JPH02242517A

JPH02242517A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH02242517A
Application number: JP1062408A
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: JP2899303B2

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３ヘー／本発明は誘電率、絶縁抵抗、絶縁破壊電圧が高く、良好
塵Ｑにすぐれ、静電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塵Ｑの低下を防ぎ、
静電容量と良好塵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、良好塵Ｑにすぐれ、
静電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。

−ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ　２０３系、Ｂ　ａ　ＯＴ　１０２　　Ｓ　ｍ　２０５系発明が解
決しようとする課題しかし、これらの組成は、例えば０．１１ＢａＯＯ，６
８Ｔｉｅ２−０．２１　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４７１ｍ
、誘電体厚み１２μｍ、内部電極の重なり寸法１．２　
ｒｒｒｍ　Ｘ　Ｏ，７Ｂ、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を作製すると、静電容量
の平均値ニア４２ｐＦ、良好塵Ｑの平均値：８７００、
静電容量温度係数の平均値：　Ｎｓ６ｐｐｍ／℃、絶縁
抵抗の平均値：　６．ＯＸ　１０１２Ω、絶縁破壊強度
の平均値：　１１７ｋｖ／Ｂ　　であシ、絶縁抵抗と絶
縁破壊強度において満足のできる値ではない。

また、積層セラミックコンデンサのコストダウンを行う
ため、およ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を４μ
ｍ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〜了１３１）Ｆ　と大きく
なる。さらに、良好塵Ｑの平均値も４０００と低くなる
とともに良好塵Ｑのバラツキが６００〜８８００と犬き
ぐなるという課題があった。

課題を解決するだめの手段こ了しらの課題を解決するために本発明は、一般５ヘ一
／式％式％と表しだ時（ただし、ｘ＋ｙ−１−Ｚ＝１．○０Ｒｅ２
０３は、Ｌａ２０３１Ｐｒ２ｏ１１／３１Ｎｄ２０３．
Ｓｍ２Ｏ３から選ばれる少なくとも一種以上の希土類元
素の酸化物。）、ｘ、ｙ、ｚが以下に表す各点ａ　、　
ｂ。

ｃ、ｄ、ｅ、ｆで囲まれるモル比の範囲からなる主成分
１ｏ○重量部に対し、副成分としてノくナジウム酸化物
をｖ２０５に換算して０．００５〜２．０００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案するも
のである。

６　／＼−７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。捷だ、Ｂ領域では良好塵Ｑが低
下し実用的でなくなる。さらに、Ｃ，Ｄ領域では静電容
量温度係数がマイナス側に大きくなりすぎて実用的でな
くなる。

そして、Ｅ領域では静電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、Ｒ
ｅ２Ｏ３をＬａ２Ｏ３，Ｐｒ２０１１／、３１Ｎｄ２０
３ＩＳｍ２ｏ３カら選ぶことにより、”ａ２０３１　Ｐ
ｒ２ｏ１１／３１Ｎｄ２０３．　Ｓｍ、、０３の順で誘
電率を大きく下げることなく、静電容量温度係数全プラ
ス方向に移行することが可能であり、ＬａＯＰｒｏ　　
　、Ｎｄ０２３１　　　２１１／３　　　　２３’Ｓｍ
２０．の１種あるいは組合せにより静電容量温度係数の
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
ｖ２０５の含有効果を積層セラミックコンデンサの特性
で示すグラフであり、ｖ２０５の含有範ア・＼−ノ囲を限定した理由をグラフを参照しながら説明する。第
２図に示すようにｖ２０５を含有することにより、絶縁
抵抗、絶縁破壊強度が向上し、また静電容量と良好塵Ｑ
を高め、静電容量と良好塵Ｑのバラツキを小さくする効
果を有する。そして、ｖ２０５の含有により、絶縁抵抗
、絶縁破壊強度は向上するが、■２０５の含有量が主成
分１００重量部に対し、０．００５重量部未満はそれほ
ど絶縁破壊強度が大きくなく、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、ｖ２０５の含有量
が主成分に対し、２．０００重量部を越えると良好塵Ｑ
、絶縁抵抗が低下し実用的でなくなる。

