JP2023552850A - 誘電体セラミック組成物及び同誘電体セラミック組成物からなる多層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Abstract
本発明は、セラミック誘電層と主に卑金属を含む内側電極とを交互に積層して作成される多層セラミックコンデンサに関し、(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3のペロブスカイト構造ABO3を備えた主成分であって、式中、Aは、Ca、Sr、及びBaの1つの元素であり、BはTi、Zr、Hf、及びSnの1つの元素であり、x、y、z、u、v、及びwは各元素のモル分率であり、mはAサイトとBサイトの元素のモル比である主成分を含み、以下の各範囲内にある。0.95≦m≦1.05、0.05≦x≦0.90、0.05≦y≦0.90、0.00≦z≦0.12、0<u<1、0.0≦w≦0.3、u+v+w=1。【選択図】なし
Description
関連出願の相互参照
本願は、2021年1月28日出願の係属中米国仮出願第63/142,766号の優先権を主張するものであり、その内容を参照として本明細書に援用する。
本願は、2021年1月28日出願の係属中米国仮出願第63/142,766号の優先権を主張するものであり、その内容を参照として本明細書に援用する。
本発明は、誘電体セラミック組成物と、同誘電体セラミック組成物を含有する多層セラミックコンデンサに関する。本開示の誘電体セラミック組成物は、還元雰囲気中での卑金属内部電極との同時焼成が可能である。この製造された多層セラミックコンデンサは、高温での用途に有利に使用される。
過去20年における情報及び電子技術の急速な開発及び普及に伴い、多層セラミックコンデンサ産業は、携帯用電子機器、パーソナルコンピュータ、携帯電話、テレビ等、多数の用途における電気エネルギー貯蔵装置の需要増で大いに繁栄している。これらの場合、チタン酸バリウムBaTiO3が、その誘電率の高さ、誘電性損失、及び-55℃~125℃の温度範囲に亘る安定的な容量変動のおかげで、必須のセラミック誘電材料として圧倒的に使用されてきた。しかしながら、強誘電材料として、BaTiO3は、約125℃で周知のキュリー転移を生じ、静電容量温度係数の急低下とともに誘電率の著しい低下を生じる強誘電材料として周知である。昨今では、エンジン制御ユニット、ダウンホール掘削探査、パルスパワー電子機器等、極限環境における新たな電子技術横領の出現では、175℃~200℃又はそれよりも高い温度の最高動作温度窓における安定的静電容量の維持を要求する。広範囲のドーピング修正パッケージを介して、BaTiO3系コンデンサの温度-静電容量特性を安定化させるために、大規模な研究活動が行われてきたが、拡張された動作温度は、依然として150℃に限定される。しかしながら、175℃~200℃又はそれよりも高い温度の厳しい環境での適用を可能にする新たな誘電材料を開発することに、かなりの注目を集めてきた。種々の候補のうち、アルカリ性ニオブ酸塩系セラミックは、そのキュリー転移温度の高さのおかげで、高温コンデンサの開発を実現可能であることがわかっている。例えば、このようなキュリー転移は、(K0.5Na0.5)NbO3セラミックにおいて約410℃で発生する。詳細な焼成研究と欠陥化学調査では、アルカリ性ニオブ酸塩セラミックが、(1)アルカリ性要素の揮発性を低下させるようによく調整された化学的熱力学のおかげで、還元雰囲気中において、Cu及びNi等の非金属とともに同時焼成を行うことができることと、(2)卑金属内部電極を備えた多層構造電子機器を作成可能であることと、を実証している。例えば、米国特許第9,564,271号及びWO2018/062084A1において、Ni内部電極を備えた積層セラミックキャパシタコンデンサは、(K、Na)NbO3系及びNaNbO3系誘電体セラミック組成物を使用して形成されている。
多大な努力にも関わらず、改良されたセラミック誘電体、特に、高電圧及び高温における使用に好適な、特に多層セラミックコンデンサ中での使用に好適なものを求める要望が依然としてある。
本明細書において、高温での使用に特に好適な誘電体セラミックを提供する。
本明細書において、誘電体セラミックを備えた多層セラミックコンデンサであって、高温での使用に好適なコンデンサも提供する。
これらの効果及び他の効果は、認識されるとおり、誘電体セラミック組成物であって、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される主成分であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である主成分と、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料と、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、
フリットを含む第3の副材料と、を備える誘電体セラミック組成物において提供される。
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される主成分であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である主成分と、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料と、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、
フリットを含む第3の副材料と、を備える誘電体セラミック組成物において提供される。
さらに他の実施形態は、多層セラミックコンデンサであって、
複数の誘電体セラミック層であって、前記層のうちの各層が、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される誘電体組成物であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である誘電体組成物、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、及び
フリットを含む第3の副材料を有する誘電体セラミック層と、
Ni、Cu、又はこれらの合金の卑金属を含む複数の内部電極と、
前記コンデンサ要素本体の各端部に形成された一対の外部電極と、を備える多層セラミックコンデンサにおいて提供される。
複数の誘電体セラミック層であって、前記層のうちの各層が、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される誘電体組成物であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である誘電体組成物、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、及び
フリットを含む第3の副材料を有する誘電体セラミック層と、
Ni、Cu、又はこれらの合金の卑金属を含む複数の内部電極と、
前記コンデンサ要素本体の各端部に形成された一対の外部電極と、を備える多層セラミックコンデンサにおいて提供される。
