JP2008222457A - Dielectric ceramic composition and electronic component - Google Patents

Dielectric ceramic composition and electronic component Download PDF

Info

Publication number
JP2008222457A
JP2008222457A JP2007058941A JP2007058941A JP2008222457A JP 2008222457 A JP2008222457 A JP 2008222457A JP 2007058941 A JP2007058941 A JP 2007058941A JP 2007058941 A JP2007058941 A JP 2007058941A JP 2008222457 A JP2008222457 A JP 2008222457A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mol
dielectric
temperature
ceramic composition
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007058941A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4893379B2 (en
Inventor
Tetsuhiro Takahashi
哲弘 高橋
Akira Sato
陽 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2007058941A priority Critical patent/JP4893379B2/en
Publication of JP2008222457A publication Critical patent/JP2008222457A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4893379B2 publication Critical patent/JP4893379B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric ceramic composition having high dielectric constant and excellent volume temperature characteristics. <P>SOLUTION: The dielectric ceramic composition contains a main component expressed by a composition formula of (Ba<SB>1-X</SB>Y<SB>X</SB>)<SB>a</SB>TiO<SB>2+a</SB>(where, 0.002≤x≤0.010 and 0.995≤a≤1.005) and contains 3-15 mol BaZrO<SB>3</SB>, 0.05-1.00 mol MnO, 0.25-1.50 mol Re<SB>2</SB>O<SB>3</SB>(where Re is a rare earth element), 0.01-0.15 mol oxide of an element selected from a group comprising V, Ta, Mo, Nb and W and o.5-3.0 mol (Ba<SB>1-z</SB>Ca<SB>z</SB>)SiO<SB>3</SB>(where, (z) is 0.05-1.00) as accessory components expressed in terms of oxide or multiple oxide per 100 mol main component. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、たとえば積層セラミックコンデンサの誘電体層などとして用いられる誘電体磁器組成物と、その誘電体磁器組成物を誘電体層として用いる電子部品に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic composition used as, for example, a dielectric layer of a multilayer ceramic capacitor, and an electronic component using the dielectric ceramic composition as a dielectric layer.

電子部品の一例である積層セラミックコンデンサは、たとえば、所定の誘電体磁器組成物からなるセラミックグリーンシートと、所定パターンの内部電極層とを交互に重ね、その後一体化して得られるグリーンチップを、焼成して製造される。積層セラミックコンデンサの内部電極層は、焼成によりセラミック誘電体と一体化されるために、セラミック誘電体と反応しないような材料を選択する必要がある。このため、内部電極層を構成する材料として、従来では白金やパラジウムなどの高価な貴金属を用いることを余儀なくされていた。   A multilayer ceramic capacitor, which is an example of an electronic component, is obtained by, for example, firing a green chip obtained by alternately stacking ceramic green sheets made of a predetermined dielectric ceramic composition and internal electrode layers of a predetermined pattern and then integrating them. Manufactured. Since the internal electrode layer of the multilayer ceramic capacitor is integrated with the ceramic dielectric by firing, it is necessary to select a material that does not react with the ceramic dielectric. For this reason, as a material constituting the internal electrode layer, conventionally, an expensive noble metal such as platinum or palladium has been inevitably used.

一方で、近年ではニッケルや銅などの安価な卑金属を用いることができる誘電体磁器組成物が開発され、大幅なコストダウンが実現した。このような誘電体磁器組成物として、たとえば特許文献1には、一般式:ABO+aR+bM(Rは、La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,YbまたはLu、Mは、Mn,Ni,Mg,Fe,Al,CrまたはZn、1.000<A/B≦1.035、0.005≦a≦0.12、0.005≦b≦0.12)で表わされる耐還元性の誘電体磁器組成物が開示されている。 On the other hand, in recent years, dielectric ceramic compositions that can use inexpensive base metals such as nickel and copper have been developed, and a significant cost reduction has been realized. As such a dielectric ceramic composition, for example, Patent Document 1 discloses a general formula: ABO 3 + aR + bM (R is La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm. , Yb or Lu, M is Mn, Ni, Mg, Fe, Al, Cr or Zn, 1.000 <A / B ≦ 1.035, 0.005 ≦ a ≦ 0.12, 0.005 ≦ b ≦ A reduction-resistant dielectric ceramic composition represented by 0.12) is disclosed.

上記特許文献1では、耐還元性の誘電体磁器組成物において、高周波かつ高電圧あるいは大電流下での使用時の損失および発熱が小さく、交流高温負荷または直流高温負荷において、安定した絶縁抵抗を示すものを得ることを目的としている。しかしながら、この特許文献1では、比誘電率が700〜2000程度と低く、小型・大容量化に対応できないという問題があった。   In the above-mentioned Patent Document 1, in a reduction-resistant dielectric ceramic composition, loss and heat generation during use under high frequency and high voltage or large current are small, and stable insulation resistance is obtained at AC high temperature load or DC high temperature load. Its purpose is to obtain what is shown. However, in Patent Document 1, the relative dielectric constant is as low as about 700 to 2000, and there is a problem that it is not possible to cope with downsizing and large capacity.

また、特許文献2には、組成式:100(Ba1−xCa)mTiO+aMnO+bV+cSiO+dRe(但し、ReはY、La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYbの中から選ばれる少なくとも1種の金属元素であり、0.030≦x≦0.20、0.990≦m≦1.030、0.010≦a≦5.0、0.050≦b≦2.5、0.20≦c≦8.0、0.050≦d≦2.5である。)で表される耐還元性の誘電体磁器組成物が開示されている。この特許文献2においては、比誘電率が約3000と比較的高くしながら、絶縁抵抗と高温負荷信頼性の向上が可能となるものの、比誘電率が依然として低く、そのため、上記特許文献1と同様に小型・大容量化に対応できないという問題があった。 Further, Patent Document 2, the composition formula: 100 (Ba 1-x Ca x) mTiO 3 + aMnO + bV 2 O 5 + cSiO 2 + dRe 2 O 3 ( where, Re is Y, La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy , Ho, Er, Tm, and Yb, at least one metal element selected from 0.030 ≦ x ≦ 0.20, 0.990 ≦ m ≦ 1.030, 0.010 ≦ a ≦ 5 0.0, 0.050 ≦ b ≦ 2.5, 0.20 ≦ c ≦ 8.0, 0.050 ≦ d ≦ 2.5)). It is disclosed. In this Patent Document 2, while it is possible to improve the insulation resistance and the high temperature load reliability while the relative dielectric constant is relatively high as about 3000, the relative dielectric constant is still low. However, there is a problem that it cannot cope with a small size and large capacity.

特開2002−50536号公報JP 2002-50536 A 特開2005−194138号公報JP 2005-194138 A

近年の電子機器の小型化、高機能化および高性能化の進展により、コンデンサはより小型でより大容量のものへとの要望が増大する一途である。これに対しては誘電体材料の改良だけでなく、誘電体層の厚みを薄くして積層数を増やすことや、マージンを出来るだけ小さくすることにより電極面積を大きくするという対策が採用されることが多いが、誘電体磁器組成物の絶縁抵抗の経時劣化など信頼性に対する難点は、薄層化を困難にしている。その上、小型化、高機能化は電子回路を高密度化させるので、使用時の発熱による温度上昇も大きくなり、さらに携帯機器など屋外での使用機会の増大もあって、温度変化に対する特性の変化が小さいことも従来以上に厳しく要求されている。従来の材料では、信頼性(絶縁劣化)の低下、また、DCバイアス電圧による容量の低下が問題となっていた。このため、薄層化による高電界強度に耐えられ、DCバイアス特性に影響のある層厚を増加できる程度の比誘電率を有する誘電体材料を開発する必要があった。しかしながら、上記のように、特許文献1,2の誘電体磁器組成物では、絶縁抵抗等の諸特性は向上しているものの、比誘電率が低く、上記要請に十分に応えうるものではなかった。   With the recent progress in downsizing, higher functionality, and higher performance of electronic devices, there is an ever increasing demand for capacitors that are smaller and have larger capacities. For this, not only the improvement of the dielectric material but also the measures to increase the number of layers by reducing the thickness of the dielectric layer and to increase the electrode area by making the margin as small as possible. In many cases, however, the difficulty in reliability, such as the deterioration of the insulation resistance of the dielectric ceramic composition over time, makes it difficult to reduce the thickness. In addition, miniaturization and higher functionality increase the density of electronic circuits, which increases the temperature rise due to heat generation during use, and increases the opportunity for outdoor use such as portable devices. Small change is also required more severely than before. In the conventional material, a decrease in reliability (insulation deterioration) and a decrease in capacity due to a DC bias voltage have been problems. For this reason, it has been necessary to develop a dielectric material having a relative dielectric constant that can withstand the high electric field strength due to the thinning and increase the layer thickness that affects the DC bias characteristics. However, as described above, the dielectric ceramic compositions of Patent Documents 1 and 2 have improved properties such as insulation resistance, but have a low relative dielectric constant and cannot sufficiently meet the above requirements. .

