JP5928765B2 - 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、積層セラミックコンデンサおよびその製造方法に関するもので、特に、積層セラミックコンデンサの小型化かつ大容量化にとって有利な誘電体セラミックの結晶粒子の形態についての改良に関するものである。
近年のエレクトロニクス技術の進展に伴い、積層セラミックコンデンサには小型化かつ大容量化が図られることが要求されている。この要求を満たすため、積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層の薄層化が進められている。しかし、誘電体セラミック層を薄層化すると、1層あたりに加わる電界強度が相対的に高くなる。よって、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックに対しては、電圧印加時における信頼性、特に高温負荷試験での寿命特性の向上が求められる。
この発明にとって興味ある技術として、たとえば、特許第4407497号公報(特許文献1)には、
チタン酸バリウムを含む主成分と、
MgO、CaO、BaOおよび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、
、MoOおよびWO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(ただし、R1はSc、Er、Tm、YbおよびLuから選択される少なくとも1種)を含む第4副成分と、
CaZrOまたはCaO+ZrOを含む第5副成分と、
R2の酸化物(ただし、R2はY、Dy、Ho、Tb、GdおよびEuから選択される少なくとも1種)を含む第6副成分と、
MnOを含む第7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4副成分:0.5〜7モル(ただし、第4副成分のモル数は、R1単独での比率である)、
第5副成分:0<第5副成分≦5モル、
第6副成分:9モル以下(ただし、第6副成分のモル数は、R2単独での比率である)、
第7副成分:0.5モル以下、であり、かつ
複数の結晶粒を含んで構成される誘電体セラミック組成物であって、
前記結晶粒には、少なくとも前記Caが該結晶粒の表面から内部に向けて拡散したCa拡散領域が形成してあり、
平均粒径D50の値を示す結晶粒を対象とした場合に、前記Ca拡散領域の平均深さTが、前記D50の10〜30%の範囲に制御された、
誘電体セラミック組成物が示されている。
このセラミック組成物では、IR温度依存性を改善できるが、これを用いて構成された積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層の薄層化が進むにつれて誘電率温度特性の劣化が生じるという課題がある。
他方、特開2007−131476号公報(特許文献2)では、
チタン酸バリウムを主成分とする主成分相と、前記主成分相の周囲に存在する拡散相とを有する誘電体粒子から構成される誘電体磁器組成物であって、
前記拡散相に存在する副成分元素が、前記拡散相の表面から前記誘電体粒子の中心に向けて拡散した深さの平均値を平均拡散深さとした場合に、
各誘電体粒子相互間の平均拡散深さのばらつきが、CV値で、5〜30%であることを特徴とする誘電体セラミック組成物が示されている。
特許文献2では、副成分元素の一例としてCaが挙げられ、副成分元素が拡散した拡散相の厚みを所定範囲でばらつかせることにより、比誘電率、高温加速寿命、TcバイアスおよびIR温度依存性等について、バランスの良い特性が得られる、とされている。しかしながら、これを用いて構成された積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層の薄層化が進むにつれて信頼性が低下するという課題がある。
特許第4407497号公報 特開2007−131476号公報
特許文献1および2に記載のものでは、誘電体セラミックの粒界から結晶粒子内にCaを拡散させる領域を制御することによって、誘電体セラミックの電気的特性の向上を図ろうとしているが、前述したように、誘電体セラミック層の薄層化が進むにつれて誘電率温度特性の劣化が生じたり、信頼性が低下したりするといった課題がある。
そこで、この発明の目的は、上述したような課題を解決し得る、積層セラミックコンデンサおよびその製造方法を提供しようとすることである。
この発明は、積層セラミックコンデンサに向けられるとともに、積層セラミックコンデンサの製造方法にも向けられる。
1.積層セラミックコンデンサ
[本発明の前提となる構成]
この発明は、
結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
積層体の表面に形成され、かつ内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
を備える、積層セラミックコンデンサにまず向けられる。
この発明には、誘電体セラミックに含まれるペロブスカイト型化合物が、BaおよびTiを含む場合の第1の局面と、Ba、CaおよびTiを含む場合の第2の局面とがある。そして、第1および第2の局面の各々において、誘電体セラミックの組成は、この発明の技術的範囲の特定をより容易にするため、3種類の方法で規定される。
[第1の局面]
第1の局面では、上記積層体または上記誘電体セラミック層が、
BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
を含有する。
この第1の局面において、誘電体セラミックの組成を規定する方法として、以下の第1ないし第3の規定方法がある。
(第1の規定方法/第1の局面)
積層体において、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
(第2の規定方法/第1の局面)
積層体を溶解処理して溶液とした場合において、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
(第3の規定方法/第1の局面)
誘電体セラミック層において、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
[第2の局面]
第2の局面では、上記積層体または上記誘電体セラミック層が、
Ba、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
を含有する。
この第2の局面においても、誘電体セラミックの組成を規定する方法として、以下の第1ないし第3の規定方法がある。
(第1の規定方法/第2の局面)
積層体において、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
(第2の規定方法/第2の局面)
積層体を溶解処理して溶液とした場合において、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
(第3の規定方法/第2の局面)
誘電体セラミック層において、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
[本発明の他の特徴的構成]
上述した構成に加えて、この発明は以下の特徴的構成を備える。
結晶粒子は、ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含む。
ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である。
この発明に係る積層セラミックコンデンサにおいて、「Ca拡散深さ」を規定する領域には、希土類元素であるRが、Caと同様に拡散していることが好ましい。このような構成によれば、信頼性をより向上させることができる。
この発明は、誘電体セラミック層の各厚みが平均値で0.8μm以下というように薄層化された、積層セラミックコンデンサに対して有利に適用される。
2.積層セラミックコンデンサの製造方法
この発明は、積層セラミックコンデンサの製造方法にも向けられるが、この製造方法においても、誘電体セラミックに含まれるペロブスカイト型化合物が、BaおよびTiを含む場合の第1の局面と、Ba、CaおよびTiを含む場合の第2の局面とがある。
[第1の局面]
第1の局面では、この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、
BaおよびTiを含むぺロブスカイト型化合物を主成分とする主成分粉末と、Ca化合物と、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)化合物と、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)化合物と、Si化合物と、を含む、セラミックスラリーを得る工程と、
セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る工程と、
セラミックグリーンシート上に内部電極を形成する工程と、
内部電極が形成され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を積層した構造の生の積層体を得る工程と、
生の積層体を焼成して、結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の誘電体セラミック層と、誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体を得る工程と、
内部電極の特定のものに電気的に接続されるように、積層体の表面に外部電極を形成する工程と、
を備え、さらに以下の構成を備える。
セラミックスラリーにおいて、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
結晶粒子は、ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含む。
ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である。
[第2の局面]
第2の局面では、この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、
Ba、CaおよびTiを含むぺロブスカイト型化合物を主成分とする主成分粉末と、Ca化合物と、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)化合物と、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)化合物と、Si化合物と、を含む、セラミックスラリーを得る工程と、
セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る工程と、
セラミックグリーンシート上に内部電極を形成する工程と、
内部電極が形成され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を積層した構造の生の積層体を得る工程と、
生の積層体を焼成して、結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の誘電体セラミック層と、誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体を得る工程と、
内部電極の特定のものに電気的に接続されるように、積層体の表面に外部電極を形成する工程と、
を備え、さらに以下の構成を備える。
セラミックスラリーにおいて、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
結晶粒子は、ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含む。
ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である。
この発明によれば、「Ca拡散深さ」がペロブスカイト型結晶粒子(ABO結晶粒子)の平均粒径の10%以内とされるので、ABO結晶粒子中において、副成分としてのCaが実質的に拡散していないABO組成の領域が多く確保される。このことは、誘電体セラミック層が薄層化されることによって、誘電体セラミック層に高電界が印加されるようになっても、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックにおいて、高い比誘電率を維持し、電界強度増加による比誘電率低下も小さく抑えることを可能にする。
上記「Ca拡散深さ」を規定する領域において、上記「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下というように、Caを高い濃度で存在させることにより、高温での信頼性の高い誘電体セラミックを得ることができる。
このように、この発明によれば、良好な電気的特性と良好な信頼性とを両立させることが可能であり、そのため、小型、大容量で寿命特性に優れ、かつ安定した高品質の積層セラミックコンデンサを得ることができる。
この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。 この発明の特徴的構成を説明するためのもので、ペロブスカイト型結晶粒子11を極めて模式的に示す拡大断面図である。 実験例において求めた、積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層24の厚みの測定方法を説明するための積層体のLT断面21を示す図である。
図1を参照して、まず、この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ1の構造について説明する。
積層セラミックコンデンサ1は、積層された複数の誘電体セラミック層2と誘電体セラミック層2間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置される複数の内部電極3および4とを有する、積層体5を備えている。内部電極3および4は、たとえばNiを主成分としている。
積層体5の外表面上の互いに異なる位置には、第1および第2の外部電極6および7がそれぞれ形成される。外部電極6および7は、たとえばAgまたはCuを主成分としている。図示しないが、外部電極6および7上に、必要に応じて、めっき膜が形成される。めっき膜は、たとえば、Niめっき膜およびその上に形成されるSnめっき膜から構成される。
図1に示した積層セラミックコンデンサ1では、第1および第2の外部電極6および7は、積層体5の互いに対向する各端面上にそれぞれ形成される。内部電極3および4は、第1の外部電極6に電気的に接続される複数の第1の内部電極3と第2の外部電極7に電気的に接続される複数の第2の内部電極4とがあり、これら第1および第2の内部電極3および4は、積層方向に見て交互に配置されている。
なお、積層セラミックコンデンサ1は、2個の外部電極6および7を備える2端子型のものであっても、多数の外部電極を備える多端子型のものであってもよい。
誘電体セラミック層2は、結晶粒子および結晶粒界を有する積層体セラミックから構成される。結晶粒子は、主として、ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子である。したがって、積層体5の主成分または誘電体セラミック層2の主成分がペロブスカイト型化合物である。
このように、ペロブスカイト型化合物であるということは、XRD等の方法により確認することができる。また、この発明では、ペロブスカイト型化合物が、BaおよびTiを含む場合と、Ba、CaおよびTiを含む場合とがある。後者のCaを含むペロブスカイト型化合物の場合、CaはBaおよびTiと比較して含有比が少ないが、分析電子顕微鏡STEM等の方法により、Caが結晶粒子の中央部分に存在していることが確認できれば、主成分はチタン酸バリウムカルシウムである、すなわち、Ba、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物であると見ることができる。
なお、ペロブスカイト型化合物におけるAサイトとBサイトとの配合モル比は、化学量論的には1.00であるが、各種特性や焼結性等に影響を与えない程度に、必要に応じてAサイト過剰、またはBサイト過剰となるように配合されていてもよい。
誘電体セラミック層2を構成する誘電体セラミックは、上述した主成分としてのペロブスカイト型化合物に加えて、副成分として、Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiを含む。
これら成分の含有量は、主成分がBaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物である場合には、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
他方、主成分がCaを含む場合、すなわち、主成分がBa、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物である場合には、Ti含有量を100モル部としたとき、
Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下である。
主成分がBa、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物である場合には、Ca含有量は、総量として多くなるので、上記のように、主成分がCaを含まないペロブスカイト型化合物である場合に比べて多くなる。
