JP2001240465A - 誘電体磁器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１１５０℃以下の温度で、Ａｇを主成分とする
内部電極と同時焼成可能で、２０００以上の高い比誘電
率を有し、Ｘ８Ｒ特性を満足できる誘電体磁器を提供す
ることにある。特に車載用途において、小型、高性能か
つ高信頼性な誘電体磁器を提供できる。 【解決手段】誘電体磁器１において、誘電体層１１は、
金属元素として少なくともＢａとＴｉを含有するペロブ
スカイト型複合酸化物からなる主結晶粒子と、金属元素
として少なくともＢｉを含有する粒界相とからなる誘電
体磁器であって、粒界相のＢｉがＢｉとＭａ（但しＭａ
はＴｉとＺｒの中から選ばれる少なくとも１種類）を含
有する複合酸化物からなる結晶粒子として存在するとと
もに、Ｓｉ、Ｚｎ及びＣａがガラスとして存在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体磁器に関
し、特に車載用で好適に使用される積層セラミックコン
デンサの誘電体磁器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、近年のエ
レクトロニクスの発展に伴い、電子部品の小型化が急速
に進行し、また、広範な電子回路に使用されるようにな
ってきている。

【０００３】一般に、積層セラミックコンデンサに用い
られる誘電体磁器は、表面に内部電極が塗布されたシー
ト状の誘電体を複数枚積層するとともに、各シートの内
部電極を交互に並列に一対の外部端子電極に接続し、こ
れを焼結一体化することにより形成される。

【０００４】ＥＩＡ規格におけるＸ７Ｒ特性の積層セラ
ミックコンデンサ、その誘電体磁器においては、−５５
〜１２５℃まで容量変化率が±１５％以内という温度特
性を有している。一般に、この特性を有する誘電体材料
は、ＢａＴｉＯ₃を主成分とし、内部電極はＰｄとＡｇ
の合金が用いられ、１２００〜１３５０℃で同時焼成さ
れる。

【０００５】ところで、近年、自動車の各種制御のコン
ピュータ化に伴い、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニ
ット）等が使用され、制御の高度化、小型軽量化のた
め、積層セラミックコンデンサの誘電体磁器がエンジン
ルーム内に設置されることが多くなっている。

【０００６】しかし、エンジンルーム内は、寒冷地の冬
期の始動時には−２０℃以下、エンジン始動後は夏期で
は＋１３０℃以上と非常に高温になる。このため、Ｘ７
Ｒ特性の積層セラミックコンデンサでは、１２５℃を越
えると容量が急激に低下し、１５０℃では容量変化率は
−４０％と低くなるため、エンジンルーム内に設置され
る場合、高温側に対応できないという問題点があった。

【０００７】このような問題を解決するために、ＥＩＡ
規格のＸ８Ｒ特性、すなわち、−５５℃〜１５０℃まで
容量変化率が±１５％以内という温度特性を有する誘電
体磁器組成物が、特開平７−３７４２８号公報に開示さ
れている。

【０００８】すなわち、誘電体磁器組成物は、Ｐｂで一
部置換したＢａＴｉＯ₃と、ＺｎＯ、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ
₅、Ｒｅ₂Ｏ₃（Ｒｅは希土類元素）からなる主成分粒子
と、ＳｉＯ₂を主成分とするガラス粒子から構成されて
いる。

【０００９】そして、特開平７−３７４２８号公報で
は、ＢａＴｉＯ₃，ＰｂＯ，ＴｉＯ₂，ＺｎＯ，Ｂｉ
₂Ｏ₃，Ｎｂ₂Ｏ₅，Ｒｅ₂Ｏ₃粉末を所定の組成比となるよ
うに混合した後、仮焼し、該仮焼物に対して、ＢａＯ−
ＳｒＯ−ＣａＯ−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂からなるガラス粒子
を添加し、これを焼成している。

【００１０】このような誘電体磁器組成物は、温度補償
範囲を１５０℃まで広げている。しかも、１１６０℃以
下の低温で焼成ができるため、内部電極材料として、安
価なＡｇの割合を多くできるという効果もある。

