JP4182479B2

JP4182479B2 - 誘電体磁器組成物、及びセラミック電子部品

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Publication number: JP4182479B2
Application number: JP2003345752A
Authority: JP
Inventors: 晃一伴野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2008-11-19
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Description

本発明は誘電体磁器組成物、及びセラミック電子部品に関し、特に、高誘電率系の誘電体磁器組成物、及び該誘電体磁器組成物を使用して製造された単板コンデンサ、トリマーコンデンサ、積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品に関する。

従来より、高誘電率系の誘電体磁器組成物としては、ＳｒＴｉＯ_３（チタン酸ストロンチウム）、ＰｂＴｉＯ_３（チタン酸鉛）、ＣａＴｉＯ_３（チタン酸カルシウム）、Ｂｉ_２Ｏ_３（酸化ビスマス）、ＴｉＯ_２（二酸化チタン）、及びＳｎＯ_２（酸化スズ）を主成分とした誘電体磁器組成物が提案されている（特許文献１）。

特開平３−９７６６９号公報

しかしながら、上記特許文献１の誘電体磁器組成物は、Ｐｂ成分を組成中に含有しているため、環境負荷物質の低減という観点から問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、Ｐｂ成分を含有しなくとも、誘電率やＱ値を高く維持しつつ、温度特性の直線性に優れ、誘電率の温度変化率を小さく制御することができる誘電体磁器組成物、及び該誘電体磁器組成物を使用して製造されたセラミック電子部品を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究したところ、一般式ａ〔（Ｓｒ_ｂＣａ_１−ｂ）ＴｉＯ_３〕−（１−ａ）〔Ｂｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２〕（ａ、ｂはモル比、ｎはＢｉ_２Ｏ_３に対するＴｉＯ_２のモル比）で表される主成分に、一般式ｘＭｇＴｉＯ_３＋ｙＭｎＯ_ｍ＋ｚＬｎ_２Ｏ_３（ｘ、ｙ、ｚは前記主成分１００重量部に対する重量比、ｍは１〜２）で表される副成分を含有し、さらに、上記ａ、ｂ、ｎ、ｘ、ｙ及びｚを所定範囲に規定すると共に、Ｌｎとして特定のランタノイド元素、すなわちＬａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、又はＥｒ（エルビウム）を使用することにより、組成物中にＰｂ成分を含有しなくとも、誘電率が３００以上であって、かつＱ値が１０００以上であり、しかも通常使用する温度範囲（−５５℃〜８５℃）での誘電率の変化率（以下、「温度係数」という）を−２０００ｐｐｍ／℃以内に小さく制御することができるという知見を得た。

本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る誘電体磁器組成物は、ａ〔（Ｓｒ_ｂＣａ_１−ｂ）ＴｉＯ_３〕−（１−ａ）〔Ｂｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２〕（ａ、ｂはモル比、ｎはＢｉ_２Ｏ_３に対するＴｉＯ_２のモル比を示す）を主成分とし、副成分として、ｘＭｇＴｉＯ_３＋ｙＭｎＯ_ｍ＋ｚＬｎ_２Ｏ_３（ｘ、ｙ、ｚは前記主成分１００重量部に対する各重量比、ｍは１〜２、ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒからなる群より選択された１種以上の元素を示す）を含有し、前記モル比ａ、ｂ、ｎ、及び前記重量比ｘ、ｙ、ｚが、各々０．８８≦ａ≦０．９２、０．３０≦ｂ≦０．５０、１．８≦ｎ≦３．０、１．０≦ｘ≦３．０、０．１≦ｙ≦２．０、及び、０＜ｚ≦３．０であり、さらに、Ｐｂ、Y、及びＹｂを含まないことを特徴としている。

また、本発明者の更なる研究結果により、ＴｉＯ_２を、Ｌｎ元素に対するＴｉ元素のモル比で、１．５以下となるように副成分として添加することにより、温度特性の劣化を招くことなく誘電率の更なる向上を図ることができるということが判明した。