積層体5に含まれる各元素の含有比に関しては、積層体5を溶解し、たとえばICP(発光分光プラズマ分析法)により、定量分析することができる。本質的には、誘電体セラミック層2の静電容量形成部分のみの組成を規定することが好ましいが、積層体5の大部分が誘電体セラミック層2に占められている場合、誘電体セラミック層2を構成する誘電体セラミックに含まれる各元素の含有比は、積層体5に含まれる各元素の含有比に等しいとみなすことができる。このため、積層体5の組成を規定すれば十分である。
副成分としてのCa、R、MおよびSiの各々の存在形態は問われない。
副成分としてのCaは、結晶粒界や三重点に酸化物として存在していてもよいし、複数の元素を含む複合酸化物として二次相粒子を形成していてもよいが、特徴的には、結晶粒子の表層部分(シェル部)にペロブスカイト型成分として存在する。
副成分としてのRおよびMは、結晶粒界や三重点に酸化物として存在していてもよいし、複数の元素を含む複合酸化物として二次相粒子を形成していてもよいし、結晶粒子の表層部分(シェル部)にペロブスカイト型化合物として存在してもよい。なお、副成分としてのRは、特に結晶粒子の表層部分(シェル部)にペロブスカイト型化合物として存在していることが望ましい。
これらの副成分の存在形態について、図2を参照して、より具体的に説明する。
図2は、ペロブスカイト型結晶粒子11を極めて模式的に示す拡大断面図である。図2には、ペロブスカイト型結晶粒子11と結晶粒界12とが示されている。ペロブスカイト型結晶粒子11の表層部分13には、Caが存在し、RおよびMについても存在する。ペロブスカイト型結晶粒子11が、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物を主成分とする場合には、好ましくは、その表層部分13および結晶粒界12にのみ、Ca、RおよびMが存在する。他方、ペロブスカイト型結晶粒子11が、Ba、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物を主成分とする場合には、Caは、ペロブスカイト型結晶粒子11全体に存在することになるが、Caは、表層部分13および結晶粒界12においてより多く存在し、RおよびMについては、好ましくは、表層部分13および結晶粒界12にのみ存在する。
この発明では、上述した表層部分13は、以下のように定義される。
まず、ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わす。このようにCa濃度を表わした場合、結晶粒子11の中心14付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域が表層部分13と定義される。
そして、この発明では、上記表層部分13の、結晶粒界12から結晶粒子11の中心14に向かって測定した距離15を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内となるようにされる。また、「Ca拡散深さ」を規定する領域、すなわち表層部分13での平均Ca濃度と、結晶粒子11の中心14付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下となるようにされる。
Caの存在形態に関して、上述したような条件を満たすことにより、誘電体セラミックは、高い比誘電率、高い絶縁性、低い比誘電率電界依存性を実現し、また、寿命特性が良好となる。また、「Ca拡散深さ」を規定する領域にRが存在することで、CaとRの相乗作用により、さらに寿命特性が良好となる。これらの効果は、特に誘電体セラミック層2の各厚みが平均値で0.8μm以下の場合に顕著となる。
次に、積層セラミックコンデンサ1の製造方法について説明する。
まず、ぺロブスカイト型化合物を主成分とする主成分粉末が用意される。そのため、ペロブスカイト型化合物がBaおよびTiを含む場合には、たとえば、Ba化合物とTi化合物とを混合し、合成して、チタン酸バリウムを得る方法が採用される。他方、ペロブスカイト型化合物がBa、CaおよびTiを含む場合には、たとえば、Ba化合物とTi化合物とCa化合物とを混合し、合成して、チタン酸バリウムカルシウムを得る方法が採用される。
より具体的には、固相合成法、すなわち、BaCO粉末とTiO粉末とを混合して熱処理する方法、あるいはBaCO粉末とCaCO粉末とTiO粉末とを混合して熱処理する方法が挙げられる。他には、TiO微粒子に対してBaを含有する溶液を付与して溶液中でチタン酸バリウムを合成する方法、あるいは、TiO微粒子に対してBaおよびCaを含有する溶液を付与して溶液中でチタン酸バリウムカルシウムを合成する方法や、水熱合成法、加水分解法、シュウ酸法などの湿式合成法が挙げられる。なお、チタン酸バリウムカルシウの合成に際しては、反応性の高いBaTiO粉末とCa化合物とを混合し、十分に熱処理を行ない、チタン酸バリウムカルシウム粉末を得る方法もあり得る。
他方、副成分となるCa化合物、M化合物、R化合物、およびSi化合物が用意される。これらの化合物の形態は、特に限定されることはなく、酸化物粉末や炭酸化物粉末でも、ゾルや有機金属でもよい。
次いで、上記主成分粉末と、副成分としての上記Ca化合物、M化合物、R化合物、およびSi化合物とが混合される。このとき、副成分として、さらに原料製造プロセスに由来するZrなどが混入してもよい。また、副成分の混合形態は特に限定されるものではない。たとえば、複数の副成分が予め混合されていても、熱処理合成されていてもよい。また、特定の副成分を、2段階以上に分けて混合してもよい。さらに、本発明の目的を損なわない限り、副成分の一部が主成分の合成時に予め混合されていてもよい。
いずれにしても、主成分粉末および副成分化合物を含む誘電体セラミックの原料粉末の各元素の含有比は、前述した誘電体セラミック層2を構成する誘電体セラミックの各元素の含有比と実質的に同じである。
次に、主成分粉末および副成分化合物を含むセラミックスラリーが作製される。セラミックスラリーの作製にあたっては、主成分粉末に副成分が混合された際のセラミックスラリーに対し、バインダ等を混合し、次のシート成形工程に進んでもよい。もしくは、主成分粉末に副成分を混合した後、乾燥して、セラミック原料を得て、それから再度溶媒と混合してセラミックスラリーを得てもよい。必要に応じて、セラミック原料粉末に熱処理を施し、主成分粉末と副成分とを反応させてもよい。
次に、セラミックスラリーをシート状に成形することにより、セラミックグリーンシートが得られる。
次に、セラミックグリーンシート上に、たとえば導電性ペーストを印刷することにより、内部電極3および4となるべき導電性ペースト膜が形成される。
次に、内部電極3および4となるべき導電性ペースト膜が形成され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を積層し、圧着することによって、焼成前の生の積層体が得られる。
得られた生の積層体は、バインダを除去した後、内部電極3および4が酸化されず、かつ誘電体セラミックが還元されない程度の酸素分圧雰囲気下において、焼成される。この焼成により、内部電極3および4となるべき導電性ペースト膜が焼結するとともに、結晶粒子と結晶粒界とを備える誘電体セラミックからなる誘電体セラミック層2を含む焼結後の積層体5が得られる。ここで、誘電体セラミックに含まれるペロブスカイト型結晶粒子11は、図2を参照して前述したような「Ca拡散深さ」および「増加Ca濃度」を有している。
なお、上述した「Ca拡散深さ」や「増加Ca濃度」を制御する方法は特に限定されない。たとえば、後述する実験例において示されるように、焼成工程における焼成温度および昇温速度によって、「Ca拡散深さ」や「増加Ca濃度」を制御することが可能である。その他、たとえば、主成分となるペロブスカイト型結晶粒子の結晶度、副成分化合物の形態、あるいはセラミックスラリー作製時の混合粉砕条件、焼成保持時間の調整などによっても、「Ca拡散深さ」や「増加Ca濃度」を制御することが可能である。
次に、積層体5の、内部電極3および4が露出している端面上に外部電極6および7を形成することにより、積層セラミックコンデンサ1が完成される。なお、外部電極6および7の形成は、焼成前の積層体の表面に導電性ペーストを予め塗布しておき、積層体5を得るための焼成時に導電性ペーストを焼き付ける方法が採用されてもよい。
以下に、この発明に基づいて実施した実験例について説明する。
[実験例1]
実験例1では、誘電体セラミックに主成分として含まれるペロブスカイト型化合物をBaTiOとした。
(A)セラミック原料の作製