【００１１】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、特
開平７−３７４２８号公報に開示された誘電体磁器組成
物では、ＢｉがＢａＴｉＯ₃結晶粒子の粒界相にＢｉ₂Ｏ
₃粒子として存在するため、いずれも比誘電率が２００
０未満と小さくなるという問題があった。

【００１２】また、従来のＸ７Ｒ特性の組成系より構成
される積層セラミックコンデンサに比べて、均一な焼結
が行われにくく、ボイドの数が多くなり、結晶が均一に
分散化せず、グレインサイズが適正化しないため、高温
負荷寿命が劣るという問題点があった。

【００１３】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、１１５０℃以下の低温で焼
成でき、比誘電率εｒが２０００以上と高く、温度特性
がＸ８Ｒ特性（−５５℃〜＋１５０℃で容量変化率が±
１５％以内）を示し、かつ高温負荷寿命に代表される信
頼性試験においては、従来品に比べて大きく改善された
誘電体磁器を提供することを目的とする。

【００１４】

【問題点を解決するための手段】本発明の誘電体磁器
は、金属元素として少なくともＢａとＴｉを含有するペ
ロブスカイト型複合酸化物からなる主結晶粒子と、金属
元素として少なくともＢｉを含有する粒界相とからなる
誘電体磁器であって、粒界相のＢｉがＢｉとＭａ（但し
ＭａはＴｉとＺｒの中から選ばれる少なくとも１種類）
を含有する複合酸化物からなる結晶粒子として存在する
とともに、Ｓｉ、Ｚｎ及びＣａがガラスとして存在する
ことを特徴とする誘電体磁器を提供する。

【００１５】本発明の誘電体磁器によれば、１１５０℃
以下の比較的低温で、Ａｇ、Ｐｄなどを含有する内部電
極と同時焼成できるとともに、比誘電率が２０００以上
と高く、かつ高温側における静電容量の温度変化を小さ
くすることができ、特に車載用のコンデンサの誘電体磁
器として良好な特性を示す。

【００１６】すなわち、上述の公報に開示された従来の
誘電体磁器組成物では、ＢｉをＢｉ ₂Ｏ₃粉末として添加
しているために作製した誘電体磁器ではＢａＴｉＯ₃結
晶粒子の粒界にＢｉ₂Ｏ₃粒子として存在しており、この
ため、比誘電率が最大でも２０００程度と小さかった
が、本発明では、主結晶粒子間のＢｉが、Ｂｉ₂Ｏ₃より
も高い誘電率を示し、キュリー温度が高いＢｉとＭａを
含有する複合酸化物（Ｂｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇）からなる結晶粒
子として存在するため、比誘電率を２０００以上と高く
できるのである。これにより高温側における静電容量の
温度変化を小さくでき、ＥＩＡ規格のＸ８Ｒ特性（＋２
５℃における静電容量を基準としたとき、−５５℃〜＋
１５０℃の広い温度範囲にわたって静電容量の温度変化
率が±１５％以内）を満足することができる。

【００１７】また、本発明の主結晶粒子間の粒界相にＳ
ｉ、Ｚｎ、Ｃａで表される非結晶なガラス成分を含有す
ることにより焼結性が向上し、１１５０℃以下の比較的
低温で焼成でき、Ａｇ、Ｐｄなどを含有する内部電極と
同時焼成でき、かつ、高温負荷寿命に代表される信頼性
試験においては従来のＸ８Ｒ特製品に比べて大きく改善
することができる。

【００１８】ここで、前記ガラス粒子の組成式がＳｉＯ
₂−ＺｎＯ−ＣａＯで表され、ＳｉＯ₂が３０〜７０モル
部、ＺｎＯが１０〜６０モル部、ＣａＯが２０〜６０モ
ル部の範囲にあることが望ましい。上記ガラス粒子を含
有することにより、均一な焼結が行われるため、ボイド
の数が少なくなり、結晶が均一に分散化し、グレインサ
イズを適正化することができる。このため、高温負荷寿
命に代表される信頼性試験においては、従来のＸ８Ｒ特
性品に比べて大きく改善することができる。

