JPH0323259A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

積層セラミックコンデンサ

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JPH0323259A
JPH0323259A JP1156500A JP15650089A JPH0323259A JP H0323259 A JPH0323259 A JP H0323259A JP 1156500 A JP1156500 A JP 1156500A JP 15650089 A JP15650089 A JP 15650089A JP H0323259 A JPH0323259 A JP H0323259A
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Hidenori Kuramitsu
秀紀 倉光
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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
電体磁気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気組成物として下記
のような系が知られている。
・BaO  Ti02−Nd20z系 ・BaO−TiO2 Sm203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
6T i 02−0.35NdOs/tの組威比からな
る誘電体材料を使用し、パラジウムの内部電極厚み4μ
m、誘電体厚み12μm、内部電極の重なり寸法1 .
 2 win X O . 7 wa、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:742pF、良好度Qの平均値
.8700、静電容量温度係数の平均値:N35ppm
/℃、絶縁抵抗の平均値:6.OX1012Ω、絶縁破
壊強度の平均値:117kv/Ilmlであり、絶縁抵
抗において満足のできる値ではない。また、結晶粒径が
1〜5μmと大きいため、素体中の気孔率が大きくなる
とともに結晶粒子1個当たりにかかる電界強度が大きく
なり、絶縁破壊強度も満足のできる値ではない。
さらに、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
ョンの発生を防ぐため、パラジウムの内部電極厚みを4
μmから2μmに薄くすると、上記の組戒比の誘電体材
料を使用し、上記の誘電体厚み,内部電極重なり寸法,
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x B
 a O − y[(T i 02)(+−11>(Z
 r 02)III − z( R e r+−n)M
 en) 03/2と表した時(ただし、x+y+z=
1.OO,0.001≦m≦0.200,0.01≦n
≦0.20,ReはL a + P r ,N d ,
Smから選ばれる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一種以
上の希土類元素。)、x.y,zが以下に表す各点a.
b,c.d,e,fで囲まれるモル比の範囲からなる生
成分100重量部に対し、副成分としてタンタル酸化物
をTa205に換算して0.1〜io.o重量部含有し
たことを特徴とする誘電体磁器組底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、主成分の組戒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
量沼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、誘電率が小さく実用的でなくなる。
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
。さらに、La,Pr,Nd.Smから選ばれる一種以
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
、その置換量が0.01未満では置換効果はな<,0.
20を越えると誘電率が低下し実用的でなくなる。
また、Ti02をZr02で置換することにより、誘電
率,良好度Q,静電容量温度係数.絶縁抵抗の値を大き
く変えることなく,結晶粒径を小さくし、絶縁破壊強度
を大きくする効果を有し、その置換率mがo.ooi未
満では置換効果はなく、一方0.200を越えると誘電
率,良好度Q,絶縁抵抗が低下する。
第2図(a)〜(e)は本発明にかかる組成物の主成分
に対し、副威分Ta205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、Ta20s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,絶縁破壊強度が向上し、また静電容量と良
好度Qを高め、静電容量と良好度Qのバラツキを小さく
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が、Ta20sの含
有量が主成分l00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
バラッキが大きいため、この発明の範囲から除外した。
一方、Ta205の含有量が主威分に対し、1 0.0
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BaCO3T i 02
.2 r02.La203,P reo++.Nd20
3Sm203,Ce02,Gd203,Dy203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ポール
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ポに入れ、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メッシュの
ふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを用いて成形
圧力1ton/cjで直径15wa,厚み0. 4+n
mに成形した。次いで、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l表
に示す温度で2時間焼成し、第1表に示す組威比の誘電
体磁器を得た。
(以下余白) このようにして14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−の幅で銀電極のない部分を設
け、銀電極を焼き付けた。そして、誘電率,良好度Q,
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℃,測定電
圧1.OVrms,+11定周波#!ilMHzでの測
