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CN100376507C - 电介质陶瓷组合物和电子部件 - Google Patents

电介质陶瓷组合物和电子部件 Download PDF

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CN100376507C
CN100376507C CNB2005101132969A CN200510113296A CN100376507C CN 100376507 C CN100376507 C CN 100376507C CN B2005101132969 A CNB2005101132969 A CN B2005101132969A CN 200510113296 A CN200510113296 A CN 200510113296A CN 100376507 C CN100376507 C CN 100376507C
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moles
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Abstract

本发明的电介质陶瓷组合物含有:包含钛酸钡的主成分;包含选自MgO、CaO、BaO和SrO中的至少一种的第一副成分;作为烧结助剂的第二副成分;包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分;包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;包含A的氧化物(其中,A是选自6配位时的有效离子半径是0.065nm~0.085nm的阳离子元素组中的至少一种)的第八副成分,上述第八副成分相对于上述主成分100摩尔的比率是0~4摩尔(但不包括0摩尔和4摩尔,是换算成A氧化物的值)。

Description

电介质陶瓷组合物和电子部件
技术领域
本发明涉及具有耐还原性的电介质陶瓷组合物和使用了该电介质陶瓷组合物的叠层陶瓷电容器(積
Figure C20051011329600081
セラミックコンデンサ)等电子部件。
背景技术
对作为电子部件的叠层陶瓷电容器,除了要求介电常数高,绝缘电阻IR的寿命长,DC偏压特性良好(介电常数的经时变化少)以外,也要求温度特性良好,特别是根据用途而要求在严格的条件下温度特性平坦。近年,逐渐在搭载在汽车发动机内的发动机电子控制单元(ECU)、曲轴角传感器、防抱死制动系统(ABS)模件等各种电子装置中使用叠层陶瓷电容器。由于这些电子装置用于稳定地进行发动机控制、驱动控制和制动控制,因此,要求电路的温度稳定性良好。
预计使用这些电子装置的环境是在寒冷的冬季温度下降到-20℃以下,此外,在发动机启动后,在夏季温度上升到+130℃以上。最近有削减连接电子装置和其控制对象设备的配线的趋势,有时也将电子装置设置在车外,因此,对电子装置来说,其环境越来越严酷。从而,就需要用于这些电子装置的电容器在宽的温度范围中温度特性平坦。具体地说,需要电容温度特性不仅满足EIA标准的X7R特性(-55℃~125℃、ΔC/C=±15%以内),还要满足EIA标准的X8R特性(-550℃~150℃、ΔC/C=±15%以内)的电介质陶瓷组合物。
作为满足X8R特性的电介质陶瓷组合物,有几个提案。
在日本特开平10-25157号公报、特开平9-40465号公报中提出了在以BaTiO3为主成分的电介质陶瓷组合物中,为了满足X8R特性,通过用Bi、Pb等取代BaTiO3中的Ba,来使居里温度向高温侧偏移。此外,也提出了通过选择BaTiO3+CaZrO3+ZnO+Nb2O5系统的组成来满足X8R特性(特开平4-295048号公报、特开平4-292458号公报、特开平4-292459号公报、特开平5-109319号公报和特开平6-243721号公报)。
但是,在这些组成系统中,均由于使用易挥发的Pb、Bi和Zn,因此,前提是在空气等氧化性气氛中烧结。因此,有不能在电容器的内部电极中使用廉价的Ni等贱金属,而必须使用Pd、Au和Ag等高价贵金属的问题。
