JP3259394B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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Description
し、特にたとえば、薄膜対応の積層コンデンサなどの誘
電体材料として用いられる、誘電体磁器組成物に関す
る。
電極ペーストが塗布されたシート状のBaTiO3 を主
成分とする誘電体を複数枚積層するとともに、各シート
の内部電極を交互に並列に一対の外部接続用電極に接続
し、これを焼結して一体化することによって形成され
る。近年のエレクトロニクスの進展に伴って、電子部品
の急速な小型化が進行し、このような積層コンデンサ
は、広範囲の電子回路に使用されるようになってきてい
る。
磁器組成物として、従来よりさまざまな種類の組成が提
案されてきた。それらの中で、容量の温度変化率が小さ
く、かつ高誘電率を有する誘電体磁器組成物として、特
開昭61−275164号などに開示されているBaT
iO3 −Nb2 O5 −Co2 O3 系組成物が最も一般的
であり、広範な積層コンデンサの基本的な組成として使
用されている。これらの誘電体磁器組成物では、BaT
iO3 にNb2 O5 およびCo2 O3 が部分的に拡散し
た構造からなっており、純粋なBaTiO3 のキュリー
点を有する組成部分と、室温あるいは室温以下にキュリ
ー点を有する組成部分とが、主としてセラミックス各結
晶粒の中心部と周辺部とに存在している複合体によっ
て、容量の温度変化の平坦性が得られている。
およびCo2 O3 が部分的に拡散した構造からなる誘電
体を主成分とする誘電体磁器組成物は、容量の温度変化
率が小さいにもかかわらず、3500〜4000の高誘
電率を示すため、小型大容量用途の積層コンデンサ材料
として広く用いられている。
の誘電体磁器組成物では、BaTiO3 のTiサイトに
固溶しやすいNbおよびCoが部分的にBaTiO3 に
固溶されるため、焼成時に掃き出されたTiがBaTi
O3 との間で低融点のTiリッチな相、たとえばBaT
i4 O9 相,Ba4 Ti13O30相,Ba6 Ti17O40相
などで代表されるいわゆる二次相を生成しやすいという
性質があった。これらの二次相は低誘電率であるため、
容量値の低下が問題となっていた。さらに、これらのT
iリッチな二次相は針状結晶に成長しやすく、積層コン
デンサの小型大容量化のために素子厚を薄層化すると、
時として針状結晶が素子厚を越え電極間にわたって存在
する場合があり、高温における信頼性の点で大きな問題
となっていた。したがって、これらの従来の誘電体磁器
組成物は、高誘電率を有する組成系ではあるものの、小
型大容量化のための薄層化には限界があった。
O5 −Co2 O3 系組成物のみならず、BaTiO3 −
Nb2 O5 −MnO系組成物などのNb2 O5 を含むB
aTiO3 系組成物一般にあてはまる問題点であった。
誘電率を有し、容量の温度変化率が小さく、さらに10
μm以下の薄層化に対応可能で、二次相の存在しない組
織の均一な誘電体磁器組成物を提供することである。
て含まれるアルカリ金属酸化物の含有量が0.04重量
%以下のBaTiO3 と、Tb2 O3 ,Dy2 O3 ,H
o2 O3 ,Er2 O3の中から選ばれる少なくとも1種
類の希土類酸化物(Re2 O3 )と、Co2 O3 との配
合比が、BaTiO3 92.0〜99.4モル%と、R
e2 O3 0.3〜4.0モル%と、Co2 O3 0.3〜
4.0モル%との範囲内にある主成分100モル%に対
し、副成分として、MgO0.2〜5.0モル%と、M
nO0.05〜1.0モル%とを含有する、誘電体磁器
組成物である。
モル%以下含有させてもよい。
て、BaO−SrO−Li2 O−SiO2 を主成分とす
る酸化物ガラスを2.5重量部以下含有させてもよい。
類酸化物およびCo2 O3 を主成分とする誘電体材料に
MgO,MnOを添加することによって、3500以上
の高誘電率を有し、容量の温度変化率が小さく、さらに
10μm以下の薄層化に対応可能で、二次相が存在せ
ず、組織が均一で、高温における信頼性に優れた誘電体
磁器組成物を得ることができる。さらに、SiO2 ある
いは酸化物ガラスを添加することによって、焼成温度の
低下および焼成コストの低減が可能である。
とえば積層セラミックコンデンサの誘電体材料として用
いれば、従来の組成系では不可能であった薄層化への展
開が可能となり、積層セラミックコンデンサのこれまで
以上の小型大容量化を容易に達成することが可能とな
る。
徴および利点は、以下の実施例の詳細な説明から一層明
らかとなろう。
カリ金属酸化物の含有量が異なるBaTiO3 ,希土類
酸化物,Co2 O3 ,MgO,MnO,SiO2 ,酸化
物ガラスを準備した。これらの原料を表1に示す組成割
合となるように秤量して、秤量物を得た。なお、試料番
号1〜21については、アルカリ金属酸化物の含有量が
0.03重量%のBaTiO3 を使用し、試料番号22
については、アルカリ金属酸化物の含有量が0.05重
量%のBaTiO3 を使用し、試料番号23について
は、アルカリ金属酸化物の含有量が0.07重量%のB
aTiO3 を使用した。
ボールを用いたボールミルで混合し、原料スラリを得
た。次に、この原料スラリに有機系バインダ,可塑剤を
添加し、十分に攪拌した後、ドクターブレード法によっ
てシート成形して、セラミックグリーンシートを得た。
このときのセラミックグリーンシートの厚さは12μm
であった。
クグリーンシートの一面に、内部電極形成用導電ペース
トを印刷し、乾燥後複数枚のセラミックグリーンシート
を積層したのち、厚み方向に圧着することによって積層
体を得た。この積層体に320℃で5時間保持の条件で
脱バインダを行った後、H2 /N2 の体積比率が3/1
00の還元雰囲気ガス気流中において、表2に示す温度
で2時間焼成し、磁器を得た。焼成後のユニットの誘電
体素子厚は8μmであった。
焼き付けることによって、銀電極を形成して積層セラミ
ックコンデンサとした。そして、この積層セラミックコ
ンデンサの室温における容量値,誘電損失tanδ,絶
縁抵抗値(logIR),容量の温度変化率(TCC)
および超加速ライフ試験におけるMTTF(meant
ime to failure)を測定した。その結果
を表2にまとめて示す。なお、容量値は誘電率εに換算