本発明はさらに、上記組成物に、マンガン、亜鉛、鉄お
よびケイ素の酸化物から選ばれる少なくとも一種以上を
、それぞれＭｎＯ２，ＺｎＯ、Ｆｅ２０６および５１０
２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、一方１．○○重量部を越えると誘電
率が低下し実用的でなくなる。

実施例以下、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ＢａＣＯ３，ＴｉＯ２゜
Ｌ　ａ　２０５．Ｐ　ｒ　６０１１＋　Ｎｄ　２０３＋
　Ｓｍ　２０３およびｖ２０５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１１００℃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りのボール
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メツシユのふるいを通して整粒し、金型と油圧プ
レスを用いて成形圧力１ｔｏｎ／（ｉで直径１５に、厚
み０．４胴に成形した。

次いで、成形円板をジルコニア粉末を敷いたアル９ベー
／ミナ質のサヤに入れ、空気中にて下記の第１表に示す組
成比の誘電体磁器を得た。

このようにして得られた誘電体磁器円板は、厚みと直径
を測定し、誘電率、良好度Ｑ、静電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１ｍの幅で銀電極の無い部分を設け
、銀電極を焼き付けた。そして、誘電率、良好度Ｑ、静
電容量温度係数は、ＹＨＰ社製デジタルＬＣＲメータの
モデル４２７５Ａを使用し、測定温度２０℃、測定電圧
１、ｏ　Ｖｒｍｓ　　、測定周波数１ＭＨｚでの測定よ
り求めた。なお、静電容量温度係数は、２０℃。

８５℃の静電容量を測定し、次式により求めた。

ＴＣ−（Ｃ−ＣＯ）／ＣＯ×１／６６×１０６ＴＣ：静
電容量温度係数（ｐｐｍ／℃）ＣＯ：２０℃での静電容
量（ｐＦ）Ｃ：８５℃での静電容量（ｐＦ）また、誘電率は次式より求めた。

１　ｏベージに＝１４３．８　ＸＣｏ　Ｘｔ／Ｄ２に：誘電率Ｃｏ：２０℃での静電容量（ｐＦ　）Ｄ　−誘電体磁器の直径（ｍｍ）ｔ　：誘電体磁器の厚み（謳）さらに、絶縁抵抗は、ＹＨＰ社製ＨＲメータのモデ＃４
３２９Ａｉ使用し、測定電圧６０　Ｖ、Ｄ、Ｃ，。

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）扱高電圧
電源ＰＨ３３５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ｓｏｂ／ｓｅｃにより求めた絶縁
破壊電圧を誘電体厚みで除算し、１圏当りの絶縁破壊強
度とした。

試験条件を第１表に併せて示し、試験結果を下記の第２
表に示す。

１１、．１３へ（実施例２）出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３，ＴｉＯ２゜
Ｌａ２Ｏ３，Ｐｒ６０．４．　Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３
，Ｖ２Ｏ５，ＭｎＯ２゜ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ，および５ｉ
０２粉末を下記の第３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３表に示す組成比の誘電体磁器を得た。

これらの試料の試験方法は、実施例１と同様であり、試
験条件を第３表に併せて示し、試験結果を下記の第４表
に示す。

（以　下　余　白）１６ベーノ（実施例３）出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３，Ｔ工ｏ２゜
Ｌａ２Ｏ５，Ｐｒ６０．　、　、　Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２
Ｏ３およびｖ２０５粉末を使用し、主成分０．１１　Ｂ
ａＯ−ｏ、＋３８　Ｔｉｅ２−０．２１　Ｎｄ２Ｏ５に
対し、ｖ２０．を０，０．００１゜０．００５　．０．
０１　０　．０．１００．１．０００　。

