JPH0268808A - 積層型誘電体素子 - Google Patents
積層型誘電体素子Info
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- JPH0268808A JPH0268808A JP63221714A JP22171488A JPH0268808A JP H0268808 A JPH0268808 A JP H0268808A JP 63221714 A JP63221714 A JP 63221714A JP 22171488 A JP22171488 A JP 22171488A JP H0268808 A JPH0268808 A JP H0268808A
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- batio3
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Landscapes
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- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
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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。
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、例えば、積層セラミックコンデンサや積層圧
電アクチュエータなどの積層型誘電体素子に関するもの
である。
電アクチュエータなどの積層型誘電体素子に関するもの
である。
従来の技術
近年、積層セラミックコンデンサや積層圧電アクチュエ
ータなど積層型誘電体素子に対する関心が高まりつつあ
る。いずれも誘電体の泥漿をシート状にして電極インク
を印刷したものを多数積み重ねて、電極を内部に含ませ
たまま焼結する事によって製造され、コンデンサでは大
容量化が、アクチュエータでは発生力の増大が達成され
る。これらの素子の焼結温度は、一般に、１２５０８Ｃ
〜１３５０℃であり、斯かる高温での空気中焼成では、
ＣｕやＮｉの様な安価な金属材料は酸化されて使用でき
ず、高価なＰｄなどが使用されるため、素子の低価格化
への大きなネｙりになっている。
ータなど積層型誘電体素子に対する関心が高まりつつあ
る。いずれも誘電体の泥漿をシート状にして電極インク
を印刷したものを多数積み重ねて、電極を内部に含ませ
たまま焼結する事によって製造され、コンデンサでは大
容量化が、アクチュエータでは発生力の増大が達成され
る。これらの素子の焼結温度は、一般に、１２５０８Ｃ
〜１３５０℃であり、斯かる高温での空気中焼成では、
ＣｕやＮｉの様な安価な金属材料は酸化されて使用でき
ず、高価なＰｄなどが使用されるため、素子の低価格化
への大きなネｙりになっている。
発明が解決しようとする課題
従来、この問題を解決する１つの手段として高温でも安
定な導電性酸化物を内部電極として適用する事が検討さ
れてきた。例えば、コンデンサでは比抵抗〜１０−２Ω
口をもつＬａ２ＮｉＯ４の適用が提案されている（ワー
ルドコンブレス オンハイテク セラミックス １９８
６年６月２４〜２８日ミラノで開催）。ＢａＴｉＯ３を
誘電体層に用い、Ｌａ２Ｎｉ０４を積層して１３００℃
程度の温度で焼結して界面でのイオンの相互拡散の検討
が行なわれている。この結果によると１３００℃で２時
間焼結した場合の相互拡散長は約２０μｍであり、Ｂａ
ＴｉＯ３の厚みを４０μｍ以上にしないと拡散によって
ＢａＴｉＯ３を低抵抗化させコンデンサとして動作しな
