JPH02242525A - 積層セラミックコンデンサ - 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 ３へ−７ 本発明は誘電率、絶縁抵抗、絶縁破壊電圧が高く良好度
ＱＫすぐれ、容量温度係数が小さく、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、
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。

−Ｂａ０−ＴｉＯ２−Ｎｄ２０３系 −ＢａＯ−Ｔｉ０２−　Ｓｍ　２０３系発明が解決しよ
うとする課題 しかし、これらの組成、例えば０．１１　ＢｕＯＯ，６
８ＴｉＯ２−０，２１Ｎｄ２０３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４／Ｚｍ、
誘電体厚み１２７１ｍ、内部電極の重なジオ法１．２ｍ
＋ｎＸ０．γ団、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ザを作製すると、静電容量の平均値
ニア４２ｐＦ、良好度Ｑの平均値二８７００、容量温度
係数の平均値：　ＮＮ３５ｐｐ／’Ｃ。

絶縁抵抗の平均値：　６．ＯＸ　１０１２Ω、絶縁破壊
強度の平均値：　１１７　ＫＶ／、　　であり、絶縁抵
抗と絶縁破壊強度において満足できる値で々い。

また、積層セラミックコンデンサのコスＩ−タウンを行
うため、及び素体内部の構造欠陥であるデラミネーショ
ンの発生を防ぐため、パラジウムの内部電極厚みを４μ
ｍから２μｍ　に薄くすると、上記の組成比の誘電体拐
料を使用し、上記の誘電体厚み、内部電極重なシ寸法、
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、６１０ｐＦと小さくなるととも
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と低くなると
ともに良好度Ｑのバラツキが６ｏ○〜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 ％式％ と表わした時（ただし、Ｘ＋７＋Ｚ＝１．Ｏ○。

Ｒｅ　ＯばＬａ２Ｏ３，Ｐｒ２０１．／３．　Ｎｄ２Ｏ
３，Ｓｍ、、０３の中から選ばれる少なくとも１種以上
の希土類元素の酸化物。）、ｘ＋　Ｖ　ｒ　ｚが以下に
表わす各点色。

ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆで囲まれるモル比の範囲からなる主
成分１００重量部に対して、副成分としてニオブ酸化物
をＮｂ２ｏ５に換算して０．３〜８．０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。

ｔ１ 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
す三元図でちゃ、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、人領域では焼
結が著しく困難である。甘だ、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領域では温度係
数がマイナス側に犬きくなり過ぎて実用的でなくなる。

そして、Ｅ領域では容量温度係数がプラス方向に移行す
るが誘電率が小さく実用的でなくなる。また、Ｒｅ２０
゜ｆ　Ｌａ２０５．　Ｐｒ２０．、／３．　Ｎｄ２Ｏ３
，Ｓｍ２Ｏ３から選ぶこトに、ｌＩ：　り、Ｌａ、、０
５．　Ｐｒ２０．、／３．　Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２０３（
７）順で誘電率を大きく下げることなく温度係数全プラ
ス方向に移行することが可能であり、Ｌａ２Ｏ３゜Ｐｒ
２０１１／３．Ｎｄ２ｏ６，５ｍ２ｏ５ノ１種あるいは
組合せにより容量温度係数の調節が可能である。

第２図は本発明にかかる組成物の主成分に対し、副成分
Ｎｂ２Ｏ５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、Ｎｂ２Ｏ５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７　△ する。第２図に示すようにＮｂ２Ｏ５を含有することに
より、絶縁抵抗、絶縁破壊強度、良好度Ｑが向上し、捷
た静電容量を高め、静電容量のバラツキを小さくする効
果を有する。このＮｂ２Ｏ５の含有により、絶縁抵抗、
絶縁破壊強度は向上するが、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が主成
分１００重量部に対し、０．３重量部未満ではそれほど
絶縁破壊強度が大きくなく、静電容量と良好度Ｑが低く
、また静電容量と良好度Ｑのバラツキが太きいため、こ
の発明の範囲から除外した。一方、Ｎｂ２ｏ５の含有量
が主成分に対し、８，０重量部を超えると良好度Ｑ、絶
縁抵抗が低下し、容量温度係数がマイナス側に太きくな
り、さらに静電容量の温度変化の直線性が失なわれ実用
的でなくなる。

本発明はさらに、上記組成物に、マンガン、亜鉛、鉄及
びケイ素の酸化物から選ばれる少なくとも１種以上を、
それぞれＭｎＯ２，ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３及びＳｉＯ２に
換算して主成分と副成分を合わせた１００重量部に対し
、０．０５〜１．００玉量部添加せしめた構成とするこ
とができる。これらの添加物は磁器の焼結性を向上させ
る効果を有し、その添加量が０．０５重量部未満では添
加効果はなく、１．００重量部を超えると誘電率が低下
し実用的でなくなる。

