JP2014189464A - Ceramic composition and ceramic electronic part - Google Patents

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Sanshiro Ama
三四郎 阿滿
Hidesada Natsui
秀定 夏井
Migaku Masai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel ceramic composition which has a high relative dielectric constant and can suppress lowering of the relative dielectric constant even when a high DC voltage is applied and a ceramic electronic part which uses the ceramic composition and keeps a high capacity even when a DC voltage is applied.SOLUTION: A ceramic composition has a general formula of (BiSr)(FeTi)O, where 0.2≤x≤0.7 and 0.2≤y≤0.7, and its sintered body has an average particle size of 1.0 μm or smaller.

Description

本発明は、磁器組成物と、その磁器組成物を用いるセラミック電子部品に関するものである。   The present invention relates to a porcelain composition and a ceramic electronic component using the porcelain composition.

近年、電気機器および電子機器の小型化かつ高性能化が急速に進み、このような機器に使用されるセラミック電子部品についても、小型しかつ容量の拡大(小型大容量化)が求められている。   In recent years, miniaturization and high performance of electrical equipment and electronic equipment have rapidly progressed, and ceramic electronic components used in such equipment are also required to be small and to have a larger capacity (smaller and larger capacity). .

セラミック電子部品の一つであるセラミックコンデンサにおいては、小型大容量化のため、磁器組成物として比誘電率が高いBaTiO系の材料が用いられている。しかしながら、BaTiO系の磁器組成物は、直流電圧印加の電圧によりその比誘電率が低下する。このため、直流電圧印加の環境で使用する場合には、印加する直流電圧の増加によって比誘電率が低下し、電子部品として容量が低下してしまう。このため、こうした電子部品を電子回路に用いるには、直流電圧の印加による容量の低下を加味する必要があった。 In a ceramic capacitor which is one of ceramic electronic components, a BaTiO 3 based material having a high relative dielectric constant is used as a porcelain composition in order to reduce the size and capacity. However, the relative dielectric constant of the BaTiO 3 -based porcelain composition is lowered by the voltage applied with the DC voltage. For this reason, when used in an environment where a DC voltage is applied, an increase in the DC voltage to be applied decreases the relative dielectric constant, resulting in a decrease in capacity as an electronic component. For this reason, in order to use such an electronic component in an electronic circuit, it is necessary to take into account a decrease in capacity due to application of a DC voltage.

このため、印加する直流電圧の電圧によって、磁器組成物の比誘電率や電子部品の容量の低下を抑制することが要求されていた。特に、近年では、電子部品にかかる直流電圧印加の電圧が高くなる傾向にあり、その要求はより強くなっている。   For this reason, it has been required to suppress a decrease in the relative dielectric constant of the porcelain composition and the capacity of the electronic component by the applied DC voltage. In particular, in recent years, the DC voltage applied voltage applied to electronic components tends to increase, and the demand has become stronger.

これに対して、特許文献1および特許文献2には、磁器組成物として比誘電率が高いBaTiO系の材料で、直流電圧の印加による比誘電率の低下が小さくすることのできる効果を有する組成が開示されている。 On the other hand, Patent Document 1 and Patent Document 2 are BaTiO 3 based materials having a high relative dielectric constant as a porcelain composition, and have an effect of reducing a decrease in relative dielectric constant due to application of a DC voltage. A composition is disclosed.

