JP5067534B2 - 誘電体磁器組成物および電子部品 - Google Patents
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(1)主成分が組成式:(Ba1−xCax)aTiO2+a(ただし、0.02≦x≦0.10、0.995<a≦1.005)で表され、主成分100モルに対し、副成分として、各酸化物または複合酸化物換算で、
BaZrO3:2.0〜10.0モル、
MnO:0.05〜1.00モル、
Re2O3(ただし、Reは希土類元素):0.25〜1.50モル、
V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物:0.01〜0.10モル、および
焼結助剤:0.5〜3.0モル、
を含む誘電体磁器組成物。
(2)前記焼結助剤が、組成式:(Ba1−zCaz)SiO3(ただし、zは0.05〜1.00)で表される化合物である(1)に記載の誘電体磁器組成物。
(3)上記(1)または(2)に記載の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とを有する電子部品。
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、
図2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製造工程を示すフローチャートである。
本発明の誘電体磁器組成物は、(Ba1−xCax)aTiO2+aで表される組成の誘電体酸化物を含む主成分と、副成分として、BaZrO3、MnO、希土類酸化物(Re2O3)、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物、および焼結助剤を含有している。この際、酸素(O)量は、上記式の化学量論組成から若干偏倚してもよい。
添加してもよい副成分の一例としては、MgOが挙げられる。MgOは、容量温度特性を平坦化させる効果がある。MgOを添加する場合には、前記主成分100モルに対して、0.50モル以下、好ましくは0.03〜0.30モル、より好ましくは0.05〜0.25モルの量で用いられる。MgOを配合することで、焼結時における急激な粒成長が抑制され、容量温度特性が改善されることがある。一方、MgOの含有量が0.5モルを超えると、比誘電率が低下する傾向にある。
図2に示すように、主成分の原料と副成分の原料とを、ボールミル等により混合し、誘電体磁器組成物粉末を得る。
脱バインダ処理、焼成およびアニールは、連続して行なっても、独立に行なってもよい。
なお、以下の実施例および比較例において、各種物性評価は、以下のように行った。
コンデンサの試料に対し、基準温度20℃において、デジタルLCRメータ(横河電機(株)製 YHP4274A)にて、周波数120Hz,入力信号レベル(測定電圧)0.5Vrms/μmの条件下で、静電容量Cを測定した。そして、得られた静電容量、積層セラミックコンデンサの誘電体厚みおよび内部電極同士の重なり面積から、比誘電率(単位なし)を算出した。比誘電率は、高いほど好ましい。
コンデンサ試料に対し、絶縁抵抗計(アドバンテスト社製R8340A)を用いて、20℃において5V/μmの直流電圧を、コンデンサ試料に1分間印加した後の絶縁抵抗IRを測定した。CR積は、上記にて測定した静電容量C(単位はμF)と、絶縁抵抗IR(単位はMΩ)との積を求めることにより測定した。
コンデンサ試料に対し、電圧を印加して電流が10mA以上流れた電圧を耐圧とした。測定数は各組成50個であり、中心値を代表値とした。
容量の温度特性は、EIA規格のX5Rを満足するか否かを調べた。具体的には、LCRメータにより、温度−55〜85℃について測定電圧0.5Vrmsで容量を測定し、容量変化率が±15%以内(基準温度25℃)を満足するか否かを調べた。満足する場合を「A」、満足しない場合を「C」とした。表2または表4に示した。
まず、120Hz、0.5VrmsのAC電圧を印加した時の静電容量を測定した後、DC2.0V(2V/μm)、および120Hz、0.5VrmsのAC電圧を同時に印加した時の静電容量を測定した。得られた測定値により、静電容量の低下率を算出した。
加速寿命試験として、温度180℃にて直流電圧を16V(16V/μm)印加して、その絶縁抵抗の経時変化を測定した。なお、加速寿命試験では、各試料の絶縁抵抗値が105Ω以下になったときの時間をIR寿命時間とし、複数の試料についての平均寿命時間を求めた。
主成分の原料として、(Ba1−xCax)aTiO2+aを、副成分の原料として、BaZrO3、MnO、Re2O3、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物、および(Ba1−zCaz)SiO3で表される焼結助剤を、それぞれ準備して、誘電体スラリーを調製した。なお、BaZrO3、MnO、Re2O3、V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物は、予め仮焼したものを用いた。
脱バインダ処理条件は、昇温速度:60℃/時間、保持温度:300℃、温度保持時間:8時間、雰囲気:空気中とした。
焼成条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1150℃〜1250℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:300℃/時間、雰囲気:加湿したN2とH2との混合ガスとした。
アニール条件は、保持温度:1000〜1100℃、温度保持時間:2時間、昇温、降温速度:200℃/時間、雰囲気:加湿したN2ガスとした。
BaZrO3の代わりに、BaOおよびZrO2を使用した以外は、実施例1の試料番号12と同様にして、コンデンサ試料(試料番号55)を作製し、同様に評価を行った。表3に、調製した誘電体原料の組成を示す。表中で符号「*」を付した試料は、本発明の比較例を示す。また、表中の斜体で表した数値は、本発明所定の範囲を外れる数値を示す。表中においては、実施例1の試料番号12の組成もあわせて示した。
10… コンデンサ素子本体
2… 誘電体層
3… 内部電極層
4… 外部電極
Claims (2)
- 主成分が組成式:(Ba1−xCax)aTiO2+a(ただし、0.02≦x≦0.10、0.995<a≦1.005)で表され、主成分100モルに対し、副成分として、各酸化物または複合酸化物換算で、
BaZrO3:2.0〜10.0モル、
MnO:0.05〜1.00モル、
Re2O3(ただし、Reは希土類元素):0.25〜1.50モル、
V、Ta、Mo、Nb、Wからなる群から選ばれる元素の酸化物:0.01〜0.10モル、および
焼結助剤:0.5〜3.0モル、を含み、
前記焼結助剤が、組成式:(Ba 1−z Ca z )SiO 3 (ただし、zは0.05〜1.00)で表される化合物である誘電体磁器組成物。 - 請求項1に記載の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とを有する電子部品。
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