JP5488118B2 - Dielectric porcelain composition and electronic component - Google Patents

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Description

本発明は、誘電体磁器組成物、およびこの誘電体磁器組成物を誘電体層に有する電子部品に係り、さらに詳しくは、定格電圧の高い(たとえば100V以上)中高圧用途に好適に用いられる誘電体磁器組成物および電子部品に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic composition and an electronic component having the dielectric ceramic composition in a dielectric layer. More specifically, the dielectric ceramic composition is suitably used for medium-high voltage applications having a high rated voltage (for example, 100 V or more). The present invention relates to a body porcelain composition and an electronic component.

近年、電子回路の高密度化に伴う電子部品の小型化に対する要求は高く、積層セラミックコンデンサの小型・大容量化が急速に進むとともに、用途も拡大し、要求される特性は様々である。   In recent years, there has been a high demand for downsizing of electronic components due to higher density of electronic circuits, and the use of multilayer ceramic capacitors has rapidly increased in size and capacity, and applications have been expanded.

たとえば、高い定格電圧(たとえば、100V以上)で使用される中高圧用コンデンサは、ECM(エンジンエレクトリックコンピュータモジュール)、燃料噴射装置、電子制御スロットル、インバータ、コンバータ、HIDヘッドランプユニット、ハイブリッドエンジンのバッテリコントロールユニット、デジタルスチールカメラ等の機器に好適に用いられる。   For example, the medium- and high-voltage capacitors used at a high rated voltage (for example, 100 V or more) are ECM (engine electric computer module), fuel injection device, electronic control throttle, inverter, converter, HID headlamp unit, hybrid engine battery. It is suitably used for devices such as control units and digital still cameras.

このような用途に用いられるコンデンサにおいては、誘電体層の薄層化および多層化が進められている。しかしながら、誘電体層の薄層化を進めるために、誘電体粒子の粒子径を小さくすると、比誘電率が低下してしまい、所望の特性が得られないという問題があった。   In capacitors used for such applications, thinning and multilayering of dielectric layers are being promoted. However, if the particle diameter of the dielectric particles is reduced in order to reduce the thickness of the dielectric layer, there is a problem that a desired characteristic cannot be obtained because the relative permittivity is lowered.

さらに、上記のような高い定格電圧で使用される場合、高い電界強度下において使用されることとなるが、電界強度が高くなるにつれ、比誘電率が低下してしまい、その結果、使用環境における実効容量が低下してしまうという問題があった。   Furthermore, when used at a high rated voltage as described above, it will be used under a high electric field strength, but as the electric field strength increases, the relative dielectric constant decreases, and as a result, in the usage environment. There was a problem that the effective capacity would decrease.

たとえば、特許文献1には、一般式:ABO+aR+bM(Rは、La等の元素を含む化合物であり、Mは、Mn等の元素を含む化合物である)で表わされるチタン酸バリウムを主成分とする固溶体と焼結助剤とから構成される耐還元性誘電体セラミックが開示されている。この耐還元性誘電体セラミックはさらに、X(Zr,Hf)O(Xは、Ba、SrおよびCaから選ばれる少なくとも1種である)を含有することが記載されている。この特許文献1では、高周波かつ高電圧あるいは大電流下での使用時の損失および発熱が小さく、また、交流高温負荷または直流高温負荷において、安定した絶縁抵抗を示す耐還元性誘電体セラミックを提供することを目的としている。 For example, Patent Document 1 includes, as a main component, barium titanate represented by the general formula: ABO 3 + aR + bM (R is a compound containing an element such as La, and M is a compound containing an element such as Mn). A reduction-resistant dielectric ceramic composed of a solid solution and a sintering aid is disclosed. This reduction-resistant dielectric ceramic is further described as containing X (Zr, Hf) O 3 (X is at least one selected from Ba, Sr and Ca). This Patent Document 1 provides a reduction-resistant dielectric ceramic that has low loss and heat generation when used under high frequency, high voltage, or large current, and that exhibits stable insulation resistance at AC high-temperature load or DC high-temperature load. The purpose is to do.

また、特許文献2には、(1−a−b−c−d−t)BaTiO+aCaTiO+b{(1−x)BaZrO+xSrZrO}+cMgO+dMnO+tReで表される主成分に焼結助剤を添加してなる非還元性誘電体磁器組成物が開示されている。特許文献2には、この誘電体磁器組成物によれば、高い比誘電率および小さい誘電正接を維持しつつ、比誘電率のエージング特性に優れ、CR積が大きく、静電容量の温度変化が小さくできる旨が記載されている。 In addition, Patent Document 2 discloses that the main component represented by (1-a-b-c-d-t) BaTiO 3 + aCaTiO 3 + b {(1-x) BaZrO 3 + xSrZrO 3 } + cMgO + dMnO + tRe 2 O 3 is sintered. A non-reducing dielectric ceramic composition comprising an auxiliary agent is disclosed. According to Patent Document 2, according to this dielectric ceramic composition, while maintaining a high relative dielectric constant and a small dielectric loss tangent, it has excellent relative dielectric constant aging characteristics, a large CR product, and a capacitance temperature change. It is stated that it can be made smaller.

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されているコンデンサの誘電体層の厚みは厚く、薄層化に対応できるものではなかった。また、電界強度が高い環境下での比誘電率については何ら記載されておらず、実効容量については不明であった。   However, the thicknesses of the dielectric layers of the capacitors disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are large, and cannot cope with the thinning. Moreover, nothing is described about the relative dielectric constant in an environment where the electric field strength is high, and the effective capacity is unknown.

特開2002−50536号公報JP 2002-50536 A 特開平4−264306号公報JP-A-4-264306

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、誘電体層を薄層化した場合であっても、高い電界強度下における比誘電率が高く、しかも良好な温度特性および信頼性を有する誘電体磁器組成物、およびこの誘電体磁器組成物を誘電体層として有する電子部品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and even when the dielectric layer is thinned, the dielectric has a high relative dielectric constant under a high electric field strength and has good temperature characteristics and reliability. It is an object of the present invention to provide a porcelain composition and an electronic component having the dielectric porcelain composition as a dielectric layer.

上記目的を達成するために、本発明に係る誘電体磁器組成物は、
チタン酸バリウムを主成分として含有し、
前記チタン酸バリウム100モルに対して、
ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分を、BaZrOおよびSrZrO換算で、5〜15モル、
Mgの酸化物を、MgO換算で、3〜5モル、
Rの酸化物(ただし、Rは、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuからなる群から選ばれる少なくとも1つ)を、R換算で、4〜6モル、
Mn、Cr、CoおよびFeからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の酸化物を、MnO、Cr、CoおよびFe換算で、0.5〜1.5モル、
Siを含む化合物を、Si換算で、2.5〜4モル、含有し、
前記成分を、(1−x)BaZrO+xSrZrOと表した場合に、前記xが、0.4〜0.9であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the dielectric ceramic composition according to the present invention comprises:
Contains barium titanate as the main component,
For 100 moles of barium titanate,
A component consisting of barium zirconate and strontium zirconate, in terms of BaZrO 3 and SrZrO 3 , 5 to 15 mol,
Mg oxide, 3 to 5 mol in terms of MgO,
R oxide (wherein R is at least selected from the group consisting of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) 1) in terms of R 2 O 3 , 4-6 mol,
The oxide of at least one element selected from the group consisting of Mn, Cr, Co and Fe is 0.5 to 1.5 mol in terms of MnO, Cr 2 O 3 , Co 3 O 4 and Fe 2 O 3 ,
A compound containing Si, containing 2.5 to 4 mol in terms of Si,
When the component is represented as (1-x) BaZrO 3 + xSrZrO 3 , the x is 0.4 to 0.9.