特開2000−058377号公報JP 2000-058377 A 特開2000−058378号公報JP 2000-058378 A

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されている磁器組成物では、電子部品に印加する直流電圧が高くなると、容量の変化を抑制するには十分ではなかった。特に、磁器組成物に対して5V/μm以上の高い電界強度の直流電圧がかかる場合では、その比誘電率の変化率が直流電圧を印加していない場合に比べ、30%以上低下してしまっていた。   However, the porcelain compositions disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are not sufficient to suppress the change in capacitance when the DC voltage applied to the electronic component is increased. In particular, when a DC voltage having a high electric field strength of 5 V / μm or more is applied to the porcelain composition, the rate of change of the relative dielectric constant is reduced by 30% or more compared to when no DC voltage is applied. It was.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高い直流電圧を印加しても比誘電率の低下を抑制することの出来る、比誘電率が高い新規の磁器組成物を提供することを目的とする。また、その磁器組成物を用いて、直流電圧を印加する場合であっても高い容量を維持することができるセラミック電子部品を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a novel ceramic composition having a high relative dielectric constant capable of suppressing a decrease in relative dielectric constant even when a high DC voltage is applied. With the goal. Another object of the present invention is to provide a ceramic electronic component that can maintain a high capacity even when a DC voltage is applied using the porcelain composition.

本発明の磁器組成物は、一般式が、(Bi1−xSr)(Fe1−yTi)Oで表され、0.2≦x≦0.7かつ0.2≦y≦0.7であり、焼結体平均粒径が1.0μm以下であることを特徴とする。 The porcelain composition of the present invention has a general formula represented by (Bi 1-x Sr x ) (Fe 1-y Ti y ) O 3 , and 0.2 ≦ x ≦ 0.7 and 0.2 ≦ y ≦ The average particle size of the sintered body is 1.0 μm or less.

これによって、高い直流電圧を印加しても比誘電率の低下を抑制することの出来る、比誘電率が高い新規の磁器組成物を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide a novel porcelain composition having a high relative dielectric constant that can suppress a decrease in relative dielectric constant even when a high DC voltage is applied.

本発明の磁器組成物は、前記一般式におけるxとyの比が0.9≦x/y≦1.1の範囲にあることが好ましい。   In the porcelain composition of the present invention, the ratio of x and y in the general formula is preferably in the range of 0.9 ≦ x / y ≦ 1.1.

本発明のセラミック電子部品は、前記の磁器組成物を有することを特徴とする。   The ceramic electronic component of the present invention is characterized by having the above-mentioned porcelain composition.

本発明は、磁器組成物において、高い直流電圧を印加しても比誘電率の低下を抑制することの出来る誘電率が高い新規の磁器組成物を提供することができる。また、その磁器組成物を用いて、直流電圧を印加する場合であっても高い容量を維持することができるセラミック電子部品を得ることができる。   The present invention can provide a novel porcelain composition having a high dielectric constant capable of suppressing a decrease in relative dielectric constant even when a high DC voltage is applied. In addition, a ceramic electronic component that can maintain a high capacity even when a DC voltage is applied can be obtained using the porcelain composition.

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。1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment 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.

本実施形態の磁器組成物は、一般式(Bi1−xSr)(Fe1−yTi)Oで表され、0.2≦x≦0.7かつ0.2≦y≦0.7であり、焼結体平均粒径が1.0μm以下であることを特徴とする。 The porcelain composition of the present embodiment is represented by the general formula (Bi 1-x Sr x ) (Fe 1-y Ti y ) O 3 , and 0.2 ≦ x ≦ 0.7 and 0.2 ≦ y ≦ 0. The average particle size of the sintered body is 1.0 μm or less.

一般式(Bi1−xSr)(Fe1−yTi)Oで表され、0.2≦x≦0.7かつ0.2≦y≦0.7であれば、比誘電率が高く、高い直流電圧印加時でも比誘電率を高く保持することができる。さらに、xは、比誘電率と高い直流電圧印加時でも比誘電率を高く保持することができる観点で0.3以上0.65以下であることがより好ましい。そしてyは、比誘電率の観点で0.5以上0.65以下であることがより好ましい。 It is represented by the general formula (Bi 1-x Sr x) (Fe 1-y Ti y) O 3, if 0.2 ≦ x ≦ 0.7 and a 0.2 ≦ y ≦ 0.7, the relative dielectric constant The relative dielectric constant can be kept high even when a high DC voltage is applied. Further, x is more preferably not less than 0.3 and not more than 0.65 from the viewpoint that the relative permittivity can be kept high even when the relative permittivity and a high DC voltage are applied. And y is more preferably 0.5 or more and 0.65 or less from the viewpoint of relative dielectric constant.