对此,为了使介电常数高、满足X8R特性、能在还原性气氛中烧结,本申请人已经提出了以下所示的电介质陶瓷组合物(特开2000-154057号公报)。该特开2000-154057号公报中记载的电介质陶瓷组合物至少具有:主成分即BaTiO3;包含选自MgO、CaO、BaO、SrO和Cr2O3中的至少一种的第一副成分;用(Ba,Ca)xSiO2+x(其中,x=0.8~1.2)表示的第二副成分;包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分,各副成分相对于主成分100摩尔的比率是,第一副成分:0.1~3摩尔、第二副成分:2~10摩尔、第三副成分:0.01~0.5摩尔、第四副成分:0.5~7摩尔(其中,第四副成分的摩尔数是R1单独的比率)。
此外,本申请人已经提出了以下所示的电介质陶瓷组合物(特开2001一192264号公报)。该特开2001-192264号公报中记载的电介质陶瓷组合物至少具有:包含钛酸钡的主成分;包含选自MgO、CaO、BaO、SrO和Cr2O3中的至少一种的第一副成分;含有氧化硅作为主成分的的第二副成分;包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分;包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分,各副成分相对于主成分100摩尔的比率是,第一副成分:0.1~3摩尔、第二副成分:2~10摩尔、第三副成分:0.01~0.5摩尔、第四副成分:0.5~7摩尔(其中,第四副成分的摩尔数是R1单独的比率)、第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔。
上述本申请人的任一申请中,MgO等第一副成分相对于主成分100摩尔的比率都为0.1摩尔或以上。
此外,本申请人已经提出了以下所示的电介质陶瓷组合物(特开2002-255639号公报)。该特开2002-255639号公报中记载的电介质陶瓷组合物具有:包含钛酸钡的主成分;包含AE的氧化物(其中,AE是选自Mg、Ca、Ba和Sr中的至少一种)的第一副成分;包含R的氧化物(其中,R是选自Y、Dy、Ho和Er中的至少一种)的第二副成分,各副成分相对于主成分100摩尔的比率是,第一副成分:0摩尔<第一副成分<0.1摩尔、第二副成分:1摩尔<第二副成分<7摩尔。
根据本申请人的上述特开2000-154057号公报、特开2001-192264号公报和特开2002-255639号公报的技术,确实能够提高介电常数、满足X8R特性,并且可以在还原性气氛中烧结。
但是,虽然满足了X8R特性,但是有时从室温到高温的IR温度依赖性变差,作为产品的实际使用变困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介电常数高、能够维持绝缘电阻的寿命、电容温度特性满足EIA标准的X8R特性(-55~150℃、ΔC/C=±15%以内)、能在还原性气氛中进行烧结,同时,改善了IR温度依赖性的电介质陶瓷组合物。此外,本发明的目的在于提供一种能够使用这样的电介质陶瓷组合物实现小型和大容量化,特别是对应于薄层小型化的叠层陶瓷电容器等电子部件。
为了达到上述目的,根据本发明的第一观点,提供一种电介质陶瓷组合物,该组合物含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含选自MgO、CaO、BaO和SrO中的至少一种的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含A的氧化物(其中,A是选自6配位(6配位)时的有效离子半径是0.065nm~0.085nm的阳离子元素组中的至少一种)的第八副成分,
上述第八副成分相对于上述主成分100摩尔的比率是0~4摩尔(其中,不包括0摩尔和4摩尔,是换算成A氧化物的值)。
在第一观点中,上述第八副成分中包含的氧化物中的上述A优选是选自Al、Cr、Ga、Ge阳离子元素组中的至少一种。
在第一观点中,各副成分相对于上述主成分100摩尔的比率优选是,
第一副成分:0.1~3摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:0.5~7摩尔(其中,第四副成分的摩尔数是R1单独的比率)、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔。