本発明では、上記の特定の組成および含有量とし、特に、ジルコン酸バリウムおよびジルコン酸ストロンチウムのモル比率を特定の範囲とすることで、高い電界強度下における比誘電率が高く、しかも良好な温度特性および信頼性を有する誘電体磁器組成物が得られる。   In the present invention, the specific composition and content described above, and in particular, by setting the molar ratio of barium zirconate and strontium zirconate to a specific range, the dielectric constant under high electric field strength is high, and the temperature is good. A dielectric ceramic composition having characteristics and reliability is obtained.

好ましくは、前記誘電体磁器組成物を構成する誘電体粒子の平均粒子径が0.10〜0.30μmである。このようにすることで、上述した効果をさらに高めることができる。   Preferably, the average particle diameter of the dielectric particles constituting the dielectric ceramic composition is 0.10 to 0.30 μm. By doing in this way, the effect mentioned above can further be heightened.

本発明に係る電子部品は、上記のいずれかに記載の誘電体磁器組成物から構成される誘電体層と電極層とを有する電子部品である。   The electronic component which concerns on this invention is an electronic component which has a dielectric material layer comprised from the dielectric ceramic composition in any one of said, and an electrode layer.

本発明に係る電子部品としては、特に限定されないが、積層セラミックコンデンサ、圧電素子、チップインダクタ、チップバリスタ、チップサーミスタ、チップ抵抗、その他の表面実装(SMD)チップ型電子部品が例示される。   The electronic component according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a multilayer ceramic capacitor, a piezoelectric element, a chip inductor, a chip varistor, a chip thermistor, a chip resistor, and other surface mount (SMD) chip type electronic components.

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である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施例および比較例に係る試料の容量温度特性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the capacity-temperature characteristics of samples according to examples and comparative examples of the present invention. 図3は、BaZrOとSrZrOまたはCaZrOとの比率を変化させた場合における直流電圧印加時の比誘電率を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relative dielectric constant when a DC voltage is applied when the ratio of BaZrO 3 and SrZrO 3 or CaZrO 3 is changed.

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

積層セラミックコンデンサ1
図1に示すように、積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ1は、誘電体層2と、内部電極層3と、が交互に積層された構成のコンデンサ素子本体10を有する。内部電極層3は、各端面がコンデンサ素子本体10の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部電極4は、コンデンサ素子本体10の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層3の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。
Multilayer ceramic capacitor 1
As shown in FIG. 1, a multilayer ceramic capacitor 1 as an example of a multilayer ceramic electronic component includes a capacitor element body 10 having a configuration in which dielectric layers 2 and internal electrode layers 3 are alternately stacked. The internal electrode layers 3 are laminated so that the end faces are alternately exposed on the surfaces of the two opposite ends of the capacitor element body 10. The pair of external electrodes 4 are formed at both ends of the capacitor element body 10 and are connected to the exposed end surfaces of the alternately arranged internal electrode layers 3 to constitute a capacitor circuit.

コンデンサ素子本体10の形状に特に制限はないが、図1に示すように、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよい。   The shape of the capacitor element body 10 is not particularly limited, but is usually a rectangular parallelepiped as shown in FIG. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the dimension, What is necessary is just to set it as a suitable dimension according to a use.

誘電体層2
誘電体層2は、本実施形態に係る誘電体磁器組成物から構成されている。該誘電体磁器組成物は、主成分としてのチタン酸バリウムと、副成分として、ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分と、Mgの酸化物と、Rの酸化物と、Mn、Cr、CoおよびFeから選ばれる少なくとも1つの元素の酸化物と、Siを含む化合物と、を有するものである。
Dielectric layer 2
The dielectric layer 2 is composed of a dielectric ceramic composition according to this embodiment. The dielectric ceramic composition is composed of barium titanate as a main component, components composed of barium zirconate and strontium zirconate as subcomponents, an oxide of Mg, an oxide of R, Mn, Cr, It has an oxide of at least one element selected from Co and Fe, and a compound containing Si.

主成分として含有されるチタン酸バリウムとしては、たとえば、組成式BaTiO2+m で表され、組成式中のmが、0.990<m<1.010であり、BaとTiとの比が0.990<Ba/Ti<1.010であるものなどを用いることができる。 The barium titanate contained as the main component is represented by, for example, the composition formula Ba m TiO 2 + m , m in the composition formula is 0.990 <m <1.010, and the ratio of Ba and Ti is Those having 0.990 <Ba / Ti <1.010 can be used.

ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分(BaZrO+SrZrO)の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、BaZrOおよびSrZrO換算で、5〜15モルであり、好ましくは8〜12モルである。該成分の含有量が少なすぎると、温度特性が悪化する傾向にあり、一方、多すぎると温度特性が悪化するとともに高温負荷寿命が低下する傾向にある。 The content of the component (BaZrO 3 + SrZrO 3 ) composed of barium zirconate and strontium zirconate is 5 to 15 mol, preferably 8 to 15 in terms of BaZrO 3 and SrZrO 3 with respect to 100 mol of barium titanate. 12 moles. If the content of the component is too small, the temperature characteristics tend to deteriorate, while if too large, the temperature characteristics deteriorate and the high temperature load life tends to decrease.

また、該成分を(1−x)BaZrO+xSrZrOと表した場合、SrZrOのモル比率を示すxは、0.4〜0.9、好ましくは0.45〜0.8である。xを上記の範囲とする、すなわち、BaZrOとSrZrOとの割合を特定の範囲とすることで、高い電界強度下においても高い比誘電率を示し、しかも良好な温度特性および信頼性(高温負荷寿命)を実現することができる。 Further, when the component is represented as (1-x) BaZrO 3 + xSrZrO 3 , x indicating the molar ratio of SrZrO 3 is 0.4 to 0.9, preferably 0.45 to 0.8. By setting x in the above range, that is, by making the ratio of BaZrO 3 and SrZrO 3 a specific range, a high dielectric constant is exhibited even under high electric field strength, and good temperature characteristics and reliability (high temperature Load life).

xが小さすぎる、すなわち、SrZrOのモル比率が小さすぎると、高い電界強度下における比誘電率が低下する傾向にある。一方、xが大きすぎる、すなわち、SrZrOのモル比率が大きすぎると、高い電界強度下における比誘電率は良好なものの、温度特性が悪化する傾向にある。 If x is too small, that is, if the molar ratio of SrZrO 3 is too small, the relative dielectric constant tends to decrease under high electric field strength. On the other hand, if x is too large, that is, if the molar ratio of SrZrO 3 is too large, although the relative dielectric constant under high electric field strength is good, the temperature characteristics tend to deteriorate.