くなる。イオンの拡散層を薄くするにはさらに低温で焼
結する技術を確立する事が必要であり、さらに、比抵抗
が１０−２Ω儂と金属に比べ３桁程度高いため、高周波
特性も劣るものと予想される。一方、圧電アクチュエー
タではＬａを添加した半導体ＢａＴｉ０ａの適用が提案
され、ＢａＴｉＯ３を圧電体層に用い１２７０℃で焼結
しアクチュエータとして動作する事が確認されている（
セラミックス２１巻 １９８６年 Ｐ２２９）□ Ｌ
ａ添加半導体ＢａＴｉＯ３と絶縁性ＢａＴｉＯ３とを積
層して焼結した場合、問題になるのはＬａイオンの拡散
のみであシ、Ｌａの濃度に対し比抵抗が急激に変化する
ため接合面の境界が明瞭になるという特長がある。しか
し、Ｌａ添加半導体ＢａＴｉＯ３の比抵抗が〜１０Ω１
と高いために内部電極の薄層化には限界があり、５０μ
ｍ程度以下にする事は困難とされている。
定な導電性酸化物を内部電極として適用する事が検討さ
れてきた。例えば、コンデンサでは比抵抗〜１０−２Ω
口をもつＬａ２ＮｉＯ４の適用が提案されている（ワー
ルドコンブレス オンハイテク セラミックス １９８
６年６月２４〜２８日ミラノで開催）。ＢａＴｉＯ３を
誘電体層に用い、Ｌａ２Ｎｉ０４を積層して１３００℃
程度の温度で焼結して界面でのイオンの相互拡散の検討
が行なわれている。この結果によると１３００℃で２時
間焼結した場合の相互拡散長は約２０μｍであり、Ｂａ
ＴｉＯ３の厚みを４０μｍ以上にしないと拡散によって
ＢａＴｉＯ３を低抵抗化させコンデンサとして動作しな
くなる。イオンの拡散層を薄くするにはさらに低温で焼
結する技術を確立する事が必要であり、さらに、比抵抗
が１０−２Ω儂と金属に比べ３桁程度高いため、高周波
特性も劣るものと予想される。一方、圧電アクチュエー
タではＬａを添加した半導体ＢａＴｉ０ａの適用が提案
され、ＢａＴｉＯ３を圧電体層に用い１２７０℃で焼結
しアクチュエータとして動作する事が確認されている（
セラミックス２１巻 １９８６年 Ｐ２２９）□ Ｌ
ａ添加半導体ＢａＴｉＯ３と絶縁性ＢａＴｉＯ３とを積
層して焼結した場合、問題になるのはＬａイオンの拡散
のみであシ、Ｌａの濃度に対し比抵抗が急激に変化する
ため接合面の境界が明瞭になるという特長がある。しか
し、Ｌａ添加半導体ＢａＴｉＯ３の比抵抗が〜１０Ω１
と高いために内部電極の薄層化には限界があり、５０μ
ｍ程度以下にする事は困難とされている。
積層型誘電体素子では、上述した様に、相互拡散を実用
上問題にならない程度に小さくするだめの低温焼結技術
の確立と、内部電極材料の低抵抗化を達成する事が不可
欠である。誘電体として使用されるＢａＴｉ０ａに関し
てはＬｉＦ＋ＢａＬｉＦ３などの焼結助材の添加によっ
て焼結温度を９００℃乃至１１００℃に低下させる事が
可能である。従って、この程度の温度で焼結し、かつ、
比抵抗の低い導電性酸化物の開発が必要であった。
上問題にならない程度に小さくするだめの低温焼結技術
の確立と、内部電極材料の低抵抗化を達成する事が不可
欠である。誘電体として使用されるＢａＴｉ０ａに関し
てはＬｉＦ＋ＢａＬｉＦ３などの焼結助材の添加によっ
て焼結温度を９００℃乃至１１００℃に低下させる事が
可能である。従って、この程度の温度で焼結し、かつ、
比抵抗の低い導電性酸化物の開発が必要であった。
本発明者らは、構成金属元素がＬａとＥａとＣｕから成
シ、（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１で、かつ、Ｌａ／Ｓｒ＝
３であるか、もしくは、構成金属元素がＬａとＳｒとＣ
ｕかも成り、（Ｌａ＋Ｓｒ）／Ｃｕ＝１で、かつ、Ｌ
ａ ／ Ｓ ｒ ＝ ３か、もしくは、Ｌ ａ ／ Ｓ
ｒ ＝ ４である化合物の少なくとも一種を内部電極
として使用した場合、これらの要望を満足させる事を見