【００１９】また、金属元素としてＢａ、Ｔｉ及びＢｉ
を含有し、これらの金属元素酸化物のモル比による組成
式を （１００−ａ）ＢａＴｉＯ₃＋ａ（Ｂｉ₂Ｏ₃・２Ｍａ
Ｏ₂） と表した時、前記ａが ２．５≦ａ≦６．０ を満足する主成分と、該主成分１００モル部に対して、
ＮｂがＮｂ₂Ｏ₅換算で０．７〜１．９モル部、希土類元
素がＲｅ₂Ｏ₃換算（Ｒｅは希土類元素）で０．５モル部
以下（０モル部は含まず）とを含有し、かつ、該主成分
が１００重量部に対して、前記ガラス粒子が０．６〜
２．０重量部からなる誘電体磁器であっても良い。

【００２０】上記構成によれば、焼結性が向上し、１１
５０℃以下の比較的低温で焼成でき、比誘電率を２００
０以上と高くでき、高温側における静電容量の温度変化
を小さくできるため、Ｘ８Ｒ特製品の値を満足するとと
もに、Ａｇ、Ｐｄを主成分とし、Ｐｄの含有率が４０％
以下である内部電極と同時焼成でき、原材料費に占める
内部電極材料費を削減することによるコストダウンを実
現できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の誘電体磁器を積層
セラミックコンデンサを例にして図面に基づいて詳説す
る。

【００２２】図１は本発明に係る積層セラミックコンデ
ンサ１の断面図である。また、図２は図１の誘電体層中
の誘電体磁器の粒子及び粒界相を説明するための部分拡
大図である。図１のように、本発明の積層セラミックコ
ンデンサ１は、誘電体層１１と内部電極１２とを交互に
複数枚積層し、その端面に外部端子電極２，３が形成さ
れている。

【００２３】また、図２のように、前記誘電体層１１
は、金属元素として少なくともＢａとＴｉを含有するペ
ロブスカイト型複合酸化物からなる主結晶粒子２１と、
金属元素として少なくともＢｉを含有する粒界相２４と
からなる誘電体磁器であって、粒界相２４のＢｉがＢｉ
とＭａ（但しＭａはＴｉとＺｒの中から選ばれる少なく
とも１種類）を含有する複合酸化物からなる結晶粒子２
２として存在するとともに、Ｓｉ、Ｚｎ及びＣａがガラ
ス２３として存在するものである。このような構成によ
り、比誘電率が２０００以上と高く、かつＸ８Ｒ特性を
示す積層セラミックコンデンサ１を得ることができる。

【００２４】すなわち、従来の誘電体磁器組成物では、
ＢｉがＢａＴｉＯ₃結晶粒子の粒界相にＢｉ₂Ｏ₃粒子と
して存在するため、比誘電率が最大でも２０００程度と
小さかったが、本発明では、Ｂｉは金属元素として少な
くともＢａとＴｉを含有するペロブスカイト型複合酸化
物からなる主結晶粒子の間に、ＢｉとＭａを含有する複
合酸化物（Ｂｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇）からなる結晶粒子２２とし
て存在する。このため、比誘電率を２０００以上と高く
でき、高温側における静電容量の温度変化を小さくで
き、ＥＩＡ規格のＸ８Ｒ特性を満足する。これは、Ｂａ
ＴｉＯ₃結晶粒子の粒界相２４に存在するＢｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇
が、Ｂｉ₂Ｏ₃よりもキュリー温度が高く（キュリー温度
は３００℃以上）、しかもキュリー温度における比誘電
率が高い（室温での比誘電率は４０００以上）ため、高
温側の温度特性の改善と高容量化という相反する特性を
満足できると考えられる。

【００２５】ここで、ＢｉとＭａを含有する複合酸化物
（Ｂｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇）からなる結晶粒子２２としてのみ存
在することは、焼結体のＸ線回折測定において、複合酸
化物のピークのみが存在し、Ｂｉ₂Ｏ₃のピークが存在し
ないことにより確認できる。

