JP2004296857A - 電子部品の特性を予測する方法および製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多くの時間と手間を必要とせずに、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる、電子部品の特性を予測する方法を提供すること。
【解決手段】誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品の特性を予測する方法であって、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を用い、該誘電体複合酸化物を熱処理する工程と、該熱処理後の誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、該測定されたSとxとから、前記電子部品の特性を予測する工程とを、有する電子部品の特性を予測する方法。
【選択図】 なし
【解決手段】誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品の特性を予測する方法であって、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を用い、該誘電体複合酸化物を熱処理する工程と、該熱処理後の誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、該測定されたSとxとから、前記電子部品の特性を予測する工程とを、有する電子部品の特性を予測する方法。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測する方法と、電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造する方法と、該誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物とに、関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサは、通常、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが、交互に複数積層してあるコンデンサ素体と、該コンデンサ素体の外側に形成された一対の外部電極とを、有して構成される。近年、この種の積層セラミックコンデンサの各種電気特性を高めることが望まれている。
【0003】
従来、積層セラミックコンデンサを開発するに当たり、誘電体層を構成する誘電体磁器組成物の材料(原料)設計は、たとえば次のように行われていた。
【0004】
まず、母材となるチタン酸バリウム(BaTiO3 )粉、およびその添加物を秤量し、混合粉砕を行う。次に、混合粉砕後の粉を十分に乾燥させた後、該粉を用いて誘電体ペーストを作製し、PETフィルム上に塗布、内部電極の印刷乾燥、PETフィルムから剥離して積層、さらには切断を行い、試作品としてのグリーン状態の積層セラミックコンデンサ(チップ)を作製する。次に、作製されたコンデンサチップを焼成した後、外部電極を形成して、完成品としての積層セラミックコンデンササンプルを得た後、これを用いて各種電気特性の評価をする。得られた評価を元に、さらなる材料の検討を行い、完成品サンプルの作成、評価を繰り返すことで材料を決定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法では、実際に、完成品としてのコンデンササンプルを作製し、それを評価して、材料の検討へとフィードバックさせることとしているため、目的とする電気特性を持つ積層セラミックコンデンサを開発するのに、多くの時間と手間を必要としていた。
【0006】
なお、特許文献1では、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比c/aの測定値と理論値とが、所定の関係にあるペロブスカイト構造を有する酸化物を用いる技術が開示されている。特許文献2では、このc/aが1.009以上であるペロブスカイト構造を有するチタンを含む酸化物を用いる技術が開示されている。しかしながら、これらの特許文献に記載の技術をもってしても、上記同様の課題を有していた。
【0007】
【特許文献1】特開2001−316114号公報
【特許文献2】特開2002−167281号公報
本発明の目的は、多くの時間と手間を必要とせずに、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる、電子部品の特性を予測する方法および積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法を提供することである。
【0008】
また、本発明は、電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる、誘電体磁器組成物の製造方法、電子部品の製造方法および積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することも目的とする。
【0009】
さらに、本発明は、このような電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することも目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、積層セラミックコンデンサなどの電子部品の、誘電体層を構成する誘電体磁器組成物の材料(原料)と、該材料を用いて電子部品を製造した際の電気特性との間に、何らかの相関関係があるのではないかとの考えを元に、鋭意実験を重ねたところ、熱処理されていない材料と、最終品としての電子部品との間には相関関係が認められなかったが、熱処理された材料と、電子部品との間に所定の相関関係があるとの知見を得た。この知見に基づいて本発明を完成させたものである。すなわち、
各予測方法
本発明によれば、誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品の特性を予測する方法であって、
組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を用い、
該誘電体複合酸化物を熱処理する工程と、
該熱処理後の誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、
該測定されたSとxとから、前記電子部品の特性を予測する工程とを、有する電子部品の特性を予測する方法が提供される。
【0011】
本発明によれば、チタン酸バリウムを含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法であって、
チタン酸バリウムを熱処理する工程と、
該熱処理後のチタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、
該測定されたSとxとから、前記積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する工程とを、有する積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法が提供される。
【0012】
上記各予測方法においては、前記熱処理前の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いて、前記xを測定することが好ましい。このように、特定の熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いた状態で、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定することにより、特性評価の精度が向上する。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられる。このような粒成長が進みすぎているものを、xの測定に供した場合、特性評価の精度が低下するおそれがある。
【0013】
上記各予測方法においては、電子部品(または積層セラミックコンデンサ)作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行うことが好ましい。このような雰囲気、温度および時間で熱処理することで、特性評価の精度が著しく向上する。たとえば、誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる場合、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行うことが好ましい。熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、10−2Pa以下の酸素分圧を持つ雰囲気中が好ましい。
【0014】
各製造方法
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法が提供される。
【0015】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法が提供される。
【0016】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法が提供される。
【0017】
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
【0018】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
【0019】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
【0020】
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
【0021】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
【0022】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
【0023】
上記各製造方法においては、前記熱処理前の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いて、前記xを測定することが好ましい。このように、特定の熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いた状態で、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定することにより、各種電気特性の予測の精度が一層向上する。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられる。このような粒成長が進みすぎているものを、xの測定に供した場合、各種電気特性の正確な予測が望めないおそれがある。
【0024】
上記各製造方法においては、電子部品(または積層セラミックコンデンサ、誘電体磁器組成物)作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行うことが好ましい。このような雰囲気、温度および時間で熱処理することで、各種電気特性の予測の精度が著しく向上する。たとえば、誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる場合、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行うことが好ましい。熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、10−2Pa以下の酸素分圧を持つ雰囲気中が好ましい。
【0025】
誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウム
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ことを特徴とする誘電体複合酸化物が提供される。
【0026】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ことを特徴とする誘電体複合酸化物が提供される。
【0027】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ことを特徴とする誘電体複合酸化物が提供される。
【0028】
第1の観点によれば、熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ことを特徴とするチタン酸バリウムが提供される。
【0029】
第2の観点によれば、熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ことを特徴とするチタン酸バリウムが提供される。
【0030】
第3の観点によれば、熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ことを特徴とするチタン酸バリウムが提供される。
【0031】
上記各誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムにおいては、前記熱処理前の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いて測定された前記xを用いることが好ましい。このように、特定の熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いた状態で、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定することにより、各種電気特性が一層向上するペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供しうる。