出した。しかし、ＢａＴｉＯ３と積層して焼結した場合
の接合特性が不十分で、接合面でのハガレの発生による
歩留りの低下が問題となった。
シ、（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１で、かつ、Ｌａ／Ｓｒ＝
３であるか、もしくは、構成金属元素がＬａとＳｒとＣ
ｕかも成り、（Ｌａ＋Ｓｒ）／Ｃｕ＝１で、かつ、Ｌ
ａ ／ Ｓ ｒ ＝ ３か、もしくは、Ｌ ａ ／ Ｓ
ｒ ＝ ４である化合物の少なくとも一種を内部電極
として使用した場合、これらの要望を満足させる事を見
出した。しかし、ＢａＴｉＯ３と積層して焼結した場合
の接合特性が不十分で、接合面でのハガレの発生による
歩留りの低下が問題となった。
本発明は、安価で、９００°Ｃ乃至１１００℃で焼結し
、比抵抗が１０−３Ω口程度と低く、かつ、ＢａＴｉＯ
３と強固な接合面を形成し得る導電性酸化物を有する積
層型誘電体素子を提供することを目的としたものである
。
、比抵抗が１０−３Ω口程度と低く、かつ、ＢａＴｉＯ
３と強固な接合面を形成し得る導電性酸化物を有する積
層型誘電体素子を提供することを目的としたものである
。
課題を解決するだめの手段
上記目的を達成するための本発明の技術的手段は、積層
型誘電体素子の内部電極層を形成する導電性酸化物の構
成金属元素がＬａ（！：ＢａとＣｕから成り、原子数の
比が（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、かつ、Ｌ ａ ／ Ｂ
ａ ＝ ４であるか、または、前記導電性酸化物の構
成金属元素がＬａとＳｒとＣｕから成り、原子数の比が
（Ｌａ＋Ｓｒ）／Ｃｕ＝１、かつ、Ｌａ／Ｓｒ＝４か、
もしくは、Ｌａ／Ｓｒ＝３である化合物の少なくとも一
種に、ＢａＴｉＯ３、もしくは、ＳｒＴｉＯ３、もしく
は、これらの混合物からなることにある。
型誘電体素子の内部電極層を形成する導電性酸化物の構
成金属元素がＬａ（！：ＢａとＣｕから成り、原子数の
比が（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、かつ、Ｌ ａ ／ Ｂ
ａ ＝ ４であるか、または、前記導電性酸化物の構
成金属元素がＬａとＳｒとＣｕから成り、原子数の比が
（Ｌａ＋Ｓｒ）／Ｃｕ＝１、かつ、Ｌａ／Ｓｒ＝４か、
もしくは、Ｌａ／Ｓｒ＝３である化合物の少なくとも一
種に、ＢａＴｉＯ３、もしくは、ＳｒＴｉＯ３、もしく
は、これらの混合物からなることにある。
そしてＢａＴｉ０ａ、もしくは、ＳｒＴｉＯ３もしくは
、これらの混合物の導電性酸化物に対する混合比は、１
重量％乃至１０重量％の範囲にあることが好ましい。
、これらの混合物の導電性酸化物に対する混合比は、１
重量％乃至１０重量％の範囲にあることが好ましい。
作用
異なる組成のセラミックスを重ねて焼結して接合させる
には、全域固溶する事が望ましい。本発明で用いた導電
性酸化物それ自体とＢａＴｉＯ３とは全域固溶せず、２
相に分離する組成領域が存在する事が本発明者らの実験
で観測され、そのために強固な接合界面が出来にくいも
のと考えられる。
には、全域固溶する事が望ましい。本発明で用いた導電
性酸化物それ自体とＢａＴｉＯ３とは全域固溶せず、２
相に分離する組成領域が存在する事が本発明者らの実験
で観測され、そのために強固な接合界面が出来にくいも
のと考えられる。
この様な性質をもつ導電性酸化物に、ＢａＴｉＯ３や、
ＢａＴｉＯ３と全域固溶する５ｒＴｉＯａを混ぜ、この
混合物とＢａＴｉＯ３と重ねて焼結した場合には、混合
されたＢａＴｉＯ３やＳｒＴｉＯ３の量が数重ｉ％程度
であっても、これを介して強固な接合面の形成される事
が見出された。混合量が増えすぎると、比抵抗の増加、
焼結性の低下といった望ましくない現象が発生し、また
、混合量が少なすぎると、接合性の改善に効果が見られ
