JPH02242519A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

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 本発明は誘電率、絶縁抵抗、絶縁破壊電圧が高く、良好
度Ｑを大幅に改善し、静電容量温度係数かつ小さく、か
つ積層セラミックコンデンサへの利用においては、内部
電極の厚みを薄くしたときの静電容量と良好度Ｑの低下
を防ぎ、静電容量と良好度Ｑのバラツキを小さくできる
誘電体磁器組成物に関するものである。

従来の技術 従来から誘電率、絶縁抵抗が高く、良好度Ｑにすぐれ、
静電容量温度係数が小さい誘電体磁器組成物として下記
のような系が知られている。

・Ｂ　ａ　Ｏ−Ｔ　ｉ　０２−Ｎ　ｄ２０３系−ＢａＯ
−ＴｉＯ２−８ｍ２０３系 発明が解決しようとする課題 しかし、これらの組成は、例えば０．０９ＢａＯＯ，５
６Ｔｉ０２０．３５ＮｄＯ３／２の組成比からなる誘電
体材料を使用し、パラジウムの内部電極厚み４μｍ、誘
電体厚み１２μｍ、内部電極の重なり寸法１　、２　ｍ
ｍ　Ｘ　０　、７　ｍｍ　、誘電体層数１９の積層構造
をもつ積層セラミックコンデンサを作製すると、静電容
量の平均値ニア４２ｐＦ、良好度Ｑの平均値、８７００
．静電容量温度係数の平均値：　Ｎ　３５ｐｐｍ／　℃
、絶縁抵抗の平均値、６．０Ｘ１０１２Ω、絶縁破壊強
度の平均値　１１７ｋｖ／ｍｍであり、絶縁抵抗と絶縁
破壊強度において満足のできる値ではない。

また、積層セラミックコンデンサのコストダウンを行う
ため、および素体内部の構造欠陥であるデラミネーショ
ンの発生を防くため、パラジウムの内部電極厚みを４μ
ｍから２μｍに薄（すると、上記の組成比の誘電体材料
を使用し、上記の誘電体厚み、内部電極爪なり寸法、誘
電体層数の積層構造をもつ積層セラミックコンデンサの
静電容量の平均値が６１０ｒ）Ｆと小さ（なるとともに
静電容量のバラツキが２５６〜７１３ｐＦと大きくなる
。さらに、良好度Ｑの平均値も４０００．＝低くなると
ともに良好度Ｑのバラツキが６００〜８８００と大きく
なるという課題があった。

課題を解決するための手段 これらの課題を解決するために本発明は、一般式ｘＢａ
Ｏ−ｙＴ　１０２−ｚ　（Ｒｅｕ−ｚ）Ｍｅｃ）０３／
２と表した時、 （ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．ＯＯ ０，０１≦Ｃ≦０．２０ Ｒｅは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍから選ばれる少なくと
も一種以上の希土類元素。

Ｍｅは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍを除く希土類元素から
選ばれる少なくとも一種以上の希土類元素。） ｘ、ｙ、ｚが以下に表わす各点ａ、ｂ、ｃ。

ｄ、ｅ、ｆで囲まれるモル比の範囲からなる生成分１０
０重量部に対し、副成分としてタンタル酸化物をＴａ２
０５に換算して０．１〜１２．０重量部含有したことを
特徴とする誘電体磁器組成物を提案するものである。

作用 第１図は本発明にかかる組成物の主成分の組成範囲を示
す三元図であり、主成分の組成範囲を限定した理由を第
１図を参照しながら説明する。すなわち、Ａ領域では焼
結が著しく困難である。また、Ｂ領域では良好度Ｑが低
下し実用的でなくなる。さらに、Ｃ，Ｄ領域では静電容
量温度係数がマイナス側に大きくなりすぎて実用的でな
くなる。そして、Ｅ領域では静電容量温度係数がプラス
方向に移行するが、誘電率が小さ（実用的でなくなる。

また、ＲｅをＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍから選ぶことによ
り、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの順で誘電率を大きく下げ
ることなく、静電容量温度係数をプラス方向に移行する
ことが可能であり、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの１種ある
いは組合せにより静電容量温度係数の調節が可能である
。

