JPH05345664A - 高誘電率系セラミック組成物 - Google Patents

高誘電率系セラミック組成物

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JPH05345664A JP4256035A JP25603592A JPH05345664A JP H05345664 A JPH05345664 A JP H05345664A JP 4256035 A JP4256035 A JP 4256035A JP 25603592 A JP25603592 A JP 25603592A JP H05345664 A JPH05345664 A JP H05345664A
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    • H01G4/1227Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い誘電率および優秀な絶縁抵抗を有し、か
つ、TCC特性を安定させることができ、積層セラミッ
クコンデンサとして適用する際に回路基板表面に装着し
て小型化に適正に対応することのできる積層セラミック
コンデンサ用の高誘電率系セラミック組成物を提供す
る。 【構成】 97.04〜97.80重量%のBaTiO
3 主成分に、1.42〜1.92重量%のNb2 5
0.04〜0.06重量%のMnO2 、0.33〜0.
45重量%のCoO、0.31〜0.41重量%のCe
2 および0.10〜0.12重量%のZuOを添加し
て構成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高誘電率系セラミック組
成物に係り、特にEIA(Electronic In
dustry Association)規格のX7R
規格(−55℃〜+125℃の温度範囲で25℃での誘
電率を基準とするときの誘電率変化率が±15%以下で
ある特性)を満たし、優秀な誘電率を有するとともに、
高い絶縁抵抗値を有する積層セラミックコンデンサ(M
LCC)用の高誘電率系セラミック組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、BaTiO3 を主成分とする積層
セラミックコンデンサ用のセラミック組成物が多く用い
られており、従来から、BaTiO3 を主成分とした場
合における好ましくない特性を改善するために各種副成
分を添加することが行なわれている。
【0003】しかし、この場合に、組成物全体に対して
一種類の副成分の添加量のみを変化させるか、あるい
は、複数種類の副成分の添加量を独立的に同時に変化さ
せるようにしているため、前記副成分全体の影響を認識
することが困難であり、安定した誘電率と絶縁抵抗とを
有する所望の組成物およびその添加物を得ることが困難
であった。
【0004】そのため、従来の積層セラミックコンデン
サ用のセラミック組成物のうちEIA規格のX7R規格
を満たす高誘電率系セラミック組成物においては、Ba
TiO3 +Nb2 5 の基本組成物に各種副成分を添加
して製造することが行なわれている。
【0005】このようなセラミック組成物においては、
例えば、日本国特公昭61−99207号に開示されて
いるように、前記副成分としてMgOおよびCeO2
添加することが行なわれている。また、他の例として、
日本国特公昭62−229605号には、副成分として
Co2 3 、MnO2 およびCeO2 を添加することが
開示されており、日本国特公昭60−19606号に
は、CaOおよびZnOを添加して高誘電率系セラミッ
ク組成物を製造することが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の成分で
製造された高誘電率系セラミック組成物においては、誘
電率が3000以上という高い値を示す反面、損失係数
(tanδ)が1kHzでは0.8%以上と高い値を示
すとともに、絶縁抵抗が1011程度と低い値を示し、さ
らに、TCC特性が組成に応じて不規則的に変化して安
定しないという問題を有している。このことは、高誘電
率系セラミック組成物を積層セラミックコンデンサとし
て適用する場合に、小型化を図る上で問題となってい
た。
【0007】本発明は前記した点に鑑みてなされたもの
で、高い誘電率および優秀な絶縁抵抗を有し、かつ、T
CC特性を安定させることができ、積層セラミックコン
デンサとして適用する際に回路基板表面に装着して小型
化に適正に対応することのできる積層セラミックコンデ
ンサ用の高誘電率系セラミック組成物を提供することを
目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係る高誘電体セラミック組成物は、97.04
〜97.80重量%のBaTiO3 主成分に、1.42
〜1.92重量%のNb2 5 、0.04〜0.06重
量%のMnO2 、0.33〜0.45重量%のCoO、
0.31〜0.41重量%のCeO2 および0.10〜
0.12重量%のZuOを添加して構成されることを特
徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、BaTiO3 の主成分に対し
て副成分を本発明の添加量とすることにより、EIA規
格のX7R特性を満たすTCC特性を有し、さらに、3
200〜3800という優秀な誘電率を有するととも
に、1013〜1014の高い絶縁抵抗値を有する優れた高
誘電率系セラミック組成物を得ることができ、積層セラ
ミックコンデンサに適用して良好な特性を有し適正に小
型化を図ることができるものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0011】副成分として、1.42〜1.92重量%
のNb2 5 、0.04〜0.06重量%のMnO2
0.33〜0.45重量%のCoO、0.31〜0.4
1重量%のCeO2 および0.10〜0.12重量%の
ZuOとからなる組成物を混合、粉砕した後100℃で
乾燥する。その後、前記副成分粉末を97.04〜9
7.80重量%のBaTiO3 とともに混合し、加圧し
て成形した後、焼結しAg電極で塗布し焼付けした。
【0012】その結果、EIA規格のX7R特性を満た
しつつ、誘電常数が3200〜3800程度の優秀な誘
電率を有し、1013〜1014の高い絶縁抵抗値を有する