そこで、本発明の誘電体磁器組成物は、ＴｉＯ_２が前記副成分に含有されると共に、前記ＴｉＯ_２の含有量は、前記副成分中のＬｎ元素に対するＴｉ元素のモル比ｐで、０＜ｐ≦１．５であることを特徴としている。

さらに、本発明者が鋭意研究を重ねたところ、上記主成分１００重量部に対する重量比で、１以下のＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）を含有させることにより、誘電特性を損なうことなく焼成温度を低下させることができ、しかも機械的強度をより一層向上させることができるということが判明した。

そこで、本発明の誘電体磁器組成物は、ＳｉＯ_２が前記副成分に含有されると共に、前記ＳｉＯ_２の含有量が、前記主成分１００重量部に対する重量比ｗで、０＜ｗ≦１であることを特徴としている。

また、本発明に係るセラミック電子部品は、上記誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体の表面に電極部が形成されていることを特徴としている。

上記誘電体磁器組成物によれば、上記主成分と上記副成分とを含有し、モル比ａ、ｂ、ｎ、及び重量比ｘ、ｙ、ｚが、各々０．８８≦ａ≦０．９２、０．３０≦ｂ≦０．５０、１．８≦ｎ≦３．０、１．０≦ｘ≦３．０、０．１≦ｙ≦２．０、及び、０＜ｚ≦３．０であり、さらに、Ｐｂ、Y、及びＹｂを含まないので、誘電率やＱ値が高く、温度特性の直線性に優れ、誘電率の温度変化率が小さく、強度的にも実用に十分に耐え得る高誘電率系の誘電体磁器組成物を容易に得ることができる。

また、前記副成分中のＬｎ元素に対するＴｉ元素のモル比ｐが、０＜ｐ≦１．５となるように前記副成分中にＴｉＯ_２を含有させることにより、温度特性の劣化を招くことなく誘電率を更に向上させることが可能となる。

また、前記主成分１００重量部に対し、重量比ｗで０＜ｗ≦１のＳｉＯ_２を副成分として含有することにより、焼成温度を低下させることが可能となり、しかも抗折強度をより一層向上させることが可能となる。

また、上記セラミック電子部品によれば、上記誘電体磁器組成物の表面に電極部が形成されているので、誘電率が３００以上でＱ値が１０００以上であり、しかも温度係数を−２０００ｐｐｍ／℃以内に小さく制御することができ、したがってセラミック焼結体にＰｂ成分を含有していなくとも、高品質・高誘電率で温度特性が良好かつ機械的強度にも優れた各種セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品を容易に得ることができる。

次に、本発明の実施の形態を詳説する。

図１は本発明の誘電体磁器組成物を使用して製造されたセラミック電子部品としての単板コンデンサの一実施の形態を示す一部破断正面図である。

該単板コンデンサは、本発明の誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体１と、該セラミック焼結体１の表裏両面に形成された電極部２と、はんだ３を介して前記電極部と電気的に接続された一対のリード線４ａ、４ｂと、セラミック焼結体１を被覆する樹脂製の外装５とから構成されている。

そして、本実施の形態では、セラミック焼結体１を形成する誘電体磁器組成物が、下記一般式（１）を主成分とし、下記一般式（２）を副成分として含有している。

ａ〔（Ｓｒ_ｂＣａ_１−ｂ）ＴｉＯ_３〕−（１−ａ）〔Ｂｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２〕
…（１）
ｘＭｇＴｉＯ_３＋ｙＭｎＯ_ｍ＋ｚＬｎ_２Ｏ_３ …（２）
ここで、ａはＢｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２に対する（Ｓｒ_ｂＣａ_１−ｂ）ＴｉＯ_３のモル比、ｂはＣａに対するＳｒのモル比、ｎはＢｉ_２Ｏ_３に対するＴｉＯ_２のモル比、ｘ、ｙ、ｚは前記主成分１００重量部に対する各重量比、ｍは１〜２、ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒから選択された１種以上の元素である。