さらに一般式におけるxとyの比が0.9≦x/y≦1.1であることがより好ましい。この範囲であれば、一般式(Bi1−xSr)(Fe1−yTi)Oで、(Bi,Sr)と(Fe,Ti)の比率が、化学量論組成に近くなり、焼結体での結晶が安定するため、磁器組成物の比誘電率がより高く、印加する直流電圧が高くても比誘電率の低下を抑制することができると発明者らは考えている。 Further, the ratio of x and y in the general formula is more preferably 0.9 ≦ x / y ≦ 1.1. Within this range, in the general formula (Bi 1-x Sr x ) (Fe 1-y Ti y ) O 3 , the ratio of (Bi, Sr) and (Fe, Ti) is close to the stoichiometric composition. The inventors believe that since the crystals in the sintered body are stable, the relative permittivity of the porcelain composition is higher, and the decrease in the relative permittivity can be suppressed even when the applied DC voltage is high. .

本実施形態における磁器組成物の焼結体平均粒径とは、焼結体組織を構成する平均の粒子径である。その測定方法は特に限定されないが、試料を任意な面で切断し、その切断面を研磨し、研磨面にケミカルエッチング等を施して、焼結体における粒子と粒界を確認できるようにする。そしてその面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した画像を、コード法により粒子径を測定する。その粒子径を焼結体粒子の平均粒径とすることができる。   The sintered body average particle diameter of the ceramic composition in the present embodiment is an average particle diameter constituting the sintered body structure. The measurement method is not particularly limited, but the sample is cut on an arbitrary surface, the cut surface is polished, and the polished surface is subjected to chemical etching or the like so that the particles and grain boundaries in the sintered body can be confirmed. Then, the particle diameter of the image obtained by observing the surface with a scanning electron microscope (SEM) is measured by a code method. The particle diameter can be the average particle diameter of the sintered body particles.

ここでのコード法とは、観察した画像面に任意の直線を長さLで引き、直線と交わる粒界との交点Nを計測し、(1)式に示すように、直線の長さLをNで割り粒界と粒界との間の平均長を求める。そして、結晶粒を等大球と仮定し、1.5を掛け算しそれを平均粒子径つまり焼結体平均粒径Dとすることができる。
D=1.5×(L/N) ・・・(1)
In this coding method, an arbitrary straight line is drawn with a length L on the observed image plane, and the intersection N with the grain boundary intersecting with the straight line is measured. As shown in the equation (1), the straight line length L Is divided by N to obtain the average length between the grain boundaries. Then, assuming that the crystal grains are isometric spheres, 1.5 can be multiplied to obtain the average particle diameter, that is, the sintered body average particle diameter D.
D = 1.5 × (L / N) (1)

本実施形態の焼結体平均粒径Dは、1.0μm以下である。磁器組成物としての誘電特性の起因となる自発分極は、焼結体において粒界によって制御されるが、制御の効果を得る臨界の焼結体平均粒径Dが1.0μm以下であり、その大きさによって磁器組成物としての強誘電性が抑制される。このため、直流電圧の印加による比誘電率の低下を少なくする効果を得ることができると発明者らは推察する。さらに、より高い比誘電率を得る観点では、焼結体平均粒径Dは0.1μm以上であることが好ましい。   The sintered compact average particle diameter D of this embodiment is 1.0 micrometer or less. Spontaneous polarization resulting from dielectric properties as a porcelain composition is controlled by grain boundaries in the sintered body, but the critical sintered body average particle diameter D for obtaining the control effect is 1.0 μm or less. The ferroelectricity as a porcelain composition is suppressed depending on the size. For this reason, the inventors speculate that it is possible to obtain an effect of reducing a decrease in relative permittivity due to application of a DC voltage. Furthermore, from the viewpoint of obtaining a higher relative dielectric constant, the sintered body average particle diameter D is preferably 0.1 μm or more.