在第一观点中,进一步优选包含R2的氧化物(其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种)作为第六副成分,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,该第六副成分的含量是9摩尔或以下(其中,第六副成分的摩尔数是R2单独的比率)。
在第一观点中,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,第四副成分和第六副成分的总含量优选是13摩尔或以下(其中,第四副成分和第六副成分的摩尔数是R1和R2单独的比率)。
在第一观点中,上述第二副成分优选是选自SiO2、MO(其中,M是选自Ba、Ca、Sr和Mg中的至少一种元素)、Li2O和B2O3中的至少一种所表示的化合物。第二副成分起烧结助剂的作用。
在上述第五副成分中,Ca与Zr的摩尔比是任意的,但优选Ca/Zr=0.5~1.5,更优选Ca/Zr=0.8~1.5,进一步优选Ca/Zr=0.9~1.1。
在第一观点中,进一步优选具有MnO作为第七副成分,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第七副成分的含量是0.5摩尔或以下。
或者,根据本发明的第二观点,提供一种电介质陶瓷组合物,该电介质陶瓷组合物含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含MgO的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含MnO或Cr2O3的第七副成分;
包含Al2O3的第八副成分,
上述第一副成分、第七副成分、第八副成分相对于上述主成分100摩尔的比率是,
第一副成分:0.2~0.75摩尔、
第七副成分:0.1~0.3摩尔(其中,第七副成分的摩尔数是按Mn元素或Cr元素换算的比率)、
第八副成分:0.5~4摩尔(其中,不包括4摩尔),
上述第一副成分中包含的Mg元素与上述第七副成分中包含的Mn元素、Cr元素的摩尔比有0.3≤(Mn+Cr)/Mg≤0.5的关系。
第二观点的最大特征在于,必须包含作为第一副成分的MgO和作为第八副成分的Al2O3,同时,将作为第一副成分的MgO的含量与作为第七副成分的MnO或Cr2O3的含量设定为上述关系。
在第二观点中,上述第二~第五副成分相对于上述主成分100摩尔的比率优选是,
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:0.5~7摩尔(其中,第四副成分的摩尔数是R1单独的比率)、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔。
在第二观点中,进一步优选具有R2的氧化物(其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种)作为第六副成分,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第六副成分的含量是9摩尔或以下(其中,第六副成分的摩尔数是R2单独的比率)。
在第二观点中,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,第四副成分和第六副成分的总含量优选是13摩尔或以下(其中,第四副成分和第六副成分的摩尔数是R1和R2单独的比率)。
在第二观点中,优选上述第一副成分进一步包含选自CaO、BaO和SrO中的一种或一种以上化合物。
在第二观点中,优选上述第二副成分是选自SiO2、MO(其中,M是选自Ba、Ca、Sr和Mg中的至少一种元素)、Li2O和B2O3中的至少一种所表示的化合物。
本发明的第一观点和第二观点涉及的电子部件只要是具有电介质层的电子部件,无特殊限定,例如,具有电介质层与内部电极层共同交替层叠的电容器元件主体的叠层陶瓷电容器。在本发明中,上述电介质层由上述第一观点或第二观点中任意一项涉及的电介质陶瓷组合物构成。作为内部电极层中包含的导电材料,无特殊限定,例如是Ni或Ni合金。
作为本发明的第一观点和第二观点涉及的电子部件,具体例举叠层陶瓷电容器、压电元件、片式电感、片式压敏电阻、片式热敏电阻、片式电阻及其它表面安装芯片型电子部件(SMD)等。
另外,本说明书中记载的离子半径是基于文献“R.D.Shannon,ActaCrystallogr.,A32,751(1976)”的值。