なお、該成分には、CaZrOが含まれないことが好ましい。CaZrOが含まれると、高い電界強度下における比誘電率が若干悪化することに加え、温度特性が悪化する傾向にある。さらには、CaZrOが含まれると、誘電体磁器組成物の誘電体粒子が粒成長しやすいため、薄層化に対応できず、信頼性が低下する傾向にある。 In addition, it is preferable that this component does not contain CaZrO 3 . When CaZrO 3 is included, the specific dielectric constant under high electric field strength is slightly deteriorated, and the temperature characteristics tend to be deteriorated. Furthermore, when CaZrO 3 is contained, dielectric particles of the dielectric ceramic composition are likely to grow, so that it cannot cope with thinning and the reliability tends to be lowered.

Mgの酸化物の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、MgO換算で、3〜5モル、好ましくは3.5〜4.5モルである。Mgの酸化物の含有量が少なすぎても多すぎても、高い電界強度下における比誘電率が低下する傾向にある。   The content of Mg oxide is 3 to 5 mol, preferably 3.5 to 4.5 mol in terms of MgO with respect to 100 mol of barium titanate. If the content of Mg oxide is too small or too large, the relative dielectric constant tends to decrease under high electric field strength.

Rの酸化物の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、R換算で、4〜6モルであり、好ましくは4.5〜5.5モルである。Rの酸化物の含有量が少なすぎると、温度特性が悪化するとともに、高温負荷寿命が低下する傾向にある。一方、多すぎると高温負荷寿命が低下する傾向にある。なお、Rの酸化物を構成するR元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選ばれる少なくとも1つであり、これらの中では、Gd、Tb、Eu、Y、La、Ceから選ばれる少なくとも1つが好ましく、Gdが特に好ましい。 The content of the oxide of R is 4 to 6 mol, preferably 4.5 to 5.5 mol in terms of R 2 O 3 with respect to 100 mol of barium titanate. When the content of the R oxide is too small, the temperature characteristics deteriorate and the high temperature load life tends to decrease. On the other hand, if the amount is too large, the high temperature load life tends to decrease. The R element constituting the R oxide is at least selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Among these, at least one selected from Gd, Tb, Eu, Y, La, and Ce is preferable, and Gd is particularly preferable.

Mn、Cr、CoおよびFeの酸化物の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、MnO、Cr、CoまたはFe換算で、0.5〜1.5モルであり、好ましくは0.8〜1.2モルである。これらの酸化物の含有量が少なすぎると、高温負荷寿命が低下する傾向にある。一方、多すぎると、比誘電率および高い電界強度下における比誘電率が低下し、温度特性が悪化するとともに、高温負荷寿命が急激に低下する傾向にある。なお、上記の各酸化物のなかでも特性の改善効果が大きいという点から、Mnの酸化物を用いることが好ましい。 The content of oxides of Mn, Cr, Co and Fe is 0.5 to 1.5 in terms of MnO, Cr 2 O 3 , Co 3 O 4 or Fe 2 O 3 with respect to 100 mol of barium titanate. Mol, preferably 0.8 to 1.2 mol. If the content of these oxides is too small, the high temperature load life tends to be reduced. On the other hand, if the amount is too large, the relative permittivity and the relative permittivity under a high electric field strength decrease, the temperature characteristics deteriorate, and the high-temperature load life tends to rapidly decrease. In addition, it is preferable to use the oxide of Mn from the point that the improvement effect of a characteristic is large among each said oxide.

Siを含む化合物の含有量は、チタン酸バリウム100モルに対して、Si換算で、2.5〜4モル、好ましくは3〜3.5モルである。Siを含む化合物の含有量が少なすぎると、焼結性が悪化し、所望の特性が得られない傾向にある。一方、多すぎると、過剰焼成となり、所望の特性が得られない傾向にある。なお、Siを含む化合物としては特に制限されないが、特性の改善効果が大きいという点から、SiOを用いることが好ましい。 Content of the compound containing Si is 2.5-4 mol in conversion of Si with respect to 100 mol of barium titanate, Preferably it is 3-3.5 mol. When the content of the compound containing Si is too small, the sinterability is deteriorated and desired characteristics tend not to be obtained. On the other hand, if the amount is too large, excessive firing occurs, and desired characteristics tend not to be obtained. Although not particularly restricted but includes compounds containing Si, from the viewpoint that a large effect of improving the characteristics, it is preferable to use SiO 2.

本実施形態では、上記の誘電体層2を構成する誘電体磁器組成物は誘電体粒子を有している。これらの粒子の少なくとも一部の粒子は、いわゆるコアシェル構造を有している。コア部は、実質的にチタン酸バリウムからなっており、シェル部は、チタン酸バリウムに副成分の元素が固溶した構成を有している。   In the present embodiment, the dielectric ceramic composition constituting the dielectric layer 2 has dielectric particles. At least some of these particles have a so-called core-shell structure. The core portion is substantially made of barium titanate, and the shell portion has a configuration in which the subcomponent element is dissolved in barium titanate.

コア部のチタン酸バリウムは、強誘電性を維持しているため、高い比誘電率を示すが、外部から印加される電界強度が高くなると、強誘電体であるコア部の分極が電界の向きに束縛され、容易に分極が反転しにくくなるため、この影響により比誘電率が低下すると考えられる。   Barium titanate in the core part has a high dielectric constant because it maintains ferroelectricity, but when the electric field strength applied from the outside increases, the polarization of the core part, which is a ferroelectric substance, changes the direction of the electric field. It is constrained by this, and it is difficult for the polarization to easily reverse. Therefore, it is considered that the relative permittivity is lowered by this influence.

そのため、本実施形態では、シェル部における副成分の存在状態、特に、ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分の存在状態を制御し、シェル部の結晶構造を変化させ、分極の反転を容易にすることにより、高い電界強度下においても、比誘電率を高いままで維持することができる。   Therefore, in the present embodiment, the presence state of subcomponents in the shell portion, in particular, the presence state of components composed of barium zirconate and strontium zirconate is controlled, and the crystal structure of the shell portion is changed to easily reverse the polarization. By doing so, the dielectric constant can be kept high even under high electric field strength.

なお、電界強度が高くなるにつれ(たとえば、15V/μm以上)、誘電体磁器組成物が示す比誘電率はほぼ一定の値に収束していくことが本発明者等により明らかにされている。しかしながら、電界が印加されていない状態(たとえば、直流電圧が印加されていない状態)において、高い比誘電率を示す誘電体磁器組成物が、高い電界強度下においても高い比誘電率を示すとは限らない。   It has been clarified by the present inventors that the relative dielectric constant exhibited by the dielectric ceramic composition converges to a substantially constant value as the electric field strength increases (for example, 15 V / μm or more). However, a dielectric ceramic composition exhibiting a high relative dielectric constant in a state where an electric field is not applied (for example, a state where a DC voltage is not applied) exhibits a high relative dielectric constant even under a high electric field strength. Not exclusively.

したがって、電界が印加されていない状態での比誘電率の大小に関わらず、高い電界強度下での比誘電率が高い誘電体磁器組成物から構成された誘電体層を有する電子部品は、高い電界強度下においても実効容量を十分に確保できる。   Therefore, an electronic component having a dielectric layer composed of a dielectric ceramic composition having a high relative dielectric constant under a high electric field strength is high regardless of the relative dielectric constant in a state where no electric field is applied. A sufficient effective capacity can be secured even under electric field strength.

