JP2018002498A - Dielectric composition and electronic component - Google Patents

Dielectric composition and electronic component Download PDF

Info

Publication number
JP2018002498A
JP2018002498A JP2016127385A JP2016127385A JP2018002498A JP 2018002498 A JP2018002498 A JP 2018002498A JP 2016127385 A JP2016127385 A JP 2016127385A JP 2016127385 A JP2016127385 A JP 2016127385A JP 2018002498 A JP2018002498 A JP 2018002498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric composition
dielectric
sample
high temperature
multilayer ceramic
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.)
Granted
Application number
JP2016127385A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6665710B2 (en
Inventor
哲弘 高橋
Tetsuhiro Takahashi
哲弘 高橋
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 JP2016127385A priority Critical patent/JP6665710B2/en
Priority to US15/632,955 priority patent/US10186379B2/en
Publication of JP2018002498A publication Critical patent/JP2018002498A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6665710B2 publication Critical patent/JP6665710B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric composition that has satisfactory high-temperature load life in a high temperature atmosphere at 250°C suitable for the uses of vehicle mounting and power devices including SiC or GaN semiconductors, and an electronic component prepared therewith.SOLUTION: A dielectric composition has a main component represented by chemical formula a{K(BaSr)NbO}+b{Ba(TiZr)O}, where the x and y satisfy 0.35≤x≤0.75 and 0.02≤y≤0.25, and the relationship between the a and b satisfies a+b=1.00 and 0.35≤a≤0.65.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、特に、たとえば車載用のような高温環境下で使用されるのに適した誘電体組成物及びその誘電体組成物を誘電体層として用いた電子部品に関する。   In particular, the present invention relates to a dielectric composition suitable for use in a high temperature environment such as in-vehicle use, and an electronic component using the dielectric composition as a dielectric layer.

積層セラミックコンデンサは、その信頼性の高さやコストの安さから多くの電子機器に搭載されている。具体的な電子機器としては、携帯電話等の情報端末、家電、自動車電装品が挙げられる。この中でも車載用として使用される積層セラミックコンデンサは、家電や情報端末等に使用されている積層セラミックコンデンサに比べて、より高温域までの保証が求められることがあり、コンデンサとしての機能が劣化し難いという高い信頼性が必要となる。コンデンサの機能を劣化させないために必要な特性としては、印加される電圧に対して破壊しない、つまり高い直流耐電圧(直流電圧を印加し、漏れ電流値が10mAに達した際の直流電圧値を誘電体層の厚みで割ったもの)を有していることや、連続使用する上で高温雰囲気下において直流電圧を長時間印加しても絶縁抵抗が劣化しにくい、つまり高い高温負荷寿命(温度及び電圧を印加した後、初期の絶縁抵抗値を基準として一桁低下するまでの時間)を有することが重要となる。   Multilayer ceramic capacitors are mounted on many electronic devices because of their high reliability and low cost. Specific electronic devices include information terminals such as mobile phones, home appliances, and automobile electrical components. Among these, multilayer ceramic capacitors used for in-vehicle use may be required to be guaranteed to a higher temperature range than multilayer ceramic capacitors used in home appliances and information terminals. High reliability that is difficult is necessary. As a characteristic necessary for preventing the function of the capacitor from deteriorating, it is not destroyed with respect to the applied voltage, that is, a high DC withstand voltage (the DC voltage value when the leakage current value reaches 10 mA when the DC voltage is applied) The insulation resistance does not deteriorate even if DC voltage is applied for a long time in a high temperature atmosphere for continuous use, that is, a high high temperature load life (temperature) And after applying the voltage, it is important to have a time (decrease by an order of magnitude on the basis of the initial insulation resistance value).

特に、150℃以上の高温域で使用が考えられているSiCまたはGaN等パワー半導体を用いたインバータ回路に搭載されるサージ電圧除去用の積層セラミックコンデンサは、−55℃〜250℃付近までの広範囲の温度において高い信頼性が要求されている。   In particular, a multilayer ceramic capacitor for removing a surge voltage mounted on an inverter circuit using a power semiconductor such as SiC or GaN, which is considered to be used in a high temperature range of 150 ° C. or higher, has a wide range from −55 ° C. to about 250 ° C. Therefore, high reliability is required at a certain temperature.

特許文献1には、十分な誘電率を示しつつ、かつ、175℃程度の高温においても、安定した静電容量温度特性と高い抵抗率ρが得られる誘電体セラミック組成物である組成式(1−a)(K1−xNa)(Sr1−y−zBaCaNb15−a(Ba1−bCa)TiOで表されるタングステンブロンズ構造系化合物とペロブスカイト構造系化合物との混晶系を主成分として含み、且つ、上記主成分100モル部に対して0.1〜40モル部の副成分を含有する誘電体セラミック組成物を用いた積層セラミックコンデンサに関する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a composition formula (1) which is a dielectric ceramic composition that exhibits a sufficient dielectric constant and can obtain a stable capacitance temperature characteristic and a high resistivity ρ even at a high temperature of about 175 ° C. -a) (K 1-x Na x) (Sr 1-y-z Ba y Ca z) 2 Nb 5 O 15 -a (Ba 1-b Ca b) a tungsten bronze structure compound represented by TiO 3 with Multilayer ceramic capacitor using a dielectric ceramic composition containing a mixed crystal system with a perovskite structure-based compound as a main component and containing 0.1 to 40 mol parts of subcomponents with respect to 100 mol parts of the main components Techniques related to this are disclosed.

また、特許文献2には、十分な低温焼成が可能であり、かつ高温(150℃)での比抵抗が高い誘電体セラミックであるBaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物(ただし、Baの一部はCaで置換されていても良く、Tiの一部はZrで置換されていても良い)を主成分とし、Cu、Bi等の副成分を3mol%以上含むことを特徴とする誘電体セラミックに関する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a perovskite type compound containing Ba and Ti, which is a dielectric ceramic that can be fired at a sufficiently low temperature and has a high specific resistance at a high temperature (150 ° C.). A dielectric ceramic characterized in that it may be substituted with Ca, and a part of Ti may be substituted with Zr) as a main component and contains 3 mol% or more of subcomponents such as Cu and Bi. Is disclosed.

WO2008/155945号公報WO2008 / 155945 WO2012/128175号公報WO2012 / 128175

しかしながら、前記特許文献1及び特許文献2は、高温域(175℃または150℃)において、測定時間が1分程度の比抵抗については良好な絶縁性を有しているが、直流電圧を長時間連続して印加した高温負荷寿命まで改善できるかは言及されていない。   However, Patent Document 1 and Patent Document 2 have good insulation for a specific resistance with a measurement time of about 1 minute in a high temperature region (175 ° C. or 150 ° C.), but the DC voltage is applied for a long time. No mention is made of whether it can be improved to a continuously applied high temperature load life.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、車載用及びSiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス用に対応した250℃の高温雰囲気下において、良好な高温負荷寿命を有している誘電体組成物と、それを用いた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 has a good high-temperature load life in a high-temperature atmosphere of 250 ° C. suitable for in-vehicle use and power devices using SiC or GaN-based semiconductors. A dielectric composition and an electronic component using the same.

上記目的を達成するため、本発明の誘電体組成物は、
化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}で表される主成分を有する誘電体組成物において、
前記x、yが、0.35≦x≦0.75、0.02≦y≦0.25であり、
前記aとbとの関係が、a+b=1.00であり、0.35≦a≦0.65
であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the dielectric composition of the present invention comprises:
In the chemical formula a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b dielectric composition having a main component represented by {Ba (Ti 1-y Zr y) O 3},
X and y are 0.35 ≦ x ≦ 0.75 and 0.02 ≦ y ≦ 0.25,
The relationship between a and b is a + b = 1.00, and 0.35 ≦ a ≦ 0.65
It is characterized by being.

誘電体組成物が上記の特徴を有することで、250℃程度の温度領域で使用されるのに適した良好な高温負荷寿命を有する誘電体組成物を提供することが可能となる。   When the dielectric composition has the above characteristics, it is possible to provide a dielectric composition having a good high temperature load life suitable for use in a temperature range of about 250 ° C.

さらに、前記誘電体組成物より成る誘電体層を使用することにより、−55℃の低温領域から150℃程度の領域での使用が求められる車載用途や、さらにより高温の250℃程度の領域まで求められているSiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス用のスナバコンデンサや、自動車のエンジンルーム内のノイズ除去に用いるコンデンサ等を提供することができる。   Furthermore, by using a dielectric layer made of the dielectric composition, it can be used in in-vehicle applications that require use in a low temperature region of −55 ° C. to a region of about 150 ° C. It is possible to provide a snubber capacitor for a power device using a required SiC or GaN-based semiconductor, a capacitor used for noise removal in an automobile engine room, and the like.