本実施形態の磁器組成物の製造方法としては、一般式(Bi1−xSr)(Fe1−yTi)Oが所望の割合となるように原料を用意し、混合し、1000℃以上で熱処理(焼成)を実施し、焼結体を得ることができる。 As a method for producing ceramic composition of the present embodiment, the general formula (Bi 1-x Sr x) (Fe 1-y Ti y) O 3 is prepared raw material to a desired ratio, mixed, 1000 A sintered body can be obtained by performing a heat treatment (firing) at a temperature of 0 ° C. or higher.

焼結体平均粒径の制御には、原料に粉末を用いる場合にはその粒径を調整することが有効である。さらに、その原料の粉末の混合には、分散剤を用いボールミルで混合することで、原料の粉末の分散を良くすることができ、より焼結体平均粒径を制御できる。さらに、その焼結体としても均一な組成の組織を得ることができる。   For controlling the average particle size of the sintered body, it is effective to adjust the particle size when powder is used as a raw material. Furthermore, the raw material powder is mixed by a ball mill using a dispersant, whereby the dispersion of the raw material powder can be improved and the average particle size of the sintered body can be controlled more. Furthermore, a structure having a uniform composition can be obtained as the sintered body.

1000℃以上の熱処理においては、特に、昇温降温過程や、熱処理の温度、熱処理の保持時間によって焼結体平均粒径を制御することができる。昇温降温過程は、粒径を均一にするために、30℃/分以上の急昇温や急降温であることがより好ましい。また、熱処理の温度を1000℃以上にして、その保持時間を1分以内にすることが、粒径を均一にする観点でより好ましい。   In the heat treatment at 1000 ° C. or higher, in particular, the average particle size of the sintered body can be controlled by the temperature rising / falling process, the heat treatment temperature, and the heat treatment holding time. In order to make the particle size uniform, the temperature increase / decrease process is more preferably a rapid temperature increase / decrease of 30 ° C./min or more. Moreover, it is more preferable from the viewpoint of making the particle size uniform that the temperature of the heat treatment is set to 1000 ° C. or higher and the holding time thereof is within 1 minute.

原料には、Biや、Sr、Fe、Tiを主として構成する酸化物やその混合物を原料粉として用いることができる。さらには、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。具体的には、Srの原料としてSrOを用いてもよいし、SrCOを用いてもよい。 As the raw material, an oxide mainly composed of Bi, Sr, Fe, and Ti or a mixture thereof can be used as the raw material powder. Furthermore, various compounds that become the above-described oxides and composite oxides by firing, for example, carbonates, oxalates, nitrates, hydroxides, organometallic compounds, and the like can be appropriately selected and mixed for use. Specifically, SrO may be used as a raw material for Sr, or SrCO 3 may be used.

本実施形態に係る磁器組成物は、その焼結体の粒径(焼結体平均粒径D)が均一であることが、直流電圧の印加による比誘電率の低下を少なくする観点でより好ましい。焼結体平均粒径Dを均一に制御する方法としては、原料の粉末に均一な粒径のものを用いることや、焼成条件によって制御することができる。この焼結体平均粒径Dが均一とは、焼結体平均粒径Dである平均が1.0μmであり、焼結体の粒子の最大値が1.2μmであり、焼結体の粒子の粒径の分布がより小さい方ことを示す。具体的には、焼結体平均粒径Dの標準偏差σがσ<3であると、直流電圧の印加による比誘電率の低下を少なくする観点でより好ましい。   In the ceramic composition according to the present embodiment, it is more preferable that the sintered body has a uniform particle diameter (sintered body average particle diameter D) from the viewpoint of reducing a decrease in relative permittivity due to application of a DC voltage. . As a method of uniformly controlling the sintered body average particle diameter D, it is possible to use a raw material powder having a uniform particle diameter, or to control by the firing conditions. The average sintered body average particle diameter D means that the average sintered body average particle diameter D is 1.0 μm, the maximum value of the sintered body particles is 1.2 μm, It shows that the particle size distribution is smaller. Specifically, when the standard deviation σ of the sintered body average particle diameter D is σ <3, it is more preferable from the viewpoint of reducing a decrease in relative dielectric constant due to application of a DC voltage.

