JP5167579B2 - 誘電体磁器組成物及び電子部品 - Google Patents
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チタン酸バリウムからなる主成分と、
MgO,CaO,BaO及びSrOから選択される少なくとも1種からなる第1副成分と、
酸化シリコンを主成分として含有する第2副成分と、
V2 O5 ,MoO3 及びWO3 から選択される少なくとも1種からなる第3副成分と、
R1の酸化物(但し、R1はSc,Er,Tm,Yb及びLuから選択される少なくとも1種)からなる第4a副成分と、
CaZrO3 またはCaO+ZrO2 からなる第5副成分とを、有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0.1〜3モル、
第2副成分:2〜10モル、
第3副成分:0.01〜0.5モル、
第4a副成分:R1換算で0.5〜7モル、
第5副成分:0〜5モル(0モルを除く)、
である誘電体磁器組成物であって、
P酸化物及びSからなる第6副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第6副成分の比率が、P及びS換算で、0〜1モル(0モルを除く)である誘電体磁器組成物が提供される。
チタン酸バリウムからなる主成分と、
MgO,CaO,BaO及びSrOから選択される少なくとも1種からなる第1副成分と、
R3の酸化物(但し、R3はY、Dy、Ho及びErから選択される少なくとも1種)からなる第4c副成分とを、有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0〜0.1モル(0モルと0.1モルを除く)、
第4c副成分:1〜7モル(1モルと7モルを除く)、
である誘電体磁器組成物であって、
P酸化物及びSからなる第6副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第6副成分の比率が、P及びS換算で、0〜1モル(0モルを除く)である誘電体磁器組成物が提供される。
チタン酸バリウム(好ましくは、組成式Bam TiO2+m で表され、BaとTiとの比であるmが、0.995≦m≦1.010である)を含む主成分と、
MgO,CaO,BaO及びSrOから選択される少なくとも1種を含む第1副成分と、
酸化シリコンを主成分として含有する第2副成分と、
V2 O5 ,MoO3 及びWO3 から選択される少なくとも1種を含む第3副成分と、
R1の酸化物(但し、R1はSc,Er,Tm,Yb及びLuから選択される少なくとも1種)を含む第4a副成分と、
CaZrO3 またはCaO+ZrO2 を含む第5副成分とを、有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0.1〜3モル、
第2副成分:2〜10モル、
第3副成分:0.01〜0.5モル、
第4a副成分:R1換算で0.5〜7モル、
第5副成分:0〜5モル(0モルを除く)、である。
第1副成分は、容量温度特性を平坦化させる効果を示すが、第1副成分の含有量が少なすぎると、この効果が不十分となり、容量温度特性は全般的に悪化する。一方、第1副成分の含有量が多すぎると、焼結性が悪化する。なお、第1副成分中における各酸化物の構成比率は任意である。
第2副成分は、主として焼結助剤として作用するが、薄層化した際の初期の絶縁抵抗IRの不良率を改善する効果を有するが、第2副成分の含有量が少なすぎると、容量温度特性を満足できない傾向があり、また絶縁抵抗が悪化する傾向があり、特に焼結性が著しく悪くなる傾向にある。一方、含有量が多すぎると、絶縁抵抗の寿命特性が不十分となり、誘電率の急激な低下が起こる傾向がある。なお、第2副成分中における各酸化物の構成比率は任意である。
第3副成分は、キュリー温度以上での容量温度特性を平坦化する効果と、IR寿命を向上させる効果とを示すが、第3副成分の含有量が少なすぎると、上述した効果が不十分となる傾向がある。一方、含有量が多すぎると、IRが著しく低下する。なお、第3副成分中における各酸化物の構成比率は任意である。
第4a副成分は、キュリー温度を高温側へシフトさせる効果と、容量温度特性を平坦化させる効果とを示すが、第4a副成分の含有量が少なすぎると、このような効果が不十分となり、容量温度特性が悪くなってしまう。一方、含有量が多すぎると、焼結性が急激に悪化する傾向にある。第4a副成分のうちでは、特性改善効果が高く、しかも安価であることから、Yb酸化物が好ましい。