本発明は、車載用及びSiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス用に対応した250℃の高温雰囲気下において、良好な高温負荷寿命を有している誘電体組成物と、それを用いた電子部品を提供することが出来る。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a dielectric composition having a good high temperature load life in a high temperature atmosphere of 250 ° C. suitable for use in vehicles and for power devices using SiC or GaN-based semiconductors, and the use of the same. Electronic components can be provided.

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を示したものである。FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention.

まず、本発明の誘電体組成物の主要な用途である、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、一般的な積層セラミックコンデンサの断面図を示したものである。   First, a multilayer ceramic capacitor, which is a main use of the dielectric composition of the present invention, will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a general multilayer ceramic capacitor.

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、コンデンサ素子本体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。   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 capacitor 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。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 are connected to the exposed end surfaces of the alternately arranged internal electrode layers 3 to constitute a capacitor circuit.

誘電体層2の厚さは、特に限定されないが、一層あたり100μm以下であることが好ましく、より好ましくは30μm以下である。厚さの下限は、特に限定されないが、たとえば0.5μm程度である。本発明の誘電体組成物によれば、層間厚みを0.5μm〜30μmとした場合であっても、高い直流耐電圧と長い高温負荷寿命を有する誘電体層を有する積層セラミックコンデンサ1を形成することが出来る。   The thickness of the dielectric layer 2 is not particularly limited, but is preferably 100 μm or less per layer, more preferably 30 μm or less. Although the minimum of thickness is not specifically limited, For example, it is about 0.5 micrometer. According to the dielectric composition of the present invention, even when the interlayer thickness is 0.5 μm to 30 μm, the multilayer ceramic capacitor 1 having a dielectric layer having a high DC withstand voltage and a long high temperature load life is formed. I can do it.

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く、より好ましくは50以上である。   The number of laminated dielectric layers 2 is not particularly limited, but is preferably 20 or more, more preferably 50 or more.

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、Ni、Ni合金、CuまたはCu系合金が好ましい。なお、Ni、Ni系合金、CuまたはCu系合金中には、P等の各種微量成分が0.1質量%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 Ni, Ni alloy, Cu or Cu-based alloy is preferable. In addition, in Ni, Ni-type alloy, Cu, or Cu-type alloy, various trace components, such as P, may be contained about 0.1 mass% 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.

より好ましくは、内部電極層3に含有される導電材は、誘電体層2の構成材料が耐還元性を有するため、NiまたはNi系合金である。このNiまたはNi系合金を主成分とし、これにAl、Si、Li、Cr、Feから選択された1種類以上の副成分を含有していることが更に好ましい。   More preferably, the conductive material contained in the internal electrode layer 3 is Ni or a Ni-based alloy because the constituent material of the dielectric layer 2 has reduction resistance. It is more preferable that this Ni or Ni-based alloy is a main component and it contains one or more subcomponents selected from Al, Si, Li, Cr, and Fe.

前記内部電極層3の主成分であるNiまたはNi系合金にAl、Si、Li、Cr、Feから選択された1種類以上の副成分を含有させることで、Niが大気中の酸素と反応しNiOになる前に、上記副成分と酸素が反応し、Niの表面に副成分の酸化膜を形成する。これにより、外気中の酸素が前記副成分の酸化膜を通過しないとNiと反応できなくなるため、Niが酸化され難くなる。これにより、250℃の高温下で連続使用しても、Niを主成分とする内部電極層の酸化による連続性、導電性の劣化が起り難くなる。   Ni or Ni-based alloy which is the main component of the internal electrode layer 3 contains one or more subcomponents selected from Al, Si, Li, Cr and Fe, so that Ni reacts with oxygen in the atmosphere. Before becoming NiO, the subcomponent reacts with oxygen to form a subcomponent oxide film on the surface of Ni. Thereby, since oxygen in the outside air cannot react with Ni unless it passes through the oxide film of the subcomponent, Ni is hardly oxidized. Thereby, even if it is continuously used at a high temperature of 250 ° C., deterioration of continuity and conductivity due to oxidation of the internal electrode layer containing Ni as a main component hardly occurs.

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及び耐熱性の高いAu、Ag、Pd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されればよいが、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。   The conductive material contained in the external electrode 4 is not particularly limited, but in the present invention, inexpensive Ni, Cu, highly heat-resistant Au, Ag, Pd, and alloys thereof can be used. The thickness of the external electrode 4 may be determined as appropriate according to the application and the like, but is usually preferably about 10 to 50 μm.

次に、本実施形態に係る誘電体組成物について詳細に説明する。   Next, the dielectric composition according to this embodiment will be described in detail.

本実施形態に係る誘電体組成物は、化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}で表される主成分を有する誘電体組成物において、前記x、yが、0.35≦x≦0.75、0.02≦y≦0.25であり、前記aとbとの関係が、a+b=1.00であり、0.35≦a≦0.65であることを特徴とする。 The dielectric composition according to the present embodiment, the main component of formula a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {Ba (Ti 1-y Zr y) O 3} In the dielectric composition, x and y are 0.35 ≦ x ≦ 0.75 and 0.02 ≦ y ≦ 0.25, and the relationship between a and b is a + b = 1.00 Yes, 0.35 ≦ a ≦ 0.65.

誘電体組成物が上記の特徴を有することで、250℃で使用されるのに適した良好な高温負荷寿命を有する誘電体組成物を提供することが可能となる。このような効果が得られた要因について以下に示す。   When the dielectric composition has the above characteristics, it is possible to provide a dielectric composition having a good high temperature load life suitable for use at 250 ° C. The factors for obtaining such effects are shown below.

発明者等は、化学式K(Ba1−xSrNb15で表されるタングステンブロンズ型複合酸化物に、化学式Ba(Ti1−yZr)Oで表されるペロブスカイト型複合酸化物と、を含むことで、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られることを見出した。その結果、K(Ba1−xSrNb15だけを主成分と誘電体組成物や、Ba(Ti1−yZr)Oだけを主成分とする誘電体組成物では、実現困難であった250℃における高温負荷寿命を向上させることが可能となったと考えている。 The inventors have developed a perovskite type represented by the chemical formula Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 into a tungsten bronze type complex oxide represented by the chemical formula K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15. It has been found that by containing the composite oxide, an effect of suppressing the movement of oxygen defects, which is considered to be a cause of deterioration of the high temperature load life, can be obtained. As a result, in a dielectric composition containing only K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 as a main component and a dielectric composition, or a Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 only as a main component, It is believed that it was possible to improve the high temperature load life at 250 ° C., which was difficult to realize.

本実施形態においては、K(Ba1−xSrNb15で表されるタングステンブロンズ型複合酸化物と、Ba(Ti1−yZr)Oで表されるペロブスカイト型複合酸化物とが、固溶した結晶粒子として存在しても良く、それぞれ単独の結晶粒子として存在しても良い。いずれの場合も良好な高温負荷寿命を得ることが出来る。 In the present embodiment, a tungsten bronze-type composite oxide represented by K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 and a perovskite-type composite represented by Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 An oxide may exist as solid solution crystal particles, or may exist as individual crystal particles. In either case, a good high temperature load life can be obtained.

前記化学式中のK(Ba1−xSrNb15のBaは、Srにより置換される。その置換量xは0.35≦x≦0.75である。前記置換量xが0.35未満の場合、十分な絶縁性が得られ難く、その結果、良好な高温負荷寿命が得られ難い傾向となる。一方、前記置換量xが0.75を超えてしまうと、250℃において、直流電圧を印加した際の漏れ電流が急激に増加し易い。その結果、十分な高温負荷寿命が得られ難い傾向となる。 Ba of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 in the chemical formula is substituted by Sr. The substitution amount x is 0.35 ≦ x ≦ 0.75. When the substitution amount x is less than 0.35, sufficient insulation is difficult to obtain, and as a result, a good high-temperature load life tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the substitution amount x exceeds 0.75, the leakage current when a DC voltage is applied tends to increase rapidly at 250 ° C. As a result, it tends to be difficult to obtain a sufficient high temperature load life.

前記化学式中Ba(Ti1−yZr)OのTiは、Zrにより置換される。その置換量yは0.02≦y≦0.25である。前記置換量yが0.02未満の場合、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られず、十分な高温負荷寿命が得られ難い。一方、前記置換量yが0.25を超えてしまうと、過剰なZrが粒界に異相を形成し易く、また、誘電体組成物中の結晶粒子の粒子径のバラツキが大きく成り易い。その結果、低い高温負荷寿命となってしまう。 In the chemical formula, Ti in Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 is substituted by Zr. The substitution amount y is 0.02 ≦ y ≦ 0.25. When the amount of substitution y is less than 0.02, it is difficult to obtain a sufficient high temperature load life because the effect of suppressing the migration of oxygen vacancies considered to be a cause of deterioration of the high temperature load life is not obtained. On the other hand, if the substitution amount y exceeds 0.25, excess Zr tends to form a heterogeneous phase at the grain boundary, and the variation in the particle diameter of crystal grains in the dielectric composition tends to increase. As a result, a low high temperature load life is obtained.

