JP6665711B2 - Dielectric composition and electronic component - Google Patents

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Description

本発明は、特に、たとえば車載用のような高温環境下で使用されるのに適した誘電体組成物及びその誘電体組成物を誘電体層として用いた電子部品に関する。   The present invention particularly relates to a dielectric composition suitable for use in a high-temperature environment such as for a vehicle, and an electronic component using the dielectric composition as a dielectric layer.

積層セラミックコンデンサは、その信頼性の高さやコストの安さから多くの電子機器に搭載されている。具体的な電子機器としては、携帯電話等の情報端末、家電、自動車電装品が挙げられる。この中でも車載用として使用される積層セラミックコンデンサは、家電や情報端末等に使用されている積層セラミックコンデンサに比べて、より高温域までの保証が求められることがあり、コンデンサとしての機能が劣化し難いという高い信頼性が必要となる。コンデンサの機能を劣化させないために必要な特性としては、印加される電圧に対して破壊しない、つまり高い直流耐電圧(直流電圧を印加し、漏れ電流値が10mAに達した際の直流電圧値を誘電体層の厚みで割ったもの)を有していることや、連続使用する上で高温雰囲気下において直流電圧を長時間印加しても絶縁抵抗が劣化しにくい、つまり高い高温負荷寿命(温度及び電圧を印加した後、初期の絶縁抵抗値を基準として一桁低下するまでの時間)を有することが重要となる。   Multilayer ceramic capacitors are mounted on many electronic devices because of their high reliability and low cost. Specific examples of electronic devices include information terminals such as mobile phones, home appliances, and automotive electrical components. Among them, multilayer ceramic capacitors used for vehicles are sometimes required to be guaranteed up to higher temperatures than multilayer ceramic capacitors used for home appliances and information terminals, etc. High reliability, which is difficult, is required. As a characteristic necessary to prevent the function of the capacitor from deteriorating, it does not break down with respect to an applied voltage, that is, a high DC withstand voltage (a DC voltage is applied and a DC voltage value when a leakage current value reaches 10 mA is reduced). Insulation resistance hardly deteriorates even when a DC voltage is applied for a long time in a high-temperature atmosphere during continuous use, that is, a high high-temperature load life (temperature divided by the dielectric layer) After applying the voltage, it is important to have a time until the value is reduced by one digit based on the initial insulation resistance value).

特に、150℃以上の高温域で使用が考えられているSiCまたはGaN等パワー半導体を用いたインバータ回路に搭載されるサージ電圧除去用の積層セラミックコンデンサは、−55℃〜250℃付近までの広範囲の温度において高い信頼性が要求されている。   In particular, a multilayer ceramic capacitor for surge voltage removal mounted on an inverter circuit using a power semiconductor such as SiC or GaN, which is considered to be used in a high temperature range of 150 ° C. or more, has a wide range from −55 ° C. to 250 ° C. High reliability is required at these temperatures.

特許文献1には、十分な誘電率を示しつつ、かつ、175℃程度の高温においても、安定した静電容量温度特性と高い抵抗率ρが得られる誘電体セラミック組成物である組成式(1−a)(K1−xNa)(Sr1−y−zBaCaNb15−a(Ba1−bCa)TiOで表されるタングステンブロンズ構造系化合物とペロブスカイト構造系化合物との混晶系を主成分として含み、且つ、上記主成分100モル部に対して0.1〜40モル部の副成分を含有する誘電体セラミック組成物を用いた積層セラミックコンデンサに関する技術が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a composition formula (1) that is a dielectric ceramic composition that shows a sufficient capacitance temperature characteristic and a high resistivity ρ at a high temperature of about 175 ° C. while showing a sufficient dielectric constant. -a) (K 1-x Na x) (Sr 1-y-z Ba y Ca z) 2 Nb 5 O 15 -a (Ba 1-b Ca b) a tungsten bronze structure compound represented by TiO 3 with A multilayer ceramic capacitor using a dielectric ceramic composition containing, as a main component, a mixed crystal system with a perovskite structure-based compound, and also containing 0.1 to 40 mole parts of an auxiliary component with respect to 100 mole parts of the main component. Is disclosed.

特許文献2には、良好な温度特性と高い高温負荷寿命を有する主組成が〔(CaSr1−x)O〕m〔(TiZr1−y)O〕(なお、0≦x≦1、 0≦y≦0.10、 0.75≦m≦1.04である)あり、副成分としてMn酸化物、Al酸化物および〔(BaCa1−z)O〕SiO(なお、0≦z≦1、0.5≦v≦4.0である)を含有する非還元性誘電体磁器材料ついての技術が開示してある。 Patent Document 2, the main composition having good temperature characteristics and high temperature load lifetime [(Ca x Sr 1-x) O ] m [(Ti y Zr 1-y) O 2 ] (Note, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 0.10 , is 0.75 ≦ m ≦ 1.04) Yes, Mn oxide as a secondary component, Al oxides and [(Ba z Ca 1-z) O ] v SiO 2 A technique for a non-reducible dielectric porcelain material containing (where 0 ≦ z ≦ 1, 0.5 ≦ v ≦ 4.0) is disclosed.

WO2008/155945号公報WO2008 / 155945 特願平10−90751号公報Japanese Patent Application No. 10-90751

しかしながら、前記特許文献1は、高温域(175℃)において、測定時間が1分程度の比抵抗については良好な絶縁性を有しているが、直流電圧を長時間連続して印加した高温負荷寿命まで改善できるかは言及されていない。前記特許文献2においては、200℃において優れた高温負荷寿命を有するが、得られる比誘電率が低いため、所望の静電容量を得ることが困難であった。   However, the above-mentioned Patent Document 1 has a good insulating property with respect to a specific resistance of about 1 minute in a high temperature range (175 ° C.), but has a high temperature load in which a DC voltage is continuously applied for a long time. It is not mentioned whether the life can be improved. In Patent Document 2, although having an excellent high-temperature load life at 200 ° C., it is difficult to obtain a desired capacitance because the obtained dielectric constant is low.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、車載用及びSiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス用に対応した250℃の高温雰囲気下において、比誘電率が比較的高く、良好な高温負荷寿命を有している誘電体組成物と、それを用いた電子部品を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a relatively high relative dielectric constant under a high-temperature atmosphere of 250 ° C. corresponding to a vehicle-mounted device and a power device using a SiC or GaN-based semiconductor, An object of the present invention is to provide a dielectric composition having a good high-temperature load life and an electronic component using the same.

上記目的を達成するため、本発明の誘電体組成物は、
化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}で表される主成分を有する誘電体組成物において、前記x、y、zが、
0.35≦x≦0.75、0.01≦y≦0.25、0.01≦z≦0.25であり、
前記aとbとの関係が、a+b=1.00であり、0.32≦a≦0.66
であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the dielectric composition of the present invention,
The dielectric composition having a main component represented by the chemical formula a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {(Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3} Wherein the x, y, and z are:
0.35 ≦ x ≦ 0.75, 0.01 ≦ y ≦ 0.25, 0.01 ≦ z ≦ 0.25,
The relationship between a and b is a + b = 1.00, and 0.32 ≦ a ≦ 0.66
It is characterized by being.

誘電体組成物が上記の特徴を有することで、250℃程度の温度領域で使用されるのに適した良好な高温負荷寿命と比較的高い比誘電率を有する誘電体組成物を提供することが可能となる。   Since the dielectric composition has the above characteristics, it is possible to provide a dielectric composition having a good high-temperature load life and a relatively high relative dielectric constant suitable for use in a temperature range of about 250 ° C. It becomes possible.

さらに、前記誘電体組成物より成る誘電体層を使用することにより、−55℃の低温領域から150℃程度の領域での使用が求められる車載用途や、さらにより高温の250℃程度の領域まで求められているSiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス用のスナバコンデンサや、自動車のエンジンルーム内のノイズ除去に用いるコンデンサ等を提供することができる。   Further, by using the dielectric layer composed of the dielectric composition, the temperature range is as low as −55 ° C. for use in vehicles required to be used in a range of about 150 ° C., and even higher in a range of about 250 ° C. It is possible to provide a required snubber capacitor for a power device using a SiC or GaN-based semiconductor, a capacitor for removing noise in an engine room of an automobile, and the like.

本発明は、車載用及びSiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス用に対応した250℃の高温雰囲気下において、比誘電率が比較的高く、良好な高温負荷寿命を有している誘電体組成物と、それを用いた電子部品を提供することが出来る。   The present invention relates to a dielectric material having a relatively high relative dielectric constant and a good high-temperature load life under a high-temperature atmosphere of 250 ° C., which is suitable for a vehicle and a power device using a SiC or GaN-based semiconductor. A composition and an electronic component using the composition can be provided.

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を示したものである。FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention.

まず、本発明の誘電体組成物の主要な用途である、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、一般的な積層セラミックコンデンサの断面図を示したものである。   First, a multilayer ceramic capacitor, which is a main application of the dielectric composition of the present invention, will be described. FIG. 1 is a sectional view of a general multilayer ceramic capacitor.