第5副成分は、キュリー温度を高温側にシフトさせるほか、容量温度特性の平坦化、絶縁抵抗(IR)の向上、破壊電圧の向上、焼成温度を低下させる、などの効果を有するが、第5副成分の添加量が多すぎると、IR寿命が著しく低下し、容量温度特性(X8R特性)が悪化する傾向がある。
第6副成分は、容量温度特性にあまり影響を与えず、比誘電率の向上と、容量ばらつきを改善する効果を示すが、第6副成分の比率が少なすぎると、比誘電率の向上にあまり効果がみられない。多すぎると、容量変化率が悪化する。
第4b副成分は、IR及びIR寿命を改善する効果を示し、容量温度特性への悪影響も少ない。但し、第4b副成分の含有量が多すぎると、焼結性が悪化する傾向にある。第4b副成分のうちでは、特性改善効果が高く、しかも安価であることから、Y酸化物が好ましい。
チタン酸バリウムを含む主成分と、
第1副成分と、
R3の酸化物(但し、R3はY、Dy、Tm、Ho及びErから選択される少なくとも1種)を含む第4c副成分とを、有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0〜0.1モル(0モルと0.1モルを除く)、
第4c副成分:1〜7モル(1モルと7モルを除く)、である。
第1の観点のように第1副成分の比率が0.1モル以上であるケースで、通常の厚み(例えば4.5μm程度)の誘電体層2に適用する場合、X8R特性を満足できるが、一層あたりの誘電体層の薄層化(例えば2.0μm以下)が進んだ場合、容量温度特性に関しては、特に高温側の容量変化率が増大する傾向にある。すなわち高温側の容量変化率カーブが時計回りの方向に向かう傾向にある。第2の観点では、第1の観点より第1副成分の比率を少なくする(具体的には0.1モル未満とする)ことで、一層あたりの誘電体層の薄層化(例えば1.0μm以下)が進んだ場合でも、高温側の容量変化率カーブを反時計回りの方向に向かわせることができ、X8R特性を満足することができる。これにより、小型・大容量化を実現でき、特に薄層小型化対応の積層セラミックコンデンサ1を得ることが可能となる。
第4c副成分は、キュリー温度を高温側へシフトさせる効果と、容量温度特性を平坦化させる効果とを示すが、第4c副成分の含有量が少なすぎると、このような効果が不十分となり、容量温度特性が悪くなってしまう。一方、含有量が多すぎると、焼結性が急激に悪化する傾向にある。特に、第1副成分の含有量を可能な限り少なくしつつ、第4c副成分の含有量を多くすることにより、容量温度特性を一層平坦化できるメリットがある。
前記主成分100モルに対する前記第7副成分の比率は、好ましくは0〜0.5モル(0モルを除く)、より好ましくは0.1〜0.5モルである。
第7副成分は、焼結を促進する効果と、IRを高くする効果と、IR寿命を向上させる効果とを示すが、第7副成分の含有量が多すぎると、容量温度特性に悪影響を与え、IR寿命を悪化させるおそれがある。
前記主成分100モルに対する前記第8副成分の比率は、好ましくは0〜4モル(0モルを除く)、より好ましくは0〜3.5モル(0モルを除く)である。
積層セラミックコンデンサでは、誘電体層に、通常、0.02V/μm以上、特に0.2V/μm以上、さらには0.5V/μm以上、一般に5V/μm程度以下の交流電界と、これに重畳して5V/μm以下の直流電界とが加えられるが、このような電界が加わっても、容量の温度特性は安定している。
塗料化する前の状態で、誘電体磁器組成物粉末の粒径は、通常、平均粒径0.1〜3μm程度である。
外部電極用ペーストは、上記した内部電極層用ペーストと同様にして調製すればよい。
このようにして製造された本発明の積層セラミックコンデンサは、ハンダ付等によりプリント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
まず、誘電体材料を作製するための出発原料として、それぞれ平均粒径0.1〜1μmの主成分原料(BaTiO3 )、第1〜3,4a,4b,5〜7副成分原料を用意した。MgO及びMnOの原料には炭酸塩(第1副成分:MgCO3 、第7副成分:MnCO3 )を用い、他の原料には酸化物(第2副成分:(Ba0.6 Ca0.4 )SiO3 、第3副成分:V2 O5 、第4a副成分:Yb2 O3 、第4b副成分:Y2 O3 、第5副成分:CaZrO3 、第6副成分:P2 O5 、第8副成分:Al2 O3 )を用いた。
次いで、得られた乾燥後の誘電体原料100重量部と、アクリル樹脂4.8重量部と、酢酸エチル100重量部と、ミネラルスピリット6重量部と、トルエン4重量部とをボールミルで混合してペースト化し、誘電体層用ペーストを得た。
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 (12)
- チタン酸バリウムからなる主成分と、
