CN111718195A - 电介质组合物和电子部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电介质组合物，其包含由通式AaBbC4O15+α表示的具有钨青铜结构的复合氧化物作为主要成分，A至少包含Ba，B至少包含Zr，C至少包含Nb，a为3.05以上，b为1.01以上。在该电介质组合物中，当将占据钨青铜结构的M2位点的原子总数设为1时，B所占的比例为0.250以上。另外，在该电介质组合物中，钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰分裂成2个，表示X射线衍射峰的高角度侧峰的积分强度相对于X射线衍射峰的低角度侧峰的积分强度的积分强度比率为0.125以上。

Description

电介质组合物和电子部件
技术领域
本发明涉及一种电介质组合物以及具备由该电介质组合物构成的电介质层的电子部件。
背景技术
在内置于电子设备的电子电路或电源电路中，多数安装有如利用电介质表现的介电特性的层叠陶瓷电容器之类的电子部件。作为构成这样的电子部件的电介质的材料(电介质材料)，钛酸钡类的电介质组合物被广泛使用。
然而，近年来，电子部件的用途扩大，例如，寻求电子部件即使在高温或高电压的环境下也充分地发挥作用。但是，在这样的环境下，钛酸钡类的电介质组合物的介电特性降低，钛酸钡类的电介质组合物无法充分地应对该环境。因此，正在寻求即使在这样的用途中也能够发挥高的介电特性的电介质组合物。
在专利文献1中，作为钛酸钡类电介质组合物以外的电介质组合物，公开了一种在由通式Ba6Ti2Nb8O30表示的铁电材料中将Ba、Ti和Nb的一部分用其它的元素取代的电介质组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-274607号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
对电介质材料，要求介电特性(例如，相对介电常数)高。介电特性是以绝缘体为前提的特性。因此，要求电介质材料具有高的电阻率，以使电介质组合物不会半导体化或导体化。
本发明鉴于这种现状，其目的在于提供一种能够维持电阻率，并且提高相对介电常数的电介质组合物，以及具备由该电介质组合物构成的电介质层的电子部件。
用于解决技术问题的技术手段
为了达到上述目的，本发明的电介质组合物为：
[1]一种电介质组合物，其特征在于，
包含由通式AaBbC4O15+α表示的复合氧化物作为主要成分，
A至少包含钡，B至少包含锆，C至少包含铌，
a为3.05以上，b为1.01以上，
复合氧化物具有钨青铜结构，
在钨青铜结构中，当将占据M2位点的原子的总数设为1时，B所占的比例为0.250以上。
[2]根据[1]所述的电介质组合物，其特征在于，
B所占的比例为0.400以上。
[3]一种电介质组合物，其特征在于，
包含由通式AaBbC4O15+α表示的复合氧化物作为主要成分，
A至少包含钡，B至少包含锆，C至少包含铌，
a为3.05以上，b为1.01以上，
复合氧化物具有钨青铜结构，
钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰分裂成2个，表示X射线衍射峰的高角度侧峰的积分强度相对于X射线衍射峰的低角度侧峰的积分强度的积分强度比率为0.125以上。
[4]根据[3]所述的电介质组合物，其特征在于，
积分强度比率为0.200以上。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的电介质组合物，其特征在于，
通式由(Ba1-xA1x)a(Zr1-yB1y)b(Nb1-zC1z)4O15+α表示，
A1包含选自钙和锶中的1种以上，B1包含钛，C1包含钽，
x为0.50以下，y为0.25以下，z为0.50以下。
