JP2010024126A - Dielectric ceramic composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric ceramic composition having long life under high temperature load and excellent DC bias characteristics. <P>SOLUTION: The dielectric ceramic composition containing BaTiO<SB>3</SB>and containing BaZrO<SB>3</SB>and rare earth (R) oxide as auxiliary components, has a surface diffusive particle comprising a non-diffusive phase and a diffusive phase. The concentration of Zr and R are measured to a micro-region in the diffusive phase, and an aggregate of a micro-region where the concentration of R is larger than the concentration of Zr is defined as a first region and an aggregate of a micro-region where the concentration of Zr is higher than the concentration of R is defined as a second region. In the first region, a region where the concentration of Zr is ≥1.0 atom% and <2.0 atom% and the concentration of R is ≥2.0 atom% and <3.5 mol% is defined as a first diffusive phase and in the second region, a region where the concentration of Zr is ≥2.0 atom% and <4.0 atom% and the concentration of R is ≥1.0 atom% and <2.0 atom% is defined as a second diffusive phase, the first diffusive phases 20b-24b exist nearer to the non-diffusive phases 20a-24a than the second diffusive phases 20c-24c. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体磁器組成物に係り、さらに詳しくは、比較的に定格電圧が高い中高圧用途に好適に用いられる誘電体磁器組成物に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic composition, and more particularly to a dielectric ceramic composition that is suitably used for medium to high voltage applications having a relatively high rated voltage.

近年、電子回路の高密度化に伴う電子部品の小型化に対する要求は高く、積層セラミックコンデンサの小型・大容量化が急速に進むとともに、用途も拡大し、要求される特性は様々である。   In recent years, there has been a high demand for downsizing of electronic components due to higher density of electronic circuits, and the use of multilayer ceramic capacitors has rapidly increased in size and capacity, and applications have been expanded.

たとえば、ECM(エンジンエレクトリックコンピュータモジュール)、燃料噴射装置、電子制御スロットル、インバータ、コンバータ、HIDヘッドランプユニット、ハイブリッドエンジンのバッテリコントロールユニット、デジタルスチールカメラ等の機器に用いられる中高圧用コンデンサには、高い電界強度下においても使用できることが求められる。   For example, medium and high voltage capacitors used in equipment such as ECM (engine electric computer module), fuel injection device, electronic control throttle, inverter, converter, HID headlamp unit, hybrid engine battery control unit, digital still camera, etc. It must be usable even under high electric field strength.

したがって、上記の機器に中高圧用コンデンサを用いる場合、電子部品の高密度の実装により生じる発熱や、自動車用電子部品に代表される過酷な使用環境が問題となるため、高電圧下で使用できることだけでなく、高温度下、たとえば100℃以上の環境下においても高い信頼性が望まれている。   Therefore, when using a medium- or high-voltage capacitor for the above equipment, heat generation caused by high-density mounting of electronic components and the harsh use environment typified by automotive electronic components are problematic, so it can be used under high voltage. In addition, high reliability is desired even at high temperatures, for example, at 100 ° C. or higher.

たとえば、特許文献1には、コアシェル粒子構造を有する誘電体粒子から構成された積層セラミックコンデンサであって、シェル部が拡散成分の異なる複数の部分から構成されているものが提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes a multilayer ceramic capacitor composed of dielectric particles having a core-shell particle structure, in which the shell portion is composed of a plurality of portions having different diffusion components.

しかしながら、特許文献1に開示された積層セラミックコンデンサにおいては、シェル部の具体的な成分およびその含有量、厚み(面積)などは開示されておらず、これらと得られる特性の関係については何ら記載されていない。   However, in the multilayer ceramic capacitor disclosed in Patent Document 1, the specific components of the shell portion, the content, the thickness (area), etc. are not disclosed, and there is no description about the relationship between these and the obtained characteristics. It has not been.

また、強誘電性を示すチタン酸バリウムを主成分とする誘電体磁器組成物を使用した積層セラミックコンデンサにおいては、電界を印加した際に、機械的歪みが発生するという電歪現象を伴う。この電歪現象による振動により発生する振動音は、人に不快な音域の場合もあり、対策が必要とされていた。
特開2001−240466号公報
A multilayer ceramic capacitor using a dielectric ceramic composition mainly composed of barium titanate exhibiting ferroelectricity is accompanied by an electrostriction phenomenon in which mechanical strain is generated when an electric field is applied. The vibration sound generated by the vibration due to the electrostriction phenomenon may be in a sound range that is unpleasant to humans, and countermeasures have been required.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-240466

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、比誘電率および電圧印加時における電歪量を良好に維持しつつ、しかも高温負荷寿命およびDCバイアス特性を向上させることができる誘電体磁器組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and a dielectric ceramic composition capable of improving the high temperature load life and the DC bias characteristics while maintaining the relative dielectric constant and the amount of electrostriction when a voltage is applied satisfactorily. The purpose is to provide.

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、チタン酸バリウムを含む主成分と、特定の副成分とを有する誘電体磁器組成物が、電圧印加時における電歪量が低くすることができることを見出した。さらに、この誘電体磁器組成物を構成する誘電体粒子において、特定の副成分が特定量存在している領域の存在状態を制御することで、高温負荷寿命およびDCバイアス特性を向上することが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 investigations to achieve the above object, the present inventors have found that a dielectric ceramic composition having a main component containing barium titanate and a specific subcomponent has an electrostriction amount when a voltage is applied. Found that can be lowered. Furthermore, in the dielectric particles constituting the dielectric ceramic composition, the high temperature load life and the DC bias characteristics can be improved by controlling the existence state of a region where a specific amount of a specific subcomponent exists. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る誘電体磁器組成物は、
チタン酸バリウムを含む主成分と、
副成分として、BaZrOと、
R元素の酸化物(ただし、R元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選択される少なくとも1つ)と、を含有する誘電体磁器組成物であって、
前記誘電体磁器組成物が、非拡散相と、前記非拡散相の周囲に存在し、少なくともZr元素および前記R元素が含まれる拡散相と、からなる表面拡散構造を有する表面拡散粒子を有しており、
前記拡散相内の微小領域に対して、前記Zr元素および前記R元素の含有割合を測定し、前記R元素の含有割合が、前記Zr元素の含有割合以上である微小領域の集合を、第1領域とし、前記Zr元素の含有割合が、前記R元素の含有割合よりも大きい微小領域の集合を、第2領域とした場合、
前記第1領域において、前記Zr元素の含有割合が1.0atom%以上2.0atom%未満、かつ前記R元素の含有割合が2.0atom%以上3.5atom%未満である領域を第1拡散相とし、
前記第2領域において、前記Zr元素の含有割合が2.0atom%以上4.0atom%未満、かつ前記R元素の含有割合が1.0atom%以上2.0atom%未満である領域を第2拡散相とし、
前記第1拡散相が、前記非拡散相の近傍に存在しており、かつ、前記第1拡散相の全周囲が、前記第1拡散相以外の第1領域、前記第1拡散相以外の第1領域および前記第2領域、または、前記第1拡散相以外の第1領域、前記第2領域および前記非拡散相、に覆われていることを特徴とする。
That is, the dielectric ceramic composition according to the present invention is
A main component comprising barium titanate;
As a subcomponent, BaZrO 3 and
R element oxide (wherein R element is at least selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) 1), and a dielectric ceramic composition comprising:
The dielectric ceramic composition has surface diffusing particles having a surface diffusing structure comprising a non-diffusing phase and a diffusing phase that is present around the non-diffusing phase and includes at least a Zr element and the R element. And
A content ratio of the Zr element and the R element is measured with respect to a micro area in the diffusion phase, and a set of micro areas in which the content ratio of the R element is equal to or more than the content ratio of the Zr element When the second region is a set of minute regions in which the content ratio of the Zr element is larger than the content ratio of the R element,
In the first region, a region where the content ratio of the Zr element is 1.0 atom% or more and less than 2.0 atom% and the content ratio of the R element is 2.0 atom% or more and less than 3.5 atom% is defined as a first diffusion phase. age,
In the second region, a region in which the content ratio of the Zr element is 2.0 atom% or more and less than 4.0 atom% and the content ratio of the R element is 1.0 atom% or more and less than 2.0 atom% is a second diffusion phase. age,
The first diffusion phase is present in the vicinity of the non-diffusion phase, and the entire periphery of the first diffusion phase is a first region other than the first diffusion phase, and a first region other than the first diffusion phase. One region and the second region, or a first region other than the first diffusion phase, the second region, and the non-diffusion phase are covered.