また、後述する第１表と第２表から明らかなように、Ｌ
ａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍから選ばれる少なくとも一種以上
の希土類元素の一部を、Ｌａ。

Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍを除く希土類元素から選ばれる少な（
とも一種以上の希土類元素で置換することにより、良好
度Ｑを大幅に改善する効果を有し、その置換量Ｃが０．
０１未満では置換効果はなく、０．２０を越えると誘電
率が低下し実用的でなくなる。

第２図は本発明にかかる組成物の主成分に対し、副成分
子ａ２０５の含有効果を積層セラミックコンデンサの特
性で示すグラフであり、Ｔａ２’ｓの含有範囲を限定し
た理由をグラフを参照しながら説明する。第２図に示す
ようにＴａ２０５を含有することにより、絶縁抵抗、絶
縁破壊強度が向」ニし、また静電容量と良好度Ｑを高め
、静電容量と良好度Ｑのバラツキを小さ（する効果を有
する。

そして、Ｔａ２０５の含有により、絶縁抵抗、絶縁破壊
強度は向上するか、Ｔａ２０５の含有量が主成分１００
重量部に対し、０．１重量部未満は、静電容量と良好度
Ｑが低く、また静電容量と良好度Ｑのバラツキが大きい
ため、この発明の範囲から除外した。一方、Ｔ　ａ　２
０５の含有量が主成分に対し、１２．０重量部を越える
と良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し、静電容量温度係数がマ
イナス側に大きくなり実用的でなくなる。

実施例 以下に、本発明を具体的実施例により説明する。

（実施例１） 出発原料には化学的に高純度のＢ　ａ　Ｃ０３Ｔ　ｉ　
０２．　Ｌ　ａ２０３．　Ｐ　ｒｅｏ＋＋、　Ｎｄ２Ｏ
３゜Ｓｍ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｇｄ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３お
よびＴａ２０５粉末を下記の第１表に示す組成比になる
ように秤量し、めのうボールを備えたゴム内張りのボー
ルミルに純水とともに入れ、湿式混合後、脱水乾燥した
。この乾燥粉末を高アルミナ質のルツボに入れ、空気中
で１１．　Ｏ０℃にて２時間仮焼した。この仮焼粉末を
、めのうボールを備えたゴム内張りのボールミルに純水
とともに入れ、湿式粉砕後、脱水乾燥した。この粉砕粉
末に、有機バインダーを加え、均質とした後、３２メツ
シユのふるいを通じて整粒し、金型と油圧プレスを用い
て成形圧力１ｔｏｎ／ｃｎ？で直径１５ｍｍ、厚み０．
４ｎｕｎに成形した。次いで、この成形円板をジルコニ
ア粉末を敷いたアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて下
記の第１表に示す組成比の誘電体磁器を得た。

このようにして得られた誘電体磁器円板は、厚みと直径
を測定し、誘電率、良好度Ｑ、静電容量温度係数測定用
試料は、誘電体磁器円板の両面全体に銀電極を焼き付け
、絶縁抵抗、絶縁破壊強度測定用試料は、誘電体磁器円
板の外周より内側に１　ｍｍの幅で銀電極の無い部分を
設け、銀電極を焼き付けた。また、誘電率、良好度Ｑ、
静電容量温度係数は、ＹＨＰ社製デジタルＬＣＲメータ
のモデル４２７５Ａを使用し、測定温度２０　’Ｃ、測
定電圧１．ＯＶｒｍｓ　、測定周波数ＩＭＨｚでの測定
より求めた。なお、静電容量の温度変化は、５５°Ｃ，
−２５°Ｃ，２０℃、８５℃、１２５°Ｃの静電容量を
測定し、直線性を確認するとともに、静電容量温度係数
は、２０℃と８５℃の静電容量を用いて、次式により求
めた。

ＴＣ−（Ｃ−Ｃｏ）　／　Ｃｏ　Ｘ　１　／　６５　Ｘ
　１０　ＧＴＣ：静電容量温度係数（ｐｐｍ／℃）Ｃｏ
　：　２０°Ｃでの静電容量（ｐＦ）Ｃ：８５℃での静
電容量（ｐＦ） また、誘電率は次式より求めた。

