JPS60200513A - セラミツクキヤパシタおよび誘電体組成物 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、セラミックキャパシタに関するもので、そ
れのみではないが、特に多層セラミックキャパシタと、
それに必要なｍ電体組成物に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

多層セラミックキャパシタは、基本的には、電極をその
間にもつ多くのセラミック上の誘電部材の積層体から成
っている。この電極は、電導性インクを用いて、未焼成
状態のセラミック上に、スクリーン印刷されている。ス
クリーン印刷された誘を部材の積層体は、組立てられ、
共に圧縮され、個々の部品に切断され適当な場は、長方
形で、接している誘電体層の全面或は、一部を覆ってい
る。連続した層内の内部電極は、横側か階段状になって
いるか、英国特許出願第７８４１６７７号明細書に記載
したようにその長い部分が互いに交差していてもよい。

従来使用されてきた誘電体では、キヤ・々シタは、１２
００℃から１４００℃の温度で焼成されなければならな
い。これは、内部電極がそのような温度に耐えることが
できる材料でなければいけないことを意味しており、ま
た、高価な貴金属、たとえばプラチナ、ノ臂うソウムが
使用されなければいけないことを、意味している。しか
し、もし、適当な誘電体を選ぶことによって、焼成温度
を下げることができるならば、高い銀含有率（５０〜１
００％）の内部電極が使用できて、これは、材料費と加
工費を低下させることになる。本出願人の英国特許出願
第８１２０６０５号明細書記載の方法では、９５０℃か
ら１１００℃の範囲で焼成することができ、そして、銀
含有率の高い内部電極を用いた誘電体組成物を発表した
。これらの低温焼成誘電体は、マグネシウムニオブ酸鉛
に、一種類以上の次のもの、すなわちチタン酸鉛、すず
酸鉛、Ｓ）ルコニウム酸鉛を含むものであり、これらの
誘電体組成物のうちのいくつかは、７５００〜１０００
０の範囲の誘電率をもっており、したがってそれらは、
多層セラミヴクキャパシタに特に適当なものである。

従来使用されてきたセラミック（Ｕ、Ｓ、　ｃｏｄｉｎ
ｇＺ５Ｕ）は、高銀含有率の電極と両立せず、また、通
常、その誘電率は、７５００から１００００以下である
。電子産業では、より小さい部品がめられているが、よ
り小さく、より廉価なキャノＪ？シタは、銀含有率の高
い電極と両立する誘電体で、かつ、英国特許出願第８１
２０６０５号に発表したものより高い誘電率をもつ誘電
体を生産することによって得られる。

〔発明の概要〕

この発明は、一種以上の酸化物を添加した、非化学量論
的ニオブ酸鉛マグネシウムと非化学量論的ニオブ酸鉛鉄
とから成る誘電体組成物に関するものである。

この発明は、また、一種以上の酸化物を添加した非化学
量論的マグネシウムニオブ酸鉛と非化学量論的鉄ニオブ
酸鉛とから成る誘電体を含むセラミヅクキャパシタに関
するものである。

非化学量論的鉄ニオブ酸鉛とから成る多数の誘電体層と
、その層の間に配置された多数の銀含有率の高い内部電
極とを含む多層セラミックキャパシタに関するものでお
る。

なお、さらにこの発明は、複数の誘電体部材上にそれぞ
れ、電極をスクリーン印刷する工程と、印刷された部材
を積層する工程とそれらをまとめてプレスする工程と、
プレスされた積層体を、個々のキヤＡシタ部品に分割す
る工程と、その各部品を９８０℃から１０７５℃で焼成
する工程とを含む、一種以上の酸化物を添加した非化学
量論的マグネシウムニオブ酸鉛と非化学量論的鉄ニオブ
酸鉛とから成る誘電体を使用した多層セラミックキャパ
シタの製造方法に関するものである。

添加する酸化物は、シリカ、二酸化マグネシウム、酸化
セリウム、酸化ランタン、酸化亜鉛。

アルミナ、酸化タングステン、酸化ニッケル。

酸化コバルト、酸化銅の中から、選択することができる
。この１０種類の酸化物の中では、最初に挙けた８種類
の中から、３種類以上を選ぶのがよく、それを添加した
ものは、９８０℃から１０７５℃で焼成すると、１０６
００から１６８００の範囲の誘電率を示す。また、工程
によっては、チタン酸鉛（ＰｂＴＩＯ，）が、添加物と
して使用される。