さらに他の実施形態は、多層セラミックコンデンサの形成方法であって、
誘電体セラミック前駆体を形成することと、
誘電体セラミック前駆体の層と金属の層とを交互にして積層を形成することと、
積層を圧縮し、誘電体前駆体を焼結することで、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される主成分であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である主成分、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、及び
フリットを含む第3の副材料、によって規定される誘電体組成物を有する誘電体セラミック層を形成することと、を含む多層セラミックコンデンサの形成方法において提供される。
誘電体セラミック前駆体を形成することと、
誘電体セラミック前駆体の層と金属の層とを交互にして積層を形成することと、
積層を圧縮し、誘電体前駆体を焼結することで、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される主成分であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である主成分、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、及び
フリットを含む第3の副材料、によって規定される誘電体組成物を有する誘電体セラミック層を形成することと、を含む多層セラミックコンデンサの形成方法において提供される。
本発明は、遷移金属及び希土類元素のさらなるドーピングパッケージを備えたアルカリ性ニオブ酸塩系誘電体セラミック組成物に特化される。遷移金属元素及び/又は希土類元素のドーピング又は同時ドーピングは、微細構造の観点より、電子-セラミック材料の欠陥化学調査を微調整すること、ひいては絶縁抵抗及び長期寿命の信頼性等の微細電気的特性を操作するのに好都合であることが一般的に知られている。本誘電体セラミック装置は、低酸素分圧において卑金属を主に含有する安価な電極と同時焼成することができるため、高温での適用が可能な多層セラミックコンデンサを作成することができる。
本発明は、低温から高温まで、優れた温度-静電容量特性を得ることができる誘電体セラミック組成物に特化される。具体的には、本開示の誘電体セラミック組成物で作成したコンデンサは、25℃での静電容量に対して、-55℃~200℃の温度範囲に亘って±50%以内、より好ましくは-55℃~200℃の温度範囲に亘って±20%以内の静電容量温度係数を有することができる。
誘電体セラミック組成物の誘電率は、25℃で少なくとも300、より好ましくは少なくとも1000から2000以下の誘電率を有する。
本発明は、還元雰囲気中でNi等の安価な卑金属を使用して、内側電極と同時焼成するのに対応可能な誘電体セラミック組成物にも特化される。
本発明は、複数の積層セラミック層と複数の内側電極層とにより、セラミック層と内側電極層とが交互に積層されたパターンに形成された多層セラミックコンデンサにも特化される。セラミック層は、本発明の誘電体セラミック組成物で作成され、内側電極層は、Ni等の卑金属を主に含有する導電性ペーストによって作成される。得られた多層セラミックコンデンサは、低酸素分圧での同時焼成後、-55℃~200℃の温度範囲に亘って±15%の静電容量温度係数を有することができる。
上述の目的は、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
のペロブスカイト構造ABO3式であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1であるペロブスカイト構造ABO3式を備えた主成分を有する誘電体セラミック組成物を備えた多層セラミックコンデンサ装置において達成される。
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
のペロブスカイト構造ABO3式であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1であるペロブスカイト構造ABO3式を備えた主成分を有する誘電体セラミック組成物を備えた多層セラミックコンデンサ装置において達成される。
セラミック組成物は、希土類化合物より選択される少なくとも1つの元素を含む第1の副材料をさらに含み、希土類元素は、主成分100モル部に対して、10モル部以下である。
セラミック組成物は、遷移金属より選択される少なくとも1つの元素を含む第2の副材料をさらに含み、遷移金属元素は、主成分100モル部に対して、0.05モル~10.00モル部の範囲内である。
セラミック組成物はさらに、フリットとも称される、セラミック焼結工程を支援するための低融解温度を備えた化合物を含む第3の副材料をさらに含み、これは、主成分100モル部に対して、0.01モル~15.00モル部の範囲内である。
開示の誘電体セラミック組成物を得るために、(1)前駆体は、まず、か焼(calcination)で調製される。ここで前駆体は、特定の原料セラミックパウダーから作成された中間化合物又は化合物の群として規定され、前駆体は、最終組成物の全体的又は部分的な構成要素を含んでもよいが、前駆体が他の反応物とさらに混合され、所望の化学反応を達成するように特定の熱的条件下で処理されるまで、材料の最終形態は得られない。(2)その後、得られた前駆体と、遷移金属化合物、希土類化合物、及びフリット等の他のドーパントとの混合物が、焼結に先立って種々の有機物配合の補助により、ペーストの形態でさらに調製される。(3)最後に、得られたペースト混合物を含む組成物が、焼結工程に際して、本発明に開示の誘電体セラミック材料を形成する。一例が表1に一覧表示されている。前駆体は、主として、(K0.5Na0.5)NbO3-BaZrO3を含有し、これは、事前反応させた酸化物と、K2CO3、Na2CO3、BaCO3、Nb2O5、及びZrO2等の炭酸物とにより、か焼で調製される。焼結に先立ってペーストを形成するのに使用される無機ドーパントは、MnCO3、Nd2O3、及びSiO2である。
誘電体セラミック材料はまた、表1と同一の開始原材料を使用して、表2に例示のとおり、1つを超える数の前駆体で開始する他のルートによって得られてもよい。この場合、2つの前駆体は、前駆体1には(K0.5Na0.5)NbO3を主に含有し、前駆体2にはBaZrO3を主に含有し、か焼によって別々に作成される。そして、有機化合物とともに、(K0.5Na0.5)NbO3、BaZrO3、MnCO3、Nd2O3、及びSiO2の配合物でペーストを形成する。焼結後、表2の調合の結果として、表1の調合で作成したのと略同一の誘電性材料組成物を得る。
本発明は、本発明の範囲を非限定的に例示する以下の実施例において、より完全に説明する。しかしながら、これらの実施例は、本発明の原則が採用される種々のやり方のうちのいくつかを示しているに過ぎない。
本発明の誘電体セラミック組成物は、副材料とともに主成分を含み、主成分は、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3...(1)
