JP5087938B2 - Dielectric ceramic composition and multilayer ceramic capacitor - Google Patents

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本発明は、誘電体セラミック組成物及び積層コンデンサに関し、更に詳しくは、タングステンブロンズ構造を有するKSr2Nb515を基本組成とする誘電体セラミック組成物及びこの誘電体セラミック組成物を用いた積層セラミックコンデンサに関する。 The present invention relates to a dielectric ceramic composition and a multilayer capacitor. More specifically, the present invention relates to a dielectric ceramic composition based on KSr 2 Nb 5 O 15 having a tungsten bronze structure and a multilayer using the dielectric ceramic composition. It relates to ceramic capacitors.

この発明の主用途である積層セラミックコンデンサは、以下のようにして製造されるのが一般的である。   The multilayer ceramic capacitor which is the main use of the present invention is generally manufactured as follows.

まず、その表面に、所望のパターンをもって内部電極となる導電材料を付与した、誘電体セラミック原料を含むセラミックグリーンシートが用意される。   First, a ceramic green sheet containing a dielectric ceramic raw material, which is provided with a conductive material serving as an internal electrode with a desired pattern on its surface, is prepared.

次に、上述した導電材料を付与したセラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートが積層され、熱圧着され、それによって一体化された生の積層体が作製される。   Next, a plurality of ceramic green sheets including the ceramic green sheet provided with the conductive material described above are laminated and thermocompression bonded, thereby producing an integrated raw laminate.

次に、この生の積層体は焼成され、それによって、焼結後の積層体が得られる。この積層体の内部には、上述した導電材料をもって構成された内部電極が形成されている。   The raw laminate is then fired, thereby obtaining a sintered laminate. An internal electrode made of the above-described conductive material is formed inside the laminate.

次いで、積層体の外表面上に、内部電極の特定のものに電気的に接続されるように、外部電極が形成される。外部電極は、たとえば、導電性金属粉末およびガラスフリットを含む導電性ペーストを積層体の外表面上に付与し、焼き付けることによって形成される。このようにして、積層セラミックコンデンサが完成される。   Next, external electrodes are formed on the outer surface of the laminate so as to be electrically connected to specific ones of the internal electrodes. The external electrode is formed, for example, by applying and baking a conductive paste containing conductive metal powder and glass frit on the outer surface of the laminate. In this way, a multilayer ceramic capacitor is completed.

積層セラミックコンデンサは、製造原価を下げるために、その内部電極に価格の安いNiが用いられることが望まれる。このとき、Niは卑金属であることから、積層体の焼成時におけるNiの酸化を防ぐため、焼成時の雰囲気を還元雰囲気にする必要がある。   In order to reduce the manufacturing cost of the multilayer ceramic capacitor, it is desirable that Ni, which is inexpensive, is used for the internal electrode. At this time, since Ni is a base metal, the atmosphere during firing needs to be a reducing atmosphere in order to prevent oxidation of Ni during firing of the laminate.

還元雰囲気にて焼成するためには、誘電体セラミック材料に耐還元性が求められる。耐還元性を有し、かつ優れた電気特性を有する材料として、特許文献1には、KSr2Nb515系セラミック組成物が開示されている。これは、結晶構造がタングステンブロンズ構造であり、ペロブスカイト構造を有するチタン酸バリウムとは全く異なるものである。
WO2006/114914A1号公報(全文)
In order to fire in a reducing atmosphere, the dielectric ceramic material is required to have reduction resistance. As a material having reduction resistance and excellent electrical characteristics, Patent Document 1 discloses a KSr 2 Nb 5 O 15 based ceramic composition. This is quite different from barium titanate having a tungsten bronze structure and a perovskite structure.
WO 2006/114914 A1 (full text)

特許文献1のKSr2Nb515系セラミック組成物は、Ni内部電極を有する積層セラミックコンデンサにおいて、優れた誘電率を示している。 The KSr 2 Nb 5 O 15 based ceramic composition of Patent Document 1 shows an excellent dielectric constant in a multilayer ceramic capacitor having a Ni internal electrode.

しかしながら、特許文献1のKSr2Nb515系セラミック組成物は、常温では十分な抵抗率を有するものの、150℃以上の高温では、若干抵抗率が不十分であった。このため、自動車用途などの高温下に環境においては、動作が不安定になることが懸念された。 However, although the KSr 2 Nb 5 O 15 ceramic composition of Patent Document 1 has a sufficient resistivity at room temperature, the resistivity is slightly insufficient at a high temperature of 150 ° C. or higher. For this reason, there is a concern that the operation becomes unstable in an environment at a high temperature such as an automobile.

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、150℃以上の高い温度においても十分な抵抗率を示す誘電体セラミック組成物、およびそれを用いた積層セラミックコンデンサを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a dielectric ceramic composition exhibiting sufficient resistivity even at a high temperature of 150 ° C. or higher, and a multilayer ceramic capacitor using the same. It is aimed.