誘電体層2に含有される誘電体粒子の平均粒子径は、以下のようにして測定される。すなわち、コンデンサ素子本体10を誘電体層2および内部電極層3の積層方向に切断し、その断面において誘電体粒子の面積を測定し、円相当径として直径を算出し1.5倍した値を粒子径とする。本実施形態では、150個以上の誘電体粒子について測定し、得られた粒子径の累積度数分布から累積が50%となる値を平均粒子径(単位:μm)とした。   The average particle diameter of the dielectric particles contained in the dielectric layer 2 is measured as follows. That is, the capacitor element body 10 is cut in the stacking direction of the dielectric layer 2 and the internal electrode layer 3, the area of the dielectric particles is measured in the cross section, the diameter is calculated as the equivalent circle diameter, and a value obtained by multiplying by 1.5 The particle size. In the present embodiment, 150 or more dielectric particles are measured, and the value at which the accumulation is 50% from the cumulative frequency distribution of the obtained particle diameter is defined as the average particle diameter (unit: μm).

本実施形態では、誘電体粒子の平均粒子径は、誘電体層2の厚さなどに応じて決定すればよいが、好ましくは0.10〜0.30μm、より好ましくは0.20〜0.30μmである。平均粒子径を上記の範囲とすることで、誘電体層が薄層化された場合であっても、信頼性を十分に確保することができる。   In the present embodiment, the average particle diameter of the dielectric particles may be determined according to the thickness of the dielectric layer 2 and the like, but is preferably 0.10 to 0.30 μm, more preferably 0.20 to 0.00. 30 μm. By setting the average particle size in the above range, sufficient reliability can be ensured even when the dielectric layer is thinned.

誘電体層2の厚みは、特に限定されないが、薄層化の要求に応えるため、一層あたり1〜5μm程度であることが好ましい。   The thickness of the dielectric layer 2 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 5 μm per layer in order to meet the demand for thinning.

内部電極層3
内部電極層3に含有される導電材は特に限定されないが、誘電体層2の構成材料が耐還元性を有するため、比較的安価な卑金属を用いることができる。導電材として用いる卑金属としては、NiまたはNi合金が好ましい。Ni合金としては、Mn,Cr,CoおよびAlから選択される1種以上の元素とNiとの合金が好ましく、合金中のNi含有量は95重量%以上であることが好ましい。なお、NiまたはNi合金中には、P等の各種微量成分が0.1重量%程度以下含まれていてもよい。また、内部電極層3は、市販の電極用ペーストを使用して形成してもよい。内部電極層3の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
Internal electrode layer 3
The conductive material contained in the internal electrode layer 3 is not particularly limited, but a relatively inexpensive base metal can be used because the constituent material of the dielectric layer 2 has reduction resistance. As the base metal used as the conductive material, Ni or Ni alloy is preferable. The Ni alloy is preferably an alloy of Ni and one or more elements selected from Mn, Cr, Co and Al, and the Ni content in the alloy is preferably 95% by weight or more. In addition, in Ni or Ni alloy, various trace components, such as P, may be contained about 0.1 wt% or less. The internal electrode layer 3 may be formed using a commercially available electrode paste. What is necessary is just to determine the thickness of the internal electrode layer 3 suitably according to a use etc.

外部電極4
外部電極4に含有される導電材は特に限定されないが、本発明では安価なNi,Cuや、これらの合金を用いることができる。外部電極4の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
External electrode 4
The conductive material contained in the external electrode 4 is not particularly limited, but in the present invention, inexpensive Ni, Cu, and alloys thereof can be used. What is necessary is just to determine the thickness of the external electrode 4 suitably according to a use etc.

積層セラミックコンデンサ1の製造方法
本実施形態の積層セラミックコンデンサ1は、従来の積層セラミックコンデンサと同様に、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、外部電極を印刷または転写して焼成することにより製造される。以下、製造方法について具体的に説明する。
Manufacturing Method of Multilayer Ceramic Capacitor 1 The multilayer ceramic capacitor 1 of the present embodiment is the same as a conventional multilayer ceramic capacitor. After producing a green chip by a normal printing method or a sheet method using a paste and firing it, It is manufactured by printing or transferring an external electrode and firing. Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described.

まず、誘電体層用ペーストに含まれる誘電体原料(誘電体磁器組成物粉末)を準備し、これを塗料化して、誘電体層用ペーストを調製する。   First, a dielectric material (dielectric ceramic composition powder) contained in the dielectric layer paste is prepared, and this is made into a paint to prepare a dielectric layer paste.

誘電体層用ペーストは、誘電体原料と有機ビヒクルとを混練した有機系の塗料であってもよく、水系の塗料であってもよい。   The dielectric layer paste may be an organic paint obtained by kneading a dielectric material and an organic vehicle, or may be a water-based paint.

誘電体原料としては、上記した主成分および副成分の酸化物やその混合物、複合酸化物を用いることができるが、その他、焼成により上記した酸化物や複合酸化物となる各種化合物、たとえば、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物等から適宜選択し、混合して用いることもできる。   As the dielectric material, the above-mentioned main component and subcomponent oxides, mixtures thereof, and composite oxides can be used. In addition, various compounds that become the above oxides or composite oxides by firing, such as carbonic acid, can be used. A salt, an oxalate salt, a nitrate salt, a hydroxide, an organometallic compound, or the like can be selected as appropriate and used in combination.

たとえば、チタン酸バリウムの原料としては、BaTiO粉末を用いてもよいし、BaCO粉末およびTiO粉末を用いてもよい。また、ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分の原料としては、Ba1−xSrZrO粉末を用いてもよいし、BaZrO粉末およびSrZrO粉末を用いてもよい。 For example, as a raw material for barium titanate, BaTiO 3 powder may be used, or BaCO 3 powder and TiO 2 powder may be used. Further, as a raw material component consisting of barium zirconate and strontium zirconate, it may be used Ba 1-x Sr x ZrO 3 powder may be used BaZrO 3 powder and SrZrO 3 powder.

主成分の原料としてのチタン酸バリウム粉末は、いわゆる固相法の他、各種液相法(たとえば、シュウ酸塩法、水熱合成法、アルコキシド法、ゾルゲル法など)により製造されたものなど、種々の方法で製造されたものを用いることができる。   Barium titanate powder as a raw material of the main component is produced by various liquid phase methods (for example, oxalate method, hydrothermal synthesis method, alkoxide method, sol-gel method, etc.) in addition to the so-called solid phase method, Those produced by various methods can be used.

また、チタン酸バリウム粉末の粒子径は、好ましくは150〜250nmである。このような微細な粒子径を有する原料を用いて誘電体層を薄層化した場合であっても、本発明の効果を得ることができる。   The particle size of the barium titanate powder is preferably 150 to 250 nm. Even when the dielectric layer is thinned using a raw material having such a fine particle diameter, the effects of the present invention can be obtained.

なお、副成分の原料を仮焼せずに主成分の原料に添加して誘電体原料としてもよいが、好ましくは、副成分の原料のみを仮焼きし、仮焼き後の原料を主成分の原料に添加して誘電体原料とする。また、ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分は仮焼きせず、該成分以外の副成分の原料を仮焼きすることがさらに好ましい。   The auxiliary component raw material may be added to the main component raw material without calcining, but it is preferable to calcine only the sub component raw material and use the calcined raw material as the main component. Add to raw material to make dielectric raw material. Further, it is more preferable not to calcine the component consisting of barium zirconate and strontium zirconate, and calcining the raw materials of subcomponents other than the component.

