JP2022111642A - 誘電体組成物および電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】広い温度範囲において比誘電率の高い誘電体組成物を提供すること【解決手段】ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む誘電体組成物。【選択図】図３
Description
本発明は、誘電体組成物および電子部品に関する。
近年、車載用途などの電子部品においては、広い温度範囲において、高い比誘電率を示す誘電体組成物が求められている。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、広い温度範囲において比誘電率の高い新規な誘電体組成物を提供することを目的とする。
本発明に係る誘電体組成物は、ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む。
本発明に係る誘電体組成物によれば、広い温度範囲において高い比誘電率を示すことができる。
さらにバリウムを主成分として含むことが好ましい。
本発明に係る誘電体組成物は、実質的にチタン、ニオブ、アルカリ金属および鉛を含まないことが好ましい。
高い比誘電率を示す誘電体組成物としては、チタン（Ｔｉ）を主成分とするＢａＴｉＯ３、ニオブ（Ｎｂ）を主成分とする（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６、アルカリ金属を含む（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３、Ｐｂを含むＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３が挙げられる。
本発明に係る誘電体組成物は、チタンおよびニオブを実質的に含まないことにより、酸素欠陥が生じ難い。言い換えると、価数の変化が抑制されている。このため、卑金属と同時焼成するために還元焼成しても価数が変わり難く、抵抗率の低下が抑えられており、広い温度範囲において高い抵抗率を示すことができると考えられる。また、同様の理由から、低誘電損失を示すことができると考えられる。
また、本発明に係る誘電体組成物は、アルカリ金属を実質的に含まないため、アルカリ金属の蒸発による、誘電体組成物の組成ずれや、炉の汚染を防ぐことができる。
さらに、ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ（危険物質に関する制限令））などで鉛の使用が規制されているが、本発明に係る誘電体組成物は鉛を実質的に含まない。
前記主成分は｛ＢａｘＳｒ（１－ｘ）｝ｍＴａ４Ｏ１２で表され、ｘは０．７５以下であることが好ましい。これにより、比誘電率がより高くなると共に、密度および抵抗率が高くなり、誘電損失が低くなる。
ｘは０．１～０．７５であることがより好ましい。これにより、比誘電率がさらに高くなる。
ｍは１．９～２．１であることが好ましい。これにより、比誘電率がより高くなると共に、密度および抵抗率がより高くなり、誘電損失がより低くなる。
前記主成分の結晶の結晶系は正方晶系であることが好ましい。
また、本発明に係る電子部品は、上記の誘電体組成物を備える。
［第１実施形態］
＜積層セラミックコンデンサ＞
本実施形態に係る電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１が図１に示される。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素子本体１０を有する。この素子本体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。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、素子本体１０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。
＜積層セラミックコンデンサ＞
本実施形態に係る電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１が図１に示される。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素子本体１０を有する。この素子本体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。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、素子本体１０の寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよい。
＜誘電体層＞
誘電体層２は、後述する本実施形態に係る誘電体組成物から構成されている。
誘電体層２は、後述する本実施形態に係る誘電体組成物から構成されている。
誘電体層２の１層あたりの厚み（層間厚み）は特に限定されず、所望の特性や用途等に応じて設定することができる。通常は、層間厚みは３０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下である。