また、本実施形態に係る磁器組成物は、その焼結体の組成が均一、つまり、組成を構成する元素の偏りがなく分布する組織(均一な組織)であることが、直流電圧の印加による比誘電率の低下を少なくする観点でより好ましい。得られた磁器組成物が、均一な組織であるか否かを判断する方法は、CuKαを線源とするX線回折測定によるX線回折パターンよりABOで表されるペロブスカイト構造を形成しているかどうかで判断することができる。 Further, the ceramic composition according to the present embodiment has a uniform composition of the sintered body, that is, a structure (uniform structure) in which the elements constituting the composition are distributed without being biased by applying a DC voltage. This is more preferable from the viewpoint of reducing the decrease in relative permittivity. A method for determining whether or not the obtained porcelain composition has a uniform structure is to form a perovskite structure represented by ABO 3 from an X-ray diffraction pattern by X-ray diffraction measurement using CuKα as a radiation source. It can be judged by whether or not.

本実施形態に係る磁器組成物を有することを特徴とするセラミック電子部品とは、例えば、特に限定されないが、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。   Examples of the ceramic electronic component having the porcelain composition according to the present embodiment include, but are not limited to, 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.

積層セラミックコンデンサを例示し説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサを示す。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。   A multilayer ceramic capacitor will be exemplified and described. FIG. 1 shows a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention. The multilayer ceramic capacitor 1 has 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.

積層セラミックコンデンサ1の容量を高くするためには、内部電極層3に挟まれる誘電体層2の厚みを薄くすることが有効である。このとき、誘電体層2の厚みが数μm以下にまで薄くなった場合には、焼結体平均粒径Dは、1.0μm以下であるとショート不良や耐圧不良の抑制に対しても効果が得られる。これは、誘電体層に対向する内部電極層の方向に、より多くの焼結体粒子があることとなるためと推察する。そして、よりショート不良や耐圧不良を防止する観点から、焼結体平均粒径Dが1.0μm以下であって、その中でも最大の焼結体の粒径は1.2μm以下が好ましい。   In order to increase the capacitance of the multilayer ceramic capacitor 1, it is effective to reduce the thickness of the dielectric layer 2 sandwiched between the internal electrode layers 3. In this case, when the thickness of the dielectric layer 2 is reduced to several μm or less, the sintered body average particle diameter D is 1.0 μm or less, which is effective for suppressing short circuit failure and breakdown voltage failure. Is obtained. This is presumed to be because there are more sintered particles in the direction of the internal electrode layer facing the dielectric layer. And from a viewpoint of preventing a short circuit defect and a pressure | voltage resistant defect more, the sintered compact average particle diameter D is 1.0 micrometer or less, and the particle diameter of the largest sintered compact among these is 1.2 micrometer or less.

誘電体層2の厚みは、特に限定されず、積層セラミックコンデンサ1の用途に応じて適宜決定すれば良い。   The thickness of the dielectric layer 2 is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the use of the multilayer ceramic capacitor 1.

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、Pd、Ag、Pd−Ag合金、CuまたはCu系合金が好ましい。なお、Pd、Ag、Pd−Ag合金、CuまたはCu系合金中には、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。   The conductive material contained in the internal electrode layer 3 is not particularly limited, but Pd, Ag, Pd—Ag alloy, Cu or Cu-based alloy is preferable. The Pd, Ag, Pd—Ag alloy, Cu, or Cu-based alloy may contain various trace components such as P or the like in an amount of about 0.1% by weight 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.