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的电介质组合物，其特征在于，
a为3.10以上。
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的电介质组合物，其特征在于，
b为1.05以上。
[8]一种电子部件，其特征在于，
具备：包含[1]～[7]中任一项所述的电介质组合物的电介质层、和电极层。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种能够维持电阻率，并且提高相对介电常数的电介质组合物，以及具备由该电介质组合物构成的电介质层的电子部件。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器的截面图。
图2是示出从c轴方向观察的钨青铜结构的示意图。
图3的(A)和(B)是示出钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰的图。
图4的(A)是示出通过Voigt函数将图3的(A)所示的(410)面的X射线衍射峰分离成2个峰的结果的图。图4的(B)是示出通过Voigt函数将图3的(B)所示的(410)面的X射线衍射峰分离成2个峰的结果的图。
符号的说明：
1……层叠陶瓷电容器
10……元件主体
2……电介质层
3……内部电极层
4……外部电极
P……钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰
P1……低角度侧峰
P2……高角度侧峰
具体实施方式
在下文中，基于具体的实施方式，按以下的顺序对本发明进行详细地说明。
1.层叠陶瓷电容器
1.1层叠陶瓷电容器的整体结构
1.2电介质层
1.3内部电极层
1.4外部电极
2.电介质组合物
2.1复合氧化物
3.层叠陶瓷电容器的制造方法
4.本实施方式的总结
5.变形例
(1.层叠陶瓷电容器)
(1.1层叠陶瓷电容器的整体结构)
作为本实施方式所涉及的电子部件的一个例子的层叠陶瓷电容器1示于图1中。层叠陶瓷电容器1具有：交替地层叠有电介质层2和内部电极层3的结构的元件主体10。在该元件主体10的两端部，形成有分别与在元件主体10的内部交替地配置的内部电极层3导通的一对外部电极4。对元件主体10的形状没有特别限制，通常设为长方体形状。另外，对元件主体10的尺寸也没有特别限制，可以根据用途设为适当的尺寸。
(1.2电介质层)
电介质层2由后述的本实施方式所涉及的电介质组合物构成。对电介质层2的每1层的厚度(层间厚度)没有特别限制，可以根据期望的特性或用途等任意地设定。通常层间厚度优选为100μm以下，更优选为30μm以下。另外，对电介质层2的层叠数没有特别限定，但在本实施方式中，例如优选为20以上。
(1.3内部电极层)
在本实施方式中，内部电极层3以使各端面交替地露出于元件主体10的相对的2个端部的表面的方式层叠。
作为内部电极层3所含有的导电材料没有特别限制。可以是贱金属，也可以是贵金属。对贱金属没有特别限制，可以使用例如Ni、Ni类合金、Cu、Cu类合金等公知的导电材料。此外，在Ni、Ni类合金、Cu或Cu类合金中，可以包含约0.1质量％以下的P等的各种微量成分。对贵金属没有特别限制，可以使用Pd、Pt、Ag-Pd合金等公知的导电材料。另外，内部电极层3也可以使用市售的电极用膏体而形成。内部电极层3的厚度可以根据用途等适当确定。
(1.4外部电极)
对外部电极4所含有的导电材料没有特别限制。例如可以使用Ni、Cu、Sn、Ag、Pd、Pt、Au或它们的合金、导电性树脂等公知的导电材料。外部电极4的厚度可以根据用途等适当确定。
(2.电介质组合物)
本实施方式所涉及的电介质组合物含有至少包含钡(Ba)、锆(Zr)和铌(Nb)的复合氧化物作为主要成分。即，在本实施方式中，在本实施方式所涉及的电介质组合物100质量％中，复合氧化物优选含有80质量％以上，更优选含有90质量％以上。
