JP2012201530A - Dielectric ceramic composition and electronic component - Google Patents

Dielectric ceramic composition and electronic component Download PDF

Info

Publication number
JP2012201530A
JP2012201530A JP2011065753A JP2011065753A JP2012201530A JP 2012201530 A JP2012201530 A JP 2012201530A JP 2011065753 A JP2011065753 A JP 2011065753A JP 2011065753 A JP2011065753 A JP 2011065753A JP 2012201530 A JP2012201530 A JP 2012201530A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric
oxide
ceramic composition
shell
particles
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.)
Withdrawn
Application number
JP2011065753A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Seki
秀明 関
Takashi Kojima
小島  隆
Shunichi Takashima
俊一 鷹島
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 JP2011065753A priority Critical patent/JP2012201530A/en
Publication of JP2012201530A publication Critical patent/JP2012201530A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric ceramic composition showing excellent property under high electric field intensity and an electronic component where the dielectric ceramic composition is applied to a dielectric layer.SOLUTION: The dielectric ceramic composition has a plurality of dielectric particles and a grain boundary existing between dielectric particles. The dielectric particles contains particles having a core shell construction comprising shell which exists in the core and the periphery of the core and where Mn is present in a solid solution and the Mn amount existing in the grain boundary with respect to the Mn amount existing in the shell is 4 times and more. It is preferable that an average crystal grain size of the dielectric particles is 0.3 μm or less. It is preferable that the dielectric ceramic composition contains barium titanate as the main component and contains an oxide of a rare earth element, the oxide of Ba and/or Ca, an oxide of Mn, one or more oxide selected from Mg, V, Zr and Cr, an oxide containing Si, as the accessory component.

Description

本発明は、誘電体磁器組成物および該誘電体磁器組成物が誘電体層に適用された電子部品に関する。さらに詳しくは、信頼性等の特性が良好な誘電体磁器組成物、および該誘電体磁器組成物が適用された電子部品に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic composition and an electronic component in which the dielectric ceramic composition is applied to a dielectric layer. More specifically, the present invention relates to a dielectric ceramic composition having good characteristics such as reliability, and an electronic component to which the dielectric ceramic composition is applied.

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い。たとえば、電子部品の一例である積層セラミックコンデンサの小型・大容量化が急速に進んでおり、これに伴い用途も拡大している。その結果、このようなコンデンサには様々な特性が要求される。   In recent years, there is a high demand for miniaturization of electronic components accompanying higher density of electronic circuits. For example, monolithic ceramic capacitors, which are examples of electronic components, are rapidly becoming smaller and having larger capacities, and applications are expanding accordingly. As a result, such capacitors are required to have various characteristics.

たとえば、高い定格電圧(たとえば、100V以上)で使用される中高圧用コンデンサは、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好適に用いられる。   For example, the medium- and high-voltage capacitors used at a high rated voltage (for example, 100 V or more) are ECM (engine electric computer module), fuel injection device, electronic control throttle, inverter, converter, HID headlamp unit, hybrid engine battery. It is suitably used for devices such as control units and digital still cameras.

上記のような高い定格電圧で使用される場合、高い電界強度下において使用されることとなるが、電界強度が高くなると、絶縁抵抗が低下してしまう傾向にある。その結果、使用環境における信頼性が低下してしまうという問題があった。さらに、このような問題は、誘電体層が薄層化するほど顕著であった。   When used at a high rated voltage as described above, it will be used under high electric field strength, but when the electric field strength increases, the insulation resistance tends to decrease. As a result, there is a problem that the reliability in the use environment is lowered. Further, such a problem becomes more prominent as the dielectric layer becomes thinner.

たとえば、特許文献1には、組成式が100(Ba1−xCaTiO+aMnO+bCuO+cSiO+dMgO+eROで表され、組成式中のa、b、c、d、eおよびmが特定の範囲にあり、平均粒径が0.35〜0.65μmである誘電体セラミックを備えた積層セラミックコンデンサが開示されている。この積層セラミックコンデンサは、誘電体セラミック層を1μm以下まで薄層化しても、信頼性を確保できる旨が記載されている。 For example, in Patent Document 1, the composition formula is represented by 100 (Ba 1-x Ca x ) m TiO 3 + aMnO + bCuO + cSiO 2 + dMgO + eRO, and a, b, c, d, e, and m in the composition formula are in a specific range. A multilayer ceramic capacitor having a dielectric ceramic having an average particle size of 0.35 to 0.65 μm is disclosed. It is described that this multilayer ceramic capacitor can ensure reliability even if the dielectric ceramic layer is thinned to 1 μm or less.

しかしながら、特許文献1には、電界強度が比較的低い場合の特性について記載されているため、さらに高い電界強度下における信頼性等の特性の向上が求められていた。   However, since Patent Document 1 describes characteristics when the electric field strength is relatively low, improvement in characteristics such as reliability under higher electric field strength has been demanded.

特開2010−180124号公報JP 2010-180124 A

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、高い電界強度下においても良好な特性を示す誘電体磁器組成物、および該誘電体磁器組成物が誘電体層に適用された電子部品を提供することを目的とする。   The present invention is made in view of such a situation, and provides a dielectric ceramic composition exhibiting good characteristics even under high electric field strength, and an electronic component in which the dielectric ceramic composition is applied to a dielectric layer. For the purpose.

上記目的を達成するために、本発明に係る誘電体磁器組成物は、
複数の誘電体粒子と、前記誘電体粒子間に存在する粒界と、を有する誘電体磁器組成物であって、
前記誘電体粒子が、コアと、前記コアの周囲に存在し、Mnが固溶しているシェルと、からなるコアシェル構造を有する粒子を含み、
前記シェルに存在するMn量に対する前記粒界に存在するMn量が4倍以上であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the dielectric ceramic composition according to the present invention comprises:
A dielectric ceramic composition having a plurality of dielectric particles and a grain boundary existing between the dielectric particles,
The dielectric particles include particles having a core-shell structure including a core and a shell present around the core and in which Mn is dissolved,
The amount of Mn present at the grain boundary with respect to the amount of Mn present in the shell is four times or more.

本発明では、シェルにMnが固溶したコアシェル構造粒子を存在させ、しかも、シェルにおけるMn量と粒界におけるMn量とを、上記の範囲としている。すなわち、コアとシェルと粒界とでMn量が異なっており、シェルよりも粒界にMnを選択的に存在させている。このような構造を有する誘電体磁器組成物においては、粒界に多くのMnがほぼ均一に存在しており、その結果、粒界の絶縁性を高め、粒界抵抗を向上し、良好な寿命特性が得られる。   In the present invention, core-shell structured particles in which Mn is dissolved in the shell are present, and the amount of Mn in the shell and the amount of Mn in the grain boundary are within the above ranges. That is, the amount of Mn differs between the core, the shell, and the grain boundary, and Mn is selectively present at the grain boundary rather than the shell. In the dielectric ceramic composition having such a structure, a large amount of Mn is present at the grain boundary almost uniformly, and as a result, the insulation of the grain boundary is improved, the grain boundary resistance is improved, and the good life is achieved. Characteristics are obtained.

