JP6329236B2 - 積層セラミックコンデンサ用誘電体材料および積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
続いて他の添加元素を追加して1000℃で2時間仮焼きしてセラミック粒子を得て、これを利用してセラミックグリーンシートを調製し、これを積層して還元性雰囲気で1130℃で3時間焼結し、続いて酸化性雰囲気下に600℃で30分加熱して積層セラミックコンデンサを得ている。そして得られた積層セラミックコンデンサにおいて、誘電体層を形成するセラミック粒子のコア部の添加元素の濃度が290ppm程度であり、シェル部の添加元素の濃度が410ppm程度であったことが示されている。
[1]
Ba、Ti並びにMo、Ta、Nb及びWからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である添加元素Xを有するセラミック粉末を含み、
前記セラミック粉末の一の粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点において、STEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である、誘電体材料。
[2]
粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径と中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点においてSTEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である粒子がセラミック粉末の80%以上の個数を占める、[1]に記載の誘電体材料。
[3]
セラミック粉末中の添加元素Xの存在量が、Ti 100molに対して0.05〜0.3molである、[1]又は[2]に記載の誘電体材料。
[4]
セラミック粉末の平均粒径が200nm以下である、[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の誘電体材料。
[5]
極性の異なる一対の内部電極層が誘電体層を介して交互に積層されてなる積層体を備える積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体層は、Ba、Ti並びにMo,Ta,Nb及びWからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である添加元素Xを有するセラミック粉末を含み、 前記セラミック粉末の一の粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点において、STEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である誘電体材料の焼結体である、積層セラミックコンデンサ。
[6]
前記誘電体層が、粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点において、STEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である粒子がセラミック粉末の80%以上の個数を占める誘電体材料の焼結体である、[5]に記載の積層セラミックコンデンサ。
[7]
誘電体層中の添加元素Xの存在量が、Ti 100molに対して0.05〜0.3molである、[5]又は[6]に記載の積層セラミックコンデンサ。
特定の点とは、以下のようにして選択される5点である。すなわち、前記セラミック粉末の一の粒子の最大直径を四等分する3点(うち1点は最大直径の中点である)及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点である。これらを図1に黒丸の点として示す。
本発明の誘電体材料を用いることにより、比誘電率が高く(2200〜5000)、誘電体厚みが0.8μm以下でも寿命特性が良好なMLCCが得られる。
目標とするMLCC特性・微細構造をつくるための、添加元素Xがチタン酸バリウム粒子内に均一に固溶し、粒子内及び粒子間での添加元素X固溶量のばらつきが非常に少ない添加元素X固溶チタン酸バリウムの状態及び作製手法を以下に説明する。
以上に説明した本発明に係る添加元素X固溶チタン酸バリウム粉末を用いた積層セラミックコンデンサの製造方法について以下に説明する(図2)。
引き出される内部電極層のパターンを配置する。前記金属としては、コストの観点からニッケルが広く採用されている。なお、前記金属導電ペーストには共材として、平均粒子径が50nm以下のチタン酸バリウムを均一に分散させてもよい。
このようにして得られた積層セラミックコンデンサ1は、規格で定められたチップ寸法及び形状(例えば0.6×0.3×0.3mmの直方体)を有するセラミック焼結体10と、セラミック焼結体10の両側に形成される一対の外部電極20とから概ね構成される。セラミック焼結体10は、Ba及びTiを含む粒子結晶を主成分とし、内部に誘電体層12と内部電極層13とが交互に積層されてなる積層体11と、積層方向上下の最外層として形成されるカバー層15とを有している。
比表面積が100m2/gであるTiO2と比表面積が30m2/gであるBaCO3とを、イオン交換水と分散剤の混合溶媒にBa:Ti=1:1になるように加えてスラリーを得た。このスラリー中に、七モリブデン酸六アンモニウム四水和物を、Ti100molに対してMoが0.2molになるように添加し、Moの溶解したスラリーを得る。
このスラリーを、ビーズミルにて30時間分散した。分散後のスラリーを液滴噴霧にて乾燥し、生材を得た。その後、この生材を大気中1020℃で仮焼し、平均粒径150nmのMo固溶チタン酸バリウムを得た。
Mo材料として、酸化モリブデン(比表面積5m2/g)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
TiO2とBaCO3とを加えたスラリーを25時間分散した後、七モリブデン酸六アンモニウム四水和物を加えてさらに5時間分散した以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