【0032】
上記各チタン酸バリウムにおいては、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行うことが好ましい。このような雰囲気、温度および時間で熱処理することで、各種電気特性が一層向上するチタン酸バリウムを提供しうる。熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、10−2Pa以下の酸素分圧を持つ雰囲気中が好ましい。
【0033】
なお、本発明における「誘電体複合酸化物」の意味は、次の通りである。誘電体複合酸化物の一例として、BaTiO3 を挙げて説明する。このBaTiO3 は、たとえばBaCO3 とTiO2 とを合成させて製造されるが、この場合のBaTiO3 を、本発明では誘電体複合酸化物とする。BaTiO3 の合成時に使用される原料粉末としてのBaCO3 やTiO2 とについても、その合成時には熱処理が行われることがある。しかしながら、本発明における「誘電体複合酸化物を熱処理する」の意味は、たとえばBaCO3 とTiO2 とを合成して製造された誘電体複合酸化物としてのBaTiO3 を熱処理する、との意味であり、BaCO3 やTiO2 自体を合成する際に加えられる熱処理を意味するものではない。
【0034】
【発明の作用】
本発明の各予測方法によると、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる。その結果、ある原料の評価を行うに際して、この原料を用いて完成品としての積層セラミックコンデンサなどの電子部品を製造した後、該電子部品の電気特性などの各種特性を実際に測定する必要はなく、材料開発に際して多くの時間と手間を必要としない。
【0035】
第1の観点に係る各製造方法によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。
【0036】
第2の観点に係る各製造方法によると、電気特性、特に誘電損失tanδに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。
【0037】
第3の観点に係る各製造方法によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBが高く、しかも誘電損失tanδの低い、誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。
【0038】
第1の観点によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することができる。
【0039】
第2の観点によると、電気特性、特に誘電損失tanδに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することができる。
【0040】
第3の観点によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBが高く、しかも誘電損失tanδの低い、誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することができる。
【0041】
電子部品としては、特に限定されないが、積層セラミックコンデンサ、圧電素子、チップインダクタ、チップバリスタ、チップサーミスタ、チップ抵抗、その他の表面実装(SMD)チップ型電子部品が例示される。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。ここにおいて、
図1は本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面図、
図2は熱処理後の比表面積Sと、熱処理後のc軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとの関係を示すグラフ、
図3(A)〜(D)は、熱処理(温度800℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を示すグラフ、
図4(A)〜(D)は、熱処理(温度1000℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を示すグラフである。
【0043】
本実施形態では、誘電体層を有する電子部品として、誘電体層と内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを例示して説明する。
【0044】
図1に示すように、この積層セラミックコンデンサ1は、層間誘電体層2と内部電極層3とが交互に積層された構成のコンデンサ素子本体10を有する。このコンデンサ素子本体10の両側端部には、素子本体10の内部で交互に配置された内部電極層3と各々導通する一対の外部電極4が形成してある。
【0045】
内部電極層3は、各側端面がコンデンサ素子本体10の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部電極4は、コンデンサ素子本体10の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層3の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。
【0046】
コンデンサ素子本体10において、内部電極層3および層間誘電体層2の積層方向の両外側端部には、外側誘電体層20が配置してあり、素子本体10の内部を保護している。
【0047】
層間誘電体層2および外側誘電体層20は、誘電体磁器組成物で構成される。誘電体磁器組成物は、本発明では、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ酸化物を含む主成分を有する。この際、酸素(O)量は、上記式の化学量論組成から若干偏倚してもよい。
【0048】
本発明では、特に、前記要素AをBaで主として構成し、前記要素BをTiで主として構成することが好ましい。
【0049】
以下の説明では、ペロブスカイト型結晶構造を持つ酸化物の一例としてのチタン酸バリウム(好ましくは、組成式Bam TiO2+m で表され、mが0.995≦m≦1.010であり、BaとTiとの比が0.995≦Ba/Ti≦1.010である)を例示し、かつこのチタン酸バリウムの一例として、m=1.000のBaTiO3 を例示して説明する。
【0050】
誘電体磁器組成物中には、副成分も含まれる。誘電体磁器組成物中に主成分と共に含まれる副成分としては、Sr,Zr,Y,Gd,Tb,Dy,V,Mo,Zn,Cd,Ti,Sn,W,Ba,Ca,Mn,Mg,Cr,Si,およびPの酸化物から選ばれる1種類以上が例示される。副成分を添加することにより、主成分の誘電特性を劣化させることなく低温焼成が可能となり、層間誘電体層を薄層化した場合の信頼性不良を低減することができ、長寿命化を図ることができる。ただし、本発明では、層間誘電体層の組成は、上記に限定されない。
【0051】
層間誘電体層2の積層数や厚み等の諸条件は、目的や用途に応じ適宜決定すればよいが、本実施形態では、層間誘電体層2の厚みは、1〜50μm程度である。外側誘電体層20の厚みは、たとえば100μm〜数百μm程度である。
【0052】
内部電極層3に含有される導電材は特に限定されないが、層間誘電体層2の構成材料が耐還元性を有するときには、卑金属を用いることができる。卑金属としては、Ni、Cu、Ni合金またはCu合金が好ましい。内部電極層3の主成分をNiにした場合には、誘電体が還元されないように、低酸素分圧(還元雰囲気)で焼成するという方法がとられている。一方、誘電体は還元されないようにその組成比をストイキオ組成からずらす等の手法がとられている。内部電極層3の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよいが、通常、0.5〜5μm程度である。
【0053】
外部電極4に含有される導電材は特に限定されないが、通常、CuやCu合金あるいはNiやNi合金等を用いる。なお、AgやAg−Pd合金等も、もちろん使用可能である。本実施形態では、安価なNi,Cuや、これらの合金を用いることができる。外部電極の厚さは用途等に応じて適宜決定されればよいが、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。
【0054】
電気特性の予測方法
次に、この積層セラミックコンデンサ1の電気特性を、材料段階で予測する方法を説明する。
【0055】
まず、添加物などを加えていないBaTiO3 粉そのもの(生のBaTiO3 粉)を何種類か準備し、この準備された各BaTiO3 粉の一部を抜き出し、これに熱処理を施す。熱処理の条件は、積層セラミックコンデンサ1を作製する際のグリーンチップの焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつBaTiO3 粉の焼結(粒成長)が進まない温度および時間で行うことが好ましい。具体的には、好ましくは、10−2Pa以下(より好ましくは10−2〜10−10 Pa)の酸素分圧を持つ雰囲気中で、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行う。
【0056】
次に、熱処理後のBaTiO3 粉の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する。熱処理後のBaTiO3 粉の比表面積Sの測定方法は、特に限定されず、たとえば窒素吸着法(BET法)などを用いることができる。熱処理後のBaTiO3 粉の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xの測定方法も特に限定されず、たとえばX線回折などを用いることができる。
【0057】
次に、この測定されたSとxとから、図1に示す積層セラミックコンデンサ1の電気特性を予測する。具体的には、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)場合には、積層セラミックコンデンサ1は、比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れるものと予測することができる。また、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<xおよび1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)場合には、積層セラミックコンデンサ1は、誘電損失tanδに優れるものと予測することができる。さらに、これらが重複する範囲、すなわちx≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)場合には、積層セラミックコンデンサ1は、ε、HALT、VBが高く、しかもtanδの低いものと予測することができる。
【0058】
これらの範囲は、本発明者らによって見出されたものである。
【0059】
なお、xの範囲を1<x≦1.02としたのは、xがこの範囲にあるときに、正方晶性の高い粉末となり、この粉末を用いて作製した焼結体の正方晶の割合を高くでき、その結果、高い誘電率を得ることができるからである。x=1であると、立方晶となり、得られる焼結体も立方晶となり、その結果、誘電率も小さくなってしまい、特にコンデンサには適さない組成となる。また、x>1.02の結晶構造を持つBaTiO3 (ペロブスカイト型結晶構造の酸化物)の製造が困難である。
【0060】
Sの範囲を1≦S≦25としたのは、Sがこの範囲にあるときに、焼結体の粒径が0.05〜1μm程度の誘電体が得られる。S<1であると、粒径が1μmを超え、大きくなりすぎ、逆にS>25であると、粒径が小さくなり過ぎ、正方晶がほとんど存在しなくなる。
【0061】
本実施形態では、熱処理後のBaTiO3 粉の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定する前に、熱処理前の生のBaTiO3 粉の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉を除いた後、S/Sraw≧0.2の関係を満足する熱処理後のBaTiO3 粉のみのxを測定することが好ましい。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられ、これをxの測定に供した場合、電気特性の評価精度が低下するおそれがある。Srawの測定方法は、Sの測定方法と同様の方法を採用することができる。
【0062】
本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の電気特性の予測方法によると、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサ1の電気特性を予測することができる。その結果、ある原料の評価を行うに際して、この原料を用いて完成品としての積層セラミックコンデンサ1を製造した後、該積層セラミックコンデンサ1の電気特性を実際に測定する必要はなく、材料開発に際して多くの時間と手間を必要としない。
【0063】
製造方法
次に、この積層セラミックコンデンサ1の製造方法を説明する。本実施形態では、従来の積層セラミックコンデンサと同様に、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、外部電極を印刷または転写して焼成することにより製造される。以下、製造方法について具体的に説明する。
【0064】