そして、上記誘電体磁器組成物は、モル比ａ、ｂ、ｎ、重量比ｘ、ｙ、ｚは、各々下記数式（３）〜（８）を充足するように調製されている。

０．８８≦ａ≦０．９２…（３）
０．３０≦ｂ≦０．５０…（４）
１．８≦ｎ≦３．０ …（５）
１．０≦ｘ≦３．０ …（６）
０．１≦ｙ≦２．０ …（７）
及び、
０＜ｚ≦３．０ …（８）
上記誘電体磁器組成物が、このような成分組成を有することにより、誘電率が３００以上の高誘電率とＱ値が１０００以上を確保しながら、−５５℃〜８５℃の温度範囲内での２０℃の静電容量を基準とした温度係数を−２０００ｐｐｍ／℃以内に小さく抑制することができ、温度特性の直線性に優れ、しかも実用に耐え得る機械的強度を有した単板コンデンサを容易に得ることができる。

以下、これらの限定理由について詳述する。

（１）モル比ａ
Ｂｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２に対する（Ｓｒ_ｂＣａ_１−ｂ）ＴｉＯ_３のモル比ａが０．８８未満になるとＢｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２のモル比（１−ａ）が０．１２を超える。すなわち、この場合、Ｂｉ_２Ｏ_３のモル量が多くなりすぎるため、Ｑ値が１０００未満となって高いＱ値を有する誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。一方、モル比ａが０．９２を超えるとＢｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２のモル量が０．０８未満となり、温度係数が−２０００ｐｐｍ／℃よりも負側に偏位し、温度特性が悪化する。

そこで、本実施の形態では、モル比ａが０．８８≦ａ≦０．９２となるように組成調製している。

（２）モル比ｂ
Ｃａに対するＳｒのモル比ｂが０．３０未満になると、ＣａＴｉＯ_３のモル量が多くなりすぎるため、誘電率が３００未満に低下し、高誘電率の誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。一方、モル比ｂが０．５０を超えるとＳｒＴｉＯ_３のモル量が多くなりすぎるため、Ｑ値が１０００以下となり、Ｑ値の高い誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。

そこで、本実施の形態では、モル比ｂが０．３０≦ｂ≦０．５０となるように組成調製している。

（３）モル比ｎ
ＴｉＯ_２のＢｉ_２Ｏ_３に対するモル比ｎが１．８未満になると、ＴｉＯ_２の含有モル量が少なくなりすぎるため、誘電率が３００未満となり、高誘電率の誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。一方、前記モル比ｎが３．０を超えると、ＴｉＯ_２のモル量が多くなりすぎるため、Ｑ値が１０００未満となり、Ｑ値の高い誘電体磁器組成物を得ることができない。

そこで、本実施の形態では、モル比ｎが１．８≦ｎ≦３．０となるように組成調製している。

（４）重量比ｘ
上記主成分（一般式（１））１００重量部に対し、ＭｇＴｉＯ₃の重量比ｘが１．００未満になると、温度係数が−２０００ｐｐｍ／℃よりも負側に偏位し、温度特性が悪化する。一方、重量比ｘが３．０を超えると、誘電率が３００未満となって高誘電率の誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。

そこで、本実施の形態では、重量比ｘが１．０≦ｘ≦３．０となるように組成調製している。

（５）重量比ｙ
上記主成分（一般式（１））１００重量部に対し、ＭｎＯ_ｍ（但し、Ｍ＝１〜２）の重量比ｙが０．１未満になると、温度係数が−２０００ｐｐｍ／℃よりも負側に偏位し、温度特性が悪化する。一方、重量比ｙが２．０を超えると誘電率が３００未満となって高誘電率の誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。

