JPH04368709A - 非還元性誘電体磁器組成物 - Google Patents
非還元性誘電体磁器組成物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
等のセラミック電子部品に用いられる非還元性誘電体磁
器組成物に関し、特に、内部電極として卑金属材料を用
いることを可能とする非還元性誘電体磁器組成物に関す
る。
るにあたっては、BaTiO3 を主成分とする誘電体
材料が用いられている。すなわち、上記誘電体材料を用
いてセラミックグリーンシートを成形し、内部電極材料
を間に介して積層し、圧着した後空気中で1250℃〜
1350℃で内部電極材料及びセラミックスを一体焼成
することにより、積層コンデンサを製造していた。従っ
て、内部電極材料は、(1)上記焼成温度に耐え得る高
融点のものであること、ならびに(2)空気中で焼成し
た場合でも酸化されないものであることが求められてい
る。そこで、内部電極材料としては、従来、白金、金も
しくはパラジウムまたはこれらの合金のような貴金属が
用いられていた。しかしながら、貴金属は非常に高価で
ある。従って、内部電極のコストが積層コンデンサ全体
のコストのかなりの程度を占めるため、製造コストの低
減が求められている。
内部電極材料として用いる方法が試みられている。もっ
とも、NiやCu等の卑金属からなる内部電極材料は、
空気中で焼成を行うと容易に酸化される。従って、焼成
を中性または還元性雰囲気中で行わねばならなかった。 のみならず、従来から用いられている誘電体磁器組成物
材料を卑金属からなる内部電極材料と共に焼成すると、
セラミックスが半導体化するという問題もあった。
、上記のような問題を解決するために、チタン酸バリウ
ム系固溶体において、バリウムサイト/チタンサイトを
化学量論比よりも過剰にした誘電体材料を用いることが
提案されている。このような誘電体材料を用いれば、還
元性雰囲気中で焼成した場合であっても、半導体化が生
じない誘電体セラミックスを得ることができ、かつ内部
電極としてNi等の卑金属を使用することが可能となる
。
た先行技術の誘電体材料では、チタンの還元を抑制する
ために、アクセプターが過剰に加えられている。この過
剰に加えられたアクセプターにより、セラミックスが電
気的に中性にならないせいか、上記先行技術により得ら
れた積層コンデンサでは、従来の貴金属を内部電極とし
て使用した積層コンデンサに比べて、絶縁抵抗等の特性
の経時的な変化が生じ易いという欠点があった。
極として用いた場合であっても、従来の貴金属内部電極
を使用した積層電子部品と同等の特性を有し、かつ経時
により特性の劣化が生じ難い積層電子部品を得ることを
可能とする非還元性誘電体磁器組成物を提供することに
ある。
(I)で示される主成分100モル%に対し、MnをM
nOまたはMnCO3 の形態で0.05〜2.0モル
%添加して得られた組成100重量部と、Li2 Oを
2〜45モル%、RO(但し、RはBa、Sr、Ca、
Mgのうち少なくとも1種)を5〜40モル%、(Ti
,Si)O2 [但し、(Ti,Si)O2 はそのう
ちSiO2 を15モル%以上含有している]を30〜
70モル%含有する非還元性ガラス0.05〜5.0重
量部とを含む、非還元性誘電体磁器組成物である。
、p、qは、下記の関係を満足する。 0<x≦0.30 0<m≦0.30 0<n≦0.02 0.0005≦o≦0.02 0.05≦p≦0.30 1.002≦q≦1.030 一般式(I)において、x、m、n、o、p及びqを上
記の範囲に限定したのは、下記の理由による。
、キュリー点がマイナス側にシフトしようとし、温度特
性及び周波数特性が劣化するからである。また、mが0
.30を超えると、Ca量が過剰となり、焼結性が低下
し、かつ誘電率も低下するからである。さらに、nが0
.02を超えると、Mgが過剰となり、焼結性が極度に
低下し、好ましくないからである。oを0.0005〜
0.02の範囲としたのは、0.0005未満では、ア
クセプター濃度の過剰により高温負荷におけるライフ特
性及び高温における絶縁抵抗が低下するからであり、0
.02モル%を超えると、Ceの還元により同様に絶縁
抵抗が低下するからである。
、0.05未満ではキュリー点がプラス側にシフトし、
誘電正接が大きくなりすぎるからであり、0.3を超え
ると焼結性が低下し、誘電率が低下するからである。ま
た、モル比qを1.002〜1.03の範囲としたのは
、1.002未満では、還元性雰囲気中で焼成した場合