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.

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although the specific Example of this invention is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these Examples.

原料として、Bi、SrCO、Fe、TiOの各粉末を用意した。 As raw materials, Bi 2 O 3 , SrCO 3 , Fe 2 O 3 , and TiO 2 powders were prepared.

これらを組成が表1となるように秤量して、ボールミルにて湿式混合した後、乾燥して各混合粉を得た。そして、これらの混合粉を900℃で仮焼し、仮焼粉を得た。   These were weighed so that the composition was as shown in Table 1, wet-mixed with a ball mill, and then dried to obtain each mixed powder. And these mixed powder was calcined at 900 degreeC, and the calcined powder was obtained.

得られた仮焼粉:100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂:10重量部と、可塑剤としてのジブチルフタレート(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作製した。   The obtained calcined powder: 100 parts by weight, polyvinyl butyral resin: 10 parts by weight, dibutyl phthalate (DOP) as a plasticizer: 5 parts by weight, and alcohol as a solvent: 100 parts by weight were mixed by a ball mill. Thus, a dielectric layer paste was prepared.

また、上記とは別に、Pd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, Pd 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 by three rolls to form a slurry. To prepare an internal electrode layer paste.

そして、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7μm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、内部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、内部電極層を有するグリーンシートを作製した。次いで、内部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。   And the green sheet was formed on the PET film so that the thickness after drying might be set to 7 micrometers using the produced dielectric layer paste. Next, the internal electrode layer was printed in a predetermined pattern using the internal electrode layer paste thereon, and then the sheet was peeled from the PET film to produce a green sheet having the internal electrode layer. Next, a plurality of green sheets having internal electrode layers were laminated and pressure-bonded to form 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(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)で行い、焼成(昇温速度:200℃/時間、保持温度:表1に示す温度、温度保持時間:2時間、冷却速度:200℃/時間、雰囲気:空気中)で行い積層セラミック焼成体を得た。   Next, the obtained green chip was subjected to binder removal treatment (temperature rising rate: 25 ° C./hour, holding temperature: 260 ° C., temperature holding time: 8 hours, atmosphere: in air), and fired (temperature rising rate: 200). C./hour, holding temperature: temperature shown in Table 1, temperature holding time: 2 hours, cooling rate: 200.degree. C./hour, atmosphere: in air) to obtain a multilayer ceramic fired body.

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共晶合金を塗布し、図1に示す積層セラミックコンデンサと同形状の実施例1〜17及び比較例1〜3を積層セラミックコンデンサ得た。得られた積層セラミックコンデンサのサイズは、いずれも3.2mm×1.6mm×1.2mmであり、誘電体層の厚み1.0μm、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 with sand blasting, In-Ga eutectic alloy was applied as an external electrode, and Examples 1 to 17 having the same shape as the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. In Examples 1 to 3, multilayer ceramic capacitors were obtained. The size of the obtained multilayer ceramic capacitor is 3.2 mm × 1.6 mm × 1.2 mm. The thickness of the dielectric layer is 1.0 μm, the thickness of the internal electrode layer is 1.5 μm, and is sandwiched between the internal electrode layers. The number of dielectric layers was 10.

得られた実施例1〜17及び比較例1〜3の積層セラミックコンデンサについて、比誘電率(ε)、直流電圧の印加による比誘電率の変化(DCバイアス特性)を下記に示す方法により測定した。 For the obtained multilayer ceramic capacitors of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 3, the relative dielectric constant (ε s ) and the change in relative dielectric constant (DC bias characteristics) due to the application of a DC voltage were measured by the following methods. did.