【００２６】また、金属元素としてのＭａにおいてはＴ
ｉでもＺｒでも同様の特性を示すが、誘電率を高くする
ためには、Ｔｉが望ましい ここで、前記ガラス粒子２３の組成式がＳｉＯ₂−Ｚｎ
Ｏ−ＣａＯで表され、ＳｉＯ₂がＳｉＯ₂換算で２０〜７
０モル部、ＺｎＯがＺｎＯ換算で１０〜６０モル部、Ｃ
ａＯがＣａＯ換算で２０〜６０モル部の範囲にあること
が望ましい。

【００２７】上記ガラス粒子２３を含有することによ
り、均一な焼結が行われるため、ボイドの数が少なくな
り、結晶が均一に分散化し、グレインサイズを適正化す
ることができる。このため、高温負荷寿命に代表される
信頼性試験においては、従来のＸ８Ｒ特性品に比べて大
きく改善することができる。ここで、ガラスを０．６〜
２．０重量部含有させる理由は、ガラス添加量が０．６
重量部未満の場合は、比誘電率が２０００以下に小さく
なり、−５５〜＋１５０℃における温度特性が１５％よ
り大きくなることによる。一方、２．０重量部を越える
場合は、焼結性が悪くなり、誘電損失が３．０％以上と
なる。また、ガラス組成におけるＳｉをＳｉＯ₂換算で
２０〜７０モル部含有させる理由は、２０モル部未満の
場合は、焼結性が悪くなり、誘電損失が３．０％以上と
なることによる。一方、７０モル部を越える場合には比
誘電率が小さくなり、上記温度特性が１５％より大きく
なる。さらに、誘電体磁器の比誘電率と誘電損失の観点
から４０〜５０モル部が好ましい。

【００２８】また、ＺｎをＺｎＯ換算で１０〜６０モル
部含有させる理由は、１０モル部未満の場合は、焼結性
が悪くなり、誘電損失が３．０％以上となることによ
る。一方、６０モル部を越える場合には比誘電率が小さ
くなり、上記温度特性が１５％より大きくなる。さら
に、誘電磁器の比誘電率と誘電損失の観点から２０〜３
０モル部が好ましい。

【００２９】また、ＣａをＣａＯ換算で２０〜６０モル
部含有させる理由は、２０モル部未満の場合は、焼結性
が悪くなり、誘電損失が３．０％以上となることによ
る。また、６０モル部を越える場合には比誘電率が小さ
くなり、上記温度特性が１５％より大きくなる。さら
に、誘電体磁器の比誘電率と誘電損失の観点から３０〜
４０モル部が好ましい。

【００３０】また、前記誘電体層１１に、金属元素とし
てＢａ、Ｔｉ及びＢｉを含有し、これらの金属元素酸化
物のモル比による組成式を（１００−ａ）ＢａＴｉＯ₃
＋ａ（Ｂｉ₂Ｏ₃・２ＭａＯ₂）と表した時、前記ａが
２．５≦ａ≦６．０を満足する主成分と、該主成分１０
０モル部に対して、ＮｂがＮｂ₂Ｏ₅換算で０．７〜１．
９モル部、希土類元素がＲｅ₂Ｏ₃換算（Ｒｅは希土類元
素）で０．５モル部以下（０モル部は含まず）とを含有
し、かつ、該主成分が１００重量部に対して、前記ガラ
ス粒子が０．６〜２．０重量部からなることが望まし
い。

【００３１】ここで、ＢｉとＭａを含有する複合酸化物
（Ｂｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇）のモル比ａを２．５≦ａ≦６．０と
した理由は、モル比ａが２．５モル部未満の場合は焼結
性が悪くなり、誘電損失が３．０％以上となることによ
る。また、６．０モル部を越える場合には、比誘電率が
低下したり、上記温度特性が１５％より大きくなるため
である。さらに、誘電体磁器の比誘電率と温度特性の観
点からは３．５≦ａ≦４．４が好ましく、本発明の組成
系では、１５０℃における静電容量の変化率が最小とな
る。