そして、前記化学式中のaとbとの関係は、a+b=1.00であり、0.35≦a≦0.65である。前記aが0.35未満や、前記aが0.65を超えてしまうと、高温負荷寿命の劣化の原因と考えられている酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られ難く、十分な高温負荷寿命が得られ難い傾向となる。   The relationship between a and b in the chemical formula is a + b = 1.00, and 0.35 ≦ a ≦ 0.65. If the value a is less than 0.35 or the value a exceeds 0.65, it is difficult to obtain an effect of suppressing the movement of oxygen defects, which is considered to be a cause of deterioration of the high temperature load life, and a sufficient high temperature load is obtained. It tends to be difficult to obtain a lifetime.

また、本発明の望ましい態様としては、前記誘電体組成物が複数の結晶粒子で構成され、前記誘電体組成物を構成している結晶粒子全体の面積割合を100%とした場合に、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)、Ba(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とした場合、前記αとβとの関係が、0.55≦α/β≦1.85であり、80%≦α+βであることが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, when the dielectric composition is composed of a plurality of crystal particles and the area ratio of the entire crystal particles constituting the dielectric composition is 100%, K ( The area ratio of crystal grains composed of Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 is α (%), and the area ratio of crystal grains composed of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 is β ( %), The relationship between α and β is 0.55 ≦ α / β ≦ 1.85, and preferably 80% ≦ α + β.

上記の内容に誘電体組成物を制御することで、高温における電子なだれの発生をより抑制できることを発明者らは見出した。そのため、従来の誘電体組成物では困難であった250℃において高い直流耐電圧を得ることが可能となった。その結果、250℃において、高い直流耐電圧と良好な高温負荷寿命を両立した誘電体組成物と、それを用いた電子部品を提供することが可能となったものと考えられる。   The inventors have found that the generation of electron avalanche at a high temperature can be further suppressed by controlling the dielectric composition to the above contents. For this reason, it has become possible to obtain a high DC withstand voltage at 250 ° C., which was difficult with conventional dielectric compositions. As a result, it is considered possible to provide a dielectric composition having both a high DC withstand voltage and a good high-temperature load life at 250 ° C., and an electronic component using the dielectric composition.

なお、上記の面積割合は、本実施形態の一例である積層セラミックコンデンサ試料の場合、FIB(集束イオンビーム:Focused Ion Beam)を用いてマイクロサンプリングを行い、誘電体層のTEM試料を作製し、走査透過電子顕微鏡を用いSTEM−EDS(Scanning Transmission Electron Microscopy―Energy Dispersive X−ray Spectrometry)マッピングを行うことで、求められる。マッピングの視野は7μm×7μmで、各試料に対し10視野以上のマッピングを行うことが好ましい。また、研磨した誘電体層断面に対し、EPMA(Elctron Probe Micro Analyzer)により元素マッピングを行う事でも面積割合を求めることも出来る。その際のマッピングの視野は10μm×10μmで、各試料に対し5視野以上のマッピングを行い、得られた元素マップより面積割合を算出しても良い。   In the case of a multilayer ceramic capacitor sample which is an example of the present embodiment, the above-described area ratio is obtained by performing microsampling using FIB (Focused Ion Beam) to produce a TEM sample of a dielectric layer, It is calculated | required by performing STEM-EDS (Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectrometry) mapping using a scanning transmission electron microscope. The field of view of mapping is 7 μm × 7 μm, and it is preferable to perform mapping of 10 fields or more for each sample. Further, the area ratio can also be obtained by performing element mapping on the polished dielectric layer cross section by EPMA (Elctron Probe Micro Analyzer). The visual field of mapping at that time is 10 μm × 10 μm, and mapping of five or more visual fields is performed for each sample, and the area ratio may be calculated from the obtained element map.

更に、本発明の望ましい態様としては、前記x、y、α、βが、0.35≦x≦0.50、0.04≦y≦0.15、0.70≦α/β≦1.50、90%≦α+βであることが好ましい。これにより、高温における電子なだれの発生をより抑制でき、かつ、高温負荷試験での漏れ電流の増加を抑制する効果をより高めることができる。その結果、より高い直流耐電圧と長い高温負荷寿命を得られ易くなる。   Furthermore, as a desirable aspect of the present invention, the x, y, α, and β are 0.35 ≦ x ≦ 0.50, 0.04 ≦ y ≦ 0.15, 0.70 ≦ α / β ≦ 1. Preferably, 50, 90% ≦ α + β. Thereby, generation | occurrence | production of the electron avalanche at high temperature can be suppressed more, and the effect which suppresses the increase in the leakage current in a high temperature load test can be heightened more. As a result, it becomes easier to obtain a higher DC withstand voltage and a longer high temperature load life.

このように、本実施形態に係る誘電体組成物は、高温領域において良好な特性を示すため、SiCやGaN系のパワーデバイスの使用温度域(−55℃〜250℃)において好適に用いることができる。また、自動車のエンジンルームなど、過酷な環境下において、ノイズ除去用などの電子部品として好適に用いられることが出来る。   As described above, since the dielectric composition according to the present embodiment exhibits good characteristics in the high temperature region, it is preferably used in the operating temperature range (−55 ° C. to 250 ° C.) of the SiC or GaN-based power device. it can. Further, it can be suitably used as an electronic component for removing noise in a severe environment such as an engine room of an automobile.

なお、前記化学式中のK(Ba1−xSrNb15は、各Kサイト、Baサイト、Nbサイト、Oサイトのモル比は基本的に1:2:5:15であるが、タングステンブロンズ構造を保持できる限りは、多少増減しても構わない。同様に、Ba(Ti1−yZr)Oは、各Baサイト、Tiサイト、Oサイトのモル比は基本的に1:1:3であるが、ペロブスカイト構造を保持できる限りは、多少増減しても構わない。 Incidentally, K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15 in the formula, the molar ratio of the K sites, Ba site, Nb site, O site basically 1: 2: 5: 15 However, as long as the tungsten bronze structure can be maintained, it may be slightly increased or decreased. Similarly, Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 basically has a molar ratio of each Ba site, Ti site, and O site of 1: 1: 3, but as long as the perovskite structure can be maintained, You may increase or decrease.

また、本実施形態に係る誘電体組成物は、本発明の効果である高温における直流耐電圧や高温負荷寿命を大きく劣化させるものでなければ、微少な不純物や副成分を含んでいてもかまわない。例えば、Mg、Mn、Si、V、Cr等である。よって、主成分の含有量は特に限定されるものではないが、たとえば前記主成分を含有する誘電体組成物全体に対して70モル%以上、100モル%以下である。   In addition, the dielectric composition according to the present embodiment may contain minute impurities and subcomponents as long as the direct current withstand voltage at high temperatures and the high temperature load life that are the effects of the present invention are not significantly deteriorated. . For example, Mg, Mn, Si, V, Cr, etc. Therefore, the content of the main component is not particularly limited, but is, for example, 70 mol% or more and 100 mol% or less with respect to the entire dielectric composition containing the main component.

次に、本実施形態に係る誘電体組成物の製造方法について説明する。誘電体組成物の製造方法については、公知の方法が採用されても良い。例えば、酸化物粉末や炭酸化物等の出発原料を混合し、得られた混合粉末を熱処理合成する固相法等を採用しても良い。ここでは、二つの製造方法について記載している。第一の製造方法(誘電体組成物の製造方法1)は、a{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}の誘電体組成物が、固溶体の結晶粒子でも良く、固溶体の結晶粒子とK(Ba1−xSrNb15またはBa(Ti1−yZr)Oで構成されている結晶粒子とが混在しても良い場合の製造方法である。第二の製造方法(誘電体組成物の製造方法2)は、K(Ba1−xSrNb15またはBa(Ti1−yZr)Oで構成されている結晶粒子の面積割合を高めた、つまり、固溶体から構成される結晶粒子の面積割合を低くした場合の製造方法である。 Next, a method for manufacturing the dielectric composition according to this embodiment will be described. A known method may be adopted as a method for manufacturing the dielectric composition. For example, a solid phase method or the like in which starting materials such as oxide powder and carbonate are mixed and the obtained mixed powder is heat-treated and synthesized may be employed. Here, two manufacturing methods are described. First production method (production method 1 of the dielectric composition), the dielectric of a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {Ba (Ti 1-y Zr y) O 3} body composition may be crystalline particles of solid solution, the solid solution crystal grains and K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 or Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 crystal grains are composed of the Is a manufacturing method in the case where it may be mixed. Second production method (production method 2 of the dielectric composition), K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15 or Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 crystal grains are composed of Is increased, that is, the area ratio of the crystal particles composed of the solid solution is decreased.

