JP2002043162A - 非還元性誘電体材料の製造方法 - Google Patents

非還元性誘電体材料の製造方法

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JP2002043162A
JP2002043162A JP2000224912A JP2000224912A JP2002043162A JP 2002043162 A JP2002043162 A JP 2002043162A JP 2000224912 A JP2000224912 A JP 2000224912A JP 2000224912 A JP2000224912 A JP 2000224912A JP 2002043162 A JP2002043162 A JP 2002043162A
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JP
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dielectric material
producing
reducing dielectric
powder
compound
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Shuji Aizawa
周二 相澤
Tadahiko Horiguchi
忠彦 堀口
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NEC Tokin Hyogo Ltd
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Tokin Ceramics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非還元性積層セラミックコンデンサーにおけ
るBサイトドナーの寿命改善効果を向上させることがで
きる非還元性積層セラミックコンデンサーの製造方法を
提供することにある。 【解決手段】 構成元素にMg及びMnの内の少なくと
も一種からなるAと、W及びMoの内の少なくとも一種
からなるBとを含む非還元性誘電体材料の製造方法にお
いて、AのB酸塩の内の少なくとも1種を出発原料とし
て用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックコンデ
ンサーに用いられる誘電体材料の製造方法に関し、特
に、Ni,Cuなどの卑金属を内部電極とする非還元性
誘電体材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】誘電体材料と内部電極材料とを交互に積
層することにより製造される積層セラミックコンデンサ
ーは、小型で大きな静電容量が得られるため、多くの電
子機器に使用されている。
【0003】従来、チタン酸バリウム(BaTiO
を主成分とする誘電体材料を積層セラミックコンデサー
に用いる場合、内部電極材料としてPdやAg/Pd合
金などの貴金属を使用する必要があり、コストアップの
要因となっていた。近年、この欠点を補うために、内部
電極材料としてNiやCuなどの卑金属を利用した積層
セラミックコンデンサーが開発されてきている。
【0004】このような積層セラミックコンデンサーに
おいて、内部電極材料を卑金属とするためには、内部電
極材料の酸化を防止するために水素雰囲気などの還元雰
囲気で焼成を行う必要があり、誘電体材料を非還元性材
料とする必要がある。
【0005】非還元性誘電体セラミック材料としては、
一般に、主成分であるBaTiO粉末に加えて、以下
の(イ),(ロ),(ハ)の酸化物粉末を同時に添加す
る場合が多い。
【0006】(イ)MgO,ZnO,MnO,CaO,
BaO,SrO,ZrOなどの、誘電率の温度特性や
耐還元性を調整する成分; (ロ)希土類酸化物(Y,Dy,Ho
,Sm,Er など)の、BaTiO
Aサイトに置換して寿命を向上させる成分(以下、Aサ
イトドナーと呼ぶ); (ハ)V,MoO,WO,Taなどの
Bサイトに置換して寿命を向上させる成分(以下、Bサ
イトドナーと呼ぶ)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、内部電
極をNiとした積層ヤラミックコンデンサーが実用化さ
れてはいるが、さらなる信頼性の向上が求められてい
る。
【0008】そこで、本発明の一般的な技術的課題は、
非還元性積層セラミックコンデンサーにおけるBサイト
ドナーの寿命改善効果を向上させることができる非還元
性積層セラミックコンデンサーの製造方法を提供するこ
とにある。
【0009】また、本発明の具体的な技術的課題は、コ
ンデンサーとして用いた場合に寿命特性の優れた非還元
性誘電体材料の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、構成元
素にMg及びMnの内の少なくとも一種からなるAと、
W及びMoの内の少なくとも一種からなるBとを含む非
還元性誘電体材料の製造方法において、AのB酸塩の内
の少なくとも1種を出発原料として用いることを特徴と
する非還元性誘電体材料の製造方法が得られる。
【0011】また、本発明によれば、構成元素にMgお
よびWを含む非還元性誘電体材料の製造方法において、
タングステン酸マグネシウム化合物を出発原料として用
いることを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法が
得られる。
【0012】また、本発明によれば、構成元素にMnお
よびWを含む非還元性誘電体材料の製造方法において、
タングステン酸マンガン化合物を出発原料として用いる