【００３２】ここで、ＮｂをＮｂ₂Ｏ₅換算で０．７〜
１．９モル部含有させる理由は、添加量が０．７モル部
未満の場合は、焼結性が悪くなり、誘電損失が３．０％
以上となることによる。また、１．９モル部を越える場
合には比誘電率が小さくなり、温度特性が１５％より大
きくなる。さらに、誘電体磁器の比誘電率と誘電損失の
観点から０．９〜１．４モル部が好ましい。

【００３３】さらに、希土類元素をＲｅ₂Ｏ₃換算（Ｒｅ
は希土類元素）で０．５モル部以下（０モル部を含ま
ず）含有させる理由は、添加量が０モル部の場合は、焼
結性が悪くなり、誘電損失が３．０％以上となることに
よる。また、０．５モル部を越える場合には比誘電率が
小さくなる。さらに、比誘電率の観点から０．２５〜
０．４モル部が好ましい。希土類元素としては、Ｓｃ，
Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ等があるが、
このうち、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｅｒが好ましく、特にＴｂが望ましい。

【００３４】上記ガラス粒子を含有することにより、焼
結性が向上し、１１５０℃以下の比較的低温で焼成でき
るため、Ａｇ、Ｐｄを主成分とし、Ｐｄの含有率が４０
％以下である内部電極１２と同時焼成できる。すなわ
ち、原材料費に占める内部電極材料費を削減でき、コス
トダウンを実現できる。

【００３５】また、本発明の積層セラミックコンデンサ
１は、内部電極１２として、Ａｇを含む合金を使用し、
Ａｇを７０％以上含有する内部電極１２を用いること
で、電極の形成状態が良好になり、導通抵抗をより低く
できる。また、安価なＡｇを用いることで、電極材料費
のコストダウンが可能になる。ここで、内部電極１２と
誘電体層１１の同時焼成において焼成温度は、１１５０
℃以下、特に１０００〜１１５０℃が望ましい。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３７】先ず、純度９９％以上のＢｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ
₂の各原料粉末を表１〜６に示す割合で秤量し、該原料
粉末に媒体として純水を加えて２４時間ボールミルにて
混合した後、該混合物を乾燥し、次いで、該乾燥物を９
００℃の温度で大気中１時間仮焼した。

【００３８】ここで、粒界相中にＢｉのチタン酸塩或い
はジルコン酸塩を析出せしめるために、予めＢｉ₂Ｏ₃粉
末と、ＭａＯ₂粉末を用いてＢｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇結晶を生成
し、このＢｉ₂Ｍａ₂Ｏ₇粉末を平均粒径０．６μｍまで
粉砕後、ＢａＴｉＯ₃に添加した。

【００３９】また、焼結助剤となるガラス粒子において
は、予め、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用意し、ＳｉＯ₂が
３０〜７０モル部、ＺｎＯが１０〜６０モル部、ＣａＯ
が２０〜６０モル部の範囲内での組成比率になるように
調合し、水と共にボールミルに入れ、湿式で十分に撹拌
混合して、混合物を得た。次にこの混合物を乾燥した
後、白金坩堝に入れて１４００℃に加熱し、溶融した混
合物を水中に滴下して急冷しガラスを得た後、このガラ
スを粉砕して平均粒径１μｍ程度の微粉末にした。

【００４０】得られた仮焼物及びガラス粉末とＢａ及び
Ｔｉの化合物、Ｎｂ、Ｔｂ等の粉末を表２に示す割合と
なるように秤量し、分散剤、分散媒とともに２４時間ボ
ールミルにて混合し、原料スラリーを調整した。このス
ラリーに有機バインダー、可塑剤を加え、十分攪拌後ド
クターブレード法によりフィルム状シートに成形した。
このフィルム状シートに、内部電極用に調整したＡｇ−
Ｐｄペースト（Ａｇ：７０重量％、Ｐｄ：３０重量％）
をスクリーン印刷法等により印刷した後、ダミー層を加
えて積層し、熱圧着後切断した。これを大気中、３００
℃の温度で２時間加熱して脱バインダー処理し、引き続
いて１１００℃で大気中で２時間焼成した。バレル後、
端子電極用に調整したＡｇペーストを端面に塗布、７０
０℃、大気中で焼き付け、メッキを行い端子電極とし、
磁器の寸法３．２ｍｍ×１．６ｍｍ、有効電極面積２．
２×１．１ｍｍ、誘電体厚み２５μｍ×１０層の積層コ
ンデンサを作製した。

