JPH02242516A

JPH02242516A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH02242516A
Application number: JP1062406A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kuramitsu; 秀紀倉光
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1990-09-26
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JP2899302B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は誘電率、絶縁抵抗、絶縁破壊電圧が高３へく、良好度Ｑにすぐれ、容量温度係数が小さく、かつ積
層セラミックコンデンサへの利用においては、内部電極
の厚みを薄くしたときの静電容量と良好度Ｑの低下を防
ぎ、静電容量と良好度Ｑのバラツキを小さくできる誘電
体磁器組成物に関するものである。

従来の技術従来から誘電率、絶縁抵抗が高く、良好度Ｑにすぐれ、
容量温度係数が小さい誘電体磁器組成物として下記のよ
うな系が知られている。

−Ｂａ０−Ｔｉｅ２−Ｎｄ２０５系 −ＢａＯ−Ｔｉｅ２−８ｍ２０３系発明が解決しようとする課題しかし、これらの組成、例えば０．１１　ＢａＯ０，６
８Ｔｉ○２−０．２１　Ｎｄ２Ｏ３の組成比からなる誘
電体材料を使用し、パラジウムの内部電極厚み４μｍ。

誘電体厚み１２μｍ、内部電極の重なり寸法１．２箇×
０．７ＷｒＩｎ、誘電体層数１９の積層構造をもつ積層
セラミックコンデンザを作製すると、静電容量の平均値
ニア４２ｐＦ、良好度Ｑの平均値：８７００容量温度係
数の平均値：　Ｎ　３５ｐｐｍ／℃、絶縁抵抗の平均値
：　６．ＯＸ　１０１２Ω、絶縁破壊強度の平均値：１
１７ＫＶ／、であり、絶縁抵抗と絶縁破壊強度において
満足できる値でない。

また、積層セラミックコンデンザのコストダウンを行う
ため、及び素体内部の構造欠陥であるデラミネーション
の発生を防ぐため、パラジウムの内部電極厚み’ｚｔ：
４ｔｔｍから２μｍに薄くすると、上記の組成比の誘電
体材料を使用し、上記の誘電体厚み内部電極型なり寸法
、誘電体層数の積層構造をもつ積層セラミックコンデン
サの静電容量の平均値が、６１０ｐＦと小さくなるとと
もに静電容量のバラツキが２６６〜ア１３ｐＦ　と大き
くなる。

さらに、良好度Ｑの平均値も４０００と低くなるととも
に良好度Ｑのバラツキが６０Ｑ〜８８００と犬さくなる
という課題があった。

課題を解決するための手段これらの課題を解決するために本発明は、一般式％式％と表わした時（ただし、Ｘ＋７＋Ｚ＝１．Ｏ○。

Ｒｅ２Ｏ３は、Ｌ２Ｌ２０３．Ｐｒ２０１１／、ｌＮｄ
２Ｏ！１１５ｍ２０３の中から選ばれる少なくとも１種
以上の希土類元素の酸化物。）、ｘ、ｙ、ｚが以下に表
わす各点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆで四重れるモル比の範
囲からなる主成分１００重量部に対して、副成分として
タンタル酸化物１Ｔａ２０ｓに換算して０．１〜１２．
０重量部含有したことを特徴とする誘電体磁器組成物を
提供するものである。

６へ−１・作用第１図は本発明にかかる組成物の主成分の組成範囲を示
す三元図であり、主成分の組成範囲を限定した理由を第
１図を参照しながら説明する。すなわち、Ａ領域では焼
結が著しく困難である。才た、Ｂ領域では良好度Ｑが低
下し実用的でなくなる。さらに、Ｃ，Ｄ領域では温度係
数がマイナス側に犬きくな９過ぎて実用的でなくなる。

そして、Ｅ領域では容量温度係数がプラス方向に移行す
るが誘電率が小さく実用的でなくなる。また、Ｒｅ２０
３をＬ　＆　２０　ｘ、　、Ｐ　ｒ　２０．１７ｓ　、
Ｎｄ　２０３．Ｓ　ｍ　２０　ｓから選ぶことにより、
Ｌａ２Ｏ３，Ｐｒ２０１１／３１Ｎｄ２０．ｌＳｍ２Ｏ
３の順で誘電率を大きく下げることなく温度係数をプラ
ス方向に移行することが可能であり、　Ｌａ２Ｏ３゜Ｐ
ｒ２０．、．６．Ｎｄ２０６．　Ｓｍ２０５の１種ある
いは組合せによシ容量温度係数の調節が可能である。