ことを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法が得ら
れる。
【0013】また、本発明によれば、構成元素にMgお
よびMoを含む非還元性誘電体材料の製造方法におい
て、モリブデン酸マグネシウム化合物を出発原料として
用いることを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法
が得られる。
【0014】また、本発明によれば、構成元素にMgお
よびMoを含む非還元性誘電体材料の製造方法におい
て、モリブデン酸マグネシウム化合物を出発原料として
用いることを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法
が得られる。
【0015】さらに、本発明によれば、前記非還元性誘
電体材料の製造方法によって、非還元性誘電体材料から
なるグリーンシートを複数製造し、このグリーンシート
上に導電材料のペーストを塗布し、重ね合わせて圧着し
て積層体を形成し、焼成することを特徴とする積層セラ
ミックコンデンサーの製造方法が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】まず、本発明の非還元性誘電体材
料の製造方法の原理について説明する。
【0017】本発明は、構成元素にMg及びMnの内の
少なくとも一種からなるAと、W及びMoの内の少なく
とも一種からなるBとを含む非還元性誘電体材料の製造
方法において、AのB酸塩の内の少なくとも1種を出発
原料として用いる非還元性誘電体材料の製造方法であ
る。
【0018】また、本発明の一態様においては、構成元
素にMgおよびWを含む非還元性誘電体材料の製造方法
において、タングステン酸マグネシウム化合物を出発原
料として用いることである。このMgとWを構成元素に
含む非還元性誘電体材料において、MgおよびWの原料
として、タングステン酸マグネシウム化合物を用いるこ
とにより、W6+イオンが効果的にTi4+と置換す
る。そのため、WOなどの酸化物を原料とする場合に
比べて、コンデンサーの寿命に対する効果が向上する。
【0019】また、本発明のもう一つの態様において
は、構成元素にMnおよびWを含む非還元性誘電体材料
の製造方法において、タングステン酸マンガン化合物を
出発原料として用いることである。このMnとWを構成
元素に含む非還元性誘電体材料において、MnおよびW
の原料として、タングステン酸マンガン化合物を用いる
ことにより、W6+イオンが効果的にTi4+と置換す
る。そのため、WOなどの酸化物を原料とする場合に
比べて、コンデンサーの寿命に対する効果が向上する。
【0020】また、本発明のさらにもう一つの態様にお
いては、構成元素にMgおよびMoを含む非還元性誘電
体材料の製造方法において、モリブデン酸マグネシウム
化合物を出発原料として用いることである。このMgと
Moを構成元素に含む非還元性誘電体材料において、M
gおよびMoの原科として、モリブデン酸マグネシウム
化合物を用いることにより、Mo6+イオンが効果的に
Ti4+と置換する。そのため、MoOなどの酸化物
を原料とする場合に比べて、コンデンサーの寿命に対す
る効果が向上する。
【0021】また、本発明の他の態様においては、構成
元素にMgおよびMoを含む非還元性誘電体材料の製造
方法において、モリブデン酸マグネシウム化合物を出発
原料として用いることである。このMnとMoを構成元
素に含む非還元性誘電体材料において、MnおよびMo
の原料として、モリブデン酸マンガン化合物を用いるこ
とにより、Mo6+イオンが効果的にTi4+と置換す
る。そのため、MoO などの酸化物を原料とする場合
に比べて、コンデンサーの寿命に対する効果が向上す
る。
【0022】また、本発明の別の態様では、前記非還元
性誘電体材料の製造方法によって、非還元性誘電体材料
からなるグリーンシートを複数製造し、このグリーンシ
ート上に導電材料のペーストを塗布し、重ね合わせて圧
着して積層体を形成し、焼成する積層セラミックコンデ
ンサーの製造方法である。
【0023】それでは、本発明の実施の形態について具
体的に説明する。
【0024】まず、タングステン酸マグネシウム化合物
粉末,タングステン酸マグネシウム化合物粉末,モリブ
デン酸マグネシウム化合物粉末,モリブデン酸マンガン
化合物粉末を以下のように合成する。
【0025】まず、市販のWO粉末とMgO粉末をモ
ル比で1:1になるように秤量し、ボールミルを用いて
湿式混合した。これを、濾過乾燥し、その後、800〜
1000℃で反応させてタングステン酸マグネシウム化
合物粉末を得た。
【0026】同様に、市販のWO粉末とMnO粉末を
モル比で1:1になるように秤量し、ボールミルを用い
て湿式混合した。これを、瀘過乾燥し、その後、800
〜1000℃で反応させてタングステン酸マンガン化合
物粉末を得た。
【0027】同様に、市販のMoO3粉末とMgO粉末
をモル比で1:1になるように秤量し、ボールミルを用
いて湿式混合した。これを、濾過乾燥し、その後、80
0〜1000℃で反応させてモリブデン酸マグネシウム
化合物粉末を得た。
【0028】同様に市販のMoO粉末とMnO粉末を
モル比で1:1になるように秤量し、ボールミルを用い
て湿式混合した。これを、瀘過乾燥し、その後、800
〜1000℃で反応させてモリブデン酸マンガン化合物
粉末を得た。
【0029】これら4種類の粉末を、粉末X線回折によ
り解析したところ、それぞれMgWO,MnWO
MgMoO,MnMoOを含んでいることが確認さ
れた。その他に、具体的な化合物を同定することができ
ない複雑な回折ピ−クが観察されたが、MgOあるいは
MnOと、WOあるいはMoOの比率が1:1から
はずれたタングステン酸マグネシウム化合物,タングス