まず、主成分であるBaTiOを得るための出発原料として、高純度のBaCO、およびTiOの各粉末を準備し、これらの粉末をボールミルで湿式混合し、均一に分散させた後、乾燥処理を施して、混合粉末を得た。次いで、得られた混合粉末を1100℃の温度で仮焼し、平均粒径が0.14μmである主成分粉末を得た。
他方、副成分として、CaCO、R、MgCO、MnO、V、MoO3、Cr、CuO、Al、およびSiOの各粉末を準備した。なお、上記R粉末については、Dy、Y、La、Tb、Gd、およびHoの各粉末を準備した。
次に、これらCaCO、R、MgCO、MnO、V、MoO3、Cr、CuO、Al、およびSiOの各粉末を、Ti:100モル部に対するCa、R、Mg、Mn、V、Mo、Cr、Cu、AlおよびSiの各含有量が、表1に示したモル部となるように秤量し、副成分粉末とした。なお、試料25および28については、表1の「Rの種類」の欄に示すように、Rとして2種類の元素を用いた。これらの試料では、2種類の元素を等量ずつ混合した合計量が「R量」の欄に示されている。
次に、副成分粉末を前述した主成分粉末に添加し、混合された粉末を、ボールミルで湿式混合し、均一に分散させた後、乾燥処理を施して、これをセラミック原料とした。
Figure 0005928765
(B)積層セラミックコンデンサの作製
次に、上記セラミック原料に、ポリビニルブチラール系バインダ、可塑剤および有機溶剤としてのエタノールを加え、これらをボールミルにより湿式混合し、セラミックスラリーを作製した。このセラミックスラリーをICP分析したところ、表1に示した調合組成と同一であることが確認された。
次いで、このセラミックスラリーをリップ方式によりシート状に成形し、厚み1.3μmの矩形のセラミックグリーンシートを得た。
次に、上記セラミックグリーンシート上に、Niを含有する導電性ペーストをスクリーン印刷し、内部電極となるべき導電性ペースト膜を形成した。
次に、導電性ペースト膜が形成され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を、導電ペースト膜の引き出されている側が互い違いになるように複数枚積層し、生の積層体を得た。
次に、生の積層体を、N雰囲気中にて350℃の温度で3時間加熱し、バインダを燃焼させた後、N雰囲気中にて700℃の温度で2時間、再度バインダを燃焼させた。その後、酸素分圧10-10MPaのH−N−HOガスからなる還元性雰囲気中において、表1に示した「焼成温度」および「焼成時昇温速度」で焼成工程を実施した。
なお、上記焼成工程において、表1の「焼成時昇温速度」の欄に示す昇温速度が0.1℃/秒の場合には、表1の「焼成温度」で示した温度で2時間保持した後、降温過程へと移行させた。一方、昇温速度が50℃/秒および100℃/秒の場合には、保持時間なしで降温過程へと移行させた。
この積層体のXRD構造解析を一般的なXRD解析条件で行なったところ、主成分がチタン酸バリウム系のぺロブスカイト型構造を有することが明らかとなった。
また、この積層体を研磨し、長さ方向、幅方向および厚さ方向での中央部近辺を薄片加工した後、STEMにて20個の結晶粒子を観察し、その断面において、結晶粒界をマッピング分析するとともに、結晶粒子の表層部分(シェル部)および中央部付近を含めて、結晶粒子内をマッピング分析し、主にCaの存在状態を調査した。その結果、結晶粒子中央付近においてはSTEMによる点分析でもCaは検出されず、結晶粒子の主成分がチタン酸バリウムからなることが確認された。なお、STEMによるマッピング分析は、後述する「Ca拡散深さ」を求める際と同様の条件で実施した。
次に、上記積層体の両端面に、ガラスフリットを含有するCuペーストを塗布し、N雰囲気中において、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、各試料に係る積層セラミックコンデンサを得た。
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は長さ1.0mm、幅0.5mm、厚さ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平均値で0.8μmであった。また、有効誘電体セラミック層の数は250であり、1つの誘電体セラミック層あたりの対向電極面積は0.27mmであった。また、内部電極の厚みは平均値で0.5μmであった。
なお、上記誘電体セラミック層の厚み、および上記内部電極の厚みは、以下のようにして測定した。
まず、各試料に係る積層セラミックコンデンサを垂直になるように立てて、積層セラミックコンデンサの各々のまわりを樹脂で固めた。ここで、各試料番号につき、それぞれ3個ずつ試料を用いた。
次に、上記樹脂で固めた積層セラミックコンデンサの長さ方向寸法および厚さ方向寸法によって規定されるLT断面が露出するように、研磨機により研磨した。この研磨は、積層セラミックコンデンサの積層体の幅方向寸法の1/2の深さに達した時点で終了した。次いで、この研磨面に対しイオンミリングを行ない、研磨によるダレを除去した。このようにして、観察用のLT断面を得た。
次に、図3に示すように、LT断面21の長さ方向寸法の1/2(すなわち、1/2L)の箇所において、内部電極22と直交する垂線23を引いた。次に、試料としての積層セラミックコンデンサの内部電極22が積層されている領域を厚さ方向(T方向)に3等分に分割し、上側部U、中間部M、および下側部Dの3つの領域に分けた。そして、各領域のそれぞれの厚さ方向(T方向)中央部から10層の誘電体セラミック層24を選定し、これらの誘電体セラミック層24の上記垂線23上における厚みを、走査型電子顕微鏡を用いて測定した。図3において、上側部U、中間部M、および下側部Dの各々における当該10層の誘電体セラミック層を含む領域が、測定領域R1として示されている。ただし、上記垂線23上で内部電極22が欠損し、そのため、この内部電極22を挟む誘電体セラミック層24がつながっている等により、測定が不可能なものは除いた。
以上より、各試料番号につき、90箇所(=3個×3領域×10層)で誘電体セラミック層24の厚みを測定し、これらの平均値を求めた。
内部電極22の厚みの測定も同様にして、内部電極22が欠損している部分を除き、90箇所で測定し、これらの平均値を求めた。
また、作製した積層セラミックコンデンサの外部電極を除去した後の焼成後の積層体を溶解し、ICP分析をしたところ、内部電極成分のNiを除いては、表1に示した調合組成と同一であることが確認された。
(C)評価
次に、各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、以下のような評価を行なった。
(1)結晶粒子径
積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックの結晶粒子径を以下の方法で求めた。
積層セラミックコンデンサを幅方向中央付近で破断し、1000℃にて熱エッチングを行なった。その後、破断面中央付近をFE-SEM観察し、無作為に抽出した300個以上の結晶粒子を観察し、その円相当直径を算出し、D50値を結晶粒子の平均粒径とした。その値が表2の「結晶粒子径」の欄に示されている。
(2)Caの拡散
上記破断した試料から、積層セラミックコンデンサの長さ方向、幅方向および厚さ方向の中央部付近を薄片加工した後、STEMにて20個の結晶粒子を分析した。分析の対象とした結晶粒子は、積層セラミックコンデンサの長さ方向、幅方向および厚さ方向のそれぞれの中央付近から無作為に抽出したもので、上記D50値の80%以上の粒子径(円相当径)を持ったものを選択した。STEM薄片試料において粒子径が比較的小さく見られる結晶粒子は、薄片試料上で結晶粒の中心付近ではない断面を見せている可能性が高く、結晶粒子表面からの元素の拡散を評価するのに不適当であるので除外した。また、分析の対象とした結晶粒子は、隣接する結晶粒子との結晶界面が明瞭で、結晶粒界が薄片試料表面に対して垂直に近い方向で延びていると考えられるものを選択した。
なお、STEM分析において、STEMは、日本電子社製「JEM−2200FS」を用いた。加速電圧は200kVとした。検出器EDSは、日本電子社製「JED−2300T」であり、60mm口径のSDD検出器を用い、EDSシステムは、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「Noran System 7」を用いた。また、薄片試料の厚みは約100nmであった。
以上のような条件の下、次のようにして「Ca拡散深さ」を求めた。
結晶粒子につき、まず、STEMでCaの元素マッピング分析を行なった。マッピング時間は1時間とした。これにより、各粒子においてCaが平均的な拡散深さを示している部位を選択し、測定部位の見当付けを行なった。