まず、誘電体層用ペーストに含まれる誘電体原料を準備し、これを塗料化して、誘電体層(層間誘電体層2および外側誘電体層20を含む)用ペーストを調製する。本実施形態では、誘電体層用ペーストは、誘電体原料と有機ビヒクルとを混練した有機系の塗料であってもよく、水系の塗料であってもよい。
【0065】
誘電体原料には、目的とする誘電体磁器組成物の組成に応じて諸原料が選択されうる。
【0066】
本実施形態では、熱処理後の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いることが好ましい。この熱処理前のBaTiO3 粉を用いれば、上述した予測により、ε、HALT、VBが高く、しかもtanδの低い積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができることが予想される。
【0067】
なお、熱処理後の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いることができる。この熱処理前のBaTiO3 粉を用いれば、上述した予測により、比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れた積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができることが予想される。
【0068】
また、熱処理後の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いることもできる。この熱処理前のBaTiO3 粉を用いれば、上述した予測により、誘電損失tanδに優れた積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができることが予想される。
【0069】
本実施形態では、熱処理後のBaTiO3 粉の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定する前に、熱処理前の生のBaTiO3 粉の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉を除いた後、S/Sraw≧0.2の関係を満足する熱処理後のBaTiO3 粉のみのxを測定することが好ましい。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられ、これをxの測定に供した場合、電気特性の予測の精度の向上が望めないおそれがある。
【0070】
熱処理の条件は、上述した予測方法における条件とすることが好ましい。
【0071】
誘電体原料には、上述した主成分原料の他に、上述した目的とする誘電体磁器組成物の組成に応じて、副成分を構成する原料と、必要に応じて焼結助剤を構成する原料とが用いられる。副成分を構成する原料としては、Sr,Y,Gd,Tb,Dy,V,Mo,Zn,Cd,Ti,Sn,W,Ba,Ca,Mn,Mg,Cr,Si,およびPの酸化物および/または焼成により酸化物になる化合物から選ばれる1種類以上、好ましくは3種類以上の単一酸化物または複合酸化物が用いられる。焼成により酸化物になる化合物としては、例えば炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、有機金属化合物等が例示される。もちろん、酸化物と、焼成により酸化物になる化合物とを併用してもよい。
【0072】
塗料化する前の状態で、誘電体原料の粒径は、通常、平均粒径0.1〜3μm程度である。
【0073】
有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものである。有機ビヒクルに用いるバインダは特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等の通常の各種バインダから適宜選択すればよい。また、用いる有機溶剤も特に限定されず、印刷法やシート法など、利用する方法に応じて、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等の各種有機溶剤から適宜選択すればよい。
【0074】
また、誘電体層用ペーストを水系の塗料とする場合には、水溶性のバインダや分散剤などを水に溶解させた水系ビヒクルと、誘電体原料とを混練すればよい。水系ビヒクルに用いる水溶性バインダは特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂などを用いればよい。
【0075】
内部電極層用ペーストは、上記した各種導電性金属や合金からなる導電材、あるいは焼成後に上記した導電材となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等と、上記した有機ビヒクルとを混練して調製する。
外部電極用ペーストは、上記した内部電極層用ペーストと同様にして調製すればよい。
【0076】
上記した各ペースト中の有機ビヒクルの含有量に特に制限はなく、通常の含有量、例えば、バインダは1〜5重量%程度、溶剤は10〜50重量%程度とすればよい。また、各ペースト中には、必要に応じて各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等から選択される添加物が含有されていてもよい。これらの総含有量は、10重量%以下とすることが好ましい。
【0077】
印刷法を用いる場合、誘電体層用ペーストおよび内部電極層用ペーストを、PET等の基板上に積層印刷し、所定形状に切断した後、基板から剥離してグリーンチップとする。シート法を用いる場合、誘電体層用ペーストを用いてグリーンシートを形成し、この上に内部電極層用ペーストを印刷した後、これらを積層してグリーンチップとする。
【0078】
グリーンチップには、脱バインダ処理および焼成に供される。そして、誘電体層2および20を再酸化させるため、熱処理が行われる。
【0079】
脱バインダ処理は、通常の条件で行えばよいが、内部電極層の導電体材料にNiやNi合金等の卑金属を用いる場合、特に下記の条件で行うことが好ましい。
【0080】
昇温速度:5〜300℃/時間、特に10〜50℃/時間、
保持温度:200〜300℃、
保持時間:0.5〜20時間、特に1〜10時間、
雰囲気 :空気中。
【0081】
焼成条件は、下記の条件が好ましい。
昇温速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、
保持温度:1000〜1400℃、
保持時間:0.5〜8時間、特に1〜3時間、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 とH2 との混合ガス等。
【0082】
ただし、焼成時の酸素分圧は、10−2Pa以下、特に10−2〜10−10 Paにて行うことが好ましい。前記範囲を超えると、内部電極層が酸化する傾向にあり、また、酸素分圧があまり低すぎると、内部電極層の電極材料が異常焼結を起こし、途切れてしまう傾向にある。
【0083】
このような焼成を行った後の熱処理は、保持温度または最高温度を、好ましくは1000℃以上、さらに好ましくは1000〜1100℃として行うことが好ましい。熱処理時の保持温度または最高温度が、前記範囲未満では誘電体原料の酸化が不十分なために絶縁抵抗寿命が短くなる傾向にあり、前記範囲をこえると内部電極のNiが酸化し、容量が低下するだけでなく、誘電体素地と反応してしまい、寿命も短くなる傾向にある。熱処理の際の酸素分圧は、焼成時の還元雰囲気よりも高い酸素分圧であり、好ましくは10−3Pa〜1Pa、より好ましくは10−2Pa〜1Paである。前記範囲未満では、誘電体層2および20の再酸化が困難であり、前記範囲をこえると内部電極層3が酸化する傾向にある。そして、そのほかの熱処理条件は下記の条件が好ましい。
【0084】
保持時間:0〜6時間、特に2〜5時間、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に100〜300℃/時間、
雰囲気用ガス:加湿したN2 ガス等。
【0085】
なお、N2 ガスや混合ガス等を加湿するには、例えばウェッター等を使用すればよい。この場合、水温は0〜75℃程度が好ましい。また脱バインダ処理、焼成および熱処理は、それぞれを連続して行っても、独立に行ってもよい。これらを連続して行なう場合、脱バインダ処理後、冷却せずに雰囲気を変更し、続いて焼成の際の保持温度まで昇温して焼成を行ない、次いで冷却し、熱処理の保持温度に達したときに雰囲気を変更して熱処理を行なうことが好ましい。一方、これらを独立して行なう場合、焼成に際しては、脱バインダ処理時の保持温度までN2 ガスあるいは加湿したN2 ガス雰囲気下で昇温した後、雰囲気を変更してさらに昇温を続けることが好ましく、熱処理時の保持温度まで冷却した後は、再びN2 ガスあるいは加湿したN2 ガス雰囲気に変更して冷却を続けることが好ましい。また、熱処理に際しては、N2 ガス雰囲気下で保持温度まで昇温した後、雰囲気を変更してもよく、熱処理の全過程を加湿したN2 ガス雰囲気としてもよい。
【0086】
このようにして得られた焼結体(素子本体10)には、例えばバレル研磨、サンドプラスト等にて端面研磨を施し、外部電極用ペーストを焼きつけて外部電極4を形成する。なお、外部電極用ペーストは、一般に、各種導電性金属や合金から成る導電体材料、あるいは焼成後に導電体材料となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネートなどと、有機ビヒクルとを混練して調整する。
このようにして製造された本発明の積層セラミックコンデンサは、ハンダ付等によりプリント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
【0087】
本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の製造方法によると、比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBが高く、しかも誘電損失tanδの低い、積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができる。
【0088】
以上本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【0089】
たとえば、上述した実施形態では、電子部品として積層セラミックコンデンサ1を例示したが、本発明に係る電子部品としてはこれに限定されず、上記誘電体層2を有するものであれば良い。
【0090】
次に、本発明の実施の形態をより具体化した実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【0091】
【実施例】
実施例1
熱処理前後の比表面積とc軸a軸比の測定
まず、表1に示すように、添加物などを加えていない生のBaTiO3 粉を5種類準備した(サンプルA〜E)。なお、参考までに、サンプルA〜Eの熱処理前の比表面積Srawおよびc軸a軸比(c/a)x1を、併せて表1に示す。比表面積Srawの値は、窒素吸着法(BET法)により測定して求めた値である。(c/a)x1の値は、X線回折によりc軸の格子定数とa軸の格子定数とを測定し、この測定された値に基づいて求めた値である。
【0092】
準備された5種類のBaTiO3 粉のそれぞれを適量、ZrO2 を主成分とする耐熱材の上に盛り、以下に述べる電気特性の評価に用いた積層セラミックコンデンサの焼成と同じ雰囲気中(酸素分圧=3.15×10−7Pa)において、表1に示すように、800℃、900℃、1000℃、1100℃で2時間、熱処理を行った。なお、この実施例においては、700℃で熱処理を行ったものは熱処理が十分ではなく、1200℃で熱処理を行ったものは粒成長していたため、除外した。
【0093】
次に、X線回折により、熱処理後のBaTiO3 粉のX線回折の(002)ピークと(200)ピークを観測し、該(002)ピークと(200)ピークから算出される面間隔d(002) とd(200) の関係(d(002) /d(200) )から異方性(正方晶性)を示す(c軸a軸比=c/a)xを算出した。X線回折では、X線の加速電圧を50kV、電流を300mA、管球にはCuを用い、2θ=44〜46°の間で0.01°刻み、各点で5秒間の静止を行い、測定した。また、熱処理後のBaTiO3 粉の比表面積Sも、窒素吸着法(BET法)により測定した。これらの結果を表1に示す。
【0094】
そして、熱処理後のBaTiO3 粉の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとの関係を図2にグラフ化した。
【0095】
なお、本実施例では、熱処理後のBaTiO3 粉のxを測定する前に、0.96≧S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉を除いた後、0.96≧S/Sraw≧0.2の関係を満足する熱処理後のBaTiO3 粉のみのxを測定した。
【0096】
コンデンササンプルの作製および電気特性の実際の評価
表1に示す、5種類の生のBaTiO3 粉を用いて、それぞれ積層セラミックコンデンサのサンプルを作製した。
【0097】
まず、熱処理前の各BaTiO3 粉100モルに対して、添加物(副成分)としてのMgCO3 を1モル、MnCO3 を0.5モル、Y2 O3 を1モル、BaSiO3 を2モル加えて、ボールミルにより16時湿式混合し、乾燥させて誘電体原料とした。
【0098】
得られた誘電体原料100重量部と、アクリル樹脂4.8重量部と、塩化メチレン40重量部と、酢酸エチル20重量部と、ミネラルスピリット6重量部と、アセトン4重量部とをボールミルで混合し、ペースト化して誘電体層用ペーストを得た。
【0099】
平均粒径0.5μmのNi粒子100重量部と、有機ビヒクル(エチルセルロース8重量部をブチルカルビトール92重量部に溶解したもの)40重量部と、ブチルカルビトール10重量部とを3本ロールにより混練し、ペースト化して内部電極層用ペーストを得た。