好ましくは、前記誘電体粒子の平均結晶粒子径が0.3μm以下である。平均結晶粒子径を上記の範囲とすることで、粒界の数が増加するため、本発明の効果をより高めることができる。   Preferably, the dielectric particles have an average crystal particle size of 0.3 μm or less. By setting the average crystal grain size in the above range, the number of grain boundaries increases, and thus the effect of the present invention can be further enhanced.

好ましくは、前記誘電体磁器組成物が、主成分として、チタン酸バリウムを含有し、副成分として、R元素の酸化物(R元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも1つ)と、A元素の酸化物(A元素は、BaおよびCaからなる群から選ばれる少なくとも1つ)と、B元素の酸化物(B元素は、Mnと、Mg、V、ZrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つとである)と、Siを含む酸化物と、を含有する。   Preferably, the dielectric ceramic composition contains barium titanate as a main component, and an oxide of R element as a subcomponent (R element is Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, At least one selected from the group consisting of Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, and an oxide of an A element (the A element is selected from the group consisting of Ba and Ca) At least one), an oxide of B element (B element is Mn and at least one selected from the group consisting of Mg, V, Zr and Cr), and an oxide containing Si. .

好ましくは、前記チタン酸バリウム100モルに対し、前記R元素の酸化物の含有量が、R換算で、1.0〜3.0モル、前記A元素の酸化物の含有量が、BaOおよびCaO換算で、0.5〜2.0モル、前記B元素の酸化物の含有量が、MnO、MgO、V、ZrOおよびCr換算で、3.0〜5.0モル、Siを含む酸化物の含有量が、SiO換算で、0.5〜2.0モルである。 Preferably, the content of the oxide of the R element is 1.0 to 3.0 mol in terms of R 2 O 3 and the content of the oxide of the A element is 100 mol per 100 mol of the barium titanate. 0.5 to 2.0 mol in terms of BaO and CaO, and the content of the oxide of the B element is 3.0 to 5 in terms of MnO, MgO, V 2 O 5 , ZrO 2 and Cr 2 O 3. The content of the oxide including 0.0 mol and Si is 0.5 to 2.0 mol in terms of SiO 2 .

好ましくは、前記Mnの酸化物の含有量が、MnO換算で、1.0〜2.0モルである。   Preferably, the content of the Mn oxide is 1.0 to 2.0 mol in terms of MnO.

誘電体磁器組成物の組成を上記の構成とすることで、上述した構造が容易に得られ、上述した効果が得られる。   By setting the composition of the dielectric ceramic composition as described above, the above-described structure can be easily obtained, and the above-described effects can be obtained.

また、本発明に係る電子部品は、上記のいずれかに記載の誘電体磁器組成物から構成される誘電体層と、電極と、を有している。電子部品としては、特に限定されないが、高い定格電圧で使用される中高圧用の電子部品が好ましい。このような電子部品としては、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。   In addition, an electronic component according to the present invention has a dielectric layer composed of the dielectric ceramic composition described in any one of the above, and an electrode. Although it does not specifically limit as an electronic component, The electronic component for medium-high voltage used by a high rated voltage is preferable. Examples of such electronic components include multilayer ceramic capacitors, piezoelectric elements, chip inductors, chip varistors, chip thermistors, chip resistors, and other surface mount (SMD) chip type electronic components.

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、図1に示す誘電体層2の要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the dielectric layer 2 shown in FIG. 図3(A)および(B)は、誘電体粒子のシェルにおけるMn量および粒界におけるMn量を測定する方法を説明するための模式図である。FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining a method of measuring the amount of Mn in the shell of dielectric particles and the amount of Mn at the grain boundary. 図4は、本発明の実施例および比較例に係る試料について、シェルにおけるMn量および粒界におけるMn量を測定した領域のTEM写真である。FIG. 4 is a TEM photograph of a region in which the amount of Mn at the shell and the amount of Mn at the grain boundary were measured for the samples according to Examples and Comparative Examples of the present invention.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

(積層セラミックコンデンサ1)
図1に示すように、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, the multilayer ceramic capacitor 1 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.

(誘電体層2)
誘電体層2は、本実施形態に係る誘電体磁器組成物から構成されている。該誘電体磁器組成物は、複数の誘電体粒子と、誘電体粒子間に存在する粒界と、を有する。
(Dielectric layer 2)
The dielectric layer 2 is composed of a dielectric ceramic composition according to this embodiment. The dielectric ceramic composition has a plurality of dielectric particles and a grain boundary existing between the dielectric particles.

(誘電体粒子および粒界)
本実施形態では、誘電体粒子は、主成分粒子内に、Mnが固溶(拡散)した粒子を含む。該粒子は、図2に示すように、実質的に主成分からなるコア21aと、コア21aの周囲に存在し、Mnが主成分に拡散しているシェル21bと、から構成されるコアシェル構造を有する結晶粒子(コアシェル構造粒子21)である。すなわち、コア21aは実質的に主成分からなっており、シェル21bはMnが固溶した主成分からなっている。なお、Mn以外の元素が主成分粒子に固溶していてもよい。
(Dielectric particles and grain boundaries)
In the present embodiment, the dielectric particles include particles in which Mn is dissolved (diffused) in the main component particles. As shown in FIG. 2, the particles have a core-shell structure composed of a core 21a consisting essentially of the main component and a shell 21b existing around the core 21a and having Mn diffused in the main component. Crystal particles (core-shell structure particles 21). That is, the core 21a is substantially composed of a main component, and the shell 21b is composed of a main component in which Mn is dissolved. In addition, elements other than Mn may be dissolved in the main component particles.

誘電体粒子には、図2に示すように、コアシェル構造を有さない粒子20が含まれていてもよい。また、通常、コアシェル構造の有無は、誘電体層2の断面写真を基にして、コアとシェルとのコントラストの差あるいは主成分に固溶する元素の濃淡により判断している。そのため、実際にはコアシェル構造を有しているにもかかわらず、断面写真においてシェルのみしか現れていないコアシェル構造粒子がある。   As shown in FIG. 2, the dielectric particles may include particles 20 that do not have a core-shell structure. In general, the presence or absence of the core-shell structure is determined based on the difference in contrast between the core and the shell or the density of the element dissolved in the main component based on the cross-sectional photograph of the dielectric layer 2. For this reason, there are core-shell structured particles in which only the shell appears in the cross-sectional photograph even though it actually has the core-shell structure.