【００４１】これらの評価試料を、ＬＣＲメーター４２
８４Ａを用いて、周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル
１．０Ｖｒｍｓにて静電容量を測定し、比誘電率を算出
した。

【００４２】また、ＬＣＲメーター４２８４Ａを用いて
誘電損失を測定し、誘電損失が３．０％以上のチップを
燒結不十分と判定した。

【００４３】また、恒温槽を用いて温度特性、すなわち
２５℃の時の静電容量を基準として、−５５〜１５０℃
の範囲における容量変化率の最大値を測定した。なお、
本発明の組成系では、１５０℃で容量変化率が最大値と
なるので、温度特性は１５０℃における容量変化率を示
す。

【００４４】また、内部電極を印刷しない磁器を乳鉢で
粉末状に解砕し、Ｘ線回折測定を行いＢｉがどのような
結晶として存在しているかを確認した。

【００４５】また、目標特性（静電容量：２０００以
上、誘電損失：３．０％未満、温度特性：１５％以下）
をクリアした条件については、さらに高温負荷試験（１
５０℃／４００Ｖ×１２５Ｈｒ、試料数３００ヶ）、す
なわち、上記条件にチップを放置した場合の静電容量、
絶縁抵抗、誘電損失の変化を調べた。ここで、１２５Ｈ
ｒ放置後に試料のチェックを行い、上記特性の悪化する
チップが無い場合をＯＫ、ある場合をＮＧとした。これ
らの結果を表１、表2に記載する。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】表1、表2によれば、ＢａＴｉＯ₃主結晶相
とＢｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₇結晶相と、Ｓｉ、Ｚｎ及びＣａのガラ
スを有する本発明の資料では、１１５０℃以下の低温で
焼成できるとともに、比誘電率εｒが２０００以上であ
ることが理解される。

【００４９】また、本発明の組成式を満足する資料では
１１５０℃以下の低温で焼成できるとともに、比誘電率
εｒが２０５０以上、測定周波数１ＫＨｚでの誘電損失
が３．０％以下、ＥＩＡのＸ８Ｒ特性（＋２５℃におけ
る静電容量を基準としたとき、−５５℃〜＋１５０℃の
広い温度範囲にわたって静電容量の温度変化率が±１５
％以内）、目標特性（静電容量：２０００以上、誘電損
失：３．０％未満、温度特性：１５％以下）をクリアし
た条件について高温負荷試験（１５０℃／４００Ｖ×１
２５Ｈｒ、試料数３００ヶ）も満足していた。図3に資
料番号５についての静電容量の容量変化率を記載した。

【００５０】一方、資料Ｎｏ．１は、Ｂｉ₂Ｔｉ₂Ｏ₇粉
末を添加しない場合であり、この場合には、焼結性にお
いて問題があった。また、モル比ａが２．４モル部の場
合（試料Ｎｏ２）は焼結性が低下し、誘電損失が３．０
６％になり、一方、６．１モル部の場合（試料Ｎｏ８）
には、比誘電率が１９４０に低下し、温度特性が１５．
９％と低くなったことがわかる。

【００５１】また、Ｂｉを従来のＢｉ₂Ｏ₃粉末として添
加した、比較例（試料Ｎｏ９）では、Ｂｉの結晶として
Ｂｉ₂Ｏ₃結晶のみ析出しており、比誘電率が１８２０、
誘電損失も２．１１％であり、温度特性が４０．２％と
悪くなっていることが理解できる。