第２図は本発明にかかる組成物の主成分に対し。

副成分子ａ２０５の含有効果を積層セラミックコンデン
ザの特性で示すグラフであり、Ｔ　ａ　２０　ｓの含有
範囲を限定した理由をグラフを参照しながら説明す７１
＼る。第２図に示すようにＴ２Ｌ２０５ヲ含有することに
より、絶縁抵抗、絶縁破壊強度、良好塵Ｑが向上し、ま
た静電容量を高め、静電容量のバラツキを小さくする効
果を有する。そして、Ｔ２Ｌ２０５の含有により、絶縁
抵抗、絶縁破壊強度は向上するが、Ｔａ　２０　ｓの含
有量が主成分１００重量部に対し、０．１重量部未満で
は静電容量と良好塵Ｑが低く、１だ静電容量と良好塵Ｑ
のバラツキが太きいため、この発明の範囲から除外した
。一方、Ｔ２Ｌ２０５の含有量が主成分に対し、１２．
０重量部を超えると良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し、容量
温度係数がマイナス側に大きくなり、実用的でなくなる
。

本発明はさらに、上記組成物に、マンガン、亜鉛、鉄及
びケイ素の酸化物から選ばれる少なくとも１種以上を、
それぞれＭｎＯ２，ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３及びＳｉＯ２に
換算して主成分と副成分を合わせた１００重量部に対し
、０．０６〜１．００重量部添加せしめた構成とするこ
とができる。これらの添加物は磁器の焼結性を向上させ
る効果を有し、その添加量が０．０６重量部未満では添
加効果はなく、１．００重量部を超えると誘電率が低下
し実用的でなくなる。

実施例以下に、本発明を具体的実施例により説明する。

（実施例１）出発原料には化学的に高純度のＢ２Ｌｂｏ３．　Ｔｉｅ
２　。

Ｌａ２０３．　Ｐｒ６０．１．　Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ
３及びＴ　ａ　２０　ｓ粉末を下記の第１表に示す組成
比になるように秤量し、めのうボールを備えたゴム内張
りのボールミルに純水とともに入れ、湿式混合後、脱水
乾燥した。この乾燥粉末を高アルミナ質のルツボに入れ
、空気中で１０００℃にて２時間仮焼した。この仮焼粉
末を、めのうボールを備えたゴム内張ジのボールミルに
純水とともに入れ、湿式粉砕後、脱水乾燥した。この粉
砕粉末に、有機バインダーを加え、均質とした後、３２
メソシユのふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを
用いて成型圧力１ｔｏｎ／ｃＪで直径１５づ、厚み０．
４■に成型した。

次いで、成型円板を、ジルコニア粉末を敷いたアルミナ
質のサヤに入れ、空気中において第１表に９ハ・−−・示す温度で２時間焼成し、第１表に示す組成比の誘電体
磁器を得た。

こうして得られた誘電体磁器円板に、素子厚みと直径を
測定し、誘電率、良好塵Ｑ、容量温度係数測定用試料は
、誘電体磁器円板の両面全体に銀電極を焼き付け、絶縁
抵抗、絶縁破壊強度測定用試料は、誘電体磁器円板の外
周より内側に１Ｍｎの巾で銀電極の無い部分を設け、銀
電極を焼き付けた。また、誘電率、良好度Ｑ、温度係数
はＹＨＰ社製デジタルＬＣＲメータのモデル４２７６Ａ
ｉ使用し、測定温度２０℃、測定電圧１．ＯＶｒｍＳ測
定周波数１ＭＨｚでの測定により求めた。なお、静電容
量の温度変化は、−５６℃、−２５℃、２０℃、８５℃
、１２６℃の静電容量を測定し、直線性を確認するとと
もに、容量温度係数は、２０℃と８６℃の静電容量を用
い１次式によジ求めた。

１０へ−７１だ、誘電率は次式により求めた。

０１”−１４３，８ＸＣｏゞ。・ＣＯ：　２０℃での静電容量（ｐＦ　）Ｄ　：　誘電体
磁器の直径（能）ｔ　：　誘電体磁器の厚み（ｍ＋＋＋）さらに、絶縁抵
抗は、ＹＨＰ社製ＨＲメータのモデル４２７Ａｉ使用し
、測定電圧５０　Ｖ、ＤＪ１５．　。