本発明では、非拡散相と拡散相とを有する表面拡散粒子において、Zr元素およびR元素の含有割合の大小により、拡散相を2つの領域に分けている。さらに、この2つの領域において、R元素とZr元素の含有量が上記の範囲にある領域を、第1拡散相および第2拡散相に分けている。そして、第1拡散相は、誘電体粒子(表面拡散粒子)において、上記のように存在している。すなわち、第1拡散相は、第2拡散相よりも、非拡散相に近い領域(誘電体粒子の中心部近傍)に存在している傾向にある。   In the present invention, in the surface diffusion particles having a non-diffusion phase and a diffusion phase, the diffusion phase is divided into two regions depending on the content ratio of the Zr element and the R element. Furthermore, in these two regions, the region in which the contents of R element and Zr element are in the above range is divided into a first diffusion phase and a second diffusion phase. The first diffusion phase is present in the dielectric particles (surface diffusion particles) as described above. That is, the first diffusion phase tends to exist in a region closer to the non-diffusion phase (near the center of the dielectric particles) than the second diffusion phase.

本発明によれば、第1拡散相および第2拡散相におけるZr元素およびR元素の含有割合と、第1拡散相の存在状態を上記のように制御することにより、比誘電率および電歪特性を良好に維持しつつ、DCバイアス特性および高温負荷寿命を向上させた誘電体磁器組成物を得ることができる。   According to the present invention, by controlling the content ratio of the Zr element and the R element in the first diffusion phase and the second diffusion phase and the existence state of the first diffusion phase as described above, the relative permittivity and the electrostrictive characteristics are obtained. It is possible to obtain a dielectric ceramic composition having improved DC bias characteristics and high temperature load life while maintaining good.

好ましくは、前記誘電体磁器組成物において、3×3μmの視野面積に対して、前記第1拡散相が占める面積の割合をA[%]、前記第2拡散相が占める面積の割合をB[%]としたときに、1.0≦A<16.0%、かつ、60.0≦(A+B)<70.0%である。   Preferably, in the dielectric ceramic composition, the ratio of the area occupied by the first diffusion phase to A [%] and the ratio of the area occupied by the second diffusion phase to the field area of 3 × 3 μm is B [ %], 1.0 ≦ A <16.0% and 60.0 ≦ (A + B) <70.0%.

各面積の割合(面積率)を、上記の範囲内にすることで、比誘電率、DCバイアス特性、電歪特性を良好に維持しつつ、高温負荷寿命をさらに向上させることができる。   By setting the ratio (area ratio) of each area within the above range, the high temperature load life can be further improved while maintaining the relative dielectric constant, the DC bias characteristic, and the electrostrictive characteristic well.

本発明に係る誘電体磁器組成物が好適に用いられる誘電体層を有する電子部品としては特に制限されないが、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。   The electronic component having a dielectric layer for which the dielectric ceramic composition according to the present invention is preferably used is not particularly limited, but includes a multilayer ceramic capacitor, a piezoelectric element, a chip inductor, a chip varistor, a chip thermistor, a chip resistor, and other surfaces. A mounting (SMD) chip type electronic component is exemplified.

本発明によれば、表面拡散粒子におけるR元素およびZr元素の含有割合により定義された第1拡散相および第2拡散相の存在状態を上述のように制御した誘電体磁器組成物が得られる。このようにすることにより、本発明に係る誘電体磁器組成物は、良好なDCバイアスおよび高温負荷寿命を示し、比較的に定格電圧が高い中高圧用途に好適に用いられる。   According to the present invention, there can be obtained a dielectric ceramic composition in which the existence state of the first diffusion phase and the second diffusion phase defined by the content ratio of the R element and the Zr element in the surface diffusion particles is controlled as described above. By doing so, the dielectric ceramic composition according to the present invention exhibits good DC bias and high temperature load life, and is suitably used for medium to high voltage applications having a relatively high rated voltage.

また、さらに第1拡散相および第2拡散相が占める面積を上記の範囲とすることにより、上記の効果に加え、さらに高温負荷寿命に優れる誘電体磁器組成物を得ることができる。   Furthermore, by setting the area occupied by the first diffusion phase and the second diffusion phase within the above range, in addition to the above effects, it is possible to obtain a dielectric ceramic composition that is further excellent in high temperature load life.

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表面拡散粒子の断面模式図、
図3は、非拡散相と拡散相との境界を測定する方法を説明するための模式図、
図4(A)は、本発明の実施例に係る試料について、主成分分析を行った後の各相についてのマッピング画像、図4(B)は、本発明の比較例に係る試料について、主成分分析を行った後の各相についてのマッピング画像を示す図である。
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 schematic cross-sectional view of a surface diffusion particle according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of measuring a boundary between a non-diffusible phase and a diffused phase;
FIG. 4A is a mapping image for each phase after the principal component analysis is performed on the sample according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4B is the main image regarding the sample according to the comparative example of the present invention. It is a figure which shows the mapping image about each phase after performing a component analysis.

積層セラミックコンデンサ1
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。
Multilayer ceramic capacitor 1
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。また、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 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
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、チタン酸バリウムを含む主成分と、副成分としてのBaZrOと、副成分としてのR元素の酸化物(ただし、R元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選択される少なくとも1つ)と、を有する。
Dielectric layer 2
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 containing barium titanate, BaZrO 3 as a subcomponent, and an oxide of an R element as a subcomponent (provided that the R element is Sc, Y, La, Ce) , Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu).

主成分として含有されるチタン酸バリウムは、たとえば、組成式(BaO)・TiOで表される。前記組成式中のxは、チタン酸バリウムのAサイトとBサイトとの比率を示しており、xは、好ましくは1.000≦x<1.010、さらに好ましくは1.000≦x≦1.006である。 Barium titanate contained as a main component is represented by, for example, a composition formula (BaO) x · TiO 2 . X in the composition formula represents the ratio of A site to B site of barium titanate, and x is preferably 1.000 ≦ x <1.010, more preferably 1.000 ≦ x ≦ 1. .006.

xが小さすぎると、比誘電率が低下すると共に高温負荷寿命が低下する傾向にある。一方、xが大きすぎると、電歪特性、DCバイアス特性が低下する傾向にある。   If x is too small, the relative permittivity tends to decrease and the high temperature load life tends to decrease. On the other hand, when x is too large, the electrostrictive characteristics and the DC bias characteristics tend to be lowered.

BaZrOは、主に、主成分であるチタン酸バリウムの強誘電性を抑制する効果を有する。BaZrOの含有量は、主成分100モルに対して、BaZrO換算で、好ましくは10モル以上であり、より好ましくは10〜15モルである。BaZrOの含有量が少なすぎると、電歪特性およびDCバイアス特性が悪化する傾向にあり、一方、多すぎると比誘電率が低下する傾向にある。 BaZrO 3 mainly has an effect of suppressing the ferroelectricity of the main component, barium titanate. The content of BaZrO 3 is preferably 10 mol or more, more preferably 10 to 15 mol in terms of BaZrO 3 with respect to 100 mol of the main component. When the content of BaZrO 3 is too small, the electrostrictive characteristics and the DC bias characteristics tend to deteriorate, while when too large, the relative permittivity tends to decrease.

R元素の酸化物は、主に、主成分であるチタン酸バリウムの強誘電性を抑制する効果を有する。R元素の酸化物の含有量は、主成分100モルに対して、R換算で、好ましくは4〜6モルであり、より好ましくは4.5〜5.5モルである。R元素の酸化物の含有量が少なすぎると、電歪特性およびDCバイアス特性が悪化すると共に高温負荷寿命が悪化する傾向にある。一方、多すぎると比誘電率が低下する傾向にある。なお、上記R元素の酸化物を構成するR元素としては、Gd、Sm、Tb、Dy、Ho、Yから選択される少なくとも1種が好ましい。中でも温度特性に優れることから、Gdが特に好ましい。 The oxide of R element mainly has an effect of suppressing the ferroelectricity of the main component barium titanate. The content of the oxide of R element is preferably 4 to 6 mol, more preferably 4.5 to 5.5 mol in terms of R 2 O 3 with respect to 100 mol of the main component. When the content of the R element oxide is too small, the electrostrictive characteristics and the DC bias characteristics are deteriorated and the high temperature load life tends to be deteriorated. On the other hand, if the amount is too large, the relative permittivity tends to decrease. The R element constituting the oxide of the R element is preferably at least one selected from Gd, Sm, Tb, Dy, Ho, and Y. Among these, Gd is particularly preferable because of excellent temperature characteristics.