粒界22は、主として、誘電体層に含有される元素の酸化物から構成されているが、製造工程において不純物として混入する元素の酸化物などが含まれていてもよい。また、内部電極層を構成する元素の酸化物が含まれていてもよい。通常、粒界22は主としてアモルファス質で構成されているが、結晶質で構成されていてもよい。   The grain boundary 22 is mainly composed of an oxide of an element contained in the dielectric layer, but may include an oxide of an element mixed as an impurity in the manufacturing process. Moreover, the oxide of the element which comprises an internal electrode layer may be contained. Usually, the grain boundary 22 is mainly composed of amorphous material, but may be composed of crystalline material.

本実施形態では、粒界22には、Mnが酸化物あるいは複合酸化物として含まれており、粒界にほぼ均一に存在している。そのため、誘電体層2には、Mnを主成分とする偏析はほとんど存在しない。   In the present embodiment, the grain boundary 22 contains Mn as an oxide or a composite oxide, and exists almost uniformly at the grain boundary. Therefore, the dielectric layer 2 has almost no segregation mainly composed of Mn.

Mnは誘電体粒子に固溶しやすく、誘電体粒子中にMnが含まれると、粒子中の電荷のバランスが崩れ、酸素欠陥が生じる。この酸素欠陥の移動に起因して、絶縁抵抗の寿命が低下するため、酸素欠陥が少ないことが好ましい。したがって、通常は、誘電体磁器組成物中におけるMnの含有量を少なくしている。一方、Mnが粒界に存在する場合、Mnは粒界抵抗を高める役割を有しており、その結果、絶縁抵抗の寿命の向上に寄与する。   Mn is easily dissolved in dielectric particles. When Mn is contained in dielectric particles, the balance of charges in the particles is lost and oxygen defects are generated. Since the lifetime of the insulation resistance is reduced due to the movement of the oxygen defects, it is preferable that the number of oxygen defects is small. Therefore, normally, the content of Mn in the dielectric ceramic composition is reduced. On the other hand, when Mn is present at the grain boundary, Mn has a role of increasing the grain boundary resistance, and as a result, contributes to the improvement of the life of the insulation resistance.

そこで、本実施形態では、粒界におけるMn量を、誘電体粒子(コアシェル構造粒子)のシェルにおけるMn量よりも多くしている。具体的には、粒界におけるMn量は、シェルにおけるMn量の4倍以上、好ましくは7倍以上である。   Therefore, in the present embodiment, the amount of Mn at the grain boundary is set larger than the amount of Mn in the shell of the dielectric particles (core-shell structure particles). Specifically, the amount of Mn at the grain boundary is 4 times or more, preferably 7 times or more, the amount of Mn in the shell.

シェルにおけるMn量と、粒界におけるMn量と、の関係を上記の範囲とすることで、酸素欠陥の移動に起因する寿命の低下よりも、粒界抵抗を高める効果が有利となり、その結果、寿命を大幅に高めることができる。   By making the relationship between the amount of Mn in the shell and the amount of Mn in the grain boundary within the above range, the effect of increasing the grain boundary resistance is more advantageous than the decrease in life due to the movement of oxygen defects. Lifetime can be greatly increased.

シェルにおけるMn量および粒界におけるMn量を測定する方法としては、特に制限されず、たとえば、Mnのマッピング画像を解析することで測定してもよい。本実施形態では、以下のようにしてシェルにおけるMn量および粒界におけるMn量を測定する。   The method for measuring the amount of Mn in the shell and the amount of Mn in the grain boundary is not particularly limited, and for example, it may be measured by analyzing a mapping image of Mn. In the present embodiment, the amount of Mn at the shell and the amount of Mn at the grain boundary are measured as follows.

まず、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて誘電体層を観察することにより、誘電体粒子と粒界とを判別する。さらに、TEMに付属のエネルギー分散型X線分光装置(EDS)を用いて、粒界における点分析を行い、粒界における各元素の含有比を算出する。   First, a dielectric layer and a grain boundary are discriminated by observing the dielectric layer using a transmission electron microscope (TEM). Furthermore, using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) attached to the TEM, point analysis at the grain boundary is performed, and the content ratio of each element at the grain boundary is calculated.

具体的には、誘電体層の断面をTEMにより撮影し、明視野(BF)像を得る。この明視野像において誘電体粒子と誘電体粒子との間に存在し、該誘電体粒子とは異なるコントラストを有する領域を粒界とする。異なるコントラストを有するか否かの判断は、目視により行ってもよいし、画像処理を行うソフトウェア等により判断してもよい。   Specifically, a cross section of the dielectric layer is photographed with a TEM to obtain a bright field (BF) image. In this bright field image, a region that exists between dielectric particles and has a contrast different from that of the dielectric particles is defined as a grain boundary. The determination of whether or not the contrast is different may be made by visual observation, or may be made by software or the like that performs image processing.

続いて、図3(A)に示すように、粒界22であると判断した領域において、EDSにより点分析を行い、分析により得られた特性X線を解析して、Mn量を算出する。このとき、粒界以外の領域、たとえば誘電体粒子などに含まれる元素の情報が検出されないように、ビーム径、加速電圧、CL絞り等の測定条件を調整する。なお、測定点の数は特に制限されないが、5点以上であることが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 3A, in the region determined to be the grain boundary 22, point analysis is performed by EDS, characteristic X-rays obtained by the analysis are analyzed, and the amount of Mn is calculated. At this time, measurement conditions such as a beam diameter, an acceleration voltage, and a CL aperture are adjusted so that information on elements contained in regions other than the grain boundaries, such as dielectric particles, is not detected. The number of measurement points is not particularly limited, but is preferably 5 points or more.

Mn量は、測定点において検出された全ての元素の含有比の合計を100原子%としたときに、Mn原子が含まれる割合として算出される。そして、各測定点におけるMn量の平均値を算出し、この値を粒界におけるMn量とする。   The amount of Mn is calculated as the ratio of Mn atoms when the total content ratio of all elements detected at the measurement point is 100 atomic%. And the average value of the amount of Mn in each measurement point is calculated, and this value is made into the amount of Mn in a grain boundary.

次に、図3(A)に示すように、コアシェル構造粒子21のシェル21bにおいて、上記と同様の測定を行い、シェル21bにおけるMn量を算出する。コアシェル構造粒子21のコア21aとシェル21bとを判別する方法としては、該粒子の明視野像や粒子内におけるMnやR元素の分布を示すマッピング画像などから目視により行ってもよいし、画像処理を行うソフトウェア等により判断してもよい。   Next, as shown in FIG. 3A, the same measurement as described above is performed on the shell 21b of the core-shell structured particle 21, and the Mn amount in the shell 21b is calculated. As a method of discriminating between the core 21 a and the shell 21 b of the core-shell structured particle 21, it may be performed visually from a bright-field image of the particle, a mapping image showing the distribution of Mn and R elements in the particle, or image processing. It may be determined by software that performs the above.