誘電体組成物の製造方法1
K(Ba1−xSrNb15は、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb粉末を準備する。また、Ba(Ti1−yZr)Oは、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のBaCO、TiO、ZrO粉末を準備する。これら出発原料を所定の割合に秤量した後、ボールミル等を用いて所定の時間、湿式混合を行う。混合粉を乾燥後、大気中において1100℃以下の熱処理を行い、平均粒径が0.5μm〜2.0μmのa{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}の仮焼き粉末を得ても良い。また、上記の出発原料を用い、1000℃以下の熱処理を行い、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末と、1100℃以下の熱処理を行い、Ba(Ti1−yZr)Oの仮焼き粉末とを別々に準備し、その後、仮焼き粉末を混合し、平均粒径が0.5μm〜2.0μmのa{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}の仮焼き粉末を得ても良い。
Dielectric composition manufacturing method 1
K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 , the average particle diameter is prepared following K 2 CO 3, BaCO 3, SrCO 3, Nb 2 O 5 powder 1.0μm as the starting material. Also, Ba (Ti 1-y Zr y) O 3 has an average particle diameter is prepared following BaCO 3, TiO 2, ZrO 2 powder 1.0μm as the starting material. After these starting materials are weighed to a predetermined ratio, wet mixing is performed for a predetermined time using a ball mill or the like. After drying the mixed powder, heat treatment is performed at 1100 ° C. or lower in the air, and a {K (Ba 1−x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 } + b {Ba () having an average particle diameter of 0.5 μm to 2.0 μm. Ti 1-y Zr y) O 3} may obtain a calcined powder. Further, using the above starting materials, heat treatment at 1000 ° C. or less is performed, calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 and heat treatment at 1100 ° C. or less are performed, and Ba (Ti 1 1− y Zr y ) O 3 calcined powder is prepared separately, and then calcined powder is mixed, and a {K (Ba 1-x Sr x ) 2 having an average particle size of 0.5 μm to 2.0 μm. nb 5 O 15} + b { Ba (Ti 1-y Zr y) O 3} may obtain a calcined powder.

誘電体組成物の製造方法2
前記K(Ba1−xSrNb15またはBa(Ti1−yZr)Oで構成されている結晶粒子の面積割合を高める場合、以下のように誘電体組成物を製造する。
Production method 2 of dielectric composition
When increasing the area ratio of crystal grains composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 or Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 , the dielectric composition is changed as follows: To manufacture.

まず、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末は、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb粉末を準備する。所定の割合に秤量した後、ボールミル等を用いて所定の時間、湿式混合を行う。混合粉を乾燥後、大気中において1000℃以下の熱処理(単一相の形成)と850℃以下の熱処理(粒子内部の元素分布の均一化)の2段階の熱処理を実施し、仮焼き粉末を得る。得られた仮焼き粉末は、2段階の熱処理を実施しているため、異相がほとんど形成されず、かつ、粒子内部の元素部分布に偏りが少ないため、本焼成した際に異常粒成長や、Ba(Ti1−yZr)Oとの反応を抑制することが可能となる。 First, the calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 is K 2 CO 3 , BaCO 3 , SrCO 3 , Nb 2 O 5 powder having an average particle size of 1.0 μm or less as a starting material. Prepare. After weighing to a predetermined ratio, wet mixing is performed for a predetermined time using a ball mill or the like. After drying the mixed powder, two steps of heat treatment at 1000 ° C. or less (formation of a single phase) and heat treatment at 850 ° C. or less (homogenization of the element distribution inside the particles) are performed in the atmosphere. obtain. Since the obtained calcined powder has been subjected to a two-step heat treatment, almost no heterogeneous phase is formed, and since there is little bias in the element part distribution inside the particles, abnormal grain growth during the main firing, It becomes possible to suppress a reaction with Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 .

次に、Ba(Ti1−yZr)Oの仮焼き粉末は、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のBaCO、TiO、ZrO粉末を準備する。以降は、前記、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末の製造方法と同様に、所定の割合に秤量した後、ボールミル等を用いて湿式混合い、大気中において1100℃以下の熱処理と850℃以下の熱処理の2段階の熱処理を実施し、仮焼き粉末を得る。得られた仮焼き粉末は、2段階の熱処理を実施しているため、異相がほとんど形成されず、かつ、粒子内部の元素部分布に偏りが少ないため、本焼成した際に異常粒成長や、K(Ba1−xSrNb15との反応を抑制することが可能となる。 Next, as the calcined powder of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 , BaCO 3 , TiO 2 and ZrO 2 powders having an average particle size of 1.0 μm or less are prepared as starting materials. Thereafter, in the same manner as the method for producing the calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 , after being weighed to a predetermined ratio, wet-mixed using a ball mill or the like, and in the air A two-stage heat treatment of a heat treatment of 1100 ° C. or lower and a heat treatment of 850 ° C. or lower is performed to obtain a calcined powder. Since the obtained calcined powder has been subjected to a two-step heat treatment, almost no heterogeneous phase is formed, and since there is little bias in the element part distribution inside the particles, abnormal grain growth during the main firing, it is possible to suppress the reaction between the K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15.

その後、得られK(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末と、Ba(Ti1−yZr)Oの仮焼き粉末を混合・解砕し、平均粒径が0.5μm〜2.0μmである混合粉末を作製する。 Thereafter, the obtained calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 and calcined powder of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 are mixed and pulverized, and the average particle size is A mixed powder of 0.5 μm to 2.0 μm is prepared.

次に、図1示す積層セラミックコンデンサの製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 1 will be described.

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、外部電極を塗布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。   In the multilayer ceramic capacitor 1 of the present embodiment, a green chip is produced by a normal printing method or a sheet method using a paste as in the case of a conventional multilayer ceramic capacitor, fired, and then fired by applying an external electrode. It is manufactured by doing. Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described.

上記で得られた混合粉末を塗料化して、誘電体層用ペーストを調製する。誘電体層用ペーストは、誘電体混合粉末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 mixed powder obtained above is made into a paint to prepare a dielectric layer paste. The dielectric layer paste may be an organic paint obtained by kneading a dielectric mixed powder and an organic vehicle, or may be a water-based paint.

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 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 obtained 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、例えば、バインダは1質量%〜5質量%程度、溶剤は10質量%〜50質量%程度とすれば良い。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質量%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 mass%-about 5 mass% for a binder, and about 10 mass%-about 50 mass% for a solvent. 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 mass 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℃/時間〜300℃/時間、保持温度を好ましくは180℃〜500℃、温度保持時間を好ましくは0.5時間〜24時間とする。また、焼成雰囲気は、空気もしくは還元雰囲気とする。また、上記した脱バインダ処理において、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。 Before firing, the green chip is subjected to binder removal processing. As binder removal conditions, the rate of temperature rise is preferably 5 ° C / hour to 300 ° C / hour, the holding temperature is preferably 180 ° C to 500 ° C, and the temperature holding time is preferably 0.5 hours to 24 hours. The firing atmosphere is air or a reducing atmosphere. Further, in the above-described binder removal process, for example, a wetter or the like may be used to wet the N 2 gas, mixed gas, or the like. In this case, the water temperature is preferably about 5 ° C to 75 ° C.

また、焼成時の保持温度は、好ましくは1000℃〜1400℃、より好ましくは1100℃〜1350℃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静電容量変化率の悪化が生じやすくなる。また、前記範囲を超えると結晶粒子が粗大化して、直流耐電圧を低下させてしまう恐れがある。   Moreover, the holding temperature at the time of baking becomes like this. Preferably it is 1000 to 1400 degreeC, More preferably, it is 1100 to 1350 degreeC. If the holding temperature is lower than the above range, the densification becomes insufficient. If the holding temperature exceeds the above range, the electrode breaks due to abnormal sintering of the internal electrode layer, or the capacitance change rate deteriorates due to diffusion of the constituent material of the internal electrode layer. Is likely to occur. Moreover, when the said range is exceeded, there exists a possibility that a crystal grain may coarsen and a DC withstand voltage may be reduced.