で表現されるペロブスカイト構造ABO3式であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であるペロブスカイト構造ABO3式を有する。これらの下添字は、以下の各範囲内である。
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である。
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3...(1)
で表現されるペロブスカイト構造ABO3式であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であるペロブスカイト構造ABO3式を有する。これらの下添字は、以下の各範囲内である。
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である。
このセラミック組成物は、希土類元素:Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuを含有する少なくとも1つの化合物を含む第1の副材料をさらに含む。希土類元素の量は、主成分100モル部に対して、10モル部以下である。モル比の値は、YO3/2、ScO3/2、LaO3/2、CeO2、PrO11/6、NdO3/2、SmO3/2、EuO3/2、GdO3/2、TbO7/4、DyO3/2、HoO3/2、ErO3/2、TmO3/2、YbO3/2及びLuO3/2に基づいて計算される。
セラミック組成物は、遷移金属元素:V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnを含有する少なくとも1つの化合物を含む第2の副材料をさらに備え、このような化合物は、V、Mo、W、Cr、及びMnのうちの少なくとも1つを含有することが好ましい。希土類元素の量は、主成分100モル部に対して、0.05モル~10.00モル部の範囲内である。
セラミック組成物は、セラミック焼結工程を支援するため、フリットとも称される低溶解温度の化合物を含む第3の副材料をさらに含み、少なくとも1つのフリットは、LiF、NaF、KF、及びMgF2等のフッ化物、Si、SiO2、及び(BaxSryCa1-x-y)SiO3(0≦x、y≦1)等のケイ酸塩、BWO3等のホウ化物、Li2O、MoO3、V2O5等の酸化物などより選択される。フリットの含有量は、主成分100モル部に対して、0.01モル~15.00モル部の範囲内である。
図1に示される多層セラミックコンデンサ1におけるセラミック層2において本開示の誘電体セラミック組成物を得るため、K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、HfO2、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットが開始セラミック原材料として準備される。さらに、本開示の誘電体調合物において各構成要素を含有する原材料化合物は、酸化物及び炭酸塩のみならず、水酸化物も使用され得る。具体的には、原材料は、いずれの形態にも限定されるものでない。例えば、Mn等の遷移金属元素は、MnO、MnO2、MnCO3等の形態で添加可能であるが、これは他のすべての原材料にも適用される。主要構成成分としての原材料は、本開示の組成物調合を満たすように秤量された後、イットリウム安定化ジルコニウム媒体によるボールミリングを介して、水、エタノール、イソプロパノール、トルエン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ミネラルスピリット、又はその他好適な炭化水素液体、又はこれらのレンド等、好適な溶媒でともに湿式混合される。このようにして、乾燥及びか焼後、焼結前のセラミック材料を得た。
本明細書中に開示のか焼粉末は、水、及び/又は、結合剤、分散剤、溶媒、可塑剤等、他の好適な有機添加物を添加して、さらに湿式ミリングされることで、セラミックスリップを形成する。ここで使用される有機添加物又は有機内容物の選択は、特別に限定されるものでない。
この後本明細書に開示のセラミックスリップと本開示のセラミック組成物を得るために、調製ステップは、上述の行程に限定されるものでなく、前駆体材料が最初にか焼された後、前駆体と混合されるか、ドーパントが所望の組成物の他の構成要素を含有することで、焼結に先立って好適な有機添加物でセラミックスリップを形成するようにやり方であり得る。
実施例1~4は、例示として示されるものであるが、これらの例示は、本発明の範囲を限定するものでない。本発明の範囲内において、当業者にとって明らかな変更が包含される。
実施例1
K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、BaCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、及びZrO2を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
Li2CO3からの0.1mol%~10.1mol%のLi、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
MnO3からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Pr6O11からの0.2mol%~4.9mol%のPr、
SiO2からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、BaCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、及びZrO2を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
Li2CO3からの0.1mol%~10.1mol%のLi、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
MnO3からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Pr6O11からの0.2mol%~4.9mol%のPr、
SiO2からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例2
K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、並びにMnO及びWO3等の遷移金属酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
Li2CO3からの0.1mol%~10.1mol%のLi、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
MnOからの0.1mol%~4.9mol%のMn、
WO3からの0.1mol%~2.2mol%のW
を含み、希土類酸化物及びフリットの混合物は、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
CaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、並びにMnO及びWO3等の遷移金属酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
Li2CO3からの0.1mol%~10.1mol%のLi、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
MnOからの0.1mol%~4.9mol%のMn、
WO3からの0.1mol%~2.2mol%のW
を含み、希土類酸化物及びフリットの混合物は、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
CaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例3
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、及びY2O3等の希土類酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
Y2O3からのからの0.2mol%~4.9mol%のY
を含み、遷移金属酸化物及びフリットの混合物は、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
B2O3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、及びY2O3等の希土類酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
Y2O3からのからの0.2mol%~4.9mol%のY
を含み、遷移金属酸化物及びフリットの混合物は、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
B2O3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例4
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、並びにNd2O3等の希土類酸化物、及びMnO等の遷移金属酸化物物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
TiO2からの0.05mol%~4.70mol%のTi、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
Nd2O3からの0.2mol%~4.9mol%のLa、
MnOからの0.1mol%~4.9mol%のMn、
を含み、
0.01mol%~5.30mol%のLiFのフリットが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、並びにNd2O3等の希土類酸化物、及びMnO等の遷移金属酸化物物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
TiO2からの0.05mol%~4.70mol%のTi、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
Nd2O3からの0.2mol%~4.9mol%のLa、
MnOからの0.1mol%~4.9mol%のMn、
を含み、
0.01mol%~5.30mol%のLiFのフリットが、好適な有機添加物とともにドーパントとして添加され、セラミックスリップを形成する。
さらに、本発明に開示の所望の誘電体組成物を得るために、遷移金属化合物、希土類化合物、及びフリットのようなドーパントも、2つの別個のステップで添加可能である。これは、遷移金属化合物、希土類化合物、及び/又はフリットの一部分量が原材料中に最初に添加され、700℃~1200℃での焼成後に前駆体を調製し、これがステップ1とされ、その後、残りの量の遷移金属化合物、希土類化合物、及び/又はフリットを、好適な有機添加物とともに前駆体にさらに添加して、セラミックスリップを形成するが、これがステップ2と称されることを意味する。ステップ1及びステップ2において添加される遷移金属化合物は、同一の標的遷移金属元素を含有する同一の化合物であり得るか、又は異なる標的遷移金属元素を含有する異なる化合物であり得る。これは、希土類化合物及びフリットがステップ1及びステップ2で別々に添加される場合にも適用される。ステップ1及びステップ2において添加される遷移金属元素、希土類元素、及びフリットの総量は、式(1)において特定される値範囲を満たす。
実施例5~10は、例示として与えられるが、これらの例示は、本発明の範囲を限定するものでない。本発明の範囲内において、当業者にとって明らかな変更が包含される。
実施例5
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、HfO2及びMoO3等の遷移金属酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
HfO2からの0.1mol%~5.4mol%のHf、
MoO3からの0.1mol%~2.2mol%のMo、
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Dy2O3からの0.2mol%~4.9mol%のDy、
LiFからの0.01mol%~5.30mol%のフリット
からなる遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、HfO2及びMoO3等の遷移金属酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
HfO2からの0.1mol%~5.4mol%のHf、
MoO3からの0.1mol%~2.2mol%のMo、
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Dy2O3からの0.2mol%~4.9mol%のDy、
LiFからの0.01mol%~5.30mol%のフリット
からなる遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例6
K2CO3、Na2CO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、HfO2、及びYb2O3等の希土類酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
SrCO3からの0.3mol%~13.2mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
HfO2からの0.1mol%~5.4mol%のHf、
Yb2O3からの0.2mol%~1.8mol%のY
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
CeO2からの0.2mol%~5.0mol%のCe、
MnO2からの0.1mol%~4.9mol%のMn、
CaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、HfO2、及びYb2O3等の希土類酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
SrCO3からの0.3mol%~13.2mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
HfO2からの0.1mol%~5.4mol%のHf、
Yb2O3からの0.2mol%~1.8mol%のY
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
CeO2からの0.2mol%~5.0mol%のCe、
MnO2からの0.1mol%~4.9mol%のMn、
CaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含むものが、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例7
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、Nb2O5、ZrO2、及びMnO2等の遷移金属酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
MnO2からの0.1mol%~1.6mol%のMn
を含み、
MoO3からの0.1mol%~2.2mol%のMn、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
KFからの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含む希土類酸化物、遷移金属酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、Nb2O5、ZrO2、及びMnO2等の遷移金属酸化物を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
MnO2からの0.1mol%~1.6mol%のMn
を含み、
MoO3からの0.1mol%~2.2mol%のMn、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
KFからの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含む希土類酸化物、遷移金属酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例8
K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、及びWO3等の遷移金属酸化物、及びSiO2等のフリットを、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
Li2CO3からの0.1mol%~10.1mol%のLi、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
WO3からの0.1mol%~2.2mol%のW、
SiO2からの0.01mol%~2.20mol%のフリット
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
BaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含む希土類酸化物、遷移金属酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、Li2CO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、及びWO3等の遷移金属酸化物、及びSiO2等のフリットを、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
Li2CO3からの0.1mol%~10.1mol%のLi、
SrCO3からの0.3mol%~11.1mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
WO3からの0.1mol%~2.2mol%のW、
SiO2からの0.01mol%~2.20mol%のフリット
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
BaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含む希土類酸化物、遷移金属酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例9
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、及びMoO3等の遷移金属酸化物、Y2O3等の希土類酸化物、及びSiO2等のフリットを、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
MoO3からの0.1mol%~2.2mol%のMo、
Y2O3からの0.1mol%~1.5mol%のY、
SiO2からの0.01mol%~2.20mol%のフリット
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
CaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%
を含む遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、CaCO3、Nb2O5、ZrO2、及びMoO3等の遷移金属酸化物、Y2O3等の希土類酸化物、及びSiO2等のフリットを、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
MoO3からの0.1mol%~2.2mol%のMo、
Y2O3からの0.1mol%~1.5mol%のY、
SiO2からの0.01mol%~2.20mol%のフリット
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Y2O3からの0.2mol%~4.9mol%のY、
CaSiO3からの0.01mol%~5.30mol%
を含む遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例10
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、HfO2、及びSiO2等のフリットを、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.0mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
HfO2からの0.1mol%~5.4mol%のHf、
SiO2からの0.01mol%~2.20mol%のフリット
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
V2O5からの0.1mol%~3.4mol%のV、
Pr6O11からの0.2mol%~4.9mol%のPr、
