JP2012076951A - 誘電体セラミック及び積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層セラミックコンデンサ1の誘電体層2を構成する誘電体セラミックとして、(Ba1-xCax)TiO3を主成分とし、前記(Ba1-xCax)TiO3100モル部に対して、aモル部のAlO3/2と、bモル部のVO5/2と、cモル部のMgOと、dモル部のReO3/2を含む誘電体セラミックであって、前記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、前記x、a、b、c、及びdは、それぞれ、0.050≦x≦0.150、a≧0.15、0.05≦b≦0.50、c≦0.50、及びd≧1.00の各条件を満たすことを特徴としている。
【選択図】図1
Description
前記x、a、b、c、及びdは、それぞれ、0.050≦x≦0.150、
a≧0.15、0.05≦b≦0.50、c≦0.50、及びd≧1.00
の各条件を満たすことを特徴としている。
(A)誘電体セラミックの原料粉末の作製
まず、主成分である(Ba1-xCax)TiO3の出発原料として、高純度のBaCO3、CaCO3及びTiO2の各粉末を準備した。この各粉末を表1に示した式のCa量xとなるように調合した。なお、(Ba1-xCax)のTiに対するモル比は1.010とした。
まず、誘電体層となるべきセラミックグリーンシートを形成した。具体的には、上述した原料粉末に、ポリビニルブチラール系バインダ、可塑剤及び有機溶剤としてのエタノールを加えて、ボールミルにより湿式混合して、スラリーを作製した。
得られた積層セラミックコンデンサについて、以下のような評価を行った。
高温負荷試験として、170℃にて36Vの直流電圧(30kV/mmの電界強度)を印加しながら、絶縁抵抗の経時変化を測定した。そして、各試料の絶縁抵抗値が105Ω以下になった時点を故障として、ワイブルプロットにより、平均故障時間(MTTF)を求めた。表1にその結果を示す。
表1において、試料番号に*を付した試料以外の試料は、組成式100(Ba1-xCax)TiO3+aAlO3/2+bVO5/2+cMgO+dReO3/2で表され、Ca量x、Al量a、V量b、Mg量c、Re量dが、それぞれ、
0.050≦x≦0.150、
a≧0.15、
0.05≦b≦0.50、
c≦0.50、及び
d≧1.00の各条件を満たす化合物を含む誘電体セラミックで誘電体層が構成されている試料である。この範囲内の試料であれば、良好な高温負荷試験の寿命特性が得られた。また、より好ましい範囲であるc<0.10の範囲であれば、より良好な高温負荷試験の寿命特性が得られた。
(A)誘電体セラミックの原料粉末の作製
まず、主成分である(Ba1-xCax)TiO3の出発原料として、高純度のBaCO3、CaCO3及びTiO2の各粉末を準備した。この各粉末を、表2に示した式のCa量xと、(Ba1-xCax)のTiに対するモル比(表中の(Ba,Ca)/Ti比)となるように調合した。そして、実験例1と同様の方法で、主成分粉末を得た。主成分粉末の平均粒径は0.20μmであった。
実験例1と同様の方法で、積層セラミックコンデンサを作製した。
得られた積層セラミックコンデンサについて、以下のような評価を行った。
各試料の静電容量を測定し、誘電率を算出した。測定は自動ブリッジ式測定器を用いて、25℃の温度において1Vrms、1kHzの交流電圧を印加して行った。得られた静電容量値と内部電極の対向面積及び誘電体層の厚さとから誘電率εrを算出した。
各試料の静電容量の温度変化率を測定した。測定は、−55℃から+125℃の範囲内で、温度を変化させながら静電容量を測定した。そして、25℃での静電容量値(C25)を基準として、変化の絶対値が最大となった静電容量値(CTC)について、その際の変化率(ΔCTC)を、ΔCTC=((CTC−C25)/C25)の式により算出した。
各試料の絶縁抵抗を測定し、比抵抗(logρ)を算出した。具体的には、絶縁抵抗計を用いて、25℃の温度において10Vの直流電圧を120秒間印加して絶縁抵抗を測定した。そして、得られた絶縁抵抗値と内部電極の対向面積及び誘電体層の厚さとから比抵抗を算出した。
表2において、試料番号に△を付した試料以外の試料は、組成式100(Ba1-xCax)TiO3+aAlO3/2+bVO5/2+dReO3/2+eMnO+fSiO2で表され、Ca量x、Al量a、V量b、Re量d、Mn量e、Si量fが、それぞれ、
0.050≦x≦0.150、
0.15≦a≦1.60、
0.05≦b≦0.50、
1.00≦d≦7.00、
0.10≦e≦1.50、及び
0.50≦f≦2.50の各条件を満たし、一般式の(Ba1-xCax)のTiに対するモル比が0.99以上1.03以下である試料である。この範囲内の試料であれば、高い誘電率、良好な静電容量の温度特性、高い絶縁性が得られた。
2 誘電体層
3、4 内部電極
5 積層体
6、7 外部電極
Claims (4)
- (Ba1-xCax)TiO3を主成分とし、前記(Ba1-xCax)TiO3100モル部に対して、aモル部のAlO3/2と、bモル部のVO5/2と、cモル部のMgOと、dモル部のReO3/2を含む誘電体セラミックであって、
前記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、
前記x、a、b、c、及びdは、それぞれ、
0.050≦x≦0.150、
a≧0.15、
0.05≦b≦0.50、
c≦0.50、及び
d≧1.00
の各条件を満たす、誘電体セラミック。 - 前記cがc<0.10の条件を満たす、請求項1に記載の誘電体セラミック。
- 前記(Ba1-xCax)TiO3100モル部に対して、eモル部のMnOとfモル部のSiO2を含み、前記a、d、e、及びfは、それぞれ、
0.15≦a≦1.60、
1.00≦d≦7.00、
0.10≦e≦1.50、及び
0.50≦f≦2.50
の各条件を満たし、
前記(Ba1-xCax)のTiに対するモル比が0.99以上1.03以下である、請求項1又は2に記載の誘電体セラミック。 - 積層されている複数の誘電体層と、前記誘電体層間の界面に沿って形成されている複数の内部電極と、を有する積層体と、前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている複数の外部電極と、を備える積層セラミックコンデンサにおいて、
前記誘電体層は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘電体セラミックからなることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
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