更に、前記K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子とBa(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合を高める場合は、下記に示す条件を厳密に制御することが重要となる。固溶させず、それぞれを独立した結晶粒子とするためには、昇温速度を好ましくは、100℃/時間〜5000℃/時間、より好ましくは1000℃/時間〜5000℃/時間とする。また、焼結後の粒度分布を0.5μm〜5.0μmの範囲内に制御するために、結晶粒子同士の体積拡散を抑制するため、温度保持時間を好ましくは0.5時間〜2.0時間、より好ましくは0.5時間〜1.0時間、冷却速度を好ましくは100℃/時間〜500℃/時間、より好ましくは200℃/時間〜300℃/時間とする。 Further, when increasing the area ratio of the K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 with formed crystal grains and Ba (Ti 1-y Zr y ) crystal grains composed of O 3 is below It is important to strictly control the conditions shown in (1). In order to obtain independent crystal particles without solid solution, the rate of temperature rise is preferably 100 ° C./hour to 5000 ° C./hour, more preferably 1000 ° C./hour to 5000 ° C./hour. Further, in order to control the particle size distribution after sintering within a range of 0.5 μm to 5.0 μm, in order to suppress volume diffusion between crystal particles, the temperature holding time is preferably 0.5 hours to 2.0 hours. Time, more preferably 0.5 hour to 1.0 hour, and the cooling rate is preferably 100 ° C./hour to 500 ° C./hour, more preferably 200 ° C./hour to 300 ° C./hour.

また、焼成する雰囲気としては、加湿したNとHとの混合ガスを用い、酸素分圧10−2〜10−9Paで焼成することが好ましい。K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子とBa(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合を高める場合、酸素分圧10−2〜10−5Paであることがより好ましい。酸素分圧が高い雰囲気で焼成を行うことで、結晶粒子同士の体積拡散を抑制できるため、固溶体を形成し難くなる効果が得られる。しかし、酸素分圧が高い状態での焼成を実施するとNiからなる内部電極層の場合、Niが酸化してしまい、電極としての導電性が低下してしまう。この場合は、本実施形態のより好ましい形態であるNiを主成分とする導電材に対し、Al、Si、Li、Cr、Feから選択された1種類以上の副成分を含有させることで、Niの耐酸化性が向上し、酸素分圧が高い雰囲気においても、内部電極層として導電性を確保することが可能となる。 Moreover, as an atmosphere for baking, it is preferable to use a humidified mixed gas of N 2 and H 2 and to fire at an oxygen partial pressure of 10 −2 to 10 −9 Pa. In the case of increasing the area ratio of crystal grains composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 and crystal grains composed of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 , an oxygen partial pressure of 10 More preferably, it is 2 to 10 −5 Pa. By firing in an atmosphere having a high oxygen partial pressure, volume diffusion between crystal grains can be suppressed, so that an effect of making it difficult to form a solid solution is obtained. However, when firing in a state where the oxygen partial pressure is high, in the case of an internal electrode layer made of Ni, Ni is oxidized and the conductivity as an electrode is lowered. In this case, by adding one or more subcomponents selected from Al, Si, Li, Cr, and Fe to the conductive material mainly composed of Ni which is a more preferable form of the present embodiment, Ni Thus, even in an atmosphere having a high oxygen partial pressure, it is possible to ensure conductivity as an internal electrode layer.

焼成後、得られたコンデンサ素子本体に対し、必要に応じてアニール処理を行う。アニール処理条件は、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1000℃以下とすることが好ましい。   After firing, the obtained capacitor element body is annealed as necessary. 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 1000 ° C. or lower.

また、上記には脱バインダ処理、焼成およびアニール処理を独立して行う製造方法を記載しているが、連続して行なってもよい。   Moreover, although the manufacturing method which performs a binder removal process, baking, and an annealing process independently is described above, you may carry out continuously.

上記のようにして得られたコンデンサ素子本体に、例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 main body obtained as described above is subjected to end face polishing, for example, by 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.

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。なお、表中において※印を付した試料は、本実施形態の範囲外である。   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. Note that samples marked with * in the table are outside the scope of the present embodiment.

実施例1
実施例1では、上記の誘電体組成物の製造方法1に従い、誘電体組成物の仮焼き粉末を作製した場合について記載した。
まず、出発原料として平均粒径1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb、TiO、ZrO粉末を準備し、化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}において、表1の各試料番号に記載のx、y、a、bを満足するように秤量した。その後、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、大気中で保持温度1050℃、保持時間24時間の条件で熱処理を行い、誘電体組成物原料粉末を得た。
Example 1
In Example 1, the case where a calcined powder of a dielectric composition was produced according to the above-described dielectric composition production method 1 was described.
First, K 2 CO 3 , BaCO 3 , SrCO 3 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 powder having an average particle size of 1.0 μm or less is prepared as a starting material, and a chemical formula a {K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 } + b {Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 } was weighed so as to satisfy x, y, a, and b described in each sample number in Table 1. Thereafter, wet mixing was performed for 17 hours by a ball mill using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a mixed raw material powder. Thereafter, heat treatment was performed in the atmosphere at a holding temperature of 1050 ° C. and a holding time of 24 hours to obtain a dielectric composition raw material powder.

Figure 2018002498
Figure 2018002498

上記で得られた誘電体組成物原料粉末1000gに対して、トルエン+エタノール溶液、可塑剤及び分散剤を90:6:4で混合した溶剤を700g入れ、通常の良く知られている分散方法であるバスケットミルを用いて2時間分散させ、誘電体層用ペーストを作製した。なお、これらのペーストの粘性はいずれも約200cpsに調整した。   To 1000 g of the dielectric composition raw material powder obtained above, 700 g of a solvent obtained by mixing a toluene + ethanol solution, a plasticizer and a dispersant in a ratio of 90: 6: 4 is added, and a usual well-known dispersion method is used. Dispersion was carried out for 2 hours using a basket mill to prepare a dielectric layer paste. The viscosity of these pastes was adjusted to about 200 cps.

内部電極層の原料として、平均粒径が0.2μmのNiと0.1μm以下のAl、Siの酸化物を準備し、副成分であるAl、Siの総量がNiに対して5質量%となるように秤量した。その後、1200℃以上の加湿したNとHとの混合ガス中で熱処理し、ボールミル等を用いて解砕することで、平均粒径0.20μmの数種の原料粉末を準備した。 As the raw material for the internal electrode layer, Ni having an average particle diameter of 0.2 μm and Al and Si oxides of 0.1 μm or less are prepared, and the total amount of the secondary components Al and Si is 5% by mass with respect to Ni. Weighed so that Thereafter, heat treatment was performed in a humidified gas mixture of N 2 and H 2 at 1200 ° C. or higher, and pulverization was performed using a ball mill or the like, thereby preparing several raw material powders having an average particle size of 0.20 μm.

前記原料粉末100質量%と、有機ビヒクル(エチルセルロース樹脂8質量%をブチルカルビトール92質量%に溶解したもの)30質量%、及びブチルカルビトール8質量%とを、3本ロールにより混練、ペースト化し、内部電極層用ペーストを得た。   The raw material powder 100% by mass, organic vehicle (ethyl cellulose resin 8% by mass dissolved in butyl carbitol 92% by mass) 30% by mass, and butyl carbitol 8% by mass are kneaded and formed into a paste by three rolls. An internal electrode layer paste was obtained.

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12μm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 12 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、焼成、アニール処理を行うことで積層セラミック焼結体を得た。なお、脱バインダ処理、焼成及びアニールの条件は、以下の通りである。また、それぞれ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 processing, firing, and annealing treatment to obtain a multilayer ceramic sintered body. The conditions for the binder removal treatment, firing and annealing are as follows. Moreover, a wetter was used for humidifying each atmospheric gas.

(脱バインダ処理)
昇温速度:100℃/時間
保持温度:400℃
温度保持時間:8.0時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
(焼成)
昇温速度:500℃/時間
保持温度:1100℃〜1350℃
温度保持時間:2.0時間
冷却速度:100℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
酸素分圧:10−5〜10−9Pa
(アニール処理)
保持温度:800℃〜1000℃
温度保持時間:2.0時間
昇温、降温速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNガス
(Binder removal)
Temperature increase rate: 100 ° C / hour Holding temperature: 400 ° C
Temperature holding time: 8.0 hours Atmospheric gas: Mixed gas of N 2 and H 2 humidified (firing)
Temperature increase rate: 500 ° C./hour holding temperature: 1100 ° C. to 1350 ° C.
Temperature holding time: 2.0 hours Cooling rate: 100 ° C./hour Atmosphere gas: Mixed gas of humidified N 2 and H 2 Oxygen partial pressure: 10 −5 to 10 −9 Pa
(Annealing treatment)
Holding temperature: 800 ° C to 1000 ° C
Temperature holding time: 2.0 hours temperature rise, temperature drop rate: 200 ° C./hour Atmosphere gas: humidified N 2 gas

得られた各積層セラミック焼結体についてICP発光分光分析法を用いて、各試料の組成分析を行った結果、表1に記載されている誘電体組成物とほぼ同等な値であることを確認した。   As a result of the composition analysis of each sample using ICP emission spectroscopic analysis for each obtained multilayer ceramic sintered body, it was confirmed that it was a value almost equivalent to the dielectric composition described in Table 1. did.