LiFからの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含む遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
K2CO3、Na2CO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、HfO2、及びSiO2等のフリットを、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
BaCO3からの0.5mol%~12.5mol%のBa、
SrCO3からの0.3mol%~11.0mol%のSr、
CaCO3からの0.1mol%~13.6mol%のCa、
Ta2O5からの0.05mol%~27.70mol%のTa、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~19.7mol%のZr、
HfO2からの0.1mol%~5.4mol%のHf、
SiO2からの0.01mol%~2.20mol%のフリット
を含み、
MnO2からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
V2O5からの0.1mol%~3.4mol%のV、
Pr6O11からの0.2mol%~4.9mol%のPr、
LiFからの0.01mol%~5.30mol%のフリット
を含む遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物が、好適な有機添加物とともにドーパントとしてさらに添加され、セラミックスリップを形成する。
実施例11
K2CO3、Na2CO3、SrCO3、Nb2O5、及びZrO2を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
SrCO3からの0.1mol%~15mol%のSr、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
MnCO3からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Eu2O3からの0.2mol%~4.9mol%のEu、
SiO2からの0.1mol%~25.3mol%のフリット
を含むものを、ドーパントとして主成分に添加する。
K2CO3、Na2CO3、SrCO3、Nb2O5、及びZrO2を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
SrCO3からの0.1mol%~15mol%のSr、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~23.1mol%のZr、
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
MnCO3からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
Eu2O3からの0.2mol%~4.9mol%のEu、
SiO2からの0.1mol%~25.3mol%のフリット
を含むものを、ドーパントとして主成分に添加する。
実施例12-比較例
K2CO3、Na2CO3、SrcO3、Nb2O5、及びZrO2を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
SrCO3からの0.1mol%~11.7mol%のSr、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~13.5mol%のZr、
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
MnCO3からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
CaCO3からの0.1mol%~4.2mol%のCa、
WO3からの0.2mol%~2.5mol%のW、
SiO2からの0.01mol%~3.3mol%のフリット
を含むものを、ドーパントとして主成分に添加する。
K2CO3、Na2CO3、SrcO3、Nb2O5、及びZrO2を、700℃~1200℃でのか焼後に前駆体を調製するために、開始セラミック原材料として混合する。開始セラミック材料は、
K2CO3からの30.7mol%~70.4mol%のK、
Na2CO3からの29.5mol%~69.8mol%のNa、
SrCO3からの0.1mol%~11.7mol%のSr、
Nb2O5からの70.2mol%~95.5mol%のNb、
ZrO2からの0.1mol%~13.5mol%のZr、
を含み、遷移金属酸化物、希土類酸化物、及びフリットの混合物は、
MnCO3からの0.1mol%~5.0mol%のMn、
CaCO3からの0.1mol%~4.2mol%のCa、
WO3からの0.2mol%~2.5mol%のW、
SiO2からの0.01mol%~3.3mol%のフリット
を含むものを、ドーパントとして主成分に添加する。
誘電体セラミックディスクサンプルの調製
主成分のセラミックパウダーと副成分とを実施例に記載の比率で秤量し、ボールミルで12~30時間湿式配合を行った。その後、この配合物を150℃で1~8時間乾燥させた。結合剤溶液を乳鉢中で混合物に添加した後、粒状に形成した。その後、得られた粒状物を13mm直径のスチール型に入れ、200MPaの圧力でプレス成型し、ディスク成形体を作製した。得られた成形体を、375℃で10~100時間、空気中で焼きつけ、有機結合剤を燃え尽きさせた。次に、還元雰囲気中で燃焼を施し、焼結ディスクを得た。この燃焼は、900~1350℃のピーク温度で1~6時間の保持時間、実施した。その後、銀電極を焼結体の2つの面に塗布し、実施例11及び実施例12に対応するディスクセラミックコンデンサを得た。
主成分のセラミックパウダーと副成分とを実施例に記載の比率で秤量し、ボールミルで12~30時間湿式配合を行った。その後、この配合物を150℃で1~8時間乾燥させた。結合剤溶液を乳鉢中で混合物に添加した後、粒状に形成した。その後、得られた粒状物を13mm直径のスチール型に入れ、200MPaの圧力でプレス成型し、ディスク成形体を作製した。得られた成形体を、375℃で10~100時間、空気中で焼きつけ、有機結合剤を燃え尽きさせた。次に、還元雰囲気中で燃焼を施し、焼結ディスクを得た。この燃焼は、900~1350℃のピーク温度で1~6時間の保持時間、実施した。その後、銀電極を焼結体の2つの面に塗布し、実施例11及び実施例12に対応するディスクセラミックコンデンサを得た。
MLCCサンプルの調製
900~1350℃の温度範囲で焼結することにより、3.2mm×1.6mmの標準サイズとニッケル内部電極を備えた焼結MLCCチップを得た。焼結MLCCチップは、19のアクティブ誘電体セラミック層と、20のニッケル電極を含んだ。上記誘電体セラミック層の平均厚さは、約12μmと判定された。
900~1350℃の温度範囲で焼結することにより、3.2mm×1.6mmの標準サイズとニッケル内部電極を備えた焼結MLCCチップを得た。焼結MLCCチップは、19のアクティブ誘電体セラミック層と、20のニッケル電極を含んだ。上記誘電体セラミック層の平均厚さは、約12μmと判定された。