して示す。
温度25℃、周波数1kHz、交流電圧1Vの条件で測
定した。また、絶縁抵抗値については、温度25℃にお
いて直流電圧16Vを2分間電圧印加して測定し、その
結果を静電容量値との積(CR積)で示す。さらに、温
度変化率(TCC)については、25℃の容量値を基準
とした時の−55℃,125℃における変化率(ΔC
-55 /C25,ΔC+125/C25)および−55℃〜+12
5℃の間において、容量温度変化率が最大である値の絶
対値、いわゆる最大変化率(|ΔC/C25|max )につ
いて示す。また、MTTFについては、試料数n=18
個について、150℃で電界強度を16.0(kV/m
m)印加したときの絶縁破壊に至るまでの時間からワイ
ブルプロットによって算出している。
る誘電体磁器組成物を用いた積層セラミックコンデンサ
は、薄層であっても優れた特性を示し、高温における信
頼性に優れている。
囲を上述のように限定する理由は次の通りである。
明する。
2.0〜99.4モル%とするのは、構成比率が92.
0モル%未満の場合には、希土類元素およびCo2 O3
の構成比率が多くなるため、試料番号4に示すように、
絶縁抵抗値および誘電率の低下が生じ好ましくない。ま
た、BaTiO3 の構成比率が99.4モル%を超える
場合には、希土類元素およびCo2 O3 の添加の効果が
なく、試料番号3に示すように、高温部(キュリー点付
近)の容量温度変化率が大きく(+)側にはずれ好まし
くない。さらに、BaTiO3 中のアルカリ金属酸化物
含有量を0.04%以下とするのは、0.04%を超え
ると、試料番号22および23に示すように、誘電率の
低下が生じ、実用的でなくなり好ましくない。
明する。
るのは、添加量が0.2モル%未満の場合には、試料番
号17に示すように、薄層化した場合に、容量温度変化
率を示すカーブがシングルピーク化する傾向があり、低
温部で(−)側にはずれ、高温部(キュリー点近傍)で
(+)側にはずれる傾向があるとともに、絶縁抵抗値向
上の効果もなくなるので好ましくない。また、添加量が
5.0モル%を超える場合には、試料番号15に示すよ
うに、誘電率および絶縁抵抗値の低下が生じるので好ま
しくない。
するのは、添加量が0.05モル%未満の場合には、試
料番号9に示すように、絶縁抵抗値の低下、誘電損失の
増大およびMTTF値の低下が生じるので好ましくな
い。また、添加量が1.0モル%を超える場合には、試
料番号12に示すように、絶縁抵抗値の低下およびMT
TF値の低下が生じるので好ましくない。
のは、添加量が3.0モル%を超える場合には、試料番
号21に示すように、誘電率の低下が生じ好ましくな
い。
O2 を主成分とする酸化物ガラスの添加量を2.5重量
部以下とするのは、添加量が2.5重量部を超える場合
には、試料番号19に示すように、SiO2 の場合と同
様に、誘電率の低下が生じるので好ましくない。
Claims (3)
- 【請求項1】 不純物として含まれるアルカリ金属酸化
物の含有量が0.04重量%以下のBaTiO3 と、T
b2 O3 ,Dy2 O3 ,Ho2 O3 ,Er2O3 の中か
ら選ばれる少なくとも1種類の希土類酸化物(Re2 O
3 )と、Co2 O3 との配合比が、 BaTiO3 92.0〜99.4モル%、 Re2 O3 0.3〜4.0モル%、および Co2 O3 0.3〜4.0モル% の範囲内にある主成分100モル%に対し、 副成分として、 MgO 0.2〜5.0モル%、および MnO 0.05〜1.0モル% を含有する、誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】 さらに副成分として、SiO2 を3.0
モル%以下含有する、請求項1の誘電体磁器組成物。 - 【請求項3】 さらに上記全成分を100重量部とし
て、BaO−SrO−Li2 O−SiO2 を主成分とす
る酸化物ガラスを2.5重量部以下含有する、請求項1
の誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01816293A JP3259394B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01816293A JP3259394B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06206766A JPH06206766A (ja) | 1994-07-26 |
JP3259394B2 true JP3259394B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=11963917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01816293A Expired - Lifetime JP3259394B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3259394B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5646080A (en) | 1995-11-20 | 1997-07-08 | Tam Ceramics, Inc. | Dielectric stable at high temperature |
JP2993425B2 (ja) * | 1995-12-20 | 1999-12-20 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ |
JP3760364B2 (ja) | 1999-07-21 | 2006-03-29 | Tdk株式会社 | 誘電体磁器組成物および電子部品 |
JP4487476B2 (ja) * | 2002-10-16 | 2010-06-23 | Tdk株式会社 | 誘電体磁器組成物および電子部品 |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP01816293A patent/JP3259394B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
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