に、セラミックスが還元され、絶縁抵抗が低下するから
であり、他方、1.03を超えると焼結性が悪化し、好
ましくないからである。
で示される主成分100モル%に対し、MnをMnOま
たはMnCO3 の形態で0.05〜2.0モル%添加
しているのは、以下の理由による。MnOまたはMnC
O3の添加量が0.05モル%未満の場合には絶縁抵抗
が小さくなりすぎ、他方、2.0モル%を超えて添加す
ると、高温における絶縁抵抗が小さくなり、かつ高温に
おける長時間使用の場合の信頼性が低下するからである
。
加しているのは、焼結助剤及び電荷補償剤として作用さ
せるためである。非還元性ガラスを0.05〜5.0重
量部の範囲で配合するのは、0.05重量部未満では焼
結性が悪化し、電荷補償効果が低く、高温におけるライ
フ特性が劣化するからであり、他方、5.0重量部を超
えて含有させた場合には、ガラス成分の偏析により結晶
粒径が5μm以上となり、素子の薄膜化に適しないから
である。
成物は、一般式(I)で示した上記特定の主成分100
モル%に対し、Mnを上記特定の割合で添加した組成1
00重量部に対し、上記特定の非還元性ガラスを0.0
5〜5.0重量部の割合で含有しているため、高温にお
いて長時間使用した場合であって絶縁抵抗の劣化の少な
い信頼性に優れた積層電子部品を得ることができる。こ
れは、上記のように希土類を含む非還元性誘電体磁器組
成物を用いているため、アクセプター濃度の過剰による
絶縁抵抗の低下が抑制され、さらに非還元性ガラス成分
が添加されているため、セラミックスが電気的な中性に
近づけられ、それによって貴金属を用いた従来の積層コ
ンデンサと同程度に絶縁抵抗の劣化が生じ難い誘電体磁
器を実現し得ることによると考えられる。
ラスが焼結助剤としても作用するため、焼成温度が10
0〜180℃程度に下げられる。よって、内部電極材料
として、ニッケル等の卑金属材料を内部電極材料として
用いるのに適した誘電体磁器組成物を提供することがで
きる。
rCO3 、CaCO3 、MnCO3 、CeO2
、TiO2 、ZrO2 及びMnOを用意した。これ
らの原料を、一般式(I)のx、m、n、o、p及びq
が表1に示す割合となるように配合し、配合原料を得た
。得られた配合原料をボールミルで湿式混合し、粉砕し
た後乾燥し、空気中、1150℃で2時間仮焼し、仮焼
物を得た。この仮焼物に、ポリビニルブチラール・バイ
ンダー、可塑剤、トルエン−エタノール系溶剤及び非還
元性ガラスを添加し、ボールミルで混合し、粉砕するこ
とよりスラリーを調製した。なお、使用した非還元性ガ
ラスは、Li2 Oを30モル%、CaOを15モル%
、SiO2 を50モル%、TiO2 を5モル%から
なる混合物を1000℃にて溶融したものであり、上述
した仮焼物100重量%に対し、表1に示す数値(単位
は重量%)の割合で添加した。
より成形し、セラミックグリーンシートを得た。得られ
たグリーンシートを積層し、厚み方向に熱圧着した後、
打ち抜きにより直径10mm及び厚さ1mmの円板を得
た。この円板を空気中で500℃まで加熱し、有機バイ
ンダーを燃焼させた後、酸素分圧が1×10−8〜1×
1011atmのH2 −N2−H2 Oからなる還元
性雰囲気中において、1050℃〜1200℃で2時間
焼成し、焼結体を得た。上記のようにして得られた焼結
体の両主面にIn−Ga合金を塗布し、特性測定用試料
とした。
び誘電正接(tanδ)を自動ブリッジを用いて1kH
z及び1Vrms の条件で測定した。また、絶縁抵抗
(IR)は、高絶縁計によって500Vの直流電圧を2
分間印加した後の値を測定した。絶縁抵抗pは、25℃
及び85℃の値をそれぞれ測定し、それぞれの抵抗率の
対数(logρ)を算出した。さらに、試料の結晶粒径
を試料表面を電子顕微鏡で観察することにより測定した
。これらの測定結果及び評価結果を、表2に示す。
及び試料番号25〜28は、本発明の範囲外となる組成
の誘電体磁器組成物であり、試料番号8〜24は本発明
の範囲内に入る組成物の試料である。
、x=0.35とSrのモル比が本発明の範囲外である
ため、誘電率が低いことが分かる。また、試料番号2で
は、mが0.35であり、Caのモル比が大きすぎるた
め、同じく誘電率が5200とかなり低いことが分かる
。さらに、試料番号3では、n=0.03と、Mgの配
合比が大きいため、焼結性が極度に低下し、焼結体の得
られないことが分かる。
ため(o=0)、誘電率は高いものの、結晶粒径が3.
5μmとかなり大きくなり、積層コンデンサを得ようと
した場合、誘電体層を薄くすることができないため、好
ましくない。また、絶縁抵抗IRについても、高温下に
おいて低下することが分かる。試料番号5では、oが0
.03とCeの配合比が高いため、絶縁抵抗がかなり低
下することが分かる。試料番号6では、p=0.03で
あり、Zrの配合比が低いため、誘電率が7000と低
く、誘電正接が4.5と大きく、しかも結晶粒径が3.
0μmとかなり大きいため好ましくない。試料番号7で
は、p=0.35とZrの配合比が高くなっているため
、焼結性が極度に悪化し、焼結体を得ることができなか
った。
合が0.02モル%と少ないため、誘電率が6600と
低いことが分かる。逆に試料番号26では、Mnの添加
割合が2.5モル%と多過ぎるためか結晶粒径が4.5
μmとかなり大きくなり、しかも絶縁抵抗IRが高温に
おいてかなり低下することが分かる。試料番号27では
、非還元性ガラスの混合比が0.01重量部と少なく、
そのため焼結性が極度に悪化し、焼結体を得ることがで
きなかった。逆に試料番号28では、非還元性ガラスの
混合割合が5.5重量部と大きいためか、結晶粒径が1
0.0μmと非常に大きくなり、従って誘電体層を薄膜
化することができないため、小型大容量の積層コンデン
サを得ることができず、好ましくない。
料番号8〜24では、いずれの場合においても8000
以上の誘電率を示し、しかも誘電正接が3.0以下と小
さく、絶縁抵抗IRの高温における劣化が生じておらず
、さらに結晶粒径が3.5μm以下と比較的小さいこと
が分かる。
元性誘電体磁器組成物を用いれば、、還元性雰囲気中で
焼成した場合であっても還元され難く、絶縁抵抗の劣化
の少ない誘電体磁器を得ることができるため、安価なニ
ッケル等の卑金属を内部電極として用いて、積層コンデ
ンサ等の積層電子部品を提供することができる。しかも
、結晶粒径が3μm以下となるため、誘電体層を薄膜化
しても誘電体層内に結晶粒が多く存在することになるた
め、信頼性に優れた高誘電体磁器を得ることができ、誘
電体層の薄膜化が容易であるため、小型大容量の積層コ
ンデンサを得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記の一般式(I)で示される主成分
100モル%に対し、MnをMnOまたはMnCO3
の形態で0.05〜2.0モル%添加して得られた組成
100重量部と、Li2 Oを2〜45モル%、RO(
但し、RはBa、Sr、Ca、Mgのうち少なくとも1
種)を5〜40モル%、(Ti,Si)O2 [但し、
(Ti,Si)O2 はそのうちSiO2 を15モル
%以上含有している]を30〜70モル%含有する非還
元性ガラス0.05〜5.0重量部とを含む、非還元性
誘電体磁器組成物。 【化1】 但し、式(I)において、x,m,n,o,p,qは以
下の関係を満たす。 0<x≦0.30 0<m≦0.30 0<n<0.02 0.0005≦o≦0.02 0.05≦p≦0.30 1.002≦q≦1.030
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100246298B1 (ko) * | 1997-01-03 | 2000-03-15 | 무라타 야스타카 | 반도체세라믹 |
JP2012051750A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Tdk Corp | 誘電体磁器組成物の製造方法および積層型セラミック電子部品 |
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- 1991-06-17 JP JP3144765A patent/JP2601061B2/ja not_active Expired - Lifetime
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