JPH04209410A

JPH04209410A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH04209410A
Application number: JP2339834A
Authority: JP
Inventors: Koichi Chazono; 広一茶園; Tetsuya Urano; 浦野　哲也; Kenji Shibata; 健司柴田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-30

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］本発明は積層磁器コンデンサの誘電体として好適な誘電
体磁器組成物に関する。

［従来の技術］特開昭６２７２２９６０５号公報にＢａＴｉ０とＣｏ　
Ｏ（！：Ｎｂ２Ｏ５とＣｅ　０２とＭ　ｎ　０２とから
成る誘電体磁器組成物が開示されている。

また、特開昭５７−９２５７５号公報には、ＢａＴｉ０
　　とＮｄ２Ｏ３とＮｂ２Ｏ５とＳ　ｉＯ２とＭ　ｎ　
Ｏ２とＣｏｏとから成る誘電体磁器組成物が開示されて
いる。

これ等の磁器組成物はいずれも、ＢａＴｉＯ３とＣｏと
Ｎｂとを含み、温度変化に基づく誘電率の変化が小さい
という特長を有する。

［発明が解決しようとする課題］ところで、積層コンデンサの小型大容量化が要求されて
いる。この要求に応えるために、積層コンデンサの１層
当りの厚みを例えば１５μｍ未満のように極めて薄くす
ると、絶縁抵抗が低下する。

そこで、本発明の目的は、誘電体磁器層の厚さを薄くし
ても比較的大きなＣＲ積（容量Ｃと絶縁抵抗Ｒとの積）
を得ることかできる誘電体磁器組酸物を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するための本発明は、組成式６式％を満足する数値）で表わされた基本成分１００重量部と
、酸化亜鉛０．０１〜０．２０重量部と、ジルコン酸バ
リウム０．１０〜２．００重量部とを含む誘電体磁器組
成物に係わるものである。尚、上記式を次のように表す
こともできる。

α　（ＢａＴｉＯ）　　＋β／２　（Ｎｂ２０５）＋７
（Ｃｏｏ）［作　用］本発明の誘電体磁器組成物における酸化亜鉛及びジルコ
ン酸バリウムはＣＲ積の向上に寄与する。

本発明の組成によれば、１５μｍ未満の厚みの誘電体磁
器層を有する積層コンデンサにおいて、誘電率が３００
０以上、−５５℃から＋１２５℃の温度範囲における２
５℃を基準にした静電容量の温度変化率が一１５％〜＋
１５％の範囲、２５℃におけるＣＲ積が５００Ｆ・Ω以
上になる。

［実施例コ本実施例では図面に示す複数の誘電体磁器層］を有する
磁器基体２と、この磁器基体２の内に含まれている複数
の内部電極３と、磁器基体２の一対の側面に設けられた
一対の外部電極４．５とを備えた積層磁器コンデンサ製
作を有する。ます、磁器基体２の組成か異なる５５種類
の磁器コンデンサを作るために、第１表に示す試料Ｎｏ
、　１〜５５までの５５種類の組成の原料を用意した。

第１表には基本成分の組成式％式％におけるαとβとγの値が示されている。なお、このα
、β及びγはＢａＴｉ０　　とＮｂＯと３２．５Ｃｏｏとの割合をモル比で示す。第１表のＺｎＯとＢ　
ａ　Ｚ　ｒ　Ｏａの欄には、１００重量部の基本成分に
添加する酸化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｏ）とジルコン酸バリウム
（Ｂ　ａ　Ｚ　ｒ　Ｏｓ　）との添加量が重量部で示さ
れている。

第１表の試料Ｎｏ、　］−の組成の誘電体磁器基体の基
本成分、屹９９０　（ＢａＴｉＯ３）　＋０．００８　（ＮｂＯ，５）＋０．００２　（Ｃｏｏ）
を得るために、チタン酸バリウム（Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ　）　　：９
９４．７７３ｇ　（０，９９０モル部）五酸化ニオブ（
Ｎｂ２０５）＋４．５８１ｇ（ＮｂＯで０．００８モル
部）２．５酸化コバルト（Ｃｏｏ）：　０．６４６ｇ　（０゜００
２モル部）を秤量した。なお、これ等の目方には原料中の不純物が
入っていない。また、組成式におけるβＮｂｏ　　　を
得るために、Ｎｂ２Ｏ５が使用されて２．５いる。Ｎｂ２Ｏ５を屹　００４モル部添加すれば、Ｎｂ
Ｏを０．００８モル部添加したと等価に２．５なる。