【0100】
得られた誘電体層用ペーストを用いてPETフィルム上に6μmのグリーンシートを形成した。この上に内部電極用ペーストを印刷した後、PETフィルムからシートを剥離した。次いで、これらのグリーンシートと保護用グリーンシート(内部電極層用ペーストを印刷しないもの)とを積層、圧着して、グリーンチップを得た。
【0101】
次いで、グリーンチップを所定サイズに切断し、脱バインダ処理、焼成およびアニールを下記条件にて行って、積層セラミック焼成体を得た。脱バインダ処理条件は、昇温速度:30℃/時間、保持温度:260℃、温度保持時間:8時間、雰囲気:空気中とした。焼成条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1240℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:200℃/時間、雰囲気ガス:加湿したN2 +H2 混合ガス(酸素分圧=3.15×10−7Pa)とした。アニール条件は、保持温度:900℃、温度保持時間:9時間、冷却速度:300℃/時間、雰囲気ガス:加湿したN2 ガス(酸素分圧:10−2Pa)とした。なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、水温を35℃としたウエッターを用いた。
【0102】
次いで、得られた積層セラミック焼成体の端面をサンドブラストにて研磨した後、外部電極としてIn−Gaを塗布し、図1に示す積層セラミックコンデンサのサンプルを得た。得られたコンデンササンプルのサイズは、3.2mm×1.6mm×0.6mmであり、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は4、1層あたりの誘電体層の厚み(層間厚み)は約5μmであり、内部電極層の厚さは1.5μmであった。各サンプルについて下記特性の評価を行った。結果を表1に示す。
【0103】
比誘電率(ε)、誘電損失(tanδ)
コンデンサのサンプルに対し、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(YHP社製4274A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)1.0Vrmsの条件下で、静電容量を測定した。そして、得られた静電容量から、比誘電率(単位なし)を算出した。比誘電率εは、小型で高誘電率のコンデンサを作成するために重要な特性である。本実施例では、比誘電率εの値は、コンデンサの試料数n=10個を用いて測定した値の平均値とし、好ましくは2100以上を良好とした。
【0104】
誘電損失(tanδ)は、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(YHP社製4274A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)1.0Vrmsの条件下で測定した。tanδの値は、コンデンサの試料数n=10個を用いて測定した値の平均値とし、好ましくは4%未満を良好とした。
【0105】
高温負荷寿命(HALT)
コンデンサのサンプルに対し、180℃で20V/μmの直流電圧の印加状態に保持することにより、高温負荷寿命を測定した。この高温負荷寿命は、誘電体層を薄層化する際に特に重要となるものである。本実施例では印加開始から抵抗が一桁落ちるまでの時間を寿命と定義し、これを10個のコンデンササンプルに対して行い、その平均寿命時間を算出し、好ましくは5時間以上を良好とした。
【0106】
破壊電圧(VB)
コンデンサのサンプルに対し、直流電圧を昇温速度100V/sec.で印加し、100mAの漏洩電流を検知するか、または素子の破壊時の電圧(破壊電圧、単位はV/μm)を測定した。本実施例では、破壊電圧は、10個のコンデンササンプルを用いて測定した値の平均値とし、好ましくは150V/μm以上を良好とした。
【0107】
【表1】
【0108】
考察
熱処理(800℃および1000℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を、図3(A)〜図3(D)および図4(A)〜図4(D)にグラフ化した。図3(A)〜図3(D)および図4(A)〜図4(D)に示す結果から、熱処理温度800℃および1000℃においては、xとε、xとHALT、xとVB、およびxとtanδ、のいずれの間でも相関関係があることが確認された。このことから熱処理温度900℃でも同じく相関関係があることが予想される。
【0109】
また、ε≧2100となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≧−0.0007×S+1.0122を満足する領域(図2の単独斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0110】
tanδ≦4(ただし、4は含まない)となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≦−0.00052×S+1.01218を満足する領域(図2の二重斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0111】
HALT≧5となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≧−0.0007×S+1.0122を満足する領域(図2の単独斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0112】
VB≧150となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≧−0.0007×S+1.0122を満足する領域(図2の単独斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0113】
以上より、生のBaTiO3 粉を熱処理して得られた熱処理後のBaTiO3 粉の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いて積層セラミックコンデンサを製造した場合に、該製造される積層セラミックコンデンサのεが2100以上、HALTが5時間以上、VBが150V/μm以上となることが予測できる。実際に、製造した後に特性評価をした場合に、このような結果が得られた。
【0114】
また、Sとxとが、x≦−0.00052×S+1.01218の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いて積層セラミックコンデンサを製造した場合に、該製造される積層セラミックコンデンサのtanδが4%未満となることが予測できる。実際に、製造した後に特性評価をした場合に、このような結果が得られた。
【0115】
さらに、Sとxとが、x≧−0.0007×S+1.0122で、かつx≦−0.00052×S+1.01218の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いて積層セラミックコンデンサを製造した場合に、該製造される積層セラミックコンデンサのεが2100以上、HALTが5時間以上、VBが150V/μm以上で、かつtanδが4%未満となることが予測できる。実際に、製造した後に特性評価をした場合に、このような結果が得られた。
【0116】
比較例1
準備された5種類の、添加物などを加えていない生のBaTiO3 粉(サンプルA〜E)を熱処理せずに、熱処理前の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)x1と、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を調べてみたが、いずれも、相関係数が小さく、明確な相関関係は確認されなかった。これにより、実施例1の優位性が確認できた。
【0117】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、多くの時間と手間を必要とせずに、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる、電子部品の特性を予測する方法および積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法を提供することができる。
【0118】
また、本発明によれば、電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる、誘電体磁器組成物の製造方法、電子部品の製造方法および積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することができる。
【0119】
さらに、本発明によれば、このような電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面図である。
【図2】図2は熱処理後の比表面積Sと、熱処理後のc軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとの関係を示すグラフである。
【図3】図3(A)〜(D)は、熱処理(温度800℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を示すグラフである。
【図4】図4(A)〜(D)は、熱処理(温度1000℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係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…層間誘電体層 20…外側誘電体層
3…内部電極層 4…外部電極 10…コンデンサ素子本体
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測する方法と、電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造する方法と、該誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物とに、関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサは、通常、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが、交互に複数積層してあるコンデンサ素体と、該コンデンサ素体の外側に形成された一対の外部電極とを、有して構成される。近年、この種の積層セラミックコンデンサの各種電気特性を高めることが望まれている。
【0003】
従来、積層セラミックコンデンサを開発するに当たり、誘電体層を構成する誘電体磁器組成物の材料(原料)設計は、たとえば次のように行われていた。
【0004】
まず、母材となるチタン酸バリウム(BaTiO3 )粉、およびその添加物を秤量し、混合粉砕を行う。次に、混合粉砕後の粉を十分に乾燥させた後、該粉を用いて誘電体ペーストを作製し、PETフィルム上に塗布、内部電極の印刷乾燥、PETフィルムから剥離して積層、さらには切断を行い、試作品としてのグリーン状態の積層セラミックコンデンサ(チップ)を作製する。次に、作製されたコンデンサチップを焼成した後、外部電極を形成して、完成品としての積層セラミックコンデンササンプルを得た後、これを用いて各種電気特性の評価をする。得られた評価を元に、さらなる材料の検討を行い、完成品サンプルの作成、評価を繰り返すことで材料を決定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法では、実際に、完成品としてのコンデンササンプルを作製し、それを評価して、材料の検討へとフィードバックさせることとしているため、目的とする電気特性を持つ積層セラミックコンデンサを開発するのに、多くの時間と手間を必要としていた。
【0006】
なお、特許文献1では、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比c/aの測定値と理論値とが、所定の関係にあるペロブスカイト構造を有する酸化物を用いる技術が開示されている。特許文献2では、このc/aが1.009以上であるペロブスカイト構造を有するチタンを含む酸化物を用いる技術が開示されている。しかしながら、これらの特許文献に記載の技術をもってしても、上記同様の課題を有していた。
【0007】
【特許文献1】特開2001−316114号公報
【特許文献2】特開2002−167281号公報
本発明の目的は、多くの時間と手間を必要とせずに、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる、電子部品の特性を予測する方法および積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法を提供することである。
【0008】
また、本発明は、電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる、誘電体磁器組成物の製造方法、電子部品の製造方法および積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することも目的とする。
【0009】