(2.1复合氧化物)
该复合氧化物具有钨青铜结构。具体来说，该复合氧化物具有属于空间群P4bm的钨青铜结构。图2示出从c轴方向观察的钨青铜结构。如图2所示，在钨青铜结构中，形成了氧八面体51和氧八面体52共有彼此的顶点的三维网络，其中，氧八面体51是氧与占据M1位点21的元素六配位而形成的，氧八面体52是氧与占据M2位点22的元素六配位而形成的。此外，占据Al位点31和A2位点32的元素位于氧八面体的间隙。
另外，该复合氧化物由通式AaBbC4O15+α表示。在通式中，“A”、“B”和“C”以化合价为基准而划分。即，该复合氧化物所包含的氧以外的元素以化合价为基准，划分成3个元素组(“A”、“B”和“C”)。“A”是2价元素，包含钡。“B”是4价元素，包含锆。“C”是5价元素，包含铌。
在本实施方式中，“A”在钨青铜结构中占据A1位点和A2位点，“B”和“C”占据M1位点和M2位点。
在表1中，作为AaBbC4O15+α的一个例子，示出当锆和铌以相同的比率占据Ba3ZrNb4O15的M1位点和M2位点时的原子配置。表1中所示的原子配置是根据日本国立研究开发法人物质·材料研究机构、无机材料数据库“AtomWork”[日本平成31年3月11日检索]、互联网URL:http://crystdb.nims.go.jp/得到的。
[表1]
原子坐标
Figure BDA0002382795510000061
在表1中，“Ba1”和“Ba2”在本说明书中分别表示为A1位点和A2位点。
如图2所示，以M1位点为中心的氧八面体51与以M2位点为中心的氧八面体52相比稍微变形。由该变形引起的介电特性(例如，相对介电常数)提高，由于当“C”占据M1位点时歪斜变得更大，因此优选。
另一方面，本发明人发现了“B”和“C”中，“B”容易占据M1位点。此外，当“B”占据M1位点时，即使对复合氧化物施加电场，化合价小的“B”也难以移动，且极化小。相对于此，当“C”占据M1位点时，由于其化合价比“B”大，因此，当施加电场时，易于移动且极化大。
即，本发明人发现了M1位点中的“B”的比率越小，则由极化导致的介电特性越提高。反过来说，M2位点中的“B”的比率越大，则介电特性越提高。
因此，在本实施方式中，将M2位点中的“B”的比率设定为规定的值以上。具体来说，当将占据M2位点的原子的总数设为1时，“B”所占的比例为0.250以上。“B”所占的比例优选为0.400以上，更优选为0.500以上。
通过将M2位点中的“B”的比率设定为上述范围，与M2位点中的“B”的比率低的情况相比，相对介电常数有提高的倾向。
另外，本发明人发现了，通过控制钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰的形状，介电特性(例如，相对介电常数)提高。具体来说，通过使(410)面的X射线衍射峰分裂成2个，并且使高角度侧峰相对于低角度侧峰较大，从而介电特性提高。另外，钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰，通常第2个峰为强峰，在使用Cu-Kα射线作为X射线源的X射线衍射测定中，在衍射角(2θ)为28°至29.5°的范围内出现。
在本实施方式中，计算低角度侧峰的积分强度(面积)和高角度侧峰的积分强度(面积)，算出高角度侧峰的积分强度相对于低角度侧峰的积分强度(积分强度比率)。积分强度比率越大，则相对介电常数越有提高的倾向。在本实施方式中，积分强度比率为0.125以上。积分强度比率优选为0.200以上，更优选为0.250以上。
在(410)面的衍射峰分裂成2个的情况下，通常低角度侧峰的峰脚和高角度侧峰的峰脚重叠，难以计算各个峰的积分强度(面积)。因此，为了算出各个峰的积分强度，在本实施方式中，使用2个Voigt函数的和来分离(410)面的衍射峰。