積層セラミックコンデンサ用高誘電率系セラミック組成
物を得た。
【0013】前記組成物の成分のうち、Nb2 5 は、
結晶粒の成長を制限して2〜3μm程度の微細な結晶粒
に形成するとともに緻密な組織に形成し、CeO2 は、
1270〜1310℃で焼結可能にし、液相を形成して
緻密な組織を作る。また、MnO2 とCoOは、少量添
加されて温度特性、周波数特性、絶縁抵抗等の電気的特
性を変化させ、ZnOは、形成される液相の流動性を向
上させて緻密な組織を形成させる。
【0014】このような副成分のCoO、CeO2 、N
2 5 、MnO2 およびZnOが前記各範囲未満で添
加された場合、誘電率は高いが、絶縁抵抗が減少し、誘
電損失係数(tanδ)が増加する問題点が発生してし
まう。また、前記各副成分が前記各範囲を過ぎて添加さ
れた場合、誘電率が減少し、TCC特性がEIAのX7
R規格を満たすことができないという問題点が発生し
た。
【0015】次に、下記の実施例および比較例に基づい
て本発明の高誘電率系セラミック組成物およびその効果
をより具体的に説明する。なお、これら実施例は本発明
の範囲を限定するものではない。
【0016】(実施例1)まず、表1に示す組成および
焼結温度にしたがって、純度99.5%以上のNb2
5 が1.42重量%、MnO2 が0.04重量%、Co
Oが0.33重量%、CeO2 が0.31重量%および
ZuOが0.10重量%の組成となるようにそれぞれの
成分を計量し、ナイロンジャー(Nylon jar)
でプラネタリーミリングマシン(planatary
milling machine)により2時間混合し
粉砕して、100℃を維持するオーブンで12時間乾燥
した後、この副成分を97.80重量%のBaTiO3
に添加し、前記と同一機器と同一条件で処理した。
【0017】その結果得られた組成物を1100℃で2
時間か焼して本発明の高誘電率系セラミック組成物を製
造した後、5%のPVA(polyvinylacet
ate)を5重量%添加して1ton/cm2 の圧力で
直径10mm、厚さ15mmの円板に成形した。これを
1310℃の温度で2時間焼結した後、この焼成体の両
面にAg電極を塗布して780℃で10分間焼付けし
た。
【0018】 このように形成された実施例1のセラミック組成物につ
いての電気的特性を前記電極の焼付けから24時間以上
経過した後に測定し、誘電率(ε)および誘電損失係数
(tanδ)をHP 4274A LCR meter
を使用して1kHz、25℃および1V電界強度(os
cillation)0V dc biasで測定し、
温度特性であるTCC(25℃の誘電率を基準とした誘
電率の温度変化率)を恒温恒湿槽で−55℃〜+125
℃の温度範囲で測定し、その測定結果を表2に示す。
【0019】 (実施例2〜6)実施例2〜6の各実施例については、
Nb2 5 、MnO2 、CoO、CeO2 、ZuOおよ
びBaTiO3 の各成分の重量%および焼結温度をそれ
ぞれ表1に示す条件にしたがって実施例1について行な
った方法と同様の方法で誘電体セラミック組成物を製造
した。
【0020】その後、これら実施例2〜6の各実施例に
ついての電気特性等を実施例1と同様の方法で測定して
その測定結果を前記表2に示す。
【0021】(比較例1〜4)比較例1〜4について
は、Nb2 5 、MnO2 、CoO、CeO2 、ZuO
およびBaTiO3 の各成分の重量%および焼結温度を
それぞれ表1に示す条件にしたがって実施例1について
行なった方法と同様の方法で誘電体セラミック組成物を
製造し、その後、これら各比較例2〜6についての電気
特性等を実施例1と同様の方法で測定してその測定結果
を前記表2に示した。
【0022】前記表2に示す測定結果によれば、前記比
較例1および2は、副成分(Nb25 、MnO2 、C
oO、CeO2 およびZuO)の含有量をそれぞれ1.
92重量%および2.06重量%としており、この副成
分の含有量は実施例3の場合の2.57重量%に比べて
それぞれ−25%および−20%程度減少していること
から、誘電率は安定し高い値を示すものの、絶縁抵抗が
だいぶ減少され、高温TCC(+125℃)については
EIA規格のX7R特性(±15%)を満たさなかっ
た。
【0023】また、前記比較例3および4は、副成分
(Nb2 5 、MnO2 、CoO、CeO2 およびZu
O)の含有量がそれぞれ3.08重量%および3.22
重量%としており、実施例3の組成に比べてそれぞれ+
20%および+25%増加させていることから、やはり
低温TCC(−55℃)がEIA規格のX7R特性(±
15%)を満たさなかった。
【0024】したがって、本発明による前記実施例1〜
6においては、副成分の含有量を2.2〜2.96重量
%として、この副成分の含有量を実施例3に比べて−1
5%〜+15%の範囲で増減させることにより、EIA
規格のX7R特性を満たすTCC特性を有し、誘電常数
が3200〜3800である優秀な誘電率を有し、さら
に、1013〜1014の高い絶縁抵抗値を有する優れた高
誘電率系セラミック組成物を得ることができる。その結
果、積層セラミックコンデンサに適用して良好な特性を
有し適正に小型化を図ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る高誘電体
セラミック組成物は、EIA規格のX7R特性を満たす
TCC特性を有し、さらに、3200〜3800という
優秀な誘電率を有するとともに、1013〜1014の高い
絶縁抵抗値を得ることができる。その結果、積層セラミ
ックコンデンサに適用して良好な特性を有し適正に小型
化を図ることができ、電子、電気機器製品の小型化を図
り、製造コストを低減させることができる等の効果を奏
する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 97.04〜97.80重量%のBaT
    iO3 主成分に、1.42〜1.92重量%のNb2
    5 、0.04〜0.06重量%のMnO2 、0.33〜
    0.45重量%のCoO、0.31〜0.41重量%の
    CeO2 および0.10〜0.12重量%のZuOを添
    加して構成されることを特徴とする高誘電率系セラミッ
    ク組成物。
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