JPH02267166A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

積層セラミックコンデンサ

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JPH02267166A
JPH02267166A JP1088847A JP8884789A JPH02267166A JP H02267166 A JPH02267166 A JP H02267166A JP 1088847 A JP1088847 A JP 1088847A JP 8884789 A JP8884789 A JP 8884789A JP H02267166 A JPH02267166 A JP H02267166A
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JP
Japan
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dielectric
rare earth
capacitance
composition
ingredients
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JP1088847A
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Hidenori Kuramitsu
秀紀 倉光
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、絶縁破壊電圧が高く、良好
度Qを大幅に改善し、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のバラツ
キを小さ(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
、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−T102−Nd2o3系 −BaO−Ti02−8m203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0.09BaOO,5
6T i 02−0.35NdO3/2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4μ
m、誘電体厚み12μm、内部電極の重なり寸法1 、
2 mm X 0 、7 mm 、誘電体層数19の積
層構造を持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: 742pF、良好度Qの平均値、
8700.静電容量温度係数の平均値: N 35pp
m/ °C、絶縁抵抗の平均値:6.0X10+2Ω、
絶縁破壊強度の平均値、117kv/mmであり、絶縁
抵抗と絶縁破壊強度において満足のてきる値ではない。
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4μm
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持つ積層セラミックコンデンザの静
電容量の平均値が610pFと小さくなるとともに、静
電容量のバラツギが256〜71.3 p F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600〜8800と大き
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%
] と表した時、 (ただし、X→−y+z−1,00 0,01≦C≦0.2 Reは、La、Pr、Nd、Smから選ばれる一種以上
の希土類元素。Meは、La、Pr、NdSmを除く希
土類元素から選ばれる一種以上の希土類元素。) x、y、zが以下に表す各点a、b、c、d。
e、fて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Nb20i、。
T a 20s 、 V205がら選ばれる二種以上を
0.001〜0.01モル部含有したことを特徴と作用 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
を示す三原図であり、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。
まず、A領域では焼結が著しく困難である。また、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領域では静電容量温度関係がマイナス側に大きく
なりすぎて実用的でな(なる。そして、E領域では静電
容量温度関係がプラス方向に移行するが、誘電率が小さ
(実用的でなくなる。また、ReをLa、Pr、Nd、
Smから選ぶことにより、La、Pr、Nd、Smの順
で誘電率を大きく下げることなく、静電容量温度関係を
プラス方向に移行することが可能であり、La、Pr、
Nd、Smの1種あるいはその組合せにより静電容量温
度関係の調節が可能である。
また、後述する第1表と第2表から明らかなように、L
a、Pr、Nd、Smから選ばれる一種以上の希土類元
素の一部をLa、Pr、Nd、Smを除く希土類元素か
ら選ばれる一種以上の希土類元素で置換することにより
、良好度Qを大幅に改善する効果を有し、その置換量C
が0.01未満では置換効果はなく、一方0.2を超え
ると誘電率が低下し実用的でなくなる。
第2図は本発明にかかる組成物の主成分に対し、副成分
として(7)Nb205.Ta205.V2O5の含有
効果を積層セラミックコンデンザの特性で示すゲラフチ
あり、Nb2O5,Ta205.V2O5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る。第2図
に示すようにNb2O5゜Ta205 、V2O5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度Qを高め、静電容量と良好度Qの
バラツキを小さくする効果を有する。そして、N b 
20 s 。
T a 205+ V 205の含有により、絶縁抵抗
絶縁破壊強度は向上するが、N b 20 s 、 T
 a 205 。
V2O5の含有量が主成分100重量部に対し、0.0
01モル部未満ではそれほど絶縁破壊強度が大きくなく
、静電容量と良好度Qが低く、また静電容量と良好度Q
のバラツキが大きいため、この発明の範囲から除外した
。また、Nb2O5゜Ta205+ V205の含有量
が主成分100重量部に対し、0.01モル部を超える
と良好度Q、絶縁抵抗が低下し、静電容量温度係数がマ
イナス側に大きくなり、実用的でなくなる。また、Nb
2O5,Ta205 、V205から選ばれる二種以上
を含有することにより、Nb205Ta205 、V2
05から選ばれる一種を含有するものに比べ、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することができる。
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BaCO3TiO2,L
a203+ P r6011.Nd2O3+8m2O3
、CeO2,Gd2O3,DV203 。
Nb2O5,Ta205およびv2 o5粉末を下記の
第1表に示す組成比になるように秤量し、めのうポール
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ネミン
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1 ton/ cnr
で直径15mm、厚み0 、4 mmに成形した。この