Voigt函数是通过高斯函数和洛伦兹函数的卷积所得到的分布函数，用于拟合X射线衍射峰、分光光谱等。通过拟合使(410)面的衍射峰的实验数据与2个Voigt函数的和的平方误差最小，将(410)面的衍射峰表示为2个峰(低角度侧峰和高角度峰)的合成峰。
在本实施方式中，优化了各个Voigt函数的参数和倍数，使得2个Voigt函数的和与实验数据的平方误差最小。优化中可以使用任意的优化求解器。Voigt函数可以通过公知的软件进行计算。另外，优化求解器也可以使用公知的算法或软件。
图3的(A)示出(410)面的X射线衍射峰为单个的X射线衍射图，图3的(B)示出(410)面的X射线衍射峰分裂成2个的X射线衍射图。分别将图3的(A)和(B)所示的(410)面的X射线衍射峰通过Voigt函数分离成2个衍射峰得到的结果在图4的(A)和(B)中示出。
如图4的(B)所示，通过使用Voigt函数，可以将(410)面的X射线衍射峰P分离成低角度侧峰P1和高角度侧峰P2。然后，可以算出低角度侧峰P1的积分强度和高角度侧峰P2的积分强度，算出积分强度比率(高角度侧峰P2的积分强度/低角度侧峰P1的积分强度)。此外，从图4的(A)可知，在(410)面的衍射峰P为单个的情况下，其仅由低角度侧峰P1构成。因此，积分强度比率为0。
本发明人发现，积分强度比率与M2位点中的“B”的比率相关。即，(410)面的衍射峰的分裂与M2位点中的“B”的比率相关。具体而言，成立M2位点中的“B”的比率＝积分强度比率×2的关系。即，M2位点中的“B”的比率可以由积分强度比率算出。
如上所述，复合氧化物由通式AaBbC4O15+α表示。该通式中的“a”表示在构成“C”的元素在通式中包含4个原子的情况下的“A”的原子数比例，上述通式中的“b”表示在构成“C”的元素在通式中包含4个原子的情况下的“B”的原子数比例。
在本实施方式中，“a”为3.05以上，优选为3.10以上。“a”的上限只要在能够获得本发明的效果的范围内就没有特别限制，例如，优选为3.50以下，更优选为3.30以下。
另外，在本实施方式中，“b”为1.01以上，优选为1.05以上。“b”的上限只要在能够获得本发明的效果的范围内就没有特别限制，例如，优选为1.50以下，更优选为1.30以下。
因此，上述复合氧化物可以说是在化学计量组成由通式A3B1C4O15表示的复合氧化物中，“A”和“B”相对于“C”以规定的比例过量地包含的复合氧化物。通过使“a”和“b”在上述范围内，即使上述复合氧化物在还原气氛下烧成，也可以显示高的电阻率。在后详述，通过在还原气氛下烧成，容易使上述M2位点中的“B”的比率和积分强度比率在上述范围内。
作为通过将“a”和“b”设定在上述范围内，可以得到显示高的电阻率的复合氧化物的主要因素，例如，可以如下推测。当在还原性气氛下烧成由通式A3B1C4O15表示的复合氧化物时，从复合氧化物中剥夺氧，氧缺陷和自由电子成对产生。其结果，认为由于生成的自由电子的移动而产生导电性，从而复合氧化物的电阻率降低。
在此，通过使“A”和“B”相对于“C”过量地存在，从而在“B”和“C”所占的位点(M1位点和M2位点)中，B所占的比率变大。换句话说，认为“B”置换“C”。如上所述，由于“B”是4价元素，且“C”是5价元素，因此，当“B”置换“C”时，与氧的化合价平衡破坏，产生氧缺陷，但不产生自由电子。其结果，在复合氧化物中，由于在某种程度上存在氧缺陷，因此，伴随着还原烧成而生成氧缺陷的反应不容易进行。即，即使在还原气氛中，也难以发生从复合氧化物剥夺氧的反应。因此，难以产生自由电子，所以认为电阻率的降低被抑制。
此外，在该复合氧化物中，氧(O)的量可以根据“A”、“B”和“C”的结构比、氧缺陷等而变化。因此，在本实施方式中，以由通式A3B1C4O15表示的复合氧化物的化学计量比为基准，将氧与化学计量比的偏离量由“α”表示。“α”的范围不受特别限制，例如为约-1以上且1以下的程度。