得られた積層セラミック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試料No.1から試料No.24の積層セラミックコンデンサ試料を得た。得られた積層セラミックコンデンサ試料のサイズは、いずれも3.2mm×1.6mm×1.2mmであり、誘電体層の厚み10μm、内部電極層の厚み2μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は50層であった。   After polishing the end face of the obtained multilayer ceramic sintered body by sand blasting, an In—Ga eutectic alloy was applied as an external electrode, and sample No. 1 having the same shape as the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 1 to sample no. Twenty-four laminated ceramic capacitor samples were obtained. The size of the obtained multilayer ceramic capacitor sample was 3.2 mm × 1.6 mm × 1.2 mm, the dielectric layer thickness was 10 μm, the internal electrode layer thickness was 2 μm, and the dielectric sandwiched between the internal electrode layers The number of layers was 50.

得られた試料No.1から試料No.24の積層セラミックコンデンサ試料について、比誘電率、直流耐電圧、高温負荷寿命、画像解析によるK(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子及びBa(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合を下記に示す方法により測定、評価し、表2に示した。 The obtained sample No. 1 to sample no. About 24 laminated ceramic capacitor samples, relative dielectric constant, direct current withstand voltage, high temperature load life, crystal grains composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 by image analysis and Ba (Ti 1-y The area ratio of crystal grains composed of Zr y ) O 3 was measured and evaluated by the method shown below, and is shown in Table 2.

[比誘電率]
積層セラミックコンデンサ試料に対し、250℃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、静電容量を測定した。そして、比誘電率(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。比誘電率は高いほうが好ましく、1000以上を良好であると判断した。
[Relative permittivity]
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 sample at 250 ° C. with a digital LCR meter (Y284, 4284A), and the capacitance was measured. The relative dielectric constant (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. A higher relative dielectric constant is preferable, and a value of 1000 or more was judged to be good.

[直流耐電圧]
積層セラミックコンデンサ試料に対し、250℃において、100V/sec昇圧速度で直流電圧を印加し、漏れ電流が10mAを超えたところを直流耐電圧とした。直流耐電圧は、50V/μm以上あることが好ましく、100V/μm以上あることを良好と判断した。より好ましく直流耐電圧としては150V/μm以上である。
[DC withstand voltage]
A DC voltage was applied to the multilayer ceramic capacitor sample at 250 ° C. at a voltage increase rate of 100 V / sec, and the DC withstand voltage was determined when the leakage current exceeded 10 mA. The DC withstand voltage is preferably 50 V / μm or more, and it is determined that 100 V / μm or more is good. More preferably, the DC withstand voltage is 150 V / μm or more.

[高温負荷寿命]
高温負荷寿命試験は、各試料番号の試料200個について、温度250℃で、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を印加して、絶縁抵抗の経時変化を測定した。絶縁抵抗が1桁劣化した試料を故障と判定し、故障時間のワイブル解析から50%の平均故障時間(MTTF)を求めた。本発明では、平均故障時間(MTTF)を高温負荷寿命とした。高温負荷寿命は長い方が好ましく、80時間以上、より好ましくは120時間以上を良好であると判断した。
[High temperature load life]
In the high-temperature load life test, a 200 voltage sample was applied to each sample number at a temperature of 250.degree. A sample whose insulation resistance was deteriorated by one digit was determined to be a failure, and an average failure time (MTTF) of 50% was determined from a Weibull analysis of the failure time. In the present invention, the mean failure time (MTTF) is defined as the high temperature load life. The longer the high temperature load life, the better, and it was judged that 80 hours or more, more preferably 120 hours or more was good.

[画像解析によるα、βの評価]
焼成して得られた積層セラミックコンデンサ試料に対して、FIB(集束イオンビーム:Focused Ion Beam)を用いてマイクロサンプリングを行い、誘電体層のTEM試料を作製した。このTEM試料に対しJEOL製の走査透過電子顕微鏡であるJEM2200FSを用いSTEM−EDS(Scanning Transmission Electron Microscopy―Energy Dispersive X−ray Spectrometry)マッピング行った。マッピングの視野は、7μm×7μmとし、各試料に対し10視野以上マッピングを行った。これらの方法で得られた元素マップを用いて、K(Ba1−xSrNb15の元素であるK、Ba、Sr、Nbと、Ba(Ti1−yZr)Oの元素であるBa、Ti、Zrの領域の面積を特定し、各10視野以上の結果の平均面積を用いて、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合であるα(%)と、Ba(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合であるβ(%)とを算出した。本実施形態では、高い直流耐電圧と良好な高温負荷寿命とを得るため、0.55≦α/β≦1.85、かつ、80%≦α+βであることを良好とした。
[Evaluation of α and β by image analysis]
Microsampling was performed on the multilayer ceramic capacitor sample obtained by firing using FIB (Focused Ion Beam) to prepare a TEM sample of a dielectric layer. This TEM sample was subjected to STEM-EDS (Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectrometry) mapping using JEM2200FS, a scanning transmission electron microscope manufactured by JEOL. The visual field of mapping was 7 μm × 7 μm, and 10 or more visual fields were mapped to each sample. Using elemental map obtained by these methods, K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15 K is an element of, Ba, Sr, and Nb, Ba (Ti 1-y Zr y) O The area of Ba, Ti, Zr which is the element of 3 is specified, and the average area of the result of each 10 fields or more is used, and the crystal composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 Α (%), which is the area ratio of the particles, and β (%), which is the area ratio of the crystal particles composed of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 were calculated. In this embodiment, in order to obtain a high DC withstand voltage and a good high-temperature load life, it is preferable that 0.55 ≦ α / β ≦ 1.85 and 80% ≦ α + β.

Figure 2018002498
Figure 2018002498

表2に示す結果によれば、試料No.1〜試料No.24のうち、本実施形態の範囲内にある積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における比誘電率が1000以上であり、250℃において、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を連続印加した際の高温負荷寿命が80時間以上であることが確認できた。   According to the results shown in Table 2, sample No. 1 to Sample No. 24, the multilayer ceramic capacitor sample within the range of the present embodiment has a relative dielectric constant of 1000 or more at 250 ° C., and at 250 ° C., the direct current voltage is 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer. It was confirmed that the high temperature load life when continuously applied was 80 hours or more.

これに対し、試料No.1は、化学式K(Ba1−xSrNb15のxが0.35未満と本実施形態の範囲外のため、十分な絶縁性が得られ難く、55時間と低い高温負荷寿命となっている。また、試料No.7は、xが0.75を超えており本実施形態の範囲外のため、高温負荷寿命が55時間と低い高温負荷寿命となることが確認できた。 In contrast, sample no. 1 is because the chemical formula K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 is less than 0.35 and x is out of the range of the present embodiment. It has reached the end of its life. Sample No. 7, x exceeded 0.75 and was outside the range of the present embodiment, so it was confirmed that the high temperature load life was as low as 55 hours.

また、試料No.8は、化学式Ba(Ti1−yZr)Oのyが0.02未満と本実施形態の範囲外のため、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られず、65時間と低い高温負荷寿命となっている。一方、試料No.13は、yが0.25を超えており本実施形態の範囲外のため、過剰なZrが粒界に異相を形成し易く、また、誘電体組成物中の結晶粒子の粒子径のバラツキも大きく成り易いため、40時間と低い高温負荷寿命となることが確認できた。 Sample No. 8 suppresses the movement of oxygen defects considered to be a cause of deterioration of the high-temperature load life because y of the chemical formula Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 is less than 0.02 and out of the range of the present embodiment. No action is obtained, and the lifetime is as low as 65 hours. On the other hand, sample No. No. 13, since y exceeds 0.25 and is outside the range of the present embodiment, excess Zr is liable to form a heterogeneous phase at the grain boundary, and there is also a variation in the particle size of crystal grains in the dielectric composition. Since it tends to be large, it was confirmed that the high temperature load life was as low as 40 hours.

更に、試料No.14は、aが0.35未満、試料No.20はaが0.65を超えた本実施形態の範囲外のため、それぞれ65時間、55時間と低い高温負荷寿命となっている。   Furthermore, sample no. No. 14, a is less than 0.35, sample No. Since 20 is outside the range of this embodiment in which a exceeds 0.65, the high-temperature load life is as low as 65 hours and 55 hours, respectively.

実施例2
ここでは、上記に示した誘電体組成物の製造方法2を用いて、前記K(Ba1−xSrNb15またはBa(Ti1−yZr)Oで構成されている結晶粒子の面積割合を高めた場合について検証した結果を示した。
Example 2
Here, by using the manufacturing method 2 of the dielectric composition indicated above, it is composed of the K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 or Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 The result of having verified about the case where the area ratio of the crystal grain which has been increased was shown.