シェル21bにおける測定点は、シェル21bの中央付近とすることが好ましい。本実施形態では、粒界22からコアシェル構造粒子21の中心方向に5nm程度の距離にある点がシェルの中央付近となる。なお、測定点は、粒界22における測定点1点に対し1点以上が対応する。したがって、測定点の数は5点以上であることが好ましく、任意に選択した粒子5個以上から測定点を選択することがより好ましい。そして、各測定点におけるMn量の平均値をシェル21bにおけるMn量とする。   The measurement point on the shell 21b is preferably near the center of the shell 21b. In the present embodiment, a point at a distance of about 5 nm from the grain boundary 22 toward the center of the core-shell structured particle 21 is near the center of the shell. One or more measurement points correspond to one measurement point at the grain boundary 22. Therefore, the number of measurement points is preferably 5 points or more, and more preferably, measurement points are selected from 5 or more arbitrarily selected particles. And let the average value of the amount of Mn in each measurement point be the amount of Mn in the shell 21b.

そして、図3(B)のように、得られた粒界におけるMn量と、シェルにおけるMn量(n)と、を比較して、粒界におけるMn量がシェルにおけるMn量の4倍以上(4n以上)であるかを判断する。   Then, as shown in FIG. 3B, the amount of Mn at the grain boundary and the amount of Mn at the shell (n) are compared, and the amount of Mn at the grain boundary is four times or more the amount of Mn at the shell ( 4n or more).

上述した構造は、たとえば、誘電体磁器組成物の組成、粒子径や焼成条件等を制御することで達成される。   The above-described structure is achieved, for example, by controlling the composition, particle diameter, firing conditions, etc. of the dielectric ceramic composition.

本実施形態では、誘電体粒子の平均結晶粒子径は、0.3μm以下であることが好ましい。平均結晶粒子径を上記の範囲とすることで、粒界の数を増やすことができる。その結果、誘電体層を薄層化した場合であっても、誘電体層中に粒界が多く存在しているため、絶縁抵抗の向上に粒界抵抗が寄与する。その結果、絶縁抵抗の寿命等の信頼性を向上させることができる。   In the present embodiment, the average crystal particle diameter of the dielectric particles is preferably 0.3 μm or less. By setting the average crystal particle diameter in the above range, the number of grain boundaries can be increased. As a result, even when the dielectric layer is thinned, there are many grain boundaries in the dielectric layer, so the grain boundary resistance contributes to the improvement of the insulation resistance. As a result, the reliability such as the life of the insulation resistance can be improved.

なお、誘電体粒子の平均結晶粒子径は、たとえば以下のようにして算出すればよい。まず、コンデンサ素子本体10を誘電体層2および内部電極層3の積層方向に平行な面で切断する。そして、その断面において誘電体粒子の面積を測定し、その面積に相当する円の直径(円相当径)を算出し、この円相当径を1.27倍した値を結晶粒子径とする。   Note that the average crystal particle diameter of the dielectric particles may be calculated as follows, for example. First, the capacitor element body 10 is cut along a plane parallel to the lamination direction of the dielectric layer 2 and the internal electrode layer 3. Then, the area of the dielectric particles in the cross section is measured, the diameter of the circle corresponding to the area (circle equivalent diameter) is calculated, and the value obtained by multiplying the circle equivalent diameter by 1.27 is taken as the crystal particle diameter.

得られた結晶粒子径から平均結晶粒子径を算出する方法としては特に制限されないが、たとえば、結晶粒子径を150個以上の誘電体粒子について測定し、得られた結晶粒子径の累積度数分布から累積が50%となる値を平均結晶粒子径とすればよい。   The method for calculating the average crystal particle size from the obtained crystal particle size is not particularly limited. For example, the crystal particle size is measured for 150 or more dielectric particles, and the cumulative frequency distribution of the obtained crystal particle size is used. A value at which the accumulation is 50% may be set as the average crystal particle diameter.

本実施形態では、上記の構造を容易に得るために、誘電体磁器組成物が、以下の成分を含むことが好ましい。   In this embodiment, in order to easily obtain the above structure, the dielectric ceramic composition preferably includes the following components.

まず、該誘電体磁器組成物は、主成分として、ペロブスカイト型構造を有するチタン酸バリウムを含むことが好ましい。チタン酸バリウム(BaTiO)において、Ba(Aサイト原子)とTi(Bサイト原子)との比を示すBa/Ti比は、化学量論組成から若干偏倚してもよい。本実施形態では、誘電体粒子の平均結晶粒子径を微細に制御できるため、Ba/Ti比は、1.000以上であることが好ましい。また、酸素(O)量も化学量論組成から若干偏倚してもよい。 First, the dielectric ceramic composition preferably includes barium titanate having a perovskite structure as a main component. In barium titanate (BaTiO 3 ), the Ba / Ti ratio indicating the ratio of Ba (A site atom) to Ti (B site atom) may be slightly deviated from the stoichiometric composition. In this embodiment, since the average crystal particle diameter of the dielectric particles can be finely controlled, the Ba / Ti ratio is preferably 1.000 or more. Also, the amount of oxygen (O) may be slightly deviated from the stoichiometric composition.

また、該誘電体磁器組成物は、副成分として、R元素の酸化物、A元素の酸化物、B元素の酸化物およびSiを含む酸化物を含むことが好ましい。   The dielectric ceramic composition preferably includes an oxide of R element, an oxide of A element, an oxide of B element and an oxide containing Si as subcomponents.

R元素の酸化物の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、R換算で、好ましくは1.0〜3.0モルである。R元素の酸化物の含有量を上記の範囲内とすることで、誘電体粒子中の電荷が補償され、高温加速寿命を向上できるという利点がある。なお、R元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選ばれる少なくとも1つであり、Y、Tb、DyおよびHoから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。 The content of the oxide of R element is preferably 1.0 to 3.0 mol in terms of R 2 O 3 with respect to 100 mol of barium titanate. By setting the content of the R element oxide within the above range, there is an advantage that the charge in the dielectric particles is compensated and the high temperature accelerated lifetime can be improved. The R element is at least one selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu; It is preferably at least one selected from Tb, Dy and Ho.

A元素の酸化物は、ペロブスカイト型構造中の主にAサイトを置換しやすい成分である。本実施形態では、A元素はBaおよび/またはCaである。その含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、BaOおよびCaO換算で、好ましくは0.5〜2.0モルである。A元素の酸化物の含有量を上記の範囲内とすることで、結晶粒子径を小さくできるという利点がある。また、A元素の酸化物は、ガラスとしてではなく、酸化物として含まれることが好ましい。   The oxide of element A is a component that easily replaces the A site mainly in the perovskite structure. In the present embodiment, the A element is Ba and / or Ca. The content is preferably 0.5 to 2.0 mol in terms of BaO and CaO with respect to 100 mol of barium titanate. By setting the content of the oxide of the element A within the above range, there is an advantage that the crystal particle diameter can be reduced. In addition, the oxide of the element A is preferably contained as an oxide, not as a glass.