なお、本実施形態においては、必要に応じて、BaZrOおよびR元素の酸化物に加えて、その他の副成分を添加しても良い。このような副成分としては、たとえば、M元素の酸化物(ただし、M元素は、Mn、Ni、Cr、CoおよびFeから選択される少なくとも1つ)、Mgの酸化物およびSiの酸化物などが挙げられる。 In the present embodiment, other subcomponents may be added in addition to BaZrO 3 and the oxide of the R element as necessary. Such subcomponents include, for example, an oxide of M element (where M element is at least one selected from Mn, Ni, Cr, Co, and Fe), an oxide of Mg, an oxide of Si, and the like. Is mentioned.

M元素の酸化物は、誘電体磁器組成物の耐還元性を向上させる効果を有する。また、Mgの酸化物は、他の特性を良好に保ちながら、容量温度特性を安定させる効果を有する。また、Siの酸化物は、主として焼結助剤としての役割を有している。   The M element oxide has the effect of improving the reduction resistance of the dielectric ceramic composition. Further, the Mg oxide has the effect of stabilizing the capacity-temperature characteristics while maintaining other characteristics favorable. Si oxides mainly have a role as a sintering aid.

これらの酸化物を用いる場合における含有量は、主成分100モルに対して、M元素の酸化物が、MnO、NiO、CrO3/2 、CoO4/3 またはFeO3/2 換算で、0.5〜1.5モルであることが好ましい。また、Mgの酸化物が、主成分100モルに対して、MgO換算で、2.7〜5.7モルであることが好ましい。また、Siの酸化物が、主成分100モルに対して、SiO換算で、3.0〜3.9モルであることが好ましい。 When these oxides are used, the content of the M element oxide is 0.1% in terms of MnO, NiO, CrO 3/2 , CoO 4/3 or FeO 3/2 with respect to 100 mol of the main component. It is preferable that it is 5-1.5 mol. Further, the Mg oxide is preferably 2.7 to 5.7 mol in terms of MgO with respect to 100 mol of the main component. Further, oxides of Si, relative to 100 moles of the main component in terms of SiO 2 is preferably 3.0 to 3.9 moles.

誘電体粒子の構造
本発明においては、上記の誘電体層2に含有される誘電体粒子は、図2に示すような表面拡散構造を有する表面拡散粒子20として存在している。表面拡散粒子20は、チタン酸バリウムを主成分として含有する非拡散相20aと、非拡散相20aの周囲に存在し、チタン酸バリウムにチタン酸バリウム以外の成分が拡散している拡散相(20b、20c)と、から構成される。非拡散相20aは実質的にチタン酸バリウムからなっているため、強誘電特性を示す。一方、拡散相(20b、20c)には、主に、上記の副成分として添加される元素がチタン酸バリウム中に拡散(固溶)しているため、強誘電特性が失われ、常誘電特性を示す。
Structure of Dielectric Particles In the present invention, the dielectric particles contained in the dielectric layer 2 are present as surface diffusion particles 20 having a surface diffusion structure as shown in FIG. The surface diffusing particles 20 are present in a non-diffusing phase 20a containing barium titanate as a main component and a non-diffusing phase 20a around the non-diffusing phase 20a, and a diffusion phase (20b) in which components other than barium titanate are diffused in the barium titanate. 20c). Since the non-diffusing phase 20a is substantially made of barium titanate, it exhibits ferroelectric characteristics. On the other hand, in the diffusion phase (20b, 20c), since the element added as the auxiliary component is mainly diffused (solid solution) in the barium titanate, the ferroelectric characteristics are lost, and the paraelectric characteristics. Indicates.

本発明では、拡散相にはZrおよびRの元素が存在しており、拡散相は、R元素の含有量がZr元素の含有量よりも大きい第1領域と、Zr元素の含有量がR元素の含有量よりも大きい第2領域と、に分けられる。この第1領域は、第1領域におけるZrおよびR元素の含有量が特定の範囲にある第1拡散相を有している。また、第2領域は、第2領域におけるZrおよびR元素の含有量が特定の範囲にある第2拡散相を有している。   In the present invention, Zr and R elements are present in the diffusion phase. The diffusion phase includes a first region in which the R element content is greater than the Zr element content, and the Zr element content is the R element. And a second region larger than the content of. The first region has a first diffusion phase in which the contents of Zr and R elements in the first region are in a specific range. Further, the second region has a second diffusion phase in which the contents of Zr and R elements in the second region are in a specific range.

なお、誘電体層2中に、BaZrOおよびRの酸化物以外の副成分が含有されている場合には、それらの副成分元素が拡散相(第1領域、第2領域)に存在していてもよい。また、第1領域には、第1拡散相以外に、Zr元素およびR元素の含有割合が上記の範囲外となる領域(相)を有していてもよいし、第2領域には、第2拡散相以外に、Zr元素およびR元素の含有割合が上記の範囲外となる領域(相)を有していてもよい。 When the dielectric layer 2 contains subcomponents other than the BaZrO 3 and R oxides, these subcomponent elements are present in the diffusion phase (first region, second region). May be. Further, in addition to the first diffusion phase, the first region may have a region (phase) in which the content ratio of the Zr element and the R element is outside the above range, and the second region includes the first region. In addition to the two diffusion phases, it may have a region (phase) in which the content ratio of the Zr element and the R element is outside the above range.

また、本発明では、第1拡散相が、非拡散相20aの近傍に存在している。それに加え、第1拡散相の全周囲が、第1拡散相以外の第1領域に覆われている。あるいは、第1拡散相の全周囲が、第1拡散相以外の第1領域および第2領域に覆われている。あるいは、第1拡散相の全周囲が、第1拡散相以外の第1領域、第2領域および非拡散相20aに覆われている。   In the present invention, the first diffusion phase exists in the vicinity of the non-diffusion phase 20a. In addition, the entire periphery of the first diffusion phase is covered with the first region other than the first diffusion phase. Alternatively, the entire periphery of the first diffusion phase is covered with the first region and the second region other than the first diffusion phase. Alternatively, the entire periphery of the first diffusion phase is covered with the first region, the second region, and the non-diffusion phase 20a other than the first diffusion phase.

本実施形態では、第1拡散相の存在状態を説明するために、図2において、第1領域と第1拡散相とが一致し、かつ第2領域と第2拡散相とが一致している場合を例示する。すなわち、第1拡散相の全周囲が第2領域に覆われている場合と、第1拡散相の全周囲が第2領域および非拡散相20aに覆われている場合と、について例示する。   In the present embodiment, in order to explain the existence state of the first diffusion phase, in FIG. 2, the first region and the first diffusion phase match, and the second region and the second diffusion phase match. The case is illustrated. That is, the case where the entire periphery of the first diffusion phase is covered with the second region and the case where the entire periphery of the first diffusion phase is covered with the second region and the non-diffusion phase 20a are illustrated.

図2の表面拡散粒子20においては、第1拡散相20bが非拡散相20aの全周囲を覆い、第2拡散相20cが第1拡散相20bの外周囲を覆う構成となっている。これは、第1拡散相20bの全周囲が、第2領域(第2拡散相20b)および非拡散相20aに覆われている場合に相当する。   In the surface diffusion particle 20 of FIG. 2, the first diffusion phase 20b covers the entire periphery of the non-diffusion phase 20a, and the second diffusion phase 20c covers the outer periphery of the first diffusion phase 20b. This corresponds to a case where the entire periphery of the first diffusion phase 20b is covered with the second region (second diffusion phase 20b) and the non-diffusion phase 20a.

また、図2の表面拡散粒子21においては、第1拡散相21bが非拡散相21aの周囲の一部を覆い、第2拡散相21cが、非拡散相21aおよび第1拡散相21bの周囲の一部を覆う構成となっている。これも、第1拡散相21bの全周囲が、第2領域(第2拡散相21b)および非拡散相21aに覆われている場合に相当する。   In the surface diffusion particle 21 of FIG. 2, the first diffusion phase 21b covers a part of the periphery of the non-diffusion phase 21a, and the second diffusion phase 21c is formed around the non-diffusion phase 21a and the first diffusion phase 21b. It is configured to cover a part. This also corresponds to the case where the entire periphery of the first diffusion phase 21b is covered with the second region (second diffusion phase 21b) and the non-diffusion phase 21a.