分散時間を25時間とした以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
Ti材料として比表面積が30m2/gであるTiO2を用いたことと、仮焼温度を1040℃とした以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
Ti材料として比表面積が300m2/gであるTiO2を用いた以外は実施例5と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
七モリブデン酸六アンモニウム四水和物をTi100molに対してMoが0.3molになるように添加したことと、仮焼温度を980℃とした以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
七モリブデン酸六アンモニウム四水和物をTi100molに対してMoが0.05molになるように添加したことと、仮焼温度を1040℃とした以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
Ti材料として比表面積が300m2/gであるTiO2を用いたことと、仮焼温度を810℃とした以外は実施例1と同様にして、平均粒径50nmのMo固溶チタン酸バリウム粒子を得た。このチタン酸バリウムを用いて実施例1と同様にして積層セラミックコンデンサを作製した。
仮焼温度を960℃とした以外は実施例1と同様にして、平均粒径100nmのMo固溶チタン酸バリウム粒子を得た。このチタン酸バリウムを用いて実施例1と同様にして積層セラミックコンデンサを作製した。
仮焼温度を1085℃とした以外は実施例1と同様にして、平均粒径200nmのMo固溶チタン酸バリウム粒子を得た。このチタン酸バリウムを用いて実施例1と同様にして積層セラミックコンデンサを作製した。
添加元素Xとして、Moの代わりに、Ta、Nb、W、Mo+Ta(各材料とも比表面積5m2/g以上)を用いて実施例1と同様にしてチタン酸バリウム粒子を得、積層セラミックコンデンサを作製した。
比表面積が100m2/gであるTiO2と比表面積が30m2/gであるBaCO3とを、イオン交換水と分散剤の混合溶媒にBa:Ti=1:1になるように加えてスラリーを得た。このスラリーを、ビーズミルにて30時間分散した。このスラリー中に、七モリブデン酸六アンモニウム四水和物を、Ti100molに対してMoが0.2molになるように添加し、1時間撹拌した。このスラリーを液滴噴霧にて乾燥し、生材を得た。
その後、この生材を大気中1020℃で仮焼し、平均粒径150nmのMo固溶チタン酸バリウムを得た。このチタン酸バリウムを用いて実施例1と同様にして積層セラミックコンデンサを作製した。
Moを添加しない以外は実施例1と同様の方法でチタン酸バリウムを得、積層セラミックコンデンサを作製した。作製した積層セラミックコンデンサは、誘電率が3500であり、耐電圧特性は11Vであり、寿命特性は18minであった。
Moを添加しない以外は実施例9と同様の方法で平均粒径50nmのチタン酸バリウムを得、積層セラミックコンデンサを作製した。作製した積層セラミックコンデンサは、誘電率が2700であり、耐電圧特性は95Vであり、寿命特性は880minであった。
10 セラミック焼結体
11 積層体
12 誘電体層
13 内部電極層
15 カバー層
20 外部電極
Claims (7)
- Ba、Ti並びにMo、Ta、Nb及びWからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である添加元素Xを有するセラミック粉末を含み、
前記セラミック粉末の一の粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点において、STEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である、誘電体材料。 - 粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径と中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点においてSTEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である粒子がセラミック粉末の80%以上の個数を占める、請求項1に記載の誘電体材料。
- セラミック粉末中の添加元素Xの存在量が、Ti 100molに対して0.05〜0.3molである、請求項1又は2に記載の誘電体材料。
- セラミック粉末の平均粒径が200nm以下である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の誘電体材料。
- 極性の異なる一対の内部電極層が誘電体層を介して交互に積層されてなる積層体を備える積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体層は、Ba、Ti及びMo,Ta,Nb及びWからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である添加元素Xを有するセラミック粉末を含み、 前記セラミック粉末の一の粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点において、STEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である誘電体材料の焼結体である、積層セラミックコンデンサ。 - 前記誘電体層が、粒子の最大直径を四等分する3点及び当該最大直径の中点において直交する直径を四等分する3点のうち中点以外の2点の合計5点において、STEM−EDXで測定した前記添加元素Xのピーク強度(XKα)と、前記Tiのピーク強度と前記Baのピーク強度の和(BaLα+TiKα)との比の標準偏差/平均値が10.5%未満である粒子がセラミック粉末の80%以上の個数を占める誘電体材料の焼結体である、請求項5に記載
の積層セラミックコンデンサ。 - 誘電体層中の添加元素Xの存在量が、Ti 100molに対して0.05〜0.3molである、請求項5又は6に記載の積層セラミックコンデンサ。
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