誘電体原料中の各化合物の含有量は、焼成後に上記した誘電体磁器組成物の組成となるように決定すればよい。   What is necessary is just to determine content of each compound in a dielectric raw material so that it may become a composition of the above-mentioned dielectric ceramic composition after baking.

有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものである。有機ビヒクルに用いるバインダは特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等の通常の各種バインダから適宜選択すればよい。用いる有機溶剤も特に限定されず、印刷法やシート法など、利用する方法に応じて、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等の各種有機溶剤から適宜選択すればよい。   An organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent. The binder used for the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from usual various binders such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. The organic solvent to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butyl carbitol, acetone, toluene, and the like according to a method to be used such as a printing method or a sheet method.

また、誘電体層用ペーストを水系の塗料とする場合には、水溶性のバインダや分散剤などを水に溶解させた水系ビヒクルと、誘電体原料とを混練すればよい。水溶性バインダは特に限定されず、たとえば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂などを用いればよい。   Further, when the dielectric layer paste is used as a water-based paint, a water-based vehicle in which a water-soluble binder or a dispersant is dissolved in water and a dielectric material may be kneaded. The water-soluble binder is not particularly limited, and for example, polyvinyl alcohol, cellulose, water-soluble acrylic resin, etc. may be used.

内部電極層用ペーストは、上記した各種導電性金属や合金からなる導電材、あるいは焼成後に上記した導電材となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等と、上記した有機ビヒクルとを混練して調製する。   The internal electrode layer paste is obtained by kneading the above-mentioned organic vehicle with various conductive metals and alloys as described above, or various oxides, organometallic compounds, resinates, etc. that become the above-mentioned conductive materials after firing. Prepare.

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。   The external electrode paste may be prepared in the same manner as the internal electrode layer paste described above.

上記した各ペースト中の有機ビヒクルの含有量に特に制限はなく、通常の含有量、たとえば、バインダは1〜5重量%程度、溶剤は10〜50重量%程度とすればよい。また、各ペースト中には、必要に応じて各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等から選択される添加物が含有されていてもよい。これらの総含有量は、10重量%以下とすることが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in content of the organic vehicle in each above-mentioned paste, For example, what is necessary is just about 1-5 weight% of binders, for example, about 10-50 weight% of binders. Each paste may contain additives selected from various dispersants, plasticizers, dielectrics, insulators, and the like as necessary. The total content of these is preferably 10% by weight or less.

印刷法を用いる場合、誘電体層用ペーストおよび内部電極層用ペーストを、PET等の基板上に印刷、積層し、所定形状に切断した後、基板から剥離してグリーンチップとする。   When the printing method is used, the dielectric layer paste and the internal electrode layer paste are printed and laminated on a substrate such as PET, cut into a predetermined shape, and then peeled from the substrate to obtain a green chip.

また、シート法を用いる場合、誘電体層用ペーストを用いてグリーンシートを形成し、この上に内部電極層用ペーストを印刷した後、これらを積層してグリーンチップとする。   When the sheet method is used, a dielectric layer paste is used to form a green sheet, the internal electrode layer paste is printed thereon, and these are stacked to form a green chip.

焼成前に、グリーンチップに脱バインダ処理を施す。脱バインダ条件としては、昇温速度を好ましくは5〜300℃/時間、保持温度を好ましくは180〜400℃、温度保持時間を好ましくは0.5〜24時間とする。   Before firing, the green chip is subjected to binder removal processing. As binder removal conditions, the temperature rising rate is preferably 5 to 300 ° C./hour, the holding temperature is preferably 180 to 400 ° C., and the temperature holding time is preferably 0.5 to 24 hours.

グリーンチップの焼成は、以下の条件とするのが好ましい。   The green chip is preferably fired under the following conditions.

昇温速度を好ましくは50〜500℃/時間、温度保持時間を好ましくは0.5〜8時間、冷却速度を好ましくは50〜500℃/時間とする。また、焼成雰囲気は還元性雰囲気とすることが好ましく、雰囲気ガスとしてはたとえば、NとHとの混合ガスを加湿して用いることができる。 The temperature rising rate is preferably 50 to 500 ° C./hour, the temperature holding time is preferably 0.5 to 8 hours, and the cooling rate is preferably 50 to 500 ° C./hour. Further, the firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere, and as the atmosphere gas, for example, a mixed gas of N 2 and H 2 can be used by humidification.

焼成時の保持温度は、好ましくは1000〜1400℃、より好ましくは1100〜1300℃であり、その保持時間は、好ましくは0.5〜8時間、より好ましくは1〜3時間である。保持温度が上記の範囲未満であると緻密化が不十分となり、上記の範囲を超えると、内部電極層の異常焼結による電極の途切れや、内部電極層構成材料の拡散による容量温度特性の悪化、誘電体磁器組成物の還元が生じやすくなる。   The holding temperature during firing is preferably 1000 to 1400 ° C, more preferably 1100 to 1300 ° C, and the holding time is preferably 0.5 to 8 hours, more preferably 1 to 3 hours. If the holding temperature is lower than the above range, the densification becomes insufficient, and if it exceeds the above range, the electrode temperature is interrupted due to abnormal sintering of the internal electrode layer, or the capacity temperature characteristics deteriorate due to diffusion of the constituent material of the internal electrode layer. Further, reduction of the dielectric ceramic composition is likely to occur.

焼成時の酸素分圧は、内部電極層用ペースト中の導電材の種類に応じて適宜決定されればよいが、導電材としてNiやNi合金等の卑金属を用いる場合、焼成雰囲気中の酸素分圧は、10−14〜10−10MPaとすることが好ましい。酸素分圧が上記の範囲未満であると、内部電極層の導電材が異常焼結を起こし、途切れてしまうことがある。また、酸素分圧が上記の範囲を超えると、内部電極層が酸化する傾向にある。 The oxygen partial pressure during firing may be appropriately determined according to the type of the conductive material in the internal electrode layer paste, but when a base metal such as Ni or Ni alloy is used as the conductive material, the oxygen content in the firing atmosphere The pressure is preferably 10 −14 to 10 −10 MPa. When the oxygen partial pressure is less than the above range, the conductive material of the internal electrode layer may be abnormally sintered and may be interrupted. Further, when the oxygen partial pressure exceeds the above range, the internal electrode layer tends to be oxidized.

還元性雰囲気中で焼成した後、コンデンサ素子本体にはアニールを施すことが好ましい。アニールは、誘電体層を再酸化するための処理であり、これによりIR寿命を著しく長くすることができるので、信頼性が向上する。   After firing in a reducing atmosphere, the capacitor element body is preferably annealed. Annealing is a process for re-oxidizing the dielectric layer, and this can significantly increase the IR lifetime, thereby improving the reliability.

アニール雰囲気中の酸素分圧は、10−9〜10−5MPaとすることが好ましい。酸素分圧が上記の範囲未満であると誘電体層の再酸化が困難であり、上記の範囲を超えると内部電極層の酸化が進行する傾向にある。 The oxygen partial pressure in the annealing atmosphere is preferably 10 −9 to 10 −5 MPa. If the oxygen partial pressure is less than the above range, reoxidation of the dielectric layer is difficult, and if it exceeds the above range, oxidation of the internal electrode layer tends to proceed.