また、図2の表面拡散粒子22においては、第1拡散相22bが非拡散相22aの周囲を覆うことなく存在し、第2拡散相22cが、非拡散相22aおよび第1拡散相22bの全周囲を覆う構成となっている。これは、第1拡散相22bの全周囲が、第2領域(第2拡散相22b)に覆われている場合に相当する。   Further, in the surface diffusion particle 22 of FIG. 2, the first diffusion phase 22b exists without covering the periphery of the non-diffusion phase 22a, and the second diffusion phase 22c is the whole of the non-diffusion phase 22a and the first diffusion phase 22b. It is configured to cover the surroundings. This corresponds to the case where the entire periphery of the first diffusion phase 22b is covered with the second region (second diffusion phase 22b).

なお、第1拡散相および第2拡散相は、複数の分離した相として存在していてもよい。したがって、上記の構成が組み合わされていてもよい。たとえば、図2の表面拡散粒子23においては、第1拡散相23bの全周囲が、第2領域(第2拡散相23b)および非拡散相23aに覆われている場合と、第1拡散相23bの全周囲が、第2領域(第2拡散相23b)に覆われている場合と、が組み合わされた場合に相当する。   Note that the first diffusion phase and the second diffusion phase may exist as a plurality of separated phases. Therefore, the above configurations may be combined. For example, in the surface diffusion particle 23 of FIG. 2, the entire periphery of the first diffusion phase 23b is covered with the second region (second diffusion phase 23b) and the non-diffusion phase 23a, and the first diffusion phase 23b. This corresponds to the case where the entire periphery of the region is covered with the second region (second diffusion phase 23b) and the combination.

さらに、図2の表面拡散粒子24に示すように、非拡散相24aの周囲の一部が、第1拡散相24bおよび第2拡散相24cに覆われていない構成であってもよい。   Furthermore, as shown in the surface diffusion particle 24 of FIG. 2, a configuration in which a part of the periphery of the non-diffusion phase 24a is not covered with the first diffusion phase 24b and the second diffusion phase 24c may be employed.

上記の構成の中でも、表面拡散粒子20のように、第1拡散相20bが非拡散相20aの全周囲を覆い、第2拡散相20cが第1拡散相20bの全周囲を覆う構成となっていることが好ましい。すなわち、第1拡散相は、第2拡散相よりも非拡散相の近傍に存在している。さらには、誘電体粒子において、第1拡散相は、第2拡散相の内側(誘電体粒子の中心部近傍)に存在していることが好ましい。   Among the above configurations, like the surface diffusion particle 20, the first diffusion phase 20b covers the entire periphery of the non-diffusion phase 20a, and the second diffusion phase 20c covers the entire periphery of the first diffusion phase 20b. Preferably it is. That is, the first diffusion phase is present in the vicinity of the non-diffusion phase rather than the second diffusion phase. Furthermore, in the dielectric particles, the first diffusion phase is preferably present inside the second diffusion phase (near the center of the dielectric particles).

第1拡散相20bにおけるZr元素の含有割合は、1.0≦Zr<2.0atom%、好ましくは1.6〜1.9atom%である。また、第1拡散相20bにおけるR元素の含有割合は、2.0≦R<3.5atom%、好ましくは2.6〜3.3atom%である。   The content ratio of the Zr element in the first diffusion phase 20b is 1.0 ≦ Zr <2.0 atom%, preferably 1.6 to 1.9 atom%. Further, the content ratio of the R element in the first diffusion phase 20b is 2.0 ≦ R <3.5 atom%, preferably 2.6 to 3.3 atom%.

一方、第2拡散相20cにおけるZr元素の含有割合は、2.0≦Zr<4.0atom%、好ましくは2.5〜3.6atom%である。また、第2拡散相20cにおけるR元素の含有割合が、1.0≦R<2.0atom%、好ましくは1.2〜1.6atom%である。   On the other hand, the content ratio of the Zr element in the second diffusion phase 20c is 2.0 ≦ Zr <4.0 atom%, preferably 2.5 to 3.6 atom%. Further, the content ratio of the R element in the second diffusion phase 20c is 1.0 ≦ R <2.0 atom%, and preferably 1.2 to 1.6 atom%.

上記より、第1拡散相20bにおけるZr元素の含有量は、第2拡散相20cにおけるZr元素の含有量よりも小さくなっているのに対し、第1拡散相20bにおけるR元素の含有量は、第2拡散相20cにおけるR元素の含有量よりも大きくなっている。このようにZr元素およびR元素の拡散状態を制御することで、比誘電率および電歪特性を良好に維持しつつ、DCバイアス特性および高温負荷寿命を向上させることができる。   From the above, the Zr element content in the first diffusion phase 20b is smaller than the Zr element content in the second diffusion phase 20c, whereas the R element content in the first diffusion phase 20b is: It is larger than the content of the R element in the second diffusion phase 20c. Thus, by controlling the diffusion state of the Zr element and the R element, it is possible to improve the DC bias characteristic and the high temperature load life while maintaining the specific dielectric constant and the electrostrictive characteristic well.

第1拡散相20bおよび第2拡散相20cにおけるZr元素およびR元素の含有量が、上記の範囲外である場合には、DCバイアス特性および高温負荷寿命が悪化する傾向にある。   When the contents of the Zr element and the R element in the first diffusion phase 20b and the second diffusion phase 20c are outside the above ranges, the DC bias characteristics and the high temperature load life tend to be deteriorated.

拡散相(20b、20c)における微小領域に対して、Zr元素の含有割合およびR元素の含有割合を測定する方法としては、特に制限されないが、たとえば、以下に示す方法により測定することができる。   Although it does not restrict | limit especially as a method of measuring the content rate of Zr element and the content rate of R element with respect to the micro area | region in a diffusion phase (20b, 20c), For example, it can measure by the method shown below.

本実施形態では、所定数の誘電体粒子を走査透過型電子顕微鏡(STEM)により観察し、付属のエネルギー分散型X線分光装置を用いて、拡散相内の微小領域に対して、Zr元素の含有割合およびR元素の含有割合を測定することができる。まず、誘電体粒子について行ったエネルギー分散型X線分光法(EDS)により得られたスペクトルに対して主成分分析(PCA:Principal Component Analysis)を行う。すなわち、得られたスペクトルを多変量解析し、似た形のあるスペクトルを1つの相とし、複数の相に分離する。この分析により得られたマッピング画像を画像処理することで、Zr元素の含有割合およびR元素の含有割合が上述した範囲にある相(第1拡散相および第2拡散相)を分けることができる。
なお、拡散相における微小領域の大きさは、特に制限されず、通常は、測定機器のビーム径等に依存する。
In the present embodiment, a predetermined number of dielectric particles are observed with a scanning transmission electron microscope (STEM), and an attached energy dispersive X-ray spectrometer is used to detect the Zr element on a minute region in the diffusion phase. The content ratio and the content ratio of the R element can be measured. First, Principal Component Analysis (PCA) is performed on a spectrum obtained by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) performed on dielectric particles. That is, the obtained spectrum is subjected to multivariate analysis, and a spectrum having a similar shape is defined as one phase and separated into a plurality of phases. By performing image processing on the mapping image obtained by this analysis, phases (first diffusion phase and second diffusion phase) in which the content ratio of the Zr element and the content ratio of the R element are in the above-described ranges can be separated.
Note that the size of the minute region in the diffusion phase is not particularly limited, and usually depends on the beam diameter of the measuring instrument.

さらに、本実施形態では、上記で得られた各領域が占める面積を算出する。具体的には、40000倍の倍率で、3×3μmを視野とする面積に対する各領域の割合(面積率)を算出する。第1拡散相20bの面積率をAとし、第2拡散相20cの面積率をBとすると、好ましくは1.0≦A<16.0%、より好ましくは5.0≦A≦10.4%である。また、好ましくは60.0≦(A+B)<70.0%、より好ましくは64.2≦(A+B)≦67.0%である。   Furthermore, in this embodiment, the area which each area | region obtained above occupies is calculated. Specifically, the ratio (area ratio) of each region to the area having a field of view of 3 × 3 μm is calculated at a magnification of 40000 times. When the area ratio of the first diffusion phase 20b is A and the area ratio of the second diffusion phase 20c is B, preferably 1.0 ≦ A <16.0%, more preferably 5.0 ≦ A ≦ 10.4. %. Further, it is preferably 60.0 ≦ (A + B) <70.0%, more preferably 64.2 ≦ (A + B) ≦ 67.0%.