B元素の酸化物は、ペロブスカイト型構造中の主にBサイトを置換しやすい成分である。本実施形態では、B元素は、Mnと、Mg、V、ZrおよびCrから選ばれる少なくとも1つと、である。すなわち、B元素は、Mnを必須とし、さらにMg等の元素を含む。その含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、MnO、MgO、V、ZrOおよびCr換算で、好ましくは3.0〜5.0モルである。B元素の酸化物の含有量を上記の範囲内とすることで、Mnが粒界に析出しやすくなり、粒界抵抗を向上できるという利点がある。 The oxide of the B element is a component that easily replaces the B site in the perovskite structure. In the present embodiment, the B element is Mn and at least one selected from Mg, V, Zr and Cr. That is, B element makes Mn essential and further contains elements such as Mg. The content is preferably 3.0 to 5.0 mol in terms of MnO, MgO, V 2 O 5 , ZrO 2 and Cr 2 O 3 with respect to 100 mol of barium titanate. By setting the content of the B element oxide within the above range, there is an advantage that Mn is easily precipitated at the grain boundary and the grain boundary resistance can be improved.

また、Mn単独での好ましい含有量は、MnO換算で、1.0〜2.0モルである。Mnの含有量を上記の範囲内とすることで、誘電体粒子への固溶限界を超えたMnが粒界に析出しやすくなる。   Moreover, preferable content in Mn independent is 1.0-2.0 mol in conversion of MnO. By setting the content of Mn within the above range, Mn exceeding the solid solubility limit in the dielectric particles is likely to precipitate at the grain boundaries.

Siを含む酸化物の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、SiO換算で、好ましくは0.5〜2.0モルである。Siを含む酸化物は焼結助剤として働く。また、Siを含む酸化物としては、特に制限されないが、本実施形態では、SiOが好ましい。 The content of the oxide containing Si is preferably 0.5 to 2.0 mol in terms of SiO 2 with respect to 100 mol of barium titanate. The oxide containing Si works as a sintering aid. Further, the oxide containing Si is not particularly limited, but in the present embodiment, SiO 2 is preferable.

本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、さらに、所望の特性に応じて、その他の成分を含有してもよい。   The dielectric ceramic composition according to the present embodiment may further contain other components according to desired characteristics.

誘電体層2の厚みは、薄層化の要求に応えるため、一層あたり1〜2μm程度であることが好ましい。   The thickness of the dielectric layer 2 is preferably about 1 to 2 μm per layer in order to meet the demand for thinning.

誘電体層2の積層数は、特に限定されないが、20以上であることが好ましい。積層数の上限は、特に限定されないが、たとえば2000程度である。   The number of laminated dielectric layers 2 is not particularly limited, but is preferably 20 or more. The upper limit of the number of stacked layers is not particularly limited, but is about 2000, for example.

(内部電極層3)
内部電極層3に含有される導電材は特に限定されず、たとえばNiまたはNi合金など公知の導電材を用いればよい。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が、通常、0.1〜3μm程度であることが好ましい。
(Internal electrode layer 3)
The conductive material contained in the internal electrode layer 3 is not particularly limited, and a known conductive material such as Ni or Ni alloy may be used. The thickness of the internal electrode layer 3 may be appropriately determined according to the application and the like, but is usually preferably about 0.1 to 3 μm.

(外部電極4)
外部電極4に含有される導電材は特に限定されず、たとえばNi,Cuや、これらの合金など公知の導電材を用いればよい。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が、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。
(External electrode 4)
The conductive material contained in the external electrode 4 is not particularly limited, and for example, a known conductive material such as Ni, Cu, or an alloy thereof may be used. The thickness of the external electrode 4 may be appropriately determined according to the application and the like, but is usually preferably about 10 to 50 μm.

(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、公知の方法により製造すればよい。本実施形態では、ペーストを用いてグリーンチップを作製し、これを焼成することで、積層セラミックコンデンサを製造する。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)
What is necessary is just to manufacture the multilayer ceramic capacitor 1 of this embodiment by a well-known method. In the present embodiment, a multilayer chip is manufactured by producing a green chip using a paste and firing it. Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described.

まず、誘電体層を形成するための誘電体原料を準備し、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 for forming a dielectric layer is prepared, and this is made into a paint to prepare a dielectric layer paste.

本実施形態では、誘電体原料として、まずチタン酸バリウムの原料と副成分の原料とを準備する。副成分の原料には、少なくともMnの酸化物の原料が含まれる。本実施形態では、副成分の原料には、R元素の酸化物の原料と、A元素の酸化物の原料と、Mnを除くB元素の酸化物の原料と、Siを含む酸化物の原料と、がさらに含まれていることが好ましい。   In the present embodiment, as the dielectric material, first, a barium titanate material and a subcomponent material are prepared. The raw material of the subcomponent includes at least a raw material of an oxide of Mn. In the present embodiment, the subcomponent materials include an R element oxide material, an A element oxide material, a B element oxide material excluding Mn, and an Si-containing oxide material. , Are preferably further included.

これらの原料としては、酸化物やその混合物、複合酸化物を用いることができる。また、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を用いてもよい。   As these raw materials, an oxide, a mixture thereof, or a composite oxide can be used. Moreover, you may use the various compounds used as an oxide mentioned above or complex oxide by baking.

誘電体層用ペーストは、上記の誘電体原料と、バインダと、溶剤と、を混練して得られる。バインダおよび溶剤は、公知のものを用いればよい。該ペーストは、必要に応じて、可塑剤等の添加物を含んでもよい。   The dielectric layer paste is obtained by kneading the dielectric raw material, a binder, and a solvent. Known binders and solvents may be used. The paste may contain an additive such as a plasticizer as necessary.

内部電極層用ペーストは、上記の導電材と、バインダと、溶剤と、を混練して得られる。バインダおよび溶剤は、公知のものを用いればよい。該ペーストは、必要に応じて、共材や可塑剤等の添加物を含んでもよい。   The internal electrode layer paste is obtained by kneading the conductive material, a binder, and a solvent. Known binders and solvents may be used. The paste may contain additives such as a co-material and a plasticizer as necessary.

外部電極用ペーストは、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.

得られたペーストを用いて、グリーンシートや内部電極パターンを形成し、これらを積層してグリーンチップを得る。   Using the obtained paste, green sheets and internal electrode patterns are formed and laminated to obtain a green chip.

得られたグリーンチップに対し、脱バインダ処理を行う。脱バインダ処理条件は、公知の条件とすればよく、たとえば、保持温度を好ましくは180〜400℃とする。   The obtained green chip is subjected to a binder removal process. The binder removal treatment condition may be a known condition. For example, the holding temperature is preferably 180 to 400 ° C.

