JP2012214334A - 誘電体磁器組成物および電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の誘電体粒子と、誘電体粒子間に存在する粒界と、を有する誘電体磁器組成物であって、誘電体粒子が、固溶体粒子(21)により構成され、粒界(31,32)にSiが均一に存在する。誘電体磁器組成物は、主成分として、組成式(Ba1−xCax)a(Ti1−yZry)O2+aで表される化合物を含有し、副成分として、RE元素(Y、DyおよびHoから選ばれる1つ以上)の酸化物、と、Mnの酸化物と、Siを含む酸化物と、を含有し、組成式中のx、yおよびaが、0≦x≦0.08、0.005≦y≦0.08、0.995≦a≦1.015であり、Mnに対するRE元素のモル比が、3≦RE/Mn≦6であることが好ましい。
【選択図】図3
Description
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、固溶体粒子により構成され、
前記粒界にSiが均一に存在することを特徴とする。
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。
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、図2に示すように、複数の誘電体粒子21と、誘電体粒子間に存在する粒界30と、を有する。
本実施形態では、誘電体粒子は、主成分粒子内に、主成分を構成する元素とは異なる元素(副成分元素)が固溶(拡散)した粒子(固溶体粒子21)により構成される。該粒子は、主成分粒子の全体に副成分元素が固溶(拡散)した結果、副成分元素が主成分粒子の全体に存在している結晶粒子である。なお、全ての副成分元素が主成分粒子に全体的に存在している必要はなく、一部の副成分元素のみが主成分粒子に全体的に存在していればよい。
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。
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。
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。
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300個の誘電体粒子について行い、累積個数が50%の場合の結晶粒子径を平均結晶粒子径とした。平均結晶粒子径は0.2〜0.5μmを良好とした。結果を表2に示す。
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、走査透過型電子顕微鏡(STEM)により観察し、固溶体粒子と粒界との判別を行った。次いで、任意に選択した10点の粒界において、STEM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Siの割合を算出した。各測定点で得られたSiの割合の標準偏差(σ)を求めることで、Siが粒界に均一に存在しているか否かを判断した。本実施例では、標準偏差が±5%以内であった場合に、Siが粒界に均一に存在していると判断した。結果を表1に示す。試料番号9について、粒界におけるSi量を測定した領域のSTEM写真および測定結果を図4に示す。また、試料番号1、9および19についての切断面の明視野像、Siのマッピング図およびRE元素のマッピング図を図5に示す。なお、図5では、REとして、Yを添加した場合を例示している。マッピング図において、明るい部分は対応する元素が多く存在していることを表す。
コンデンサ試料に対し、直流電圧を0Vから10Vずつ印加した際に、電流が10mA以上流れた時の電圧を絶縁破壊電圧とした。本実施例では、上記の評価を50個の試料について行い、絶縁破壊電圧の平均値が100Vを上回る試料を良好であると判断した。結果を表2に示す。
コンデンサ試料に対し、160℃にて、15V/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20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2に示す。
10… コンデンサ素子本体
2… 誘電体層
21… 固溶体粒子
30、31、32… 粒界
3… 内部電極層
4… 外部電極
Claims (4)
- 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、固溶体粒子により構成され、
前記粒界にSiが均一に存在することを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 前記誘電体磁器組成物が、主成分として、組成式(Ba1−xCax)a(Ti1−yZry)O2+aで表される化合物を含有し、副成分として、RE元素の酸化物(RE元素は、Y、DyおよびHoからなる群から選ばれる少なくとも1つ)と、
Mnの酸化物と、
Siを含む酸化物と、を含有し、
組成式中の前記x、yおよびaが、0≦x≦0.08、0.005≦y≦0.08、0.995≦a≦1.015であり、
前記Mnに対する前記RE元素の比が、モル比で、3≦RE/Mn≦6である請求項1に記載の誘電体磁器組成物。 - 前記化合物100モルに対し、前記RE元素の酸化物の含有量が、RE2O3換算で、0.2〜1.5モル、前記Mnの酸化物の含有量が、MnO換算で、0.05〜1.0モル、前記Siの酸化物の含有量が、SiO2換算で、0.5〜2.0モルである請求項2に記載の誘電体磁器組成物。
- 請求項1〜3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。
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