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、層厚1〜5μmにおいて比誘電率が6000以上を示し、高い電界強度(4V/μm)で使用した時、静電容量と絶縁抵抗との積(CR積)が20℃で2500Ω・F以上で、180℃で16V/μmになるように電圧を印加した加速寿命試験において絶縁抵抗が10Ωに達するまでの時間が15時間以上と長く、また、耐圧が90V/μm以上、2V/μmの印加時における静電容量の低下率が60%以下であり、しかもNi等の卑金属を内部電極に有する積層セラミックコンデンサ用として好適に用いることができる還元雰囲気焼成可能な誘電体磁気組成物を提供することにある。また、静電容量の温度特性がEIA規格で規定するX5R特性を満足する信頼性の高い積層セラミックコンデンサなどの電子部品を提供することである。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art. The object of the present invention is to show a relative dielectric constant of 6000 or more at a layer thickness of 1 to 5 μm and a high electric field strength (4 V / In the accelerated life test, the product of capacitance and insulation resistance (CR product) is 2500 Ω · F or higher at 20 ° C and 16 V / μm at 180 ° C. There long as the time to reach 10 5 Omega over 15 hours, also, the breakdown voltage is 90V / [mu] m or more, 2V / [mu] m or less 60% reduction in the capacitance at the time of application of, moreover base metal such as Ni It is an object of the present invention to provide a dielectric magnetic composition capable of firing in a reducing atmosphere that can be suitably used for a multilayer ceramic capacitor having an internal electrode. Another object of the present invention is to provide an electronic component such as a highly reliable multilayer ceramic capacitor in which the temperature characteristic of capacitance satisfies the X5R characteristic defined by the EIA standard.

本発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意検討を行った結果、特定組成の誘電体磁器組成物を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a dielectric ceramic composition having a specific composition, and the present invention has been completed. .

すなわち、上記課題を解決する本発明は、下記事項を要旨として含む。
(1)主成分が組成式:(Ba1−xTiO2+a(ただし、0.002≦x≦0.010、0.995≦a≦1.005)で表され、主成分100モルに対し、副成分として、各酸化物または複合酸化物換算で、
BaZrO:3〜15モル、
MnO:0.05〜1.00モル、
Re(ただし、Reは希土類元素):0.25〜1.50モル、
V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物:0.01〜0.15モル、および
(Ba1−zCa)SiO(ただし、zは0.05〜1.00):0.5〜3.0モル、
を含む誘電体磁器組成物。
(2)上記(1)に記載の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とを有する電子部品。
That is, this invention which solves the said subject contains the following matter as a summary.
(1) The main component is represented by the composition formula: (Ba 1-x Y x ) a TiO 2 + a (where 0.002 ≦ x ≦ 0.010, 0.995 ≦ a ≦ 1.005), and the main component 100 As a subcomponent for each mole, in terms of each oxide or composite oxide,
BaZrO 3 : 3 to 15 mol,
MnO: 0.05-1.00 mol,
Re 2 O 3 (where Re is a rare earth element): 0.25 to 1.50 mol,
An oxide of an element selected from the group consisting of V, Ta, Mo, Nb, and W: 0.01 to 0.15 mol, and (Ba 1-z C az ) SiO 3 (where z is 0.05 to 1) .00): 0.5-3.0 mol,
A dielectric ceramic composition comprising:
(2) An electronic component having a dielectric layer composed of the dielectric ceramic composition as described in (1) above and an internal electrode layer.

本発明の誘電体磁器組成物によれば、層厚1〜5μmとした場合でも、CR積、IR寿命、耐圧、DCバイアス特性および容量温度特性を良好に保ちながら、高い比誘電率(たとえば、6000以上)を実現することができる。特に、本発明の誘電体磁器組成物によれば、容量温度特性がEIA規格で規定するX5R特性を満足しながら、高い比誘電率を実現することができる。   According to the dielectric ceramic composition of the present invention, even when the layer thickness is 1 to 5 μm, while maintaining good CR product, IR life, breakdown voltage, DC bias characteristics, and capacity-temperature characteristics, a high relative dielectric constant (for example, 6000 or more) can be realized. In particular, according to the dielectric ceramic composition of the present invention, it is possible to achieve a high relative dielectric constant while satisfying the X5R characteristic defined by the EIA standard for the capacity-temperature characteristic.

したがって、上記誘電体磁器組成物から構成される誘電体層を有する電子部品、特に積層セラミックコンデンサでは、誘電体の優れた容量温度特性により、厳しい使用環境下においても、高い信頼性が保証される。   Therefore, in an electronic component having a dielectric layer composed of the above dielectric ceramic composition, particularly a multilayer ceramic capacitor, high reliability is guaranteed even under severe usage environment due to the excellent capacitance-temperature characteristics of the dielectric. .

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
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製造工程を示すフローチャートである。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of the multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention.

図1に示すように、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1は、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。コンデンサ素子本体10の形状に特に制限はないが、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよい。   As shown in FIG. 1, a multilayer ceramic capacitor 1 according to an embodiment of the present invention includes a capacitor element body 10 having a configuration in which dielectric layers 2 and internal electrode layers 3 are alternately stacked. At both ends of the capacitor element body 10, a pair of external electrodes 4 are formed which are electrically connected to the internal electrode layers 3 arranged alternately in the element body 10. The shape of the capacitor element body 10 is not particularly limited, but is usually a rectangular parallelepiped shape. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the dimension, What is necessary is just to set it as a suitable dimension according to a use.

内部電極層3は、各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。   The internal electrode layers 3 are laminated so that the respective end faces are alternately exposed on the surfaces of the two opposite ends of the capacitor element body 10. The pair of external electrodes 4 are formed at both ends of the capacitor element body 10 and connected to the exposed end surfaces of the alternately arranged internal electrode layers 3 to constitute a capacitor circuit.

誘電体層2は、本発明の誘電体磁器組成物を含有する。
本発明の誘電体磁器組成物は、(Ba1−xTiO2+aで表される組成の誘電体酸化物を含む主成分と、副成分として、BaZrO、MnO、希土類酸化物(Re)、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物、および(Ba1−zCa)SiOと、を含有している。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。
The dielectric layer 2 contains the dielectric ceramic composition of the present invention.
The dielectric ceramic composition of the present invention includes a main component including a dielectric oxide having a composition represented by (Ba 1-x Y x ) a TiO 2 + a and, as subcomponents, BaZrO 3 , MnO, rare earth oxide ( Re 2 O 3 ), an oxide of an element selected from the group consisting of V, Ta, Mo, Nb, and W, and (Ba 1-z C az ) SiO 3 . At this time, the amount of oxygen (O) may be slightly deviated from the stoichiometric composition of the above formula.

上記主成分の組成式中、xは、0.002〜0.010であり、好ましくは0.003〜0.008である。また、aは、0.995〜1.005であり、好ましくは0.998〜1.003である。   In the composition formula of the main component, x is 0.002 to 0.010, preferably 0.003 to 0.008. Moreover, a is 0.995 to 1.005, preferably 0.998 to 1.003.