電気測定値
静電容量及び誘電損失は、各組成物について-55℃~200℃の温度範囲において1kHz及びAC1Vの条件下で測定された。せいで尿量温度係数(TCC)は、以下の式に基づいて計算され、
TCC(%)=[(CT-C25)/C25]×100
式中、Tは、測定が実施された温度であり、CT及びC25は、各々、温度T及び25℃における静電容量である。
静電容量及び誘電損失は、各組成物について-55℃~200℃の温度範囲において1kHz及びAC1Vの条件下で測定された。せいで尿量温度係数(TCC)は、以下の式に基づいて計算され、
TCC(%)=[(CT-C25)/C25]×100
式中、Tは、測定が実施された温度であり、CT及びC25は、各々、温度T及び25℃における静電容量である。
希土類元素の添加を伴うか、又は伴わないディスクサンプルの誘電率特性を表3に示す。
表3に表された結果は、比較例12に対する希土類元素Euを含有する本発明の実施例11の効果を示している。両方の実施例において±20%以内のTCCを提供しているのにも関わらず、比較例では、十分な誘電率を達成していない。
実施例11の調合で作成したディスクサンプルの焼成温度の関数としての誘電率を表4に提供する。
表4の結果は、焼成温度を変更することにより、高範囲に亘る誘電率が得られることを実証している。
実施例11及び実施例12に示される調合で作成されたMLCCサンプルの誘電率特性は、表5に表されるデータで示される。
表5に表される結果は、希土類の添加により、誘電率を大幅に改善し、TCC範囲を狭めることができる。
ドクターブレード法を使用してスリップをセラミックフィルム上に広げることにより、テープキャスティング工程を使用して、セラミックグリーンシートをさらに形成する。好適な乾燥工程後、図1に示されるような内部電極3a及び3bは、Ni、Cu、又はこれらの合金等、卑金属を主に含有する導電性インクを使用して、セラミックグリーンシート上にスクリーンプリントする。Ni又は主にNiからなる合金を使用することが好ましい。
得られたものを、積層工程を介してさらにグリーンチップに加工する。プリント電極をその上に伴わない複数のセラミックグリーンシートを底部カバー層4bとして積層した後、プリント電極をその上に備えた複数のセラミックグリーンシートを交互の方向に積層し、両端で終端する交流電極3a及びえbを形成するようにし、最終的に、プリント電極を備えない特定数のセラミックグリーンシートを上部被覆層4aとして積層する。その後、この積層体を20℃~120℃の間でプレスしてすべての積層の接着を改善し、さらに個々のグリーンチップに切断する。
グリーンチップは、0.1~100時間、周囲空気又は僅かに還元した雰囲気中で200℃~700℃に加熱して結合剤を燃え尽きさせた後、10-4atm~10-16atmの間の酸素部分圧力の還元雰囲気中、900℃~1350℃の間の温度で焼結される。焼結後、10-3atm~10-14atmの間の酸素部分圧力で1100℃以下の温度に加熱することにより、チップに再酸化ステップをさらに適用してもよい。
焼結チップは、セラミック焼結体の両端面に形成された内部電極を露出するために、バレル又はサンドブラストによる角丸め工程が施される。次いで、外部電極5a及び5bを以下のようにして両端面に形成する。(1)焼結チップの両端面に好適な銅ペーストを付与し、窒素又は僅かに還元した雰囲気中で1~60分間、600℃~1000℃の温度で焼きつけを行うことにより、銅末端を形成する。(2)バレルめっき法により、ニッケルめっき層及び錫めっき層又は他の好適なはんだ組成物をさらに銅末端上に載置して、はんだ付け性を向上し、銅外部電極の酸化を防止する。このようにして、卑金属電極3a及び3bと本発明に開示の誘電体組成物を含んだ誘電体セラミック層2とで形成された多層セラミックコンデンサ1が得られる。
本発明は、高温適用可能な誘電体セラミック組成物を開示する。このようなセラミック調合物は、還元雰囲気中で卑金属電極とともに同時焼成を実現することができる。このため、Ni等の非金属内部電極とともに本開示の誘電体セラミック組成物を使用することで、多層セラミックコンデンサを作成することができる。
本記載全体を通じて、表示した範囲には、同一数の有効数を有するすべての中間値が含まれる。非限定的な例として、表示した0.01~0.05の範囲には、0.01、0.02、0.03、0.04、及び0.06が含まれる。異なる有効数の2つの数を有する表示として、ある範囲が表示される場合、最小のインクリメント有効数を有するものが双方にとっての有効数を判定する。非限定的な例として、或る範囲が1.0~5として表示される場合、これは1.0~5.0のすべての数を指すものであることが意図される。
以下の文書を参照として本明細書中に援用する。Bannoらの米国特許第9,564,271号、BannoのWO2018-062084号、TakahashiらのJP2020-29374A号、卑金属同時焼成多層圧電物質,Gaoら,Actuators,5巻,第1発行,8ページ,2016年
本発明は、本発明の正確さのために提供された明細書の一体的且つ非限定的な部分である図面を参照して説明する。種々の図面を通じて、同様の要素にはそれに応じた番号が付される。本発明は、好適な実施形態を参照し、これに限定することなく説明を行ってきた。当業者は、添付の図面に説明及び記載のさらなる実施形態を認識するであろう。
Claims (32)
- 誘電体セラミック組成物であって、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される主成分であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である主成分と、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料と、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、
フリットを含む第3の副材料と、を備える誘電体セラミック組成物。 - 前記主成分100モル%に対して、10モル%以下の前記希土類元素を含む請求項1に記載に誘電体組成物。
- 前記主成分100モル%に対して、0.05~10モル%の前記遷移金属を含む請求項1に記載の誘電体セラミック組成物。
- 前記主成分100モル%に対して、0.01モル~15.00モル%の前記フリットを含む請求項1に記載の誘電体セラミック組成物。
- 前記フリットは、フッ化物、ケイ酸塩、ホウ化物、及び酸化物からなる群より選択された材料を含む請求項1に記載の誘電体セラミック組成物。
- -55℃~200℃の温度範囲に亘って±50%の静電容量温度係数を有する請求項1に記載の誘電体セラミック組成物。
- -55℃~200℃の温度範囲に亘って±20%の静電容量温度係数を有する請求項6に記載の誘電体セラミック組成物。
- 25℃で少なくとも300の誘電率を有する請求項1に記載の誘電体セラミック組成物。
- 25℃で少なくとも1000の誘電率を有する請求項8に記載の誘電体セラミック組成物。
