介电层 的高可靠性多层电容器是至关重要的。

在一种实施方式中，除BiTiO₃之外，本发明的介电组合物在烧成之前包 含锆、钡、锰、钼、镁、钇和硅的氧化物或碳酸盐的混合物。本发明的另一种 实施方式是包括含介电层的多层基片(multilayer chip)的电子元件，该介电层 在烧成之前包含BiTiO₃以及锆、钡、锰、钼、镁、钇和硅的氧化物或碳酸盐 的混合物。

在另一种实施方式中，本发明提供一种形成电子元件的方法，包括将介电 材料的颗粒施加于基底，以及在足以烧结所述介电材料的温度下烧成所述基 底，其中所述介电材料在烧成之前包含表1中的各种组分的混合物(重量百分 比)。应当理解的是，此处的每个数值(百分比、温度等)被认为其前面有“大 约”。

表1.介电组合物的氧化物配方，每100摩尔份的BaTiO₃所添加的氧化物 的摩尔份量。