さらに、本発明は、このような電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することも目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、積層セラミックコンデンサなどの電子部品の、誘電体層を構成する誘電体磁器組成物の材料(原料)と、該材料を用いて電子部品を製造した際の電気特性との間に、何らかの相関関係があるのではないかとの考えを元に、鋭意実験を重ねたところ、熱処理されていない材料と、最終品としての電子部品との間には相関関係が認められなかったが、熱処理された材料と、電子部品との間に所定の相関関係があるとの知見を得た。この知見に基づいて本発明を完成させたものである。すなわち、
各予測方法
本発明によれば、誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品の特性を予測する方法であって、
組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を用い、
該誘電体複合酸化物を熱処理する工程と、
該熱処理後の誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、
該測定されたSとxとから、前記電子部品の特性を予測する工程とを、有する電子部品の特性を予測する方法が提供される。
【0011】
本発明によれば、チタン酸バリウムを含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法であって、
チタン酸バリウムを熱処理する工程と、
該熱処理後のチタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、
該測定されたSとxとから、前記積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する工程とを、有する積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法が提供される。
【0012】
上記各予測方法においては、前記熱処理前の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いて、前記xを測定することが好ましい。このように、特定の熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いた状態で、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定することにより、特性評価の精度が向上する。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられる。このような粒成長が進みすぎているものを、xの測定に供した場合、特性評価の精度が低下するおそれがある。
【0013】
上記各予測方法においては、電子部品(または積層セラミックコンデンサ)作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行うことが好ましい。このような雰囲気、温度および時間で熱処理することで、特性評価の精度が著しく向上する。たとえば、誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる場合、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行うことが好ましい。熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、10−2Pa以下の酸素分圧を持つ雰囲気中が好ましい。
【0014】
各製造方法
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法が提供される。
【0015】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法が提供される。
【0016】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法が提供される。
【0017】
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
【0018】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
【0019】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法が提供される。
【0020】
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
【0021】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
【0022】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法が提供される。
【0023】
上記各製造方法においては、前記熱処理前の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いて、前記xを測定することが好ましい。このように、特定の熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いた状態で、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定することにより、各種電気特性の予測の精度が一層向上する。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられる。このような粒成長が進みすぎているものを、xの測定に供した場合、各種電気特性の正確な予測が望めないおそれがある。
【0024】
上記各製造方法においては、電子部品(または積層セラミックコンデンサ、誘電体磁器組成物)作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行うことが好ましい。このような雰囲気、温度および時間で熱処理することで、各種電気特性の予測の精度が著しく向上する。たとえば、誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる場合、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行うことが好ましい。熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、10−2Pa以下の酸素分圧を持つ雰囲気中が好ましい。
【0025】
誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウム
第1の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ことを特徴とする誘電体複合酸化物が提供される。
【0026】
第2の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ことを特徴とする誘電体複合酸化物が提供される。
【0027】
第3の観点によれば、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ことを特徴とする誘電体複合酸化物が提供される。
【0028】
第1の観点によれば、熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ことを特徴とするチタン酸バリウムが提供される。
【0029】
第2の観点によれば、熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ことを特徴とするチタン酸バリウムが提供される。
【0030】
第3の観点によれば、熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ことを特徴とするチタン酸バリウムが提供される。
【0031】
上記各誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムにおいては、前記熱処理前の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いて測定された前記xを用いることが好ましい。このように、特定の熱処理後の誘電体複合酸化物(またはチタン酸バリウム)を除いた状態で、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定することにより、各種電気特性が一層向上するペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供しうる。
【0032】
上記各チタン酸バリウムにおいては、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行うことが好ましい。このような雰囲気、温度および時間で熱処理することで、各種電気特性が一層向上するチタン酸バリウムを提供しうる。熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、10−2Pa以下の酸素分圧を持つ雰囲気中が好ましい。
【0033】
なお、本発明における「誘電体複合酸化物」の意味は、次の通りである。誘電体複合酸化物の一例として、BaTiO3 を挙げて説明する。このBaTiO3 は、たとえばBaCO3 とTiO2 とを合成させて製造されるが、この場合のBaTiO3 を、本発明では誘電体複合酸化物とする。BaTiO3 の合成時に使用される原料粉末としてのBaCO3 やTiO2 とについても、その合成時には熱処理が行われることがある。しかしながら、本発明における「誘電体複合酸化物を熱処理する」の意味は、たとえばBaCO3 とTiO2 とを合成して製造された誘電体複合酸化物としてのBaTiO3 を熱処理する、との意味であり、BaCO3 やTiO2 自体を合成する際に加えられる熱処理を意味するものではない。
【0034】
【発明の作用】
本発明の各予測方法によると、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる。その結果、ある原料の評価を行うに際して、この原料を用いて完成品としての積層セラミックコンデンサなどの電子部品を製造した後、該電子部品の電気特性などの各種特性を実際に測定する必要はなく、材料開発に際して多くの時間と手間を必要としない。
【0035】
第1の観点に係る各製造方法によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。
【0036】
第2の観点に係る各製造方法によると、電気特性、特に誘電損失tanδに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。
【0037】
第3の観点に係る各製造方法によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBが高く、しかも誘電損失tanδの低い、誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。
【0038】
第1の観点によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することができる。
【0039】
第2の観点によると、電気特性、特に誘電損失tanδに優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することができる。
【0040】
第3の観点によると、電気特性、特に比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBが高く、しかも誘電損失tanδの低い、誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することができる。
【0041】
電子部品としては、特に限定されないが、積層セラミックコンデンサ、圧電素子、チップインダクタ、チップバリスタ、チップサーミスタ、チップ抵抗、その他の表面実装(SMD)チップ型電子部品が例示される。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。ここにおいて、
図1は本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面図、
図2は熱処理後の比表面積Sと、熱処理後のc軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとの関係を示すグラフ、
図3(A)〜(D)は、熱処理(温度800℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を示すグラフ、
図4(A)〜(D)は、熱処理(温度1000℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を示すグラフである。
【0043】
本実施形態では、誘電体層を有する電子部品として、誘電体層と内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを例示して説明する。
【0044】
図1に示すように、この積層セラミックコンデンサ1は、層間誘電体層2と内部電極層3とが交互に積層された構成のコンデンサ素子本体10を有する。このコンデンサ素子本体10の両側端部には、素子本体10の内部で交互に配置された内部電極層3と各々導通する一対の外部電極4が形成してある。
【0045】
内部電極層3は、各側端面がコンデンサ素子本体10の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部電極4は、コンデンサ素子本体10の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層3の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。
【0046】