そこで、本実施の形態では、重量比ｙが０．１≦ｙ≦２．０となるように組成調製している。

（６）重量比ｚ
上記主成分（一般式（１））に対しＬｎ_２Ｏ_３を副成分として添加することにより、温度特性及び抗折強度を向上させることができるが、上記主成分１００重量部に対しＬｎ_２Ｏ_３の重量比ｚが３．０を超えると、誘電率が３００未満となって高誘電率の誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。

そこで、本実施の形態では、重量比ｚが０＜ｚ≦３．０となるように組成調製している。

（７）Ｌｎ
Ｌｎをランタノイド系列中のＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒの中から選択される特定元素に限定し、これら特定元素をＬｎ_２Ｏ_３の形態で主成分１００重量部に対する重量比ｚで、０＜ｚ≦３．０添加することにより、誘電率が３００以上でＱ値が１０００以上、かつ温度係数を−２０００ｐｐｍ／℃以内に小さく抑制することができる誘電特性に優れた誘電体磁器組成物を得ることができ、しかも抗折強度が１３０ＭＰａ以上の機械的強度にも優れた誘電体磁器組成物を得ることができる。

一方、前記特定元素以外の元素、例えば、Ｙｂ、Ｙ等の元素を添加した場合は、誘電率又はＱ値の少なくともいずれか一方の特性が低下し、所望の高誘電率及び高品質係数を有する誘電体磁器組成物を得ることができなくなる。

そこで、本実施の形態では、副成分として、上述した特定のランタノイド元素を誘電体磁器組成物中に含有させている。

次に、上記単板コンデンサの製造方法について説明する。

まず、上記誘電体磁器組成物を作製する。

すなわち、一般式（１）（２）で表される主成分及び副成分が上記数式（３）〜（８）を充足するように、ＳｒＣＯ_３、ＣａＣＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＭｎＣＯ_３、及びＬａ_２Ｏ_３を秤量し、該秤量物を混合する。次いで、該混合物をジルコニア等の粉砕媒体と共にポットに入れ、所定時間湿式混合し、粉砕する。次いで、粉砕物を蒸発乾燥した後、ジルコニア製の匣（さや）に収容し、９００〜１０００℃で約２時間仮焼し、誘電体磁器組成物を作製する。

次に、該誘電体磁器組成物をポリビニルアルコール等のバインダと共にポットに投入し、所定時間湿式混合し、その後、該混合物を脱水乾燥し、整粒した後、加圧し、所定の円板状に成形し、セラミック成形体を作製する。そしてこの後、該セラミック成形体を１１８０〜１２８０℃で２時間焼成処理を施し、セラミック焼結体１を作製する。

次いで、該セラミック焼結体１の表裏両面にＡｇ等を主成分とした導電性ペーストを塗布し、焼付処理を施し、電極部２を形成する。

そして、はんだ３を介して電極部２とリード線４ａ、４ｂとを接続し、その後樹脂モールドを施して外装５を形成し、これにより単板コンデンサが製造される。

このように本実施の形態では、誘電体磁器組成物は、一般式（１）（２）で表される主成分及び副成分が数式（３）〜（８）を充足しているので、高誘電率、高品質係数で温度特性に優れ、しかも強度的にも十分に実用に耐え得るＰｂフリーの単板コンデンサを容易に得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、副成分中にＴｉＯ_２を含有することにより、温度特性の劣化を招くことなく誘電率を５〜１０％程度向上させることができる。

ただし、ＴｉＯ_２の含有量は、Ｌｎ元素に対するＴｉ元素のモル比ｐ（＝Ｔｉ／Ｌｎ）で１．５以下に調製する必要がある。これはモル比ｐが１．５を超えると却って誘電率の低下を招くおそれがあるからである。

