电介质陶瓷和单板电容器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种静电电容的温度变化小、即使在用于中高压用途的电容器时耐湿负荷试验后的可靠性仍良好的电介质陶瓷。该电介质陶瓷的特征在于，以含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物为主成分，并且相对于Ti的含量100摩尔份，含有0.15～3摩尔份Re1（Re1为La、Nd中的至少一种元素）、0.1～3摩尔份的Y、0.3～13摩尔份的Mg、0.01～5摩尔份的Fe。
【专利说明】电介质陶瓷和单板电容器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电介质陶瓷，特别是涉及用于中高压用途的电容器的电介质陶瓷。
【背景技术】
[0002]近年来，就用于中高压用途(例如，直流额定电压为IkV~6kV)电容器的电介质陶瓷而言，其要求抑制静电电容的温度变化，并且要求降低漏电流。当频率为f、电容为C、电压为V时，漏电流i由下式(I)定义。
[0003]式(I):1=2 fCV
[0004]由式(I)可知，如果电容值C变大，则漏电流变大。因此，就电容值大的中高压用途的电容器而言，特别要求降低漏电流，需要其使用的电介质陶瓷提高绝缘性。
[0005]以往，作为静电电容的温度变化小的材料，已知有专利文献I中记载的电介质陶瓷。该电介质陶瓷是对100.0重量份的基本成分、和0.2~5.0重量份的添加成分的混合物进行烧成而成的，其中，基本成分由(ll-η) (Bak_ (x+y)MxLy) OkTiO2+ n JZrO3+ Y (R1-JT ζ)O372+ α AO572+ β D (Μ 为 Mg 和 / 或 Zn，L 为 Ca 和 / 或 Sr，J 为 Ca 和 / 或 Ba，R 为选自 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm和Eu中的I种或2种以上的元素，R，为选自Sc、Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的I种或2种以上的元素，A为P和/或V，D为选自Cr、Mn、Fe、Co和Ni中的I种或2种以上的氧化物)所表示的物质构成，添加成分为Li20、SiO2和MO (MO为选自BaO、SrO, CaO, MgO和ZnO中的I种或2种以上的氧化物)。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平7-272972号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]然而，上述电介质陶瓷是用于层叠陶瓷电容器的材料，所述层叠陶瓷电容器中将Ni等贱金属作为内部电极，在将该电介质陶瓷用于中高压用途的电容器时，在耐湿负荷试验后的可靠性方面产生了问题。
[0011]本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种静电电容的温度变化小、即使在用于中高压用途的电容器时耐湿负荷试验后的可靠性仍良好的电介质陶瓷。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]本发明的电介质陶瓷，其特征在于，以含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物为主成分，并且还含有Rel (Rel为La、Nd中的至少一种元素)、Y、Mg、Fe，在将Ti的含量设为100摩尔份时，Rel的含量为0.15~3 摩尔份、Y的含量为0.1~3摩尔份、Mg的含量为0.3~13摩尔份、Fe的含量为0.01~5摩尔份。
[0014]此外，就本发明的电介质陶瓷而言，优选主成分的钙钛矿型化合物还选择性地含有Ca,且Ba/ (Ba+Ca)的摩尔比α为0.4≤a ^ 10[0015]此外，就本发明的电介质陶瓷而言，优选主成分的钙钛矿型化合物为钛酸钡，并且所述α为α =1。[0016]此外，就本发明的电介质陶瓷而言，优选电介质陶瓷是在大气中烧成而得的。
[0017]此外，本发明还可以用于单板电容器，所述具备:上述电介质陶瓷、和通过溅射法在电介质陶瓷的两主面形成的电极。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，能够提供一种静电电容的温度变化小、即使在用于中高压用途的电容器时耐湿负荷试验后的可靠性仍良好的电介质陶瓷。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是单板电容器的部分断裂正视图。
【具体实施方式】
[0021 ] 以下，对用于实施本发明的实施方式进行说明。