実施例 以下に、本発明を具体的実施例によυ説明する。

（実施例１） 出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ２，ＴｉＯ２゜
Ｌａ２０５．　Ｐｒ６０．１．　Ｎ４２０５．　Ｓｍ２
０５及びＮｂ２Ｏ５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ジの
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１１００℃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ポルミルに純水と
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
ユのふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを用いて
成型圧力１ｔｏｎ／ｉで直径１５鮒、厚み０．４圏に成
型した。

９　、、−、。

次いで、この成型円板をジルコニア粉末を敷いたアルミ
ナ質のザヤに入れ、空気中において第１表に示す温度で
２時間焼成し、第り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、素子厚みと
直径を測定し、誘電率、良好度Ｑ、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１９の１〕で銀電極の無い部分を設
け、銀電極を焼き付けた。そして、誘電率、良好度Ｑ、
温度係数はＹＨＰ社製デジタルＬＣＦＬメータのモデル
４２７６Ａを使用し、測定温度２０℃、測定電圧１、○
Ｖｒｍｓ　、測定周波数１ＭＨｚでの測定により求めた
。なお、静電容量の温度変化は、−６５℃。

−２６℃、２０’Ｃ、８６℃、１２５℃の静電容量を測
定し、直線性を確認するとともに、容量温度係数は、２
０℃と８６℃の静電容量を用い、次式により求めた。

１０へ ｃｏ＝２０℃での静電容量（ｐＦ　） Ｃ，：ａ６℃での静電容量（ｐＦ’） また、誘電率は次式により求めた。

を 誘電率−°°３°ａｘｅ・ｘ　　ｏ・ Ｃｏ：２０℃での静電容量（ｐＦ） Ｄ　：誘電体磁器の直径（顛） ｔ　：誘電体磁器の厚み（調） さらに、絶縁抵抗は、ＹＨＰ社製ＨＲメータのモデル４
３２９Ａを使用し、測定電圧６０Ｖ、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（株）型窩電圧
電源ＰＨ８３６に一３形を使用し、試料をシリコンオイ
ル中に入れ、昇圧速度ｓｏｂ／ｓｅａによジ求めた絶縁
破壊電圧を誘電体厚みで除算し、１胡当た９の絶縁破壊
強度とした。

試験条件及び結果を第１表に併せて示す。

１３　・＼−・ （実施例２） 出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３，ＴｉＯ２゜
Ｌ２Ｌ２０３．Ｐｒ６Ｏ１１．Ｎｄ２０５．Ｓｍ２０３
１ＮＳｍ２Ｏ３１Ｎｂ２０５１　、　Ｆｅ２Ｏ３及びＳ
ｉｎ、、粉末を下記の第２表に示す組成比になるように
秤量し、それ以後は、実施例１の場合と同様に処理して
第２表に示す組成比の誘電体磁器を得た。

これらの試料の試験方法は実施例１と同様であυ、試験
条件及び結果全第２表に併せて示す。

（以　下金　白） １６へ （実施例３） 出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３，ＴｉＯ２゜
Ｎｄ２Ｏ５，Ｓｍ２Ｏ３及びＮｂ２ｏ５　　粉末を使用
し、主成分０．１１ＢａＯ−０，６８ＴｉＯ２−０，２
１Ｎｄ２Ｏ３に対し、Ｎｂ２０５ｉ　０　、０．１　　
、０．３　、０．５　、１．０　。

６．０　、８．０　、１０．Ｏｗｔ％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。但し、Ｎｂ２Ｏ
５含有量０，０．１．１０．Ｏｗｔ％はこの発明の範囲
外であり、０．３　、０．５　、１．０　、５．○、ｓ
、ｏｗｔ％ば、この発明の範囲内である。

との仮焼粉砕粉末に、有機バインダー、可塑剤。

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、３００メツシユのナイロン布を使用し、沢過した。

沢通抜のスラリーはドクターブレードにより、焼結後の
誘電体厚が約１２μｍとなるように、離型処理をしたポ
リエステルフィルム上にンートヲ成形した。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（株）製陶部電極パラ
ジウムベース）ＭＬ−３７２４を、焼結後の内部電極厚
みが２μｍとなるように、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
約１．２ｍｍＸ約０．７門となるように印刷位置をずら
して内部電極パラジウムペーストラ印刷し、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となるまで繰返した。