また、上記一般式（２）に代えて、一般式（９）で表される副成分を主成分と共に誘電体磁器組成物中に含有させるのも好ましい。

ｘＭｇＴｉＯ_３＋ｙＭｎＯ_ｍ（但し、ｍ＝１〜２）＋ｚＬｎ_２Ｏ_３+ｗＳｉＯ_２
…（９）
ここで、ｗは主成分１００重量部に対するＳｉＯ_２の重量比であって、０＜ｗ≦１．０である。

すなわち、ＳｉＯ_２は焼結助剤としての作用を有することから、副成分として重量比ｗが１以下となるように誘電体磁器組成物にＳｉＯ_２を含有させることにより、誘電特性に悪影響を与えることなく、焼成温度を低下させることが可能となる。

しかも、このように重量比ｗが１以下のＳｉＯ_２を副成分として誘電体磁器組成物に含有させることにより、機械的強度をより一層向上させることができる。そして、このような機械的強度の向上は、特にトリマーコンデンサに有用である。すなわち、トリマーコンデンサを製造する場合、誘電体ユニットの表面を研磨加工して厚みを薄くし、その後、機械的にかしめて組み立てられるが、その際誘電体ユニットの機械的強度、すなわち抗折強度が低いとワレや欠け等の欠陥が生じ易い。したがって誘電特性等を損なわない範囲で抗折強度の向上を図るのが好ましい。

そこで、このような観点から、上述の如く重量比ｗで１以下のＳｉＯ_２を副成分として誘電体磁器組成物に含有させるのが好ましく、このようにＳｉＯ_２を含有させることにより、抗折強度をより一層向上させることができ、強度的にも優れたセラミック電子部品を得ることができる。

また、上記実施の形態では、主成分原料としてＳｒＣＯ_３、ＣａＣＯ_３等の炭酸化物とＴｉＯ_２とを使用しているが、ＳｒＴｉＯ_３やＣａＴｉＯ_３等のチタン酸化合物を主成分原料として上記誘電体磁器組成物を製造してもよい。

尚、積層セラミックコンデンサ等、その他の各種セラミック電子部品についても、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができるのはいうまでもない。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

まず、モル比ａが０．８７〜０．９３、モル比ｂが０．２５〜０．５５、モル比ｎが１．５０〜３．２０となるように主成分原料としてのＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２を秤量し、さらに重量比ｘが０．５０〜５．００、重量比ｙが０．００〜３．００、重量比ｚが０．００〜４．００となるように副成分原料としてのＭｇＴｉＯ_３、ＭｎＣＯ_３、及びＬａ_２Ｏ_３を秤量し、これら主成分原料及び副成分原料を混合した。次いで、該混合物をジルコニアボール（粉砕媒体）と共にポリエチレンポットに入れ、１６時間湿式混合し、粉砕した。さらに該粉砕物を蒸発乾燥した後、ジルコニア製の匣に収容し、温度９５０℃で２時間仮焼し、仮焼物を得た。

次いで、該仮焼物にポリビニルアルコール（バインダ）を加えてポリエチレンポットに投入し、該ポリエチレンポットで１６時間湿式混合し、混合物を作製した。

そして、該混合物を脱水乾燥し、整粒した後、加圧して直径１２ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの円板に成形し、セラミック成形体を作製した。そして、該セラミック成形体を温度１２３０〜１２６０℃で２時間焼成してセラミック焼結体を作製した。次いで、該セラミック焼結体の表裏両面にＡｇペーストを塗布し、８００℃で焼き付け処理を行なって電極部を形成し、試料番号１〜２６の単板コンデンサを作製した。

表１は各試料番号の成分組成を示している。尚、表１中、＊は本発明範囲外を示している。

次に、試料番号１〜２６の各単板コンデンサについて、温度２０℃、周波数１ＭＨｚ、電圧１Ｖの測定条件で誘電率ε及びＱ値を測定し、さらに−５５℃〜＋８５℃での＋２０℃の静電容量を基準にした誘電率εの変化率を測定し、その最大変化率を温度係数として算出した。