すなわち、本発明の誘電体セラミック組成物は、組成式{(K1-xNax)Sr2 m Nb515(但し、0≦x0.2、0.96≦m≦1.16)で表されるタングステンブロンズ型複合酸化物を主成分として含む誘電体セラミック組成物であって、副成分として、上記主成分100モル部に対して0.05〜20モル部のMnと、0.25〜30モル部のLiと、を含み、さらに、Cr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選択される少なくとも一種の含有量が、上記主成分100重量部に対して、5.0重量部以下である(0を含む)ことを特徴とする。
That is, the dielectric ceramic composition of the present invention has a composition formula {(K 1−x Na x ) Sr 2 } m Nb 5 O 15 (where 0 ≦ x 0.2, 0.96 ≦ m ≦ 1. 16 ) a dielectric ceramic composition containing a tungsten bronze-type composite oxide as a main component, and 0.05 to 20 mol parts of Mn with respect to 100 mol parts of the main component as a subcomponent ; 0.25 to 30 mol parts of Li, and at least one content selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, and Si is 100 parts by weight of the main component, It is 5.0 parts by weight or less (including 0) .

また、本発明の誘電体セラミック組成物は、前記主成分におけるSrのうち70モル%以下が、Ba、Caから選ばれる少なくとも1種により置換されていてもよい。
In the dielectric ceramic composition of the present invention, 70 mol% or less of Sr in the main component may be substituted with at least one selected from Ba and Ca.

そして、本発明の誘電体セラミック組成物は、本発明の積層された複数の誘電体セラミック層と、これらの誘電体セラミック層間に配置された内部電極と、これらの内部電極に電気的に接続された外部電極と、を備えた積層セラミックコンデンサにも向けられ、特に、内部電極の主成分がNiである積層セラミックコンデンサに向けられる。   The dielectric ceramic composition of the present invention is electrically connected to the plurality of laminated dielectric ceramic layers of the present invention, internal electrodes disposed between these dielectric ceramic layers, and these internal electrodes. In addition, the present invention is also directed to a multilayer ceramic capacitor having an external electrode, and particularly to a multilayer ceramic capacitor in which the main component of the internal electrode is Ni.

本発明の誘電体セラミック組成物によれば、副成分であるMnとLiとの相乗作用により、高温においても十分に高い抵抗率を得ることができる。したがって、自動車用途などの高温においても安定した特性を有する積層セラミックコンデンサを得ることができる。   According to the dielectric ceramic composition of the present invention, a sufficiently high resistivity can be obtained even at a high temperature due to the synergistic action of the subcomponents Mn and Li. Therefore, it is possible to obtain a multilayer ceramic capacitor having stable characteristics even at high temperatures such as for automotive applications.

まず、本発明の誘電体セラミックの主要な用途である、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は一般的な積層セラミックコンデンサ1を示す断面図である。   First, a multilayer ceramic capacitor, which is the main use of the dielectric ceramic of the present invention, will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a general multilayer ceramic capacitor 1.

積層セラミックコンデンサ1は、直方体状のセラミック積層体2を備えている。セラミック積層体2は、複数の積層された誘電体セラミック層3と、複数の誘電体セラミック層3間の界面に沿って形成された複数の内部電極4および5とを備えている。内部電極4および5は、セラミック積層体2の外表面にまで到達するように形成されるが、セラミック積層体2の一方の端面6にまで引き出される内部電極4と他方の端面7にまで引き出される内部電極5とが、セラミック積層体2の内部において、誘電体セラミック層3を介して静電容量を取得できるように交互に配置されている。   The multilayer ceramic capacitor 1 includes a rectangular parallelepiped ceramic multilayer body 2. The ceramic laminate 2 includes a plurality of laminated dielectric ceramic layers 3 and a plurality of internal electrodes 4 and 5 formed along an interface between the plurality of dielectric ceramic layers 3. The internal electrodes 4 and 5 are formed so as to reach the outer surface of the ceramic laminate 2, but are drawn to the internal electrode 4 and the other end surface 7 that are drawn to one end face 6 of the ceramic laminate 2. The internal electrodes 5 are alternately arranged inside the ceramic laminate 2 so that electrostatic capacity can be obtained via the dielectric ceramic layer 3.

内部電極4および5の導電材料は、低コストであるニッケルもしくはニッケル合金が好ましい。   The conductive material for the internal electrodes 4 and 5 is preferably nickel or a nickel alloy, which is low cost.