〔発明の実施例〕

本発明による誘電体組成物の実施例を表に示す。誘電体
は、非化学量論的マグネシウムニオブ酸鉛と、非化学量
論的鉄ニオブ酸鉛とをペースとしている。マグネシウム
ニオブ酸鉛は、通常ｐｂＭｇｔ／３ＮＭ７，０．と表わ
されている。しかし、この発明で使用したものは、非化
学量論的なもので、およそＰ　ｂ　Ｍｇ　１１．　Ｎｂ
　＋／ユ０３と表わされる。表に結果を挙げた、実際に
使用した物質は、ＰｂＭｇａ４４３ＮｂＱ、５００１０
３である。マグネシウムの量は、０．３５から０．５が
よい。したがって、式はＰｂＭｇＣＬ！１５−［Ｌ５　
（Ｌ４−ＣＬ４０３である・Ｎｂ 基本材料は、重量係でおよそ８０チのマグネシウムニオ
ブ酸鉛と、２０％の鉄ニオブ酸鉛の組成である。鉄ニオ
ブ酸鉛の組成は、重量％でおよそ７１％の酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）　、　９９６　（７）酸化鉄（Ｆｅｚｅｓ）　２０
％の五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）である。

この基本材料を１０００℃で焼成すると、１０７００の
程度（ｏｒｄｅｒ）の誘電率、９．５チの誘電損失（ｔ
２１Ｊｌδ）、のものが得られ、その誘電率の温度依存
性は、２５℃時に対して一３０℃では＋１３％。

２５℃時に対して８５℃では、−６１％である。

この焼成温度、誘電率、およびその温度依存性は、多層
セラミックキャパシタに適当なものであるが、誘電損失
が高いため、この基本材料は、物を加えると、誘電損失
値が改善されて、多層セラミックキャパシタに適当なも
のとなることを見出した。酸化物は、希土類金属または
、遷移金属の酸化物を含むことができる。表には、次の
酸化物についての結果を挙げた。シリカ（ＳｉＯ２）　
、二酸化マグネシウム（ＭｇＯｚ）　ｐ酸化セリウＡ　
（Ｃｅ０２）　＋酸化ランタン（Ｌａ２０３）、酸化亜
鉛（ＺｒＯ）　、アルミナ（Ａｌ□Ｏ３）、酸化タング
ステア　（ＷＯ３）　、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）　、酸
化コバルト（Ｃｏｏ）　、酸化銅（Ｃｕ　２０ン。

表１から表６に添加酸化物の数と量を変化させた時の結
果を示す。表１は、重量％で９９．９％の上記基本材料
に、１種の酸化物を０．１％添加した誘電体組成物に関
するものである。表２は、重ｔＳで９９．８％の基本材
料に、１種の酸化物を０．２チ添加した誘電体組成物に
関するものである。表３は、重量％で９９，８チの基本
材料に２種の酸化物を０．１　％ずつ添加した誘電体組
成物に関するものである。表４は、重量％で９９７％の
基本材料に、３種の酸化物を０．１％ずつ添加した誘電
体組成物に関するものである。表５は、重量％で９９．
６％の基本材料に４種の酸化物を０．１％ずつ添加した
誘電体組成物に関するものである。表６は、重量％で９
９．５％の基本材料に、５種の酸化物を０．１％ずつ添
加した誘電体組成物に関するものである。すべての組成
物は、１時間焼成し、アルミニウム電極を表面に蒸着さ
せた。これは、電気的性質すなわち、誘電率。

誘電損失（ｔａＩＩδ）、２５℃時と一３０℃、８５℃
時との比較による誘電率の温度依存性（％）を測定する
ためである。

表　１ 表　２ 表　３ 表　５ 表　６ 表　７ 表１および２かられかるように、１種だけの酸化物を添
加すると、―δは、基本材料の９．５％より可成り低く
することができる。しかしながらその値は、多層セラミ
ックキャパシタに用いるには全般には、まだ充分低いも
のとは言えない。また、焼成温度は、高い銀含有率の電
極を用いるのに適しているが、得られた誘電率は、本出
願人の別出願に示した組成物の誘電率と同じ程度であり
、将来の多層セラミックキャパシタにはさらに高い誘電
率のものが望まれる。重量％で０．２％の添加物を加え
ると、全般に誘電率は低くなり、−δは、Ｏ，ｔ％添加
のものより高い。

異なった２種類の酸化物を添加したときの結果を表３に
示す。焼成温度は、ここでも高い銀含有率の電極と両立
できる値で、−δは、もつと小さくなった。全般に誘電
率は、依然として目指す値より小さいが表１から表３、
特に表３に示した組成物は、ある種のキャパシタへは利
３種類の酸化物を添加したときの結果を表４に示す。誘
電率は、表１から表３に示した値よりも高＜、１０６０
０から１６０００の範囲であり、焼成温度は１０００℃
から１０７５℃、そして−δは、容認できる値となり、
高銀含有率の電極と両立できる多層セラミックキャパシ
タに非常に適したものとなった。