コンデンサ素子本体10において、内部電極層3および層間誘電体層2の積層方向の両外側端部には、外側誘電体層20が配置してあり、素子本体10の内部を保護している。
【0047】
層間誘電体層2および外側誘電体層20は、誘電体磁器組成物で構成される。誘電体磁器組成物は、本発明では、組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ酸化物を含む主成分を有する。この際、酸素(O)量は、上記式の化学量論組成から若干偏倚してもよい。
【0048】
本発明では、特に、前記要素AをBaで主として構成し、前記要素BをTiで主として構成することが好ましい。
【0049】
以下の説明では、ペロブスカイト型結晶構造を持つ酸化物の一例としてのチタン酸バリウム(好ましくは、組成式Bam TiO2+m で表され、mが0.995≦m≦1.010であり、BaとTiとの比が0.995≦Ba/Ti≦1.010である)を例示し、かつこのチタン酸バリウムの一例として、m=1.000のBaTiO3 を例示して説明する。
【0050】
誘電体磁器組成物中には、副成分も含まれる。誘電体磁器組成物中に主成分と共に含まれる副成分としては、Sr,Zr,Y,Gd,Tb,Dy,V,Mo,Zn,Cd,Ti,Sn,W,Ba,Ca,Mn,Mg,Cr,Si,およびPの酸化物から選ばれる1種類以上が例示される。副成分を添加することにより、主成分の誘電特性を劣化させることなく低温焼成が可能となり、層間誘電体層を薄層化した場合の信頼性不良を低減することができ、長寿命化を図ることができる。ただし、本発明では、層間誘電体層の組成は、上記に限定されない。
【0051】
層間誘電体層2の積層数や厚み等の諸条件は、目的や用途に応じ適宜決定すればよいが、本実施形態では、層間誘電体層2の厚みは、1〜50μm程度である。外側誘電体層20の厚みは、たとえば100μm〜数百μm程度である。
【0052】
内部電極層3に含有される導電材は特に限定されないが、層間誘電体層2の構成材料が耐還元性を有するときには、卑金属を用いることができる。卑金属としては、Ni、Cu、Ni合金またはCu合金が好ましい。内部電極層3の主成分をNiにした場合には、誘電体が還元されないように、低酸素分圧(還元雰囲気)で焼成するという方法がとられている。一方、誘電体は還元されないようにその組成比をストイキオ組成からずらす等の手法がとられている。内部電極層3の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよいが、通常、0.5〜5μm程度である。
【0053】
外部電極4に含有される導電材は特に限定されないが、通常、CuやCu合金あるいはNiやNi合金等を用いる。なお、AgやAg−Pd合金等も、もちろん使用可能である。本実施形態では、安価なNi,Cuや、これらの合金を用いることができる。外部電極の厚さは用途等に応じて適宜決定されればよいが、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。
【0054】
電気特性の予測方法
次に、この積層セラミックコンデンサ1の電気特性を、材料段階で予測する方法を説明する。
【0055】
まず、添加物などを加えていないBaTiO3 粉そのもの(生のBaTiO3 粉)を何種類か準備し、この準備された各BaTiO3 粉の一部を抜き出し、これに熱処理を施す。熱処理の条件は、積層セラミックコンデンサ1を作製する際のグリーンチップの焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつBaTiO3 粉の焼結(粒成長)が進まない温度および時間で行うことが好ましい。具体的には、好ましくは、10−2Pa以下(より好ましくは10−2〜10−10 Pa)の酸素分圧を持つ雰囲気中で、800〜1400℃(より好ましくは800〜1100℃)の保持温度で、0.5〜8時間(より好ましくは1〜3時間)、熱処理を行う。
【0056】
次に、熱処理後のBaTiO3 粉の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する。熱処理後のBaTiO3 粉の比表面積Sの測定方法は、特に限定されず、たとえば窒素吸着法(BET法)などを用いることができる。熱処理後のBaTiO3 粉の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xの測定方法も特に限定されず、たとえばX線回折などを用いることができる。
【0057】
次に、この測定されたSとxとから、図1に示す積層セラミックコンデンサ1の電気特性を予測する。具体的には、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)場合には、積層セラミックコンデンサ1は、比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れるものと予測することができる。また、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<xおよび1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)場合には、積層セラミックコンデンサ1は、誘電損失tanδに優れるものと予測することができる。さらに、これらが重複する範囲、すなわちx≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)場合には、積層セラミックコンデンサ1は、ε、HALT、VBが高く、しかもtanδの低いものと予測することができる。
【0058】
これらの範囲は、本発明者らによって見出されたものである。
【0059】
なお、xの範囲を1<x≦1.02としたのは、xがこの範囲にあるときに、正方晶性の高い粉末となり、この粉末を用いて作製した焼結体の正方晶の割合を高くでき、その結果、高い誘電率を得ることができるからである。x=1であると、立方晶となり、得られる焼結体も立方晶となり、その結果、誘電率も小さくなってしまい、特にコンデンサには適さない組成となる。また、x>1.02の結晶構造を持つBaTiO3 (ペロブスカイト型結晶構造の酸化物)の製造が困難である。
【0060】
Sの範囲を1≦S≦25としたのは、Sがこの範囲にあるときに、焼結体の粒径が0.05〜1μm程度の誘電体が得られる。S<1であると、粒径が1μmを超え、大きくなりすぎ、逆にS>25であると、粒径が小さくなり過ぎ、正方晶がほとんど存在しなくなる。
【0061】
本実施形態では、熱処理後のBaTiO3 粉の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定する前に、熱処理前の生のBaTiO3 粉の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉を除いた後、S/Sraw≧0.2の関係を満足する熱処理後のBaTiO3 粉のみのxを測定することが好ましい。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられ、これをxの測定に供した場合、電気特性の評価精度が低下するおそれがある。Srawの測定方法は、Sの測定方法と同様の方法を採用することができる。
【0062】
本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の電気特性の予測方法によると、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサ1の電気特性を予測することができる。その結果、ある原料の評価を行うに際して、この原料を用いて完成品としての積層セラミックコンデンサ1を製造した後、該積層セラミックコンデンサ1の電気特性を実際に測定する必要はなく、材料開発に際して多くの時間と手間を必要としない。
【0063】
製造方法
次に、この積層セラミックコンデンサ1の製造方法を説明する。本実施形態では、従来の積層セラミックコンデンサと同様に、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、外部電極を印刷または転写して焼成することにより製造される。以下、製造方法について具体的に説明する。
【0064】
まず、誘電体層用ペーストに含まれる誘電体原料を準備し、これを塗料化して、誘電体層(層間誘電体層2および外側誘電体層20を含む)用ペーストを調製する。本実施形態では、誘電体層用ペーストは、誘電体原料と有機ビヒクルとを混練した有機系の塗料であってもよく、水系の塗料であってもよい。
【0065】
誘電体原料には、目的とする誘電体磁器組成物の組成に応じて諸原料が選択されうる。
【0066】
本実施形態では、熱処理後の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いることが好ましい。この熱処理前のBaTiO3 粉を用いれば、上述した予測により、ε、HALT、VBが高く、しかもtanδの低い積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができることが予想される。
【0067】
なお、熱処理後の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いることができる。この熱処理前のBaTiO3 粉を用いれば、上述した予測により、比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBに優れた積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができることが予想される。
【0068】
また、熱処理後の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いることもできる。この熱処理前のBaTiO3 粉を用いれば、上述した予測により、誘電損失tanδに優れた積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができることが予想される。
【0069】
本実施形態では、熱処理後のBaTiO3 粉の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xを測定する前に、熱処理前の生のBaTiO3 粉の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2(より好ましくは0.96≧S/Sraw≧0.2)の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉を除いた後、S/Sraw≧0.2の関係を満足する熱処理後のBaTiO3 粉のみのxを測定することが好ましい。S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉は、焼結(粒成長)が進みすぎていると考えられ、これをxの測定に供した場合、電気特性の予測の精度の向上が望めないおそれがある。
【0070】
熱処理の条件は、上述した予測方法における条件とすることが好ましい。
【0071】
誘電体原料には、上述した主成分原料の他に、上述した目的とする誘電体磁器組成物の組成に応じて、副成分を構成する原料と、必要に応じて焼結助剤を構成する原料とが用いられる。副成分を構成する原料としては、Sr,Y,Gd,Tb,Dy,V,Mo,Zn,Cd,Ti,Sn,W,Ba,Ca,Mn,Mg,Cr,Si,およびPの酸化物および/または焼成により酸化物になる化合物から選ばれる1種類以上、好ましくは3種類以上の単一酸化物または複合酸化物が用いられる。焼成により酸化物になる化合物としては、例えば炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、有機金属化合物等が例示される。もちろん、酸化物と、焼成により酸化物になる化合物とを併用してもよい。
【0072】
塗料化する前の状態で、誘電体原料の粒径は、通常、平均粒径0.1〜3μm程度である。
【0073】
有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものである。有機ビヒクルに用いるバインダは特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等の通常の各種バインダから適宜選択すればよい。また、用いる有機溶剤も特に限定されず、印刷法やシート法など、利用する方法に応じて、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等の各種有機溶剤から適宜選択すればよい。
【0074】
また、誘電体層用ペーストを水系の塗料とする場合には、水溶性のバインダや分散剤などを水に溶解させた水系ビヒクルと、誘電体原料とを混練すればよい。水系ビヒクルに用いる水溶性バインダは特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂などを用いればよい。
【0075】
内部電極層用ペーストは、上記した各種導電性金属や合金からなる導電材、あるいは焼成後に上記した導電材となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等と、上記した有機ビヒクルとを混練して調製する。
外部電極用ペーストは、上記した内部電極層用ペーストと同様にして調製すればよい。
【0076】
上記した各ペースト中の有機ビヒクルの含有量に特に制限はなく、通常の含有量、例えば、バインダは1〜5重量%程度、溶剤は10〜50重量%程度とすればよい。また、各ペースト中には、必要に応じて各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等から選択される添加物が含有されていてもよい。これらの総含有量は、10重量%以下とすることが好ましい。