比誘電率(ε
積層セラミックコンデンサに対し、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ε(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。結果を表1に示す。比誘電率は高いほうが好ましく、300以上を良好であると判断した。
Dielectric constant (ε s )
A signal having a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage) of 1 Vrms was input to the multilayer ceramic capacitor with a digital LCR meter (4284A manufactured by YHP) at 25 ° C., and the capacitance C was measured. Then, the relative dielectric constant ε s (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. The results are shown in Table 1. A higher relative dielectric constant is preferable, and a value of 300 or more was judged to be good.

DCバイアス特性
積層セラミックコンデンサに対し、25℃において、直流電圧5V/μmの電界印加状態に保持し、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の信号を入力し、静電容量Cを測定した。DCバイアス特性は0V/μmの電界下における静電容量に対する変化率として(2)式に基づき算出した。
DCバイアス特性=(5V/μmの電界下での静電容量−0V/μmの電界下での静電容量)/0V/μmの電界下での静電容量×100 ・・・(2)
本実施例では、DCバイアス特性が±5%以内を流電圧の印加による比誘電率の低下がすくなく良好であると判断した。
DC bias characteristics A multilayer ceramic capacitor is maintained in an electric field application state of a DC voltage of 5 V / μm at 25 ° C., and a digital LCR meter (4284A manufactured by YHP) has a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage) of 1 Vrms. A signal was input and the capacitance C was measured. The DC bias characteristic was calculated based on equation (2) as the rate of change with respect to the capacitance under an electric field of 0 V / μm.
DC bias characteristic = (capacitance under electric field of 5 V / μm−capacitance under electric field of 0 V / μm) / capacitance under electric field of 0 V / μm × 100 (2)
In this example, it was judged that the DC bias characteristic was within ± 5%, and that the relative dielectric constant decreased due to the application of the current voltage was very good.

焼結体平均粒径
実施例1〜17及び比較例1〜3の積層セラミックコンデンサを、内部電極層の積層方向に対して垂直に任意の断面を得て、その断面を研磨しその面のケミカルエッチングを施した。そして、この断面のうち任意の箇所を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、倍率10000倍で試料断面の写真を10枚得た。コード法により焼結体平均粒径を算出した。このとき、1枚の写真につき5μmの直線を10本引き、この直線と交わる粒界との交点Nを計測し、(1)式に示すように直線の長さLをNで割り粒界と粒界との間の平均長を求め、結晶粒を等大球と仮定し、1.5を掛け算しそれを平均粒子径つまり焼結体平均粒径D得た。その結果を、表1に合わせ示した。
D=1.5×(L/N) ・・・(1)
Sintered body average particle diameter The multilayer ceramic capacitors of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained by obtaining an arbitrary cross section perpendicular to the stacking direction of the internal electrode layers, and polishing the cross section for chemicals on the surface. Etched. Then, 10 photographs of the sample cross section were obtained from any part of the cross section at a magnification of 10000 using a scanning electron microscope (SEM). The average particle size of the sintered body was calculated by the code method. At this time, 10 straight lines of 5 μm are drawn per photograph, the intersection N with the grain boundary intersecting with the straight line is measured, and the length L of the straight line is divided by N as shown in the equation (1). The average length between the grain boundaries was determined, and the crystal grains were assumed to be isometric spheres, and multiplied by 1.5 to obtain an average particle diameter, that is, a sintered body average particle diameter D. The results are also shown in Table 1.
D = 1.5 × (L / N) (1)