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。このコンデンサ素子本体10の両端部には、コンデンサ素子本体10の内部で交互に配置された内部電極層3と各々導通する一対の外部電極4が形成してある。コンデンサ素子本体10の形状に特に制限はないが、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 multilayer ceramic capacitor 1 has a capacitor element body 10 in which dielectric layers 2 and internal electrode layers 3 are alternately stacked. At both ends of the capacitor element body 10, a pair of external electrodes 4 are formed which are electrically connected to the internal electrode layers 3 alternately arranged inside the capacitor element body 10. The shape of the capacitor element body 10 is not particularly limited, but is generally a rectangular parallelepiped. The dimensions are not particularly limited, and may be appropriately determined according to the application.

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。   The internal electrode layers 3 are laminated such that each end face is alternately exposed on the surfaces of two opposing 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 connected to the exposed end faces of the alternately arranged internal electrode layers 3 to form a capacitor circuit.

誘電体層2の厚さは、特に限定されないが、一層あたり100μm以下であることが好ましく、より好ましくは30μm以下である。厚さの下限は、特に限定されないが、たとえば0.5μm程度である。本発明の誘電体組成物によれば、層間厚みを0.5μm〜30μmとした場合であっても、高い直流耐電圧と長い高温負荷寿命を有する誘電体層を有する積層セラミックコンデンサ1を形成することが出来る。   The thickness of the dielectric layer 2 is not particularly limited, but is preferably 100 μm or less per layer, more preferably 30 μm or less. The lower limit of the thickness is not particularly limited, but is, for example, about 0.5 μm. According to the dielectric composition of the present invention, a multilayer ceramic capacitor 1 having a dielectric layer having a high DC withstand voltage and a long high-temperature load life is formed even when the interlayer thickness is 0.5 μm to 30 μm. I can do it.

誘電体層2の積層数は、特に限定されないが、20以上であることが好ましく、より好ましくは50以上である。   The number of stacked dielectric layers 2 is not particularly limited, but is preferably 20 or more, and more preferably 50 or more.

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、Ni、Ni合金、CuまたはCu系合金が好ましい。なお、Ni、Ni系合金、CuまたはCu系合金中には、P等の各種微量成分が0.1質量%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。   The conductive material contained in the internal electrode layer 3 is not particularly limited, but is preferably Ni, a Ni alloy, Cu, or a Cu-based alloy. Note that Ni, Ni-based alloy, Cu or Cu-based alloy may contain various trace components such as P in an amount of about 0.1% by mass or less. The internal electrode layer 3 may be formed using a commercially available electrode paste. The thickness of the internal electrode layer 3 may be appropriately determined according to the use and the like.

より好ましくは、内部電極層3に含有される導電材は、誘電体層2の構成材料が耐還元性を有するため、NiまたはNi系合金である。このNiまたはNi系合金を主成分とし、これにAl、Si、Li、Cr、Feから選択された1種類以上の副成分を含有していることが更に好ましい。   More preferably, the conductive material contained in the internal electrode layer 3 is Ni or a Ni-based alloy because the constituent material of the dielectric layer 2 has reduction resistance. It is more preferable that Ni or a Ni-based alloy be a main component, and further contain one or more kinds of subcomponents selected from Al, Si, Li, Cr, and Fe.

前記内部電極層3の主成分であるNiまたはNi系合金にAl、Si、Li、Cr、Feから選択された1種類以上の副成分を含有させることで、Niが大気中の酸素と反応しNiOになる前に、上記副成分と酸素が反応し、Niの表面に副成分の酸化膜を形成する。これにより、外気中の酸素が前記副成分の酸化膜を通過しないとNiと反応できなくなるため、Niが酸化され難くなる。これにより、250℃の高温下で連続使用しても、Niを主成分とする内部電極層の酸化による連続性、導電性の劣化が起り難くなる。   By allowing Ni or a Ni-based alloy, which is the main component of the internal electrode layer 3, to contain one or more subcomponents selected from Al, Si, Li, Cr, and Fe, Ni reacts with oxygen in the atmosphere. Before becoming NiO, the above-mentioned subcomponent reacts with oxygen to form an oxide film of the subcomponent on the surface of Ni. This makes it difficult for Ni in the outside air to react with Ni unless the oxygen in the outside air passes through the oxide film of the sub-component. As a result, even when used continuously at a high temperature of 250 ° C., deterioration of continuity and conductivity due to oxidation of the internal electrode layer containing Ni as a main component hardly occurs.

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及び耐熱性の高いAu、Ag、Pd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されればよいが、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。   The conductive material contained in the external electrode 4 is not particularly limited, but in the present invention, inexpensive Ni, Cu, Au, Ag, Pd having high heat resistance, or an alloy thereof can be used. The thickness of the external electrode 4 may be appropriately determined according to the use or the like, but is usually preferably about 10 to 50 μm.

次に、本実施形態に係る誘電体組成物について詳細に説明する。   Next, the dielectric composition according to the present embodiment will be described in detail.

本実施形態に係る誘電体組成物は、化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}で表される主成分を有する誘電体組成物において、前記x、y、zが、0.35≦x≦0.75、0.01≦y≦0.25、0.01≦z≦0.25であり、前記aとbとの関係が、a+b=1.00であり、0.32≦a≦0.66であることを特徴とする。 The dielectric composition according to the present embodiment has the formula a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {(Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3} Wherein x, y, and z are 0.35 ≦ x ≦ 0.75, 0.01 ≦ y ≦ 0.25, and 0.01 ≦ z ≦ 0. 25, wherein the relationship between a and b is a + b = 1.00, and 0.32 ≦ a ≦ 0.66.

誘電体組成物が上記の特徴を有することで、250℃で使用されるのに適した良好な高温負荷寿命と比較的高い比誘電率を有する誘電体組成物を提供することが可能となる。このような効果が得られた要因について以下に示す。   When the dielectric composition has the above characteristics, it is possible to provide a dielectric composition having a good high-temperature load life and a relatively high relative dielectric constant suitable for use at 250 ° C. The following is a description of the factors that have obtained such effects.

発明者等は、化学式K(Ba1−xSrNb15で表されるタングステンブロンズ型複合酸化物に、化学式(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで表されるペロブスカイト型複合酸化物と、を含むことで、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られることを見出した。その結果、K(Ba1−xSrNb15だけを主成分と誘電体組成物や、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oだけを主成分とする誘電体組成物では、実現困難であった250℃における高温負荷寿命を向上させることが可能となったと考えている。更に、比誘電率が100未満の(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)OにK(Ba1−xSrNb15を含有させることで、比誘電率についても改善される。 Inventors have the formula K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 tungsten bronze-type composite oxide represented by O 15, formula (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O It has been found that the presence of the perovskite-type composite oxide represented by No. 3 has an effect of suppressing the movement of oxygen vacancies, which is considered to be a cause of deterioration of the high-temperature load life. Main component result, K (Ba 1-x Sr x) mainly composed of only 2 Nb 5 O 15 and the dielectric composition and, only (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 It is believed that the dielectric composition described above can improve the high-temperature load life at 250 ° C., which was difficult to achieve. Furthermore, since the relative dielectric constant is contained less than 100 (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) to O 3 K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15, the dielectric The rate is also improved.

本実施形態においては、K(Ba1−xSrNb15で表されるタングステンブロンズ型複合酸化物と、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで表されるペロブスカイト型複合酸化物とが、固溶した結晶粒子として存在しても良く、それぞれ単独の結晶粒子として存在しても良い。いずれの場合も良好な高温負荷寿命を得ることが出来る。 In the present embodiment, K (Ba 1-x Sr x) and tungsten bronze type complex oxide represented by 2 Nb 5 O 15, (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 The perovskite-type composite oxide represented by the formula (1) may be present as solid solution crystal particles, or may be present as individual crystal particles. In any case, a good high-temperature load life can be obtained.

前記化学式中のK(Ba1−xSrNb15のBaは、Srにより置換される。その置換量xは0.35≦x≦0.75である。前記置換量xが0.35未満の場合、十分な絶縁性が得られ難く、その結果、良好な高温負荷寿命が得られ難い傾向となる。一方、前記置換量xが0.75を超えてしまうと、250℃において、直流電圧を印加した際の漏れ電流が急激に増加し易い。その結果、十分な高温負荷寿命が得られ難い傾向となる。 Ba in K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 in the above chemical formula is replaced by Sr. The replacement amount x is 0.35 ≦ x ≦ 0.75. When the substitution amount x is less than 0.35, it is difficult to obtain sufficient insulation, and as a result, it tends to be difficult to obtain a good high-temperature load life. On the other hand, if the replacement amount x exceeds 0.75, the leakage current when a DC voltage is applied at 250 ° C. tends to increase rapidly. As a result, it tends to be difficult to obtain a sufficient high temperature load life.