次に、結晶粒界から結晶粒子の中心部に向けて点分析を行なった。点分析においては、結晶粒界で検出されたSi濃度(測定点でのTiに対するSiの相対濃度)の50%以下にSi濃度が下がる箇所を求め、結晶粒界からのその箇所までの距離が5nm以下である部分、すなわちSTEM分析時での粒界の影響を排除できる(結晶粒界が薄片試料表面に対して垂直に近い)部分を選定し、その部分で結晶粒子のCaの拡散深さを解析した。なお、点分析は粒界および粒界から結晶粒子の中心部に向けて少なくとも2nm間隔で10点以上測定し、拡散領域が限定できる範囲で行なった。同様の点分析を、Ca以外の副成分元素についても、同じ結晶粒子、同じ箇所で実施した。
他方、結晶粒子の中心部付近のCa濃度も点分析で1点測定し、Ca未拡散領域のCa濃度とした。なお、以下、「Ca濃度」と言うときは、測定点でのTi:100モル部に対するCaの相対濃度のことである。
STEM点分析における濃度測定は1点あたり30秒で行ない、各元素の濃度は簡易定量法で求めた。
結晶粒界から、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が検出された所までを「Ca拡散深さ」と定義した。
また、結晶粒界および「Ca拡散深さ」を規定する領域において、点分析で得られたCa濃度曲線を平均化することによって「平均化したCa濃度」を求め、この「平均化したCa濃度」と前述の「結晶粒子の中心部付近のCa濃度」との差を求め、これを「増加Ca濃度」と定義した。
上記「Ca拡散深さ」の平均値および「増加Ca濃度」の平均値が表2に示されている。
(3)Rの拡散
Rの拡散領域についても、Caの拡散領域を求めたのと同じ箇所において、結晶粒子の中心付近で測定されたR濃度に対して0.1モル部以上多い濃度でRが検出された所までをRの拡散深さとし、表2の「Ca拡散領域でのRの拡散」の欄にその結果を示す。同欄において、少なくともCaが拡散している深さまでRが拡散している場合、つまり、「Ca拡散深さ」の平均値≦「Rの拡散深さ」の平均値、となる場合を「○」、Caが拡散している深さよりも浅い場合、つまり、「Ca拡散深さ」の平均値>「Rの拡散深さ」の平均値、となる場合を「△」と表示した。分析は、Caの拡散領域を求めたときと同様の分析法にて実施した。
なお、「Ca拡散領域でのRの拡散」は、試料12〜28についてのみ評価した。
(4)比誘電率
積層セラミックコンデンサの静電容量を、自動ブリッジ式測定機を用い、25℃、1.0Vrmsおよび1kHzの条件にて測定した。30個の試料について静電容量を測定し、得られた平均測定値より、比誘電率を算出した。その結果が表2の「比誘電率」の欄に示されている。
(5)静電容量温度特性
温度条件を除いて、上記「比誘電率」測定の場合と同様の条件で、30個の積層セラミックコンデンサについて、−55℃から+125℃の範囲において、温度を変化させながら静電容量を測定し、25℃での静電容量値(C25)を基準として、変化量が最大となった静電容量値(CTC)について、そのときの変化率(ΔCTC)を、ΔCTC={(CTC−C25)/C25}×100[%]の式により算出した。その結果が表2の「静電容量温度特性」の欄に示されている。
(6)DC印加時容量変化
積層セラミックコンデンサについて、自動ブリッジ式測定機を用い、温度25℃において、直流バイアスを印加していない状態での静電容量C0V、および2Vの直流バイアスを印加した状態での静電容量C2Vを測定した。そして、容量変化率={(C2V−C0V)/C0V}×100[%]を、30個の試料について平均して求めた。その結果が表2の「DC印加時容量変化」の欄に示されている。
(7)比抵抗
絶縁抵抗計を用い、積層セラミックコンデンサに、25℃において10Vの直流電圧を120秒印加し、絶縁抵抗値を求めた。30個の試料について平均した絶縁抵抗値から比抵抗log(ρ/Ω・m)を算出した。その結果が表2の「比抵抗」の欄に示されている。
(8)寿命特性
36個の積層セラミックコンデンサについて、150℃において15Vの直流電圧を印加し、絶縁抵抗の経時変化を観察した。各積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値が0.1MΩ以下になった時点を故障とした。故障時間をワイブルプロットにより解析し、平均故障時間(MTTF)を求めた。その結果が表2の「MTTF」の欄に示されている。
Figure 0005928765
表1および表2において、試料番号に*を付したものは、この発明の範囲外の比較例である。
また、表2に示した各評価項目についての合否の判断基準は以下のとおりとした。
「比誘電率」…3000以上を合格と判断した。
「静電容量温度特性」…±15.0%以内を合格と判断した。
「DC印加時容量変化」…±10%以内を合格と判断した。
「比抵抗」…10以上を合格と判断した。
「MTTF」…100時間以上を合格と判断した。
この発明の範囲内にある試料12〜28では、表2に示すように、「Ca拡散深さ」が「結晶粒子径」の10%以内であり、かつ「増加Ca濃度」が0.2〜5モル部であり、さらに、表1に示すように、「Ca量」が0.5〜2.5モル部であり、「R量」が0.5〜4モル部であり、「Mg量」、「Mn量」、「V量」、「Mo量」、「Cr量」、「Cu量」および「Al量」の合計であるM含有量が0.5〜2モル部であり、「Si量」が1〜4モル部である、という条件を満たしている。
これら試料12〜28によれば、表2に示すように、「比誘電率」、「静電容量温度特性」、「DC印加時容量変化」、「比抵抗」および「MTTF」について、前述した合格基準を満たした。
また、試料12〜28では、表2の「Ca拡散領域でのRの拡散」の欄からわかるように、STEM分析でCa濃度を測定した箇所において、STEMの点分析で、Rの濃度も測定した。Rの拡散深さがCaの拡散深さよりも小さく、「△」が表示された試料27および28は、試料12〜26に比べて、「MTTF」が10%ほど低い結果となっているが、実用上に問題になるレベルではなかった。
これらに対して、この発明の範囲外の試料1〜11では、表2に示すように、「比誘電率」、「静電容量温度特性」、「DC印加時容量変化」、「比抵抗」および「MTTF」のいずれかについて、前述した合格基準を満たさなかった。
試料1〜3では、少なくとも「誘電容量温度特性」が絶対値で15.0%を超えた。これは、「Ca拡散深さ」が「結晶粒子径」の10%を超えたためであると推測される。
試料4では、少なくとも「比抵抗」が10未満となり、かつ「MTTF」についても100時間を大幅に下回った。これは、「増加Ca濃度」が5モル部を超えたためであると推測される。
試料5では、少なくとも「MTTF」が100時間を大幅に下回った。これは、「増加Ca濃度」が0.2モル部を下回ったためであると推測される。
試料6〜11では、少なくとも「比誘電率」および「MTTF」のいずれかが不合格となった。これは、「Ca拡散深さ」や「増加Ca濃度」が本発明の範囲内でも、表1に示した「Ca量」、「R量」、「Mg量」、「Mn量」、「V量」、「Mo量」、「Cr量」、「Cu量」、「Al量」、および「Si量」のいずれかが本発明の範囲外となったためであると推測される。
[実験例2]
実験例2では、誘電体セラミックに主成分として含まれるペロブスカイト型化合物を(Ba1−xCa)TiOとした。
(A)セラミック原料の作製
まず、主成分である(Ba1−xCa)TiOの出発原料として、高純度のBaCO、CaCOおよびTiOの各粉末を準備し、これらを、(Ba1−xCa)TiOにおける「x」が表3に示す「x量」となるように調合した。
次に、この調合粉末をボールミルで湿式混合し、均一に分散させた後、乾燥処理を施して、調整粉末を得た。次いで、得られた調整粉末を1000℃から1200℃の温度(試料によって最適温度を設定した。)で仮焼し、平均粒径が0.13μmである主成分粉末を得た。
他方、副成分として、CaCO、R、MgCO、MnO、V、WO3、Co、CuO、Al、およびSiOの各粉末を準備した。なお、上記R粉末については、Dy、Y、La、Sm、Gd、およびHoの各粉末を準備した。
次に、これらCaCO、R、MgCO、MnO、V、WO3、Co、CuO、Al、およびSiOの各粉末を、Ti:100モル部に対するCa、R、Mg、Mn、V、W、Co、Cu、AlおよびSiの各含有量が、表3に示したモル部となるように秤量し、副成分粉末とした。
表3において、Caに関して「Ca量」と「Ca総量」とがあるが、「Ca量」は副成分として加えたCaのみの量を示し、「Ca総量」は、上記「Ca量」と主成分である(Ba1−xCa)TiOに含まれるCaの量との合計量を示している。