表５と表６に、それぞれ４種、５種の酸化物を添加した
ときの結果を示す。これらも、高誘電率、低−δを示し
、焼成温度は、高銀含有率の電極の使用に適したもので
ある。誘電率は全般に３種の酸化物添加で得られた値よ
りもいく分高いが、温度依存は、ｚ５Ｕ規格の範囲よＶ
大きく、１０℃、８５℃（ＥＩＡ　ｃｏｄｅ　）で、＋
２２％。

−５６％である。

上記表に示した実施例では、構成粉を挽き、混ぜるため
に、？−ルミルを用いた。しかし、次いで、ミル技術が
異なると、場合によっては、生成誘電体のパラメータが
悪い方に変わることする問題をなくすために振動ミルを
用いると、いくつかのパラメータは、減少した。し力為
し、例えば、チタン酸鉛（Ｐ　ｂＴ　１０３）を、ｌＯ
チまでカロえると、その・ぞラメータは、前述の値の範
囲に戻ることが認められた。衣７は、基本粉（マグネシ
ウムニオブ酸鉛、非化学量論的鉄ニオブ酸）にシリカ、
アルミナ、酸化二、ソケルを０．１％混合したセラミッ
クに、チタン酸鉛を、種々の量１、加えた時のその効果
を示したものである０表７を、表４のシリカ、アルミナ
、酸化亜鉛の値と比べるとわかるように、表７のセラミ
ック材料は、１０００℃焼成では、誘電率は本質的に低
い。しかし、２．１５％のチタン酸鉛を添加したものの
−δは、加えないものの値よりも／ｊ＼さい。１０７５
℃焼成では、表７のセラミ、ツクの誘電率は、衣４の値
よりわずかに小さいのみである。しかし、先述した、チ
タン酸鉛の最も少ないものを除いて、−δは、高く、チ
タン酸鉛の添加量が増加するのに従ってその値は高くな
る。

誘電率の温度依存性は、添加量の少ない方の３種では、
大部分、Ｚ５Ｕ規格の範囲内である・上述した誘電体組
成物を用いた多層セラミ、ソクキャ・ぐシタの製造方法
について説明する。宍４から表６に示した組成物（もち
ろん、上記組成物に限定されるものではない。）を使用
した場合の方法について説明すると、銀含有率の高いイ
ンクで、多数の未焼成誘電体シートの各々の上に、電極
をスクリーン印刷し、２つの電極を、念とえげ、側面を
階段状にしたり、交互して重ねた９など適当な構造に調
製した、そのような電極をもつ、印刷されたシートを積
層し、もし必要なら、印刷していないシートを上と下に
配して、シートをプレスし、そのシートを、各個別部品
に切断し、その各々を１０００℃から１０７５℃で焼成
するという工程である。次いでシート間の電極は例えば
積層物の反対面に適当な電導性塗料を用いて、通常の方
法（端子接続）で接続する。