前記化学式中(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)OのCaは、Srにより置換される。その置換量yは0.01≦y≦0.25である。前記置換量yが0.01未満の場合、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られず、十分な高温負荷寿命が得られ難い。一方、前記置換量yが0.25を超えてしまうと、高温になるに従い、絶縁性が低下し易く、その結果、低い高温負荷寿命となってしまう。 Ca of the chemical formula (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 is replaced by Sr. The substitution amount y is 0.01 ≦ y ≦ 0.25. When the substitution amount y is less than 0.01, the effect of suppressing the movement of oxygen vacancies, which is considered to be the cause of deterioration of the high-temperature load life, cannot be obtained, and it is difficult to obtain a sufficient high-temperature load life. On the other hand, when the substitution amount y exceeds 0.25, as the temperature increases, the insulation property tends to decrease, resulting in a low high-temperature load life.

前記化学式中(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)OのZrは、Tiにより置換される。その置換量yは0.01≦z≦0.25である。前記置換量zが0.01未満の場合、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られず、十分な高温負荷寿命が得られ難い。一方、前記置換量zが0.25を超えてしまうと、高温になるに従い、絶縁性が低下し易く、その結果、低い高温負荷寿命となってしまう。 Zr of the chemical formula (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 is replaced by Ti. The substitution amount y is 0.01 ≦ z ≦ 0.25. When the substitution amount z is less than 0.01, the effect of suppressing the movement of oxygen vacancies, which is considered to be the cause of deterioration of the high-temperature load life, cannot be obtained, and it is difficult to obtain a sufficient high-temperature load life. On the other hand, if the substitution amount z exceeds 0.25, the insulating property is apt to be reduced as the temperature increases, and as a result, the high temperature load life becomes low.

そして、前記化学式中のaとbとの関係は、a+b=1.00であり、0.32≦a≦0.66である。前記aが0.32未満や、前記aが0.66を超えてしまうと、高温負荷寿命の劣化の原因と考えられている酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られ難く、十分な高温負荷寿命が得られ難い傾向となる。   The relationship between a and b in the chemical formula is a + b = 1.00, and 0.32 ≦ a ≦ 0.66. If the value of a is less than 0.32 or the value of a exceeds 0.66, the effect of suppressing the movement of oxygen vacancies, which is considered to be the cause of the deterioration of the high-temperature load life, is hardly obtained. Life tends to be difficult to obtain.

また、本発明の望ましい態様としては、前記誘電体組成物が複数の結晶粒子で構成され、前記誘電体組成物を構成している結晶粒子全体の面積割合を100%とした場合に、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とした場合、前記αとβとの関係が、0.50≦α/β≦1.90であり、80%≦α+βであることが好ましい。 Further, as a desirable mode of the present invention, when the dielectric composition is composed of a plurality of crystal particles, and the area ratio of the whole crystal particles constituting the dielectric composition is 100%, K ( Ba 1-x Sr x) the area ratio of crystals composed particles 2 Nb 5 O 15 α (% ), the crystal consists of (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 When the area ratio of the particles is β (%), the relationship between α and β is 0.50 ≦ α / β ≦ 1.90, preferably 80% ≦ α + β.

上記の内容に誘電体組成物を制御することで、高温における電子なだれの発生をより抑制できることを発明者らは見出した。そのため、従来の誘電体組成物では困難であった250℃において高い直流耐電圧を得ることが可能となった。その結果、250℃において、高い直流耐電圧と良好な高温負荷寿命を両立した誘電体組成物と、それを用いた電子部品を提供することが可能となったものと考えられる。   The inventors have found that by controlling the dielectric composition in the manner described above, the occurrence of avalanche at high temperatures can be further suppressed. For this reason, it has become possible to obtain a high DC withstand voltage at 250 ° C., which was difficult with a conventional dielectric composition. As a result, it is considered that it has become possible to provide a dielectric composition having both a high DC withstand voltage and a good high-temperature load life at 250 ° C., and an electronic component using the same.

なお、上記の面積割合は、本実施形態の一例である積層セラミックコンデンサ試料の場合、FIB(集束イオンビーム:Focused Ion Beam)を用いてマイクロサンプリングを行い、誘電体層のTEM試料を作製し、走査透過電子顕微鏡を用いSTEM−EDS(Scanning Transmission Electron Microscopy―Energy Dispersive X−ray Spectrometry)マッピングを行うことで、求められる。マッピングの視野は7μm×7μmで、各試料に対し10視野以上のマッピングを行うことが好ましい。また、研磨した誘電体層断面に対し、EPMA(Elctron Probe Micro Analyzer)により元素マッピングを行う事でも面積割合を求めることも出来る。その際のマッピングの視野は10μm×10μmで、各試料に対し5視野以上のマッピングを行い、得られた元素マップより面積割合を算出しても良い。   In the case of the multilayer ceramic capacitor sample which is an example of the present embodiment, the above-mentioned area ratio is micro-sampled using FIB (Focused Ion Beam), and a TEM sample of a dielectric layer is manufactured. It is obtained by performing STEM-EDS (Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectrometry) mapping using a scanning transmission electron microscope. The mapping visual field is 7 μm × 7 μm, and it is preferable to perform mapping of 10 or more visual fields for each sample. The area ratio can also be obtained by performing element mapping on the polished cross section of the dielectric layer by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). At this time, the visual field of the mapping is 10 μm × 10 μm, and mapping of 5 or more visual fields may be performed on each sample, and the area ratio may be calculated from the obtained element map.

更に、本発明の望ましい態様としては、前記x、y、z、α、βが、0.35≦x≦0.50、0.02≦y≦0.10、0.02≦z≦0.10、0.60≦α/β≦1.50、90%≦α+βであることが好ましい。これにより、高温における電子なだれの発生をより抑制でき、かつ、高温負荷試験での漏れ電流の増加を抑制する効果をより高めることができる。その結果、より高い直流耐電圧と長い高温負荷寿命を得られ易くなる。   Further, in a desirable mode of the present invention, the x, y, z, α, β are 0.35 ≦ x ≦ 0.50, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0.02 ≦ z ≦ 0. 10, 0.60 ≦ α / β ≦ 1.50, 90% ≦ α + β. As a result, the occurrence of electron avalanches at high temperatures can be further suppressed, and the effect of suppressing an increase in leakage current in a high-temperature load test can be further enhanced. As a result, a higher DC withstand voltage and a longer high-temperature load life can be easily obtained.

このように、本実施形態に係る誘電体組成物は、高温領域において良好な特性を示すため、SiCやGaN系のパワーデバイスの使用温度域(−55℃〜250℃)において好適に用いることができる。また、自動車のエンジンルームなど、過酷な環境下において、ノイズ除去用などの電子部品として好適に用いられることが出来る。   As described above, since the dielectric composition according to the present embodiment exhibits good characteristics in a high-temperature region, it can be suitably used in the operating temperature range (-55 ° C. to 250 ° C.) of a SiC or GaN-based power device. it can. Further, it can be suitably used as an electronic component for removing noise in a severe environment such as an engine room of an automobile.

なお、前記化学式中のK(Ba1−xSrNb15は、各Kサイト、Baサイト、Nbサイト、Oサイトのモル比は基本的に1:2:5:15であるが、タングステンブロンズ構造を保持できる限りは、多少増減しても構わない。同様に、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oは、各Caサイト、Zrサイト、Oサイトのモル比は基本的に1:1:3であるが、ペロブスカイト構造を保持できる限りは、多少増減しても構わない。 In the chemical formula, K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 has a molar ratio of each K site, Ba site, Nb site and O site of basically 1: 2: 5: 15. However, it may be slightly increased or decreased as long as the tungsten bronze structure can be maintained. Similarly, (Ca 1-y Sr y ) (Zr 1-z Ti z) O 3 , each Ca site, Zr sites, the molar ratio of O sites basically 1: 1: is a 3, perovskite structure May be slightly increased or decreased as long as can be maintained.

また、本実施形態に係る誘電体組成物は、本発明の効果である高温における直流耐電圧や高温負荷寿命を大きく劣化させるものでなければ、微少な不純物や副成分を含んでいてもかまわない。例えば、Mg、Mn、Si、V、Cr等である。よって、主成分の含有量は特に限定されるものではないが、たとえば前記主成分を含有する誘電体組成物全体に対して70モル%以上、100モル%以下である。   Further, the dielectric composition according to the present embodiment may include minute impurities and subcomponents, as long as it does not significantly deteriorate the DC withstand voltage at high temperature or the high-temperature load life, which is the effect of the present invention. . For example, Mg, Mn, Si, V, Cr and the like. Therefore, the content of the main component is not particularly limited, but is, for example, 70 mol% or more and 100 mol% or less based on the whole dielectric composition containing the main component.