前述した静電容量を取り出すため、セラミック積層体2の外表面上であって、端面6および7上には、内部電極4および5のいずれか特定のものに電気的に接続されるように、外部電極8および9がそれぞれ形成されている。外部電極8および9に含まれる導電材料としては、内部電極4および5の場合と同じ導電材料を用いることができ、さらに、銀、パラジウム、銀−パラジウム合金なども用いることができる。外部電極8および9は、このような金属粉末にガラスフリットを添加して得られた導電性ペーストを付与し、焼き付けることによって形成される。   In order to take out the above-described capacitance, on the outer surface of the ceramic laminate 2 and on the end faces 6 and 7, so as to be electrically connected to any one of the internal electrodes 4 and 5, External electrodes 8 and 9 are respectively formed. As the conductive material contained in the external electrodes 8 and 9, the same conductive material as in the case of the internal electrodes 4 and 5 can be used, and silver, palladium, a silver-palladium alloy, and the like can also be used. The external electrodes 8 and 9 are formed by applying and baking a conductive paste obtained by adding glass frit to such metal powder.

また、外部電極8および9上には、必要に応じて、ニッケル、銅などからなる第1のめっき層10および11がそれぞれ形成され、さらにその上には、半田、錫などからなる第2のめっき層12および13がそれぞれ形成される。   Further, first plating layers 10 and 11 made of nickel, copper, or the like are formed on the external electrodes 8 and 9 as required, and a second plating layer made of solder, tin, or the like is further formed thereon. Plating layers 12 and 13 are formed, respectively.

次に、本発明の誘電体セラミックの詳細について説明する。   Next, details of the dielectric ceramic of the present invention will be described.

主成分である(K1-xNax)Sr2Nb515(但し、0≦x<0.2)は、タングステンブロンズ型の結晶構造を有し、これはチタン酸バリウムに代表されるペロブスカイト構造とは全く異なるものである。 The main component (K 1-x Na x ) Sr 2 Nb 5 O 15 (where 0 ≦ x <0.2) has a tungsten bronze type crystal structure, which is represented by barium titanate. It is completely different from the perovskite structure.

主成分における各Kサイト、Srサイト、Nbサイト、Oサイトのモル比は、基本的に1:2:5:15であるが、タングステンブロンズ構造を保持できる限りは、多少増減しても構わない。ただし、組成式を(KSr2mNb515とするとき、mが1.16より大きくなるか、または0.96より小さくなると、焼結性が悪くなるため好ましくない。 The molar ratio of each K site, Sr site, Nb site, and O site in the main component is basically 1: 2: 5: 15, but may be slightly increased or decreased as long as the tungsten bronze structure can be maintained. . However, when the composition formula is (KSr 2 ) m Nb 5 O 15 , if m is larger than 1.16 or smaller than 0.96, the sinterability is deteriorated.

副成分であるMn、およびLiは、主成分100モル部に対し、それぞれ0.05〜20モル部、および0.25〜30モル部含有される。Mn、Liのそれぞれの含有量のいずれかが、前記の本発明の範囲外になる場合は、高温における抵抗率が低くなる。   The subcomponents Mn and Li are contained in an amount of 0.05 to 20 mol parts and 0.25 to 30 mol parts, respectively, with respect to 100 mol parts of the main component. If any of the contents of Mn and Li is outside the scope of the present invention, the resistivity at high temperatures is low.

なお、主成分におけるKサイトは、Naで置換されないことが望ましいが、置換量が20モル%以下であれば構わない。
仮にNaの置換量が20モル%を超えると、誘電率が下がるばかりか、MnとLiとの相乗作用による高温抵抗率向上の効果が抑制される。
The K site in the main component is preferably not substituted with Na, but the substitution amount may be 20 mol% or less .
If the amount of Na substitution exceeds 20 mol% , not only the dielectric constant decreases, but also the effect of improving the high temperature resistivity by the synergistic action of Mn and Li is suppressed.

主成分におけるSrサイトは、その一部がBaおよび/またはCaで置換されても構わない。置換の許容量は要求特性に応じて適宜設計できるものであるが、許容量の上限は、BaとCaとの合計で70モル%程度である。   Part of the Sr site in the main component may be substituted with Ba and / or Ca. The permissible amount of substitution can be appropriately designed according to the required characteristics, but the upper limit of the permissible amount is about 70 mol% in total of Ba and Ca.

さらに、本発明の誘電体セラミック組成物は、Mn、Liに加えて、副成分としてCr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選択される少なくとも一種を含んでいることが好ましい。これらの副成分は、誘電体セラミック組成物の誘電損失を小さくする効果がある。これらの含有量は、主成分100重量部に対して5.0重量部以下であることが好ましい。含有量が5.0重量部を超えると、誘電損失が大きくなると共に、高温における抵抗率が低下する。   Furthermore, the dielectric ceramic composition of the present invention preferably contains at least one selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, and Si as an accessory component in addition to Mn and Li. These subcomponents have the effect of reducing the dielectric loss of the dielectric ceramic composition. These contents are preferably 5.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the main component. When the content exceeds 5.0 parts by weight, dielectric loss increases and resistivity at high temperatures decreases.