また、別途焼成して得た縦２５ｍｍ、横６ｍｍ、厚み１ｍｍのセラミック板に対して、支点間距離を２０ｍｍとして降下速度０．５ｍｍ／秒で中央部に加重を負荷し、上記試料番号１〜２６の抗折強度を算出し、機械的強度を評価した。

表２はその結果を示している。

表１及び表２から明らかなように、試料番号１はモル比ａが０．８７と小さすぎるため、Ｑ値が５００と小さくなり、また、試料番号３はモル比ａが０．９３と大きすぎるため、温度係数が−２４００ｐｐｍ／℃となって負側への偏位が大きく、温度特性が悪化することが分かった。

試料番号４はモル比ｂが０．２５と小さすぎるため、誘電率が２８０と小さくなり、また、試料番号８はモル比ｂが０．５５と大きすぎるため、Ｑ値が８５０と小さくなることが分かった。

試料番号９はモル比ｎが１．５０と小さすぎるため、誘電率が２６０と小さくなり、また、試料番号１４はモル比ｎが３．２０と大きすぎるため、Ｑ値が９００と小さくなることが分かった。

試料番号１５は重量比ｘが０．５０と小さすぎるため、温度係数が−２２００ｐｐｍ／℃と負側への偏位が大きく、温度特性が悪化し、また、試料番号１７及び１８は重量比ｘが４．００、５．００と大きく、誘電率がそれぞれ２９０、２５０と低下することが分かった。

試料番号１９は副成分としてＭｎＯ_ｍを含有していないため、温度係数が−２１００ｐｐｍ／℃と負側への偏位が大きく、温度特性が悪化し、また、試料番号２１及び２２は重量比ｙが２．１０、３．００と大きく、誘電率がそれぞれ２９０、２３０と低下することが分った。

試料番号２３は副成分としてＬａ_２Ｏ_３が含有されていないため、温度係数が−２１００ｐｐｍ／℃と負側への偏位が大きく、温度特性が悪化し、また、試料番号２６は重量比ｚが４．００と大きすぎるため、誘電率が２８５と低下することが分かった。

これに対して試料番号２、５〜７、１０〜１３、１６、２０、２４、及び２５はモル比ａ、ｂ、ｎ、重量比ｘ、ｙ、ｚのいずれもが本発明範囲内となるように調製されているので、誘電率が３００以上かつＱ値が１０００以上で、しかも温度係数が−２０００ｐｐｍ／℃以内と小さく、直線性に優れた温度特性を有することが確認された。

しかも、抗折強度も１３０ＭＰａ以上であり、機械的強度も十分に実用に耐え得ることが分かった。

主成分原料及び副成分原料を試料番号２（表１）と同様とし、Ｌａ元素に対するＴｉ元素のモル比ｐ（＝Ｔｉ／Ｌａ）が０．５〜１．８となるようにＴｉＯ_２を秤量し、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号３１〜３４の単板コンデンサを作製した。

表３は各試料番号の成分組成を示している。

次に、〔実施例１〕と同様の方法・手順で各試料番号３１〜３４の誘電率、Ｑ値、温度係数、及び抗折強度を求めた。

表４はその結果を示している。

表３及び表４から明らかなように試料番号３１はモル比ｐが０．５０となるようにＴｉO_２を添加しており、また試料番号３２はモル比ｐが１．００となるようにＴｉO_２を添加しているため、ＴｉO_２を添加しなかった試料番号２（誘電率：３６０）に比べ、誘電率がそれぞれ３６５、３８０となって誘電率が向上していることが分かった。

また、試料番号３３はモル比ｐが１．５０となるようにＴｉO_２を添加したものであり、誘電率は試料番号２と同一値を示した。

また、試料番号３４は副成分としてＴｉO_２を添加しているが、モル比ｐが１．８０と大きく、ＴｉＯ_２のモル量が多すぎるため誘電率が３５０となり、ＴｉO_２を添加しなかった上記試料番号２に比べ、却って誘電率が低下することが分かった。