Aおよび(A+B)が上記の範囲内である場合には、高温負荷寿命をさらに向上させることができる。   When A and (A + B) are within the above ranges, the high temperature load life can be further improved.

なお、誘電体粒子における非拡散相20aの領域と、拡散相(20b、20c)の領域とは、たとえば、以下のようにして明確に区別することができる。まず、上述のように、誘電体粒子を、走査透過型電子顕微鏡(STEM)により観察し、付属のエネルギー分散型X線分光装置を用いて測定する。具体的には、図3に示すように、表面拡散粒子20の略中心を通る直線上で点分析を行い、得られたR元素(Zr元素についても同様)の濃度分布から該粒子(非拡散相20aおよび拡散相20b、20c)におけるR元素の平均濃度を算出する。   The region of the non-diffused phase 20a and the region of the diffused phase (20b, 20c) in the dielectric particles can be clearly distinguished, for example, as follows. First, as described above, the dielectric particles are observed with a scanning transmission electron microscope (STEM) and measured using an attached energy dispersive X-ray spectrometer. Specifically, as shown in FIG. 3, point analysis is performed on a straight line passing through the approximate center of the surface diffusion particle 20, and the particle (non-diffusion) is obtained from the concentration distribution of the obtained R element (the same applies to the Zr element). The average concentration of the R element in the phase 20a and the diffusion phases 20b, 20c) is calculated.

そして、その表面拡散粒子20についてのR元素のマッピング画像を画像処理することにより、R元素の平均濃度の1/3超の領域と、平均濃度の1/3以下の領域とに分ける。すなわち、平均濃度の1/3超の領域を拡散相(20b、20c)と規定し、平均濃度の1/3以下の領域を非拡散相20aと規定する。このようにすると、走査透過型電子顕微鏡(STEM)による明視野像において、コントラストの差として観察される該粒子の非拡散相20aと拡散相(20b、20c)との境界とよく一致するようになる。   Then, the mapping image of the R element with respect to the surface diffusing particles 20 is subjected to image processing to be divided into a region exceeding 1/3 of the average concentration of R element and a region not exceeding 1/3 of the average concentration. That is, a region having an average concentration exceeding 1/3 is defined as a diffusion phase (20b, 20c), and a region having an average concentration of 1/3 or less is defined as a non-diffusion phase 20a. In this way, in a bright field image by a scanning transmission electron microscope (STEM), the boundary between the non-diffusing phase 20a and the diffusing phase (20b, 20c) of the particle observed as a difference in contrast is in good agreement. Become.

図1に示す誘電体層2を構成する誘電体粒子の平均粒子径は、誘電体層2の厚さなどに応じて決定すればよいが、本実施形態では、1.5μm以下であることが好ましい。   The average particle diameter of the dielectric particles constituting the dielectric layer 2 shown in FIG. 1 may be determined according to the thickness of the dielectric layer 2 and the like, but in the present embodiment, it is 1.5 μm or less. preferable.

内部電極層3
図1に示す内部電極層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、比較的安価な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。なお、NiまたはNi合金中には、P等の各種微量成分が0.1重量%程度以下含まれていてもよい。また、内部電極層3は、市販の電極用ペーストを使用して形成してもよい。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。
Internal electrode layer 3
The conductive material contained in the internal electrode layer 3 shown in FIG. 1 is not particularly limited, but a relatively inexpensive 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. In addition, in Ni or Ni alloy, various trace components, such as P, may be contained about 0.1 wt% or less. The internal electrode layer 3 may be formed using a commercially available electrode paste. What is necessary is just to determine the thickness of the internal electrode layer 3 suitably according to a use etc.

外部電極4
図1に示す外部電極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すればよい。
External electrode 4
The conductive material contained in the external electrode 4 shown in FIG. 1 is not particularly limited, but inexpensive Ni, Cu, or alloys thereof can be used in the present invention. What is necessary is just to determine the thickness of the external electrode 4 suitably according to a use etc.

積層セラミックコンデンサ1の製造方法
本実施形態の積層セラミックコンデンサ1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。
Manufacturing Method of Multilayer Ceramic Capacitor 1 The multilayer ceramic capacitor 1 of the present embodiment is the same as a conventional multilayer ceramic capacitor. After producing a green chip by a normal printing method or a sheet method using a paste and firing it, It is manufactured by printing or transferring an external 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原料(誘電体磁器組成物粉末)を準備し、これを塗料化して、誘電体層用ペーストを調製する。   First, a dielectric material (dielectric ceramic composition powder) contained in the dielectric layer paste is prepared, and this is made into a paint to prepare a dielectric layer paste.

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。   The dielectric layer paste may be an organic paint obtained by kneading a dielectric material and an organic vehicle, or may be a water-based paint.

誘電体原料としては、上記した主成分および副成分の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、たとえば、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。例を挙げると、BaTiOの原料として、BaTiO粉末を用いてもよいし、BaCO粉末およびTiO粉末を用いてもよい。また、BaZrOの原料として、BaZrO粉末を用いてもよいし、BaCO粉末およびZrO粉末を用いてもよい。 As the dielectric material, the above-mentioned main component and subcomponent oxides, mixtures thereof, and composite oxides can be used. In addition, various compounds that become the above oxides or composite oxides by firing, such as carbonic acid, can be used. A salt, an oxalate salt, a nitrate salt, a hydroxide, an organometallic compound, or the like can be selected as appropriate and used in combination. For example, as for the material of BaTiO 3, it may be used BaTiO 3 powder may be used BaCO 3 powder and TiO 2 powder. Further, as a raw material of BaZrO 3, may be used BaZrO 3 powder may be used BaCO 3 powder and ZrO 2 powder.

誘電体原料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。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0.1〜1μm程度である。   What is necessary is just to determine content of each compound in a dielectric raw material so that it may become a composition of the above-mentioned dielectric ceramic composition after baking. In the state before forming a paint, the particle size of the dielectric material is usually about 0.1 to 1 μm in average particle size.

主成分原料としてのチタン酸バリウム(BaTiO)粉末は、いわゆる固相法の他、各種液相法(たとえば、シュウ酸塩法、水熱合成法、アルコキシド法、ゾルゲル法など)により製造されたものなど、種々の方法で製造されたものを用いることができる。 Barium titanate (BaTiO 3 ) powder as a main component material was produced by various liquid phase methods (for example, oxalate method, hydrothermal synthesis method, alkoxide method, sol-gel method, etc.) in addition to the so-called solid phase method. The thing manufactured by various methods, such as a thing, can be used.

なお、本実施形態では、主成分原料と副成分原料としてのR元素酸化物原料とを予め仮焼し、仮焼後の原料を、残りの副成分原料に添加して誘電体原料とすることが好ましい。また、主成分原料と、R元素酸化物原料と、BaZrO原料の少なくとも一部とを予め仮焼し、仮焼後の原料を、残りの副成分原料に添加して誘電体原料としてもよい。このようにすることにより、Zr元素およびR元素の拡散状態を制御することができ、第1拡散相および第2拡散相を所望の状態で存在させることができる。 In this embodiment, the main component raw material and the R element oxide raw material as the subcomponent raw material are calcined in advance, and the calcined raw material is added to the remaining subcomponent raw materials to obtain a dielectric raw material. Is preferred. Alternatively, the main component raw material, the R element oxide raw material, and at least a part of the BaZrO 3 raw material may be preliminarily calcined, and the calcined raw material may be added to the remaining subcomponent raw materials to obtain a dielectric raw material. . By doing in this way, the diffusion state of Zr element and R element can be controlled, and the 1st diffusion phase and the 2nd diffusion phase can exist in a desired state.

仮焼き温度は、好ましくは800〜1000℃であり、仮焼き時間は、好ましくは1〜4時間である。   The calcining temperature is preferably 800 to 1000 ° C., and the calcining time is preferably 1 to 4 hours.