銀含有率の高い電極の使用についてのみ特に言及したが
、本発明の誘電体組成物は、・ぞラノウム、白金、金な
どの銀以外の電極材料とともに用いることもできる。

内部電極をもつ多層キャパシタについてのみ特に言及し
たが、本発明の誘電体組成物は、セラミ１．りとともに
焼成した電極を有するあるいはそれを有しない、他の型
式のセラミック材ャ・ｇシタに用いることもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）１２１１１以上の酸化物添加物と、非化学量論的
   マグネシウムニオブ酸鉛と、非化学量論的鉄心 ニオブ酸鉛を含噴でいる誘電体組成物。 （２）　マグネシウムニオブ酸鉛の組成がＰｂＭｇｌ１
   ３５〜ａ５ＮｂＱ、４〜１１６０３である特許請求の範
   囲第１項記載の組成物。 （３）酸化物添加物がシリカ、二酸化マグネシウム、酸
   化セリウム、酸化ランタン、酸化亜鉛。 アルミナ、酸化タングステン、酸化ニッケル。 酸化コバルト、酸化銅から成る群中から選択されている
   特許請求の範囲第１項記載の組成物。 （４）　９８０℃から１０７５℃の温度範囲で焼成した
   特許請求の範囲第１項記載の組成物。 （５）Ｂａｉ類以上の酸化、物を添加物として含み、焼
   成後に１０６００から１６８００の誘電率をもつ特許請
   求の範囲第１項記載の組成物。 （６）鉄ニオブ酸鉛の組成が重量％で酸化鉛７１％、酸
   化鉄９チ、五酸化ニオブ２０％である特許請求の範囲第
   １項記載の組成物。 （７）基本材料が重量％でマグネシウムニオブ酸鉛８０
   チ、鉄ニオブ酸鉛２０％であり、これに重量％で０．１
   ％の添加物を加えた特許請求の範囲第１項記載の組成物
   。 （８）重量％で基本材料９９．７％に３種の酸化物をＯ
   ，１％ずつ添加した特許請求の範囲第７項記載の組成物
   。 （９）添加物が表４．５．６中に示されたものの一つで
   ある特許請求の範囲第７項記載の誘電体組成物。 α１　チタン酸鉛を付加的に含んでいる特許請求の範囲
   第１項記載の誘電体組成物。 り１）チタン酸鉛の含有量がｌＯチまでである特許請求
   の範囲第１０項記載の誘電体組成物。 α４１種以上の酸化物添加物と非化学量論的マグネシウ
   ムニオブ酸鉛と、非化学量論的鉄ニオブ酸鉛とから成る
   誘電体組成物を含むセラミツクキャパシタ・ ０ｊ　マグネシウムニオブ酸鉛の組成がＰｂＭｇ　、、
   ５〜．５Ｎｂユ。〜（Ｌ６０．である特許請求の範囲第
   １２項記載のセラミックキャパシタ。 ａ４　添加酸化物がシリカ、二酸化マグネシウム、酸化
   セリウム、酸化ランタン、酸化亜鉛。 アルミナ、酸化タングステン、酸化ニッケル。 酸化コバルト、酸化銅から成る群中から選択されている
   特許請求の範囲第１２項記載のセラミック上ャ・やシタ
   。そしてその誘電体を９８０℃から１０７５℃で焼成し
   たもの。 αり　誘電体はチタン酸鉛を添加物として含んでいる特
   許請求の範囲第１２項記載のセラミックキャノやシタ。 αＯ誘電体とともに焼成した銀含有率の高い′Ｔａ極を
   備えている特許請求の範囲第１２項記載のセラミックキ
   ャパシタ。 Ｑカ　複数の誘電体層と、その誘電体層の間に位置する
   銀含有率の高い電極とを備えた多層セラミックキャパシ
   タとして構成されている特許請求の範囲第１２項記載の
   セラミ、クキャパシタ。 ０時　マグネシウムニオブ酸鉛の組成がＰｂＭｇ　［５
   〜（Ｌ５Ｎｂ（Ｌ４〜ａ６０Ｓである特許請求の範囲第
   １７項記載のセラミックキャパシタ。 α１　添加酸化物がシリカ、二酸化マグネシウム、酸化
   セリウム、酸化ランタン、酸化亜鉛。 アルミナ、酸化タングステン、酸化ニッケル。 酸化コバルト、酸化銅から成る群中から選択され、９８
   ０℃から１０７５℃の範囲の温度で焼成されている特許
   請求の範囲第１７項記載のセラミ、クキャパシタ。 （ホ）誘電体がチタン酸鉛を添加物として含む特許請求
   の範囲第１７項記載のセラミックキャノぐシタ。 ｅ）　複数の誘電体部材の各々の上に、電極をスクリー
   ン印刷し、スクリーン印刷された部材を積み重ねて積層
   体を組立て、その積層体をグレスシ、クレスした積層体
   七個々のキヤ・やシタに切断し、それを９８０℃から１
   ０７５℃で焼成する各工程を具備し、前記誘電体部材は
   １種以上の酸化物添加物と非化学量論的マグネシウムニ
   オブ酸鉛と、非化学量論的鉄ニオノ酸鉛とを含んでいる
   ことを特徴とするセラミ、クキャノ臂シタの製造方法。 （２）マグネシウムニオブ酸鉛の組成がＰｂＭｇＩＩＬ
   ３５〜。、５Ｎｂ（Ｌ４〜［１４０３である特許請求の
   範囲第２１項記載の方法。 に）添加酸化物を、シリカ、二酸化マグネシウム、酸化
   セリウム、酸化ランタン、酸化鉛。 アルミナ、酸化タングステン、酸化ニッケル。 酸化コバルト、酸化銅から成る群中から選択している特
   許請求の範囲第２１項記載の方法。 （ハ）誘電体にチタン酸鉛が添加物として含まれている
   特許請求の範囲第２１項記載の方法。