なお、試料54、55および58については、表3の「Rの種類」の欄に示すように、Rとして2種類の元素を用いた。これらの試料では、2種類の元素を等量ずつ混合した合計量が「R量」の欄に示されている。
次に、副成分粉末を前述した主成分粉末に添加し、混合された粉末を、ボールミルで湿式混合し、均一に分散させた後、乾燥処理を施して、これをセラミック原料とした。
Figure 0005928765
(B)積層セラミックコンデンサの作製
次に、上記セラミック原料を用いて、実験例1の場合と同じ製造工程にて、セラミックスラリーを作製し、積層体を得た。なお、このセラミックスラリーをICP分析したところ、表3に示した調合組成と同一であることが確認された。
また、この積層体のXRD構造解析を行なったところ、主成分がチタン酸バリウム系のぺロブスカイト型構造を有することが明らかとなった。
また、この積層体を研磨し、長さ方向、幅方向および厚さ方向での中央部近辺を薄片加工した後、STEMにて20個の結晶粒子を分析した。STEM分析方法は実験例1の場合と同様とした。主成分結晶粒子中央付近においてCaが明瞭に検出され、結晶粒子の主成分がチタン酸バリウムカルシウムからなることが確認された。
次に、上記積層体の両端面に、実験例1の場合と同じ製造工程にて、外部電極を形成し、各試料に係る積層セラミックコンデンサを得た。
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は長さ1.0mm、幅0.5mm、厚さ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平均値で0.8μmであった。また、有効誘電体セラミック層の数は250であり、1つの誘電体セラミック層あたりの対向電極面積は0.27mmであった。内部電極の厚みは平均値で0.5μmであった。
なお、上記誘電体セラミック層の厚み、および上記内部電極の厚みは、実験例1の場合と同様の方法で測定した。
また、作製した積層セラミックコンデンサの外部電極を除去した後の焼成後の積層体を溶解し、ICP分析をしたところ、内部電極成分のNiを除いては、表3に示した調合組成と同一であることが確認された。
(C)評価
次に、各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、実験例1の場合と同様の方法にて、「結晶粒子径」、「Ca拡散深さ」、「増加Ca濃度」、「比誘電率」、「DC印加時容量変化」、「比抵抗」、および「MTTF」を評価した。その結果が表4に示されている。
なお、表4には示されていないが、試料41〜58についてのみ、Rの拡散深さをも評価した。
Figure 0005928765
表3および表4において、試料番号に*を付したものは、この発明の範囲外の比較例である。
また、表4に示した各評価項目についての合否の判断基準は、実験例1の場合と同様である。
この発明の範囲内にある試料41〜58では、表4に示すように、「Ca拡散深さ」が「結晶粒子径」の10%以内であり、かつ「増加Ca濃度」が0.2〜5モル部であり、さらに、表3に示すように、「Ca総量」が2.5〜15モル部であり、「R量」が0.5〜4モル部であり、「Mg量」、「Mn量」、「V量」、「W量」、「Co量」、「Cu量」および「Al量」の合計であるM含有量が0.5〜2モル部であり、「Si量」が1〜4モル部である、という条件を満たしている。
これら試料41〜58によれば、表4に示すように、「比誘電率」、「静電容量温度特性」、「DC印加時容量変化」、「比抵抗」および「MTTF」について、前述した合格基準を満たした。
なお、表4には示されていないが、試料41〜58についても、STEM分析でCa濃度を測定した箇所において、STEMの点分析で、Rの濃度も測定した。その結果、試料41〜58のいずれについても、Rが、Ca濃度が高い拡散領域において拡散していることが確認された。
これらに対して、この発明の範囲外の試料29〜40では、表4に示すように、「比誘電率」、「静電容量温度特性」、「DC印加時容量変化」、「比抵抗」および「MTTF」のいずれかについて、前述した合格基準を満たさなかった。
試料29および30では、少なくとも「誘電容量温度特性」が絶対値で15.0%を超えた。これは、「Ca拡散深さ」が「結晶粒子径」の10%を超えたためであると推測される。
試料31では、少なくとも「MTTF」が100時間を大幅に下回った。これは、「増加Ca濃度」が0.2モル部を下回ったためであると推測される。
試料32では、少なくとも「比誘電率」が3000未満となり、かつ「静電容量温度特性」が絶対値で15.0%を超えた。これは、「増加Ca濃度」が5モル部を超えたためであると推測される。
試料33〜40では、「比誘電率」、「静電容量温度特性」、「DC印加時容量変化」、「比抵抗」および「MTTF」のいずれかが不合格となった。これは、「Ca拡散深さ」や「増加Ca濃度」が本発明の範囲内でも、表3に示した「Ca総量」、「R量」、「Mg量」、「Mn量」、「V量」、「W量」、「Co量」、「Cu量」、「Al量」、および「Si量」のいずれかが本発明の範囲外となったためであると推測される。
1 積層セラミックコンデンサ
2 誘電体セラミック層
3,4 内部電極
5 積層体
6,7 外部電極
11 ペロブスカイト型結晶粒子
12 結晶粒界
13 表層部分
14 中心
15 Ca拡散深さ

Claims (10)

  1. 結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
    前記積層体の表面に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
    を備える、積層セラミックコンデンサであって、
    前記積層体が、
    BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
    Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
    を含有し、
    前記積層体において、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサ。
  2. 結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
    前記積層体の表面に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
    を備える、積層セラミックコンデンサであって、
    前記積層体が、
    BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
    Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
    を含有し、
    前記積層体を溶解処理して溶液とした場合において、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサ。
  3. 結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
    前記積層体の表面に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
    を備える、積層セラミックコンデンサであって、
    前記誘電体セラミック層が、
    BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
    Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
    を含有し、
    前記誘電体セラミック層において、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサ。
  4. 結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
    前記積層体の表面に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
    を備える、積層セラミックコンデンサであって、
    前記積層体が、
    Ba、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
    Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
    を含有し、
    前記積層体において、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサ。
  5. 結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