【0077】
印刷法を用いる場合、誘電体層用ペーストおよび内部電極層用ペーストを、PET等の基板上に積層印刷し、所定形状に切断した後、基板から剥離してグリーンチップとする。シート法を用いる場合、誘電体層用ペーストを用いてグリーンシートを形成し、この上に内部電極層用ペーストを印刷した後、これらを積層してグリーンチップとする。
【0078】
グリーンチップには、脱バインダ処理および焼成に供される。そして、誘電体層2および20を再酸化させるため、熱処理が行われる。
【0079】
脱バインダ処理は、通常の条件で行えばよいが、内部電極層の導電体材料にNiやNi合金等の卑金属を用いる場合、特に下記の条件で行うことが好ましい。
【0080】
昇温速度:5〜300℃/時間、特に10〜50℃/時間、
保持温度:200〜300℃、
保持時間:0.5〜20時間、特に1〜10時間、
雰囲気 :空気中。
【0081】
焼成条件は、下記の条件が好ましい。
昇温速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、
保持温度:1000〜1400℃、
保持時間:0.5〜8時間、特に1〜3時間、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 とH2 との混合ガス等。
【0082】
ただし、焼成時の酸素分圧は、10−2Pa以下、特に10−2〜10−10 Paにて行うことが好ましい。前記範囲を超えると、内部電極層が酸化する傾向にあり、また、酸素分圧があまり低すぎると、内部電極層の電極材料が異常焼結を起こし、途切れてしまう傾向にある。
【0083】
このような焼成を行った後の熱処理は、保持温度または最高温度を、好ましくは1000℃以上、さらに好ましくは1000〜1100℃として行うことが好ましい。熱処理時の保持温度または最高温度が、前記範囲未満では誘電体原料の酸化が不十分なために絶縁抵抗寿命が短くなる傾向にあり、前記範囲をこえると内部電極のNiが酸化し、容量が低下するだけでなく、誘電体素地と反応してしまい、寿命も短くなる傾向にある。熱処理の際の酸素分圧は、焼成時の還元雰囲気よりも高い酸素分圧であり、好ましくは10−3Pa〜1Pa、より好ましくは10−2Pa〜1Paである。前記範囲未満では、誘電体層2および20の再酸化が困難であり、前記範囲をこえると内部電極層3が酸化する傾向にある。そして、そのほかの熱処理条件は下記の条件が好ましい。
【0084】
保持時間:0〜6時間、特に2〜5時間、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に100〜300℃/時間、
雰囲気用ガス:加湿したN2 ガス等。
【0085】
なお、N2 ガスや混合ガス等を加湿するには、例えばウェッター等を使用すればよい。この場合、水温は0〜75℃程度が好ましい。また脱バインダ処理、焼成および熱処理は、それぞれを連続して行っても、独立に行ってもよい。これらを連続して行なう場合、脱バインダ処理後、冷却せずに雰囲気を変更し、続いて焼成の際の保持温度まで昇温して焼成を行ない、次いで冷却し、熱処理の保持温度に達したときに雰囲気を変更して熱処理を行なうことが好ましい。一方、これらを独立して行なう場合、焼成に際しては、脱バインダ処理時の保持温度までN2 ガスあるいは加湿したN2 ガス雰囲気下で昇温した後、雰囲気を変更してさらに昇温を続けることが好ましく、熱処理時の保持温度まで冷却した後は、再びN2 ガスあるいは加湿したN2 ガス雰囲気に変更して冷却を続けることが好ましい。また、熱処理に際しては、N2 ガス雰囲気下で保持温度まで昇温した後、雰囲気を変更してもよく、熱処理の全過程を加湿したN2 ガス雰囲気としてもよい。
【0086】
このようにして得られた焼結体(素子本体10)には、例えばバレル研磨、サンドプラスト等にて端面研磨を施し、外部電極用ペーストを焼きつけて外部電極4を形成する。なお、外部電極用ペーストは、一般に、各種導電性金属や合金から成る導電体材料、あるいは焼成後に導電体材料となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネートなどと、有機ビヒクルとを混練して調整する。
このようにして製造された本発明の積層セラミックコンデンサは、ハンダ付等によりプリント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
【0087】
本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の製造方法によると、比誘電率ε、高温負荷寿命HALT、耐電圧VBが高く、しかも誘電損失tanδの低い、積層セラミックコンデンサ1を効率よく製造することができる。
【0088】
以上本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【0089】
たとえば、上述した実施形態では、電子部品として積層セラミックコンデンサ1を例示したが、本発明に係る電子部品としてはこれに限定されず、上記誘電体層2を有するものであれば良い。
【0090】
次に、本発明の実施の形態をより具体化した実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【0091】
【実施例】
実施例1
熱処理前後の比表面積とc軸a軸比の測定
まず、表1に示すように、添加物などを加えていない生のBaTiO3 粉を5種類準備した(サンプルA〜E)。なお、参考までに、サンプルA〜Eの熱処理前の比表面積Srawおよびc軸a軸比(c/a)x1を、併せて表1に示す。比表面積Srawの値は、窒素吸着法(BET法)により測定して求めた値である。(c/a)x1の値は、X線回折によりc軸の格子定数とa軸の格子定数とを測定し、この測定された値に基づいて求めた値である。
【0092】
準備された5種類のBaTiO3 粉のそれぞれを適量、ZrO2 を主成分とする耐熱材の上に盛り、以下に述べる電気特性の評価に用いた積層セラミックコンデンサの焼成と同じ雰囲気中(酸素分圧=3.15×10−7Pa)において、表1に示すように、800℃、900℃、1000℃、1100℃で2時間、熱処理を行った。なお、この実施例においては、700℃で熱処理を行ったものは熱処理が十分ではなく、1200℃で熱処理を行ったものは粒成長していたため、除外した。
【0093】
次に、X線回折により、熱処理後のBaTiO3 粉のX線回折の(002)ピークと(200)ピークを観測し、該(002)ピークと(200)ピークから算出される面間隔d(002) とd(200) の関係(d(002) /d(200) )から異方性(正方晶性)を示す(c軸a軸比=c/a)xを算出した。X線回折では、X線の加速電圧を50kV、電流を300mA、管球にはCuを用い、2θ=44〜46°の間で0.01°刻み、各点で5秒間の静止を行い、測定した。また、熱処理後のBaTiO3 粉の比表面積Sも、窒素吸着法(BET法)により測定した。これらの結果を表1に示す。
【0094】
そして、熱処理後のBaTiO3 粉の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとの関係を図2にグラフ化した。
【0095】
なお、本実施例では、熱処理後のBaTiO3 粉のxを測定する前に、0.96≧S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のBaTiO3 粉を除いた後、0.96≧S/Sraw≧0.2の関係を満足する熱処理後のBaTiO3 粉のみのxを測定した。
【0096】
コンデンササンプルの作製および電気特性の実際の評価
表1に示す、5種類の生のBaTiO3 粉を用いて、それぞれ積層セラミックコンデンサのサンプルを作製した。
【0097】
まず、熱処理前の各BaTiO3 粉100モルに対して、添加物(副成分)としてのMgCO3 を1モル、MnCO3 を0.5モル、Y2 O3 を1モル、BaSiO3 を2モル加えて、ボールミルにより16時湿式混合し、乾燥させて誘電体原料とした。
【0098】
得られた誘電体原料100重量部と、アクリル樹脂4.8重量部と、塩化メチレン40重量部と、酢酸エチル20重量部と、ミネラルスピリット6重量部と、アセトン4重量部とをボールミルで混合し、ペースト化して誘電体層用ペーストを得た。
【0099】
平均粒径0.5μmのNi粒子100重量部と、有機ビヒクル(エチルセルロース8重量部をブチルカルビトール92重量部に溶解したもの)40重量部と、ブチルカルビトール10重量部とを3本ロールにより混練し、ペースト化して内部電極層用ペーストを得た。
【0100】
得られた誘電体層用ペーストを用いてPETフィルム上に6μmのグリーンシートを形成した。この上に内部電極用ペーストを印刷した後、PETフィルムからシートを剥離した。次いで、これらのグリーンシートと保護用グリーンシート(内部電極層用ペーストを印刷しないもの)とを積層、圧着して、グリーンチップを得た。
【0101】
次いで、グリーンチップを所定サイズに切断し、脱バインダ処理、焼成およびアニールを下記条件にて行って、積層セラミック焼成体を得た。脱バインダ処理条件は、昇温速度:30℃/時間、保持温度:260℃、温度保持時間:8時間、雰囲気:空気中とした。焼成条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1240℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:200℃/時間、雰囲気ガス:加湿したN2 +H2 混合ガス(酸素分圧=3.15×10−7Pa)とした。アニール条件は、保持温度:900℃、温度保持時間:9時間、冷却速度:300℃/時間、雰囲気ガス:加湿したN2 ガス(酸素分圧:10−2Pa)とした。なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、水温を35℃としたウエッターを用いた。
【0102】
次いで、得られた積層セラミック焼成体の端面をサンドブラストにて研磨した後、外部電極としてIn−Gaを塗布し、図1に示す積層セラミックコンデンサのサンプルを得た。得られたコンデンササンプルのサイズは、3.2mm×1.6mm×0.6mmであり、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は4、1層あたりの誘電体層の厚み(層間厚み)は約5μmであり、内部電極層の厚さは1.5μmであった。各サンプルについて下記特性の評価を行った。結果を表1に示す。
【0103】
比誘電率(ε)、誘電損失(tanδ)
コンデンサのサンプルに対し、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(YHP社製4274A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)1.0Vrmsの条件下で、静電容量を測定した。そして、得られた静電容量から、比誘電率(単位なし)を算出した。比誘電率εは、小型で高誘電率のコンデンサを作成するために重要な特性である。本実施例では、比誘電率εの値は、コンデンサの試料数n=10個を用いて測定した値の平均値とし、好ましくは2100以上を良好とした。
【0104】
誘電損失(tanδ)は、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(YHP社製4274A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)1.0Vrmsの条件下で測定した。tanδの値は、コンデンサの試料数n=10個を用いて測定した値の平均値とし、好ましくは4%未満を良好とした。
【0105】
高温負荷寿命(HALT)
コンデンサのサンプルに対し、180℃で20V/μmの直流電圧の印加状態に保持することにより、高温負荷寿命を測定した。この高温負荷寿命は、誘電体層を薄層化する際に特に重要となるものである。本実施例では印加開始から抵抗が一桁落ちるまでの時間を寿命と定義し、これを10個のコンデンササンプルに対して行い、その平均寿命時間を算出し、好ましくは5時間以上を良好とした。
【0106】
破壊電圧(VB)
コンデンサのサンプルに対し、直流電圧を昇温速度100V/sec.で印加し、100mAの漏洩電流を検知するか、または素子の破壊時の電圧(破壊電圧、単位はV/μm)を測定した。本実施例では、破壊電圧は、10個のコンデンササンプルを用いて測定した値の平均値とし、好ましくは150V/μm以上を良好とした。
【0107】
【表1】
【0108】
考察
熱処理(800℃および1000℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を、図3(A)〜図3(D)および図4(A)〜図4(D)にグラフ化した。図3(A)〜図3(D)および図4(A)〜図4(D)に示す結果から、熱処理温度800℃および1000℃においては、xとε、xとHALT、xとVB、およびxとtanδ、のいずれの間でも相関関係があることが確認された。このことから熱処理温度900℃でも同じく相関関係があることが予想される。
【0109】
また、ε≧2100となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≧−0.0007×S+1.0122を満足する領域(図2の単独斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0110】
tanδ≦4(ただし、4は含まない)となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≦−0.00052×S+1.01218を満足する領域(図2の二重斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0111】