次に、基本成分１０００．００ｇ　（１００重量部）に
対して酸化亜鉛（ＺｎＯ）：屹　５０ｇ　（０，０５重量部）ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）：５．００ｇ　（
０，５重量部）を添加して原料混合物を得た。

次に、この原料混合物に適当量の水を加えて湿式混合し
、脱水し、乾燥し、しかる後粗粉砕して原料粉末を得た
。

次に、原料粉末にブチラール系樹脂溶液から成る有機バ
インダを加えて２４時間ボールミルにより混合してスラ
リー（ｓｌｕｒｒｙ）を得た。

次に、リバースロールコータ（ｒｅｖｅｒｓｅ　　ｒｏ
ｌ　Ｉｃｏａｔｅｒ）によってスラリーを厚さ１５μｍ
と３０μｍのグリーンシート（ｇｒｅｅｎ　　５ｈｅｅ
ｔ　）を夫々１０枚形成した。

次に、厚さ１５μｍの１０枚のグリーンシートに積層コ
ンデンサ６の内部電極３を得るためにパラジウム（Ｐ　
ｄ）ペーストをスクリーン（５ｃｒｅｅｎ）を介して印
刷し、その後乾燥させた。なお、夫々のグリーンシート
に５０個の内部電極３を得るためのＰｄペースト層を形
成した。各Ｐｄペースト層は長さ１４ｍｍ、幅７ｍｍの
パターンを有する。

次に、Ｐｄペースト層を有する面を上にし、１０枚のグ
リーンシートを積層し、この積層体の上下にＰｄペース
ト層を有さない厚さ３０μｍのグリーンシートを５枚ず
つ積層し、これ等のグリーンシートを熱圧着した。なお
、Ｐｄペースト層を有するグリーンシートは、内部電極
３がずれて形成されるように配置されている。

次に、熱圧着された積層体を格子状に裁断して５０個の
積層チップを得た。積層チツ・プは幅９　＋＋＋＋ｎ。

長さ１６ｗｖの寸法を有する。

次に、積層チップを焼成炉で２０℃／ｈの速度で３００
℃まで昇温し、この温度を３時間保持して有機バインダ
を燃焼させた。その後、１２８０℃まで２５０℃／ｈの
速度で昇温し、この温度を２時間保持して十分緻密化さ
せ、１５０℃／ｈの速度で室温まで降温して焼結体を得
た。即ち、内部電極３を有する磁器基体２を得た。

次に、磁器基体２の対の側面にＡｇペーストを塗布して
約８００℃で焼付けることによって図面に示す一対の外
部電極４．５を形成し、積層磁器コンデンサ６を完成さ
せた。なお、完成した積層磁器コンデンサ６の磁器基体
２の組成（各元素の割合）は、出発原料と実質的に同一
である。

第１表の試料Ｎ００２〜５５の他の磁器組成のコンデン
サも試料Ｎα１のコンデンサと同一の方法で作った。な
お、Ｐｄペースト層を設けるグリーンシートの厚さは試
料Ｎｏ、４１〜５５て変化させた。

次に、試料Ｎｏ、　１〜５５に従う積層コンデンサの比
誘電率ε　、誘電体損失ｔａｎδ、ＣＲ積、静電容量の
温度変化率（ＴＣ）を測定した。これ等の電気的特性は
次の要領で測定した。

（１）　比誘電率ε８２５℃、周波数１ｋＨｚ、電圧（実効値）１ボルトの条
件で静電容量を測定し、この静電容量と、複数の内部電
極３の相互間距離（磁器層１の厚さ）と、内部電極３の
対向面積とに基づいて計算で求めた。

（２）　誘電体損失ｔａｎδ 比誘電率ε　と同一の条件で測定した。なお、このｔａ
ｎδは％て表わされている。

（３）　　ＣＲ積一対の外部電極４．５に２５℃で直流電圧５０■を１分
間印加した後に、外部電極４．５間の抵抗値Ｒ（Ω）を
測定し、この抵抗値Ｒと比誘電率の計算に用いた静電容
量Ｃ（Ｆ）との積によって算出した。