在本实施方式中，“A”至少包含钡，但也可以包含钡以外的2价元素A1。“A1”优选含有选自钙和锶中的1种以上。当除了钡以外，“A”中还包含“A1”时，本实施方式所涉及的复合氧化物可以表示为(Ba1-xA1x)aBbC4O15+α。式中，“x”优选为0.00以上。另一方面，“x”优选为0.50以下，更优选为0.25以下。即使“A”中包含“A1”，也可以获得适当的介电特性。
另外，“B”至少包含锆，但也可以包含锆以外的4价元素B1。“B1”优选包含钛。当除了锆以外，“B”中还包含“B1”时，本实施方式所涉及的复合氧化物可以表示为Aa(Zr1-yB1y)bC4O15+α。式中，“y”优选为0.00以上。另一方面，“y”优选为0.50以下，更优选为0.25以下。即使“B”中包含“B1”，也可以获得适当的介电特性。
另外，在包含钛作为“B1”的情况下，电阻率有降低的倾向。因此，在本实施方式中，优选以能够获得本发明的效果的程度包含钛。具体而言，当将构成“B”的总原子数设为1时，钛的原子数的比例优选为0.25以下，更优选为0.125以下。从获得高电阻率的观点来看，优选实质上不包含钛。在此，“实质上不包含钛”是指如果是由不可避免的杂质所引起的量的程度则也可以包含钛。
另外，“C”至少包含铌，但也可以包含铌以外的5价元素C1。“C1”优选包含钽。当除了铌以外，“C”中还包含“C1”时，本实施方式所涉及的复合氧化物可以表示为AaBb(Nb1- zC1z)4O15+α。式中，“z”优选为0.00以上。另一方面，“z”优选为0.50以下，更优选为0.25以下。即使“C”中包含“C1”，也可以获得适当的介电特性。
此外，当将构成“A”的总原子数设为1时，除钙和锶以外的2价元素A1的原子数的比例优选为0.10以下。当将构成“B”的总原子数设为1时，除钛以外的4价元素B1的原子数的比例优选为0.10以下。当将构成“C”的总原子数设为1时，除钽以外的5价元素C1的原子数的比例优选为0.10以下。
由此，通式AaBbC4O15+α可以由(Ba1-xA1x)a(Zr1-yB1y)b(Nb1-zC1z)4O15+α表示。“a”、“b”、“x”、“y”、“z”和“α”为上述范围。
另外，本实施方式所涉及的电介质组合物在起到本发明的效果的范围内，除了上述复合氧化物以外，还可以包含其它成分。其它成分的含量在电介质组合物100质量％中优选为20质量％以下，更优选为10质量％以下。特别地，选自SiO2、MnO、CuO、Fe2O3和Bi2O3中的1种以上的成分的含量合计，在电介质组合物100质量％中优选为0.5质量％以下。这是因为这些成分使电介质组合物的烧结性降低，并且电介质组合物的介电特性和物理特性降低。
(3.层叠陶瓷电容器的制造方法)
接下来，对图1所示的层叠陶瓷电容器1的制造方法的一个例子在下文中进行说明。
本实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器1可以通过与现有的层叠陶瓷电容器同样的公知的方法来制造。作为公知的方法，例如可以列举使用包含电介质组合物的原料的膏体制作生芯片，并将其烧成来制造层叠陶瓷电容器的方法。在下文中，对制造方法进行具体地说明。
首先，准备电介质组合物的起始原料。作为起始原料，可以使用构成上述电介质组合物的复合氧化物。另外，可以使用复合氧化物中所包含的各金属的氧化物。另外，可以使用通过烧成成为构成该复合氧化物的成分的各种化合物。作为各种化合物，可以列举例如碳酸盐、草酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属化合物等。在本实施方式中，上述起始原料优选为粉末。
将准备好的起始原料中的复合氧化物的原料以规定的比例称量后，使用球磨机等进行规定的时间的湿式混合。将混合粉干燥后，在空气中在700～1300℃的范围内进行热处理，得到复合氧化物的煅烧粉末。
接着，调制用于制作生芯片的膏体。将所得到的煅烧粉末、粘合剂和溶剂混炼并涂料化来调制电介质层用膏体。可以使用公知的粘合剂和溶剂。另外，电介质层用膏体也可以根据需要包含增塑剂或分散剂等的添加物。