【００５２】また、ＭａがＺｒである場合（試料Ｎｏ１
０）も、目標特性をクリアできたが、比誘電率、温度特
性の点から、Ｔｉである場合（試料Ｎｏ５）の方が比誘
電率、温度特性が優れていることが理解できる。

【００５３】一方、ｂが０．６モル部の場合（試料Ｎｏ
１１）は、焼結性が悪くなり、誘電損失が３．２１％と
高くなることが判る。また、ｂが２．０モル部の場合
（試料Ｎｏ１６）は、比誘電率が１９５０と低くなり、
温度特性が１５．２％となることが判る。

【００５４】さらに、ｃが０モル部（無添加）の場合
（試料Ｎｏ１７）は、焼結性が悪くなり、誘電損失が
３．１２と高くなることが判る。また、０．５５モル部
の場合（試料Ｎｏ２２）は、比誘電率が１９８０になっ
ており、十分な比誘電率が得られないことが理解でき
る。

【００５５】次に、希土類元素として、各種Ｌａ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｃｅ，Ｙ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒを用いた場合
（試料Ｎｏ２３〜３０）も、目標特性をクリアしたが、
温度特性の点から、特にＴｂを用いた場合（試料Ｎｏ
５）が望ましいことがわかった。

【００５６】また、ｄが０．５重量部の場合（試料Ｎｏ
３１）は、誘電損失が３．１２％と高くなり、温度特性
が１５．４％となった。また、ｄが２．１重量部の場合
（試料Ｎｏ３６）は、比誘電率が１９８０となった。

【００５７】また、ガラス組成におけるＳｉがＳｉＯ₂
換算で１５モル部含有した場合（試料Ｎｏ３７）、誘電
損失が３．０８と高くなることが判る。ＳｉがＳｉＯ₂
換算で７５モル部含有した場合（試料Ｎｏ３８）は比誘
電率が１９８０となった。ＺｎをＺｎＯ換算で５モル部
含有した場合（試料Ｎｏ３９）、誘電損失が３．１２％
と高くなった。また、６５モル部の場合（試料Ｎｏ４
０）には比誘電率が１９８０となった。

【００５８】また、ＣａをＣａＯ換算で１５モル部含有
した場合（試料Ｎｏ４１）、誘電損失が３．０４％と高
くなった。また、６５モル部の場合（試料Ｎｏ４２）に
は比誘電率が１９４０となった。また、試料Ｎｏ１〜４
２は、溶融したガラス粒子をＢａＴｉＯ₃に混合した
が、ガラスを溶融させずに添加した場合（試料Ｎｏ４
３）、高温負荷試験で１２５Ｈｒ放置した結果、導通し
て破壊に至るチップがあった。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明の積層セラミック
コンデンサにおいて、誘電体層は、金属元素として少な
くともＢａとＴｉを含有するペロブスカイト型複合酸化
物からなる主結晶粒子と、金属元素として少なくともＢ
ｉを含有する粒界相とからなる誘電体磁器であって、粒
界相のＢｉがＢｉとＭａ（但しＭａはＴｉとＺｒの中か
ら選ばれる少なくとも１種類）を含有する複合酸化物か
らなる結晶粒子として存在するとともに、Ｓｉ、Ｚｎ及
びＣａがガラス２３として存在し、前記粒界相のＢｉ
は、ＢｉとＴｉとを含有する複合酸化物からなる結晶粒
子としてのみ存在するために、比誘電率が２０００以上
と高く、かつ温度特性が−５５℃〜＋１５０℃迄で±１
５％の容量変化率範囲内のＸ８Ｒ特性を示す誘電体磁器
を得ることができる。