次に、本実施形態に係る誘電体組成物の製造方法について説明する。誘電体組成物の製造方法については、公知の方法が採用されても良い。例えば、酸化物粉末や炭酸化物等の出発原料を混合し、得られた混合粉末を熱処理合成する固相法等を採用しても良い。ここでは、二つの製造方法について記載している。第一の製造方法(誘電体組成物の製造方法1)は、a{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}の誘電体組成物が、固溶体の結晶粒子でも良く、固溶体の結晶粒子とK(Ba1−xSrNb15または(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成されている結晶粒子とが混在しても良い場合の製造方法である。第二の製造方法(誘電体組成物の製造方法2)は、K(Ba1−xSrNb15または(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成されている結晶粒子の面積割合を高めた、つまり、固溶体から構成される結晶粒子の面積割合を低くした場合の製造方法である。 Next, a method for producing the dielectric composition according to the present embodiment will be described. As a method for producing the dielectric composition, a known method may be employed. For example, a solid phase method or the like may be employed in which starting materials such as oxide powder and carbonate are mixed, and the obtained mixed powder is heat-treated and synthesized. Here, two manufacturing methods are described. First production method (production method 1 of the dielectric composition), a {K (Ba 1- x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {(Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti a dielectric composition z) O 3} is may be a crystal grain of the solid solution, the solid solution crystal grains and K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 or (Ca 1-y Sr y) (Zr 1 and -z Ti z) O 3 crystal grains are composed of is a manufacturing method in the case may be mixed. Second production method (production method 2 of the dielectric composition), K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15 or (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 Is a production method in which the area ratio of the crystal particles composed of the above is increased, that is, the area ratio of the crystal particles composed of the solid solution is reduced.

誘電体組成物の製造方法1
K(Ba1−xSrNb15は、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb粉末を準備する。また、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oは、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のCaCO、SrCO、TiO、ZrO粉末を準備する。これら出発原料を所定の割合に秤量した後、ボールミル等を用いて所定の時間、湿式混合を行う。混合粉を乾燥後、大気中において1000℃以下の熱処理を行い、平均粒径が0.5μm〜2.0μmのa{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}の仮焼き粉末を得ても良い。また、上記の出発原料を用い、1000℃以下の熱処理を行い、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末と、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oの仮焼き粉末とを別々に準備し、その後、仮焼き粉末を混合し、平均粒径が0.5μm〜2.0μmのa{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}の仮焼き粉末を得ても良い。
Production method 1 for dielectric composition
K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 , the average particle diameter is prepared following K 2 CO 3, BaCO 3, SrCO 3, Nb 2 O 5 powder 1.0μm as the starting material. Further, (Ca 1-y Sr y ) (Zr 1-z Ti z) O 3 has an average particle diameter is prepared following CaCO 3, SrCO 3, TiO 2 , ZrO 2 powder 1.0μm as the starting material. After weighing these starting materials at a predetermined ratio, wet mixing is performed for a predetermined time using a ball mill or the like. After the mixed powder is dried, a heat treatment at 1000 ° C. or less is performed in the atmosphere, and a {K (Ba 1−x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 } + b} (Ca) having an average particle size of 0.5 μm to 2.0 μm. 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3} may obtain a calcined powder. Further, using the above-mentioned starting materials, subjected to heat treatment at 1000 ° C. or less, and calcined powder K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15, (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) was prepared separately and calcined powder of O 3, followed by mixing the calcined powder, the average particle size is 0.5μm~2.0μm a {K (Ba 1- x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {( Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3} may obtain a calcined powder.

誘電体組成物の製造方法2
前記K(Ba1−xSrNb15または(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O構成されている結晶粒子の面積割合を高める場合、以下のように誘電体組成物を製造する。
Method 2 for producing dielectric composition
When increasing the area ratio of the K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 or (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 Configured crystal grains, as follows First, a dielectric composition is produced.

まず、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末は、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb粉末を準備する。所定の割合に秤量した後、ボールミル等を用いて所定の時間、湿式混合を行う。混合粉を乾燥後、大気中において1000℃以下の熱処理(単一相の形成)と850℃以下の熱処理(粒子内部の元素分布の均一化)の2段階の熱処理を実施し、仮焼き粉末を得る。得られた仮焼き粉末は、2段階の熱処理を実施しているため、異相がほとんど形成されず、かつ、粒子内部の元素部分布に偏りが少ないため、本焼成した際に異常粒成長や、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oとの反応を抑制することが可能となる。 First, the calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 is a K 2 CO 3 , BaCO 3 , SrCO 3 , Nb 2 O 5 powder having an average particle diameter of 1.0 μm or less as a starting material. Prepare After weighing to a predetermined ratio, wet mixing is performed for a predetermined time using a ball mill or the like. After drying the mixed powder, a two-stage heat treatment is performed in the air: heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or less (formation of a single phase) and heat treatment at a temperature of 850 ° C. or less (uniform distribution of elements inside the particles). obtain. Since the obtained calcined powder is subjected to a two-stage heat treatment, almost no foreign phase is formed, and since there is little deviation in the distribution of element parts inside the particles, abnormal grain growth or it is possible to suppress the reaction between the (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3.

次に、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oの仮焼き粉末は、出発原料として平均粒子径が1.0μm以下のCaCO、SrCO、TiO、ZrO粉末を準備する。以降は、前記、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末の製造方法と同様に、所定の割合に秤量した後、ボールミル等を用いて湿式混合い、大気中において1000℃以下の熱処理と850℃以下の熱処理の2段階の熱処理を実施し、仮焼き粉末を得る。得られた仮焼き粉末は、2段階の熱処理を実施しているため、異相がほとんど形成されず、かつ、粒子内部の元素部分布に偏りが少ないため、本焼成した際に異常粒成長や、K(Ba1−xSrNb15との反応を抑制することが可能となる。 Next, (Ca 1-y Sr y ) (Zr 1-z Ti z) calcined powder of O 3 has an average CaCO particle size below 1.0 .mu.m 3 as starting materials, SrCO 3, TiO 2, ZrO 2 Prepare powder. Thereafter, in the same manner as in the method of producing the calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 described above, the powder is weighed to a predetermined ratio, and then wet-mixed using a ball mill or the like, and then, in air. A two-stage heat treatment of 1000 ° C. or less and 850 ° C. or less is performed to obtain a calcined powder. Since the obtained calcined powder is subjected to a two-stage heat treatment, almost no foreign phase is formed, and since there is little deviation in the distribution of element parts inside the particles, abnormal grain growth or It is possible to suppress the reaction with K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 .

その後、得られK(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末と、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oの仮焼き粉末を混合・解砕し、平均粒径が0.5μm〜2.0μmである混合粉末を作製する。 Thereafter, the resultant K (Ba 1-x Sr x ) and calcined powder of 2 Nb 5 O 15, (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) mixing and solution of the calcined powder of O 3 Crushing to produce a mixed powder having an average particle size of 0.5 μm to 2.0 μm.

次に、図1示す積層セラミックコンデンサの製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 1 will be described.

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、外部電極を塗布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。   The multilayer ceramic capacitor 1 of the present embodiment is similar to a conventional multilayer ceramic capacitor, in which a green chip is produced by a normal printing method or a sheet method using a paste, fired, and then external electrodes are applied and fired. It is manufactured by doing. Hereinafter, the manufacturing method will be specifically described.

上記で得られた混合粉末を塗料化して、誘電体層用ペーストを調製する。誘電体層用ペーストは、誘電体混合粉末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 mixed powder obtained above is formed into a paint to prepare a dielectric layer paste. The dielectric layer paste may be an organic paint obtained by kneading a dielectric mixed powder and an organic vehicle, or may be an aqueous paint.

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、アセトン等の各種有機溶剤から適宜選択すればよい。   The 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 various ordinary 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, and acetone, depending on the 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。水系ビヒクルに用いる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。   When the paste for the dielectric layer is an aqueous paint, an aqueous vehicle in which a water-soluble binder or dispersant is dissolved in water may be kneaded with a dielectric material. The water-soluble binder used for the aqueous vehicle is not particularly limited, and for example, polyvinyl alcohol, cellulose, a water-soluble acrylic resin, or the like 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 paste for the internal electrode layer is obtained by kneading the above-mentioned organic vehicle with the above-mentioned various conductive metals or alloys, or various kinds of oxides, organometallic compounds, resinates and the like which 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、例えば、バインダは1質量%〜5質量%程度、溶剤は10質量%〜50質量%程度とすれば良い。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質量%以下とすることが好ましい。   The content of the organic vehicle in each of the above-mentioned pastes is not particularly limited, and may be a usual content, for example, about 1% to 5% by weight of a binder and about 10% to 50% by weight of a solvent. Further, 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 mass 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 paste for the dielectric layer and the paste for the internal electrode layer are printed and laminated on a substrate such as PET, cut into a predetermined shape, and then separated from the substrate to form 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。   In the case of using the sheet method, a green sheet is formed using a dielectric layer paste, an internal electrode layer paste is printed thereon, and these are laminated 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℃/時間〜300℃/時間、保持温度を好ましくは180℃〜500℃、温度保持時間を好ましくは0.5時間〜24時間とする。また、焼成雰囲気は、空気もしくは還元雰囲気とする。また、上記した脱バインダ処理において、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。 Before firing, the green chip is subjected to a binder removal treatment. As the binder removal conditions, the temperature raising rate is preferably 5 ° C./hour to 300 ° C./hour, the holding temperature is preferably 180 ° C. to 500 ° C., and the temperature holding time is preferably 0.5 hour to 24 hours. The firing atmosphere is air or a reducing atmosphere. Further, in the above-described binder removal processing, for example, a wetter or the like may be used to humidify the N 2 gas, the mixed gas, or the like. In this case, the water temperature is preferably about 5C to 75C.