本発明の誘電体セラミック組成物の製法であるが、これは従来から存在する方法で構わない。例えば、酸化物粉末や炭酸化物等の出発原料を混合し、得られた混合粉体を熱処理合成する固相法により得られる。また、蓚酸法、水熱合成法、加水分解法などの湿式合成法でも構わない。一般的には、まずタングステンブロンズ型化合物KSr2Nb515の粉末を合成し、この主成分粉末にMnO、Li2CO3等の副成分を混合させ、成形し、焼成する方法がとられる。ただ、KSr2Nb515の粉末を合成する際に、予め主成分の素原料に対して副成分の素原料を混合させておくことにより、副成分で変性されたKSr2Nb515の粉末を得て、これをセラミック原料粉末としても構わない。 Although it is a manufacturing method of the dielectric ceramic composition of this invention, this may be a conventionally existing method. For example, it can be obtained by a solid phase method in which starting materials such as oxide powder and carbonate are mixed and the obtained mixed powder is heat-treated and synthesized. Further, a wet synthesis method such as an oxalic acid method, a hydrothermal synthesis method, or a hydrolysis method may be used. In general, a method of first synthesizing a powder of a tungsten bronze type compound KSr 2 Nb 5 O 15 , mixing subcomponents such as MnO and Li 2 CO 3 with the main component powder, molding, and firing is used. . However, KSr 2 Nb 5 when synthesizing a powder of O 15, by previously by mixing subcomponents raw materials in advance to the main component of the raw materials, KSr 2 Nb 5 O 15 modified with secondary components This powder may be obtained and used as a ceramic raw material powder.

[実験例1]本実験例は、主成分(KSr2Nb515)に対して、副成分のMnおよびLiの含有量を変化させ、電気特性への影響を調べたものである。試料番号は1〜18であり、組成と電気特性の結果を表1に示す。以下、詳細に説明する。 [Experimental Example 1] In this experimental example, the contents of subcomponents Mn and Li were changed with respect to the main component (KSr 2 Nb 5 O 15 ), and the influence on the electrical characteristics was examined. Sample numbers are 1 to 18, and the results of composition and electrical characteristics are shown in Table 1. Details will be described below.

主成分の出発原料として、K2CO3、SrCO3、Nb25を、表1の試料番号1〜18のmを満足する(KSr2mNb515となるよう秤量し、溶媒中でボールミル混合したうえで、乾燥後、1000℃にて2時間熱処理合成し、(KSr2mNb515からなる主成分粉末を得た。 K 2 CO 3 , SrCO 3 , Nb 2 O 5 as starting materials of main components are weighed so as to satisfy (KSr 2 ) m Nb 5 O 15 satisfying m of sample numbers 1 to 18 in Table 1. After being mixed in a ball mill, it was dried and then subjected to heat treatment synthesis at 1000 ° C. for 2 hours to obtain a main component powder composed of (KSr 2 ) m Nb 5 O 15 .

この表1の試料番号1〜18の主成分粉末に対し、主成分100モル部に対してMn、Liが対応する試料番号のモル部になるよう、MnO、Li2CO3を秤量した。これらを溶媒中にてボールミルにて混合した後、乾燥して、試料番号1〜18のセラミック原料粉末を得た。 MnO and Li 2 CO 3 were weighed so that Mn and Li correspond to mole parts of sample numbers corresponding to 100 mole parts of the main ingredients with respect to the principal powders of sample numbers 1 to 18 in Table 1. These were mixed in a solvent by a ball mill and then dried to obtain ceramic raw material powders of sample numbers 1 to 18.

次いで、試料番号1〜18のセラミック原料粉末に、ポリビニルブチラール系バインダ及びエタノールを添加した後、ボールミルによって湿式混合してセラミックスラリーをそれぞれ調製した。そして、それぞれのセラミックスラリーをドクターブレード法によりシート状に成形し、厚み8μmの矩形状のセラミックグリーンシートを得た後、試料毎にセラミックグリーンシート上に、Niを主成分とする導電性ペーストを印刷し、内部電極用の導電性ペースト膜を形成した。   Next, a polyvinyl butyral binder and ethanol were added to the ceramic raw material powders of Sample Nos. 1 to 18, and then wet mixed by a ball mill to prepare ceramic slurries. Each ceramic slurry is formed into a sheet by a doctor blade method to obtain a rectangular ceramic green sheet having a thickness of 8 μm, and then a conductive paste mainly composed of Ni is formed on the ceramic green sheet for each sample. Printing was performed to form a conductive paste film for internal electrodes.