これらのことからモル比ｐが０＜ｐ≦１．５の範囲でＴｉO_２を添加することにより、ＴｉO_２を添加しなかった場合に比べ誘電率の向上が望めることが分かった。

一般式（２）におけるＬｎ_２Ｏ_３の添加成分、そのモル比ｎ、及びモル比ｐが異なる種々の単板コンデンサを作製し、〔実施例１〕と同様、各種特性を測定した。

すなわち、モル比ａが０．９２、モル比ｂが０．５０、モル比ｎが２．００となるように主成分原料としてのＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、及びＴｉＯ_２を秤量し、さらに重量比ｘが２．００、重量比ｙが０．２０、重量比ｚが２．００となるように副成分原料としてのＭｇＴｉＯ_３、ＭｎＣＯ_３、及びＬｎ_２Ｏ_３（ただし、ＬｎはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）を秤量し、〔実施例１〕と略同様の方法・手順で試料番号４１〜４９の試料を作製した。尚、この試料番号４１〜４９では、焼成温度１２５０℃でセラミック焼結体を得た。

また、上記主成分原料及び副成分原料（ただし、ＬｎはＣｅ、Ｇｄ、Ｅｒ）に加え、Ｌｎ元素に対するＴｉ元素のモル比ｐ（＝Ｔｉ／Ｌｎ）が１．００となるようにＴｉＯ_２を副成分として秤量し、〔実施例１〕と略同様の方法・手順で試料番号５０〜５２の試料を作製した。尚、試料番号５０〜５２では、焼成温度１２４０℃でセラミック焼結体を得た。

また、ＬｎとしてＹｂ（イッテルビウム）を使用した以外は試料番号４１〜４９と同様の方法・手順で試料番号５３の単板コンデンサを作製し、さらにＬｎとしてＹ（イットリウム）を使用した以外は試料番号４１〜４９と同様の方法・手順で試料番号５４の単板コンデンサを作製した。

さらに、Ｌｎについて本発明のランタノイド元素を使用すると共に、重量比ｚを４．００とし、試料番号４１〜４９と略同様の方法・手順で試料番号５５〜６３の単板コンデンサを作製した。尚、この試料番号５５〜６３では、焼成温度１２２０〜１２５０℃でセラミック焼結体を得た。

表５は試料番号４１〜６３の成分組成を示している。尚、＊は本発明範囲外を示している。

次に、〔実施例１〕と同様の方法で誘電率、Ｑ値、温度係数、及び抗折強度を求めた。

表６はその結果を示している。

表５及び表６から明らかなように、試料番号５３はＬｎとして本発明範囲外のYｂが添加されているため、Ｑ値が９００と小さく、また、試料番号５４はＬｎとして本発明範囲外のＹが添加されているため、誘電率が２９０と低くなり、高誘電率のセラミック電子部品を得ることができないことが分かった。

また、試料番号５５〜６３は本発明のランタノイド元素を添加しているが、Ｌｎ_２Ｏ_３の含有量が、主成分１００重量部に対する重量比ｚで４．０と多すぎるため、誘電率が２６０〜２９０と低くなり、高誘電率のセラミック電子部品を得ることができないことが分かった。

これに対して試料番号４１〜５２は、ＬｎとしてＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、又はＥｒを使用し、また、重量比ｚが２．００となるように調製しているので、誘電率が３００以上かつＱ値が１０００以上で、しかも温度係数が−２０００ｐｐｍ／℃以内に制御できることが確認された。

特に、試料番号５０〜５２はモル比ｐ（＝Ｔｉ／Ｌｎ）が１．００となるようにＴｉＯ_２を添加しているので、ＴｉＯ_２を添加しなかった試料番号４１、４６、及び４９に比べ高誘電率の誘電体磁器組成物が得られることが分かった。