脱バインダ処理後、グリーンチップの焼成を行い、焼結体としてのコンデンサ素子本体を得る。焼成条件は、公知の条件とすればよく、たとえば、還元性雰囲気において、保持温度を1300℃以下とすることが好ましい。   After the binder removal treatment, the green chip is fired to obtain a capacitor element body as a sintered body. The firing conditions may be known conditions. For example, the holding temperature is preferably 1300 ° C. or lower in a reducing atmosphere.

焼成後、得られたコンデンサ素子本体に対し、再酸化処理(アニール)を行うことが好ましい。アニール条件は、公知の条件とすればよく、たとえば、アニール時の酸素分圧を焼成時の酸素分圧よりも高い酸素分圧とし、保持温度を1100℃以下とすることが好ましい。   After firing, the obtained capacitor element body is preferably subjected to reoxidation treatment (annealing). The annealing conditions may be known conditions. For example, it is preferable that the oxygen partial pressure during annealing is higher than the oxygen partial pressure during firing, and the holding temperature is 1100 ° C. or lower.

上記のようにして得られたコンデンサ素子本体に端面研磨を施し、外部電極用ペーストを塗布して焼き付けし、外部電極4を形成する。そして、必要に応じ、外部電極4の表面に、めっき等により被覆層を形成する。   The capacitor element main body obtained as described above is subjected to end surface polishing, and an external electrode paste is applied and baked 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 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、本発明に係るセラミック電子部品として、積層セラミックコンデンサを例示したが、このようなセラミック電子部品としては、積層セラミックコンデンサに限定されず、上記構成を有する電子部品であれば何でも良い。本発明に係る電子部品は、中高圧用途の電子部品として特に好適である。   For example, in the embodiment described above, a multilayer ceramic capacitor is exemplified as the ceramic electronic component according to the present invention. However, the ceramic electronic component is not limited to the multilayer ceramic capacitor, and may be an electronic component having the above-described configuration. Anything is fine. The electronic component according to the present invention is particularly suitable as an electronic component for medium to high pressure applications.

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.

まず、主成分の原料としてBaTiO粉末を準備した。副成分の原料は、以下に示す原料を準備した。R元素の酸化物の原料として、Y粉末を準備し、A元素の酸化物の原料としてBaO粉末およびCaO粉末を準備し、B元素の酸化物の原料として、MnO粉末、MgO粉末およびV粉末を準備し、Siを含む酸化物の原料として、SiO粉末を準備し、これらを粉砕した。なお、BaTiO粉末のBa/Ti比は表1に示す値であった。 First, BaTiO 3 powder was prepared as a main component material. The raw materials shown below were prepared as subcomponent raw materials. Y 2 O 3 powder is prepared as the raw material for the oxide of R element, BaO powder and CaO powder are prepared as the raw material for the oxide of A element, and MnO powder, MgO powder and V 2 O 5 powder was prepared, and SiO 2 powder was prepared as an oxide raw material containing Si, and these were pulverized. The Ba / Ti ratio of the BaTiO 3 powder was the value shown in Table 1.

次に、上記で準備したBaTiO粉末と粉砕した副成分の原料とをボールミルで5時間湿式粉砕し、これを乾燥して誘電体原料を得た。なお、各副成分の添加量は、焼成後の誘電体磁器組成物において、主成分であるBaTiO100モルに対して、各元素換算で、表1に示す量となるようにした。 Next, the BaTiO 3 powder prepared above and the pulverized subcomponent raw material were wet pulverized with a ball mill for 5 hours and dried to obtain a dielectric raw material. In addition, the addition amount of each subcomponent was set to the amount shown in Table 1 in terms of each element with respect to 100 mol of BaTiO 3 as the main component in the dielectric ceramic composition after firing.

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, 100 parts by weight of the obtained dielectric material, 10 parts by weight of polyvinyl butyral resin, 5 parts by weight of dioctyl phthalate (DOP) as a plasticizer, and 100 parts by weight of alcohol as a solvent are mixed with a ball mill to obtain a paste. To obtain a dielectric layer paste.

また、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、ペースト化して内部電極層用ペーストを作製した。   Further, 44.6 parts by weight of Ni particles, 52 parts by weight of terpineol, 3 parts by weight of ethyl cellulose, and 0.4 parts by weight of benzotriazole are kneaded with three rolls to form a paste for an internal electrode layer. did.

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2μm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を得て、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 2 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 laminate, and the green laminate 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で行い、コンデンサ素子本体としての焼結体を得た。   Next, the obtained green chip was subjected to binder removal processing, firing and annealing under the following conditions to obtain a sintered body as a capacitor element body.

脱バインダ処理条件は、昇温速度を25℃/時間、保持温度を260℃、温度保持時間を8時間、雰囲気を空気中とした。   The binder removal processing conditions were a temperature rising rate of 25 ° C./hour, a holding temperature of 260 ° C., a temperature holding time of 8 hours, and an atmosphere in the air.

焼成条件は、昇温速度および降温速度を600℃/時間、保持温度を1200〜1300℃とし、保持時間を2時間とした。雰囲気ガスは、加湿したN+H混合ガス(酸素分圧:10−13MPa)とした。 The firing conditions were a temperature rising rate and a temperature falling rate of 600 ° C./hour, a holding temperature of 1200 to 1300 ° C., and a holding time of 2 hours. The atmospheric gas was a humidified N 2 + H 2 mixed gas (oxygen partial pressure: 10 −13 MPa).

アニール条件は、昇温速度および降温速度を200℃/時間、保持温度を1050℃、温度保持時間を2時間とした。雰囲気ガスは、加湿したNガス(酸素分圧:10−7MPa)とした。 The annealing conditions were a temperature rising rate and a temperature falling rate of 200 ° C./hour, a holding temperature of 1050 ° C., and a temperature holding time of 2 hours. The atmosphere gas was humidified N 2 gas (oxygen partial pressure: 10 −7 MPa).

次いで、得られた焼結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合金を塗布し、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、2.0mm×1.2mm×0.6mmであり、誘電体層の厚みが1.6μm程度、内部電極層の厚みが1.4μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は5であった。   Next, the end surface of the obtained sintered body was polished by sand blasting, and then an In—Ga alloy was applied as an external electrode to obtain a multilayer ceramic capacitor sample shown in FIG. The size of the obtained capacitor sample is 2.0 mm × 1.2 mm × 0.6 mm, the thickness of the dielectric layer is about 1.6 μm, the thickness of the internal electrode layer is 1.4 μm, and is sandwiched between the internal electrode layers The number of dielectric layers was 5.

得られたコンデンサ試料について、平均結晶粒子径を測定し、シェルにおけるMn量および粒界におけるMn量を算出した。さらに比誘電率、誘電損失、絶縁抵抗(IR)および高温加速寿命(HALT)の測定を、それぞれ下記に示す方法により行った。   About the obtained capacitor | condenser sample, the average crystal grain diameter was measured and the amount of Mn in a shell and the amount of Mn in a grain boundary were computed. Furthermore, the specific dielectric constant, dielectric loss, insulation resistance (IR) and high temperature accelerated lifetime (HALT) were measured by the methods shown below.