＜内部電極層＞
本実施形態では、内部電極層３は、各端部が素子本体１０の対向する２端面の表面に交互に露出するように積層してある。
本実施形態では、内部電極層３は、各端部が素子本体１０の対向する２端面の表面に交互に露出するように積層してある。
内部電極層３に含有される導電材としては特に限定されない。導電材として用いられる貴金属としては、たとえばパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）－Ｐｄ合金等が挙げられる。導電材として用いられる卑金属としては、たとえばニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ系合金、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ系合金等が挙げられる。なお、Ｎｉ、Ｎｉ系合金、ＣｕまたはＣｕ系合金中には、リン（Ｐ）および／または硫黄（Ｓ）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。
＜外部電極＞
外部電極４に含有される導電材は特に限定されない。たとえばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、金（Ａｕ）あるいはこれらの合金、導電性樹脂等公知の導電材を用いればよい。外部電極４の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
外部電極４に含有される導電材は特に限定されない。たとえばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、金（Ａｕ）あるいはこれらの合金、導電性樹脂等公知の導電材を用いればよい。外部電極４の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
＜誘電体組成物＞
本実施形態に係る誘電体層２を構成する誘電体組成物は、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタンタル（Ｔａ）を主成分として含む。本実施形態に係る誘電体組成物は、さらにバリウム（Ｂａ）を主成分として含むことが好ましい。
本実施形態に係る誘電体層２を構成する誘電体組成物は、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタンタル（Ｔａ）を主成分として含む。本実施形態に係る誘電体組成物は、さらにバリウム（Ｂａ）を主成分として含むことが好ましい。
本実施形態に係る誘電体組成物の主成分は｛ＢａｘＳｒ（１－ｘ）｝ｍＴａ４Ｏ１２で表される。
ｘは０．７５以下であることが好ましく、０．１～０．７５であることがより好ましい。
ｍは１．８～２．２であることが好ましく、１．９～２．１であることがより好ましい。
本実施形態に係る誘電体組成物の主成分の結晶の結晶系は特に限定されないが、正方晶系または直方晶系であることが好ましく、正方晶系であることがより好ましい。
なお、主成分とは、誘電体組成物に含まれる酸素以外の元素を１００モル部としたとき、８０～１００モル部を占める成分であり、好ましくは９０～１００モル部を占める成分である。
また、本実施形態に係る誘電体組成物は、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルカリ金属および鉛（Ｐｂ）を実質的に含まない。「チタン、ニオブ、アルカリ金属および鉛を実質的に含まない」とは、誘電体組成物に含まれる酸素以外の元素を１００モル部としたとき、「チタン、ニオブ、アルカリ金属および鉛」の合計が１０モル部以下であることであり、好ましくは５モル部以下であることを言う。
本実施形態に係る誘電体組成物は、副成分として、バナジウム（Ｖ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、希土類元素などを含んでいてもよい。
本実施形態に係る誘電体組成物の密度は５．７２ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、５．７５～７．８５ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。なお、誘電体組成物の密度を上記の範囲内にする方法は特に限定されず、たとえば誘電体組成物の焼成温度を調整する方法、仮焼き粉末の粒径を調整する方法または焼結助剤を添加する方法などが挙げられる。なお、密度を上記の範囲内とするためには、焼成温度を１３８０～１６００℃とすることが好ましい。
＜積層セラミックコンデンサの製造方法＞
次に、図１に示す積層セラミックコンデンサ１の製造方法の一例について説明する。
次に、図１に示す積層セラミックコンデンサ１の製造方法の一例について説明する。
本実施形態では、上記の誘電体組成物を構成する主成分の仮焼き粉末を用意する。主成分を構成する各元素の原料としては特に限定されず、各元素の酸化物を用いることができる。また、焼成により各元素の酸化物を得ることができる各種化合物を用いることができる。