まず、K(Ba1−xSrNb15は、出発原料として平均粒径1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb粉末を準備した。表3に示したxとなるように、上記の出発原料を秤量し、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、保持温度900℃〜1000℃において、保持時間10時間〜24時間で、第一の熱処理を行い、その後、保持温度750℃〜850℃において、保持時間10時間〜24時間の第二の熱処理を行うことで、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末を得た。 First, K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15 was prepared an average particle size 1.0μm or less of K 2 CO 3, BaCO 3, SrCO 3, Nb 2 O 5 powder as a starting material. The above starting materials were weighed so as to have x shown in Table 3, and wet mixed by a ball mill for 17 hours using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a mixed raw material powder. Thereafter, a first heat treatment is performed at a holding temperature of 900 ° C. to 1000 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours, and then a second heat treatment at a holding temperature of 750 ° C. to 850 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours. by performing, to obtain a calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15.

次に、Ba(Ti1−yZr)Oは、出発原料として平均粒径1.0μm以下のBaCO、TiO、ZrO粉末を準備した。表3に示したyとなるように、上記の出発原料を秤量し、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、保持温度950℃〜1100℃において、保持時間10時間〜24時間で、第一の熱処理を行い、その後、保持温度750℃〜850℃において、保持時間10時間〜24時間の第二の熱処理を行うことで、Ba(Ti1−yZr)Oの仮焼き粉末を得た。 Next, Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 prepared BaCO 3 , TiO 2 , and ZrO 2 powders having an average particle size of 1.0 μm or less as a starting material. The above starting materials were weighed so that y shown in Table 3 was obtained, and wet mixed by a ball mill for 17 hours using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a mixed raw material powder. Thereafter, a first heat treatment is performed at a holding temperature of 950 ° C. to 1100 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours, and then, a second heat treatment at a holding temperature of 750 ° C. to 850 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours. By carrying out, a calcined powder of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 was obtained.

得られたK(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末と、Ba(Ti1−yZr)Oの仮焼き粉末を表3の配合比率になるように秤量した後、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間〜36時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して表3に示す誘電体組成物原料粉末を得た。 The obtained calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 and calcined powder of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 were weighed so as to have the blending ratio shown in Table 3. Thereafter, wet mixing was performed for 17 hours to 36 hours with a ball mill using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a dielectric composition raw material powder shown in Table 3.

Figure 2018002498
Figure 2018002498

その後、実施例1と同様な方法で誘電体層用ペースト及び内部電極層用ペーストを作製した。   Thereafter, a dielectric layer paste and an internal electrode layer paste were prepared in the same manner as in Example 1.

そして、実施例1と同様な方法でグリーンチップを作製した。   And the green chip was produced by the method similar to Example 1. FIG.

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、アニール処理を行うことで積層セラミック焼結体を得た。なお、なお、脱バインダ処理、焼成及びアニールの条件は、以下の通りである。また、それぞれ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 processing, firing, and annealing treatment to obtain a multilayer ceramic sintered body. It should be noted that the conditions for binder removal, firing and annealing are as follows. Moreover, a wetter was used for humidifying each atmospheric gas.

(脱バインダ処理)
昇温速度:100℃/時間
保持温度:400℃
温度保持時間:8.0時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
(焼成)
昇温速度:2000℃/時間
保持温度:1100℃〜1350℃
温度保持時間:1.0時間
冷却速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
酸素分圧:10−2〜10−5Pa
(アニール処理)
保持温度:500℃〜1000℃
温度保持時間:2.0時間
昇温、降温速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNガス
(Binder removal)
Temperature increase rate: 100 ° C / hour Holding temperature: 400 ° C
Temperature holding time: 8.0 hours Atmospheric gas: Mixed gas of N 2 and H 2 humidified (firing)
Temperature increase rate: 2000 ° C./hour holding temperature: 1100 ° C. to 1350 ° C.
Temperature holding time: 1.0 hour Cooling rate: 200 ° C./hour Atmospheric gas: Mixed gas of humidified N 2 and H 2 Oxygen partial pressure: 10 −2 to 10 −5 Pa
(Annealing treatment)
Holding temperature: 500 ° C to 1000 ° C
Temperature holding time: 2.0 hours temperature rise, temperature drop rate: 200 ° C./hour Atmosphere gas: humidified N 2 gas

得られた積層セラミック焼結体について誘電体層の結晶構造をX線回折(XRD)測定したところ、本実施形態に係る積層セラミック焼結体については、K(Ba1−xSrNb15とBa(Ti1−yZr)Oとが、それぞれ単独で存在していることを確認した。 When the X-ray diffraction (XRD) measurement of the crystal structure of the dielectric layer was performed on the obtained multilayer ceramic sintered body, K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb was obtained for the multilayer ceramic sintered body according to this embodiment. It was confirmed that 5 O 15 and Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 were each present alone.

また、得られた各積層セラミック焼結体についてICP発光分光分析法を用いて、各試料の組成分析を行った結果、表3及び表4に記載されている誘電体組成物とほぼ同等な値であることを確認した。   Further, as a result of the composition analysis of each sample using ICP emission spectroscopic analysis for each of the obtained multilayer ceramic sintered bodies, values almost equivalent to the dielectric compositions described in Tables 3 and 4 were obtained. It was confirmed that.

得られた積層セラミック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試料No.25から試料No.48の積層セラミックコンデンサ試料を得た。得られた積層セラミックコンデンサ試料のサイズは、いずれも3.2mm×1.6mm×1.2mmであり、誘電体層の厚み10μm、内部電極層の厚み2μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は50層であった。   After polishing the end face of the obtained multilayer ceramic sintered body by sand blasting, an In—Ga eutectic alloy was applied as an external electrode, and sample No. 1 having the same shape as the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 25 to sample no. 48 multilayer ceramic capacitor samples were obtained. The size of the obtained multilayer ceramic capacitor sample was 3.2 mm × 1.6 mm × 1.2 mm, the dielectric layer thickness was 10 μm, the internal electrode layer thickness was 2 μm, and the dielectric sandwiched between the internal electrode layers The number of layers was 50.

得られた試料No.25から試料No.48の積層セラミックコンデンサ試料について、実施例1と同様な測定方法を用いて、比誘電率、直流耐電圧、高温負荷寿命、画像解析によるK(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子及びBa(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合を測定、評価し、表4に示した。 The obtained sample No. 25 to sample no. For 48 multilayer ceramic capacitor samples, using the same measurement method as in Example 1, relative dielectric constant, DC withstand voltage, high temperature load life, K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 by image analysis Table 4 shows the area ratios of the crystal grains composed and the crystal grains composed of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 .

Figure 2018002498
Figure 2018002498

表4に示す結果によれば、試料No.25〜試料No.48のうち、本実施形態の範囲内にあり、0.55≦α/β≦1.85であり、80%≦α+βである積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における比誘電率が1000以上であり、250℃における直流耐電圧が100V/μmであり、250℃において、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を連続印加した際の高温負荷寿命が100時間以上であることが確認できた。   According to the results shown in Table 4, Sample No. 25 to Sample No. 48, the multilayer ceramic capacitor sample in the range of the present embodiment, 0.55 ≦ α / β ≦ 1.85, and 80% ≦ α + β has a relative dielectric constant at 250 ° C. of 1000 or more. The DC withstand voltage at 250 ° C. is 100 V / μm, and the high temperature load life when the DC voltage is continuously applied at 250 ° C. so as to be 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer is 100 hours or more. Was confirmed.

また、表2と表4に示した結果によれば、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)、Ba(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とした場合、αとβとの関係が0.55≦α/β≦1.85であり、80%≦α+βを満足しない積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における直流耐電圧が100V/μm未満となることが確認できた。
このように、誘電体組成物の材料組成を制御するだけでは無く、同時に誘電体組成物を構成している結晶粒子の組成も制御することで、これまで実現することが困難であった250℃において高い高温負荷寿命と高い直流耐電圧とを両立できることが分かった。
Further, according to the results shown in Tables 2 and 4, the area ratio of crystal grains composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 is expressed as α (%), Ba (Ti 1-y When the area ratio of crystal grains composed of Zr y ) O 3 is β (%), the relationship between α and β is 0.55 ≦ α / β ≦ 1.85, and 80% ≦ α + β is satisfied. It was confirmed that the multilayer ceramic capacitor sample that did not have a DC withstand voltage at 250 ° C. of less than 100 V / μm.
Thus, not only controlling the material composition of the dielectric composition but also controlling the composition of the crystal grains constituting the dielectric composition at 250 ° C., which has been difficult to realize so far. It was found that a high high temperature load life and a high DC withstand voltage can be achieved at the same time.

実施例3
実施例2と同様な方法を用いて、表5に示す誘電体組成物原料粉末を作製した。
Example 3
Using the same method as in Example 2, the dielectric composition raw material powder shown in Table 5 was produced.