(平均結晶粒子径)
コンデンサ試料を切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、SEM写真を撮影した。このSEM写真をソフトウェアにより画像処理を行い、誘電体粒子の境界を判別し、各誘電体粒子の面積を算出した。そして、算出された誘電体粒子の面積を円相当径に換算して結晶粒子径を算出した。この測定を150個の誘電体粒子について行い、その平均値を平均結晶粒子径とした。平均結晶粒子径は0.30μm以下を良好とした。結果を表3に示す。
(Average crystal particle size)
The capacitor sample was cut, the cut surface was observed with a scanning electron microscope (SEM), and a SEM photograph was taken. The SEM photograph was subjected to image processing by software, the boundaries of the dielectric particles were determined, and the area of each dielectric particle was calculated. Then, the crystal particle diameter was calculated by converting the calculated area of the dielectric particles into the equivalent circle diameter. This measurement was performed on 150 dielectric particles, and the average value was defined as the average crystal particle size. The average crystal particle size was 0.30 μm or less. The results are shown in Table 3.

(粒界におけるMn量およびシェルにおけるMn量)
まず、コンデンサ試料を誘電体層に対して垂直な面で切断した。この切断面について、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、コアシェル構造粒子と粒界との判別を行い、さらにコアシェル構造粒子におけるコアとシェルとの判別を行った。次いで、任意に選択した5点の粒界において、TEMに付属のEDS装置を用いて、点分析を行った。測定により得られた特性X線を定量分析し、検出された元素の含有比に占めるMnの割合を算出した。各測定点で得られたMnの割合の平均値を求めることで、粒界におけるMn量を算出した。
(Mn content at grain boundaries and Mn content at shell)
First, the capacitor sample was cut along a plane perpendicular to the dielectric layer. The cut surface was observed with a transmission electron microscope (TEM) to discriminate between core-shell structured particles and grain boundaries, and further discriminate between cores and shells in the core-shell structured particles. Subsequently, point analysis was performed using an EDS apparatus attached to the TEM at arbitrarily selected five grain boundaries. The characteristic X-ray obtained by the measurement was quantitatively analyzed, and the proportion of Mn in the content ratio of the detected element was calculated. By calculating the average value of the ratio of Mn obtained at each measurement point, the amount of Mn at the grain boundary was calculated.

さらに、粒界におけるMn量の測定点の近傍に存在する誘電体粒子のシェルの中央付近において任意に選択した5点において、上記と同様にして、シェルにおけるMn量を算出した。試料番号2および4について、粒界におけるMn量およびシェルにおけるMn量を測定した領域のTEM写真を図4に示し、粒界におけるMn量およびシェルにおけるMn量を表2に示した。また、表3では、各試料について、シェルにおけるMn量に対する粒界におけるMn量が7倍以上である場合には「◎」、4倍以上である場合には「○」、4倍未満である場合を「×」と表記した。   Further, the Mn amount in the shell was calculated in the same manner as described above at five points arbitrarily selected near the center of the shell of the dielectric particles existing in the vicinity of the measurement point of the Mn amount at the grain boundary. For Sample Nos. 2 and 4, a TEM photograph of the region where the Mn amount at the grain boundary and the Mn amount at the shell were measured is shown in FIG. 4, and the Mn amount at the grain boundary and the Mn amount at the shell are shown in Table 2. Further, in Table 3, for each sample, when the amount of Mn at the grain boundary relative to the amount of Mn in the shell is 7 times or more, “◎”, when it is 4 times or more, “◯”, less than 4 times. The case was described as “×”.

(比誘電率ε)
比誘電率εは、コンデンサ試料に対し、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(HP社製4284A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)1.0Vrmsの条件下で測定された静電容量から算出した。比誘電率は高いほうが好ましく、本実施例では、比誘電率が1500以上であった試料を良好であると判断した。結果を表3に示す。
(Relative permittivity ε)
The relative dielectric constant ε was measured on a capacitor sample at a reference temperature of 25 ° C. using a digital LCR meter (4284A manufactured by HP) under conditions of a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage) of 1.0 Vrms. Calculated from the electric capacity. A higher relative dielectric constant is preferable, and in this example, a sample having a relative dielectric constant of 1500 or more was judged to be good. The results are shown in Table 3.

(誘電損失(tanδ))
誘電損失(tanδ)は、コンデンサ試料に対し、基準温度25℃において、デジタルLCRメータ(HP社製4284A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)1.0Vrmsの条件下で測定した。誘電損失は低いほうが好ましく、本実施例では、誘電損失が4%以下であった試料を良好であると判断した。結果を表3に示す。
(Dielectric loss (tan δ))
The dielectric loss (tan δ) was measured for a capacitor sample at a reference temperature of 25 ° C. with a digital LCR meter (4284A manufactured by HP) under conditions of a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage) of 1.0 Vrms. It is preferable that the dielectric loss is low. In this example, a sample having a dielectric loss of 4% or less was judged to be good. The results are shown in Table 3.

(高温加速寿命(HALT))
コンデンサ試料に対し、190℃にて、10V/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、高温加速寿命を評価した。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故障時間とし、これをワイブル解析することにより算出した平均故障時間(MTTF)を寿命と定義した。また、本実施例では、上記の評価を20個のコンデンサ試料について行い、その平均値を高温加速寿命とした。本実施例では高温加速寿命が100時間以上であった試料を良好であると判断した。結果を表3に示す。
(High temperature accelerated life (HALT))
The capacitor sample was held at 190 ° C. under an electric field of 10 V / μm in a DC voltage applied state, and the lifetime was measured to evaluate the high temperature accelerated lifetime. In this example, the time from the start of application until the insulation resistance drops by an order of magnitude was defined as the failure time, and the average failure time (MTTF) calculated by performing Weibull analysis was defined as the lifetime. In this example, the above evaluation was performed on 20 capacitor samples, and the average value was defined as the high temperature accelerated life. In this example, a sample having a high temperature accelerated lifetime of 100 hours or more was judged to be good. The results are shown in Table 3.

Figure 2012201530
Figure 2012201530

Figure 2012201530
Figure 2012201530

Figure 2012201530
Figure 2012201530

図4および表2より、試料番号4では、粒界におけるMn量が、シェルにおけるMn量よりも4倍以上多いことが確認できた。一方、試料番号2では、粒界におけるMn量と、シェルにおけるMn量と、がほとんど変わらないことが確認できた。   4 and Table 2, in sample number 4, it was confirmed that the amount of Mn at the grain boundary was four times or more larger than the amount of Mn in the shell. On the other hand, in sample number 2, it was confirmed that the amount of Mn at the grain boundary and the amount of Mn at the shell hardly changed.