本发明人对不影响目的温度特性(X8R特性)而能够改善IR温度依赖性的特定元素组进行研究的结果发现,6配位时的有效离子半径进入到预定范围的阳离子元素组有效,基于该发现完成了本发明(第一观点涉及的发明)。
“IR温度依赖性”是弄清绝缘电阻IR相对于温度变化如何变动的指标。该IR温度依赖性能够通过计算预定温度(例如150℃)下的IR相对于基准温度(例如,室温25℃)下的IR所变化的比例(变化率)来进行评价。多个温度间的IR变化率越小,则能够判断为IR温度依赖性就越好,反之变化率越大,IR温度依赖性就越差。即使静电电容的温度特性满足了EIA标准的X8R,若X8R的温度范围内(特别是从室温到高温)的IR温度依赖性差,作为产品的实际使用就变得困难。
在本发明中,作为多个温度,例举了室温(25℃)和高温(150℃),在将各温度下的绝缘电阻设为IR25、IR150时,通过计算下式1中示出的“IR退位(I R桁落ち)”的大小,评价IR温度依赖性的好坏。
log(IR150/IR25)          ...式1
在本发明中,对于介电常数高并能满足X8R特性的电介质组成,添加由特定元素组构成的第八副成分。因此,本发明涉及的电介质陶瓷组合物在满足X8R特性的同时,从室温(25℃)到高温部(150℃)的IR温度依赖性小。具体地说,能够使上述式1所示的IR退位在-2.00或以上。
本发明涉及的电介质陶瓷组合物,由于介电常数高、电容温度特性满足EIA标准的X8R特性,因此,使用了本发明的电介质陶瓷组合物的陶瓷片状电容器等电子部件在如汽车发动机等暴晒在高温下的环境中也能适用。
此外,本发明涉及的电介质陶瓷组合物不含有挥发性的Pb、Bi、Zn等元素。因此,能在还原性气氛中进行烧结。
即,根据本发明,能够提供一种介电常数高、能够维持绝缘电阻的寿命、电容温度特性满足EIA标准的X8R特性、能在还原性气氛中进行烧结,同时,改善了IR温度依赖性的电介质陶瓷组合物。
在使用本发明的电介质陶瓷组合物制造陶瓷片式电容器等电子部件时,能使用Ni和Ni合金等贱金属作为内部电极,实现电子部件的低成本。并且,即使在还原性气氛中烧结电介质陶瓷组合物,得到的电子部件也满足X8R特性,施加直流电场而产生的电容老化特性也良好(=电容的经时变化小),绝缘电阻的劣化小,可靠性也优良。
即,具有由本发明电介质陶瓷组合物构成的电介质层的叠层陶瓷电容器等电子部件,能在象汽车的电子装置这样的严酷环境下使用的各种设备内稳定地工作,能够显著提高适用设备的可靠性。
根据以上内容,也能够期待本发明的电介质组成作为抑制伴随着电介质层的薄层化的高温区域温度变化率恶化的手段起到效果。
另外,本发明涉及的电介质陶瓷组合物的绝缘电阻寿命长,另外,DC偏压特性(介电常数的直流电压施加依赖性)和TC偏压特性(施加直流电压时的电容温度特性)稳定。特别是证实了通过添加第八副成分,TC偏压特性的显著提高。
此外,本发明涉及的电介质陶瓷组合物由于不含有Pb、Bi等有害物质,因此,使用后的废弃和处理等对环境的影响小。
因此,通过使用本发明的电介质陶瓷组合物,就容易提供具有优良特性的叠层陶瓷电容器等电子部件。此外,若使用本发明涉及的电介质陶瓷组合物,即使使电介质层薄层化,也能够满足X8R特性,并且,能够有效地防止绝缘电阻的寿命降低。从而,能够在叠层陶瓷电容器等电子部件中实现小型和大容量化,特别是容易进一步适应薄层小型化。因此,就更容易安装到高集成电路。
在现有的电介质陶瓷组合物中,伴随着每一层的电介质层的薄层化,具有特别是高温侧的电容温度特性恶化的趋势。即,高温侧的电容温度变化率曲线有向着顺时针方向的趋势。对此,根据本发明,能够使高温侧的电容温度变化率曲线向着逆时针的方向。若在满足了X7R特性的电子部件中应用该现象,就能够比现有技术更进一步实现每一层电介质层的薄层化。
另外,在第二观点涉及的发明中,必须含有Al2O3作为第八副成分,将第一副成分中必须含有的MgO的含量与包含MnO或Cr2O3的第七副成分的含量之比设定为规定的范围,即,第一副成分中包含的Mg元素与第七副成分中包含的Mn元素、Cr元素按摩尔比计,设定在0.3≤(Mn+Cr)/Mg≤0.5的范围。因此,除了上述各效果之外,还能实现高温加速寿命的改善。
附图说明
以下,基于附图详细说明本发明的实施方式。其中,
图1是本发明的一个实施方式涉及的叠层陶瓷电容器的剖面图。
图2A是显示本发明第二观点涉及的实施例的电介质层中Mg元素的偏析状态的照片,图2B是显示比较例涉及的电介质层中Mg元素的偏析状态的照片。