Ｋ＝１４３．８ＸＣ○Ｘｔ／Ｄ２ Ｋ　・誘電率 Ｃｏ・２０℃での静電容量（ｐＦ） Ｄ　・誘電体磁器の直径（ｍｍ　） ｔ　：誘電体磁器の厚み＜　ｍｍ　） さらに、絶縁抵抗は、Ｙ　ＨＰ社製ＨＲメータのモデル
４３２９Ａを使用し、測定電圧５０ｖ。

Ｄ、Ｃ，、、測定時間１分間による測定より求めた。

そして、絶縁破壊強度は、菊水電子工業■製高電圧電源
ＰＨ３３５に一３形を使用し、試料をジノコンオイル中
に入れ、昇圧速度５０Ｖ／ｓｅｅにより求めた絶縁破壊
電圧を誘電体厚みで除算し、１　ｍｍ当たりの絶縁破壊
強度とした。

試験条件を第１表に併せて示し、試験結果を下記の第２
表に示す。

（以　　下　　余　　白） （実施例２） 出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３Ｔｉ○２．Ｎ
ｄ２Ｏ＋、Ｃｅ　０２およびＴａ２０５粉末を使用し、
主成分０．０９８　ａ○−０，５６ＴｉＣｈ０．３５　
［（Ｎｄ○３／２　）　ｏ、９ｓ　（ＣＣＯ２）０．０
５］に対し、Ｔａ２０５を０．０．１，０．５，１．０
゜５．０，１０．０，１２．０，１５．０讐ｔ％含有し
た仮焼粉砕粉を実施例１と同様の方法で作製する。

ただし、Ｔａ２０５含有量０．］、５５．０ｗｔは、こ
の発明の範囲外であり、０．１，０．５．］、、０゜５
．０，１０．０，１２．０ｗｔ％は、この発明の範囲内
である。

この仮焼粉砕粉末に、有機バインダー、可塑剤２分散剤
、有機溶剤を加え、アルミナボールを備えたポリエチレ
ン製ポットで混合し、スラリーを作製した。混合後、３
００メツシ。のナイロン布を使用し、゛ろ過した。ろ過
後のスラリーは、ドクターブレードにより、焼結後の誘
電体厚みが１２μｍとなるように、離型処理をしたポリ
エステルフィルム」二にシートを成形した。次に、ポリ
エステルフィルムから剥したシート１０枚を支持台の上
に積層した。この上に、昭栄化学（掬裏向部電極パラジ
ウムペーストＭＬ−３７２４を焼結後の内部電極厚みが
２μｍｋなるようにスクリーン印刷し、乾燥した。この
上にポリエステルフィルムから剥したシート１枚を積層
した。この上に、焼結後の内部電極重なり寸法が１　、
２　ｍｍ　Ｘ　０　、７　ｍｍとなるように印刷位置を
ずらして内部内部電極パラジウムペーストを印刷し、乾
燥後、ポリエステルフィルムから剥したシート１枚を積
層した。これらの操作を、誘電体層数が１９となるまで
繰り返した。この上に、ポリエステルフィル１、から！
１１したシート１０枚を積層した。この積層体を焼結後
、内部電極重なり寸法が１　、２　ｍｍ　Ｘ　０　、７
　ｍｍ　、誘電体厚みが１２μｍ、誘電体層数が１９の
積層構造をもつ積層セラミックコンデンサとなるように
切断した。この切断した試料は、ジルコニア粉末を敷い
たアルミナ質のザヤに入れ、空気中にて室温から３５０
　’Ｃまでを５６Ｃ／ｈｒて昇温し、３５０℃より１０
０’Ｃ／ｈｒで昇温し、１２７０℃で２］　４ 時間焼成後、］、　ＯＯ０Ｃ／　ｈ　ｔて室温まで降温
した。次いて、焼成後の試料は、耐水サンドペーパーを
内側に貼ったポリエチレンポットに純水とともに入れ、
ポリエチレンボッ１〜を回転させ焼成後の試料面を研磨
し、外部電極と接合する内部電極部分を充分露出させた
。この試料はポリエチレンポットより取り出し乾燥後、
内部電極露出部分に銀の外部電極を焼き付け、内部電極
と導通させ、積層セラミックコンデンサを作製した。