表3より、シェルにおけるMn量に対する粒界におけるMn量が4倍未満である場合(試料番号1〜3、7〜15、17および18)には、高温加速寿命が劣っていることが確認できた。すなわち、高い電界強度下では、信頼性に劣ることになる。   From Table 3, when the amount of Mn at the grain boundary relative to the amount of Mn in the shell is less than 4 times (sample numbers 1 to 3, 7 to 15, 17 and 18), it can be confirmed that the high temperature accelerated life is inferior. It was. That is, the reliability is poor under a high electric field strength.

一方、シェルにおけるMn量に対する粒界におけるMn量が4倍以上である場合には(試料番号4〜6、16および19)、高温加速寿命が良好であることが確認できた。特に、シェルにおけるMn量に対する粒界におけるMn量が7倍以上である場合に、高温加速寿命が非常に良好になることが確認できた。また、平均結晶粒子径が0.3μm以下であることが好ましいことも確認できた。   On the other hand, when the amount of Mn at the grain boundary with respect to the amount of Mn in the shell is 4 times or more (sample numbers 4 to 6, 16 and 19), it was confirmed that the high temperature accelerated life was good. In particular, it has been confirmed that the high temperature accelerated life is very good when the Mn content at the grain boundary with respect to the Mn content in the shell is 7 times or more. It was also confirmed that the average crystal particle size is preferably 0.3 μm or less.

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
21… コアシェル構造粒子
21a… コア
21b… シェル
22… 粒界
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 21 ... Core-shell structure particle 21a ... Core 21b ... Shell 22 ... Grain boundary 3 ... Internal electrode layer 4 ... External electrode

Claims (6)

複数の誘電体粒子と、前記誘電体粒子間に存在する粒界と、を有する誘電体磁器組成物であって、
前記誘電体粒子が、コアと、前記コアの周囲に存在し、Mnが固溶しているシェルと、からなるコアシェル構造を有する粒子を含み、
前記シェルに存在するMn量に対する前記粒界に存在するMn量が4倍以上であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
A dielectric ceramic composition having a plurality of dielectric particles and a grain boundary existing between the dielectric particles,
The dielectric particles include particles having a core-shell structure including a core and a shell present around the core and in which Mn is dissolved,
The dielectric ceramic composition characterized in that the amount of Mn present at the grain boundary with respect to the amount of Mn present in the shell is four times or more.
前記誘電体粒子の平均結晶粒子径が0.3μm以下である請求項1に記載の誘電体磁器組成物。   The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein an average crystal particle diameter of the dielectric particles is 0.3 μm or less. 前記誘電体磁器組成物が、主成分として、チタン酸バリウムを含有し、副成分として、R元素の酸化物(R元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも1つ)と、
A元素の酸化物(A元素は、BaおよびCaからなる群から選ばれる少なくとも1つ)と、
B元素の酸化物(B元素は、Mnと、Mg、V、ZrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1つとである)と、
Siを含む酸化物と、を含有する請求項1または2に記載の誘電体磁器組成物。
The dielectric ceramic composition contains barium titanate as a main component, and an oxide of R element as a subcomponent (R element is Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu , Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu), and
An oxide of element A (the element A is at least one selected from the group consisting of Ba and Ca);
An oxide of element B (element B is Mn and at least one selected from the group consisting of Mg, V, Zr and Cr);
The dielectric ceramic composition according to claim 1 or 2, comprising an oxide containing Si.
前記チタン酸バリウム100モルに対し、前記R元素の酸化物の含有量が、R換算で、1.0〜3.0モル、前記A元素の酸化物の含有量が、BaOおよびCaO換算で、0.5〜2.0モル、前記B元素の酸化物の含有量が、MnO、MgO、V、ZrOおよびCr換算で、3.0〜5.0モル、Siを含む酸化物の含有量が、SiO換算で、0.5〜2.0モルである請求項3に記載の誘電体磁器組成物。 The content of the oxide of the R element is 1.0 to 3.0 mol in terms of R 2 O 3 and the content of the oxide of the A element is BaO and CaO with respect to 100 mol of the barium titanate. 0.5 to 2.0 mol in terms of conversion, and the content of the B element oxide is 3.0 to 5.0 mol in terms of MnO, MgO, V 2 O 5 , ZrO 2 and Cr 2 O 3. The dielectric ceramic composition according to claim 3, wherein the content of the oxide containing Si is 0.5 to 2.0 mol in terms of SiO 2 . 前記Mnの酸化物の含有量が、MnO換算で、1.0〜2.0モルである請求項4に記載の誘電体磁器組成物。   The dielectric ceramic composition according to claim 4, wherein a content of the Mn oxide is 1.0 to 2.0 mol in terms of MnO. 請求項1〜5のいずれかに記載の誘電体磁器組成物から構成される誘電体層と、電極と、を有する電子部品。   The electronic component which has a dielectric material layer comprised from the dielectric material ceramic composition in any one of Claims 1-5, and an electrode.
JP2011065753A 2011-03-24 2011-03-24 Dielectric ceramic composition and electronic component Withdrawn JP2012201530A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011065753A JP2012201530A (en) 2011-03-24 2011-03-24 Dielectric ceramic composition and electronic component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011065753A JP2012201530A (en) 2011-03-24 2011-03-24 Dielectric ceramic composition and electronic component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012201530A true JP2012201530A (en) 2012-10-22

Family

ID=47182893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011065753A Withdrawn JP2012201530A (en) 2011-03-24 2011-03-24 Dielectric ceramic composition and electronic component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012201530A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016058687A (en) * 2014-09-12 2016-04-21 株式会社村田製作所 Multilayer ceramic capacitor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016058687A (en) * 2014-09-12 2016-04-21 株式会社村田製作所 Multilayer ceramic capacitor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5838927B2 (en) Multilayer ceramic electronic components
JP4858248B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP5531863B2 (en) Dielectric ceramic composition and ceramic electronic component
JP5217405B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP4967963B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2012129508A (en) Laminated ceramic electronic component
JP2019131438A (en) Dielectric ceramic composition and laminated ceramic capacitor
JP5446880B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2017178684A (en) Dielectric ceramic composition and multilayer ceramic capacitor
JP2009203089A (en) Dielectric ceramic composition and electronic component
JP2009084112A (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2017178685A (en) Dielectric ceramic composition and multilayer ceramic capacitor
JP2012033556A (en) Laminate ceramic electronic component
JP2011057511A (en) Ceramic electronic part and method for manufacturing the same
JP2013157460A (en) Laminated ceramic capacitor
KR20120074224A (en) Multi-layer ceramic capacitor
JP5672119B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP5067572B2 (en) Dielectric porcelain composition
JP2009161417A (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2017178686A (en) Dielectric ceramic composition and multilayer ceramic capacitor
JP2012166976A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic electronic component
JP2008247657A (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP2013211398A (en) Multilayer ceramic capacitor
JP5803694B2 (en) Dielectric ceramic composition and ceramic electronic component
JP5488118B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140603