２．０００．３．０００ｗｔ％含有した仮焼粉砕粉を実
施例１と同様の方法で作製する。但し、ｖ２０５含有量
０，０．○０１，３．０００ｗｔ％は、この発明の範囲
外であり、○、○０６，０．０１０，０．１００１．０
００，２．０００ｗｔ％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、スラリーを作製した。混合
後、３００メツシユのナイロン布を使用し、ろ過した。

ろ過後のスラリーは、ドクターブレードにより、焼結後
の誘電体厚みが１２／１ｍとなるように、離型処理をし
たポリエステルフィルムにシーＩ−を成形した。次に、
ポリエステシフ１フヘイルムから剥したシー１−１０枚を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Ｉ−ＭＬ−３７２４ｉ焼結後の内部電極厚みが２μ
ｍ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う剥したシー１−１枚を積層し
た。この上に、焼結後の内部電極型なり寸法が１．２　
ｍｙｎ　Ｘ　０．７ｒｒｍ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ラ印刷し、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となる才で繰り返し
た。この上に、ポリエステルフィルムから剥したシー）
１０枚を積層した。この積層体全焼結後、内部電極型な
り寸法が１．２　ｍｍ　Ｘ　０．７胴、誘電体厚みが１
２μｍ。

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。この切断した試料は、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
にて室温から３６０℃までを５℃／ｈｒで昇温し、３６
０℃より１００℃／ｈｒで昇温し、１２７ｏ’ｃＴ２時
間焼成後、１００　℃／ｈｒ１８　＼−。

で室温１で降温した。次いで、焼成後の試料は、耐水サ
ンドペーパーを内側に貼ったポリエチレンポットに純水
とともに入れ、ポリエチレンポソ１−を回転させ焼成後
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。この試料はポリエチレンポットよシ取
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、積層セラミックコンデンサ
を作製した。

これらの試料の静電容量、良好度Ｑ、静電容量温度係数
、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サの長さ方向および幅方向の約１／
２の研磨断面を、内部電極型なり寸法は倍率１００．誘
電体厚みと内部電極厚み（は倍率４００での光学顕微鏡
観察より求めた。

この測定結果を第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
ＣＯ３，Ｔｉｅ、、　、　Ｌａ２Ｏ３，Ｐｒ６０．　、
　、　Ｎｄ２Ｏ５゜１９・＼−５５ｍ２０３，７２０５２ＭｎＯ２，Ｚｎ０ＩＦｅ２０３
および５１０２を使用したが、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、Ｂ　ａ　Ｔ１
０３々どの化合物、あるいは炭酸塩、水酸化物など空気
中での加熱により、ＢａＯ、Ｔｉｅ２．　Ｌ２Ｌ２０６
．　Ｐｒ６０．　、　。

Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３，■２０５１Ｍｎ○、、　、　
ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ，および５１０２　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。

！、り、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、静電容量温度係数
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
ラミックコンデンザ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、素体の小型化、大容量化が可能である。

さらに、マンガン、亜鉛、鉄およ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組成物の主成分の組成範囲全説
明する三元図、第２図は本発明にかかる主成分０．１１
　ＢａＯ−０，６８Ｔｉｅ、、　−０，２１Ｎｄ２Ｏ５
に対する副成分ｖ２０５の含有効果を、誘電体厚み：１
２７１ｍ、内部電極重なジオ法：　１．２　ｍ　Ｘ　Ｏ
，７Ｂ　。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と表した時
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００Ｒｅ＿２Ｏ＿３は、Ｌ
ａ＿２Ｏ＿３、Ｐｒ＿２Ｏ＿１＿１＿／＿３、Ｎｄ＿２
Ｏ＿３、Ｓｍ＿２Ｏ＿３から選ばれる少なくとも一種以
上の希土類元素の酸化物。）、ｘ，ｙ，ｚが以下に表す
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、副成分としてバナジ
ウム酸化物をＶ＿２Ｏ＿５に換算して０．００５〜２．
０００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，鉄およびケイ素の酸化物から選ばれ
る少なくとも一種以上を、それぞれＭｎＯ＿２，ＺｎＯ
，Ｆｅ＿２Ｏ＿３および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。