Figure 2014189464
Figure 2014189464

表1に示すように、実施例1から8と比較例2から3とを比較することで、磁器組成物のSr、Tiの含有率が0.2以上0.7以下であるとき、比誘電率が高く、DCバイアス特性がより良いことがわかる。比較例2では、Srの含有率が0.1、Tiの含有率が0.1、であるため、比誘電率が低く、DCバイアス特性が悪かった。また、比較例3では、Srの含有率が0.9、Tiの含有率が0.9、であるため、比誘電率が低く、DCバイアス特性が好ましくなかった。   As shown in Table 1, by comparing Examples 1 to 8 and Comparative Examples 2 to 3, when the Sr and Ti content of the porcelain composition is 0.2 or more and 0.7 or less, the relative dielectric is It can be seen that the rate is high and the DC bias characteristics are better. In Comparative Example 2, since the Sr content was 0.1 and the Ti content was 0.1, the relative dielectric constant was low and the DC bias characteristics were poor. In Comparative Example 3, since the Sr content was 0.9 and the Ti content was 0.9, the relative dielectric constant was low, and the DC bias characteristics were not preferable.

また、実施例5および17と比較例1を比較することで焼結体平均粒径が1.0μm以下であるとき、DCバイアス特性が良いことがわかる。比較例1では、焼結体平均粒径が1.21μmであるため、DCバイアス特性が好ましくなかった。   Further, by comparing Examples 5 and 17 with Comparative Example 1, it can be seen that the DC bias characteristics are good when the sintered body average particle diameter is 1.0 μm or less. In Comparative Example 1, since the average particle size of the sintered body was 1.21 μm, the DC bias characteristics were not preferable.

また、実施例9から16から、xとyの比が0.9≦x/y≦1.1の範囲にあるとき、比誘電率が高く、DCバイアス特性が良いことがわかる。   Further, Examples 9 to 16 show that when the ratio of x and y is in the range of 0.9 ≦ x / y ≦ 1.1, the relative dielectric constant is high and the DC bias characteristics are good.

さらに、焼結体平均粒径の評価した写真で、粒界で囲まれる領域をその面積から粒径を算出し、最大粒径を確認した。実施例1〜17のいずれの積層セラミックコンデンサでは、最大粒径が1.2μm以下であり、ショート不良や耐圧不良が認められず良好であった。   Furthermore, in the photograph which evaluated the sintered compact average particle diameter, the particle size was computed from the area of the area | region enclosed by a grain boundary, and the largest particle size was confirmed. In any of the multilayer ceramic capacitors of Examples 1 to 17, the maximum particle size was 1.2 μm or less, and no short circuit failure or breakdown voltage failure was observed, which was good.

これらから、誘電体磁器組成物組成と粒径を本発明所定の範囲とすることにより、高い比誘電率(ε)と良好なDCバイアス特性を得られることが確認できた。 From these results, it was confirmed that a high relative dielectric constant (ε s ) and good DC bias characteristics can be obtained by setting the dielectric ceramic composition and particle size within the predetermined range of the present invention.

以上のように、本発明に係る磁器組成物は、誘電体デバイスおよび圧電体デバイスにとして産業上の利用可能性を有する。   As described above, the porcelain composition according to the present invention has industrial applicability as a dielectric device and a piezoelectric device.

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

Claims (3)

一般式が、(Bi1−xSr)(Fe1−yTi)Oで表され、0.2≦x≦0.7かつ0.2≦y≦0.7であり、焼結体平均粒径が1.0μm以下であることを特徴とする磁器組成物。 The general formula is represented by (Bi 1-x Sr x ) (Fe 1-y Ti y ) O 3 , 0.2 ≦ x ≦ 0.7 and 0.2 ≦ y ≦ 0.7, and sintering A porcelain composition having a body average particle size of 1.0 μm or less. 前記一般式におけるxとyの比が0.9≦x/y≦1.1であることを特徴とする請求項1に記載の磁器組成物。   The porcelain composition according to claim 1, wherein a ratio of x and y in the general formula is 0.9 ≦ x / y ≦ 1.1. 請求項1〜2のいずれかに記載の磁器組成物を有することを特徴とするセラミック電子部品。
A ceramic electronic component comprising the porcelain composition according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113053662A (en) * 2019-12-27 2021-06-29 株式会社村田制作所 Multilayer ceramic capacitor

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