图3A是显示本发明第二观点涉及的实施例的电介质层中Mn元素的偏析状态的照片,图3B是显示比较例涉及的电介质层中Mn元素的偏析状态的照片。
具体实施方式
第一实施方式
以下对本发明的第一实施方式进行说明。
在第一实施方式中,作为电子部件,列举图1所示的叠层陶瓷电容器,说明其结构和制造方法。
叠层陶瓷电容器
如图1所示,作为第一实施方式涉及的电子部件的叠层陶瓷电容器1具有交替层叠了电介质层2和内部电极层3的电容器元件主体10。在电容器元件主体10的两端形成了一对外部电极4,该外部电极4与在元件主体10的内部交替配置的各内部电极层3导通。内部电极层3以各端面交替地在电容器元件主体10相对面的两个端部表面露出的方式进行层叠。一对外部电极4形成在电容器元件主体10的两端,与交替配置的内部电极层3的露出端面连接,构成电容器电路。
对电容器元件主体10的外形和尺寸没有特殊限制,可以根据用途适当设定,通常可以设定外形大致是长方体形状,尺寸通常是长(0.4~5.6mm)×宽(0.2~5.0mm)×高(0.2~1.9mm)左右。
电介质层
电介质层2含有本发明第一观点涉及的电介质陶瓷组合物。
本发明第一观点涉及的电介质陶瓷组合物具有:
包含钛酸钡(优选用组成式BamTiO2+m表示,m是0.995≤m≤1.010,Ba与Ti的比是0.995≤Ba/Ti≤1.010)的主成分;
包含选自MgO、CaO、BaO和SrO中至少一种的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含A的氧化物(其中,A是选自6配位时的有效离子半径为0.065nm~0.085nm的阳离子元素组中的至少一种)的第八副成分。
第八副成分几乎不影响电容温度特性,具有改善IR温度依赖性的效果。在本发明的第一观点中,其特征在于,对于满足X8R特性的电介质组成,使其按规定量含有由特定的元素组构成的第八副成分。
上述第八副成分的阳离子元素组包括I(0.067nm)、Ge(0.067nm)、Al(0.0675nm)、Cu(0.068nm)、Fe(0.069nm)、Ni(0.070nm)、Au(0.071nm)、As(0.072nm)、Cr(0.0755nm)、Ga(0.076nm)、At(0.076nm)、Os(0.077nm)、Nb(0.078mn)、Ta(0.078nm)、Co(0.079nm)、Rh(0.080nm)、Ir(0.082nm)、Ru(0.082nm)、Sn(0.083nm),但不包括P(0.052nm)、K(0.152nm)。括号内的数字表示6配位时的有效离子半径,以下相同。
上述阳离子元素组中,优选使用6配位时的有效离子半径是0.067~0.076nm的元素。这些优选元素组中包含I、Ge、Al、Cu、Fe、Ni、Au、As、Cr、Ga、At,更优选使用选自Al、Cr、Ga、Ge阳离子元素组中的至少一种,进一步优选至少使用Al。在组合使用2种或2种以上的情况下,特别优选的组合是Al+Cr、Al+Ga、Al+Ge。
相对于上述主成分100摩尔,第八副成分的含量按换成A氧化物的值是0~4摩尔(其中不包括0摩尔和4摩尔),优选是0~3.5摩尔(其中不包括0摩尔),更优选0.5~3.5摩尔,进一步优选1~2摩尔,特别优选1~1.5摩尔。若第八副成分的含量过少,IR温度依赖性的改善效果就不充分。另一方面,若含量过多,就有电容温度特性恶化的趋势。特别是发现通过添加超过1摩尔的第八副成分,TC偏压特性显著提高。
第八副成分的上述比率不是A单独的摩尔比,而是A氧化物的摩尔比。即,例如在使用了Al的氧化物作为第八副成分的情况下,第八副成分的比率是1摩尔,这不是指Al的比率是1摩尔,而是指Al2O3的比率是1摩尔。
另外,在使用2种或2种以上的多种元素(氧化物)作为第八副成分的情况下,相对于上述主成分100摩尔,其总含量在上述范围内即可。即,第八副成分中各氧化物的组成比率任意。
上述各副成分相对于主成分即BaTiO3的比率为,对于100摩尔BaTiO3
第一副成分:0.1~3摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔,
优选是
第一副成分:0.5~2.5摩尔、
第二副成分:2.0~5.0摩尔、
第三副成分:0.1~0.4摩尔、
第四副成分:0.5~5.0摩尔、
第五副成分:0.5~3摩尔。
第四副成分的上述比率不是R1氧化物的摩尔比,而是R1单独的摩尔比。即,例如在使用了Yb的氧化物作为第四副成分的情况下,第四副成分的比率是1摩尔,这不是指Yb2O3的比率是1摩尔,而是指Yb的比率是1摩尔。