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。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. 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 according to 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、たとえば、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, etc. 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、たとえば、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等の基板上に印刷、積層し、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 the printing method is used, the dielectric layer paste and the internal electrode layer paste are printed and laminated on a substrate such as PET, cut into a predetermined shape, and then peeled 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。脱バインダ条件としては、昇温速度を好ましくは5〜300℃/時間、保持温度を好ましくは180〜400℃、温度保持時間を好ましくは0.5〜24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。   Before firing, the green chip is subjected to binder removal processing. As binder removal conditions, the temperature rising rate is preferably 5 to 300 ° C./hour, the holding temperature is preferably 180 to 400 ° C., and the temperature holding time is preferably 0.5 to 24 hours. The firing atmosphere is air or a reducing atmosphere.

グリーンチップの焼成は、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できる。その他の条件は、以下のようにするのが好ましい。 The firing of the green chip is preferably performed in a reducing atmosphere. As the atmosphere gas, for example, a mixed gas of N 2 and H 2 can be used by humidification. Other conditions are preferably as follows.

昇温速度は、好ましくは250〜450℃/時間である。焼成時の保持温度は、好ましくは1300℃以下、より好ましくは1200〜1300℃であり、その保持時間は、好ましくは0.5〜8時間、より好ましくは2〜3時間である。保持温度が上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。
焼成時の酸素分圧は、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、10−14〜10−10MPaとすることが好ましい。酸素分圧が上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。降温速度は、好ましくは50〜500℃/時間である。
The heating rate is preferably 250 to 450 ° C./hour. The holding temperature at the time of firing is preferably 1300 ° C. or less, more preferably 1200 to 1300 ° C., and the holding time is preferably 0.5 to 8 hours, more preferably 2 to 3 hours. 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 is interrupted due to abnormal sintering of the internal electrode layer, the capacity temperature characteristic is deteriorated due to diffusion of the constituent material of the internal electrode layer, the dielectric Reduction of the body porcelain composition is likely to occur.
The oxygen partial pressure during firing 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 content in the firing atmosphere The pressure is preferably 10 −14 to 10 −10 MPa. 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. The temperature lowering rate is preferably 50 to 500 ° C./hour.

還元性雰囲気中で焼成した後、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。   After firing in a reducing atmosphere, the capacitor element body is preferably annealed. 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、10−9〜10−5MPa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の酸化が進行する傾向にある。 The oxygen partial pressure in the annealing atmosphere is preferably 10 −9 to 10 −5 MPa. When the oxygen partial pressure is less than the above range, it is difficult to re-oxidize the dielectric layer, and when it exceeds the above range, oxidation of the internal electrode layer tends to proceed.

アニールの際の保持温度は、1100℃以下、特に1000〜1100℃とすることが好ましい。保持温度が上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, and particularly preferably 1000 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2〜4時間、降温速度を好ましくは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 4 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、たと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.

本実施形態では、主成分原料と特定の副成分原料との仮焼、上記の焼成条件の制御等を組み合わせることにより、Zr元素およびR元素の拡散状態を制御し、焼成後の誘電体磁器組成物において、第1拡散相および第2拡散相の存在状態を所望のものとすることができる。その結果、比誘電率および電歪特性を良好に保ちつつ、DCバイアス特性および高温負荷寿命が向上した誘電体磁器組成物を得ることができる。   In this embodiment, by combining the calcining of the main component material and the specific subcomponent material, the control of the above firing conditions, etc., the diffusion state of the Zr element and the R element is controlled, and the dielectric ceramic composition after firing In the product, the existence state of the first diffusion phase and the second diffusion phase can be set as desired. As a result, it is possible to obtain a dielectric ceramic composition having improved DC bias characteristics and high temperature load life while maintaining a good dielectric constant and electrostrictive characteristics.

上記のようにして得られたコンデンサ素子本体に、たと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塗布して焼成し、外部電極4を形成する。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 face polishing by, for example, barrel polishing or sand blasting, and the external electrode paste is applied and fired to form the external electrode 4. 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実施形態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 this embodiment manufactured in this way is mounted on a printed circuit board or the like 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 has been 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、本発明に係る誘電体磁器組成物を適用した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、本発明に係る誘電体磁器組成物を適用す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、上記構成の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, a multilayer ceramic capacitor is exemplified as an electronic component to which the dielectric ceramic composition according to the present invention is applied. However, as an electronic component to which the dielectric ceramic composition according to the present invention is applied, a multilayer ceramic capacitor is used. The present invention is not limited to a capacitor, and any capacitor may be used as long as it has a dielectric layer having the above configuration.

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。   Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.

実施例1
まず、主成分の原料として、BaTiO粉末を、副成分の原料として、BaZrO、Gd、MgCO、MnOおよびSiOを、それぞれ準備した。
次に、上記で準備したBaTiO粉末とBaZrOおよびGdとを表1に示す条件で仮焼きした。この仮焼き後の原料と、残りの副成分の原料とをボールミルで15時間、湿式粉砕し、乾燥して、誘電体原料を得た。なお、各副成分の添加量は、主成分であるBaTiO100モルに対して、BaZrOが13モル、Gdが5モル、MgCOが3モル、MnOが1モル、およびSiOが3.5モルであった。
なお、MgCOは、焼成後には、MgOとして誘電体磁器組成物中に含有されることとなる。
Example 1
First, BaTiO 3 powder was prepared as a main component material, and BaZrO 3 , Gd 2 O 3 , MgCO 3 , MnO and SiO 2 were prepared as subcomponent materials.
Next, the BaTiO 3 powder prepared above and BaZrO 3 and Gd 2 O 3 were calcined under the conditions shown in Table 1. The calcined raw material and the remaining subcomponent raw materials were wet pulverized with a ball mill for 15 hours and dried to obtain a dielectric raw material. The addition amount of each subcomponent is 13 mol of BaZrO 3 , 5 mol of Gd 2 O 3 , 3 mol of MgCO 3 , 1 mol of MnO, and 1 mol of SiO 2 with respect to 100 mol of BaTiO 3 as the main component. Was 3.5 moles.
Incidentally, MgCO 3, after firing, and thus included in the dielectric ceramic composition as MgO.

次いで、得られた誘電体原料:100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂:10重量部と、可塑剤としてのジオクチルフタレート(DOP):5重量部と、溶媒としてのアルコール:100重量部とをボールミルで混合してペースト化し、誘電体層用ペーストを得た。   Next, the obtained dielectric material: 100 parts by weight, polyvinyl butyral resin: 10 parts by weight, dioctyl phthalate (DOP) as a plasticizer: 5 parts by weight, and alcohol as a solvent: 100 parts by weight with a ball mill The mixture was made into a paste to obtain a dielectric layer paste.

また、上記とは別に、Ni粒子:44.6重量部と、テルピネオール:52重量部と、エチルセルロース:3重量部と、ベンゾトリアゾール:0.4重量部とを、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極層用ペーストを作製した。   In addition to the above, Ni particles: 44.6 parts by weight, terpineol: 52 parts by weight, ethyl cellulose: 3 parts by weight, and benzotriazole: 0.4 parts by weight are kneaded with three rolls to obtain a slurry. To prepare an internal electrode layer paste.

そして、上記にて作製した誘電体層用ペーストを用いて、PETフィルム上に、乾燥後の厚みが30μmとなるようにグリーンシートを形成した。次いで、この上に内部電極層用ペーストを用いて、電極層を所定パターンで印刷した後、PETフィルムからシートを剥離し、電極層を有するグリーンシートを作製した。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。   Then, using the dielectric layer paste prepared above, a green sheet was formed on the PET film so that the thickness after drying was 30 μm. Next, the electrode layer was printed in a predetermined pattern using the internal electrode layer paste thereon, and then the sheet was peeled off from the PET film to produce a green sheet having the electrode layer. 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:25℃/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。
焼成は、昇温速度は、表1に示す昇温速度とした。また、保持温度は、1200〜1300℃とし、保持時間を2〜5時間とした。降温速度は、昇温速度と同様にした。なお、雰囲気ガスは、加湿したN+H混合ガスとし、酸素分圧が10−12MPaとなるようにした。
アニール条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1000℃、温度保持時間:2時間、降温速度:200℃/時間、雰囲気ガス:加湿したNガス(酸素分圧:10−7MPa)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、ウェッターを用いた。
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: 25 ° C./hour, holding temperature: 260 ° C., temperature holding time: 8 hours, and atmosphere: in the air.
In the firing, the heating rate was the heating rate shown in Table 1. The holding temperature was 1200 to 1300 ° C., and the holding time was 2 to 5 hours. The temperature decreasing rate was the same as the temperature increasing rate. The atmospheric gas was a humidified N 2 + H 2 mixed gas, and the oxygen partial pressure was 10 −12 MPa.
The annealing conditions were as follows: temperature rising rate: 200 ° C./hour, holding temperature: 1000 ° C., temperature holding time: 2 hours, temperature falling rate: 200 ° C./hour, atmospheric gas: humidified N 2 gas (oxygen partial pressure: 10 −7 MPa).
A wetter was used for humidifying the atmospheric gas during firing and annealing.