主成分の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７００～１３００℃の範囲で熱処理を行い、主成分の仮焼き粉末を得る。また、仮焼き粉末はボールミル等を用いて所定の時間、粉砕を行ってもよい。
続いて、グリーンチップを作製するためのペーストを調製する。得られた主成分の仮焼き粉末と、溶剤と、を混練し塗料化して誘電体層用ペーストを調製する。バインダおよび溶剤は、公知のものを用いればよい。
誘電体層用ペーストは、必要に応じて、可塑剤や分散剤等の添加物を含んでもよい。
内部電極層用ペーストは、上述した導電材の原料と、バインダと、溶剤と、を混練して得られる。バインダおよび溶剤は、公知のものを用いればよい。内部電極層用ペーストは、必要に応じて、共材や可塑剤等の添加物を含んでもよい。
外部電極用ペーストは、内部電極層用ペーストと同様にして調製することができる。
得られた各ペーストを用いて、グリーンシートおよび内部電極パターンを形成し、これらを積層してグリーンチップを得る。
得られたグリーンチップに対し、必要に応じて、脱バインダ処理を行う。脱バインダ処理条件は、たとえば、保持温度を好ましくは２００～３５０℃とする。
脱バインダ処理後、グリーンチップの焼成を行い、素子本体１０を得る。本実施形態では、焼成時の雰囲気は特に限定されず、空気中であってもよいし、還元雰囲気下であってもよい。本実施形態では、焼成時の保持温度は、たとえば１３８０～１６００℃である。
焼成後、得られた素子本体１０に対し、必要に応じて、再酸化処理（アニール）を行う。アニール条件は、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１１５０℃以下とすることが好ましい。
上記のようにして得られた素子本体１０の誘電体層２を構成する誘電体組成物は、上述した誘電体組成物である。この素子本体１０に端面研磨を施し、外部電極用ペーストを塗布して焼き付けし、外部電極４を形成する。そして、必要に応じて、外部電極４の表面に、めっき等により被覆層を形成する。
このようにして、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１が製造される。
本実施形態によれば、ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含むことで、広い温度範囲において比誘電率が一定でなおかつ高い誘電体組成物を得ることができる。具体的には、本実施形態に係る誘電体組成物によれば、－５５～１５０℃の温度範囲において、７５以上の比誘電率を示すことができ、－７０～１８０℃の温度範囲において、７０以上の比誘電率を示すことができる。
また、本実施形態に係る誘電体組成物によれば、－５５～１５０℃の温度範囲において、基準温度を２５℃として、容量変化率を±２２％以内にできることから、Ｘ８Ｓ特性を満たすことができる。さらに、－７０～１８０℃の温度範囲において、基準温度を２５℃として、容量変化率を±２２％以内にできる。
さらに、本実施形態によれば、実質的にチタン、ニオブ、アルカリ金属および鉛を含まず、高密度、高比誘電率、低誘電損失および高抵抗率を示す誘電体組成物を得ることができる。
本実施形態に係る誘電体組成物はタンタルを含み、なおかつニオブおよびチタンを実質的に含まない。一方、従来の誘電体組成物はタンタルを含まず、なおかつニオブおよびチタン含む。本実施形態に係る誘電体組成物は従来の誘電体組成物に比べて高抵抗率および低誘電損失を示す傾向となる。その理由としては、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）は酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）および酸化チタン（ＴｉＯ２）に比べて酸素欠陥が生じにくいことが考えられる。
誘電特性は、絶縁体であることを前提とする特性である。したがって、誘電体組成物が半導体化または導体化しないように、誘電体組成物は高い抵抗を有していることが求められる。そして、上記の通り酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）は酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）および酸化チタン（ＴｉＯ２）に比べて酸素欠陥が生じにくい。言い換えると、価数の変化が制御されている。このため、抵抗率の低下が抑えられており、広い温度範囲において高い抵抗率を示すことができると考えられる。また、同様の理由から、低誘電損失を示すことができると考えられる。
［第２実施形態］
＜薄膜キャパシタ＞
本実施形態に係る薄膜キャパシタ１１の模式図を図２に示す。図２に示す薄膜キャパシタ１１は、基板１１１上に下部電極１１２、誘電体薄膜１１３の順に形成され、誘電体薄膜１１３の表面に上部電極１１４を備える。
＜薄膜キャパシタ＞
本実施形態に係る薄膜キャパシタ１１の模式図を図２に示す。図２に示す薄膜キャパシタ１１は、基板１１１上に下部電極１１２、誘電体薄膜１１３の順に形成され、誘電体薄膜１１３の表面に上部電極１１４を備える。