上記組成式において、xはY元素の比率を表す。主成分中に上記所定量のY元素を添加することにより、比誘電率の向上が可能となるとともに、焼成時の粒成長を有効に防止することができる。また、粒成長を防止できることにより、絶縁抵抗を向上させることができる。さらには、添加副成分の組成範囲を比較的に広くとった場合においても、所望の特性を得ることができる。xが0.002未満となると、比誘電率およびIR寿命が低下してしまう。一方、xが0.010を超えると、容量の温度特性が低下してしまうとともに、DCバイアス特性が悪化する。   In the above composition formula, x represents the ratio of the Y element. By adding the predetermined amount of the Y element in the main component, it is possible to improve the relative dielectric constant and to effectively prevent grain growth during firing. Further, since the grain growth can be prevented, the insulation resistance can be improved. Furthermore, desired characteristics can be obtained even when the composition range of the added subcomponent is relatively wide. When x is less than 0.002, the relative permittivity and the IR lifetime are lowered. On the other hand, when x exceeds 0.010, the temperature characteristic of the capacity is deteriorated and the DC bias characteristic is deteriorated.

また、上記組成式において、aが0.995未満になると、焼成時に誘電体層の異常粒成長が生じ易くなると共に、容量温度特性およびDCバイアス特性が悪化する傾向にあり、aが1.005を超えると焼結性が低下し、焼成温度が高くなる傾向にあり、構造欠陥(デラミネーションやクラック)の原因となってしまう。   In the above composition formula, if a is less than 0.995, abnormal grain growth of the dielectric layer is likely to occur during firing, and the capacity-temperature characteristic and DC bias characteristic tend to deteriorate, and a is 1.005. If it exceeds 1, the sinterability tends to decrease and the firing temperature tends to increase, which causes structural defects (delamination and cracks).

本発明に係る誘電体磁器組成物には、副成分として、BaZrO、MnO、希土類酸化物(Re)、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物、および(Ba1−zCa)SiO(ただし、zは0.05〜1.00)が含まれる。 The dielectric ceramic composition according to the present invention includes, as subcomponents, oxides of elements selected from the group consisting of BaZrO 3 , MnO, rare earth oxide (Re 2 O 3 ), V, Ta, Mo, Nb, and W. , And (Ba 1-z C az ) SiO 3 (where z is 0.05 to 1.00).

BaZrOは、比誘電率、誘電損失および容量温度特性を改善する効果があり、主成分100モルに対して、BaZrO換算で、3〜15モル、好ましくは3〜10モル、より好ましくは4〜8モルの量で含まれる。BaZrOの含有量が3モル未満では、比誘電率が低下してしまう。一方、BaZrOの含有量が15モルを超えると、容量温度特性およびDCバイアス特性が悪化する傾向にある。 BaZrO 3 has the effect of improving the relative dielectric constant, dielectric loss and capacity-temperature characteristics, and is 3 to 15 mol, preferably 3 to 10 mol, more preferably 4 in terms of BaZrO 3 with respect to 100 mol of the main component. Contained in an amount of ~ 8 moles. When the content of BaZrO 3 is less than 3 mol, the relative dielectric constant is lowered. On the other hand, when the content of BaZrO 3 exceeds 15 mol, the capacity-temperature characteristics and the DC bias characteristics tend to deteriorate.

MnOは、焼結を促進する効果と、IRを高くする効果と、IR寿命を向上させる効果とがあり、主成分100モルに対して、MnO換算で、0.05〜1.00モル、好ましくは0.05〜0.50モル、より好ましくは0.10〜0.35モルの量で含まれる。MnOの含有量が0.05モル未満では、絶縁抵抗が大きく低下してしまうとともに、信頼性も低下してしまう。また、MnOの含有量が1.0モルを超えると、比誘電率が低下する傾向にある。   MnO has an effect of promoting sintering, an effect of increasing IR, and an effect of improving IR life, and 0.05 to 1.00 mol, preferably in terms of MnO, with respect to 100 mol of the main component, Is contained in an amount of 0.05 to 0.50 mol, more preferably 0.10 to 0.35 mol. When the content of MnO is less than 0.05 mol, the insulation resistance is greatly lowered and the reliability is also lowered. Moreover, when the content of MnO exceeds 1.0 mol, the relative dielectric constant tends to decrease.

希土類酸化物(Re)は、特に限定はされず、種々の希土類元素の酸化物であってもよいが、好ましくは、Y、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmまたはYbの各元素の少なくとも1種の酸化物であることが好ましく、より好ましくは、Y、Gd、ErまたはHoの各元素の少なくとも1種の酸化物である。これら希土類元素は1種単独で使用しても、また組み合わせて使用してもよく、同様の効果が得られる。希土類酸化物は、主成分100モルに対して、Re換算で、0.25〜1.50モル、好ましくは0.25〜1.25モル、より好ましくは0.30〜1.00モルの量で含まれる。希土類元素の酸化物の含有量が0.25モル未満では、IR寿命が低下してしまう。また、希土類酸化物の含有量が1.5モルを超えると焼結性が低下し、焼成温度が高くなる傾向にあり、また十分な比誘電率を得ることが困難になる。
なお、副成分である希土類酸化物(Re)として、Y酸化物(Y)を使用した場合には、副成分としてのY酸化物と、主成分である(Ba1−xTiO2+aに含有されるY元素とは、誘電体磁器組成物中において、異なる作用を奏することとなる。
The rare earth oxide (Re 2 O 3 ) is not particularly limited and may be oxides of various rare earth elements, but preferably Y, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm or It is preferably at least one oxide of each element of Yb, more preferably at least one oxide of each element of Y, Gd, Er, or Ho. These rare earth elements may be used alone or in combination, and the same effect can be obtained. The rare earth oxide is 0.25 to 1.50 mol, preferably 0.25 to 1.25 mol, more preferably 0.30 to 1.00 in terms of Re 2 O 3 with respect to 100 mol of the main component. Contained in molar amounts. When the content of the rare earth element oxide is less than 0.25 mol, the IR lifetime is lowered. On the other hand, when the content of the rare earth oxide exceeds 1.5 mol, the sinterability tends to decrease, the firing temperature tends to increase, and it becomes difficult to obtain a sufficient dielectric constant.
As the rare earth oxide is a subcomponent (Re 2 O 3), when used Y oxide (Y 2 O 3) has a Y oxide as a secondary component, which is the main component (Ba 1- the x Y x) Y element contained in a TiO 2 + a, in the dielectric ceramic composition, and thus exert different effects.

V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物は、IR寿命を向上させる効果がある。これら酸化物の中でも、Vの酸化物、特にVが好ましく用いられる。V、Ta、Mo、Nb、Wの酸化物は、主成分100モルに対して、それぞれV、Ta、MoO、Nb、WO換算で、0.01〜0.15モル、好ましくは0.03〜0.12モル、より好ましくは0.04〜0.10モルの量で含まれる。これら酸化物の含有量が0.01モル未満では、信頼性(IR寿命)向上の効果は得られない。また、これらの酸化物の含有量が0.15モルを超えると、絶縁抵抗が大きく低下する傾向にある。 An oxide of an element selected from the group consisting of V, Ta, Mo, Nb, and W has an effect of improving the IR life. Among these oxides, V oxides, particularly V 2 O 5 are preferably used. The oxides of V, Ta, Mo, Nb, and W are each 0.01 to 100 mol in terms of V 2 O 5 , Ta 2 O 5 , MoO 3 , Nb 2 O 5 , and WO 3 with respect to 100 mol of the main component. It is contained in an amount of 0.15 mol, preferably 0.03 to 0.12 mol, more preferably 0.04 to 0.10 mol. When the content of these oxides is less than 0.01 mol, the effect of improving the reliability (IR life) cannot be obtained. Moreover, when the content of these oxides exceeds 0.15 mol, the insulation resistance tends to be greatly reduced.