これらの試料の静電容量、良好度Ｑ、静電容量温度係数
、絶縁抵抗、絶縁破壊強度は、実施例１と同様の条件で
の測定により求めた。また、積層構造の確認は、積層セ
ラミックコンテンザの長さ方向および幅方向の約１／２
の研磨断面を、内部電極重なり寸法は倍率１００．誘電
体厚みと内部電極厚みは倍率４００ての光学顕微鏡観察
より求めた。

このホ１１定結果を第２図に示す。

なお、実施例における誘電体磁器の作製方法ては、Ｂａ
　Ｃ０３，Ｔ　ｉ○２．　Ｌ　ａ２０３．　Ｐ　ｒ６０
ＩＮ　ｄ２０３．Ｓｍ２Ｏ３，Ｃｅ　０２．Ｇ　ｄ２０
３．Ｄ　ｙ２０３およびＴａ２０５を使用したが、この
方法に限定されるものではなく、所望の組成比になるよ
うに、ＢａＴｉＯ３などの化合物、あるいは炭酸塩、水
酸化物なと空気中ての加熱によりＢａｄ。

Ｔ　ｉ　０２．　Ｌ　ａ２０１　Ｐ　ｒａｏｕ、　Ｎ　
ｄ２０３Ｓｍ２０３．ＣｅＯ２，Ｇｄ２Ｏ＋、Ｄ’／２
０３およびＴａ２０５となる化合物を使用しても実施例
と同程度の特性を得ることがてきる。

また、主成分をあらかしめ仮焼し、副成分を添加しても
実施例と同程度の特性を得ることができる。

また、実施例ではＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍを除く希土類
元素Ｍｅとして、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｇｄについて説明したが
、その他の希土類元素を使用しても実施例と同程度の特
性を得ることができる。

また、上述の基本組成のほかに、ＳｉＯ２ＭｎＯ２，Ｆ
ｅ２Ｏ３，ＺｎＯなど、一般にフラックスと考えられて
いる塩類、酸化物などを、特性を損なわない範囲で加え
ることもてきる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、誘電率、絶縁抵抗、絶縁
破壊電圧が高く、良好度Ｑを大幅に改善し、静電容量温
度係数が小さく、かつ積層セラミックコンデンザへの利
用においては、内部電極の厚みを薄くしたときの静電容
量と良好度Ｑの低下を防ぎ、静電容量と良好度Ｑのバラ
ツキを小さくてきるため、内部電極の厚みを薄くして、
積層セラミックコンデンザのコストダウンが行えるとと
もに内部構造欠陥であるデラミネーションの発生を防ぐ
ことかできる。また、絶縁破壊電圧が高いため、誘電体
層の厚みを薄くし、製品の小型化、大容量化が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる組成物の主成分の組成範囲を説
明する三元図、第２図は本発明にかかる主成分０．０９
ＢａＯ−０，５６ＴｉＯ２０，３５［（Ｎ　ｄ　０３／
２）　０．９５　（Ｃｅ　０２）　０．０５］に対する
副成分子ａ２０５の含有効果を、誘電体厚み・１２μｍ
、内部電極重なり寸法：　１　、２　ｍｍ　Ｘ　０　、
７　ｍｍ　。 誘電体層数・１９の積層構造をもつ積層セラミックコン
デンサの電気特性て示ずグラフである。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名］　８ （７：「ン 米貨箸約ｒ （敗ｔｊｌ／Ａイン 希重自磨粥鐙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ＿２−ｚ（Ｒｅ＿（＿１＿−＿Ｃ＿
   ）Ｍｅ＿Ｃ）Ｏ＿３＿／＿２と表した時、 （ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００ ０．０１≦Ｃ≦０．２０ Ｒｅは、Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍから選ばれる少なくと
   も一種以上の希土類元素。 Ｍｅは、Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍを除く希土類元素から
   選ばれる少なくとも一種以上の希土類元素。） ｘ，ｙ，ｚが以下に表わす各点ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
   で囲まれるモル比の範囲からなる主成分１００重量部に
   対し、副成分としてタンタル酸化物をＴａ＿２Ｏ＿５に
   換算して０．１〜１２．０重量部含有したことを特徴と
   する誘電体磁器組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