また、焼成時の保持温度は、好ましくは1000℃〜1400℃、より好ましくは1100℃〜1350℃である。保持温度が上記範囲未満であると緻密化が不十分となり、前記範囲を超えると、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変化率の悪化が生じやすくなる。また、前記範囲を超えると結晶粒子が粗大化して、直流耐電圧を低下させてしまう恐れがある。   Further, the holding temperature at the time of firing is preferably 1000 ° C to 1400 ° C, more preferably 1100 ° C to 1350 ° C. If the holding temperature is less than the above range, densification becomes insufficient, and if the holding temperature exceeds the above range, disconnection of the electrode due to abnormal sintering of the internal electrode layer or deterioration of the capacity change rate due to diffusion of the internal electrode layer constituent material occurs. It will be easier. In addition, if it exceeds the above range, the crystal grains may be coarsened, and the DC withstand voltage may be reduced.

更に、前記K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子と((Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合を高める場合は、下記に示す条件を厳密に制御することが重要となる。固溶させず、それぞれを独立した結晶粒子とするためには、昇温速度を好ましくは、100℃/時間〜5000℃/時間、より好ましくは1000℃/時間〜5000℃/時間とする。また、焼結後の粒度分布を0.5μm〜5.0μmの範囲内に制御するために、結晶粒子同士の体積拡散を抑制するため、温度保持時間を好ましくは0.5時間〜2.0時間、より好ましくは0.5時間〜1.0時間、冷却速度を好ましくは100℃/時間〜500℃/時間、より好ましくは200℃/時間〜300℃/時間とする。 Furthermore, the K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 crystal grains and composed of ((Ca 1-y Sr y ) (Zr 1-z Ti z) crystal grains composed of O 3 In order to increase the area ratio, it is important to strictly control the following conditions: In order to form independent crystal grains without forming a solid solution, the heating rate is preferably 100 ° C./hour. To 5000 ° C./hour, more preferably 1000 ° C./hour to 5000 ° C./hour, and in order to control the particle size distribution after sintering to a range of 0.5 μm to 5.0 μm, In order to suppress volume diffusion, the temperature holding time is preferably 0.5 hours to 2.0 hours, more preferably 0.5 hours to 1.0 hour, and the cooling rate is preferably 100 ° C./hour to 500 ° C./hour. , More preferably 200 ° C./hour to 30 0 ° C./hour.

また、焼成する雰囲気としては、加湿したNとHとの混合ガスを用い、酸素分圧10−2〜10−9Paで焼成することが好ましい。K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子と(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合を高める場合、酸素分圧10−2〜10−5Paであることがより好ましい。酸素分圧が高い雰囲気で焼成を行うことで、結晶粒子同士の体積拡散を抑制できるため、固溶体を形成し難くなる効果が得られる。しかし、酸素分圧が高い状態での焼成を実施するとNiからなる内部電極層の場合、Niが酸化してしまい、電極としての導電性が低下してしまう。この場合は、本実施形態のより好ましい形態であるNiを主成分とする導電材に対し、Al、Si、Li、Cr、Feから選択された1種類以上の副成分を含有させることで、Niの耐酸化性が向上し、酸素分圧が高い雰囲気においても、内部電極層として導電性を確保することが可能となる。 Further, as an atmosphere for baking, it is preferable to bake at a partial pressure of oxygen of 10 −2 to 10 −9 Pa using a humidified mixed gas of N 2 and H 2 . Increasing the area ratio of crystals composed particles K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 crystal grains and composed of (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 In this case, the oxygen partial pressure is more preferably 10 −2 to 10 −5 Pa. By performing calcination in an atmosphere having a high oxygen partial pressure, volume diffusion between crystal grains can be suppressed, so that an effect of hardly forming a solid solution can be obtained. However, if firing is performed in a state where the oxygen partial pressure is high, in the case of an internal electrode layer made of Ni, Ni is oxidized, and the conductivity as an electrode is reduced. In this case, by adding one or more types of subcomponents selected from Al, Si, Li, Cr, and Fe to the conductive material containing Ni as a main component, which is a more preferable embodiment of the present embodiment, Ni Has improved oxidation resistance, and it is possible to secure conductivity as an internal electrode layer even in an atmosphere having a high oxygen partial pressure.

焼成後、得られたコンデンサ素子本体に対し、必要に応じてアニール処理を行う。アニール処理条件は、公知の条件とすればよく、たとえば、アニール時の酸素分圧を焼成時の酸素分圧よりも高い酸素分圧とし、保持温度を1000℃以下とすることが好ましい。   After firing, an annealing process is performed on the obtained capacitor element body as necessary. The annealing conditions may be known conditions. For example, it is preferable that the oxygen partial pressure at the time of annealing be higher than the oxygen partial pressure at the time of firing, and the holding temperature be 1000 ° C. or lower.

また、上記には脱バインダ処理、焼成およびアニール処理を独立して行う製造方法を記載しているが、連続して行なってもよい。   Although the above description describes a manufacturing method in which binder removal, baking, and annealing are performed independently, they may be performed continuously.

上記のようにして得られたコンデンサ素子本体に、例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 end surface of the capacitor element body obtained as described above is polished by, for example, 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.

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。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。なお、表中において※印を付した試料は、本実施形態の範囲外である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention. However, the present invention is not limited to these examples. Note that samples marked with * in the table are outside the scope of the present embodiment.

実施例1
実施例1では、上記の誘電体組成物の製造方法1に従い、誘電体組成物の仮焼き粉末を作製した場合について記載した。
まず、出発原料として平均粒径1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、CaCO、Nb、TiO、ZrO粉末を準備し、化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}において、表1の各試料番号に記載のx、y、z、a、bを満足するように秤量した。その後、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、大気中で保持温度950℃、保持時間24時間の条件で熱処理を行い、誘電体組成物原料粉末を得た。
Example 1
Example 1 described the case where the calcined powder of the dielectric composition was produced according to the above-described method 1 for producing the dielectric composition.
First, powders of K 2 CO 3 , BaCO 3 , SrCO 3 , CaCO 3 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , and ZrO 2 having an average particle diameter of 1.0 μm or less are prepared, and a chemical formula a 式 K (Ba 1−1 x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {(Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) at O 3}, x according to the sample numbers of Table 1, y, z, a, It was weighed to satisfy b. Thereafter, the mixture was wet-mixed for 17 hours by a ball mill using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a mixed raw material powder. Thereafter, heat treatment was performed in the atmosphere under the conditions of a holding temperature of 950 ° C. and a holding time of 24 hours to obtain a dielectric composition raw material powder.

Figure 0006665711
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上記で得られた誘電体組成物原料粉末1000gに対して、トルエン+エタノール溶液、可塑剤及び分散剤を90:6:4で混合した溶剤を700g入れ、通常の良く知られている分散方法であるバスケットミルを用いて2時間分散させ、誘電体層用ペーストを作製した。なお、これらのペーストの粘性はいずれも約200cpsに調整した。   To 1000 g of the dielectric composition raw material powder obtained above, 700 g of a solvent obtained by mixing a toluene + ethanol solution, a plasticizer, and a dispersant in a ratio of 90: 6: 4 was added. The mixture was dispersed using a certain basket mill for 2 hours to prepare a dielectric layer paste. The viscosity of each of these pastes was adjusted to about 200 cps.

内部電極層の原料として、平均粒径が0.2μmのNiと0.1μm以下のAl、Siの酸化物を準備し、副成分であるAl、Siの総量がNiに対して5質量%となるように秤量した。その後、1200℃以上の加湿したNとHとの混合ガス中で熱処理し、ボールミル等を用いて解砕することで、平均粒径0.20μmの数種の原料粉末を準備した。 As raw materials for the internal electrode layer, Ni having an average particle size of 0.2 μm and oxides of Al and Si having a particle size of 0.1 μm or less were prepared, and the total amount of subcomponents of Al and Si was 5% by mass with respect to Ni. Weighed so that Thereafter, heat treatment was performed in a humidified mixed gas of N 2 and H 2 at 1200 ° C. or higher, and the mixture was crushed using a ball mill or the like to prepare several types of raw material powders having an average particle size of 0.20 μm.

前記原料粉末100質量%と、有機ビヒクル(エチルセルロース樹脂8質量%をブチルカルビトール92質量%に溶解したもの)30質量%、及びブチルカルビトール8質量%とを、3本ロールにより混練、ペースト化し、内部電極層用ペーストを得た。   100 mass% of the raw material powder, 30 mass% of an organic vehicle (8 mass% of ethylcellulose resin dissolved in 92 mass% of butyl carbitol), and 8 mass% of butyl carbitol are kneaded with three rolls to form a paste. Thus, an internal electrode layer paste was obtained.