【００６０】また、前記誘電体層に、金属元素としてＢ
ａ、Ｔｉ及びＢｉを含有し、これらの金属元素酸化物の
モル比による組成式を（１００−ａ）ＢａＴｉＯ₃＋ａ
（Ｂｉ₂Ｏ₃・２ＭａＯ₂）と表した時、前記ａが２．５
≦ａ≦６．０を満足する主成分と、該主成分１００モル
部に対して、ＮｂがＮｂ₂Ｏ₅換算で０．７〜１．９モル
部、希土類元素がＲｅ₂Ｏ₃換算（Ｒｅは希土類元素）で
０．５モル部以下（０モル部は含まず）とを含有し、か
つ、該主成分が１００重量部に対して、前記ガラス粒子
が０．６〜２．０重量部からなるために、さらに前記ガ
ラス粒子２３の組成式がＳｉＯ₂−ＺｎＯ−ＣａＯで表
され、ＳｉＯ₂がＳｉＯ₂換算で２０〜７０モル部、Ｚｎ
ＯがＺｎＯ換算で１０〜６０モル部、ＣａＯがＣａＯ換
算で２０〜６０モル部の範囲にあるために、均一な焼結
が行われ、ボイドの数が少なくなり、結晶が均一に分散
化し、グレインサイズを適正化することができる。この
ため、高温負荷寿命に代表される信頼性試験において
は、従来のＸ８Ｒ特性品に比べて大きく改善することが
できる。

【００６１】また、焼結性が向上し、１１５０℃以下の
比較的低温で焼成できるため、Ａｇ、Ｐｄを主成分と
し、Ｐｄの含有率が４０％以下である内部電極と同時焼
成できる。すなわち、原材料費に占める内部電極材料費
を削減でき、コストダウンを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体磁器が用いられる積層セラミッ
クコンデンサの断面図である。

【図２】本発明の誘電体磁器が用いられる積層セラミッ
クコンデンサの誘電体中に存在する粒子及び粒界相を説
明するための部分拡大図である。

【図３】資料Ｎｏ．５の誘電体磁器の容量変化率を示す
グラフである。

【符号の説明】

１・・・・・積層セラミックコンデンサ ２、３・・・外部電極 １０・・・・積層体 １１・・・・誘電体層 １２・・・・内部電極 ２１・・・・主結晶粒子 ２２・・・・複合酸化物結晶粒子 ２３・・・・ガラス粒子 ２４・・・・粒界相

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属元素として少なくともＢａとＴｉを
   含有するペロブスカイト型複合酸化物からなる主結晶粒
   子と、金属元素として少なくともＢｉを含有する粒界相
   とからなる誘電体磁器であって、 粒界相のＢｉがＢｉとＭａ（但しＭａはＴｉとＺｒの中
   から選ばれる少なくとも１種類）を含有する複合酸化物
   からなる結晶粒子として存在するとともに、Ｓｉ、Ｚｎ
   及びＣａがガラスとして存在することを特徴とする誘電
   体磁器。
2. 【請求項２】前記粒界相のＢｉは、ＢｉとＴｉとを含有
   する複合酸化物からなる結晶粒子としてのみ存在するこ
   とを特徴とする請求項１記載の誘電体磁器。
3. 【請求項３】 前記ガラス粒子の組成式がＳｉＯ₂−Ｚ
   ｎＯ−ＣａＯで表され、ＳｉＯ₂がＳｉＯ₂換算で２０〜
   ７０モル部、ＺｎＯがＺｎＯ換算で１０〜６０モル部、
   ＣａＯがＣａＯ換算で２０〜６０モル部の範囲にあるこ
   とを特徴とする請求項１記載の誘電体磁器。
4. 【請求項４】金属元素としてＢａ、Ｔｉ及びＢｉを含有
   し、これらの金属元素酸化物のモル比による組成式を （１００−ａ）ＢａＴｉＯ₃＋ａ（Ｂｉ₂Ｏ₃・２Ｍａ
   Ｏ₂） と表した時、前記ａが ２．５≦ａ≦６．０ を満足する主成分と、該主成分１００モル部に対して、
   ＮｂがＮｂ₂Ｏ₅換算で０．７〜１．９モル部、希土類元
   素がＲｅ₂Ｏ₃換算（Ｒｅは希土類元素）で０．５モル部
   以下（０モル部は含まず）とを含有し、かつ、該主成分
   が１００重量部に対して、前記ガラス粒子が０．６〜
   ２．０重量部からなることを特徴とする請求項１記載の
   誘電体磁器。