- 多層セラミックコンデンサであって、
複数の誘電体セラミック層であって、前記層のうちの各層が、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される誘電体組成物であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である誘電体組成物、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、及び
フリットを含む第3の副材料を有する誘電体セラミック層と、
Ni、Cu、又はこれらの合金の卑金属を含む複数の内部電極と、
前記コンデンサ要素本体の各端部に形成された一対の外部電極と、を備える多層セラミックコンデンサ。 - 前記主成分100モル%に対して、10モル%以下の前記希土類元素を含む請求項10に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 前記主成分100モル%に対して、0.05~10モル%の前記遷移金属を含む請求項10に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 前記主成分100モル%に対して、0.01モル~15.00モル%の前記フリットを含む請求項10に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 前記フリットは、フッ化物、ケイ酸塩、ホウ化物、及び酸化物からなる群より選択される材料を含む請求項10に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 前記誘電体組成物は、-55℃~200℃の温度範囲に亘って±50%の静電容量温度係数を有する請求項10に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 誘電体組成物は、-55℃~200℃の温度範囲に亘って±20%の静電容量温度係数を有する請求項15に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 前記誘電体組成物は、25℃で少なくとも300の誘電率を有する請求項10に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 請前記誘電体組成物は、25℃で少なくとも1000の誘電率を有する求項17に記載の多層セラミックコンデンサ。
- 多層セラミックコンデンサの形成方法であって、
誘電体セラミック前駆体を形成することと、
前記誘電体セラミック前駆体の層と金属の層とを交互にして積層を形成することと、
前記積層を圧縮し、前記誘電体前駆体を焼結することで、
(KxNayLizA1-x-y-z)m(NbuTavBw)O3
によって規定される主成分であって、式中
Aは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
Bは、Ti、Zr、Hf、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つの元素であり、
x、y、z、u、v、及びwは、各元素のモル分率であり、
mは、AサイトとBサイトの元素のモル比であり、
0.95≦m≦1.05、
0.05≦x≦0.90、
0.05≦y≦0.90、
0.00≦z≦0.12、
0<u<1、
0.0≦w≦0.3、及び
u+v+w=1である主成分、
Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択された少なくとも1つの希土類元素を含む第1の副材料、
V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択された少なくとも1つの遷移金属元素を含む第2の副材料、及び
フリットを含む第3の副材料、によって規定される誘電体組成物を有する誘電体セラミック層を形成することと、を含む多層セラミックコンデンサの形成方法。 - 前記誘電体セラミック前駆体の層は、無機材料と有機添加物との混合物を含むセラミックグリーンペーストとして調製され、前記無機固形物は、前駆体とドーパントとの少なくとも1つの組み合わせを含み、
前記ドーパントは、以下の群のうちの少なくとも1つより選択される請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。 - 前記セラミックグリーンペーストを焼結することをさらに含む請求項20に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記遷移金属は、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、及びZnからなる群より選択される請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記希土類元素は、Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びYuからなる群より選択される請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記フリットは、フッ化物、ケイ酸塩、ホウ化物、酸化物からなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含む請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記焼結は、900℃~1350℃の温度で実施される請求項20に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記焼結することは、10-16atm~10-4atmの酸素分圧の雰囲気中で実施される請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記金属は、Ni、Cu、又はこれらの合金の卑金属である請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記コンデンサ要素本体の各端部に一対の外部電極を形成することをさらに含む請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記誘電体組成物は、-55℃~200℃の温度範囲に亘って±50%の静電容量温度係数を有する請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前期誘電体組成物は、-55℃~200℃の温度範囲に亘って±20%の静電容量温度係数を有する請求項29に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記誘電体組成物は、25℃で少なくとも300の誘電率を有する請求項19に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
- 前記誘電体組成物は、25℃で少なくとも1000の誘電率を有する請求項31に記載の多層セラミックコンデンサの形成方法。
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