基板１１１の材質には特に制限はないが、基板１１１としてＳｉ単結晶基板を用いることが入手容易性およびコスト性に優れている。フレキシビリティを重視する場合にはＮｉ箔やＣｕ箔を基板として使用することもできる。
下部電極１１２および上部電極１１４の材質に特に制限はなく、電極として機能すればよい。たとえば、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉなどが挙げられる。下部電極１１２の厚みは特に限定されず、たとえば０．０１～１０μｍである。上部電極１１４の厚みも特に限定されず、たとえば０．０１～１０μｍである。
本実施形態に係る誘電体薄膜１１３を構成する誘電体組成物の組成および主成分の結晶系は第１実施形態と同様である。
誘電体薄膜１１３の厚さには特に制限はないが、好ましくは１０ｎｍ～１μｍである。
＜薄膜キャパシタの製造方法＞
次に、薄膜キャパシタ１１の製造方法について説明する。
次に、薄膜キャパシタ１１の製造方法について説明する。
最終的に誘電体薄膜１１３となる薄膜の成膜方法に特に制限はない。たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、ＰＬＤ法（パルスレーザー蒸着法）、ＭＯ－ＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）、ＭＯＤ法（有機金属分解法）、ゾル・ゲル法、ＣＳＤ法（化学溶液堆積法）などが例示される。
また、成膜時に使用する原料には微少な不純物や副成分が含まれている場合があるが、薄膜の性能を大きく損なわない程度の量であれば特に問題はない。また、本実施形態に係る誘電体薄膜１１３も、性能を大きく損なわない程度に微少な不純物や副成分を含んでいても構わない。
本実施形態ではＰＬＤ法による成膜方法について説明する。
まず、基板１１１としてＳｉ単結晶基板を準備する。次に、Ｓｉ単結晶基板上にＳｉＯ２、ＴｉＯｘ、Ｐｔの順に成膜し、Ｐｔからなる下部電極１１２を形成する。下部電極１１２を形成する方法には特に制限はない。たとえば、スパッタリング法やＣＶＤ法などが挙げられる。
次に、下部電極１１２上にＰＬＤ法で誘電体薄膜１１３を成膜する。また、下部電極１１２の一部を露出させるためにメタルマスクを使用して薄膜が一部成膜されない領域を形成してもよい。
ＰＬＤ法では、まず、目的とする誘電体薄膜１１３の構成元素を含むターゲットを成膜室内に設置する。次に、ターゲットの表面上にパルスレーザーを照射する。パルスレーザーの強いエネルギーによりターゲットの表面を瞬時に蒸発させる。そして、ターゲットと対向するように配置した基板上に蒸発物を堆積させて誘電体薄膜１１３を成膜する。
ターゲットの種類に特に制限はなく、作製する誘電体薄膜１１３の構成元素を含む金属酸化物焼結体の他、合金などを用いることができる。また、ターゲットにおいては各元素が平均的に分布していることが好ましいが、得られる誘電体薄膜１１３の品質に影響がない範囲で分布にばらつきがあってもよい。
ターゲットは必ずしも一つである必要はなく、誘電体薄膜１１３の構成元素の一部を含むターゲットを複数用意して成膜に用いることも可能である。ターゲットの形状にも制限はなく、使用する成膜装置に適した形状とすればよい。
また、ＰＬＤ法の際には、成膜する誘電体薄膜１１３を結晶化させるために成膜時に基板１１１を赤外線レーザーで加熱することが好ましい。基板１１１の加熱温度は誘電体薄膜１１３および基板１１１の構成元素および組成等により変化するが、たとえば、６００～８００℃となるように加熱して成膜を行う。基板１１１の温度を適温とすることで、誘電体薄膜１１３が結晶化しやすくなるとともに冷却時に生じる割れの発生を防止することができる。
最後に、誘電体薄膜１１３上に上部電極１１４を形成することで、薄膜キャパシタ１１を製造することができる。なお、上部電極１１４の材質に特に制限はなく、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ等を用いることができる。また、上部電極１１４の形成方法にも特に制限はない。たとえば、蒸着やスパッタリング法により形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこう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異なる態様で実施し得ることは勿論である。
上述した実施形態では、本発明に係る電子部品が積層セラミックコンデンサまたは薄膜キャパシタである場合について説明したが、本発明に係る電子部品は、積層セラミックコンデンサまたは薄膜キャパシタに限定されず、上述した誘電体組成物を有する電子部品であれば何でもよい。
たとえば、上述した誘電体組成物から成る単層の誘電体基板に一対の電極が形成された単板型のセラミックコンデンサであってもよい。
また、本発明に係る電子部品は、コンデンサの他、フィルター、ダイプレクサ、共振器、発信子、アンテナ、などであってもよい。
以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実験１］
＜試料番号１～５＞