そして、作製した誘電体層用ペーストを用いて、PETフィルム上に、乾燥後の厚みが12μmとなるよう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、内部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、内部電極層を有するグリーンシートを作製した。次いで、内部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。   Then, using the prepared dielectric layer paste, a green sheet was formed on a PET film so that the thickness after drying was 12 μm. Next, after the internal electrode layer was printed in a predetermined pattern using the internal electrode layer paste thereon, the sheet was peeled off from the PET film to produce a green sheet having the internal electrode layer. Next, a plurality of green sheets each having an internal electrode layer were laminated and bonded by pressure to form a green laminate, and the green laminate 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、アニール処理を行うことで積層セラミック焼結体を得た。なお、脱バインダ処理、焼成及びアニールの条件は、以下の通りである。また、それぞれの雰囲気ガスの加湿にはウェッターを用いた。   Next, the obtained green chip was subjected to binder removal processing, firing, and annealing treatment to obtain a multilayer ceramic sintered body. The conditions for the binder removal treatment, firing and annealing are as follows. In addition, a wetter was used for humidification of each atmosphere gas.

(脱バインダ処理)
昇温速度:100℃/時間
保持温度:400℃
温度保持時間:8.0時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
(焼成)
昇温速度:500℃/時間
保持温度:1100℃〜1350℃
温度保持時間:2.0時間
冷却速度:100℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
酸素分圧:10−5〜10−9Pa
(アニール処理)
保持温度:800℃〜1000℃
温度保持時間:2.0時間
昇温、降温速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNガス
(Binder removal processing)
Heating rate: 100 ° C / hour Holding temperature: 400 ° C
Temperature holding time: 8.0 hours Atmosphere gas: humidified mixed gas of N 2 and H 2 (firing)
Heating rate: 500 ° C / hour Holding temperature: 1100 ° C to 1350 ° C
Temperature holding time: 2.0 hours Cooling rate: 100 ° C./hour Atmosphere gas: Humidified mixed gas of N 2 and H 2 Oxygen partial pressure: 10 −5 to 10 −9 Pa
(Annealing treatment)
Holding temperature: 800 ° C to 1000 ° C
Temperature holding time: 2.0 hours, temperature rise / fall rate: 200 ° C./hour Atmosphere gas: humidified N 2 gas

得られた各積層セラミック焼結体についてICP発光分光分析法を用いて、各試料の組成分析を行った結果、表1に記載されている誘電体組成物とほぼ同等な値であることを確認した。   Each of the obtained multilayer ceramic sintered bodies was subjected to composition analysis using ICP emission spectroscopy, and as a result, it was confirmed that the values were substantially equivalent to those of the dielectric compositions described in Table 1. did.

得られた積層セラミック焼結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共晶合金を塗布し、図1に示す積層セラミックコンデンサと同形状の試料No.1から試料No.32の積層セラミックコンデンサ試料を得た。得られた積層セラミックコンデンサ試料のサイズは、いずれも3.2mm×1.6mm×1.2mmであり、誘電体層の厚み10μm、内部電極層の厚み2μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は50層であった。   After polishing the end face of the obtained multilayer ceramic sintered body by sandblasting, an In-Ga eutectic alloy was applied as an external electrode, and a sample No. 1 having the same shape as the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 1 to sample no. 32 multilayer ceramic capacitor samples were obtained. The size of each of the obtained multilayer ceramic capacitor samples was 3.2 mm × 1.6 mm × 1.2 mm, the thickness of the dielectric layer was 10 μm, the thickness of the internal electrode layer was 2 μm, and the dielectric material sandwiched between the internal electrode layers. The number of layers was 50 layers.

得られた試料No.1から試料No.32の積層セラミックコンデンサ試料について、比誘電率、直流耐電圧、高温負荷寿命、画像解析によるK(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子及び(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合を下記に示す方法により測定、評価し、表2に示した。 The obtained sample No. 1 to sample no. With respect to 32 multilayer ceramic capacitor samples, crystal particles composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 and relative to (Ca 1-y Sr) by relative dielectric constant, DC withstand voltage, high temperature load life, and image analysis y) (measured by the method of indicating the area ratio of the formed crystal grains below in Zr 1-z Ti z) O 3, were evaluated and shown in Table 2.

[比誘電率]
積層セラミックコンデンサ試料に対し、250℃において、デジタルLCRメータ(YHP社製4284A)にて、周波数1kHz、入力信号レベル(測定電圧)1Vrmsの信号を入力し、静電容量を測定した。そして、比誘電率(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。比誘電率は高いほうが好ましく、200以上を良好であると判断した。
[Relative permittivity]
A signal having a frequency of 1 kHz and an input signal level (measurement voltage) of 1 Vrms was input to the multilayer ceramic capacitor sample at 250 ° C. using a digital LCR meter (4284A manufactured by YHP), and the capacitance was measured. Then, the relative permittivity (no unit) 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. The higher the relative permittivity, the better, and 200 or more was judged to be good.

[直流耐電圧]
積層セラミックコンデンサ試料に対し、250℃において、100V/sec昇圧速度で直流電圧を印加し、漏れ電流が10mAを超えたところを直流耐電圧とした。直流耐電圧は、50V/μm以上あることが好ましく、100V/μm以上あることを良好と判断した。より好ましく直流耐電圧としては150V/μm以上である。
[DC withstanding voltage]
A DC voltage was applied to the multilayer ceramic capacitor sample at a rate of 100 V / sec at 250 ° C., and a portion where the leakage current exceeded 10 mA was defined as a DC withstand voltage. The direct-current withstand voltage was preferably 50 V / μm or more, and it was judged that it was good if it was 100 V / μm or more. More preferably, the DC withstand voltage is 150 V / μm or more.

[高温負荷寿命]
高温負荷寿命試験は、各試料番号の試料200個について、温度250℃で、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を印加して、絶縁抵抗の経時変化を測定した。絶縁抵抗が1桁劣化した試料を故障と判定し、故障時間のワイブル解析から50%の平均故障時間(MTTF)を求めた。本発明では、平均故障時間(MTTF)を高温負荷寿命とした。高温負荷寿命は長い方が好ましく、80時間以上、より好ましくは120時間以上を良好であると判断した。
[High temperature load life]
In the high-temperature load life test, a DC voltage was applied to 200 samples of each sample number at a temperature of 250 ° C. so as to be 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer, and the change with time of the insulation resistance was measured. A sample in which the insulation resistance was deteriorated by one digit was determined to be faulty, and a mean time to failure (MTTF) of 50% was obtained from Weibull analysis of the faulty time. In the present invention, the mean time to failure (MTTF) is defined as the high temperature load life. It was determined that the high-temperature load life was longer, more preferably 80 hours or more, and more preferably 120 hours or more.

[画像解析によるα、βの評価]
焼成して得られた積層セラミックコンデンサ試料に対して、FIB(集束イオンビーム:Focused Ion Beam)を用いてマイクロサンプリングを行い、誘電体層のTEM試料を作製した。このTEM試料に対しJEOL製の走査透過電子顕微鏡であるJEM2200FSを用いSTEM−EDS(Scanning Transmission Electron Microscopy―Energy Dispersive X−ray Spectrometry)マッピング行った。マッピングの視野は、7μm×7μmとし、各試料に対し10視野以上マッピングを行った。これらの方法で得られた元素マップを用いて、K(Ba1−xSrNb15の元素であるK、Ba、Sr、Nbと、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oの元素であるCa、Sr、Ti、Zrの面積を特定し、各10視野以上の結果の平均面積を用いて、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)と、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とを算出した。本実施形態では、高い直流耐電圧と良好な高温負荷寿命とを得るため、0.50≦α/β≦1.90、かつ、80%≦α+βであることを良好とした。
[Evaluation of α and β by image analysis]
Micro-sampling was performed on the multilayer ceramic capacitor sample obtained by firing using FIB (Focused Ion Beam) to prepare a TEM sample of the dielectric layer. STEM-EDS (Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectrometry) mapping was performed on this TEM sample using JEM2200FS, a scanning transmission electron microscope manufactured by JEOL. The mapping visual field was set to 7 μm × 7 μm, and mapping was performed for 10 or more visual fields for each sample. Using elemental map obtained by these methods, K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O is an element of 15 K, Ba, Sr, and Nb, (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) is an element of the O 3 Ca, Sr, Ti, identifies the area of the Zr, using the mean area of each 10 field above results, K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 the area ratio of the formed crystal grains in O 15 alpha and (%), (Ca 1- y Sr y) (Zr 1-z Ti z) the area ratio of crystals composed particles O 3 β (%) Was calculated. In the present embodiment, in order to obtain a high DC withstand voltage and a good high-temperature load life, it is preferable that 0.50 ≦ α / β ≦ 1.90 and 80% ≦ α + β.

Figure 0006665711
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表2に示す結果によれば、試料No.1〜試料No.32のうち、本実施形態の範囲内にある積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における比誘電率が200以上であり、250℃において、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を連続印加した際の高温負荷寿命が80時間以上であることが確認できた。   According to the results shown in Table 2, Sample No. No. 1 to No. 1 32, the multilayer ceramic capacitor sample within the range of the present embodiment has a relative dielectric constant at 250 ° C. of 200 or more and a DC voltage at 250 ° C. so as to be 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer. It was confirmed that the high temperature load life when continuously applied was 80 hours or more.