測定時間１分間による測定より求めた。そして、絶縁破
壊強度は、菊水電子工業（株）製高電圧電源ＰＨ３３６
に一３形を使用し、試料をシリコンオイル中に入れ、昇
圧速度６０Ｖ／ｓｅａにより求めた絶縁破壊電圧を誘電
体厚みで除算し、ＩＭｎ当たりの絶縁破壊強度とした。

試験条件及び結果を第１表に併せて示す。

（以　下　余　白　）Ｃ０６５Ｃｏ：２０℃での静電容量（ｐＦ）Ｇ、：８５℃での静電容量（ｐＦ’　）（実施例２）出発原料には化学的に高純度のＢ　ａ　ＣＯ３，Ｔ　１
０２Ｌａ２０３．Ｐｒ６Ｏ１１，Ｎｄ２０３ＩＳｍ２０
６ＩＴ２Ｌ２０５９Ｎｄ２Ｏ３ＩＳ　、　Ｆｅ２Ｏ３及
び５１０２粉末を下記の第２表に示す組成比になるよう
に秤量し、それ以後は、実施例１の場合と同様に処理し
て下記の第２表に示す組成比の誘電体磁器を得た。

これらの試別の試験方法は実施例１と同様であり、試験
条件及び結果を第２表に併せて示す。

（以下余　白）４へ１６　＼（実施例３）出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３，ＴＩＯ２゜
Ｎｄ２０５．　Ｓｍ２Ｏ３及びＴ２Ｌ２０５　　粉末を
使用し、主成分０．１１　Ｂａ０−ｏ、６８　Ｔｉｅ□
−０，２１Ｎｄ２Ｏ５に対し、Ｔａ２０５’ｉｏ　、　
０．１　　、０．５　、１．０，６．０１０．０　、１
２．０　、１６．Ｏｗｔ％含有シタ仮焼粉砕粉を実施例
１と同様の方法で作製する。但し、Ｔａ２０５含有量０
，１５．０ｗｔ％ばこの発明の範囲外であジ、０．１　
、０．５　、１．０　、６．０　、１０．０　。

１２．０ｗｔ％は、この発明の範囲内である。

この仮焼粉砕粉末に、有機バインダー、可塑剤。

分散剤、有機溶剤を加え、アルミナボールを備えたポリ
エチレン製ポットで混合し、スラリーヲ作製した。混合
後、３００メツシユのナイロン布を使用し、沖過した。

沖過後のスラリーはドクターブレードにより、焼結後の
誘電体厚が約１２μｍとなるように、離型処理をしたポ
リエステルフィルム上にシートラ成形した。次に、ポリ
エステルフィルムから剥したシート１０枚全支持台の上
に積層した。

この上に、昭栄化学（株）裏向部電極パラジウムベース
）ＭＬ−３７２４’（（、焼結後の内部電極厚みが２／
１ｍ　となるように、スクリーン印刷し乾燥した。この
上にポリエステルフィルムから剥したソート１枚全積層
した。この上に、焼結後の内部電極重なり寸法が約１．
２闘×約○、７■となるように印刷位置をずらして内部
電極パラジウムペーストｉ印刷し、乾燥後ポリエステル
フィルムから剥したシート１枚を積層した。これらの操
作を、誘電体層数が１９となるまで繰返した。この上に
、ポリエステルフィルムから剥したシー１−１０枚を積
層した。この積層体を焼結後、内部電極重なジオ法が約
１．２ｗＸ約０．７ｍｍ、誘電体厚が約１２μｍ。

誘電体層数が１９の積層構造をもつ積層セラミックコン
デンサとなるように、切断した。切断した試料は、ジル
コニア粉末を敷いたアルミナ質のザヤに入れ、空気中に
おいて、室温から３５０℃捷で全５℃／Ｈｒで昇温し、
３６０℃よジ１００℃／ｈｒで昇温し、１２７０℃で２
時間焼成後、１００℃／ｈｒで室温まで降温した。焼結
後の試旧ば、耐水サンドペーパーを内側に貼ったポリエ
１７／、チレンボットに純水とともに入れ、ポリエチレンポット
ヲ回転させ焼結後の試料面を研磨し、外部電極と接合す
る内部電極部分を充分露出させた。