試料番号１～５では、誘電体組成物の出発原料として、焼成により表１に記載の各成分となる原料を準備した。表１に記載の組成式の金属元素比となるように、準備した出発原料（粉末）を秤量した。
＜試料番号１～５＞
試料番号１～５では、誘電体組成物の出発原料として、焼成により表１に記載の各成分となる原料を準備した。表１に記載の組成式の金属元素比となるように、準備した出発原料（粉末）を秤量した。
次に、秤量した各粉末を、分散媒としてのイオン交換水を用いてボールミルにより湿式混合し、混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、得られた混合原料粉末を、大気中において保持温度９００℃、保持時間２時間の条件で熱処理を行い、主成分の仮焼き粉末を得た。
得られた主成分の仮焼き粉末を分散媒としてのイオン交換水を用いてボールミルにより湿式粉砕し、乾燥し、誘電体原料を得た。
得られた誘電体原料１００質量部に対して、バインダとしてのポリビニルアルコール樹脂を６質量部含む水溶液を１０質量部加えて造粒し、造粒粉を得た。
得られた造粒粉をφ１２ｍｍの金型に投入し、０．６ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で仮プレス成形し、さらに、１．２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で本プレス成形して、円盤状のグリーン成型体を得た。
次いで、得られたグリーン成型体について、脱バインダ処理、焼成およびアニールを下記条件にて行って、素子本体を得た。
脱バインダ処理条件は、保持温度：４００℃、温度保持時間：２時間、雰囲気：空気中とした。
焼成条件は、保持温度：１４２５～１５００℃、温度保持時間：２時間、雰囲気：加湿したＮ２＋Ｈ２混合ガス（酸素分圧が１０－１２ＭＰａ）とした。なお、焼成の際の雰囲気ガスの加湿には、ウェッターを用いた。
アニール条件は、保持温度：１０５０℃、温度保持時間：２時間、雰囲気ガス：加湿したＮ２ガス（酸素分圧：１０－７ＭＰａ）とした。なお、アニールの際の雰囲気ガスの加湿には、ウェッターを用いた。
得られた焼結体（誘電体組成物）の比誘電率、誘電損失（ｔａｎδ）、密度、抵抗率および結晶系を下記の方法により調べた。なお、比誘電率、誘電損失および抵抗率の測定のために、上記の誘電体組成物（焼結体）にＩｎ－Ｇａ電極を塗布し、円盤状のセラミックコンデンサの試料（コンデンサ試料）を得た。
＜比誘電率および誘電損失（ｔａｎδ）＞
コンデンサ試料に対し、室温（２０℃）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およびｔａｎδを測定した。そして、比誘電率を、焼結体の厚みと、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。
コンデンサ試料に対し、室温（２０℃）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およびｔａｎδを測定した。そして、比誘電率を、焼結体の厚みと、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。
また、－７０～１８０℃の温度範囲において、１０℃刻みで比誘電率を測定した。結果を図３に示す。
＜密度＞
誘電体組成物の密度は以下のようにして測定した。まず、誘電体組成物の体積Ｖを算出した。続いて、円盤状の誘電体組成物の質量ｍを測定し、ｍ／Ｖを計算することで誘電体組成物の密度を得た。結果を表１に示す。
誘電体組成物の密度は以下のようにして測定した。まず、誘電体組成物の体積Ｖを算出した。続いて、円盤状の誘電体組成物の質量ｍを測定し、ｍ／Ｖを計算することで誘電体組成物の密度を得た。結果を表１に示す。
＜抵抗率＞
コンデンサ試料に対して、基準温度（２５℃）において、デジタル抵抗メータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ８３４０）を用いて絶縁抵抗を測定した。得られた絶縁抵抗と、有効電極面積と、誘電体組成物の厚みとから、抵抗率を算出した。結果を表１に示す。
コンデンサ試料に対して、基準温度（２５℃）において、デジタル抵抗メータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ８３４０）を用いて絶縁抵抗を測定した。得られた絶縁抵抗と、有効電極面積と、誘電体組成物の厚みとから、抵抗率を算出した。結果を表１に示す。
試料番号１～５は極性点群に属する酸化物である。図３より、バリウム、ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む試料番号１は、広い測定温度範囲（－７０～１８０℃）において、比誘電率が１００以上であり、他の酸化物（試料番号２～５）に比べて、比誘電率が高い。
また、図３に示すように、試料番号１は－５５～１５０℃の温度範囲において、基準温度を２５℃として、容量変化率が±２２％以内となることから、Ｘ８Ｓ特性を満たすことができる。さらに、－７０～１８０℃の温度範囲において、基準温度を２５℃として、容量変化率が±２２％以内となる。