テン酸マグネシウム化合物,モリブデン酸マグネシウム
化合物,モリブデン酸マンガン化合物が生成されたもの
と考えられる。
【0030】以下、これら4種類の粉末を、簡略化し
て、それぞれMgWO粉末,MnWO粉末,MgM
oO粉末,MnMoO粉末と称する。次に、このM
gWO 粉末,MnWO粉末,MgMoO粉末およ
びMnMoO粉末と、市販のBaTiO,BaCO
,MnCO,Y,SiO,MgO粉末を出
発原料として、表1に示す配合比となるように秤量し
た。また、比較例として、MgWO,MnWO,M
gMoO,MnMoO粉末の代わりに、MgO,M
nO,WO,MoO粉末を用いて、表1に示す配合
比で秤量した。
【0031】
【表1】
【0032】この秤量された本発明例および比較例の粉
末を、それぞれボールミルにて20時間湿式混合し、濾
過乾燥して誘電体原料とした。各粉末について、所定量
の有機溶媒,バインダー,分散剤を加え、ボールミルで
混合して、粉末スラリーを製造した。
【0033】次に、これらの粉末スラリーを用いて、ド
クターブレード法によりPETフィルム上に厚さ15μ
mのグリーンシートを作製した。次いで、Ni粉末ペー
ストをスクリーン印刷法でグリーンシート上に印刷した
後、PETフィルムからグリーンシートを剥離し、加圧
圧着することで、グリーン積層体を得た。これらの積層
体を、それぞれ所定のサイズに切断し、脱バインダー処
理を施した後、以下の条件で焼成した。
【0034】(i)焼成:保持温度,時間:1300℃
×2時間、雰囲気:加湿したHとNの混合ガス、酸
素分圧:10−10気圧、(ii)アニール保持温度,
時間:1000℃×8時間、雰囲気:加湿したN
ス。
【0035】この焼成チップをバレル研磨した後、Cu
粉末ペーストをチップ端面に塗布し、N雰囲気中で8
00℃にて焼き付けて外部電極を形成し、積層セラミッ
クコンデンサーを得た。これらの積層ヤラミックコンデ
ンサーについて、以下の測定を行つた。
【0036】本発明例および比較例についての測定結果
をそれぞれ下記表2に示す。
【0037】(a)25℃における比誘電率:測定電圧
0.1Vrms,測定周波数1kHzにおいて静電容量
を測定し、比誘電率を求めた。
【0038】(b)絶縁抵抗IRの加速寿命:150℃
において、コンデンサーに150Vの直流電圧印加する
ことで加速試験を行い絶縁抵抗IRの経時変化を測定し
た。絶縁抵抗IRが10Ω以下になるまでの時間を寿
命時間と定義した。
【0039】
【表2】
【0040】上記表2の結果から、本発明例と比較例で
は比誘電率はほとんど変化しないが、IR加速寿命が飛
躍的に向上しており、本発明の有効性が確認された。
【0041】本発明において、タングステン酸マグネシ
ウム化合物,タングステン酸マグネシウム化合物,モリ
ブデン酸マグネシウム化合物,モリブデン酸マンガン化
合物としては、それぞれ、MgWO,MnWO,M
gMoO,MnMoOの単体粉末を用いることが好
ましい。しかし、MgWO,MnWO,MgMO
またはMnMoOと、1:1以外の比率で形成されて
いる化合物との混合粉末であつても、本発明の効果が得
られることが、本発明例から確認された。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法で得
られる誘電体材料は、卑金属材料を内部電極に用いる積
層セラミックコンデンサーに使用した場合、寿命特性を
大幅に向上させるものであり、信頼性に優れた積層セラ
ミックコンデンサーを実現するのに好適な誘電体材料を
提供することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構成元素にMg及びMnの内の少なくと
    も一種からなるAと、W及びMoの内の少なくとも一種
    からなるBとを含む非還元性誘電体材料の製造方法にお
    いて、AのB酸塩の内の少なくとも1種を出発原料とし
    て用いることを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の非還元性誘電体材料の製
    造方法において、前記BはWであり、前記少なくとも一
    種のAのB酸塩は、タングステン酸マグネシウム化合物
    であることを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の非還元性誘電体材料の製
    造方法において、前記BはWであり、前記少なくとも一
    種のAのB酸塩はタングステン酸マンガン化合物である
    ことを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の非還元性誘電体材料の製
    造方法において、前記BはMoであり、前記少なくとも
    一種のAのB酸塩はモリブデン酸マグネシウム化合物で
    あることを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の非還元性誘電体材料の製
    造方法において、前記BはMoであり、前記少なくとも
    一種のAのB酸塩はモリブデン酸マンガン化合物である
    ことを特徴とする非還元性誘電体材料の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の非還元性誘電体材料の製
    造方法によって、非還元性誘電体材料からなるグリーン
    シートを複数製造し、このグリーンシート上に導電材料
    のペーストを塗布し、重ね合わせて圧着して積層体を形
    成し、焼成することを特徴とする積層セラミックコンデ
    ンサーの製造方法。
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