引き続き、各試料のセラミックグリーンシートそれぞれについて、図1に示すように導電性ペースト膜が引き出されている端部を互い違いになるように複数枚積層し、生の積層体を得た。これらの生の積層体を、N2ガス雰囲気において350℃の温度に加熱し、バインダを分解、燃焼させた後、酸素分圧10-9〜10-12MPaのH2−N2−H2Oガスからなる還元性雰囲気中において表1に示す温度で2時間焼成して、セラミック積層体を得た。その後、各試料の積層体の両端面にB23−SiO2−BaO系のガラスフリットを含有するAgペーストをそれぞれ塗布し、N2ガス雰囲気において800℃の温度で焼き付け、内部電極と電気的に接続された外部電極を形成した。 Subsequently, for each ceramic green sheet of each sample, as shown in FIG. 1, a plurality of stacked end portions from which the conductive paste films were drawn were alternately stacked to obtain a raw laminate. These raw laminates were heated to a temperature of 350 ° C. in an N 2 gas atmosphere to decompose and burn the binder, and then H 2 —N 2 —H 2 with an oxygen partial pressure of 10 −9 to 10 −12 MPa. The ceramic laminate was obtained by firing at a temperature shown in Table 1 for 2 hours in a reducing atmosphere composed of O gas. Thereafter, an Ag paste containing B 2 O 3 —SiO 2 —BaO glass frit is applied to both end faces of each sample laminate, and baked at a temperature of 800 ° C. in an N 2 gas atmosphere. Connected external electrodes were formed.

このようにして、試料番号1〜18の積層セラミックコンデンサの試料を得た。これらの積層セラミックコンデンサの外径寸法は、幅が3.2mm、長さが4.5mm、厚さが0.5mmであり、内部電極間に介在する誘電体セラミック層の厚みは6μmであった。また、有効誘電体セラミック層の層数は5であり、一層当たりの対向電極の面積は2.5×10-62であった。 In this way, samples of multilayer ceramic capacitors of sample numbers 1 to 18 were obtained. The outer diameters of these multilayer ceramic capacitors were 3.2 mm in width, 4.5 mm in length, 0.5 mm in thickness, and the thickness of the dielectric ceramic layer interposed between the internal electrodes was 6 μm. . The number of effective dielectric ceramic layers was 5, and the area of the counter electrode per layer was 2.5 × 10 −6 m 2 .

上記各試料について、自動ブリッジ式測定器を用い、25℃、周波数1kHz、1Vrmsの条件下で静電容量C及び誘電損失D.F.をそれぞれ測定し、得られた静電容量Cから誘電率εを算出した。また、各試料について、絶縁抵抗計用い、25℃および150℃において30Vの直流電圧を1分間印加し、絶縁抵抗Rを測定し、得られた絶縁抵抗Rから抵抗率ρを算出した。この結果を表1に示した。   For each of the above samples, the capacitance C and the dielectric loss DF were measured under the conditions of 25 ° C., frequency 1 kHz, 1 Vrms using an automatic bridge type measuring device, and the dielectric constant was obtained from the obtained capacitance C. ε was calculated. Moreover, about each sample, the direct current voltage of 30V was applied for 1 minute at 25 degreeC and 150 degreeC using the insulation resistance meter, the insulation resistance R was measured, and resistivity (rho) was computed from the obtained insulation resistance R. The results are shown in Table 1.

表1に示す結果によれば、試料番号1〜18のうち、MnおよびLiの含有量ならびにmが本発明の範囲内にある試料は、還元性雰囲気中1100℃以下の温度でNiを主成分とする内部電極と誘電体セラミック層とを同時に焼成することができ、高い誘電率εおよび抵抗率ρが得られ、特に150℃の高温における抵抗率ρのlogρ(ρ/Ω・m)値が8.0以上となった。   According to the results shown in Table 1, among the sample numbers 1 to 18, the samples in which the contents of Mn and Li and m are within the scope of the present invention are mainly composed of Ni at a temperature of 1100 ° C. or lower in a reducing atmosphere. The internal electrode and the dielectric ceramic layer can be fired at the same time, and a high dielectric constant ε and resistivity ρ can be obtained. It became more than 8.0.

これに対し、Mn、Liの含有量のうちいずれかが本発明の範囲外である試料番号1および9は、150℃の高温における抵抗率ρのlogρ(ρ/Ω・m)値が8.0未満と低い値になった。   On the other hand, Sample Nos. 1 and 9 whose Mn and Li contents are outside the scope of the present invention have a log ρ (ρ / Ω · m) value of resistivity ρ at a high temperature of 150 ° C. of 8. It was a low value of less than 0.

また、mの値が本発明の範囲より小さかった試料番号18は、1100℃の焼成温度では十分に焼結せず、所望の特性を測定するにも至らなかった。   Further, Sample No. 18 in which the value of m was smaller than the range of the present invention was not sufficiently sintered at the firing temperature of 1100 ° C., and the desired characteristics could not be measured.