ないため、実用的には１重量％乃至１０重量％が望まし
い０ 実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
ＢａＴｉＯ３と全域固溶する５ｒＴｉＯａを混ぜ、この
混合物とＢａＴｉＯ３と重ねて焼結した場合には、混合
されたＢａＴｉＯ３やＳｒＴｉＯ３の量が数重ｉ％程度
であっても、これを介して強固な接合面の形成される事
が見出された。混合量が増えすぎると、比抵抗の増加、
焼結性の低下といった望ましくない現象が発生し、また
、混合量が少なすぎると、接合性の改善に効果が見られ
ないため、実用的には１重量％乃至１０重量％が望まし
い０ 実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
〈実施例１〉
（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、Ｌ ａ ／ Ｂ ａ ＝
４の原子数比になる様なそれぞれの金属のしゅう酸塩の
混合物を公知の共沈法で作成し、８００℃乃至９００℃
で焼成して酸化物を合成した。この粉末にＢａＴｉＯ３
を混合し、混合量の焼結性、導電性、ＢａＴｉ０ａとの
接合性に及ぼす影響を測定した。
４の原子数比になる様なそれぞれの金属のしゅう酸塩の
混合物を公知の共沈法で作成し、８００℃乃至９００℃
で焼成して酸化物を合成した。この粉末にＢａＴｉＯ３
を混合し、混合量の焼結性、導電性、ＢａＴｉ０ａとの
接合性に及ぼす影響を測定した。
焼結性と導電性の評価は、上記の混合物をｌｔ。
ｎ ／ ｄの圧力で１３朋φのベレットに加圧成型し、
所定の温度で焼結した焼結体を用いて行なった。
所定の温度で焼結した焼結体を用いて行なった。
焼結性は収縮率（（ｒＡｒｕ） ／ｒＡＸ１００ ；
ｒＡｓｒＢはそれぞれ焼結前後のベレットの径）で評価
し、比抵抗の測定は直流４端子法で行なった。結果を表
１に示す。
ｒＡｓｒＢはそれぞれ焼結前後のベレットの径）で評価
し、比抵抗の測定は直流４端子法で行なった。結果を表
１に示す。
表１
表１に示された様にＢａＴｉ０ａの混合量と共に、焼結
性は低下し、比抵抗は増大するため、１０重量％以上混
合する事は望ましくない。
性は低下し、比抵抗は増大するため、１０重量％以上混
合する事は望ましくない。
一方、接合状態の評価は以下の方法で観測した。
すなわち、焼結助剤としてＬｉＦを０．３重量％添加し
たＢａＴｉＯ３を加圧成型用の治具に入れ、２００に９
／ｄで軽く成型し、次に上記の混合物を入れ、全体を１
ｔ ｏ ｎ ／ ｄで加圧成型して６ｎφのベレット
を作成し、所定の温度で焼結し、接合面を顕微鏡で観測
した。結果を表２に示す。表中で、○は全面に亘って均
一に接合、Δは一部でノ・ガレ、×はハガレの部分の多
い接合を意味する。
たＢａＴｉＯ３を加圧成型用の治具に入れ、２００に９
／ｄで軽く成型し、次に上記の混合物を入れ、全体を１
ｔ ｏ ｎ ／ ｄで加圧成型して６ｎφのベレット
を作成し、所定の温度で焼結し、接合面を顕微鏡で観測
した。結果を表２に示す。表中で、○は全面に亘って均
一に接合、Δは一部でノ・ガレ、×はハガレの部分の多
い接合を意味する。
以下余白
表２
この様に、混合量が１重量％以上で明らかに接合状態に
改善が観測された。
改善が観測された。
〈実施例２〉
実施例１において、ＢａＴｉＯ３のかわりにＳｒＴｉＯ
２を用い、混合量を３重量％、焼結温度を１０００°Ｃ
にして同様の実験を行なった。収縮率１６５％、比抵抗
？、２Ｘ１０−４Ω儂であり、この混合物とＢａＴｉＯ
３とを重ねて焼結した時の接合面は全面に亘って均一で
あり、かつ、強固であった。
２を用い、混合量を３重量％、焼結温度を１０００°Ｃ
にして同様の実験を行なった。収縮率１６５％、比抵抗