これに対し、試料No.1は、化学式K(Ba1−xSrNb15のxが0.35未満と本実施形態の範囲外のため、十分な絶縁性が得られ難く、55時間と低い高温負荷寿命となっている。また、試料No.7は、xが0.75を超えており本実施形態の範囲外のため、高温負荷寿命が70時間と低い高温負荷寿命となることが確認できた。 On the other hand, the sample No. No. 1 is a chemical formula K (Ba 1−x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 where x is less than 0.35 and out of the range of the present embodiment, so that it is difficult to obtain sufficient insulating properties, and a high temperature load as low as 55 hours Life is over. In addition, the sample No. In No. 7, since x exceeded 0.75 and was outside the range of the present embodiment, it was confirmed that the high-temperature load life was as low as 70 hours.

また、試料No.8、試料No.9は、化学式(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oのyが0.01未満と本実施形態の範囲外のため、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られず、80時間未満の低い高温負荷寿命となっている。一方、試料No.14、試料No.21は、yが0.25を超えており本実施形態の範囲外のため、高温における絶縁性が低いため、80時間未満の低い高温負荷寿命となることが確認できた。 In addition, the sample No. 8, sample no. 9 is probably because y of formula (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 is out of the scope of this embodiment and less than 0.01, a cause degradation of high-temperature load life The effect of suppressing the transfer of oxygen vacancies cannot be obtained, and the low-temperature high-load life of less than 80 hours is obtained. On the other hand, sample No. 14, sample no. It was confirmed that the sample No. 21 had a low high-temperature load life of less than 80 hours because the value of y exceeded 0.25 and was out of the range of the present embodiment.

また、試料No.8、試料No.15は、化学式(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oのzが0.01未満と本実施形態の範囲外のため、高温負荷寿命の劣化原因であると考えられる酸素欠陥の移動を抑制する作用が得られず、80時間未満の低い高温負荷寿命となっている。一方、試料No.20、試料No.21は、zが0.25を超えており本実施形態の範囲外のため、高温における絶縁性が低いため、80時間未満の低い高温負荷寿命となることが確認できた。 In addition, the sample No. 8, sample no. 15 is considered to be because the chemical formula (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 and z is outside the scope of this embodiment and less than 0.01, a cause degradation of high-temperature load life The effect of suppressing the transfer of oxygen vacancies cannot be obtained, and the low-temperature high-load life of less than 80 hours is obtained. On the other hand, sample No. 20, sample no. It was confirmed that the sample No. 21 had a low high-temperature load life of less than 80 hours because z exceeded 0.25 and was out of the range of the present embodiment, so that the insulating property at a high temperature was low.

更に、試料No.22は、aが0.32未満、試料No.28はaが0.66を超えた本実施形態の範囲外のため、80時間未満の低い高温負荷寿命となっている。   Further, the sample No. In Sample No. 22, a was less than 0.32; 28 has a low high-temperature load life of less than 80 hours because a is outside the range of the present embodiment in which a exceeds 0.66.

実施例2
ここでは、上記に示した誘電体組成物の製造方法2を用いて、前記K(Ba1−xSrNb15または(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成されている結晶粒子の面積割合を高めた場合について検証した結果を示した。
Example 2
Here, by using the manufacturing method 2 of the dielectric composition indicated above, the K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 or (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z 3 ) The results of verification of the case where the area ratio of the crystal grains composed of O 3 was increased were shown.

まず、K(Ba1−xSrNb15は、出発原料として平均粒径1.0μm以下のKCO、BaCO、SrCO、Nb粉末を準備した。表3に示したxとなるように、上記の出発原料を秤量し、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、保持温度900℃〜1000℃において、保持時間10時間〜24時間で、第一の熱処理を行い、その後、保持温度750℃〜850℃において、保持時間10時間〜24時間の第二の熱処理を行うことで、K(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末を得た。 First, K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15 was prepared an average particle size 1.0μm or less of K 2 CO 3, BaCO 3, SrCO 3, Nb 2 O 5 powder as a starting material. The starting materials were weighed so that x shown in Table 3 was obtained, and wet-mixed for 17 hours by a ball mill using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a mixed raw material powder. Thereafter, a first heat treatment is performed at a holding temperature of 900 ° C. to 1000 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours, and thereafter, a second heat treatment is performed at a holding temperature of 750 ° C. to 850 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours. by performing, to obtain a calcined powder of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15.

次に、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oは、出発原料として平均粒径1.0μm以下のCaCO、SrCO、TiO、ZrO粉末を準備した。表3に示したy、zとなるように、上記の出発原料を秤量し、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して混合原料粉末を得た。その後、保持温度950℃〜1100℃において、保持時間10時間〜24時間で、第一の熱処理を行い、その後、保持温度750℃〜850℃において、保持時間10時間〜24時間の第二の熱処理を行うことで、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oの仮焼き粉末を得た。 Next, (Ca 1-y Sr y ) (Zr 1-z Ti z) O 3 was prepared an average particle size 1.0μm or less of CaCO 3, SrCO 3, TiO 2 , ZrO 2 powder as the starting material. The starting materials described above were weighed so as to obtain y and z shown in Table 3, and were wet-mixed for 17 hours by a ball mill using ethanol as a dispersion medium. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a mixed raw material powder. Thereafter, a first heat treatment is performed at a holding temperature of 950 ° C. to 1100 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours, and then a second heat treatment is performed at a holding temperature of 750 ° C. to 850 ° C. for a holding time of 10 hours to 24 hours. by performing, to obtain a calcined powder of (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3.

得られたK(Ba1−xSrNb15の仮焼き粉末と、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oの仮焼き粉末を表3の配合比率になるように秤量した後、分散媒としてのエタノールを用いでボールミルにより17時間〜36時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して表3に示す誘電体組成物原料粉末を得た。 Blending the calcined powder obtained K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15, (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O Table 3 calcined powder 3 After weighing so as to obtain the ratio, the mixture was wet-mixed with a ball mill using ethanol as a dispersion medium for 17 hours to 36 hours. Thereafter, the obtained mixture was dried to obtain a dielectric composition raw material powder shown in Table 3.

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その後、実施例1と同様な方法で誘電体層用ペースト及び内部電極層用ペーストを作製した。   Thereafter, a paste for a dielectric layer and a paste for an internal electrode layer were prepared in the same manner as in Example 1.

そして、実施例1と同様な方法でグリーンチップを作製した。   Then, a green chip was manufactured in the same manner as in Example 1.

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、アニール処理を行うことで積層セラミック焼結体を得た。なお、なお、脱バインダ処理、焼成及びアニールの条件は、以下の通りである。また、それぞれの雰囲気ガスの加湿にはウェッターを用いた。   Next, the obtained green chip was subjected to binder removal processing, firing, and annealing treatment to obtain a multilayer ceramic sintered body. Note that the conditions for the binder removal treatment, firing and annealing are as follows. In addition, a wetter was used for humidification of each atmosphere gas.

(脱バインダ処理)
昇温速度:100℃/時間
保持温度:400℃
温度保持時間:8.0時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
(焼成)
昇温速度:2000℃/時間
保持温度:1100℃〜1350℃
温度保持時間:1.0時間
冷却速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNとHとの混合ガス
酸素分圧:10−2〜10−5Pa
(アニール処理)
保持温度:500℃〜1000℃
温度保持時間:2.0時間
昇温、降温速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したNガス
(Binder removal processing)
Heating rate: 100 ° C / hour Holding temperature: 400 ° C
Temperature holding time: 8.0 hours Atmosphere gas: humidified mixed gas of N 2 and H 2 (firing)
Heating rate: 2000 ° C / hour Holding temperature: 1100 ° C to 1350 ° C
Temperature holding time: 1.0 hour Cooling rate: 200 ° C./hour Atmosphere gas: mixed gas of humidified N 2 and H 2 Oxygen partial pressure: 10 −2 to 10 −5 Pa
(Annealing treatment)
Holding temperature: 500 ° C to 1000 ° C
Temperature holding time: 2.0 hours, temperature rise / fall rate: 200 ° C./hour Atmosphere gas: humidified N 2 gas

得られた積層セラミック焼結体について誘電体層の結晶構造をX線回折(XRD)測定したところ、本実施形態に係る積層セラミック焼結体については、K(Ba1−xSrNb15と(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oとが、それぞれ単独で存在していることを確認した。 The crystal structure of the dielectric layer of the obtained multilayer ceramic sintered body was measured by X-ray diffraction (XRD). As a result, K (Ba 1−x Sr x ) 2 Nb was obtained for the multilayer ceramic sintered body according to the present embodiment. 5 O 15 and a (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3 was confirmed to be present singly.

また、得られた各積層セラミック焼結体についてICP発光分光分析法を用いて、各試料の組成分析を行った結果、表3及び表4に記載されている誘電体組成物とほぼ同等な値であることを確認した。   In addition, as a result of performing composition analysis of each sample using ICP emission spectroscopy for each of the obtained multilayer ceramic sintered bodies, values substantially equivalent to those of the dielectric compositions described in Tables 3 and 4 were obtained. Was confirmed.