[実験例2]本実験例は、主成分(KSr2Nb515)に対して副成分のMnおよびLiを含有させた組成に対し、さらにCr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選択される少なくとも一種を副成分として含有させた影響をみたものである。試料番号は101〜118であり、組成と電気特性の結果を表2に示す。以下、詳細に説明する。 [Experimental Example 2] In this experimental example, Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, a composition containing subcomponents Mn and Li with respect to the main component (KSr 2 Nb 5 O 15 ) were added. This shows the effect of containing at least one selected from Si as a subcomponent. Sample numbers are 101 to 118, and Table 2 shows the results of composition and electrical characteristics. Details will be described below.

主成分の出発原料として、K2CO3、SrCO3、Nb25を、表2の試料番号101〜118のmを満足する(KSr2mNb515となるよう秤量し、溶媒中でボールミル混合したうえで、乾燥後、1100℃にて2時間熱処理合成し、(KSr2mNb515からなる主成分粉末を得た。 K 2 CO 3 , SrCO 3 , Nb 2 O 5 as starting materials of main components are weighed so as to satisfy (KSr 2 ) m Nb 5 O 15 satisfying m of sample numbers 101 to 118 in Table 2. After being mixed in a ball mill, the mixture was dried and then heat-treated and synthesized at 1100 ° C. for 2 hours to obtain a main component powder composed of (KSr 2 ) m Nb 5 O 15 .

前記、表2の試料番号101〜118の主成分粉末に対し、主成分100モル部に対してMn、Liが対応する試料番号のモル部になるよう、MnO、Li2CO3を秤量した。さらに、主成分100重量部に対し、Cr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選ばれる少なくとも1種が対応する試料番号の重量部になるよう、Cr23、Co23、Fe23、NiO、ZnO、MgO、SiO2を秤量した。これらを溶媒中にてボールミルにて混合した後、乾燥して、試料番号101〜118のセラミック原料粉末を得た。 MnO and Li 2 CO 3 were weighed so that Mn and Li correspond to the molar part of the corresponding sample number with respect to 100 parts by mole of the main ingredient powder of sample numbers 101 to 118 in Table 2. Furthermore, Cr 2 O 3 , Co 2 O 3 so that at least one selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, Si corresponds to the weight part of the corresponding sample number with respect to 100 parts by weight of the main component. Fe 2 O 3 , NiO, ZnO, MgO, and SiO 2 were weighed. These were mixed in a solvent by a ball mill and then dried to obtain ceramic raw material powders of sample numbers 101 to 118.

次いで、試料番号101〜118のセラミック原料粉末を用いて、実験例1と同じ工程を経て、生の積層体を得た。この生の積層体を、N2ガス雰囲気において350℃の温度に加熱し、バインダを分解、燃焼させた後、酸素分圧10-9〜10-12MPaのH2−N2−H2Oガスからなる還元性雰囲気中において表2に示す温度で2時間焼成して、セラミック積層体を得た。 Next, using the ceramic raw material powders of sample numbers 101 to 118, a raw laminate was obtained through the same steps as in Experimental Example 1. This raw laminate is heated to a temperature of 350 ° C. in an N 2 gas atmosphere to decompose and burn the binder, and then H 2 —N 2 —H 2 O having an oxygen partial pressure of 10 −9 to 10 −12 MPa. The ceramic laminate was obtained by firing for 2 hours at a temperature shown in Table 2 in a reducing atmosphere composed of gas.

得られたセラミック積層体に、実験例1と同じ工程を経て、内部電極と電気的に接続された外部電極を形成した。こうして、試料番号101〜118の積層セラミックコンデンサの試料を得た。   An external electrode electrically connected to the internal electrode was formed on the obtained ceramic laminate through the same steps as in Experimental Example 1. Thus, samples of the multilayer ceramic capacitors of sample numbers 101 to 118 were obtained.

上記各試料について、実験例1と同じ方法にて、誘電率ε、誘電損失D.F.、25℃および150℃における抵抗率ρを評価した。この結果を表2に示した。   For each of the above samples, the dielectric constant ε, dielectric loss DF, and resistivity ρ at 25 ° C. and 150 ° C. were evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 2.

表2に示す結果によれば、本発明の組成範囲内にある試料番号101〜103、105〜113、115〜117は、還元性雰囲気中1100℃以下の温度でNiを主成分とする内部電極と誘電体セラミック層とを同時に焼成することができ、高い誘電率εおよびひ抵抗率ρが得られ、特に150℃の高温における抵抗率ρのlogρ(ρ/Ω・m)値が8.0以上となった。さらに、Cr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選ばれる少なくとも1種が含有されているため、実験例1の試料と比較して全体的に誘電損失D.F.が下がる傾向がみられた。   According to the results shown in Table 2, sample numbers 101 to 103, 105 to 113, and 115 to 117 within the composition range of the present invention are internal electrodes mainly composed of Ni at a temperature of 1100 ° C. or lower in a reducing atmosphere. And a dielectric ceramic layer can be fired at the same time, and a high dielectric constant ε and high resistivity ρ can be obtained. In particular, the log ρ (ρ / Ω · m) value of the resistivity ρ at a high temperature of 150 ° C. That's it. Furthermore, since at least one selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, and Si is contained, the dielectric loss DF tends to decrease as a whole as compared with the sample of Experimental Example 1. It was seen.