HALT≧5となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≧−0.0007×S+1.0122を満足する領域(図2の単独斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0112】
VB≧150となる領域を、図2のグラフ内で確認したところ、x≧−0.0007×S+1.0122を満足する領域(図2の単独斜線部分を参照)であることが確認できた。
【0113】
以上より、生のBaTiO3 粉を熱処理して得られた熱処理後のBaTiO3 粉の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122の関係を満足する(図2の単独斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いて積層セラミックコンデンサを製造した場合に、該製造される積層セラミックコンデンサのεが2100以上、HALTが5時間以上、VBが150V/μm以上となることが予測できる。実際に、製造した後に特性評価をした場合に、このような結果が得られた。
【0114】
また、Sとxとが、x≦−0.00052×S+1.01218の関係を満足する(図2の二重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いて積層セラミックコンデンサを製造した場合に、該製造される積層セラミックコンデンサのtanδが4%未満となることが予測できる。実際に、製造した後に特性評価をした場合に、このような結果が得られた。
【0115】
さらに、Sとxとが、x≧−0.0007×S+1.0122で、かつx≦−0.00052×S+1.01218の関係を満足する(図2の三重斜線部分を参照)ような、熱処理前のBaTiO3 粉を主成分原料として用いて積層セラミックコンデンサを製造した場合に、該製造される積層セラミックコンデンサのεが2100以上、HALTが5時間以上、VBが150V/μm以上で、かつtanδが4%未満となることが予測できる。実際に、製造した後に特性評価をした場合に、このような結果が得られた。
【0116】
比較例1
準備された5種類の、添加物などを加えていない生のBaTiO3 粉(サンプルA〜E)を熱処理せずに、熱処理前の、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)x1と、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を調べてみたが、いずれも、相関係数が小さく、明確な相関関係は確認されなかった。これにより、実施例1の優位性が確認できた。
【0117】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、多くの時間と手間を必要とせずに、原料の段階で、該原料を用いて製造された積層セラミックコンデンサなどの電子部品の電気特性などの各種特性を予測することができる、電子部品の特性を予測する方法および積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法を提供することができる。
【0118】
また、本発明によれば、電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる、誘電体磁器組成物の製造方法、電子部品の製造方法および積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することができる。
【0119】
さらに、本発明によれば、このような電気特性などの各種特性に優れた誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサなどの電子部品および積層セラミックコンデンサを製造するのに適した、ペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物およびチタン酸バリウムを提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面図である。
【図2】図2は熱処理後の比表面積Sと、熱処理後のc軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとの関係を示すグラフである。
【図3】図3(A)〜(D)は、熱処理(温度800℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係を示すグラフである。
【図4】図4(A)〜(D)は、熱処理(温度1000℃)後のBaTiO3 粉のxと、コンデンササンプルのε、HALT、VBおよびtanδとの関係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…層間誘電体層 20…外側誘電体層
3…内部電極層 4…外部電極 10…コンデンサ素子本体
Claims (38)
- 誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品の特性を予測する方法であって、
組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を用い、
該誘電体複合酸化物を熱処理する工程と、
該熱処理後の誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、
該測定されたSとxとから、前記電子部品の特性を予測する工程とを、有する電子部品の特性を予測する方法。 - 前記熱処理前の誘電体複合酸化物の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物を除いて、前記xを測定する、請求項1に記載の電子部品の特性を予測する方法。
- 電子部品作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行う、請求項1または2に記載の電子部品の特性を予測する方法。
- 誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる、請求項2に記載の電子部品の特性を予測する方法。
- 800〜1400℃の保持温度で、0.5〜8時間、熱処理を行う、請求項4に記載の電子部品の特性を予測する方法。
- チタン酸バリウムを含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法であって、
チタン酸バリウムを熱処理する工程と、
該熱処理後のチタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数およびa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとを、測定する工程と、
該測定されたSとxとから、前記積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する工程とを、有する積層セラミックコンデンサの電気特性を予測する方法。 - 前記熱処理前のチタン酸バリウムの比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のチタン酸バリウムを除いて、前記xを測定する、請求項6に記載の積層セラミックコンデンサの電子特性を予測する方法。
- 800〜1400℃の保持温度で、0.5〜8時間、熱処理を行う、請求項6または7に記載の積層セラミックコンデンサの電子特性を予測する方法。
- 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。 - 前記熱処理前の誘電体複合酸化物の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物を除いて、前記xを測定する、請求項9から11までのいずれかに記載の誘電体磁器組成物の製造方法。
- 誘電体磁器組成物作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行う、請求項9から11までのいずれかに記載の誘電体磁器組成物の製造方法。
- 誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる、請求項12に記載の誘電体磁器組成物の製造方法。
- 800〜1400℃の保持温度で、0.5〜8時間、熱処理を行う、請求項14に記載の誘電体磁器組成物の製造方法。
- 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品を製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記熱処理前の誘電体複合酸化物の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物を除いて、前記xを測定する、請求項16から18までのいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 電子部品作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行う、請求項16から18までのいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる、請求項19に記載の電子部品の製造方法。
- 800〜1400℃の保持温度で、0.5〜8時間、熱処理を行う、請求項21に記載の電子部品の製造方法。
- 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ誘電体複合酸化物を含む誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に複数積層してある積層セラミックコンデンサを製造する方法であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足するような、熱処理前の前記誘電体複合酸化物を用いて、誘電体磁器組成物を製造することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 前記熱処理前の誘電体複合酸化物の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物を除いて、前記xを測定する、請求項23から25までのいずれかに記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
- 積層セラミックコンデンサ作製時の焼成雰囲気と実質的に同じ雰囲気中で、かつ前記誘電体複合酸化物の焼結が進まない温度および時間で、熱処理を行う、請求項23から25までのいずれかに記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
- 誘電体複合酸化物としてチタン酸バリウムを用いる、請求項26に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
- 800〜1400℃の保持温度で、0.5〜8時間、熱処理を行う、請求項28に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
- 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足することを特徴とする誘電体複合酸化物。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足することを特徴とする誘電体複合酸化物。 - 組成式ABO3 で表され、該組成式中の要素AがSr、CaおよびBaから選ばれる少なくとも1つの元素で構成され、要素BがTiおよびZrの少なくとも1つの元素で構成されているペロブスカイト型結晶構造を持つ熱処理前の誘電体複合酸化物であって、
熱処理後の前記誘電体複合酸化物の、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足することを特徴とする誘電体複合酸化物。 - 前記熱処理前の誘電体複合酸化物の比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後の誘電体複合酸化物を除いて測定された前記xを用いる、請求項30から32までのいずれかに記載の誘電体複合酸化物。
- 熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足することを特徴とするチタン酸バリウム。 - 熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≦−0.00052×S+1.01218(ただし、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足することを特徴とするチタン酸バリウム。 - 熱処理前のチタン酸バリウムであって、
熱処理後の前記チタン酸バリウムの、比表面積Sと、c軸の格子定数とa軸の格子定数の比(c軸a軸比=c/a)xとが、x≧−0.0007×S+1.0122、かつx≦−0.00052×S+1.01218(ただし、いずれも、1<x≦1.02および1≦S≦25の範囲に限る)の関係を満足することを特徴とするチタン酸バリウム。 - 前記熱処理前のチタン酸バリウムの比表面積Srawを測定し、S/Sraw≧0.2の関係を満足しない熱処理後のチタン酸バリウムを除いて測定された前記xを用いる、請求項34から36までのいずれかに記載のチタン酸バリウム。
- 800〜1400℃の保持温度で、0.5〜8時間、熱処理を行う、請求項37に記載のチタン酸バリウム。
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