この上に、ポリエステルフィルムから剥したシー）１０
枚を積層した。この積層体を焼結後、内部電極重なり寸
法が約１．２ｍＸ約０．７　ｍ　、誘電体厚が約１２７
ｚｍ、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サヤに入れ、
空気中において、室温から３５０′Ｃ，までを５℃／ｈ
ｒで昇温し、３６０℃よジ１００℃／ｈｒで昇温し、１
２７０℃で２時間焼成後、１００℃／ｈｒで室温まで降
温した。

そして、焼結後の試料は、耐水サンドベーパーを１　７
　１、−７ 内側に貼ったポリエチレンポットに純水とともに入れ、
ポリエチレンポットヲ回転させ焼結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。

次いで、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全作製した。

これらの試料の静電容量、良好度Ｑ、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
クコンデンサの長さ方向及び幅方向の約１／２の研磨断
面を、内部電極重な夛寸法は倍率１００．誘電体厚みと
内部電極厚みは倍率４００での観察より求めた。

その測定結果を第２図に示す。

なお、実施例における誘電体磁器の作製方法ではＢａＣ
Ｏ３，ＴｉＯ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｐｒ６０．　、　、　Ｎ
ｄ２Ｏ３゜Ｓｍ、、０３．　Ｎｂ２Ｏ５，ＭｎＯ２，Ｚ
ｎＯ、Ｆｅ２Ｏ２及び５１０２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
、Ｂ　ａ　Ｔ　１０３などの１８へ−７ 化合物、あるいは炭酸塩、水酸化物など空気中での加熱
により、Ｂａ０ＩＴｉ０２．Ｌａ２ｏ５．Ｐｒ６Ｏ１１
゜Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２ｏ５１Ｎｂ２０５．ＭｎＯ□１Ｚ
ｎＯ９Ｆｅ２０３及びＳｉＯ２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できる。また、主
成分をあらかじめ仮焼し、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。

１だ、銹電体磁器用として一般に使用される工業用原料
の酸化チタン、例えばチタン工業（株）膜酸化チタンＫ
Ａ−１０．古河鉱業（株）膜酸化チタンＦＡ−５６Ｗに
は最大０．４６重量％のＮｂ２Ｏ５が含まれるが、これ
らの酸化チタンを使用して主成分の誘電体磁器を作製し
ても主成分１００重量部に対して、Ｎｂ２Ｏ５の含有量
は最大でｏ、２３重量部であり、この発明の範囲外であ
るが、工業用原料の酸化チタン中のＮｂ２Ｏ５量を考慮
し、不足分のＷｂ２０５全含有させることにより、実施
例と同程度の特性を得ることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、誘電率、絶縁抵１９　／
、 抗、絶縁破壊電圧が高く、良好塵Ｑにすぐれ、容量温度
係数が小さく、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
と良好塵Ｑの低下を防ぎ、静電容量と良好塵Ｑのバラツ
キを小さくできるため、内部電極の厚みを薄くして、積
層セラミックコンデンサ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
とができる。捷た、絶縁破壊電圧が高いため、誘電体層
の厚みを薄くし、素体の小形化、大容量化が可能である
。

さらに、マンガン、亜鉛、鉄及びケイ素の酸化物の添加
により、焼成温度を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる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ｏ、１１ＢａＯ−
ｏ、６　ｓ　ＴｉＯ２−０，２１Ｎｄ２０３ＶＣ対−ｆ
る副成分Ｎｂ２Ｏ５の含有効果を、誘電体厚：１２μｍ
。 内部電極型なり寸法：１．２ｍｍＸ０．７ｍ＋誘電体層
数二１９の積層構造をもつ積層セラミックコンデンサの
電気特性で示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ＿２−ｚＲｅ＿２Ｏ＿３と表わした
   時（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００。 Ｒｅ＿２Ｏ＿３は、Ｌａ＿２Ｏ＿３，Ｐｒ＿２Ｏ＿１＿
   １＿／＿３，Ｎｄ＿２Ｏ＿３，Ｓｍ＿２Ｏ＿３から選ば
   れる少なくとも１種以上の希土類元素の酸化物。）、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、副成分としてニオブ酸化物をＮｂ＿２Ｏ＿５に換算
   して０．３〜８．０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▼
2. （２）主成分と副成分を合わせた１００重量部に対して
   、マンガン，亜鉛，鉄及びケイ素の酸化物から選ばれる
   少なくとも１種以上を、それぞれＭｎＯ＿２，ＺｎＯ，
   Ｆｅ＿２Ｏ＿３及びＳｉＯ＿２に換算して０．０５〜１
   ．００重量部添加したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の誘電体磁器組成物。