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、3.2mm×1.6mm×0.6mmであり、誘電体層の厚み20μm、内部電極層の厚み1.5μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は10とした。   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 3.2 mm × 1.6 mm × 0.6 mm, the thickness of the dielectric layer is 20 μm, the thickness of the internal electrode layer is 1.5 μm, and the dielectric layer sandwiched between the internal electrode layers is The number was 10.

得られた各コンデンサ試料について、比誘電率(εs)、DCバイアス特性、電圧印加による電歪量および高温負荷寿命を下記に示す方法により測定した。次に、誘電体粒子におけるZr元素およびR元素の含有割合の測定および第1拡散相の面積率(A)、第2拡散相の面積率(B)の算出を下記に示す方法で行った。   About each obtained capacitor | condenser sample, the dielectric constant ((epsilon) s), the DC bias characteristic, the amount of electrostriction by voltage application, and the high temperature load lifetime were measured by the method shown below. Next, the measurement of the content ratio of the Zr element and the R element in the dielectric particles and the calculation of the area ratio (A) of the first diffusion phase and the area ratio (B) of the second diffusion phase were performed by the following methods.

比誘電率εs
コンデンサ試料に対し、25℃において、デジタルLCRメータ(YHP社製4284A)にて、周波数1kHz、入力信号レベル(測定電圧)1Vrmsの信号を入力し、静電容量Cを測定した。そして、比誘電率εs(単位なし)を、誘電体層の厚みと、有効電極面積と、測定の結果得られた静電容量Cとに基づき算出した。本実施例では、10個のコンデンサ試料を用いて算出した値の平均値を比誘電率とした。比誘電率は高いほうが好ましく、800以上を良好とした。結果を表1に示す。
Dielectric constant εs
At 25 ° C., a capacitor having a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage) of 1 Vrms was input at 25 ° C. with a digital LCR meter (Y284, 4284A), and the capacitance C was measured. The relative dielectric constant εs (no unit) was calculated based on the thickness of the dielectric layer, the effective electrode area, and the capacitance C obtained as a result of the measurement. In this example, the average value of values calculated using 10 capacitor samples was taken as the relative dielectric constant. A higher relative dielectric constant is preferred, with 800 or more being considered good. The results are shown in Table 1.

DCバイアス特性
コンデンサ試料に対し、25℃にて、10V/μmの電界下で直流電圧の印可状態に保持し、デジタルLCRメータ(YHP社製4284A)にて、周波数1kHz、入力信号レベル(測定電圧)1Vrmsの条件で静電容量を測定し、基準温度25℃における静電容量に対する変化率を算出した。本実施例では、−40%以上を良好とした。結果を表1に示す。
A DC bias characteristic capacitor sample is held at 25 ° C. in a DC voltage applied state under an electric field of 10 V / μm, and a digital LCR meter (YHP 4284A) has a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage). ) The capacitance was measured under the condition of 1 Vrms, and the rate of change with respect to the capacitance at a reference temperature of 25 ° C. was calculated. In this example, -40% or more was considered good. The results are shown in Table 1.

電圧印加による電歪量
まず、コンデンサ試料を、所定パターンの電極がプリントしてあるガラスエポキシ基板にハンダ付けすることにより固定した。次いで、基板に固定したコンデンサ試料に対して、AC:10Vrms/μm、周波数3kHzの条件で電圧を印加し、電圧印加時におけるコンデンサ試料表面の振動幅を測定し、これを電歪量とした。なお、コンデンサ試料表面の振動幅の測定には、レーザードップラー振動計を使用した。また、本実施例では、10個のコンデンサ試料を用いて測定した値の平均値を電歪量とした。電歪量は低いほうが好ましく、40ppm以下を良好とした。結果を表1に示す。
Electrostriction due to voltage application First, the capacitor sample was fixed by soldering to a glass epoxy substrate on which electrodes of a predetermined pattern were printed. Next, a voltage was applied to the capacitor sample fixed on the substrate under the conditions of AC: 10 Vrms / μm and a frequency of 3 kHz, and the vibration width of the capacitor sample surface at the time of voltage application was measured. A laser Doppler vibrometer was used to measure the vibration width of the capacitor sample surface. In this example, the average value of values measured using 10 capacitor samples was used as the amount of electrostriction. The amount of electrostriction is preferably low, and 40 ppm or less was considered good. The results are shown in Table 1.

高温負荷寿命
コンデンサ試料に対し、200℃にて、40V/μmの電界下で直流電圧の印加状態に保持し、寿命時間を測定することにより、高温負荷寿命を評価した。本実施例においては、印加開始から絶縁抵抗が一桁落ちるまでの時間を寿命と定義した。また、この高温負荷寿命は、10個のコンデンサ試料について行った。評価基準は、5時間以上を良好とした。結果を表1に示す。
The high temperature load life of the capacitor sample was evaluated by holding a DC voltage applied at 200 ° C. under an electric field of 40 V / μm and measuring the life time. In this example, the time from the start of application until the insulation resistance drops by an order of magnitude was defined as the lifetime. Further, this high temperature load life was carried out for 10 capacitor samples. The evaluation criteria were good for 5 hours or more. The results are shown in Table 1.

誘電体粒子におけるZr元素およびR元素の含有割合の測定
まず、拡散相と非拡散相との境界を、次のようにして測定した。得られた試料の中央部を含む断面において、厚み約0.1μmの薄片状の分析試料を作製した。この分析試料から、操作透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて無作為に20個の粒子を抽出した。そして、STEM付属のエネルギー分散型X線分光装置により測定されたX線スペクトルに対して画像処理を施し、拡散相部分と非拡散相部分を明瞭にした後、目視にて境界線を判断した。
Measurement of content ratio of Zr element and R element in dielectric particles First, the boundary between the diffusion phase and the non-diffusion phase was measured as follows. In the cross section including the central portion of the obtained sample, a flaky analytical sample having a thickness of about 0.1 μm was prepared. Twenty particles were randomly extracted from this analysis sample using an operation transmission electron microscope (STEM). Then, image processing was performed on the X-ray spectrum measured by the energy dispersive X-ray spectrometer attached to the STEM to clarify the diffusion phase portion and the non-diffusion phase portion, and then the boundary line was visually determined.

次に、各試料について、拡散相と非拡散相との境界を測定した誘電体粒子20個に対して、STEMに付属のエネルギー分散型X線分光装置を用いてスペクトル分析を行うことにより、誘電体粒子におけるZr元素およびR元素の含有割合を測定した。次に、得られたスペクトルについて主成分分析(PCA)を行い、多変量解析により、拡散相に対して、第1拡散相20bおよび第2拡散相20cの領域を算出した。なお、主成分分析により得られた非拡散相20aの領域は、上記の方法で得られた非拡散相部分とよく一致していた。   Next, for each sample, spectrum analysis is performed on 20 dielectric particles whose boundaries between the diffusion phase and the non-diffusion phase are measured using an energy dispersive X-ray spectrometer attached to the STEM. The content ratio of Zr element and R element in the body particles was measured. Next, principal component analysis (PCA) was performed on the obtained spectrum, and regions of the first diffusion phase 20b and the second diffusion phase 20c were calculated with respect to the diffusion phase by multivariate analysis. Note that the region of the non-diffusible phase 20a obtained by the principal component analysis was in good agreement with the non-diffusible phase portion obtained by the above method.

また、試料22についての主成分分析後のマッピング画像を図4(A)、試料25についての主成分分析後のマッピング画像を図4(B)に示す。   Further, FIG. 4A shows a mapping image after principal component analysis for the sample 22, and FIG. 4B shows a mapping image after principal component analysis for the sample 25.