[0022]图1是作为使用本发明的电介质陶瓷制造的电子部件的一例的单板电容器的部分断裂正视图。该单板电容器，可以用于中高压用途，并且具备:电介质陶瓷I;形成于电介质陶瓷I的两主面的电极2 ;通过钎料3与电极2电连接的一对引线4a、4b ;和覆盖电介质陶瓷I的外装树脂5。
[0023]本发明的电介质陶瓷以含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物为主成分。而且，相对于Ti的含量100摩尔份，含有0.15~3摩尔份的ReURel为La、Nd中的至少一种元素)、0.1~3摩尔份的Y、0.3~13摩尔份的Mg、0.01~5摩尔份的Fe。这种情况下，可以得到静电电容的温度变化小、并且耐湿负荷试验后的可靠性良好的单板电容器。
[0024]需要说明的是，在本发明的电介质陶瓷中，还可以在不损害本发明目的的范围内含有稀土类元素、V、Al、Ni等。
[0025]此外，钙钛矿型化合物的A位、B位和O的量可以不是1:1:3的化学计量组成，也
可以偏离化学计量组成。
[0026]接着，以图1的单板电容器为例，对本发明的电介质陶瓷的制造方法进行说明。
[0027]首先，作为主成分的起始原料，准备Ba、Ca、Ti的氧化物或碳酸化物的粉末。称量这些起始原料的粉末，并在液体中使用介质进行混合粉碎。干燥后，对所得的混合粉末进行热处理，得到主成分粉末。该方法通常称为固相合成法，作为其它方法，还可以使用热液合成法、水解法、草酸法等湿式合成法。
[0028]接着，相对于该主成分粉末，添加规定量的La、Nd、Y、Mg、Fe的氧化物、氢氧化物或碳酸化物的粉末。作为这些粉末，只要不损害本发明的目的，则不限于氧化物粉末、氢氧化物粉末或碳酸化物粉末。然后，添加粘合剂，在液体中混合，进行干燥和造粒，得到陶瓷原料粉末。
[0029]接着，使用上述陶瓷原料粉末，通过加压成形法成形为规定的圆板状。然后，在规定的温度下烧成所得的成形体，得到电介质陶瓷I。
[0030]接着，在电介质陶瓷I的两主面形成电极2。作为电极2的形成方法的示例，可以列举溅射法。此外，还可以采用离子镀法等其他的薄膜形成方法。[0031]接着，通过钎料3将电极2和引线4a、4b连接。然后，使用树脂模塑法等形成外装树脂。通过以上工序，制作单板电容器。
[0032]实施例
[0033]首先，称量规定摩尔量的BaCO3和TiO2的粉末。然后，用球磨机进行混合，干燥后，在1100°C下煅烧2小时，得到作为钙钛矿型化合物的钛酸钡粉末。另一方面，称量规定摩尔量的CaCO3和TiO2粉末。然后，用球磨机进行混合，干燥后，在1100°C下煅烧2小时，得到作为钙钛矿型化合物的钛酸钙粉末。
[0034]接着，相对于得到的所述钛酸钡粉末，称量所述钛酸钙粉末和La203、Nd203、Ho203、Er2O3、Y2O3、Dy2O3、Mg(OH)2、Fe2O3、MnCO3、Co3O4各粉末以达到表1所示的比例，进行混合，得到混合物。需要说明的是，表1中的α是所述混合物中的摩尔比(Ba的含量)/ (Ba和Ca的合计含量)。此外，表1中的(Ba、Ca) /Ti是所述混合物中的摩尔比(Ba和Ca的合计含量)/ (Ti 的含量)。此外，表 I 中的 Rel (Rel=La、Nd、Ho、Er)、Re2 (Re2=Y、Dy、Er、Ho)、Mg、Ml(Ml=Fe, Mn、Co)的含量，是相对于所述混合物中TilOO摩尔份的摩尔份。在该混合物中添加10重量％的乙酸乙烯酯的50%乳剂溶液，用球磨机混合。然后，进行干燥和造粒，得到陶瓷原料粉末。
[0035][表 I]
[0036]
【权利要求】
1.一种电介质陶瓷，其特征在于，以含有Ba和Ti的钙钛矿型化合物为主成分，并且还含有Rel、Y、Mg、Fe，所述Rel为La、Nd中的至少一种元素， 在将Ti的含量设为100摩尔份时， Rel的含量为0.15~3摩尔份、 Y的含量为0.1~3摩尔份、 Mg的含量为0.3~13摩尔份、 Fe的含量为0.01~5摩尔份。
2.根据权利要求1所述的电介质陶瓷，其特征在于，所述主成分的所述钙钛矿型化合物还选择性地含有Ca， 且Ba/ (Ba+Ca)的摩尔比α为0.4 a ^ 10
3.根据权利要求2所述的电介质陶瓷，其特征在于，所述主成分的所述钙钛矿型化合物为钛酸钡，并且所述α为α=1。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电介质陶瓷，其特征在于，所述电介质陶瓷是在大气中烧成而得的。
5.一种单板电容器，其具备:权利要求1~4中任一项所述的电介质陶瓷、和通过溅射法在所述电介质陶瓷的两主面形成`的电极。
【文档编号】H01G4/12GK103502178SQ201280021148
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年5月10日 优先权日:2011年6月2日
【发明者】久代一二, 石川达也, 山西智光, 河原直树 申请人:株式会社村田制作所