試料はポリエチレンポットより取り出し乾燥後、内部電
極露出部分に銀の外部電極を焼き付け、内部電極と導通
させ、積層セラミソクコンデンザを作製した。

これらの試料の静電容量、良好度Ｑ、容量温度係数、絶
縁抵抗、絶縁破壊強度は実施例１と同様の条件での測定
により求めた。また、積層構造の確認は、積層セラミッ
クコンデンザの長さ方向及び幅方向の約１／２の研磨断
面を、内部電極重なり寸法は倍率１００．誘電体厚みと
内部電極厚みは倍率４００での観察より求めた。

その測定結果を第２図に示す。

なお、実施例における誘電体磁器の作製方法では、Ｂａ
Ｃ０３，ＴＩＯ２＋　Ｌａ　２０３．Ｐｒ６０１４．Ｎ
ｄ２０Ｎｄ２Ｏ３ＩＳ、　ＭｎＯ２，ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ
３及び５ｉＯ２ｆ、（使用したが、この方法に限定され
るものではなく、所望の組成比になるように、ＢａＴｉ
０３などの化合物、１８へ−７あるいは炭酸塩、水酸化物々ど空気中での加熱により、
ＢａＯ、ＴＩＯ２，Ｌａ２０３．　Ｐｒ６０．、　、　
Ｎｄ２Ｏ３Ｓｍ２Ｏ３，Ｔａ２０５．　ＭｎＯ２，Ｚｎ
Ｏ、Ｆｅ２Ｏ，及びＳｉＯ、。

となる化合物を使用しても実施例と同程度の特性を得る
ことができる。さらには、主成分をあらかじめ仮焼し、
副成分を添加しても実施例と同程度の特性を得ることが
できる。

発明の効果以上のように本発明によれば、誘電率、絶縁抵抗、絶縁
破壊電圧が高く、良好度Ｑにすぐれ、容量温度係数が小
さく、かつ積層セラミックコンデンザへの利用において
は、内部電極の厚みを薄くしたときの静電容量と良好度
Ｑの低下を防ぎ、静電容量と良好度Ｑのバラツキを小さ
くできるため、内部電極の厚みを薄くして、積層セラミ
ックコンデンサのコストダウンが行えるとともに内部構
造欠陥であるデラミネーションの発生を防ぐことができ
る。また、絶縁破壊電圧が高いため、誘電体層の厚みを
薄くし、素体の小形化、大容量化が可能である。

１９・＼− さらに、マンガン、亜鉛、鉄及びケイ素の酸化物の添加
により、焼成温度を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる主成分の組成範囲を説明する三
元図、第２図は本発明にかかる主成分０．１１　Ｂａ０
−ｏ、６８　ＴｉＯ２−０，２１Ｎｄ２Ｏ５に対する副
成分子ａ２０５の含有効果を、誘電体厚：１２μｍ。内部電極型なり寸法：　１．２　ｒｒｒｍ、　Ｘｏ、７
羽、誘電体層数：１９の積層構造をもつ積層セラミック
コンデンサの電気特性で示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ＿２−ｚＲｅ＿２Ｏ＿３と表わした
時（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００。Ｒｅ＿２Ｏ＿３は、Ｌａ＿２Ｏ＿３，Ｐｒ＿２Ｏ＿１＿
１＿／＿３，Ｎｄ＿２Ｏ＿３，Ｓｍ＿２Ｏ＿３から選ば
れる少なくとも１種以上の希土類元素の酸化物。）、ｘ
，ｙ，ｚが以下に表わす各点ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆで
囲まれるモル比の範囲からなる主成分１００重量部に対
し、副成分としてタンタル酸化物をＴａ＿２Ｏ＿５に換
算して０．１〜１２．０重量部含有したことを特徴とす
る誘電体磁器組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼
（２）主成分と副成分を合わせた１００重量部に対して
、マンガン，亜鉛，鉄及びケイ素の酸化物から選ばれる
少なくとも１種以上を、それぞれＭｎＯ＿２，ＺｎＯ，
Ｆｅ＿２Ｏ＿３及びＳｉＯ＿２に換算して０．０５〜１
．００重量部添加したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の誘電体磁器組成物。