第1拡散相の面積率(A)および第2拡散相の面積率(B)の算出
3×3μmの視野面積に対して、上記で得られた各領域が占める面積の割合(面積率)を算出した。本実施例では、Aが、1.0≦A<16.0%を満足し、A+Bが、60≦(A+B)<70%を満足する場合を良好とした。結果を表2に示す。
Calculation of the area ratio (A) of the first diffusion phase and the area ratio (B) of the second diffusion phase The ratio (area ratio) of the area occupied by each region obtained above to the 3 × 3 μm visual field area Calculated. In this example, A was satisfied when 1.0 ≦ A <16.0% and A + B satisfied 60 ≦ (A + B) <70%. The results are shown in Table 2.

Figure 2010024126
Figure 2010024126

Figure 2010024126
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表1より、第1拡散相および第2拡散相において、Zr元素およびR元素の含有量が、本発明の範囲外にあるときには、比誘電率、電歪量、DCバイアス特性および高温負荷寿命の少なくともいずれかが悪化していることが確認できる。
また、試料18および19については、第1拡散相は、非拡散相の近傍には存在せず、第2拡散相の外側に存在している傾向にあった。すなわち、第2拡散相が非拡散相の近傍に存在している傾向にあった。
From Table 1, when the contents of the Zr element and the R element are outside the scope of the present invention in the first diffusion phase and the second diffusion phase, the relative permittivity, the electrostriction amount, the DC bias characteristics, and the high temperature load life It can be confirmed that at least one of them has deteriorated.
In Samples 18 and 19, the first diffusion phase did not exist in the vicinity of the non-diffusion phase, and tended to exist outside the second diffusion phase. That is, the second diffusion phase tends to exist in the vicinity of the non-diffusion phase.

これに対し、第1拡散相および第2拡散相において、Zr元素およびR元素の含有量が、本発明の範囲内にあるときには、比誘電率および電歪量を良好に維持しつつ、DCバイアス特性および高温負荷寿命を良好とすることができる。   On the other hand, when the contents of the Zr element and the R element are within the scope of the present invention in the first diffusion phase and the second diffusion phase, the DC bias is maintained while maintaining the relative permittivity and the amount of electrostriction favorably. Characteristics and high temperature load life can be improved.

また、図4より、第1拡散相は、非拡散相の近傍に存在しており、しかも、誘電体粒子内において、第1拡散相は、第2拡散相の内側に存在する傾向にあることが確認できる。   Further, as shown in FIG. 4, the first diffusion phase exists in the vicinity of the non-diffusion phase, and the first diffusion phase tends to exist inside the second diffusion phase in the dielectric particles. Can be confirmed.

表2より、第1拡散相の面積率Aおよび第1拡散相の面積率Aおよび第2拡散相の面積率Bの和(A+B)を本願の好ましい範囲内とすることで、高温負荷寿命をさらに向上できることが確認できる。   From Table 2, by making the sum (A + B) of the area ratio A of the first diffusion phase, the area ratio A of the first diffusion phase, and the area ratio B of the second diffusion phase within the preferable range of the present application, It can be confirmed that it can be further improved.

また、図4(B)では、第1拡散相の面積率Aが、図4(A)の第1拡散相の面積率Aよりも大きくなり、その結果、第1拡散相の面積率Aが本願発明の好ましい範囲外になっていることが視覚的に確認できる。   4B, the area ratio A of the first diffusion phase is larger than the area ratio A of the first diffusion phase in FIG. 4A. As a result, the area ratio A of the first diffusion phase is It can be visually confirmed that it is outside the preferred range of the present invention.

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表面拡散粒子の断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of surface diffusion particles according to an embodiment of the present invention. 図3は、非拡散相と拡散相との境界を測定する方法を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method for measuring a boundary between a non-diffusible phase and a diffused phase. 図4(A)は、本発明の実施例に係る試料について、主成分分析を行った後の各元素についてのマッピング画像、図4(B)は、本発明の比較例に係る試料について、主成分分析を行った後の各元素についてのマッピング画像を示す図である。4A is a mapping image for each element after principal component analysis is performed on a sample according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a main image regarding a sample according to a comparative example of the present invention. It is a figure which shows the mapping image about each element after performing a component analysis.

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
20〜24… 誘電体粒子(表面拡散粒子)
20a〜24a… 非拡散相
20b〜24b… 第1拡散相
20c〜24c… 第2拡散相
3… 内部電極層
4… 外部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer ceramic capacitor 10 ... Capacitor element body 2 ... Dielectric layer 20-24 ... Dielectric particle (surface diffusion particle)
20a-24a ... Non-diffusion phase 20b-24b ... 1st diffusion phase 20c-24c ... 2nd diffusion phase 3 ... Internal electrode layer 4 ... External electrode

Claims (2)

チタン酸バリウムを含む主成分と、
副成分として、BaZrOと、
R元素の酸化物(ただし、R元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選択される少なくとも1つ)と、を含有する誘電体磁器組成物であって、
前記誘電体磁器組成物が、非拡散相と、前記非拡散相の周囲に存在し、少なくともZr元素および前記R元素が含まれる拡散相と、からなる表面拡散構造を有する表面拡散粒子を有しており、
前記拡散相内の微小領域に対して、前記Zr元素および前記R元素の含有割合を測定し、前記R元素の含有割合が、前記Zr元素の含有割合以上である微小領域の集合を、第1領域とし、前記Zr元素の含有割合が、前記R元素の含有割合よりも大きい微小領域の集合を、第2領域とした場合、
前記第1領域において、前記Zr元素の含有割合が1.0atom%以上2.0atom%未満、かつ、前記R元素の含有割合が2.0atom%以上3.5atom%未満である領域を第1拡散相とし、
前記第2領域において、前記Zr元素の含有割合が2.0atom%以上4.0atom%未満、かつ、前記R元素の含有割合が1.0atom%以上2.0atom%未満である領域を第2拡散相とし、
前記第1拡散相が、前記非拡散相の近傍に存在しており、かつ、前記第1拡散相の全周囲が、前記第1拡散相以外の第1領域、前記第1拡散相以外の第1領域および前記第2領域、または、前記第1拡散相以外の第1領域、前記第2領域および前記非拡散相、に覆われていることを特徴とする誘電体磁器組成物。
A main component comprising barium titanate;
As a subcomponent, BaZrO 3 and
R element oxide (wherein R element is at least selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) 1), and a dielectric ceramic composition comprising:
The dielectric ceramic composition has surface diffusing particles having a surface diffusing structure comprising a non-diffusing phase and a diffusing phase that is present around the non-diffusing phase and includes at least a Zr element and the R element. And
A content ratio of the Zr element and the R element is measured with respect to a micro area in the diffusion phase, and a set of micro areas in which the content ratio of the R element is equal to or more than the content ratio of the Zr element When the second region is a set of minute regions in which the content ratio of the Zr element is larger than the content ratio of the R element,
In the first region, the first diffusion is performed in a region where the content ratio of the Zr element is 1.0 atom% or more and less than 2.0 atom% and the content ratio of the R element is 2.0 atom% or more and less than 3.5 atom%. Phase and
In the second region, the second diffusion is performed in a region where the content ratio of the Zr element is 2.0 atom% or more and less than 4.0 atom% and the content ratio of the R element is 1.0 atom% or more and less than 2.0 atom%. Phase and
The first diffusion phase is present in the vicinity of the non-diffusion phase, and the entire periphery of the first diffusion phase is a first region other than the first diffusion phase and a first region other than the first diffusion phase. A dielectric ceramic composition covered with one region and the second region, or a first region other than the first diffusion phase, the second region, and the non-diffusion phase.
前記誘電体磁器組成物において、3×3μmの視野面積に対して、前記第1拡散相が占める面積の割合をA[%]、前記第2拡散相が占める面積の割合をB[%]としたときに、1.0≦A<16.0%、かつ、60.0≦(A+B)<70.0%である請求項1に記載の誘電体磁器組成物。   In the dielectric ceramic composition, the ratio of the area occupied by the first diffusion phase to the viewing area of 3 × 3 μm is A [%], and the ratio of the area occupied by the second diffusion phase is B [%]. 2. The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein 1.0 ≦ A <16.0% and 60.0 ≦ (A + B) <70.0%.
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