（４）　静電容量の温度特性（ＴＣ）恒温槽の中に試料を入れ、−５５、−２５，０，２５，
４０，６０，８５，１０５、コ２５℃の各温度の静電容
量を周波数１ｋＨｚ、電圧（実効値）１ボルトで測定し
、２５℃の静電容量Ｃａに対する他の温度の静電容量ｃ
ｂの変化率ＴＣを次式で算出した。

ＴＣ−［（Ｃｂ−Ｃａ）／Ｃａ］　　Ｘ１００（％）第
２表は上記の方法で測定した各試料の電気的特性、各試
料の焼成後の１層当り誘電体の厚さｔ（μｍ）を示す。

なお、静電容量の温度変化率ＴＣの欄には測定温度範囲
一５５〜＋１２５℃の内の最大値と最小値か示されてい
る。

第２表から明らかなように、試料Ｎ０１１のコンデンサ
の比誘電率ε　は４８９０．ｔａｎδは２．１４％、Ｃ
Ｒ積は８４０（Ｆ・Ω）、静電容量の温度変化率ＴＣの
最大は４．３％、最小は−１０，４％である。なお、第
２表の各試料のデータは５０個のコンデンサの平均値で
ある。

本発明は、焼成後の１層当り誘電体の厚さが１５μｍ未
満てあって、２５℃の比誘電率ε　が３０００以上、−
５５℃〜＋１２５℃の温度範囲における静電容量の温度
変化率ＴＣが一１５％〜−１５％の範囲、ＣＲ積が５０
０Ｆ・Ω以上の積層磁器コンデンサを得ることを目標と
している。

従って、試料Ｎ０１５〜１０．１８．２４．２５．３１
．３２．３７．３８．４４〜４７．５１．５２の積層磁
器コンデンサの組成は本発明の範囲外のものである。

次に、第１表及び第２表を参照して磁器基体の組成の限
定理由を説明する。

試料Ｎ００５に示すようにαが０．９９２であると、Ｃ
Ｒ積が３３０（Ｆ−Ω）となり、またｔａｎδが２．９
８％となり、更にＴＣの最小値か−２９゜４％になり、
目標とする電気的特性を得ることかできない。しかし、
試料Ｎｏ、　１及び４に示すようにαが０．９９０であ
る時には、所望の電気的特性を得ることかできる。従っ
て、αの上限は０．９９０である。

試料Ｎｏ、　１０に示すようにαが０．９４８である時
には、ε　が２７８０となって所望の電気的時性を得る
ことができない。一方、試料Ｎｏ、　２及び３に示すよ
うにαが０．９５０の時には、所望の電気的特性を得る
ことができる。従って、ａの下限は０．９５０である。

試料Ｎｏ、　７に示すようにβが０．００４の場合には
、ＣＲ積か４５０　（Ｆ・Ω）になり、ＴＣの最小値か
−２８，５％になり、目標の電気的特性を得ることがで
きない。しかし、試料Ｎｏ、　４に示すようにβが０．
００６の場合には所望の電気的特性か得られる。従って
、βの下限は０．００６である。

試料Ｎｏ、　８に示すようにβが０．０４４の場合には
ＴＣの最小値が−１６，５％になって所望の電気的特性
を得ることができない。しかし、試料Ｎｏ。

２に示すようにβが０１０４２の場合には所望の電気的
特性を得ることができる。従って、βの上限は０．００
４２である。

試料Ｎｏ、　６に示すようにγが０．００１の場合には
ＣＲ積が４００（Ｆ・Ω）であり、所望の電気的特性を
得ることができない。しかし、試料Ｎ０１１に示すよう
にγが０．００２の場合には所望の電気的特性を得るこ
とができる。従ってγの下限は０．００２である。

試料Ｎｏ、９に示すようにγか０．０２１の場合にはＴ
Ｃの最小が−３１，１％となり所望の電気的特性を得る
ことができない。しかし、試料Ｎ０１３に示すようにγ
が０．０２０の場合には所望の電気的特性を得ることが
できる。従って、γの上限は０．０２０である。

試料Ｎｏ、　１８及び３２から明らかなようにＺｎＯの
添加量が零の場合には、ＣＲ積が４５０及び３４０（Ｆ
・Ω）になり、所望の電気的特性を得ることができない
。しかし、試料Ｎｏ、１９．３Ｂに示すようにＺｎＯの
添加量が１００重量部の基本成分に対して０．０１重量
部の場合には所望の電気的特性が得られる。従って、Ｚ
ｎＯの添加量の下限は０．０１重量部である。