ガラス成分である(Ba1−zCa)SiOは、焼結助剤として添加される。ここで、前記組成式において、zは0.05〜1.00、好ましくは0.3〜0.7の範囲にある。zが0.05未満では、絶縁抵抗が大きく低下する傾向にある。特にzを0.3〜0.7の範囲に制御することで、耐圧性、室温でのCR積、信頼性の向上が期待できる。ガラス成分である(Ba1−zCa)SiOは、主成分100モルに対して、0.5〜3.0モル、好ましくは0.5〜2.0モル、より好ましくは0.75〜1.75モルの量で含まれる。ガラス成分の含有量が0.5モル未満では、誘電体磁気組成物の焼結が不十分となってしまい、比誘電率が低下すると共に、絶縁抵抗が大きく低下する傾向にある。また、ガラス成分の含有量が3.0モルを超えると、比誘電率が低下してしまう。 A glass component (Ba 1-z Ca z) SiO 3 is added as a sintering aid. Here, in the composition formula, z is in the range of 0.05 to 1.00, preferably 0.3 to 0.7. If z is less than 0.05, the insulation resistance tends to decrease greatly. In particular, by controlling z within the range of 0.3 to 0.7, it is possible to expect improvement in pressure resistance, CR product at room temperature, and reliability. A glass component (Ba 1-z Ca z) SiO 3 , relative to 100 moles of the main component, 0.5 to 3.0 mol, preferably 0.5 to 2.0 moles, more preferably 0.75 Contained in an amount of ˜1.75 moles. If the content of the glass component is less than 0.5 mol, the dielectric magnetic composition is not sufficiently sintered, and the dielectric constant tends to decrease and the insulation resistance tends to decrease greatly. On the other hand, when the content of the glass component exceeds 3.0 mol, the relative dielectric constant is lowered.

また、本発明の目的を達成できる範囲において、その他の副成分を添加してもよい。
添加してもよい副成分の一例としては、MgOが挙げられる。MgOは、容量温度特性を平坦化させる効果がある。MgOを添加する場合には、前記主成分100モルに対して、0.50モル以下、好ましくは0.03〜0.30モル、より好ましくは0.05〜0.25モルの量で用いられる。MgOを配合することで、焼結時における急激な粒成長が抑制され、容量温度特性が改善されることがある。一方、MgOの含有量が0.5モルを超えると、比誘電率が低下する傾向にある。
Moreover, you may add another subcomponent in the range which can achieve the objective of this invention.
An example of an auxiliary component that may be added is MgO. MgO has the effect of flattening the capacity-temperature characteristics. When adding MgO, it is used in an amount of 0.50 mol or less, preferably 0.03 to 0.30 mol, more preferably 0.05 to 0.25 mol, relative to 100 mol of the main component. . By blending MgO, rapid grain growth during sintering is suppressed, and the capacity-temperature characteristics may be improved. On the other hand, when the content of MgO exceeds 0.5 mol, the relative dielectric constant tends to decrease.

なお、本明細書では、主成分および各副成分を構成する各酸化物または複合酸化物を化学量論組成で表しているが、各酸化物または複合酸化物の酸化状態は、化学量論組成から外れるものであってもよい。ただし、各副成分の上記比率は、各副成分を構成する酸化物または複合酸化物に含有される金属量から上記化学量論組成の酸化物または複合酸化物に換算して求める。   Note that in this specification, each oxide or composite oxide constituting the main component and each subcomponent is represented by a stoichiometric composition, but the oxidation state of each oxide or composite oxide is the stoichiometric composition. It may be out of the range. However, the said ratio of each subcomponent is calculated | required by converting into the oxide or composite oxide of the said stoichiometric composition from the metal amount contained in the oxide or composite oxide which comprises each subcomponent.

誘電体層2の厚さは、特に限定されないが、一層あたり5μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以下である。厚さの下限は、特に限定されないが、たとえば1μm程度である。本発明の誘電体磁器組成物によれば、層厚1μm以上で比誘電率が6000以上を示し、高い電界強度下(4V/μm)での容量抵抗積が20℃で2500Ω・F以上で耐圧も90V/μm以上と極めて高く、2V/μmの印加における静電容量の低下率が60%以下で、180℃で16V/μmになるように電圧を印加した加速寿命試験での絶縁抵抗の劣化に至るまでの時間が15時間以上である誘電体層を形成することができる。   The thickness of the dielectric layer 2 is not particularly limited, but is preferably 5 μm or less per layer, more preferably 3 μm or less. Although the minimum of thickness is not specifically limited, For example, it is about 1 micrometer. According to the dielectric ceramic composition of the present invention, the dielectric constant is 6000 or more when the layer thickness is 1 μm or more, and the capacitance resistance product under a high electric field strength (4 V / μm) is 2500 Ω · F or more at 20 ° C. Is too high at 90V / μm or more, and the rate of decrease in capacitance when applied at 2V / μm is 60% or less, and the degradation of insulation resistance in an accelerated life test with voltage applied to 180V at 16V / μm. It is possible to form a dielectric layer having a time of up to 15 hours or more.

誘電体層2の積層数は、特に限定されないが、200以上であることが好ましく、より好ましくは400以上である。   The number of laminated dielectric layers 2 is not particularly limited, but is preferably 200 or more, more preferably 400 or more.

誘電体層2に含まれる誘電体粒子の平均結晶粒径は、特に限定されず、誘電体層2の厚さなどに応じて、例えば1.0〜5.0μmの範囲から適宜決定すればよく、好ましくは2.0〜3.0μmである。なお、誘電体層中に含まれる誘電体粒子の平均結晶粒径は、次のように測定される。まず、得られたコンデンサ試料を内部電極に垂直な面で切断し、その切断面を研磨する。そして、その研磨面にケミカルエッチングを施し、その後、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察を行い、コード法により誘電体粒子の形状を球と仮定して算出する。   The average crystal grain size of the dielectric particles contained in the dielectric layer 2 is not particularly limited, and may be appropriately determined from the range of 1.0 to 5.0 μm, for example, according to the thickness of the dielectric layer 2 and the like. The thickness is preferably 2.0 to 3.0 μm. Note that the average crystal grain size of the dielectric particles contained in the dielectric layer is measured as follows. First, the obtained capacitor sample is cut along a surface perpendicular to the internal electrode, and the cut surface is polished. Then, the polished surface is subjected to chemical etching, followed by observation with a scanning electron microscope (SEM), and calculation is performed assuming that the shape of the dielectric particles is a sphere by the code method.

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、誘電体層2の構成材料が耐還元性を有するため、卑金属を用いることができる。導電材として用いる卑金属としては、NiまたはNi合金が好ましい。Ni合金としては、Mn,Cr,CoおよびAlから選択される1種以上の元素とNiとの合金が好ましく、合金中のNi含有量は95重量%以上であることが好ましい。   The conductive material contained in the internal electrode layer 3 is not particularly limited, but a base metal can be used because the constituent material of the dielectric layer 2 has reduction resistance. As the base metal used as the conductive material, Ni or Ni alloy is preferable. The Ni alloy is preferably an alloy of Ni and one or more elements selected from Mn, Cr, Co and Al, and the Ni content in the alloy is preferably 95% by weight or more.

外部電極4に含有される導電材は特に限定されないが、本発明では安価なNi,Cuや、これらの合金を用いることができる。外部電極4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。   The conductive material contained in the external electrode 4 is not particularly limited, but in the present invention, inexpensive Ni, Cu, and alloys thereof can be used. The thickness of the external electrode 4 may be determined as appropriate according to the application and the like, but is usually preferably about 10 to 50 μm.

本発明の誘電体磁器組成物を用いた積層セラミックコンデンサは、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。   In the multilayer ceramic capacitor using the dielectric ceramic composition of the present invention, as in the conventional multilayer ceramic capacitor, a green chip is produced by a normal printing method or sheet method using a paste, and this is fired, and then externally It is manufactured by printing or transferring an electrode and firing. Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described.

まず、誘電体層用ペーストに含まれる誘電体磁器組成物粉末を準備する。
図2に示すように、主成分の原料と副成分の原料とを、ボールミル等により混合し、誘電体磁器組成物粉末を得る。
First, a dielectric ceramic composition powder contained in the dielectric layer paste is prepared.
As shown in FIG. 2, the raw material of the main component and the raw material of the subcomponent are mixed by a ball mill or the like to obtain a dielectric ceramic composition powder.