内部电极层用膏体可以混炼上述导电材料的原料、粘合剂和溶剂而得到。可以使用公知的粘合剂和溶剂。内部电极层用膏体也可以根据需要包含常用材料或增塑剂等的添加物。
外部电极层用膏体可以与内部电极层用膏体同样地进行调制。
使用所得到的各膏体，形成生片和内部电极图案，并且将它们层叠以获得生芯片。
对于所得到的生芯片，根据需要，进行脱粘合剂处理。脱粘合剂处理条件可以为公知的条件，例如优选将保持温度设定为200～350℃。
在脱粘合剂处理之后，进行生芯片的烧成，获得元件主体。在本实施方式中，为了使M2位点中的“B”的比率以及积分强度比率在上述的范围内，进行还原气氛中的烧成(还原烧成)。还原气氛中的氧分压(pO2)优选为1×10-7Pa以下，更优选为1×10-8Pa以下。其它烧成条件可以是公知的条件，例如，优选将保持温度设定为1200～1450℃。
在烧成后，优选对得到的元件主体进行再氧化处理(退火)。退火条件可以是公知的条件，例如，优选将退火时的氧分压设定为比烧成时的氧分压高的氧分压，将保持温度设定为1150℃以下。特别地，由于烧成时的还原气氛中的氧分压越接近0，在电介质组合物中会产生越多的氧缺陷，因此，为了补偿氧缺陷而优选延长退火时间。
构成如上所述获得的元件主体的电介质层的电介质组合物是上述电介质组合物。对该元件主体实施端面研磨，涂布外部电极用膏体并烧接，以形成外部电极4。然后，根据需要，在外部电极4的表面通过镀敷等形成被覆层。
通过这样的方法，制造本实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器。
(4.本实施方式的总结)
本发明人发现了，当具有钨青铜结构的复合氧化物中所包含的4价元素“B”和5价元素“C”占据钨青铜结构的M1位点和M2位点时，位于M2位点的“B”的比例越大，介电特性、特别是相对介电常数越高。
认为这是由于由包含位于M1位点的“C”的氧八面体的结构性变形而引起的介电特性比“C”位于M1位点的情况的介电特性大。
另外，本发明人注意到钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰，发现当该峰分裂成2个，且高角度侧峰的面积越大，介电特性、特别是相对介电常数越高。
此外，本发明人还发现了位于M2位点的“B”的比例与(410)面的X射线衍射峰的高角度侧峰的面积相关。其结果，位于M2位点的“B”的比例与高角度侧峰的面积满足上述关系。
为了获得这样的效果，需要将电介质组合物在还原气氛中烧成。因此，本实施方式所涉及的电介质组合物通过相比5价元素“C”过量地包含2价元素“A”和4价元素“B”，从而赋予该电介质组合物耐还原性。其结果，可以获得维持了电阻率，并且提高了相对介电常数的电介质组合物。
(5.变形例)
在上述实施方式中对本发明所涉及的电子部件为层叠陶瓷电容器的情况进行了说明，但是本发明所涉及的电子部件不限于层叠陶瓷电容器，只要是具有上述电介质组合物的电子部件即可。
尽管上文中已经对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，可以在本发明的范围内以各种方式进行改变。
实施例
在下文中，使用实施例和比较例，进一步详细地说明本发明。但是，本发明不限于以下的实施例。
(实验1)
首先，作为电介质组合物的主要成分的复合氧化物的起始原料，准备了碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸锶(SrCO3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铌(Nb2O5)和氧化钽(Ta2O5)的粉末。称取准备好的起始原料，以使烧成后的电介质组合物具有表2所示的组成。