    前記積層体の表面に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
    を備える、積層セラミックコンデンサであって、
    前記積層体が、
    Ba、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
    Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
    を含有し、
    前記積層体を溶解処理して溶液とした場合において、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサ。
  6. 結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体と、
    前記積層体の表面に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続された外部電極と、
    を備える、積層セラミックコンデンサであって、
    前記誘電体セラミック層が、
    Ba、CaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、
    Ca、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)、およびSiと、
    を含有し、
    前記誘電体セラミック層において、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサ。
  7. 「Ca拡散深さ」を規定する領域には、Rが同様に拡散している、請求項1ないし6のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
  8. 前記誘電体セラミック層は、各々の厚みの平均値が0.8μm以下である、請求項1ないし7のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
  9. BaおよびTiを含むぺロブスカイト型化合物を主成分とする主成分粉末と、Ca化合物と、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)化合物と、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)化合物と、Si化合物と、を含む、セラミックスラリーを得る工程と、
    前記セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る工程と、
    前記セラミックグリーンシート上に内部電極を形成する工程と、
    前記内部電極が形成された前記セラミックグリーンシートを含む複数の前記セラミックグリーンシートを積層した構造の生の積層体を得る工程と、
    前記生の積層体を焼成して、結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体を得る工程と、
    前記内部電極の特定のものに電気的に接続されるように、前記積層体の表面に外部電極を形成する工程と、
    を備える、積層セラミックコンデンサの製造方法であって、
    前記セラミックスラリーにおいて、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が0.5モル部以上かつ2.5モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサの製造方法。
  10. Ba、CaおよびTiを含むぺロブスカイト型化合物を主成分とする主成分粉末と、Ca化合物と、R(Rは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYのうちの少なくとも1種である。)化合物と、M(Mは、Mn、Co、Fe、Cr、Cu、Mg、Al、V、MoおよびWのうちの少なくとも1種である。)化合物と、Si化合物と、を含む、セラミックスラリーを得る工程と、
    前記セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る工程と、
    前記セラミックグリーンシート上に内部電極を形成する工程と、
    前記内部電極が形成された前記セラミックグリーンシートを含む複数の前記セラミックグリーンシートを積層した構造の生の積層体を得る工程と、
    前記生の積層体を焼成して、結晶粒子および結晶粒界を有する誘電体セラミックからなる、複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の複数の界面に沿ってそれぞれ配置された複数の内部電極と、を有する積層体を得る工程と、
    前記内部電極の特定のものに電気的に接続されるように、前記積層体の表面に外部電極を形成する工程と、
    を備える、積層セラミックコンデンサの製造方法であって、
    前記セラミックスラリーにおいて、Ti含有量を100モル部としたとき、
    Ca含有量が2.5モル部以上かつ15モル部以下であり、
    R含有量が0.5モル部以上かつ4モル部以下であり、
    M含有量が0.5モル部以上かつ2モル部以下であり、
    Si含有量が1モル部以上かつ4モル部以下であり、
    前記結晶粒子は、前記ペロブスカイト型化合物を主成分とするペロブスカイト型結晶粒子を含み、
    前記ペロブスカイト型結晶粒子において、測定点でのTiの100モル部に対するCaの相対濃度でCa濃度を表わした場合、
    結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度に対して0.1モル部以上多いCa濃度が測定された領域の、結晶粒界から結晶粒子の中心に向かって測定した距離を「Ca拡散深さ」と定義したとき、「Ca拡散深さ」が結晶粒子の平均粒径の10%以内であり、かつ、
    「Ca拡散深さ」を規定する領域での平均Ca濃度と、結晶粒子の中心付近で測定されたCa濃度と、の差を「増加Ca濃度」と定義したとき、「増加Ca濃度」が0.2モル部以上かつ5モル部以下である、
    積層セラミックコンデンサの製造方法。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9212113B2 (en) 2013-04-26 2015-12-15 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming and auxiliary heat source
US9296671B2 (en) 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system
US9938145B2 (en) 2013-04-26 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. Method and system for adjusting synthesis gas module in an oxygen transport membrane based reforming system
US9452401B2 (en) 2013-10-07 2016-09-27 Praxair Technology, Inc. Ceramic oxygen transport membrane array reactor and reforming method
WO2015160609A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 Praxair Technology, Inc. Method and system for oxygen transport membrane enhanced integrated gasifier combined cycle (igcc)
US9789445B2 (en) * 2014-10-07 2017-10-17 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen ion transport membrane
KR102107029B1 (ko) * 2014-10-08 2020-05-07 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법
US10441922B2 (en) 2015-06-29 2019-10-15 Praxair Technology, Inc. Dual function composite oxygen transport membrane