Figure 2018002498
Figure 2018002498

得られた誘電体組成物原料粉末を実施例2と同様な方法を用いて、積層セラミックコンデンサ試料を作製し、実施例1及び実施例2と同様な測定、評価し、結果を表6に示した。   A multilayer ceramic capacitor sample was produced from the obtained dielectric composition raw material powder using the same method as in Example 2, and the same measurement and evaluation as in Example 1 and Example 2 were performed. The results are shown in Table 6. It was.

Figure 2018002498
Figure 2018002498

表6に示す結果によれば、本実施形態の範囲内の試料No.49〜試料No.69のうち、前記x、y、α、βが、0.35≦x≦0.50、0.04≦y≦0.15、0.70≦α/β≦1.50、90%≦α+βを満足する積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における比誘電率が1000以上であり、250℃における直流耐電圧が150V/μmであり、250℃において、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を連続印加した際の高温負荷寿命が120時間以上とより良好な特性を示すことが確認できた。   According to the results shown in Table 6, the sample No. in the range of the present embodiment. 49-Sample No. 69, x, y, α, β are 0.35 ≦ x ≦ 0.50, 0.04 ≦ y ≦ 0.15, 0.70 ≦ α / β ≦ 1.50, 90% ≦ α + β. The multilayer ceramic capacitor sample satisfying the above has a relative dielectric constant of 1000 or more at 250 ° C., a direct-current withstand voltage at 250 ° C. of 150 V / μm, and at 250 ° C., 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer. Thus, it was confirmed that the high-temperature load life when continuously applying a DC voltage was 120 hours or more, indicating better characteristics.

今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。   It should be considered that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments and examples but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the scope of claims.

250℃という高温領域において高い直流耐電圧及び高温負荷寿命を有する為、車載用としてエンジンルームに近接する環境下や、さらに、SiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス近傍に搭載される電子部品としての用途にも適用できる。   Since it has a high DC withstand voltage and high temperature load life in the high temperature region of 250 ° C, it is an electronic component mounted in the vicinity of the power device using SiC or GaN-based semiconductors in an environment close to the engine room for in-vehicle use. It can also be applied to other applications.

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 (4)

化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{Ba(Ti1−yZr)O}で表される主成分を有する誘電体組成物において、
前記x、yが、0.35≦x≦0.75、0.02≦y≦0.25であり、
前記aとbとの関係が、a+b=1.00であり、0.35≦a≦0.65
であることを特徴とする誘電体組成物。
In the chemical formula a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b dielectric composition having a main component represented by {Ba (Ti 1-y Zr y) O 3},
X and y are 0.35 ≦ x ≦ 0.75 and 0.02 ≦ y ≦ 0.25,
The relationship between a and b is a + b = 1.00, and 0.35 ≦ a ≦ 0.65
A dielectric composition characterized by the above.
前記誘電体組成物は複数の結晶粒子で構成され、前記誘電体組成物を構成している結晶粒子全体の面積割合を100%とした場合に、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)、Ba(Ti1−yZr)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とした場合、前記αとβとの関係が、0.55≦α/β≦1.85であり、80%≦α+βであることを特徴とする請求項1に記載の誘電体組成物。 The dielectric composition is composed of a plurality of crystal grains, and K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 when the area ratio of the entire crystal grains constituting the dielectric composition is 100%. When the area ratio of crystal grains composed of O 15 is α (%) and the area ratio of crystal grains composed of Ba (Ti 1-y Zr y ) O 3 is β (%), α and β The dielectric composition according to claim 1, wherein 0.55 ≦ α / β ≦ 1.85 and 80% ≦ α + β. 前記x、y、α、βが、0.35≦x≦0.50、0.04≦y≦0.15、0.70≦α/β≦1.50、90%≦α+βであることを特徴とする請求項2に記載の誘電体組成物。   X, y, α, β are 0.35 ≦ x ≦ 0.50, 0.04 ≦ y ≦ 0.15, 0.70 ≦ α / β ≦ 1.50, 90% ≦ α + β. The dielectric composition according to claim 2, characterized in that: 誘電体層と内部電極層とを有する電子部品であって、前記誘電体層が、請求項1から請求項3のいずれかに記載の誘電体組成物より成ることを特徴とする電子部品。   An electronic component having a dielectric layer and an internal electrode layer, wherein the dielectric layer is made of the dielectric composition according to any one of claims 1 to 3.
JP2016127385A 2016-06-28 2016-06-28 Dielectric composition and electronic component Active JP6665710B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016127385A JP6665710B2 (en) 2016-06-28 2016-06-28 Dielectric composition and electronic component
US15/632,955 US10186379B2 (en) 2016-06-28 2017-06-26 Dielectric composition and electronic component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016127385A JP6665710B2 (en) 2016-06-28 2016-06-28 Dielectric composition and electronic component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018002498A true JP2018002498A (en) 2018-01-11
JP6665710B2 JP6665710B2 (en) 2020-03-13

Family

ID=60945884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016127385A Active JP6665710B2 (en) 2016-06-28 2016-06-28 Dielectric composition and electronic component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6665710B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020043299A (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Tdk株式会社 Dielectric composition and electronic component
JP2021001098A (en) * 2019-06-24 2021-01-07 株式会社富士セラミックス Niobium-based lead-free piezoelectric ceramic and producing method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57128018A (en) * 1980-12-17 1982-08-09 Nichicon Capacitor Ltd Nonlinear ceramic condenser
JPH02258671A (en) * 1988-05-11 1990-10-19 Sakai Chem Ind Co Ltd Composition for ceramic dielectric material, ceramic dielectric material prepared from the same composition and production thereof
JPH10297969A (en) * 1997-04-28 1998-11-10 Murata Mfg Co Ltd Piezoelectric ceramic composition
JP2005067941A (en) * 2003-08-22 2005-03-17 Murata Mfg Co Ltd Dielectric porcelain composition, method for manufacturing the same and ceramic electronic component
WO2006114914A1 (en) * 2005-04-18 2006-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition and laminated ceramic capacitor
WO2008155945A1 (en) * 2007-06-20 2008-12-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition, and laminated ceramic capacitor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57128018A (en) * 1980-12-17 1982-08-09 Nichicon Capacitor Ltd Nonlinear ceramic condenser
JPH02258671A (en) * 1988-05-11 1990-10-19 Sakai Chem Ind Co Ltd Composition for ceramic dielectric material, ceramic dielectric material prepared from the same composition and production thereof
JPH10297969A (en) * 1997-04-28 1998-11-10 Murata Mfg Co Ltd Piezoelectric ceramic composition
JP2005067941A (en) * 2003-08-22 2005-03-17 Murata Mfg Co Ltd Dielectric porcelain composition, method for manufacturing the same and ceramic electronic component
WO2006114914A1 (en) * 2005-04-18 2006-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition and laminated ceramic capacitor
WO2008155945A1 (en) * 2007-06-20 2008-12-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition, and laminated ceramic capacitor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020043299A (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Tdk株式会社 Dielectric composition and electronic component
JP2021001098A (en) * 2019-06-24 2021-01-07 株式会社富士セラミックス Niobium-based lead-free piezoelectric ceramic and producing method thereof
JP7498547B2 (en) 2019-06-24 2024-06-12 株式会社富士セラミックス Niobium-based lead-free piezoelectric ceramics and their manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP6665710B2 (en) 2020-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10262796B2 (en) Dielectric composition and electronic component
WO2017163845A1 (en) Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminate electronic component
JP6973374B2 (en) Dielectric compositions, dielectric devices, electronic components and laminated electronic components
JP6687909B2 (en) Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminated electronic component
JP2005145791A (en) Electronic components, dielectric porcelain composition, and method for manufacturing the same
WO2017163844A1 (en) Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminate electronic component
JP7070254B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP2019099427A (en) Dielectric composition, electronic component, and laminate electronic component
JP6769337B2 (en) Dielectric composition and electronic components
JP6766510B2 (en) Dielectric composition and electronic components
JP2008207972A (en) Dielectric ceramic composition and electronic component
JP7035914B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP6665710B2 (en) Dielectric composition and electronic component
JP6665709B2 (en) Dielectric composition and electronic component
JP4910812B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic component
JP6786936B2 (en) Dielectric composition and electronic components
JP7338533B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP6665711B2 (en) Dielectric composition and electronic component
JP6658337B2 (en) Dielectric composition and electronic component
JP7294209B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
WO2020090415A1 (en) Ni paste and layered ceramic capacitor
JP7315903B2 (en) Dielectric compositions and electronic components
JP7491838B2 (en) Dielectric composition, dielectric element and electronic component
JP7491837B2 (en) Dielectric composition and electronic component
JP6972993B2 (en) Dielectric composition and electronic components

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6665710

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150