副成分としてＳｉＯ_２を更に添加し、ＳｉＯ_２の作用効果を確認した。

すなわち、試料番号２（表１）の成分組成に加え、主成分１００重量部に対する重量比ｗで、０．５０のＳｉＯ_２を添加し、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号７１の単板コンデンサを作製した。

さらに、試料番号７１の主成分原料及び副成分原料に加え、モル比ｐが１．００となるように副成分としてのＴｉＯ_２を秤量し、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号７２の試料を作製した。

また、試料番号５（表１）の成分組成に加え、主成分１００重量部に対する重量比ｗで、１．００のＳｉＯ_２を添加し、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号７３の単板コンデンサを作製した。

さらに、試料番号７３の主成分原料及び副成分原料に加え、モル比ｐが１．００となるように副成分としてのＴｉＯ_２を秤量し、〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号７４の試料を作製した。

表７は試料番号７１〜７４の成分組成を示している。

表８はその結果を示している。

表７及び表８から明らかなように試料番号７１は、焼成温度が１２３０℃、抗折強度が１６０ＭＰａであり、ＳｉＯ_２を添加しなかった試料番号２（焼成温度１２４０℃、抗折強度１４０ＭＰａ）に比べ、焼成温度を低下させることができ、抗折強度を向上させることができることが分かった。

また、試料番号７３は、焼成温度が１２１０℃、抗折強度が１６０ＭＰａであり、ＳｉＯ_２を添加しなかった試料番号５（焼成温度１２３０℃、抗折強度１５０ＭＰａ）に比べ、焼成温度を低下させることができ、抗折強度を向上させることができることが分かった。

また、試料番号７２は、モル比ｐが１．００となるようにＴｉＯ_２を添加したものであり、ＴｉＯ_２を添加しなかった試料番号７１（誘電率：３５５）に比べ、誘電率が３９０と向上した。

また、試料番号７４もモル比ｐが１．００となるようにＴｉＯ_２を添加しているので、ＴｉＯ_２を添加しなかった試料番号７３（誘電率：３３０）に比べ、誘電率が３５０と向上した。

本発明の誘電体磁器組成物を使用して製造されたセラミック電子部品としての単板コンデンサの一実施の形態を示す一部破断正面図である。

符号の説明

１セラミック焼結体
２電極部

Claims

ａ〔（Ｓｒ_ｂＣａ_１−ｂ）ＴｉＯ_３〕−（１−ａ）〔Ｂｉ_２Ｏ_３・ｎＴｉＯ_２〕（ａ、ｂはモル比、ｎはＢｉ_２Ｏ_３に対するＴｉＯ_２のモル比を示す）を主成分とし、副成分として、ｘＭｇＴｉＯ_３＋ｙＭｎＯ_ｍ＋ｚＬｎ_２Ｏ_３（ｘ、ｙ、ｚは前記主成分１００重量部に対する各重量比、ｍは１〜２、ＬｎはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒからなる群より選択された１種以上の元素を示す）を含有し、
前記モル比ａ、ｂ、ｎ、及び前記重量比ｘ、ｙ、ｚが、各々
０．８８≦ａ≦０．９２、
０．３０≦ｂ≦０．５０、
１．８≦ｎ≦３．０、
１．０≦ｘ≦３．０、
０．１≦ｙ≦２．０、
及び、
０＜ｚ≦３．０
であり、
さらに、Ｐｂ、Y、及びＹｂを含まないことを特徴とする誘電体磁器組成物。
ＴｉＯ_２が前記副成分に含有されると共に、前記ＴｉＯ_２の含有量は、前記副成分中のＬｎ元素に対するＴｉ元素のモル比ｐで、０＜ｐ≦１．５であることを特徴とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。
ＳｉＯ_２が前記副成分に含有されると共に、前記ＳｉＯ_２の含有量が、前記主成分１００重量部に対する重量比ｗで、０＜ｗ≦１であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の誘電体磁器組成物。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体の表面に電極部が形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。