定より求めた。なお、静電容量温度係数は、20℃と8
5℃の静電容量を測定し、次式により求めた。
TC−(C−Co)/CoX1/65X106TC:静
電容量塩度係数(ppm/℃)Co : 20℃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=143.8XCoXt/D2 K :誘電率 Co:20℃での静電容量(pF) D =誘電体磁器の直径(IvI) t :誘電体磁器の厚み(印〉 さらに、絶縁抵抗は、YHP社製H R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
PH835K−3形を使用し、試料をシリコンオイル中
に入れ、昇圧速度50V/secにより求めた絶縁破壊
電圧を誘電体厚みで除算し、1++s当たりの絶縁破壊
強度とした。また、結晶粒径は、倍率400での光学R
微鏡観察より求めた。
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BaCO3TiOz .
ZrO2.Nd20s .CeO2およびTa20s粉
末を使用し、組成比0.09BaO−0,56丁i 0
2−0.35[ (NdO3/2)o.ss( C e
 02)O.051の主威分100重量部に対し、Ta
20sを0.0.05.0.1.0.50,1.00,
5.00,10.00,12。OO重量部含有した仮焼
粉砕粉を実施例lと同様の方法で作製する。
ただし、Ta205含有量が0.0.05.1 2.0
0重量部は、この発明の範囲外であり、0.100,0
.500,1.00,5.00.10.00重量部は、
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,分散剤
,有機溶剤を加え、アルミナボールを備えたポットで混
合し、スラリーを作製した。混合後、ろ過したスラリー
は、焼結後の誘電体厚みがl2μmとなるようなグリー
ンシ一トに加工した。このようなグリーンシ一ト10枚
を支持台の上に積層し、昭栄化学C株製内部電極パラジ
ウムベ一ストML − 3 7 2 4を焼結後の内部
電極厚みが2 u mとなるようにスクリーン印刷し,
乾燥した。この上にグリーンシ一ト1枚を積層し、焼結
後の内部電極瓜なり寸法が1 . 2 w X 0 .
 7 mとなるように印刷位置をずらして内部電極パラ
ジウムペーストを印刷し、乾燥後、グリーンシ一ト1枚
を積廣した。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Lに、グリーンシ一ト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
.21IIll×0.7ml、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、空気中にて室温から350℃
までを5℃7 h rで痒γ品し、350℃より100
℃/ h rで昇温し、1270℃で2時間焼戒後、1
00℃/hrで室温まで降温した。次いで、焼成後の試
料は、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、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,静電容吸1=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および幅方向の約17
72の研磨断面を、内部電極重なり寸法は倍率100、
誘電体厚みど内部電極厚みは倍率400での光学顕微鏡
観察,より求めた。
この測定結果を第2図(a)〜(e)に示す。
なお、実施例における誘電体磁器の作製方法では、B 
a CO3, T i 02, Z r 02, L 
a201Pr6011.Nd203,Sm203 .C
e02Gd203,Dy2o3およびTa205を使用
したが、この方法に限定されるしのではなく、所望の組
成比になるように、BaTi03などの化合物、あるい
は炭酸塩,水酸化物など空気中での加熱により 、 B
ad,  TiO2 ,  Zr02  ,  La2
03PrsO++,NdzO:+ .SIT1203 
.Cen2Gd203,Dy20:+およびT a 2
 0 5となる化合1カ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、副成分を添和しても
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M e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、SiO2Mn02,F
e203 .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
ることもできる。
発明の効果 以Eのように本発明によれば、桔晶粒径が小さく、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のベラツキを小さくできるため、内部t 
44iの79みを薄くしで、積層セラミックコンデンサ
のコス1・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。また、絶
縁破壊電圧が高いため誘電体層の厚みを薄くし7、素体
の小型化.大容量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第l図は本発明にかかる組成物の主成分のill成範囲
を説明する三元図、第2図(a)〜(e)は本発明にか
かる組成比0.09BaO−0.56T i O20.
3 5 [ (N d 03/2) 0.95 (C 
e 02) 0.051の主威分100重量部に対する
副成分Ta205の含有効果を、誘電体厚み・12μm
、内部電極改なり寸法+1.2llwIX0.7m、誘
電体層数=1!1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 (1)

  1. 【特許請求の範囲】  一般式 xBaO−y[(TiO_2)_(_1_−_m_)(
    ZrO_2)_m]−z(Re_(_1_−_n_)M
    e_n)O_3_/_2と表した時(ただし、x+y+
    z=1.00,0.001≦m≦0.200,0.01
    ≦n≦0.20、ReはLa,Pr,Nd,Smから選
    ばれる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一種以上の希土類
    元素。)、x,y,zが以下に表す各点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_2
    O_5に換算して0.1〜10.0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▼
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