得られた積層セラミック焼結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共晶合金を塗布し、図1に示す積層セラミックコンデンサと同形状の試料No.33から試料No.64の積層セラミックコンデンサ試料を得た。得られた積層セラミックコンデンサ試料のサイズは、いずれも3.2mm×1.6mm×1.2mmであり、誘電体層の厚み10μm、内部電極層の厚み2μm、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は50層であった。   After polishing the end face of the obtained multilayer ceramic sintered body by sandblasting, an In-Ga eutectic alloy was applied as an external electrode, and a sample No. 1 having the same shape as the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 33 to Sample No. 64 multilayer ceramic capacitor samples were obtained. The size of each of the obtained multilayer ceramic capacitor samples was 3.2 mm × 1.6 mm × 1.2 mm, the thickness of the dielectric layer was 10 μm, the thickness of the internal electrode layer was 2 μm, and the dielectric material sandwiched between the internal electrode layers. The number of layers was 50 layers.

得られた試料No.33から試料No.64の積層セラミックコンデンサ試料について、実施例1と同様な測定方法を用いて、比誘電率、直流耐電圧、高温負荷寿命、画像解析によるK(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子及び(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合を測定、評価し、表4に示した。 The obtained sample No. 33 to Sample No. For 64 multilayer ceramic capacitor samples, using the same measurement method as in Example 1, the relative dielectric constant, DC withstand voltage, high-temperature load life, and K (Ba 1−x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 by image analysis were used. measuring the area ratio of crystals composed particles comprised crystal grains and (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3, were evaluated and shown in Table 4.

Figure 0006665711
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表4に示す結果によれば、試料No.33〜試料No.64のうち、本実施形態の範囲内にあり、0.50≦α/β≦1.90であり、80%≦α+βである積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における比誘電率が200以上であり、250℃における直流耐電圧が100V/μmであり、250℃において、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を連続印加した際の高温負荷寿命が100時間以上であることが確認できた。   According to the results shown in Table 4, Sample No. 33-Sample No. 64, the multilayer ceramic capacitor sample in the range of this embodiment, 0.50 ≦ α / β ≦ 1.90 and 80% ≦ α + β has a relative dielectric constant at 250 ° C. of 200 or more. , The DC withstand voltage at 250 ° C. is 100 V / μm, and the high-temperature load life when the DC voltage is continuously applied at 250 ° C. so as to be 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer is 100 hours or more. Was confirmed.

また、表2と表4に示した結果によれば、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とした場合、αとβとの関係が0.50≦α/β≦1.90であり、80%≦α+βを満足しない積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における直流耐電圧が100V/μm未満となることが確認できた。
このように、誘電体組成物の材料組成を制御するだけでは無く、同時に誘電体組成物を構成している結晶粒子の組成も制御することで、これまで実現することが困難であった250℃において高い高温負荷寿命と高い直流耐電圧とを両立できることが分かった。
Also, according to the results shown in Tables 2 and 4, the area ratio of the crystal grains composed of K (Ba 1-x Sr x ) 2 Nb 5 O 15 is α (%), (Ca 1-y Sr y ) When the area ratio of the crystal grains composed of (Zr 1 -zTiz ) O 3 is β (%), the relationship between α and β is 0.50 ≦ α / β ≦ 1.90. , 80% ≦ α + β, it was confirmed that the DC withstand voltage at 250 ° C. was less than 100 V / μm.
As described above, by controlling not only the material composition of the dielectric composition but also the composition of the crystal particles constituting the dielectric composition, it has been difficult to realize 250 ° C. It was found that both high high-temperature load life and high DC withstand voltage could be achieved.

実施例3
実施例2と同様な方法を用いて、表5に示す誘電体組成物原料粉末を作製した。
Example 3
Using the same method as in Example 2, a dielectric composition raw material powder shown in Table 5 was produced.

Figure 0006665711
Figure 0006665711

得られた誘電体組成物原料粉末を実施例2と同様な方法を用いて、積層セラミックコンデンサ試料を作製し、実施例1及び実施例2と同様な測定、評価し、結果を表6に示した。   A multilayer ceramic capacitor sample was prepared from the obtained dielectric composition raw material powder in the same manner as in Example 2, and the same measurements and evaluations as in Examples 1 and 2 were performed. The results are shown in Table 6. Was.

Figure 0006665711
Figure 0006665711

表6に示す結果によれば、本実施形態の範囲内の試料No.65〜試料No.85のうち、前記x、y、z、α、βが、0.35≦x≦0.50、0.02≦y≦0.10、0.02≦z≦0.10、0.60≦α/β≦1.50、90%≦α+βを満足する積層セラミックコンデンサ試料は、250℃における比誘電率が200以上であり、250℃における直流耐電圧が150V/μmであり、250℃において、誘電体層の厚みに対し20V/μmとなるように直流電圧を連続印加した際の高温負荷寿命が120時間以上とより良好な特性を示すことが確認できた。   According to the results shown in Table 6, the sample No. within the range of the present embodiment. 65-Sample No. 85, the x, y, z, α, β are 0.35 ≦ x ≦ 0.50, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0.02 ≦ z ≦ 0.10, 0.60 ≦ The multilayer ceramic capacitor sample satisfying α / β ≦ 1.50 and 90% ≦ α + β has a relative dielectric constant at 250 ° C. of 200 or more, a DC withstand voltage at 250 ° C. of 150 V / μm, It was confirmed that the high-temperature load life when a DC voltage was continuously applied so as to be 20 V / μm with respect to the thickness of the dielectric layer was 120 hours or more, indicating better characteristics.

今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。   The embodiments and examples disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the embodiments and examples, and is intended to include any modifications or variations within the meaning and range equivalent to the terms of the claims.

250℃という高温領域において高い直流耐電圧及び高温負荷寿命を有する為、車載用としてエンジンルームに近接する環境下や、さらに、SiCやGaN系の半導体を用いたパワーデバイス近傍に搭載される電子部品としての用途にも適用できる。   Since it has a high DC withstand voltage and high-temperature load life in a high temperature region of 250 ° C., it is an electronic component to be mounted in an environment close to an engine room for a vehicle or in the vicinity of a power device using a SiC or GaN-based semiconductor. It can also be applied to applications.

1 積層セラミックコンデンサ
2 誘電体層
3 内部電極層
4 外部電極
10 コンデンサ素子本体
REFERENCE SIGNS LIST 1 multilayer ceramic capacitor 2 dielectric layer 3 internal electrode layer 4 external electrode 10 capacitor element body

Claims (4)

化学式a{K(Ba1−xSrNb15}+b{(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)O}で表される主成分を有する誘電体組成物において、前記x、y、zが、
0.35≦x≦0.75、0.01≦y≦0.25、0.01≦z≦0.25であり、
前記aとbとの関係が、a+b=1.00であり、0.32≦a≦0.66
であることを特徴とする誘電体組成物。
The dielectric composition having a main component represented by the chemical formula a {K (Ba 1-x Sr x) 2 Nb 5 O 15} + b {(Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) O 3} Wherein the x, y, and z are:
0.35 ≦ x ≦ 0.75, 0.01 ≦ y ≦ 0.25, 0.01 ≦ z ≦ 0.25,
The relationship between a and b is a + b = 1.00, and 0.32 ≦ a ≦ 0.66
A dielectric composition, characterized in that:
前記誘電体組成物が複数の結晶粒子で構成され、前記誘電体組成物を構成している結晶粒子全体の面積割合を100%とした場合に、K(Ba1−xSrNb15で構成される結晶粒子の面積割合をα(%)、(Ca1−ySr)(Zr1−zTi)Oで構成される結晶粒子の面積割合をβ(%)とした場合、前記αとβとの関係が、0.50≦α/β≦1.90であり、80%≦α+βであることを特徴とする請求項1に記載の誘電体組成物。 When the dielectric composition is composed of a plurality of crystal particles and the area ratio of the whole crystal particles constituting the dielectric composition is 100%, K (Ba 1−x Sr x ) 2 Nb 5 the area ratio of the formed crystal grains in O 15 α (%), and (Ca 1-y Sr y) (Zr 1-z Ti z) the area ratio of crystals composed particles O 3 β (%) 2. The dielectric composition according to claim 1, wherein the relationship between α and β satisfies 0.50 ≦ α / β ≦ 1.90 and 80% ≦ α + β. 前記x、y、z、α、βが、0.35≦x≦0.50、0.02≦y≦0.10、0.02≦z≦0.10、0.60≦α/β≦1.50、90%≦α+βであることを特徴とする請求項2に記載の誘電体組成物。   X, y, z, α, β are 0.35 ≦ x ≦ 0.50, 0.02 ≦ y ≦ 0.10, 0.02 ≦ z ≦ 0.10, 0.60 ≦ α / β ≦ 3. The dielectric composition according to claim 2, wherein 1.50, 90% ≦ α + β. 誘電体層と内部電極層とを有する電子部品であって、前記誘電体層が、請求項1から請求項3のいずれかに記載の誘電体組成物より成ることを特徴とする電子部品。
An electronic component having a dielectric layer and an internal electrode layer, wherein the dielectric layer is made of the dielectric composition according to any one of claims 1 to 3.
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