主成分の原料としては、上記の組成式(Ba1−xTiO2+aで表される原料を用いる。この主成分の原料の製造方法としては特に制限されず、共沈法、ゾル・ゲル法、アルカリ加水分解法、沈殿混合法などにより得た沈殿物と副成分原料との混合物を仮焼してもよい。 The main component material, using a raw material represented by the composition formula (Ba 1-x Y x) a TiO 2 + a. There are no particular restrictions on the method for producing the main component raw material, and a mixture of a precipitate obtained by a coprecipitation method, a sol-gel method, an alkali hydrolysis method, a precipitation mixing method, and the subcomponent raw material is calcined. Also good.

副成分の原料としては、上記した酸化物やその混合物、複合酸化物を用いることができるが、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物、例えば、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物等から適宜選択し、混合して用いることもできる。   As the raw material of the auxiliary component, the above-mentioned oxide, a mixture thereof, or a composite oxide can be used. In addition, various compounds that become the above-described oxide or composite oxide by firing, such as carbonates and oxalates. , Nitrates, hydroxides, organometallic compounds, and the like may be selected as appropriate and used as a mixture.

上記の誘電体磁器組成物粉末の製造方法は、特に限定されず、上記した方法以外の方法として、主成分の原料を製造する際に、主成分の出発原料に副成分原料を混合しておき、固相法や液相法などにより主成分の原料を製造すると同時に誘電体磁器組成物粉末を得ても良い。   The method for producing the dielectric ceramic composition powder is not particularly limited. As a method other than the above-described method, when the main component raw material is manufactured, the subcomponent raw material is mixed with the main component starting material. Alternatively, the dielectric ceramic composition powder may be obtained simultaneously with the production of the main component material by the solid phase method or the liquid phase method.

得られる誘電体磁器組成物粉末中の各化合物の含有量は、焼成後に上記した誘電体磁器組成物の組成となるように決定すればよい。   What is necessary is just to determine content of each compound in the dielectric ceramic composition powder obtained so that it may become a composition of the above-mentioned dielectric ceramic composition after baking.

主成分原料である(Ba1−xTiO2+aの平均粒径は、塗料化する前の状態で、好ましくは0.05〜1.0μm、より好ましくは0.05〜0.50μmであり、また副成分原料の平均粒径は、好ましくは0.05〜0.20μm、より好ましくは0.05〜0.15μmである。このような粒径の主成分原料および副成分原料を混合することで、焼成時に均一な焼結が行われるため、クラックまたはデラミネーションを生じ難くなり、素子の耐熱性の向上にも効果がある。特に主成分原料の平均粒径が0.2μmを超えてしまうと、薄層化した場合にショート不良、耐圧不良および信頼性の低下を引き起こしてしまう。 The average particle diameter of (Ba 1-x Y x ) a TiO 2 + a that is the main component material is preferably 0.05 to 1.0 μm, more preferably 0.05 to 0.50 μm, in a state before forming a paint. In addition, the average particle size of the subcomponent raw material is preferably 0.05 to 0.20 μm, more preferably 0.05 to 0.15 μm. By mixing the main component material and subcomponent material having such a particle size, uniform sintering is performed at the time of firing, so that cracks or delamination hardly occurs, and the heat resistance of the device is also improved. . In particular, when the average particle size of the main component material exceeds 0.2 μm, short circuit failure, breakdown voltage failure, and lower reliability are caused when the layer is thinned.

また、誘電体磁器組成物粉末の粒度分布の下限値を好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.05〜0.10μmにすることで異常粒成長を抑制し、容量の温度特性の悪化を防止することができる。上記のような誘電体磁器組成物粉末によれば、粒度分布がシャープであるため、薄層に適したグリーンシートを作製でき、層厚を1〜5μmと薄層化した場合においても、安定した電気特性が得られる。   Further, the lower limit of the particle size distribution of the dielectric ceramic composition powder is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.05 to 0.10 μm, thereby suppressing abnormal grain growth and deteriorating the temperature characteristics of the capacity. Can be prevented. According to the dielectric ceramic composition powder as described above, since the particle size distribution is sharp, a green sheet suitable for a thin layer can be produced and stable even when the layer thickness is reduced to 1 to 5 μm. Electrical characteristics can be obtained.

なお、原料粉体の平均粒径および粒度分布は、粉末を30000倍のSEM写真で撮影し、その中で任意の1000個の粒子の面積を算出し、それを球に見立てた場合の直径を計算し、得られた直径から平均粒径および粒度分布を決定することができる。   The average particle size and particle size distribution of the raw material powder is the diameter when the powder is taken with an SEM photograph of 30000 times, the area of an arbitrary 1000 particles is calculated, and it is regarded as a sphere. The average particle size and particle size distribution can be determined from the calculated diameters.

上記の主成分および副成分の原料は、さらに仮焼などを行っても良い。なお、仮焼条件としては、たとえば、仮焼温度を、好ましくは800〜1100℃、仮焼き時間を、好ましくは1〜4時間とすれば良い。   The raw materials for the main component and subcomponents may be further calcined. In addition, as calcining conditions, for example, the calcining temperature is preferably 800 to 1100 ° C., and the calcining time is preferably 1 to 4 hours.

図2に示すように、得られた誘電体磁器組成物粉末を塗料化して、誘電体層用ペーストを調製する。誘電体層用ペーストは、誘電体磁器組成物粉末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。   As shown in FIG. 2, the obtained dielectric ceramic composition powder is made into a paint to prepare a dielectric layer paste. The dielectric layer paste may be an organic paint obtained by kneading a dielectric ceramic composition powder and an organic vehicle, or may be a water-based paint.

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。   An organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent. The binder used for the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from usual various binders such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. Further, the organic solvent to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butyl carbitol, acetone, toluene, and the like, depending on a method to be used such as a printing method or a sheet method.

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。   Further, when the dielectric layer paste is used as a water-based paint, a water-based vehicle in which a water-soluble binder or a dispersant is dissolved in water and a dielectric material may be kneaded. The water-soluble binder used for the water-based vehicle is not particularly limited, and for example, polyvinyl alcohol, cellulose, water-soluble acrylic resin, or the like may be used.

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。   The internal electrode layer paste is prepared by kneading the above-mentioned organic vehicle with various conductive metals and alloys as described above, or various oxides, organometallic compounds, resinates, etc. that become the above-mentioned conductive materials after firing. Prepare.

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。   The external electrode paste may be prepared in the same manner as the internal electrode layer paste described above.

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。   There is no restriction | limiting in particular in content of the organic vehicle in each above-mentioned paste, For example, what is necessary is just about 1-5 weight% of binders, for example, about 10-50 weight% of binders. Each paste may contain additives selected from various dispersants, plasticizers, dielectrics, insulators, and the like as necessary. The total content of these is preferably 10% by weight or less.

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。   When using the printing method, the dielectric layer paste and the internal electrode layer paste are laminated and printed on a substrate such as PET, cut into a predetermined shape, and then peeled off from the substrate to obtain a green chip.

また、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。   When the sheet method is used, a dielectric layer paste is used to form a green sheet, the internal electrode layer paste is printed thereon, and these are stacked to form a green chip.

焼成前に、グリーンチップに脱バインダ処理を施す。脱バインダ処理は、内部電極層用ペースト中の導電材の種類に応じて適宜決定されればよいが、導電材としてNiやNi合金等の卑金属を用いる場合、脱バインダ雰囲気中の酸素分圧を10−45〜10Paとすることが好ましい。酸素分圧が前記範囲未満であると、脱バインダ効果が低下する。また酸素分圧が前記範囲を超えると、内部電極層が酸化する傾向にある。 Before firing, the green chip is subjected to binder removal processing. The binder removal treatment may be appropriately determined according to the type of the conductive material in the internal electrode layer paste, but when a base metal such as Ni or Ni alloy is used as the conductive material, the oxygen partial pressure in the binder removal atmosphere is set. It is preferable to be 10 −45 to 10 5 Pa. When the oxygen partial pressure is less than the above range, the binder removal effect is lowered. If the oxygen partial pressure exceeds the above range, the internal electrode layer tends to oxidize.