試料Ｎｏ、　２４及び３７に示すようにＺｎＯの添加量
か０，２１重量部になると、ＴＣが所望範囲外になる。

しかし、試料Ｎｏ、　２３．３６に示すように０．２０
重量部の場合には所望の電気的特性を得ることができる
。従って、ＺｎＯの添加量の上限は０．２０重量部であ
る。・試料Ｎｏ、　２５及び３８に示すようにＢａＺｒＯ３の
添加量が零の場合には、ＣＲ積が４７０及び４３０とな
り、所望の電気的特性を得ることができない。しかし、
試料Ｎｏ、　２６及び３９に示すようにＢａＺｒＯ３の
添加量が屹　１０重量部の場合には所望の電気的特性か
得られる。従って、ＢａＺｒ　Ｏａの添加量の下限は０
．１０重量部である。

試料Ｎｏ、　３１−及び４４に示すようにＢ　ａ　Ｚ　
ｒ　Ｏ３の添加量が２６１０重量部の場合には、ＴＣが
所望の範囲外になる。しかし、試料Ｎｏ、　３０及び４
３に示すようにＢ　ａ　Ｚ　ｒ　０３の添加量２．００
重量部の場合には所望の電気的特性を得ることかできる
。従って、Ｂ　ａ　Ｚ　ｒ　Ｏａの添加量の上限は２゜
００重量部である。

試料Ｎ０４６．４７及び５２に示すように、ＺｎＯとＢ
　ａ　Ｚ　ｒ　Ｏｓの両方を添加しない場合において、
内部電極３の相互間の磁器層１を得るための焼成後の１
層当り誘電体の厚みが１５μｍ未満の場合には所望のＣ
Ｒ積を得ることかできない。−方、試料Ｎｏ、４９．５
０．５４．５５に示すようにＺｎＯとＢａＺｒＯ３を添
加すると、焼成後の１層当り誘電体の厚さを１５μｍ未
満にしても所望の電気的特性を得ることができる。また
、試料Ｎｏ。

４５と４８の比較及び５１と５３の比較から明らかなよ
うに、焼成後の１層当り誘電体の厚さが１５μｍの場合
においても、ＺｎＯとＢ　ａ　Ｚ　ｒ　Ｏｓの添加によ
ってＣＲ積の改善か認められる。

［変形例コ本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　基本成分ＣｏＯを得るための出発圧ｌ−１をＣ
ｏｏの代りにＣｏ　　ＯやＣＯ３０ｉ、を使用すること
ができる。

（２）　本発明の目的を阻害しない範囲てＣｅ０２　、
Ｍ　ｎ　ＣＯＳＳ　ｔ　０２等の焼結助剤を微量添加す
ることができる。

（３）　内部電極３の材料をＡｇ−Ｐｄペーストで形成
することかできる。

（４）　単層コンデンサにも勿論適用可能である。

［発明の効果］上述から明らかなように本発明によれば、極めて薄い誘
電体磁器層の場合において、誘電率か３０００以上、−
５５℃〜＋１２５℃の静電容量の温度変化率か一１５％
〜＋１５％の範囲、ＣＲ積５００（Ｆ・Ω）以上になる
。従って、コンデンサの小型化か可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係わる積層磁器コンデンサの一
部を原理的に示す断面図である。１・・・磁器層、２・・磁器基体、３・・・内部電極、
４゜５・・・外部電極。代　　理　　人　　　高　　野　　則　　次手続補正書
、。え、平成　師２月　５日事件との関係　特許出願人住　所　　　　東京都台東区上野６丁目１６番２０号氏
名　　太陽誘電株式会社（名　称）　　　　代表者　月１１）貢４、代理人　〒
１６９５、補正命令の日付自発１．ど６、補正により増加する請求項の数　なし８、７ｉｉｉ
止の内釜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　＼−（１）　明細書第４頁第１１行の「製作を有」
を「を製作」に補正する。

Claims

【特許請求の範囲】［１］組成式 αＢａＴｉＯ＿３＋βＮｂＯ＿２＿．＿５＋γＣｏＯ（
但し、α、β、γは、０．９５０≦α≦０．９９００．００６≦β≦０．０４２０．００２≦γ≦０．０２０ α＋β＋γ＝１を満足する数値）で表わされた基本成分１００重量部と、酸化亜鉛０．０１〜０．２０重量部と、ジルコン酸バリウム０．１０〜２．００重量部とを含む誘電体磁器組成物。