？、２Ｘ１０−４Ω儂であり、この混合物とＢａＴｉＯ
３とを重ねて焼結した時の接合面は全面に亘って均一で
あり、かつ、強固であった。
〈実施例３〉
（Ｌａ＋Ｓｒ）／Ｃｕ＝１、Ｌａ／Ｓｒ＝３の原子数比
になる様なそれぞれの金属のしゅう酸塩の混合物を公知
の共沈法で作成し、８００℃ないし９００℃で焼成して
酸化物を合成した。この粉末にＳｒＴｉＯ３を混合し、
実施例１と同様の実験を行なった。
になる様なそれぞれの金属のしゅう酸塩の混合物を公知
の共沈法で作成し、８００℃ないし９００℃で焼成して
酸化物を合成した。この粉末にＳｒＴｉＯ３を混合し、
実施例１と同様の実験を行なった。
表３に焼結性と導電性の測定結果を示す。
以下余白
表３
接合面の評価結果を表４に示す。
表４
この場合にも、望ましい混合量は１重量％乃至１００重
量％あった。
量％あった。
〈実施例４〉
（Ｌａ＋Ｓｒ）／Ｃｕ＝１、Ｌ ａ ／ Ｓ ｒ ＝
４の原子数比になる様なそれぞれの金属のしゅう酸塩の
混合物を用いて、実施例３と同様の実験を行ない、比抵
抗が若干高くなる以外はほぼ同様の結果を得た。
４の原子数比になる様なそれぞれの金属のしゅう酸塩の
混合物を用いて、実施例３と同様の実験を行ない、比抵
抗が若干高くなる以外はほぼ同様の結果を得た。
〈実施例５〉
実施例２において、５ｒＴｉＯａ３重量％のかわりに、
１．５重量％ずつのＳｒＴｉＯ３とＢａＴｉ０ａを用い
て同様の実験を行ない、実施例２とほぼ同様の結果を得
た。
１．５重量％ずつのＳｒＴｉＯ３とＢａＴｉ０ａを用い
て同様の実験を行ない、実施例２とほぼ同様の結果を得
た。
〈実施例６〉
（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、Ｌ ａ ／ Ｂ ａ ＝
４の原子数比をもつしゆう酸塩混合物と（Ｌａ＋Ｓｒ）
／Ｃｕ＝１、Ｌａ／Ｓｒ＝４の原子比をもつしゆう酸塩
混合物のそれぞれの焼成済の粉末を等重量混合し、この
混合物にＢａＴｉＯ３を３重量％添加し、実施例５と同
様の実験を行なった０収縮率１８．５％、比抵抗６．９
Ｘ１０−４Ω儒であり、この混合物とＢａＴｉＯ３とを
重ねて焼結した時の接合面は全面に亘って均一であり、
かつ、強固であった０ 発明の効果 本発明は、内部電極層を形成する導電性酸化物として、
ＬａとＢａとＣｕ、 もしくは、ＬａとＳｒとＣｕを含
み、（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、Ｌ ａ ／ Ｂ ａ
＝４、または、（Ｌ ａ ＋ Ｓ ｒ ） ／ Ｃｕ
＝ １、Ｌ ａ ／ Ｓ ｒ ＝４、もしくは、Ｌａ／
Ｓｒ＝３である導電性酸化物の少なくとも一種にＢａＴ
ｉＯ３、もしくは、ＳｒＴｉＯ３の少なくとも一種を混
合したものであり、上記導電性酸化物のもつ良好な焼結
性と高導電性を維持しつつ、ＢａＴｉＯ３を主成分とす
る誘電体層との接合性が著しく改善される。
４の原子数比をもつしゆう酸塩混合物と（Ｌａ＋Ｓｒ）
／Ｃｕ＝１、Ｌａ／Ｓｒ＝４の原子比をもつしゆう酸塩
混合物のそれぞれの焼成済の粉末を等重量混合し、この
混合物にＢａＴｉＯ３を３重量％添加し、実施例５と同
様の実験を行なった０収縮率１８．５％、比抵抗６．９
Ｘ１０−４Ω儒であり、この混合物とＢａＴｉＯ３とを
重ねて焼結した時の接合面は全面に亘って均一であり、
かつ、強固であった０ 発明の効果 本発明は、内部電極層を形成する導電性酸化物として、
ＬａとＢａとＣｕ、 もしくは、ＬａとＳｒとＣｕを含
み、（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、Ｌ ａ ／ Ｂ ａ
＝４、または、（Ｌ ａ ＋ Ｓ ｒ ） ／ Ｃｕ
＝ １、Ｌ ａ ／ Ｓ ｒ ＝４、もしくは、Ｌａ／
Ｓｒ＝３である導電性酸化物の少なくとも一種にＢａＴ
ｉＯ３、もしくは、ＳｒＴｉＯ３の少なくとも一種を混