これに対し、Cr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選ばれる少なくとも1種の含有量が主成分100重量部に対して5.0重量部を超えた、試料番号104、114、118は、誘電損失D.F.が10%以上と高くなり、かつ、150℃の高温における抵抗率ρのlogρ(ρ/Ω・m)値が8.0未満と低い値になった。   On the other hand, the sample numbers 104, 114, in which the content of at least one selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, Si exceeded 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main component, In 118, the dielectric loss DF was as high as 10% or more, and the log ρ (ρ / Ω · m) value of the resistivity ρ at a high temperature of 150 ° C. was as low as less than 8.0.

[実験例3]本実験例は、主成分(KSr2Nb515)に対して副成分のMnおよびLiを含有させた組成の、Kサイトの一部をNaで置換した影響をみたものである。試料番号は201〜224であり、組成と電気特性の結果を表3に示す。以下、詳細に説明する。 [Experimental Example 3] In this experimental example, the effect of substituting Na for a part of the K site in the composition containing the minor components Mn and Li with respect to the main component (KSr 2 Nb 5 O 15 ) is shown. It is. Sample numbers are 201 to 224, and the results of composition and electrical characteristics are shown in Table 3. Details will be described below.

出発原料として、K2CO3、Na2CO3、SrCO3、Nb25を、表2の試料番号201〜224のxおよびmを満足する{(K1-xNax)Sr2mNb515となるよう秤量し、さらに、主成分100モル部に対してMn、Liが対応する試料番号のモル部になるよう、MnO、Li2CO3を秤量した。これらを溶媒中でボールミル混合したうえで、乾燥後、1000℃にて2時間熱処理合成し、MnおよびLiで変性された(KSr2mNb515の主成分粉末を得た。 As starting materials, K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , SrCO 3 , and Nb 2 O 5 satisfy x and m of sample numbers 201 to 224 in Table 2 {(K 1-x Na x ) Sr 2 } m Nb 5 O 15 was weighed, and MnO and Li 2 CO 3 were weighed so that Mn and Li correspond to the mole number of the sample number corresponding to 100 mole parts of the main component. These were mixed in a ball mill in a solvent, dried and then heat-treated and synthesized at 1000 ° C. for 2 hours to obtain a main component powder of (KSr 2 ) m Nb 5 O 15 modified with Mn and Li.

この表3の試料番号201〜224の主成分粉末に対し、主成分100モル部に対して、主成分100重量部に対し、Cr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選ばれる少なくとも1種が対応する試料番号の重量部になるよう、Cr23、Co23、Fe23、NiO、ZnO、MgO、SiO2を秤量した。これらを溶媒中にてボールミルにて混合した後、乾燥して、試料番号201〜224のセラミック原料粉末を得た。 At least selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, and Si with respect to 100 parts by weight of the main component, based on 100 parts by weight of the main component powder of sample numbers 201 to 224 in Table 3 Cr 2 O 3 , Co 2 O 3 , Fe 2 O 3 , NiO, ZnO, MgO, and SiO 2 were weighed so that one type was a part by weight of the corresponding sample number. These were mixed in a solvent by a ball mill and then dried to obtain ceramic raw material powders of sample numbers 201 to 224.

次いで、試料番号201〜224のセラミック原料粉末を用いて、実験例1と同じ工程を経て、生の積層体を得た。この生の積層体を、N2ガス雰囲気において350℃の温度に加熱し、バインダを分解、燃焼させた後、酸素分圧10-9〜10-12MPaのH2−N2−H2Oガスからなる還元性雰囲気中において表3に示す温度で2時間焼成して、セラミック積層体を得た。 Subsequently, using the ceramic raw material powders of sample numbers 201 to 224, a raw laminate was obtained through the same steps as in Experimental Example 1. This raw laminate is heated to a temperature of 350 ° C. in an N 2 gas atmosphere to decompose and burn the binder, and then H 2 —N 2 —H 2 O having an oxygen partial pressure of 10 −9 to 10 −12 MPa. The ceramic laminate was obtained by firing at a temperature shown in Table 3 for 2 hours in a reducing atmosphere composed of gas.