アニールの際の保持温度は、1100℃以下、特に500〜1100℃とすることが好ましい。保持温度が上記範囲未満であると誘電体層の酸化が不十分となるので、絶縁抵抗が低く、また、絶縁抵抗の寿命(高温負荷寿命)が短くなりやすい。一方、保持温度が上記の範囲を超えると、内部電極層が酸化して容量が低下するだけでなく、内部電極層が誘電体素地と反応してしまい、容量温度特性の悪化、絶縁抵抗の低下、絶縁抵抗の寿命の低下が生じやすくなる。なお、アニールは昇温過程および降温過程だけから構成してもよい。すなわち、温度保持時間を零としてもよい。この場合、保持温度は最高温度と同義である。   The holding temperature at the time of annealing is preferably 1100 ° C. or less, particularly 500 to 1100 ° C. When the holding temperature is lower than the above range, the dielectric layer is not sufficiently oxidized, so that the insulation resistance is low and the life of the insulation resistance (high temperature load life) tends to be shortened. On the other hand, when the holding temperature exceeds the above range, not only the internal electrode layer is oxidized and the capacity is lowered, but also the internal electrode layer reacts with the dielectric substrate, the capacity temperature characteristic is deteriorated, and the insulation resistance is lowered. In addition, the life of the insulation resistance is likely to decrease. Note that annealing may be composed of only a temperature raising process and a temperature lowering process. That is, the temperature holding time may be zero. In this case, the holding temperature is synonymous with the maximum temperature.

これ以外のアニール条件としては、温度保持時間を好ましくは0〜20時間、降温速度を好ましくは50〜500℃/時間とする。また、アニールの雰囲気ガスとしては、たとえば、NもしくはN+HOガス等を用いることが好ましい。 As other annealing conditions, the temperature holding time is preferably 0 to 20 hours, and the temperature drop rate is preferably 50 to 500 ° C./hour. Further, as the annealing atmosphere gas, for example, N 2 or N 2 + H 2 O gas is preferably used.

上記した脱バインダ処理、焼成およびアニールにおいて、Nガスや混合ガス等を加湿するには、たとえばウェッター等を使用すればよい。この場合、水温は5〜75℃程度が好ましい。 In the above-described binder removal processing, firing and annealing, for example, a wetter or the like may be used to wet the N 2 gas or mixed gas. In this case, the water temperature is preferably about 5 to 75 ° C.

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。   The binder removal treatment, firing and annealing may be performed continuously or independently.

上記のようにして得られたコンデンサ素子本体に、たとえばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、外部電極用ペーストを塗布して焼成し、外部電極4を形成する。そして、必要に応じ、外部電極4表面に、めっき等により被覆層を形成する。   The capacitor element main body obtained as described above is subjected to end face polishing, for example, by barrel polishing or sand blasting, and the external electrode paste is applied and fired to form the external electrode 4. Then, if necessary, a coating layer is formed on the surface of the external electrode 4 by plating or the like.

このようにして製造された本実施形態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。   The multilayer ceramic capacitor of this embodiment manufactured in this way is mounted on a printed circuit board or the like by soldering or the like and used for various electronic devices.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the embodiment mentioned above at all, and can be variously modified within the range which does not deviate from the summary of this invention.

たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る電子部品として積層セラミックコンデンサを例示したが、本発明に係る電子部品としては、積層セラミックコンデンサに限定されず、上記構成の誘電体層を有するものであれば何でも良い。   For example, in the above-described embodiment, the multilayer ceramic capacitor is exemplified as the electronic component according to the present invention. However, the electronic component according to the present invention is not limited to the multilayer ceramic capacitor, and has a dielectric layer having the above configuration. Anything is fine.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.

実施例1〜15、比較例1〜14
まず、主成分の原料として、BaTiO粉末を、副成分の原料として、BaZrO(以下、BZともいう)、SrZrO(以下、SZともいう)、MgCO、Gd、MnOおよびSiOを、それぞれ準備した。副成分の原料のうち、BZおよびSZについては仮焼きせず、MgCO、Gd、MnOおよびSiOを仮焼きした。次に、上記で準備した主成分の原料と、BZおよびSZと、仮焼きした原料とをボールミルで15時間、湿式粉砕し、乾燥して、誘電体原料を得た。なお、各副成分の添加量は、主成分であるBaTiO100モルに対して、表1に示す量とした。表1に示す量は、複合酸化物または各酸化物換算の量である。また、MgCOは、焼成後には、MgOとして誘電体磁器組成物中に含有されることとなる。
Examples 1-15, Comparative Examples 1-14
First, BaTiO 3 powder is used as a main component raw material, and BaZrO 3 (hereinafter also referred to as BZ), SrZrO 3 (hereinafter also referred to as SZ), MgCO 3 , Gd 2 O 3 , MnO and SiO as subcomponent raw materials. 2 were prepared respectively. Among the subcomponent raw materials, BZ and SZ were not calcined, but MgCO 3 , Gd 2 O 3 , MnO and SiO 2 were calcined. Next, the main component raw material prepared above, BZ and SZ, and the calcined raw material were wet pulverized with a ball mill for 15 hours and dried to obtain a dielectric raw material. The addition amount of each subcomponent, with respect to BaTiO 3 100 moles of the main component, and the amount shown in Table 1. The amount shown in Table 1 is the amount in terms of complex oxide or each oxide. In addition, MgCO 3 is contained in the dielectric ceramic composition as MgO after firing.

なお、比較例2および3の試料では、SrZrOの代わりに、CaZrO(以下、CZともいう)を用いた。 In the samples of Comparative Examples 2 and 3, CaZrO 3 (hereinafter also referred to as CZ) was used instead of SrZrO 3 .

Figure 0005488118
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次いで、得られた誘電体原料:100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂:10重量部と、可塑剤としてのジブチルフタレート(DOP):5重量部と、溶媒としてのアルコール:100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。   Next, the obtained dielectric material: 100 parts by weight, polyvinyl butyral resin: 10 parts by weight, dibutyl phthalate (DOP) as a plasticizer: 5 parts by weight, and alcohol as a solvent: 100 parts by weight with a ball mill The mixture was made into a paste to obtain a dielectric layer paste.

また、上記とは別に、Ni粒子:44.6重量部と、テルピネオール:52重量部と、エチルセルロース:3重量部と、ベンゾトリアゾール:0.4重量部とを、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極層用ペーストを作製した。   In addition to the above, Ni particles: 44.6 parts by weight, terpineol: 52 parts by weight, ethyl cellulose: 3 parts by weight, and benzotriazole: 0.4 parts by weight are kneaded with three rolls to obtain a slurry. To prepare an internal electrode layer paste.

そして、上記にて作製した誘電体層用ペーストを用いて、PETフィルム上に、グリーンシートを形成した。次いで、この上に内部電極層用ペーストを用いて、電極層を所定パターンで印刷した後、PETフィルムからシートを剥離し、電極層を有するグリーンシートを作製した。次いで、電極層を有するグリーンシートを複数枚積層し、加圧接着することによりグリーン積層体とし、このグリーン積層体を所定サイズに切断することにより、グリーンチップを得た。   And the green sheet was formed on PET film using the paste for dielectric material layers produced above. Next, the electrode layer was printed in a predetermined pattern using the internal electrode layer paste thereon, and then the sheet was peeled off from the PET film to produce a green sheet having the electrode layer. Next, a plurality of green sheets having electrode layers were laminated and pressure-bonded to obtain a green laminated body, and the green laminated body was cut into a predetermined size to obtain a green chip.