また、それ以外の脱バインダ条件としては、昇温速度を好ましくは5〜300℃/時間、より好ましくは10〜100℃/時間、保持温度を好ましくは180〜400℃、より好ましくは200〜350℃、温度保持時間を好ましくは0.5〜24時間、より好ましくは2〜20時間とする。また、焼成雰囲気は、空気もしくは還元性雰囲気とすることが好ましく、還元性雰囲気における雰囲気ガスとしては、たとえばNとHとの混合ガスを加湿して用いることが好ましい。 As other binder removal conditions, the temperature rising rate is preferably 5 to 300 ° C./hour, more preferably 10 to 100 ° C./hour, and the holding temperature is preferably 180 to 400 ° C., more preferably 200 to 350. The temperature holding time is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 2 to 20 hours. The firing atmosphere is preferably air or a reducing atmosphere, and as an atmosphere gas in the reducing atmosphere, for example, a mixed gas of N 2 and H 2 is preferably used after being humidified.

グリーンチップ焼成時の雰囲気は、内部電極層用ペースト中の導電材の種類に応じて適宜決定されればよいが、導電材としてNiやNi合金等の卑金属を用いる場合、焼成雰囲気中の酸素分圧は、10−9〜10−4Paとすることが好ましい。酸素分圧が前記範囲未満であると、内部電極層の導電材が異常焼結を起こし、途切れてしまうことがある。また、酸素分圧が前記範囲を超えると、内部電極層が酸化する傾向にある。 The atmosphere at the time of green chip firing may be appropriately determined according to the type of conductive material in the internal electrode layer paste, but when a base metal such as Ni or Ni alloy is used as the conductive material, the oxygen content in the firing atmosphere The pressure is preferably 10 −9 to 10 −4 Pa. When the oxygen partial pressure is less than the above range, the conductive material of the internal electrode layer may be abnormally sintered and may be interrupted. Further, when the oxygen partial pressure exceeds the above range, the internal electrode layer tends to be oxidized.

また、焼成時の保持温度は、好ましくは1100〜1400℃、より好ましくは1200〜1300℃である。保持温度が前記範囲未満であると緻密化が不十分となり、前記範囲を超えると、内部電極層の異常焼結による電極の途切れや、内部電極層構成材料の拡散による容量温度特性の悪化、誘電体磁器組成物の還元が生じやすくなる。   Moreover, the holding temperature at the time of baking becomes like this. Preferably it is 1100-1400 degreeC, More preferably, it is 1200-1300 degreeC. If the holding temperature is lower than the above range, the densification becomes insufficient. If the holding temperature is higher than the above range, the electrode temperature is interrupted due to abnormal sintering of the internal electrode layer, the capacity temperature characteristic deteriorates due to diffusion of the internal electrode layer constituent material, and the dielectric Reduction of the body porcelain composition is likely to occur.

これ以外の焼成条件としては、昇温速度を好ましくは50〜500℃/時間、より好ましくは200〜300℃/時間、温度保持時間を好ましくは0.5〜8時間、より好ましくは1〜3時間、冷却速度を好ましくは50〜500℃/時間、より好ましくは200〜300℃/時間とする。また、焼成雰囲気は還元性雰囲気とすることが好ましく、雰囲気ガスとしてはたとえば、NとHとの混合ガスを加湿して用いることが好ましい。 As other firing conditions, the rate of temperature rise is preferably 50 to 500 ° C./hour, more preferably 200 to 300 ° C./hour, and the temperature holding time is preferably 0.5 to 8 hours, more preferably 1 to 3 hours. The time and cooling rate are preferably 50 to 500 ° C./hour, more preferably 200 to 300 ° C./hour. Further, the firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere, and as the atmosphere gas, for example, a mixed gas of N 2 and H 2 is preferably used by humidification.

還元性雰囲気中で焼成した場合、コンデンサ素子本体にはアニールを施すことが好ましい。アニールは、誘電体層を再酸化するための処理であり、これによりIR寿命を著しく長くすることができるので、信頼性が向上する。   When firing in a reducing atmosphere, it is preferable to anneal the capacitor element body. Annealing is a process for re-oxidizing the dielectric layer, and this can significantly increase the IR lifetime, thereby improving the reliability.

アニール雰囲気中の酸素分圧は、10−3Pa以上、特に10−2〜10Paとすることが好ましい。酸素分圧が前記範囲未満であると誘電体層の再酸化が困難であり、前記範囲を超えると内部電極層が酸化する傾向にある。 The oxygen partial pressure in the annealing atmosphere is preferably 10 −3 Pa or more, particularly preferably 10 −2 to 10 Pa. When the oxygen partial pressure is less than the above range, it is difficult to reoxidize the dielectric layer, and when it exceeds the above range, the internal electrode layer tends to be oxidized.

アニールの際の保持温度は、1100℃以下、特に500〜1100℃とすることが好ましい。保持温度が前記範囲未満であると誘電体層の酸化が不十分となるので、IRが低く、また、IR寿命が短くなりやすい。一方、保持温度が前記範囲を超えると、内部電極層が酸化して容量が低下するだけでなく、内部電極層が誘電体素地と反応してしまい、容量温度特性の悪化、IRの低下、IR寿命の低下が生じやすくなる。なお、アニールは昇温過程および降温過程だけから構成してもよい。すなわち、温度保持時間を零としてもよい。この場合、保持温度は最高温度と同義である。   The holding temperature at the time of annealing is preferably 1100 ° C. or less, particularly 500 to 1100 ° C. When the holding temperature is lower than the above range, the dielectric layer is not sufficiently oxidized, so that the IR is low and the IR life tends to be short. On the other hand, if the holding temperature exceeds the above range, not only the internal electrode layer is oxidized and the capacity is lowered, but the internal electrode layer reacts with the dielectric substrate, the capacity temperature characteristic is deteriorated, the IR is lowered, the IR Life is likely to decrease. Note that annealing may be composed of only a temperature raising process and a temperature lowering process. That is, the temperature holding time may be zero. In this case, the holding temperature is synonymous with the maximum temperature.

これ以外のアニール条件としては、温度保持時間を好ましくは0〜20時間、より好ましくは2〜10時間、冷却速度を好ましくは50〜500℃/時間、より好ましくは100〜300℃/時間とする。また、アニールの雰囲気ガスとしては、たとえば、加湿したNガス等を用いることが好ましい。 As other annealing conditions, the temperature holding time is preferably 0 to 20 hours, more preferably 2 to 10 hours, and the cooling rate is preferably 50 to 500 ° C./hour, more preferably 100 to 300 ° C./hour. . Further, as the annealing atmosphere gas, for example, humidified N 2 gas or the like is preferably used.

上記した脱バインダ処理、焼成およびアニールにおいて、N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5〜75℃程度が好ましい。 In the above-described binder removal processing, firing and annealing, for example, a wetter or the like may be used to wet the N 2 gas or mixed gas. In this case, the water temperature is preferably about 5 to 75 ° C.

脱バインダ処理、焼成およびアニールは、連続して行なっても、独立に行なってもよい。   The binder removal treatment, firing and annealing may be performed continuously or independently.

上記のようにして得られたコンデンサ素子本体に、例えばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、外部電極用ペーストを印刷または転写して焼成し、外部電極4を形成する。外部電極用ペーストの焼成条件は、例えば、加湿したNとHとの混合ガス中で600〜800℃にて10分間〜1時間程度とすることが好ましい。そして、必要に応じ、外部電極4表面に、めっき等により被覆層を形成する。 The capacitor element body obtained as described above is subjected to end surface polishing, for example, by barrel polishing or sand blasting, and the external electrode paste is printed or transferred and baked to form the external electrode 4. The firing conditions of the external electrode paste are preferably, for example, about 10 minutes to 1 hour at 600 to 800 ° C. in a humidified mixed gas of N 2 and H 2 . Then, if necessary, a coating layer is formed on the surface of the external electrode 4 by plating or the like.

