JP7035914B2 - 誘電体組成物および電子部品 - Google Patents
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Description
[1]化学式(A1)a(A2)b(B1)c(B2)dO15+σで表されるタングステンブロンズ型複合酸化物を主成分として含む誘電体組成物であって、
A1は、Ba、SrおよびCaからなる群から選ばれる1種以上であり、
A2は、Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luからなる群から選ばれる少なくとも1種以上であり、
B1は、TiおよびZrからなる群から選ばれる1種以上であり、
B2は、NbおよびTaからなる群から選ばれる1種以上であり、
a、b、cおよびdが、それぞれ、
2.05≦a≦2.25、
0.80≦b≦1.20、
2.05≦c≦2.25、
2.70≦d≦2.95、
である関係を満足する誘電体組成物である。
VおよびSiの含有量は、主成分100molに対して、それぞれ、
0.30mol≦V≦10.0mol、
5.00mol≦Si≦20.00mol、
である関係を満足する[1]に記載の誘電体組成物である。
1.積層セラミックコンデンサ
1.1 積層セラミックコンデンサの全体構成
1.2 誘電体層
1.3 内部電極層
1.4 外部電極
2.誘電体組成物
2.1 複合酸化物
2.2 VおよびSiの酸化物
3.積層セラミックコンデンサの製造方法
4.本実施形態における効果
5.変形例
(1.1 積層セラミックコンデンサの全体構成)
本実施形態に係る電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ1が図1に示される。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素子本体10を有する。この素子本体10の両端部には、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。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、素子本体10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。
誘電体層2は、後述する本実施形態に係る誘電体組成物から構成されている。その結果、誘電体層2を有する積層セラミックコンデンサは、高温度域においても、高い電界強度下で高い比抵抗を示し、かつ高い絶縁破壊電圧を示すことができる。
本実施形態では、内部電極層3は、各端面が素子本体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。
外部電極4に含有される導電材は特に限定されない。たとえばNi、Cu、Ag、Pd、Pt、Auあるいはこれらの合金、導電性樹脂など公知の導電材を用いればよい。外部電極4の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
本実施形態に係る誘電体組成物は、タングステンブロンズ型結晶構造を有する複合酸化物を主成分として含有している。具体的には、複合酸化物は、本実施形態に係る誘電体組成物100mol中に、50molよりも多く含有され、75mol以上含まれることが好ましい。
当該複合酸化物に含まれる酸素以外の元素は、タングステンブロンズ型結晶構造において占有するサイトおよび価数を基準として、4つの元素グループ(「A1」、「A2」、「B1」および「B2」)に分けられ、化学式(A1)a(A2)b(B1)c(B2)dO15+σで表される。
本実施形態に係る誘電体組成物は、上記の複合酸化物以外に、副成分として、VおよびSiの酸化物を含有する。VおよびSiの酸化物を含むことにより、上述した効果がさらに向上する。
次に、図1に示す積層セラミックコンデンサ1の製造方法の一例について以下に説明する。
本実施形態では、化学式(A1)2(A2)1(B1)2(B2)3O15で表される複合酸化物の組成に対して、「A1」および「B1」の原子数が多く、「B2」の原子数が少ない複合酸化物を採用している。
上述した実施形態では、本実施形態に係る電子部品が積層セラミックコンデンサである場合について説明したが、本実施形態に係る電子部品は、積層セラミックコンデンサに限定されず、上述した誘電体組成物を有する電子部品であれば何でもよい。
まず、主成分の出発原料として平均粒径1.0μm以下のBaCO3、La(OH)3、ZrO2、Nb2O5の各粉末を準備した。最終的に得られる誘電体組成物に含まれる主成分(複合酸化物)が表1および2に示す組成を有するように、これらの原料を秤量した。その後、分散媒としてエタノールを用いてボールミルにより24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900℃、保持時間2時間の条件で熱処理を行い、主成分の仮焼き粉末を得た。
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N2とH2との混合ガス
昇温速度:500℃/時間
保持温度:1200℃~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N2とH2との混合ガス
酸素分圧:10-5~10-9Pa
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N2ガス
積層セラミックコンデンサ試料に対し、225℃において、デジタル抵抗メータ(ADVANTEST社製R8340)にて、測定電圧280V(電界強度40V/μm)、測定時間60秒の条件で絶縁抵抗を測定した。なお、参考のため、測定電圧を42V(電界強度6V/μm)とした場合の絶縁抵抗も同様に測定した。
積層セラミックコンデンサ試料を、225℃のオイルバス中に載置し、昇圧速度100V/secの条件で直流電圧を印加し、漏れ電流が10mAを超えた時点での電圧値を耐電圧とした。得られた耐電圧を誘電体層の厚みで割ることにより、単位厚みあたりの耐電圧(絶縁破壊電圧)を算出した。絶縁破壊電圧は高いほうが好ましく、本実施例では、絶縁破壊電圧が220V/μm以上である試料を良好であると判断した。結果を表1および2に示す。
積層セラミックコンデンサ試料に対し、225℃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とに基づき算出した。結果を表1および2に示す。
焼成後の誘電体組成物が表3に示す組成を有するように、準備した出発原料を秤量した以外は、実験1と同じ方法により、コンデンサ試料を作製した。また、作製したコンデンサ試料に対して、実験1と同じ方法により、225℃における特性を評価した。結果を表3に示す。
副成分の出発原料として、V2O5およびSiO2の各粉末を準備した。なお、副成分の出発原料の平均粒径は0.2μm以上2.0μm以下であった。これらの出発原料を、複合酸化物100molに対して、表4に示す組成比となるように秤量した。その後、分散媒としてエタノールを用いてボールミルにより各副成分の出発原料を24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粉末を得た。その後、大気中で保持温度800℃、保持時間2時間の条件で熱処理を行い、副成分の仮焼き粉末を得た。
10… 素子本体
2… 誘電体層
3… 内部電極層
4… 外部電極
Claims (3)
- 化学式(A1)a(A2)b(B1)c(B2)dO15+σで表されるタングステンブロンズ型複合酸化物を主成分として含む誘電体組成物であって、
前記A1は、Ba、SrおよびCaからなる群から選ばれる1種以上であり、
前記A2は、Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luからなる群から選ばれる1種以上であり、
前記B1は、TiおよびZrからなる群から選ばれる1種以上であり、
前記B2は、NbおよびTaからなる群から選ばれる1種以上であり、
前記a、b、cおよびdが、それぞれ、
2.05≦a≦2.25、
0.80≦b≦1.20、
2.05≦c≦2.25、
2.70≦d≦2.95、
ある関係を満足する誘電体組成物。 - 前記誘電体組成物は、副成分として、Vの酸化物およびSiの酸化物を含み、
VおよびSiの含有量は、主成分100molに対して、それぞれ、
0.30mol≦V≦10.0mol、
5.00mol≦Si≦20.00mol、
である関係を満足する請求項1に記載の誘電体組成物。 - 請求項1または2に記載の誘電体組成物を含む誘電体層と、電極層と、を備える電子部品。
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