成形円形を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付け、
絶縁抵抗、絶縁破壊強度測定要試料は、誘電体磁器円板
の外周より内側に1mmの幅で銀電極のない部分を設け
、銀電極の焼付けた。また、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、
OVrm6.測定周波数I MHzでの測定より求めた
。なお、静電容量温度係数は、20℃と85°Cの静電
容量を測定し、次式により求めた。
TC−(C−Co)/CoX1/65X106TC:静
電容量温度係数(ppm/’C)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。
K=143.8XCoxt/D2 K :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(mm) さらに、絶縁抵抗は、YHP社製HRメータのモデル4
329Aを使用し、測定電圧50V、DC1測定時間1
分間によね測定より求めた。
また、絶縁破壊強度は、菊水電子工業■製高電圧電源P
H335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50V/Secにより求めた絶縁破壊電
圧を誘電体厚みで除算し、1mm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。
(以 下 余 白) (実施例2) 出発原料には化学的に高純度のBaC○3TiO2,N
d2O3、CeO2,Nb20sTa205およびv2
05粉末を使用し、主成分0.098aO−0,56T
 i 02 0.35[(NdO3/2)o、q5(C
e○2)0.05]に対し、[(Nb205)o4(T
a2(]、)o3(V2O3)o、3]を0.0.00
01,0.001,0.01,0.02モル部それぞれ
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
。ただし、[(N b 205)0.4(Ta2.05
)0.3 (V205 )o、s]の含有量が0.0.
0001,0.02モル部のものは、この発明の範囲外
であり、0.001,0.01モル部のものは、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2分散剤
、有機溶剤を加え、アルミナボールを備えたポットで混
合し、スラリーを作製した。混合後、ろ過したスラリー
は、焼結後の誘電体厚みが12μmとなるようなグリー
ンシートに加工した。このグリーンシート10枚を支持
台の−Lに積層し、昭栄化学■製内部電極パラジウムペ
ーストM L −3724を焼結後の内部電極厚みが2
μmとなるようにスクリーン印刷し、乾燥した。この上
にグリーンシート1枚を積層し、焼結後の内部電極重な
り寸法が1 、2 mm X 0 、7 mmとなるよ
うに印刷位置をずらして内部電極パセシウムペーストを
印刷し、乾燥後、グリーンシート1枚を積層した。これ
らの操作を、誘電体層数が19となるまで繰り返した。
この上に、グリーンシート10枚を積層した。この積層
体を焼結後、内部電極重なり寸法が1 、2 mm X
 0 、7 mm、誘電体数が19の積層構造を持つ積
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したアルミナ質のサ
ヤに入れ、空気中にて室温から350℃までを5℃/ 
h rで昇温し、350 ’Cより100°C/hrで
昇温し、12700Cで2時間焼成後、1006C/h
rで室温まで降温した。そして、焼成後の試料は、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、内部電極露出部分に銀の外部電極を焼付け、内
部電極と導通させ、積層セラミッ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、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
ラミックコンデンザの長さ方向および幅方向の約172
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での光学顕微鏡観察
より求めた。
試験条件および結果を第2図に示す。
なお、実施例における誘電体磁器の作製方法ては、Ba
CO3,TiO2、La2O3,P r6ONd203
 、Sm2O3,CeO2,Gd2O3。
DY203 、Nb2O5,Ta205およびV2O5
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、BaTiO3などの化合物、
あるいは炭酸塩、水酸化物など空気中での加熱によりB
ad、T i 02 、La20:+ 。
P rs O++、Nd2O3、Sm2O3、CeO2
゜Gd203  、DY2 03  、Nb20s  
、Ta205およびV2O5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。
また、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。
また、実施例てはLa、Pr、Nd、Smを除く希土類
元素MeとしてCe、Dy、Gdについて説明したが、
その他の希土類元素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。
また、上述の基本組成のほかに、SiO2MnO2、F
e203 、ZnOなど一般にフラックスと考えられて
いる塩類、酸化物などを、特性を損なわない範囲で加え
ることもできる。
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を大幅に改善し、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
ツキを小さくてきるため、内部電極の厚みを薄(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、製品の小型化、大容量化が可能であ
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示す三元図
、第2図は本発明にかかる主成分0.09BaO−0,
56Ti!O−0,35[(N d 03/2) 0.
59 (Ce○2)0.051に対する副成分[(Nb
205)0.4 (Ta205〉o3(V205 ) 
0.31の含有効果を、誘電体厚み・12μm、内部電
極重なり寸法:l、2mmX0.7mm、誘電体層数 
19の積層構造を持つ積層セラミックコンデンサの電気
特性て示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 xBaO−yTiO_2−z[Re_(_1_−_C)
    Me_C]O_3_/_2と表した時、 (ただし、x+y+z=1.00 0.01≦C≦0.2 Reは、La,Pr,Nd,Smから選ばれる一種以上
    の希土類元素。Meは、La,Pr,Nd,Smを除く
    希土類元素から選ばれる一種以上の希土類元素。) 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Nb_2O_5,Ta_2O_5,V
    _2O_5から選ばれる二種以上を0.001〜0.0
    1モル部含有したことを特徴とする誘電体磁器組成物。
JP1088847A 1989-04-07 1989-04-07 積層セラミックコンデンサ Pending JPH02267166A (ja)

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