WO2017012798A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-26 Epcos Ag Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminated electronic component
JP6979011B2 (ja) * 2015-07-17 2021-12-08 ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフトTdk Electronics Ag 誘電体組成物、誘電体素子、電子部品および積層電子部品
US10118823B2 (en) 2015-12-15 2018-11-06 Praxair Technology, Inc. Method of thermally-stabilizing an oxygen transport membrane-based reforming system
KR102166127B1 (ko) * 2015-12-28 2020-10-15 삼성전기주식회사 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
US9938146B2 (en) 2015-12-28 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. High aspect ratio catalytic reactor and catalyst inserts therefor
KR102154420B1 (ko) 2016-04-01 2020-09-10 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 촉매-함유 산소 수송막
JP6571590B2 (ja) * 2016-05-26 2019-09-04 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ
JP6823975B2 (ja) * 2016-09-06 2021-02-03 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP6823976B2 (ja) 2016-09-06 2021-02-03 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
US10010876B2 (en) 2016-11-23 2018-07-03 Praxair Technology, Inc. Catalyst for high temperature steam reforming
KR102004808B1 (ko) * 2017-11-06 2019-10-01 삼성전기주식회사 유전체 조성물 및 적층형 전자 부품
JP6996320B2 (ja) * 2018-01-31 2022-01-17 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および積層セラミックコンデンサ
EP3797085A1 (en) 2018-05-21 2021-03-31 Praxair Technology, Inc. Otm syngas panel with gas heated reformer
KR102163417B1 (ko) * 2018-08-09 2020-10-08 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터
KR20190121210A (ko) * 2018-10-17 2019-10-25 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법
JP2020092226A (ja) * 2018-12-07 2020-06-11 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
KR20190116112A (ko) * 2019-06-17 2019-10-14 삼성전기주식회사 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터
JP7172897B2 (ja) * 2019-07-19 2022-11-16 株式会社村田製作所 積層型電子部品
JP7327735B2 (ja) * 2019-07-29 2023-08-16 サムソン エレクトロ-メカニックス カンパニーリミテッド. 誘電体磁器組成物
US11476048B2 (en) 2019-07-29 2022-10-18 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Dielectric material and multilayer ceramic capacitor including the same
JP2022098294A (ja) * 2020-12-21 2022-07-01 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および電子部品

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006008498A (ja) * 2004-05-21 2006-01-12 Tdk Corp セラミック原料粉体、その製造方法、誘電体磁器組成物、電子部品及び積層セラミックコンデンサ
JP2006151766A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Tdk Corp 誘電体磁器組成物及び電子部品
WO2008066140A1 (fr) * 2006-11-29 2008-06-05 Kyocera Corporation Condensateur multicouche en céramique
JP2011176184A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Kyocera Corp 積層セラミックコンデンサ
JP2011184251A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Murata Mfg Co Ltd 誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007131476A (ja) * 2005-11-09 2007-05-31 Tdk Corp 誘電体磁器組成物、電子部品および積層セラミックコンデンサ
JP5761627B2 (ja) * 2011-03-16 2015-08-12 株式会社村田製作所 誘電体セラミック及び積層セラミックコンデンサ
KR101494851B1 (ko) * 2011-08-23 2015-02-23 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 적층 세라믹 콘덴서 및 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법
KR102107029B1 (ko) * 2014-10-08 2020-05-07 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006008498A (ja) * 2004-05-21 2006-01-12 Tdk Corp セラミック原料粉体、その製造方法、誘電体磁器組成物、電子部品及び積層セラミックコンデンサ
JP2006151766A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Tdk Corp 誘電体磁器組成物及び電子部品
WO2008066140A1 (fr) * 2006-11-29 2008-06-05 Kyocera Corporation Condensateur multicouche en céramique
JP2011176184A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Kyocera Corp 積層セラミックコンデンサ
JP2011184251A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Murata Mfg Co Ltd 誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ

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