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。   The multilayer ceramic capacitor of the present invention thus manufactured is mounted on a printed circuit board by soldering or the like and used for various electronic devices.

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、上述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に改変することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the embodiment mentioned above at all, and can be variously modified within the range which does not deviate from the summary of this invention.

たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る電子部品として積層セラミックコンデンサを例示したが、本発明に係る電子部品としては、積層セラミックコンデンサに限定されず、上記組成の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有するものであれば何でも良い。   For example, in the above-described embodiment, the multilayer ceramic capacitor is exemplified as the electronic component according to the present invention. However, the electronic component according to the present invention is not limited to the multilayer ceramic capacitor, and is composed of a dielectric ceramic composition having the above composition. Any material having a dielectric layer can be used.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
なお、以下の実施例および比較例において、各種物性評価は、以下のように行った。
Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
In the following examples and comparative examples, various physical properties were evaluated as follows.

(比誘電率ε)
コンデンサの試料に対し、基準温度20℃において、デジタルLCRメータ(横河電機(株)製 YHP4274A)にて、周波数120Hz,入力信号レベル(測定電圧)0.5Vrms/μmの条件下で、静電容量Cを測定した。そして、得られた静電容量、積層セラミックコンデンサの誘電体厚みおよび内部電極同士の重なり面積から、比誘電率(単位なし)を算出した。比誘電率は、高いほど好ましい。
(Relative permittivity ε)
A capacitor sample was measured at a reference temperature of 20 ° C. using a digital LCR meter (YHP4274A manufactured by Yokogawa Electric Corporation) at a frequency of 120 Hz and an input signal level (measurement voltage) of 0.5 Vrms / μm. The capacity C was measured. The relative dielectric constant (no unit) was calculated from the obtained capacitance, the dielectric thickness of the multilayer ceramic capacitor, and the overlapping area of the internal electrodes. A higher dielectric constant is preferable.

(CR積)
コンデンサ試料に対し、絶縁抵抗計(アドバンテスト社製R8340A)を用いて、20℃において5V/μmの直流電圧を、コンデンサ試料に1分間印加した後の絶縁抵抗IRを測定した。CR積は、上記にて測定した静電容量C(単位はμF)と、絶縁抵抗IR(単位はMΩ)との積を求めることにより測定した。
(CR product)
The insulation resistance IR after applying a DC voltage of 5 V / μm to the capacitor sample for 1 minute at 20 ° C. was measured using an insulation resistance meter (advantest R8340A). The CR product was measured by determining the product of the capacitance C (unit: μF) measured above and the insulation resistance IR (unit: MΩ).

(耐圧)
コンデンサ試料に対し、電圧を印加して電流が10mA以上流れた電圧を耐圧とした。測定数は各組成50個であり、中心値を代表値とした。
(Pressure resistance)
A voltage with a voltage of 10 mA or more applied to the capacitor sample when the voltage was applied was defined as a withstand voltage. The number of measurements was 50 for each composition, and the central value was the representative value.

(静電容量の温度特性)
容量の温度特性は、EIA規格のX5Rを満足するか否かを調べた。具体的には、LCRメータにより、温度−55〜85℃について測定電圧0.5Vrmsで容量を測定し、容量変化率が±15%以内(基準温度25℃)を満足するか否かを調べた。満足する場合を「A」、満足しない場合を「C」とし、表2に示した。
(Capacitance temperature characteristics)
It was examined whether the temperature characteristic of the capacity satisfied X5R of the EIA standard. Specifically, the capacity was measured at a measurement voltage of 0.5 Vrms at a temperature of −55 to 85 ° C. using an LCR meter, and it was examined whether the capacity change rate satisfied within ± 15% (reference temperature 25 ° C.). . Table 2 shows “A” when satisfied and “C” when not satisfied.

(DCバイアス特性)
まず、120Hz、0.5VrmsのAC電圧を印加した時の静電容量を測定した後、DC2.0V(2V/μm)、および120Hz、0.5VrmsのAC電圧を同時に印加した時の静電容量を測定した。得られた測定値により、静電容量の低下率を算出した。
(DC bias characteristics)
First, after measuring the electrostatic capacity when an AC voltage of 120 Hz and 0.5 Vrms was applied, the electrostatic capacity when an AC voltage of DC 2.0 V (2 V / μm) and 120 Hz and 0.5 Vrms were applied simultaneously Was measured. The rate of decrease in capacitance was calculated from the measured values obtained.

(IR寿命試験)
加速寿命試験として、温度180℃にて直流電圧を16V(16V/μm)印加して、その絶縁抵抗の経時変化を測定した。なお、加速寿命試験では、各試料の絶縁抵抗値が10Ω以下になったときの時間をIR寿命時間とし、複数の試料についての平均寿命時間を求めた。
(IR life test)
As an accelerated life test, a DC voltage of 16 V (16 V / μm) was applied at a temperature of 180 ° C., and the change over time in the insulation resistance was measured. In the accelerated life test, the time when the insulation resistance value of each sample was 10 5 Ω or less was defined as the IR life time, and the average life time for a plurality of samples was obtained.

実施例1
主成分の原料として、(Ba1−xTiO2+aを、副成分の原料として、BaZrO、MnO、Re、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物、および(Ba1−zCa)SiOで表される焼結助剤を、それぞれ準備して、誘電体スラリーを調製した。なお、BaZrO、MnO、Re、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物は、予め仮焼したものを用いた。
Example 1
As the main component material, selected the (Ba 1-x Y x) a TiO 2 + a, as the sub ingredient material, BaZrO 3, MnO, Re 2 O 3, V, Ta, Mo, Nb, from the group consisting of W oxides of the elements, and (Ba 1-z Ca z) sintering agent represented by SiO 3, each prepared to prepare a dielectric slurry. Note that an oxide of an element selected from the group consisting of BaZrO 3 , MnO, Re 2 O 3 , V, Ta, Mo, Nb, and W was previously calcined.

調製した誘電体原料の組成を表1に示す。試料番号1〜9では、主成分である(Ba1−xTiO2+aの組成(x,a)を変化させた。試料番号10〜14では、BaZrOの配合量を変化させた。試料番号15〜20では、MnOの配合量を変化させた。試料番号21〜35では、希土類酸化物(Ho、Y、Er、Gd、Dy、Yb)の配合量および種類を変更した。試料番号36〜43では、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物の配合量および種類を変更した。試料番号44〜54では、焼結助剤((Ba1−zCa)SiO)の組成および配合量を変更した。表中で符号「*」を付した試料は、本発明の比較例を示す。また、表中の斜体で表した数値は、本発明所定の範囲を外れる数値を示す。 Table 1 shows the composition of the prepared dielectric material. In Sample Nos. 1 to 9, the composition (x, a) of (Ba 1-x Y x ) a TiO 2 + a as the main component was changed. In sample numbers 10 to 14, the blending amount of BaZrO 3 was changed. In sample numbers 15-20, the compounding quantity of MnO was changed. In sample numbers 21 to 35, the amount and type of rare earth oxides (Ho 2 O 3 , Y 2 O 3 , Er 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Yb 2 O 3 ) were changed. In sample numbers 36-43, the compounding quantity and kind of the oxide of the element chosen from the group which consists of V, Ta, Mo, Nb, and W were changed. Sample No. 44-54 were changing the composition and amount of the sintering aid ((Ba 1-z Ca z ) SiO 3). Samples marked with “*” in the table represent comparative examples of the present invention. In addition, numerical values represented by italics in the table indicate numerical values that are outside the predetermined range of the present invention.

Figure 2008222457
Figure 2008222457

そして、上記のようにして得られた誘電体スラリーを用いて、PETフィルム上に1.2μmの厚さを持つグリーンシートを成形し、このグリーンシート上に、内部電極用ペーストを1.0μmの厚みで印刷し、電極層を有するグリーンシートを製造した。   Then, using the dielectric slurry obtained as described above, a green sheet having a thickness of 1.2 μm is formed on a PET film, and an internal electrode paste is formed on the green sheet by 1.0 μm. The green sheet which printed by thickness and has an electrode layer was manufactured.