表１より、バリウム、ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む試料番号１は、他の酸化物（試料番号２～５）に比べて、高密度、高比誘電率、低誘電損失および高抵抗率であることが確認できた。
［実験２］
＜試料番号２１～２６、３１～３４＞
試料番号２１～２６、３１～３４では、誘電体組成物の出発原料の成分および添加量を下記の通りとし、焼成保持温度を１５５０℃とした以外は、実験１と同様にして誘電体組成物を得て、密度、比誘電率、誘電損失および抵抗率を調べた。また、結晶系は下記の方法により調べた。結果を表２および表３に示す。なお、試料番号２１～２６、３１～３４では、いずれの場合においても、－７０～１８０℃の温度範囲において、比誘電率が７０以上となることが確認できた。
＜試料番号２１～２６、３１～３４＞
試料番号２１～２６、３１～３４では、誘電体組成物の出発原料の成分および添加量を下記の通りとし、焼成保持温度を１５５０℃とした以外は、実験１と同様にして誘電体組成物を得て、密度、比誘電率、誘電損失および抵抗率を調べた。また、結晶系は下記の方法により調べた。結果を表２および表３に示す。なお、試料番号２１～２６、３１～３４では、いずれの場合においても、－７０～１８０℃の温度範囲において、比誘電率が７０以上となることが確認できた。
すなわち、実験２では、誘電体組成物の出発原料として、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）および酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の粉末を準備した。焼成後の主成分の｛ＢａｘＳｒ（１－ｘ）｝ｍＴａ４Ｏ１２で表される組成が表２または表３に記載の通りになるように、準備した出発原料を秤量した。
＜結晶系＞
得られた誘電体組成物について電子線回折を行い、電子線回折図形を分析することで結晶系を解析した。
得られた誘電体組成物について電子線回折を行い、電子線回折図形を分析することで結晶系を解析した。
表２および表３より、ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む試料番号２６ならびにバリウム、ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む試料番号２１～２５、３１～３４は、比誘電率が高いことが確認できた。
表２より、ｘが０．７５以下の場合（試料番号２２～２６）は、ｘが０．８０の場合（試料番号２１）に比べて、高密度、高比誘電率、低誘電損失および高抵抗率を示すことが確認できた。
表２より、ｘが０．１０～０．７５の場合（試料番号２２～２５）は、ｘが０．８０の場合（試料番号２１）またはｘが０．００の場合（試料番号２６）に比べて高い比誘電率を示すことが確認できた。
表３より、ｍが１．９～２．１の場合（試料番号３２、２４、３３）は、ｍが１．８（試料番号３１）または２．２の場合（試料番号３４）に比べて高密度、高比誘電率、低誘電損失および高抵抗率を示すことが確認できた。
［実験３］
＜試料番号４１～４５＞
試料番号４１～４５では、各試料において焼成温度を１３７５～１５００℃の範囲で変化させた以外は試料番号１と同様にして誘電体組成物（焼結体）の密度、比誘電率、誘電損失および抵抗率を測定した。結果を表４および図４～図６に示す。
＜試料番号４１～４５＞
試料番号４１～４５では、各試料において焼成温度を１３７５～１５００℃の範囲で変化させた以外は試料番号１と同様にして誘電体組成物（焼結体）の密度、比誘電率、誘電損失および抵抗率を測定した。結果を表４および図４～図６に示す。
表４および図４～図６より、密度が５．７４を超える場合（試料番号１、４２～４５）は、密度が５．７４の場合（試料番号４１）に比べて、低誘電損失および高抵抗率となることが確認できた。
１… 積層セラミックコンデンサ
１０… 素子本体
２… 誘電体層
３… 内部電極層
４… 外部電極
１１… 薄膜キャパシタ
１１１… 基板
１１２… 下部電極
１１３… 多結晶誘電体薄膜
１１４… 上部電極
１０… 素子本体
２… 誘電体層
３… 内部電極層
４… 外部電極
１１… 薄膜キャパシタ
１１１… 基板
１１２… 下部電極
１１３… 多結晶誘電体薄膜
１１４… 上部電極
Claims (8)
- ストロンチウムおよびタンタルを主成分として含む誘電体組成物。
- さらにバリウムを主成分として含む請求項１に記載の誘電体組成物。
- 実質的にチタン、ニオブ、アルカリ金属および鉛を含まない請求項１または２に記載の誘電体組成物。
- 前記主成分は｛ＢａｘＳｒ（１－ｘ）｝ｍＴａ４Ｏ１２で表され、
ｘは０．７５以下である請求項１～３のいずれかに記載の誘電体組成物。 - ｘは０．１～０．７５である請求項４に記載の誘電体組成物。
- ｍは１．９～２．１である請求項４または５に記載の誘電体組成物。
- 前記主成分の結晶の結晶系は正方晶系である請求項１～６のいずれかに記載の誘電体組成物。
- 請求項１～７のいずれかに記載の誘電体組成物を備える電子部品。
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