次いで、得られたグリーンチップについて、脱バインダ処理、焼成およびアニールを下記条件にて行って、積層セラミック焼成体を得た。   Next, the obtained green chip was subjected to binder removal treatment, firing and annealing under the following conditions to obtain a multilayer ceramic fired body.

脱バインダ処理条件は、昇温速度:25℃/時間、保持温度:260℃、温度保持時間:8時間、雰囲気:空気中とした。   The binder removal treatment conditions were temperature rising rate: 25 ° C./hour, holding temperature: 260 ° C., temperature holding time: 8 hours, and atmosphere: in the air.

焼成条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1200℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:200℃/時間、雰囲気ガス:N+H+HO混合ガス(酸素分圧:10−12MPa)とした。 Firing conditions are: temperature rising rate: 200 ° C./hour, holding temperature: 1200 ° C., temperature holding time: 2 hours, cooling rate: 200 ° C./hour, atmospheric gas: N 2 + H 2 + H 2 O mixed gas (oxygen partial pressure) : 10 −12 MPa).

アニール条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1050℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:200℃/時間、雰囲気ガス:N+HO混合ガス(酸素分圧:10−7MPa)とした。なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、ウェッターを用いた。 The annealing conditions are: temperature rising rate: 200 ° C./hour, holding temperature: 1050 ° C., temperature holding time: 2 hours, cooling rate: 200 ° C./hour, atmospheric gas: N 2 + H 2 O mixed gas (oxygen partial pressure: 10 −7 MPa). A wetter was used for humidifying the atmospheric gas during firing and annealing.

次いで、得られた積層セラミック焼成体の端面をサンドブラストにて研磨した後、外部電極としてIn−Gaを塗布し、図1に示す積層セラミックコンデンサの試料を得た。得られたコンデンサ試料のサイズは、2.0mm×1.2mm×0.6mmであり、誘電体層の厚み3.0μm、内部電極層の厚み1.5μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は10とした。なお、本実施例では、表1に示すように、各副成分の含有量を変化させた複数の試料を作製した。   Next, after polishing the end face of the obtained multilayer ceramic fired body by sand blasting, In-Ga was applied as an external electrode to obtain a sample of the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. The size of the obtained capacitor sample is 2.0 mm × 1.2 mm × 0.6 mm, the thickness of the dielectric layer is 3.0 μm, the thickness of the internal electrode layer is 1.5 μm, and the dielectric sandwiched between the internal electrode layers The number of layers was 10. In this example, as shown in Table 1, a plurality of samples in which the content of each subcomponent was changed were produced.

得られた各コンデンサ試料について直流電圧印加時の比誘電率(εr)、容量温度変化率、高温負荷寿命および誘電体粒子の平均粒子径を下記に示す方法により測定した。   For each of the obtained capacitor samples, the relative dielectric constant (εr) at the time of applying a DC voltage, the rate of change in capacitance temperature, the high temperature load life, and the average particle diameter of the dielectric particles were measured by the following methods.

直流電圧(DC−bias)印加時の比誘電率εr
コンデンサ試料に対し、両電極端に電界強度が20V/μmとなるように直流電圧を印加した状態で、デジタルLCRメータ(YHP社製4284A)を用いて、周波数1kHz、入力信号レベル(測定電圧)1Vrmsの信号を入力し、25℃における静電容量Cを測定した。そして、直流電圧印加時の比誘電率εr(単位なし)を、誘電体層の厚みと、有効電極面積と、測定の結果得られた静電容量Cとに基づき算出した。本実施例では、10個のコンデンサ試料を用いて算出した値の平均値を直流電圧印加時の比誘電率とした。本実施例では、300以上を良好とした。結果を表2に示す。
Relative permittivity εr when DC voltage (DC-bias) is applied
Using a digital LCR meter (YHP 4284A) with a DC voltage applied to both ends of the capacitor sample so that the electric field strength is 20 V / μm, a frequency of 1 kHz, input signal level (measurement voltage) A signal of 1 Vrms was input, and the capacitance C at 25 ° C. was measured. Then, the relative dielectric constant εr (no unit) at the time of applying the DC voltage was calculated based on the thickness of the dielectric layer, the effective electrode area, and the capacitance C obtained as a result of the measurement. In this example, the average value of values calculated using 10 capacitor samples was used as the relative dielectric constant when a DC voltage was applied. In this example, 300 or more was considered good. The results are shown in Table 2.

また、参考のため、直流電圧を印加していない状態で、上記と同様にして、比誘電率を測定した。この比誘電率も表2に示す。   For reference, the relative dielectric constant was measured in the same manner as described above with no DC voltage applied. This dielectric constant is also shown in Table 2.

容量温度特性(TC)
コンデンサ試料に対し、−55℃〜125℃における静電容量を測定し、基準温度(25℃)における静電容量に対する変化率を算出した。変化率は小さいほうが好ましく、+22%〜−33%の範囲にあるものを良好とした(X7T特性)。結果を表2に示す。また、実施例3、比較例1〜4についての容量温度特性のグラフを図2に示す。
Capacity temperature characteristics (TC)
The capacitance at −55 ° C. to 125 ° C. was measured for the capacitor sample, and the rate of change relative to the capacitance at the reference temperature (25 ° C.) was calculated. It is preferable that the rate of change is small, and those in the range of + 22% to −33% are good (X7T characteristics). The results are shown in Table 2. Moreover, the graph of the capacity-temperature characteristic about Example 3 and Comparative Examples 1-4 is shown in FIG.

高温負荷寿命
コンデンサ試料に対し、200℃にて、70V/μmの電界下で直流電圧の印加状態に保持し、破壊時間を測定することにより、高温負荷寿命を評価した。本実施例においては、破壊時間についてワイブル解析を行い、印加開始から絶縁抵抗が一桁落ちるまでの時間を寿命と定義した。また、この高温負荷寿命は、10個のコンデンサ試料について行った。評価基準は、1.0時間以上を良好とした。結果を表2に示す。
The high temperature load life of the capacitor sample was evaluated by holding a DC voltage applied at 200 ° C. under an electric field of 70 V / μm and measuring the breakdown time. In this example, Weibull analysis was performed on the breakdown time, and the time from the start of application until the insulation resistance dropped by an order of magnitude was defined as the lifetime. Further, this high temperature load life was carried out for 10 capacitor samples. The evaluation criteria were good for 1.0 hour or longer. The results are shown in Table 2.

誘電体粒子の平均粒子径
コンデンサ試料を切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、SEM写真を撮影した。このSEM写真をソフトウェアにより画像処理を行い、誘電体粒子の境界を判別し、各誘電体粒子の面積を算出した。そして、算出された誘電体粒子の面積を円相当径に換算して粒子径を算出した。得られた粒子径の平均値を平均粒子径とした。なお、粒子径の算出は、150個の誘電体粒子について行った。平均粒子径は0.10〜0.30μmを良好とした。結果を表2に示す。
A capacitor sample having an average particle size of dielectric particles was cut, the cut surface was observed with a scanning electron microscope (SEM), and an SEM photograph was taken. The SEM photograph was subjected to image processing by software, the boundaries of the dielectric particles were determined, and the area of each dielectric particle was calculated. Then, the particle diameter was calculated by converting the calculated area of the dielectric particles into an equivalent circle diameter. The average value of the obtained particle diameters was defined as the average particle diameter. The particle diameter was calculated for 150 dielectric particles. The average particle diameter was 0.10 to 0.30 μm. The results are shown in Table 2.