合したものであり、上記導電性酸化物のもつ良好な焼結
性と高導電性を維持しつつ、ＢａＴｉＯ３を主成分とす
る誘電体層との接合性が著しく改善される。
Claims (2)
- （１）ＢａＴｉＯ＿３を主成分とする誘電体層と、導電
性酸化物からなる内部電極層とを備え、前記導電酸化物
の構成金属元素がＬａとＢａとＣｕから成り、原子数の
比が（Ｌａ＋Ｂａ）／Ｃｕ＝１、かつ、Ｌａ／Ｂａ＝４
であるか、または、前記導電性酸化物の構成金属元素が
ＬａとＳｒとＣｕから成り、原子数の比が（Ｌａ＋Ｓｒ
）／Ｃｕ＝１、かつ、Ｌａ／Ｓｒ＝４か、もしくは、Ｌ
ａ／Ｓｒ＝３である化合物の少なくとも一種と、ＢａＴ
ｉＯ＿３、もしくは、ＳｒＴｉＯ＿３の少なくとも一種
との混合物から成る事を特徴とする積層型誘電体素子。 - （２）ＢａＴｉＯ＿３、もしくは、ＳｒＴｉＯ＿３、も
しくは、これらの混合物の導電性酸化物に対する混合比
が、１重量％乃至１０重量％の範囲にある事を特徴とす
る請求項１記載の積層型誘電体素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63221714A JPH0268808A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 積層型誘電体素子 |
| EP19890106365 EP0337373A3 (en) | 1988-04-12 | 1989-04-11 | Multi-layered dielectric element |
| US07/337,594 US4887186A (en) | 1988-04-12 | 1989-04-12 | Multi-layered dielectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63221714A JPH0268808A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 積層型誘電体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0268808A true JPH0268808A (ja) | 1990-03-08 |
Family
ID=16771116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63221714A Pending JPH0268808A (ja) | 1988-04-12 | 1988-09-05 | 積層型誘電体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0268808A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004071933A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Canon Inc | アクチュエータおよび液体噴射ヘッドならびに前記液体噴射ヘッドの製造方法 |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP63221714A patent/JPH0268808A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004071933A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Canon Inc | アクチュエータおよび液体噴射ヘッドならびに前記液体噴射ヘッドの製造方法 |
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