なお、内部電極用ペーストとしては、Ni粒子と、有機ビヒクルをと、を用いて、ペースト化したものを使用した。   As the internal electrode paste, a paste formed using Ni particles and an organic vehicle was used.

次いで、電極層を有するグリーンシートを複数枚積層し、加圧接着することによりグリーン積層体とし、このグリーン積層体を所定サイズに切断することにより、グリーンチップを得た。   Next, a plurality of green sheets having electrode layers were laminated and pressure-bonded to obtain a green laminated body, and the green laminated body was cut into a predetermined size to obtain a green chip.

次いで、得られたグリーンチップについて、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:60℃/時間、保持温度:300℃、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:1150℃〜1250℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:300℃/時間、雰囲気:加湿したNとHとの混合ガスとした。
アニール条件は、保持温度:1000〜1100℃、温度保持時間:2時間、昇温、降温速度:200℃/時間、雰囲気:加湿したNガスとした。
Next, the obtained green chip was subjected to binder removal treatment, firing and annealing under the following conditions to obtain a multilayer ceramic fired body.
The binder removal treatment conditions were temperature rising rate: 60 ° C./hour, holding temperature: 300 ° C., temperature holding time: 8 hours, and atmosphere: in the air.
Firing conditions are: temperature rising rate: 200 ° C./hour, holding temperature: 1150 ° C. to 1250 ° C., temperature holding time: 2 hours, cooling rate: 300 ° C./hour, atmosphere: mixed gas of humidified N 2 and H 2 It was.
The annealing conditions were: holding temperature: 1000 to 1100 ° C., temperature holding time: 2 hours, temperature increase, temperature decreasing rate: 200 ° C./hour, atmosphere: humidified N 2 gas.

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試料を得た。得られたコンデンサ試料のサイズは、2.0×1.25×1.25mmであり、誘電体層の厚さおよび層数は1.0μm×100層、内部電極層の厚さは約0.8μmであった。   Next, after polishing the end face of the obtained multilayer ceramic fired body by sand blasting, In-Ga was applied as an external electrode to obtain a sample of the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. The size of the obtained capacitor sample is 2.0 × 1.25 × 1.25 mm, the thickness and number of layers of the dielectric layer are 1.0 μm × 100 layers, and the thickness of the internal electrode layer is about 0.2 mm. It was 8 μm.

各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表2に示す。また、表中の斜体で表した数値は本発明の目的物性の範囲を外れる数値を示す。   The characteristics described above were evaluated for each sample. The results are shown in Table 2. In addition, numerical values represented in italics in the table indicate numerical values that are outside the range of the object physical properties of the present invention.

Figure 2008222457
Figure 2008222457

表2に示すように、誘電体原料の組成を本願規定の範囲とすることで、比誘電率ε、CR積、耐圧、静電容量の温度特性、DCバイアス特性、IR寿命試験に優れたコンデンサが得られる。一方、本発明所定の組成範囲を外れると、上記物性値の何れかが目的値を満足しなくなる。   As shown in Table 2, by setting the composition of the dielectric material within the range stipulated in the present application, a capacitor excellent in relative permittivity ε, CR product, withstand voltage, capacitance temperature characteristics, DC bias characteristics, and IR life test Is obtained. On the other hand, if the composition is out of the predetermined composition range, any of the above physical property values does not satisfy the target value.

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。FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention. 図2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製造工程を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of the multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1… 積層セラミックコンデンサ
10… コンデンサ素子本体
2… 誘電体層
3… 内部電極層
4… 外部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer ceramic capacitor 10 ... Capacitor element main body 2 ... Dielectric layer 3 ... Internal electrode layer 4 ... External electrode

Claims (2)

主成分が組成式:(Ba1−xTiO2+a(ただし、0.002≦x≦0.010、0.995≦a≦1.005)で表され、主成分100モルに対し、副成分として、各酸化物または複合酸化物換算で、
BaZrO:3〜15モル、
MnO:0.05〜1.00モル、
Re(ただし、Reは希土類元素):0.25〜1.50モル、
V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物:0.01〜0.15モル、および
(Ba1−zCa)SiO(ただし、zは0.05〜1.00):0.5〜3.0モル、
を含む誘電体磁器組成物。
The main component is represented by the composition formula: (Ba 1-x Y x ) a TiO 2 + a (where 0.002 ≦ x ≦ 0.010, 0.995 ≦ a ≦ 1.005), and relative to 100 mol of the main component , As an auxiliary component, in terms of each oxide or composite oxide,
BaZrO 3 : 3 to 15 mol,
MnO: 0.05-1.00 mol,
Re 2 O 3 (where Re is a rare earth element): 0.25 to 1.50 mol,
An oxide of an element selected from the group consisting of V, Ta, Mo, Nb, and W: 0.01 to 0.15 mol, and (Ba 1-z C az ) SiO 3 (where z is 0.05 to 1) .00): 0.5-3.0 mol,
A dielectric ceramic composition comprising:
請求項1に記載の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とを有する電子部品。   An electronic component having a dielectric layer made of the dielectric ceramic composition according to claim 1 and an internal electrode layer.
JP2007058941A 2007-03-08 2007-03-08 Dielectric porcelain composition and electronic component Expired - Fee Related JP4893379B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007058941A JP4893379B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Dielectric porcelain composition and electronic component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007058941A JP4893379B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Dielectric porcelain composition and electronic component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008222457A true JP2008222457A (en) 2008-09-25
JP4893379B2 JP4893379B2 (en) 2012-03-07

Family

ID=39841505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007058941A Expired - Fee Related JP4893379B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Dielectric porcelain composition and electronic component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4893379B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143515A (en) * 1982-02-19 1983-08-26 ニチコン株式会社 Laminated ceramic condenser
JP2003176172A (en) * 2001-12-06 2003-06-24 Nippon Chemicon Corp Dielectric ceramic composition and electronic parts
JP2007022819A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Tdk Corp Dielectric porcelain composition and electronic parts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143515A (en) * 1982-02-19 1983-08-26 ニチコン株式会社 Laminated ceramic condenser
JP2003176172A (en) * 2001-12-06 2003-06-24 Nippon Chemicon Corp Dielectric ceramic composition and electronic parts
JP2007022819A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Tdk Corp Dielectric porcelain composition and electronic parts

Also Published As

Publication number Publication date
JP4893379B2 (en) 2012-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100979858B1 (en) Dielectric ceramic composition and electronic device
JP3908723B2 (en) Method for producing dielectric ceramic composition
JP5035016B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4821357B2 (en) Electronic component, dielectric ceramic composition and method for producing the same
JP4967965B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4299827B2 (en) Dielectric ceramic composition, electronic component and multilayer ceramic capacitor
JP4967964B2 (en) Dielectric porcelain composition and multilayer electronic component
JP4839913B2 (en) Electronic component, dielectric ceramic composition and method for producing the same
JP2005145791A (en) Electronic components, dielectric porcelain composition, and method for manufacturing the same
JP2007331958A (en) Electronic component, dielectric ceramic composition and method for producing the same
JP2010037112A (en) Dielectric ceramic composition and electronic component
JP2007331957A (en) Dielectric ceramic composition, electronic component and its production method
JP2008247656A (en) Method for producing dielectric porcelain composition and method for manufacturing electronic component
JP2011162397A (en) Method for producing dielectric ceramic composition and method for producing electronic component
JP2007261876A (en) Dielectric particles, dielectric porcelain composition and its producing method
JP5067534B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2011162396A (en) Dielectric ceramic composition and electronic component
JP4696891B2 (en) Electronic component, dielectric ceramic composition and method for producing the same
JP5067535B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4556924B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4863007B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4910812B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4853360B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2007230819A (en) Dielectric ceramic composition, electronic component, and method for producing the same
JP4893361B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091014

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110830

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111122

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees