JPWO2008093684A1 - 誘電体磁器およびコンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分として、これにマグネシウム、イットリウム、マンガンおよびイッテルビウムを含有するものであり、それらの含有量はバリウム1モルに対して、マグネシウムをMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムをY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンをMnO換算で0.0002〜0.03モルである。さらに本発明の誘電体磁器は、前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部含有する。
<第2の実施形態>
この実施形態の例の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とし、これにマグネシウム、イットリウム、マンガン、イッテルビウム、珪素、ホウ素および/またはリチウムを含有するものであり、その含有量はバリウム1モルに対して、マグネシウムがMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムがY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンがMnO換算で0.0002〜0.03モルであり、さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部、珪素をSiO2換算で0.73〜6.3質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも1種をB2O3換算およびLi2O換算にて合計で0.31〜2.1質量部含有する。
誘電体磁器を以下のように作製した。まず、いずれも純度が99.9%のBaCO3粉末、TiO2粉末、MgO粉末、Y2O3粉末、MnCO3粉末を用意し、表1に示す割合で調合し混合粉末を調製した。表1に示す量は前記元素の酸化物換算量に相当する量である。
(実施例II)
誘電体磁器を以下のように作製した。まず、いずれも純度が99.9%のBaCO3粉末、TiO2粉末、MgO粉末、Y2O3粉末、MnCO3粉末を用意し、表3に示す割合で調合し混合粉末を調製した
次に、混合粉末を温度1000℃にて仮焼して仮焼粉末を作製した後、得られた仮焼粉末を粉砕した。この後、仮焼粉末100質量部に対して、純度99.9%のYb2O3粉末、SiO2粉末およびB2O3粉末を表3に示す割合で混合した。この後、混合粉末を造粒し、直径16.5mm、厚さ1mmの形状のペレットを作製した。
(実施例III)
誘電体磁器を以下のように作製した。まず、いずれも純度が99.9%のBaCO3粉末、TiO2粉末、MgO粉末、Y2O3粉末、MnCO3粉末を用意し、表5に示す割合で調合し混合粉末を調製した
次に、混合粉末を温度1000℃にて仮焼して仮焼粉末を作製した後、得られた仮焼粉末を粉砕した。この後、仮焼粉末100質量部に対して、純度99.9%のYb2O3粉末、SiO2粉末およびLi2O粉末を表5に示す割合で混合した。この後、混合粉末を造粒し、直径16.5mm、厚さ1mmの形状のペレット状に成形した。
[0006]
一方、温度補償型の積層セラミックコンデンサは、それを構成する誘電体磁器が、常誘電性であるため誘電分極を示すヒステリシスがなく、強誘電性特有の電気誘起歪が起こらないという利点があるものの、誘電体磁器の比誘電率が低いために蓄電能力が低くバイパスコンデンサとしての性能を満たさないという問題があった。
[0007]
従って、本発明の目的は、高誘電率かつ安定な比誘電率の温度特性を示す誘電体磁器と、それを用いたコンデンサを提供することである。
課題を解決するための手段
[0008]
本発明の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とし、立方晶系を主体とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有し、前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、マグネシウムをMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムをY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンをMnO換算で0.0002〜0.03モル含有するとともに、前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部含有し、かつ前記結晶粒子の平均粒径が0.05〜0.2μmである。
[0009]
さらに、前記チタン酸バリウム100質量部に対して、珪素をSiO2換算で0.73〜6.3質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも1種をB2O3換算およびLi2O換算にて合計で0.31〜2.1質量部含有するのがよい。
[0010]
また、本発明のコンデンサは、誘電体層と導体層との積層体から構成されており、上記誘電体層が前記した誘電体磁器からなる。
発明の効果
[0011]
本発明の誘電体磁器は、従来の強誘電性を有する誘電体磁器よりも比誘電率の温度変化率が小さく、また、従来の常誘電性を有する誘電体磁器に比較して高誘電率である。さらに、本発明の誘電体磁器は、安定な比誘電率の温度特性を示すとともに、自発分極が小さくなる。
[0012]
本発明のコンデンサは、誘電体層として上記誘電体磁器を適用することにより、従来のコンデンサよりも高容量かつ容量温度特性の安定なコンデンサを形成できる。その為、このコンデンサを電源回路に用いた場合、電気誘起歪に起因するノイズ音の発生を抑制できる。
図面の簡単な説明
[0013]
[図1]本発明のコンデンサの一例を示す断面模式図である。
[図2]実施例Iで得た誘電体磁器(試料No.I−4)のX線回折図である。
[図3]実施例Iで得た誘電体磁器(試料No.I−4)についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
[図4]実施例Iで得た誘電体磁器(試料No.I−4)について求めた誘電分極(V−Q)特性のグラフである。
[図5]実施例IIで得た誘電体磁器(試料No.II−4)のX線回折図である。
[図6]実施例IIで得た誘電体磁器(試料No.II−4)についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
[図7]実施例IIで得た誘電体磁器(試料No.II−4)について求めた誘電分極(V−Q)特性のグラフである。
[図8]実施例IIIで得た誘電体磁器(試料No.III−4)のX線回折図の代表例である。
[図9]実施例IIIで得た誘電体磁器(試料No.III−4)についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
[図10]実施例IIIで得た誘電体磁器(試料No.III−4)について求めた誘電分極(V−Q)特性のグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0014]
<第1の実施形態>
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分として、これにマグネシウム、イットリウム、マンガンおよびイッテルビウムを含有するものであり、それらの含有量はバリウム1モルに対して、マグネシウムをMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムをY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンをMnO換算で0.0002〜0.03モルである。さらに本発明の誘電体磁器は、前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部含有する。また、この実施形態に係る誘電体磁器は、結晶粒子の結晶構造が立方晶系を主体としたものである。
[0015]
さらに、この実施形態に係る誘電体磁器では、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が0.05〜0.2μmであるものが望ましい。
[0016]
上記組成および粒径の範囲であると、室温(25℃)における比誘電率を250以上、125℃における比誘電率を230以上および25℃〜125℃間における比誘電率の温
[0034]
上述の実施形態の例の誘電体磁器を誘電体磁器を用いたコンデンサはコンデンサ本体10の両端部に外部電極12が設けられている。コンデンサ本体10は誘電体層13と内部電極層である導体層14とが交互に積層され構成されている。ここでの誘電体層13は上述の誘電体磁器によって形成される。導体層14の材料は高積層化しても製造コストを抑制できるという点でNiやCuなどの卑金属が望ましく、特に、コンデンサを構成する誘電体層13との同時焼成を図るという点でNiがより望ましい。この導体層14の厚みは平均で1μm以下が好ましい。
[0035]
また、このようなコンデンサを作製する場合には、上述した混合粉末をグリーンシートに成形するとともに、導体層となる導体ペーストを調製して前記グリーンシートの表面に印刷した後、積層して積層体を形成する。しかる後、積層体の端面にさらに導体ペーストを印刷して焼成し、外部電極12を形成することによりコンデンサを得ることができる。
<第2の実施形態>
この実施形態の例の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とし、これにマグネシウム、イットリウム、マンガン、イッテルビウム、珪素、ホウ素および/またはリチウムを含有するものであり、その含有量はバリウム1モルに対して、マグネシウムがMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムがY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンがMnO換算で0.0002〜0.03モルであり、さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部、珪素をSiO2換算で0.73〜6.3質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも1種をB2O3換算およびLi2O換算にて合計で0.31〜2.1質量部含有する。
[0036]
ここで、ホウ素は単独でB2O3換算で0.31〜2.1質量部含有されてもよく、リチウムは単独でLi2O換算で0.31〜2.1質量部含有されてもよい。また、ホウ素とリチウムとを混合して使用する場合、それらの酸化物換算での総量が0.31〜2.1質量部であるのがよい。
[0037]
この誘電体磁器では、結晶粒子の結晶構造が立方晶系を主体としたものである。また、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径は0.05〜0.2μmである。
[0038]
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムにマグネシウム、イットリウム、
Claims (10)
- チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有する誘電体磁器であって、
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、マグネシウムをMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムをY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンをMnO換算で0.0002〜0.03モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部含有し、
かつ前記結晶粒子の平均粒径が0.05〜0.2μmであることを特徴とする誘電体磁器。 - 前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、前記マグネシウムをMgO換算で0.017〜0.023モル、前記イットリウムをY2O3換算で0.0015〜0.01モル、前記マンガンをMnO換算で0.01〜0.013モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、前記イッテルビウムをYb2O3換算で6.3〜15.6質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対するチタン比が0.97〜0.98である請求項1に記載の誘電体磁器。 - 前記チタン酸バリウム100質量部に対して、さらに珪素をSiO2換算で0.73〜6.3質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも1種をB2O3換算およびLi2O換算にて合計で0.31〜2.1質量部含有する請求項1に記載の誘電体磁器。
- 前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、前記マグネシウムをMgO換算で0.017〜0.06モル、前記イットリウムをY2O3換算で0.0015〜0.01モル、前記マンガンをMnO換算で0.01〜0.013モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、前記イッテルビウムをYb2O3換算で6.3〜15.6質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、珪素をSiO2換算で0.73〜3.13質量部、ホウ素をB2O3換算で0.31〜1.04質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対するチタン比が0.97〜0.98である請求項1に記載の誘電体磁器。 - 前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、前記マグネシウムをMgO換算で0.017〜0.06モル、前記イットリウムをY2O3換算で0.0015〜0.01モル、前記マンガンをMnO換算で0.01〜0.03モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、前記イッテルビウムをYb2O3換算で6.3〜15.6質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、珪素をSiO2換算で0.73〜3.13質量部、リチウムをLi2O換算で0.31〜1.04質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対するチタン比が0.97〜0.98である請求項1に記載の誘電体磁器。 - 誘電体層と導体層との積層体から構成されているコンデンサであって、
前記誘電体層を構成する誘電体磁器が、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とからなり、
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、マグネシウムをMgO換算で0.01〜0.06モル、イットリウムをY2O3換算で0.0007〜0.03モル、マンガンをMnO換算で0.0002〜0.03モル含有するとともに、
さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、イッテルビウムをYb2O3換算で3.6〜52.1質量部含有し、かつ前記結晶粒子の平均粒径が0.05〜0.2μmであることを特徴とするコンデンサ。 - 前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、前記マグネシウムをMgO換算で0.017〜0.023モル、前記イットリウムをY2O3換算で0.0015〜0.01モル、前記マンガンをMnO換算で0.01〜0.013モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、前記イッテルビウムをYb2O3換算で6.3〜15.6質量部含有し、かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対するチタン比が0.97〜0.98である請求項6に記載のコンデンサ。 - 前記チタン酸バリウム100質量部に対して、さらに珪素をSiO2換算で0.73〜6.3質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも1種をB2O3換算およびLi2O換算にて合計で0.31〜2.1質量部含有する請求項6に記載のコンデンサ。
- 前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、前記マグネシウムをMgO換算で0.017〜0.06モル、前記イットリウムをY2O3換算で0.0015〜0.01モル、前記マンガンをMnO換算で0.01〜0.013モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、前記イッテルビウムをYb2O3換算で6.3〜15.6質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、珪素をSiO2換算で0.73〜3.13質量部、ホウ素をB2O3換算で0.31〜1.04質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対するチタン比が0.97〜0.98である請求項8に記載のコンデンサ。 - 前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対して、前記マグネシウムをMgO換算で0.017〜0.06モル、前記イットリウムをY2O3換算で0.0015〜0.01モル、前記マンガンをMnO換算で0.01〜0.03モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム100質量部に対して、前記イッテルビウムをYb2O3換算で6.3〜15.6質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム100質量部に対して、珪素をSiO2換算で0.73〜3.13質量部、リチウムをLi2O換算で0.31〜1.04質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム1モルに対するチタン比が0.97〜0.98である請求項8に記載のコンデンサ。
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