得られたセラミック積層体に、実験例1と同じ工程を経て、内部電極と電気的に接続された外部電極を形成した。こうして、試料番号201〜224の積層セラミックコンデンサの試料を得た。   An external electrode electrically connected to the internal electrode was formed on the obtained ceramic laminate through the same steps as in Experimental Example 1. Thus, samples of the multilayer ceramic capacitors of sample numbers 201 to 224 were obtained.

上記各試料について、実験例1と同じ方法にて、誘電率ε、誘電損失D.F.、25℃および150℃における抵抗率ρを評価した。この結果を表2に示した。   For each of the above samples, the dielectric constant ε, dielectric loss DF, and resistivity ρ at 25 ° C. and 150 ° C. were evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 2.

表3に示す結果によれば、本発明の組成範囲内にある試料番号201〜203、205〜208、210〜217は、還元性雰囲気中1100℃以下の温度でNiを主成分とする内部電極と誘電体セラミック層とを同時に焼成することができ、高い誘電率εおよび抵抗率ρが得られ、特に150℃の高温における抵抗率ρのlogρ(ρ/Ω・m)値が8.0以上となった。   According to the results shown in Table 3, sample numbers 201 to 203, 205 to 208, and 210 to 217 within the composition range of the present invention are internal electrodes mainly composed of Ni at a temperature of 1100 ° C. or lower in a reducing atmosphere. And a dielectric ceramic layer can be fired simultaneously, and a high dielectric constant ε and resistivity ρ can be obtained. In particular, the log ρ (ρ / Ω · m) value of the resistivity ρ at a high temperature of 150 ° C. is 8.0 or more It became.

これに対し、Na置換量xが0.2を超えるか、もしくは、その他副成分が5.0重量部を超える試料番号204、209、218〜224は、MnおよびLiの含有量が本発明の範囲内にもかかわらず、150℃の高温における抵抗率ρのlogρ(ρ/Ω・m)値が8.0未満と低い値になった。 On the other hand, Sample Nos. 204, 209, and 218 to 224 in which the Na substitution amount x exceeds 0.2 or the other subcomponents exceed 5.0 parts by weight have Mn and Li contents of the present invention. Despite being within the range, the log ρ (ρ / Ω · m) value of the resistivity ρ at a high temperature of 150 ° C. was a low value of less than 8.0.

本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ1を図解的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer ceramic capacitor 1 according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 積層セラミックコンデンサ
2 セラミック積層体
3 誘電体セラミック層
4,5 内部電極
8,9 外部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer ceramic capacitor 2 Ceramic multilayer body 3 Dielectric ceramic layer 4,5 Internal electrode 8,9 External electrode

Claims (3)

組成式{(K1-xNax)Sr2 m Nb515(但し、0≦x0.2、0.96≦m≦1.16)で表されるタングステンブロンズ型複合酸化物を主成分として含む誘電体セラミック組成物であって、副成分として、上記主成分100モル部に対して0.05〜20モル部のMnと、0.25〜30モル部のLiと、を含み、さらに、Cr、Co、Fe、Ni、Zn、Mg、Siから選択される少なくとも一種の含有量が、上記主成分100重量部に対して、5.0重量部以下である(0を含む)ことを特徴とする誘電体セラミック組成物。 Tungsten bronze type complex oxide represented by the compositional formula {(K 1−x Na x ) Sr 2 } m Nb 5 O 15 (where 0 ≦ x 0.2, 0.96 ≦ m ≦ 1.16 ) the a dielectric ceramic composition comprising as a main component, as a subcomponent, the Mn of 0.05 to 20 parts by mole with respect to the 100 parts by mol of the main ingredient, and Li of 0.25 to 30 molar parts, and In addition, the content of at least one selected from Cr, Co, Fe, Ni, Zn, Mg, and Si is 5.0 parts by weight or less (including 0) with respect to 100 parts by weight of the main component. ) that dielectric ceramic composition characterized. 前記主成分におけるSrのうち70モル%以下が、Ba、Caから選ばれる少なくとも1種により置換されていることを特徴とする、請求項に記載の誘電体セラミック組成物。 2. The dielectric ceramic composition according to claim 1 , wherein 70 mol% or less of Sr in the main component is substituted with at least one selected from Ba and Ca. 積層された複数の誘電体セラミック層と、これらの誘電体セラミック層間に配置された内部電極と、これらの内部電極に電気的に接続された外部電極と、を備え、上記誘電体セラミック層は、請求項1〜請求項のいずれかに記載の誘電体セラミック組成物によって形成され、また、上記内部電極は、Niを主成分として形成されていることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。 A plurality of laminated dielectric ceramic layers, internal electrodes disposed between the dielectric ceramic layers, and external electrodes electrically connected to the internal electrodes, the dielectric ceramic layer comprising: formed by the dielectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 2, also, the internal electrodes, multilayer ceramic capacitor, characterized in that it is formed of Ni as a main component.
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