接下来，使用作为分散介质的离子交换水，将称量好的各粉末通过球磨机湿式混合16小时，并且将混合物干燥从而得到了混合原料粉末。之后，将所得到的混合原料粉末在大气中以保持温度为900℃、保持时间为2小时的条件进行热处理，从而得到了复合氧化物的煅烧粉末。
使用作为分散介质的离子交换水，通过球磨机将所得到的煅烧粉末湿式粉碎16小时，将粉碎物干燥。
相对于经过粉碎的煅烧粉末100质量％，添加10质量％的含有6质量％的作为粘合剂的聚乙烯醇树脂的水溶液并造粒，从而得到了造粒粉。
将所得到的造粒粉投入至
Figure BDA0002382795510000131
的模具中，以0.6ton/cm2的压力预模压成型，进一步以1.2ton/cm2的压力正式模压成型，从而得到了圆盘状的生成型体。
将得到的生成型体在还原气氛中烧成。对于烧成条件，将升温速度设定为200℃/h、将保持温度设定为1375℃、将保持时间设定为2小时。对于试样编号的末尾为“a”的试样，选择加湿至露点为20℃的氮和氢的混合气体(氢浓度3％)作为气氛气体，对于试样编号的末尾为“b”的试样，选择氮和氢的混合气体(氢浓度3％)作为气氛气体。
在烧成后，进行退火处理，得到了烧结体。退火处理条件是将保持温度设定为1050℃。气氛气体设为加湿至露点20℃的氮气。对于试样编号的末尾为“a”的试样，将保持时间设定为2小时，对于试样编号的末尾为“b”的试样，将保持时间设定为50小时。
将所得到的烧结体粉碎，得到了烧结体的粉末。对所得到的粉末进行X射线衍射测定，得到了包含(410)面的X射线衍射峰的X射线衍射图。在X射线衍射测定中，使用Cu-Kα射线作为X射线源，其测定条件是电压为45kV、电流为40mA、扫描速度3deg/min。
对所得到的(410)面的X射线衍射峰进行了拟合，使得2个Voigt函数的和与实验数据的平方误差最小。使用R语言进行计算。使用R语言的RcppFaddeeva package的Voigt函数计算Voigt函数。R语言的RcppFaddeeva package的Voigt函数的参数有峰值位置x0、高斯函数的参数sigma和洛伦兹函数的参数gamma，并且可以设定Voigt函数的3个数值参数。
在2个Voigt函数中设定各自不同的3个参数和各自的Voigt函数的倍率，定义它们的Voigt函数的和。优化了各个Voigt函数的参数和倍率，以使2个Voigt函数的和与实验数据的平方误差最小。由于当将峰值强度设定为y时，2个Voigt函数的和，使用参数，表示为y＝A1*Voigt(x,x01,sigma1,gamma1)+A2*Voigt(x,x02,simga2,gamma2)，因此，使其适合于所得到的衍射峰的实验数据。
参数的初始值以实验数据与2个Voigt函数的和接近的方式根据图表的形状来设定。为了自初始值的最优化，使用R语言的optim函数的BFGS算法进行了拟合。
在拟合后的2个Voigt函数中，将峰处于低角度侧的Voigt函数设为低角度侧峰，将峰处于高角度侧的Voigt函数设为高角度侧峰。根据低角度侧峰和高角度侧峰，算出了积分强度比率(高角度侧峰的积分强度/低角度侧峰的积分强度)。将结果示于表2。另外，通过将所得到的积分强度比率变成2倍，算出了M2位点中的“B”的比率。将结果示于表2。
另外，通过将In-Ga合金涂布于所得到的烧结体的两个主面，形成一对电极，从而得到了圆盘状的陶瓷电容器的试样。
对电容器试样，在基准温度(25℃)下，使用数字电阻计(ADVANTEST公司制造的R8340)测定了绝缘电阻。由所得到的绝缘电阻、有效电极面积和电介质层的厚度算出了电阻率。优选电阻率高，在本实施例中，将电阻率为1.0×106(Ω·m)以上的试样判定为良好。将结果示于表2。
此外，由于电阻率小于1.0×104(Ω·m)的试样得不到足够的介电特性是显而易见的，因此，不进行后述的相对介电常数和tanδ的测定。