Figure 0005488118
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表1および2より、(1−x)BaZrO+xSrZrOと表される成分において、x=0、すなわち、該成分がBaZrOのみからなる場合には(比較例1)、直流電圧印加時の比誘電率が低いことが確認できた。また、x=1、すなわち、該成分がSrZrOのみからなる場合には(比較例4)、直流電圧印加時の比誘電率は高いものの、温度特性が悪化していることが確認できた。 From Tables 1 and 2, in the component represented by (1-x) BaZrO 3 + xSrZrO 3 , when x = 0, that is, when the component is composed only of BaZrO 3 (Comparative Example 1), the DC voltage applied It was confirmed that the relative dielectric constant was low. In addition, when x = 1, that is, when the component is composed only of SrZrO 3 (Comparative Example 4), it was confirmed that the temperature characteristics were deteriorated although the relative dielectric constant when a DC voltage was applied was high.

また、SrZrOの代わりに、CaZrOを用いた場合には(比較例2および3)、直流電圧印加時の比誘電率が低いことに加え、誘電体粒子が粒成長してしまい、その結果、温度特性および高温負荷寿命が悪化していることが確認できた。 In addition, when CaZrO 3 is used instead of SrZrO 3 (Comparative Examples 2 and 3), in addition to the low relative dielectric constant when a DC voltage is applied, dielectric particles grow, resulting in a result. It was confirmed that the temperature characteristics and the high temperature load life were deteriorated.

また、図2より、x=1の場合(比較例4)およびCaZrOが含まれる場合(比較例2および3)には、温度特性が悪化し、X7T特性を満足しないことが視覚的に確認できた。 Further, it is visually confirmed from FIG. 2 that when x = 1 (Comparative Example 4) and when CaZrO 3 is contained (Comparative Examples 2 and 3), the temperature characteristics deteriorate and the X7T characteristics are not satisfied. did it.

さらに、副成分の含有量が本発明の範囲外である場合には(比較例5〜14)、直流電圧印加時の比誘電率、温度特性および高温負荷寿命の少なくとも1つが悪化していることが確認できた。   Furthermore, when the content of subcomponents is outside the range of the present invention (Comparative Examples 5 to 14), at least one of the relative permittivity, the temperature characteristics, and the high temperature load life when a DC voltage is applied is deteriorated. Was confirmed.

これに対し、xの値および副成分の含有量が本発明の範囲内である場合には(実施例1〜15)、直流電圧印加時の比誘電率、温度特性および高温負荷寿命の全てが良好であることが確認できた。   On the other hand, when the value of x and the content of subcomponents are within the scope of the present invention (Examples 1 to 15), all of the relative permittivity, the temperature characteristics, and the high temperature load life when a DC voltage is applied It was confirmed that it was good.

また、図3より、BaZrOとSrZrOとの割合を特定の割合とすることで(SZ(0≦x≦1))、直流電圧印加時の比誘電率が大幅に向上することが確認できた。これに対し、BaZrOとCaZrOとの割合を変化させても(CZ(0≦x≦1))、直流電圧印加時の比誘電率はあまり向上しないことが確認できた。 In addition, it can be confirmed from FIG. 3 that the relative permittivity when a DC voltage is applied is greatly improved by setting the ratio of BaZrO 3 and SrZrO 3 to a specific ratio (SZ (0 ≦ x ≦ 1)). It was. On the other hand, it was confirmed that even when the ratio of BaZrO 3 and CaZrO 3 was changed (CZ (0 ≦ x ≦ 1)), the relative dielectric constant when a DC voltage was applied was not improved so much.

この直流電圧印加時の比誘電率は、印加される直流電圧が大きくなるにつれ、小さくなる傾向にある。しかしながら、各試料の比誘電率は、本実施例における20V/μmのような電界強度下、あるいはより高い電界強度下ではほぼ一定値に収束する。そのため、本実施例よりも高い電界強度下においても、本発明の実施例に係る試料は、比較例に係る試料よりも、直流電圧印加時の比誘電率が優れている。   The relative dielectric constant when the DC voltage is applied tends to decrease as the applied DC voltage increases. However, the relative dielectric constant of each sample converges to a substantially constant value under an electric field strength such as 20 V / μm in this embodiment or under a higher electric field strength. Therefore, even under a higher electric field strength than the present example, the sample according to the example of the present invention has a higher relative dielectric constant when a DC voltage is applied than the sample according to the comparative example.

なお、表2に参考のために示した直流電圧無印加時の比誘電率からも明らかなように、直流電圧が印加されていない状態の比誘電率と、印加された状態の比誘電率とは何ら関連性はない。   As is clear from the relative permittivity when no DC voltage is applied as shown in Table 2, the relative permittivity when no DC voltage is applied, and the relative permittivity when the DC voltage is applied, Is not relevant at all.

1… 積層セラミックコンデンサ
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer ceramic capacitor 10 ... Capacitor element main body 2 ... Dielectric layer 3 ... Internal electrode layer 4 ... External electrode

Claims (3)

チタン酸バリウムを主成分として含有し、
前記チタン酸バリウム100モルに対して、
ジルコン酸バリウムとジルコン酸ストロンチウムとからなる成分を、BaZrOおよびSrZrO換算で、5〜15モル、
Mgの酸化物を、MgO換算で、3〜5モル、
Rの酸化物(ただし、Rは、Gd)を、Gd 換算で、4〜6モル、
Mnの酸化物を、MnO換算で、0.5〜1.5モル、
Siを含む化合物を、Si換算で、2.5〜4モル、含有し、
前記成分を、(1−x)BaZrO+xSrZrOと表した場合に、前記xが、0.4〜0.9であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
Contains barium titanate as the main component,
For 100 moles of barium titanate,
A component consisting of barium zirconate and strontium zirconate, in terms of BaZrO 3 and SrZrO 3 , 5 to 15 mol,
Mg oxide, 3 to 5 mol in terms of MgO,
4 to 6 mol of an oxide of R (where R is Gd) in terms of Gd 2 O 3 ,
Mn oxide , 0.5 to 1.5 mol in terms of MnO ,
A compound containing Si, containing 2.5 to 4 mol in terms of Si,
When the component is represented as (1-x) BaZrO 3 + xSrZrO 3 , the x is 0.4 to 0.9.
前記誘電体磁器組成物を構成する誘電体粒子の平均粒子径が0.10〜0.30μmである請求項1に記載の誘電体磁器組成物。   The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein an average particle diameter of dielectric particles constituting the dielectric ceramic composition is 0.10 to 0.30 μm. 請求項1または2に記載の誘電体磁器組成物から構成される誘電体層と電極層とを有する電子部品。   The electronic component which has a dielectric material layer and electrode layer comprised from the dielectric material ceramic composition of Claim 1 or 2.
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