MgO,CaO,BaO及びSrOから選択される少なくとも1種からなる第1副成分と、
酸化シリコンを主成分として含有する第2副成分と、
V2 O5 ,MoO3 及びWO3 から選択される少なくとも1種からなる第3副成分と、
R1の酸化物(但し、R1はSc,Er,Tm,Yb及びLuから選択される少なくとも1種)からなる第4a副成分と、
CaZrO3 またはCaO+ZrO2 からなる第5副成分とを、有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0.1〜3モル、
第2副成分:2〜10モル、
第3副成分:0.01〜0.5モル、
第4a副成分:R1換算で0.5〜7モル、
第5副成分:0〜5モル(0モルを除く)、
である誘電体磁器組成物であって、
P酸化物及びSからなる第6副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第6副成分の比率が、P及びS換算で、0〜1モル(0モルを除く)である誘電体磁器組成物。 - R2の酸化物(但し、R2はY、Dy、Ho、Tb、Gd及びEuから選択される少なくとも一種)からなる第4b副成分をさらに有し、前記主成分100モルに対する前記第4b副成分の比率が、R2換算で0〜9モル(0モルを除く)である請求項1に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記第2副成分が、SiO2 を主成分とし、さらにMO(但し、Mは、Ba、Ca、Sr及びMgから選ばれる少なくとも1種の元素)、Li2 O及びB2 O3 から選ばれる少なくとも1種を含んでなる複合酸化物である請求項1または2に記載の誘電体磁器組成物。
- 前記複合酸化物が、(Ba,Ca)x SiO2+x (但し、x=0.7〜1.2)で表されるものである請求項3に記載の誘電体磁器組成物。
- チタン酸バリウムからなる主成分と、
MgO,CaO,BaO及びSrOから選択される少なくとも1種からなる第1副成分と、
R3の酸化物(但し、R3はY、Dy、Ho及びErから選択される少なくとも1種)からなる第4c副成分とを、有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0〜0.1モル(0モルと0.1モルを除く)、
第4c副成分:1〜7モル(1モルと7モルを除く)、
である誘電体磁器組成物であって、
P酸化物及びSを含む第6副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第6副成分の比率が、P及びS換算で、0〜1モル(0モルを除く)である誘電体磁器組成物。 - CaZrO3 またはCaO+ZrO2 からなる第5副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第5副成分の比率が、0〜5モル(0モルと5モルを除く)である請求項5に記載の誘電体磁器組成物。 - MxSiO3 (但し、Mは、Ba、Ca、Sr、Li、Bから選択される少なくとも1種であり、M=Baの場合にはx=1、M=Caの場合にはx=1、M=Srの場合にはx=1、M=Liの場合にはx=2、M=Bの場合にはx=2/3である)からなる第2副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第2副成分の比率が、2〜10モルである請求項5に記載の誘電体磁器組成物。 - V2 O5 、MoO3 及びWO3 から選択される少なくとも1種からなる第3副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第3副成分の比率が、0.01〜0.5モルである請求項5に記載の誘電体磁器組成物。 - MnO及び/又はCr2 O3 からなる第7副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第7副成分の比率が、0〜0.5モル(0モルを除く)である請求項1または5に記載の誘電体磁器組成物。 - Al2 O3 からなる第8副成分をさらに有し、
前記主成分100モルに対する前記第8副成分の比率が、0〜4モル(0モルを除く)である請求項1または5に記載の誘電体磁器組成物。 - 請求項1〜10の何れかに記載の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層を有する電子部品。
- 請求項1〜10の何れかに記載の誘電体磁器組成物で構成してある誘電体層と、内部電極層とが交互に積層してあるコンデンサ素子本体を有する積層セラミックコンデンサ。
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