JPH02242520A - 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
塵Ｑを大幅に改善し、静電容量温度係数カ小すく、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。

・ＢａＯＴｉＯ２Ｎｄ２Ｏ３系 −ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｓｍ２Ｏ３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０，０９ＢａＯ−０，
５６Ｔｉ０２−０，３５ＮｄＯ３／２の組成化からなる
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１２　ｌ１ｍ　、内部電極の重なり寸法１
．２ｍｍ　Ｘ　０．７ｍｍ、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：８７０
０、静電容量温度係数の平均値：ＮＮ３５ｐｐ／’Ｃ５
絶縁抵抗の平均値：６，０Ｘ１０　　Ω、絶縁破壊強度
のモ均値：１１アｋ　ｖ　／　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
ンの発生を防ぐため、パラジウムの内部電極厚みを４１
ｔｍから２７１ｍ（て薄くすると、上記の１組成比の誘
電体材料を使用し、上記の誘電体厚み、内部電極型なり
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のヅ均値も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ｘＢ？
ＬＯ−ｙＴｉ０２−　ｚ（Ｒｅ（＋−ｃ）Ｍｅｃ　）０
３７２と表した時（ただし、Ｘ＋７−４−Ｚ＝１−００
，０．０１≦Ｃ≦０，２Ｒａｉｄ、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、副成分としてバナジウム酸化物
をｖ２０５に換算して○、○○５〜２−０００　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８照しながら説明する。すなわち、へ領域では焼
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、Ｇ、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、誘電率が小さく実用的でなくなる。また、Ｒ
ｅをＬａ　、　Ｐｒ　、　Ｎｄ　、　Ｓｍ　７ｊｘ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　、ＮｄＳｍ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　ｆ除く希土類元素から選ばれる少なくとも一種以
上の希土類元素で置換することによシ、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”混率が低下
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
ｖ２０５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、ｖ２０５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ｖ２ｏ５を含有することにより、絶
縁抵抗、絶縁破壊強度が向上し、捷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、ｖ２０５の含有により、絶縁抵
抗、絶縁破壊強度は向上するが、ｖ２０５の含有量が主
成分１ｏ○重量部に対し、０．００５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、ｖ２ｏ５の含有量が主成分に対し、１．０００重量
部を越えると良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し、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り説明する。

（実施例１） 出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３、ＴｌＯ２＋
Ｌａ２Ｏ５、ｐｒ６ｏ１ｊ　、　Ｎｄ２０４　、　Ｓｍ
２Ｏ３、ＧｅＯ２。

Ｇｄ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３オヨびｖ２０５粉木を下記の第
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１１００℃にて２時間仮焼し
た。この仮焼粉本を、めのうボールを備えたゴム内張り
のボールミｐに純水とともに入れ、湿式粉砕後、脱水乾
燥した。この粉砕粉本に、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形圧力１ｔｏｎ／ｃａで直径１
５ｍｍ　、厚み０．４ｍｍに成形した。次いで、成形円
板をジルコニア粉本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１本に銀電極を焼き付
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１１１１ｍの幅で銀電極の無い部
分を設け、銀電極を焼き付けた。そして、誘電率、良好
度Ｑ、静電容量温度係数は、ＹＨＰ社製デジタ／１．／
ＬＣＲメータのモデ／ｌ／４２７５Ａを使用し、測定温
度２０Ｃ、測定電圧１．ＯＶｒｍｓ　、測定周波数１Ｍ
Ｈｚでの測定より求めた。なお、静電容量の温度変化は
、−５５’Ｃ。

−２５℃、２０’Ｃ，８５℃、１２５℃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
、２０Ｃと８５Ｃの静電容量を用いて、次式により求め
た。

ＴＣ−（Ｃ−ＣＯ）／ＣＯ×１／６６×１０６ＴＣ：静
電容量温度係数（ｐｐｍ、／’ｃ　）ＧＯ：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＝１４３８ＸＧｏＸｔ／Ｄ２ に：誘電率 Ｇｏ　：　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、ｙＨｐ社製ＨＲメータのモデ／ｌ
’４３２９Ａを使用し、測定電圧５ｏｖ、Ｄ、ａ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）１０７、
−７ 型窩電圧電源ＰＨ３３５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５０　Ｖ／ｓｅａ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・険条件を第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ＢａＣＯ３、Ｔｉ０２Ｎ
ｄ２０３　、　ＧｅＯ２およびｖ２０５　粉本を使用し
、主成分０，０９ＢａＯ−０，５６Ｔｉ０２−０，３Ｅ
５（（Ｎｄ０３／２）Ｏ９５（ＧｅＯ２）ｏｏ５〕に対
し、ｖ２０５を○、０．Ｏｏｌ、ｏ、ｏＯ５、ｏ０１０
＋Ｑ１００．１０００．２．○Ｏｏ、３．０００　ｗｔ
％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、ｖ２０５含有量○、０．００１．３，０
００ｗｔ％は、この発明の範囲外であり、０．００６．
０−０１０．０ｊＯ０，１−０００，２，０００ｗｔ％
は、この発明の範囲内である。

この仮焼粉砕粉本に、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、スラリーを作表した。混合後、３
００メソンユ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
厚与が１２μｍとなるように、離型処理をしたポリエス
テフレフィルム上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１
４、、−７ 積層した。この上に、昭栄化学（株）型内部電極パラジ
ウムペーストＭＬ−３７２４を焼結後の内部電極厚みが
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１．２ｍ
ｍＸ０．７ｍｍ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、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ムから剥したシート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
−２ｍｍ　Ｘ　Ｏ，７ｍｍ、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
ニア粉本を敷いたアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて
室温から３５０Ｃまでを６℃／　ｈ　ｒ　テ昇温し、３
６０Ｃより１００℃／ｈ　ｒで昇温し、１２７０℃で２
時間焼成後、１ｏｏｃ、／ｈｒで室温まで降温した。次
いで、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
レンポット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
はポリエチレンポンド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
ラミックコンデンサの長さ方向および幅方向の約Ａ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での光学顕微鏡観察より
求めた。

この測定結果を第２図に示す。

なお、実施例における誘電体層２ｇの作製方法では、Ｂ
’１ＬＣ０５、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ６０１＋　
、　Ｎｄ２Ｏ３゜Ｓｍ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、
Ｄｙ２Ｏ３およびｖ２０５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
ａＴｉＯｘ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、ＢａＯ，ＴｉＯ２、ＬＡ２０
ｇ　、　Ｐｒ６０Ｈ。

Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｇｄ２０Ｂ　、　
Ｄ７２０５およびｖ２０５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、主成分をあらがしめ仮焼し、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。

捷た、実施例ではＬａ　、　Ｐｒ　、　Ｎｄ　、　Ｓｍ
’を除く希土類元素Ｍｅとして、Ｃθ、　Ｄ７　、　（
、ｄについて説明したが、その池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、５ｉ０２　、　ＭｎＯ
２＋Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯなど、一般にフラツクスと考え
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、かつ積層セラミノ９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
ノ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。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
ＢａＯＯ，５６ＴｉＯ２０，３５Ｃ（Ｎｄ０３／２　）
ｏ　９ｓ（Ｃ６０２）ｏ　ｏｓ　〕に対する副成分ｖ２
０５の含有効果を、誘電体厚み１１２μｍ、内部電極重
なり寸法：　１２ｍｍＸＯ−７ｍｍ、誘電体層数：１９
のｍＮ　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−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≦０．２０Ｒｅは、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。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、副成分としてバナジウム酸化物をＶ＿２Ｏ
   ＿５に換算して０．００５〜２．０００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▼