对于电阻率为1.0×108(Ω·m)以上的试样，在室温(20℃)下，使用数字LCR表(YHP公司制造的4284A)，输入频率为1kHz、输入信号电平(测量电压)为1Vrms的信号，测量了静电容量和tanδ。然后，基于电介质层的厚度、有效电极面积、和通过测量所得到的静电容量来算出相对介电常数(无单位)。优选相对介电常数高，在本实施例中，将相对介电常数为100以上的试样判定为良好。将结果示于表2。
此外，基于在1MHz的频率下测得的静电容量，算出了电阻率为1.0×104(Ω·m)以上且小于1.0×108(Ω·m)的试样的相对介电常数。这是由于在1kHz的频率下测得的这些试样的静电容量的测量值强烈地受到试样的低电阻的影响而欠缺可靠性。同样地，1.0×104(Ω·m)以上且小于1.0×108(Ω·m)的试样的tanδ也是在1MHz的频率下的测定值。
Figure BDA0002382795510000161
通过表2可以确认，M2位点中的“B”的比率和积分强度比率在上述范围内的试样，与M2位点中的“B”的比率和积分强度比率在上述范围外的试样相比，电阻率为相同程度，且相对介电常数提高。
(实验2)
除了以使烧成后的电介质组合物具有表3所示的组成的方式称量准备好的起始原料以外，通过与实验1相同的方法，制作了烧结体和电容器试样。此外，对制作好的烧结体和电容器试样进行与实验1相同的评价。将结果在表3中示出。
Figure BDA0002382795510000181
通过表3可以确认，即使将钡、锆和铌用上述元素以上述比例置换，也可以得到与表2同样的结果。
在本实施例中，对所谓的单层陶瓷电容器进行了评价，但是对层叠有电介质层和内部电极的层叠陶瓷电容器，也得到了与本实施例的电容器试样同样的结果。

Claims (11)

1.一种电介质组合物，其特征在于，
包含由通式AaBbC4O15+α表示的复合氧化物作为主要成分，
所述A至少包含钡，所述B至少包含锆，所述C至少包含铌，
所述a为3.05以上，所述b为1.01以上，
所述复合氧化物具有钨青铜结构，
在所述钨青铜结构中，当将占据M2位点的原子的总数设为1时，B所占的比例为0.250以上。
2.根据权利要求1所述的电介质组合物，其特征在于，
所述B所占的比例为0.400以上。
3.根据权利要求1或2所述的电介质组合物，其特征在于，
所述通式由(Ba1-xA1x)a(Zr1-yB1y)b(Nb1-zC1z)4O15+α表示，
所述A1包含选自钙和锶中的1种以上，所述B1包含钛，所述C1包含钽，
所述x为0.50以下，所述y为0.25以下，所述z为0.50以下。
4.根据权利要求1或2所述的电介质组合物，其特征在于，
所述a为3.10以上。
5.根据权利要求1或2所述的电介质组合物，其特征在于，
所述b为1.05以上。
6.一种电介质组合物，其特征在于，
包含由通式AaBbC4O15+α表示的复合氧化物作为主要成分，
所述A至少包含钡，所述B至少包含锆，所述C至少包含铌，
所述a为3.05以上，所述b为1.01以上，
所述复合氧化物具有钨青铜结构，
所述钨青铜结构的(410)面的X射线衍射峰分裂成2个，表示所述X射线衍射峰的高角度侧峰的积分强度相对于所述X射线衍射峰的低角度侧峰的积分强度的积分强度比率为0.125以上。
7.根据权利要求6所述的电介质组合物，其特征在于，
所述积分强度比率为0.200以上。
8.根据权利要求6或7所述的电介质组合物，其特征在于，
所述通式由(Ba1-xA1x)a(Zr1-yB1y)b(Nb1-zC1z)4O15+α表示，
所述A1包含选自钙和锶中的1种以上，所述B1包含钛，所述C1包含钽，
所述x为0.50以下，所述y为0.25以下，所述z为0.50以下。
9.根据权利要求6或7所述的电介质组合物，其特征在于，
所述a为3.10以上。
10.根据权利要求6或7所述的电介质组合物，其特征在于，
所述b为1.05以上。
11.一种电子部件，其特征在于，
具备：包含权利要求1～10中任一项所述的电介质组合物的电介质层、和电极层。
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