在本说明书中,用化学计量组成表示了构成主成分和各副成分的各氧化物,但各氧化物的氧化状态也可以偏离化学计量组成。其中,从构成各副成分的氧化物中包含的金属量换算成上述化学计量组成的氧化物来求得各副成分的上述比率。
通过含有上述第一~五副成分,就能够既维持高介电常数,又满足X8R特性。第一~第五副成分的优选含量和理由如下。
第一副成分(MgO、CaO、BaO和SrO)显示出使电容温度特性平坦化的效果。若第一副成分的含量过少,电容温度变化率就变大。另一方面,若含量过多,则烧结性恶化。另外,第一副成分中各氧化物的组成比率任意。
第二副成分是作为烧结助剂的副成分。作为具有这样的烧结助剂功能的化合物,可以优选使用由选自SiO2、MO(其中,M是选自Ba、Ca、Sr和Mg中的至少一种元素)、Li2O和B2O3中的至少一种所表示的化合物。这样的第二副成分除了具有烧结助剂的作用外,还有改善薄层化时初始绝缘电阻的不合格率的效果。若第二副成分的含量过少,则电容温度特性就变差,此外,IR(绝缘电阻)低下。另一方面,若含量过多,则IR寿命就不够,出现介电常数的急剧降低。
更优选上述第二副成分如(Ba,Ca)xSiO2+x(其中,x=0.7~1.2)所示。作为第二副成分的更优选形式的[(Ba,Ca)xSiO2+x]中的BaO和CaO,也包含在第一副成分中,但由于复合氧化物(Ba,Ca)xSiO2+x熔点低,所以对于主成分的反应性良好,因此,在本发明中,优选以上述复合氧化物的形式添加BaO和/或CaO。作为第二副成分的更优选方式的(Ba,Ca)xSiO2+x中的x,优选是0.7~1.2,更优选0.8~1.1。若x过小,即SiO2过多,就与主成分的BaTiO3反应,使电介质特性恶化。另一方面,若x过大,则由于熔点变高,使烧结性恶化,故不好。另外,Ba与Ca的比率是任意的,也可以仅含有其中一种。
第三副成分(V2O5、MoO3和WO3)显示出使居里温度以上的电容温度特性平坦化的效果和提高IR寿命的效果。若第三副成分的含量过少,则这样的效果就不充分。另一方面,若含量过多,IR就显著降低。另外,第三副成分中各氧化物的组成比率任意。
第四副成分(R1氧化物)显示出使居里温度向高温侧偏移的效果和使电容温度特性平坦化的效果。若第四副成分的含量过少,则这样的效果不充分,电容温度特性就变差。另一方面,若含量过多,则有烧结性恶化的趋势。在第四副成分中,从特性改善效果高且廉价的方面考虑,优选Yb氧化物。
第五副成分(CaZrO3)显示出使居里温度向高温侧偏移的效果和使电容温度特性平坦化的效果。此外还有改善CR积(CR積)和直流绝缘破坏强度的效果。但是,若第五副成分的含量过多,则IR加速寿命显著恶化,电容温度特性(X8R特性)就变差。对CaZrO3的添加形式没有特殊限定,可以例举CaO等由Ca构成的氧化物、CaCO3等碳酸盐、有机化合物、CaZrO3等。对Ca与Zr的比率没有特殊限定,定在不固溶在主成分即BaTiO3中的程度即可,但Ca与Zr的摩尔比(Ca/Zr)优选是0.5~1.5,更优选0.8~1.5,进一步优选0.9~1.1。
通过调整第四副成分(R1氧化物)和第五副成分(CaZrO3)的含量,能够使电容温度特性(X8R特性)平坦化,改善高温加速寿命和CR积。特别是在上述的数值范围内,能够抑制异相的析出,实现组织的均匀化。若第四副成分的含量过多,则巨大的针状晶体即烧绿石(パイロクロア)相就容易析出,在使叠层陶瓷电容器的电介质层间的厚度变薄时,发现显著的特性劣化(CR积的减少)。另一方面,若第四副成分的含量过少,就不能够满足电容温度特性。若第五副成分的含量过多,则改善CR积和直流破坏电压VB,但电容温度特性恶化,IR加速寿命也变差。
在第一观点涉及的电介质陶瓷组合物中,根据需要,优选含有9摩尔或9摩尔以下(更优选0.5~9摩尔)的R2氧化物(其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种)作为第六副成分。该第六副成分(R2氧化物)显示出改善IR和IR寿命的效果,对电容温度特性的不良影响也少。但是,若R2氧化物的含量过多,就有烧结性恶化的趋势。在第六副成分中,从特性改善效果高且廉价方面考虑,优选Y氧化物。
相对于主成分BaTiO3100摩尔,第四副成分和第六副成分的总含量优选为13摩尔或以下,进一步优选10摩尔或以下(其中,第四副成分和第六副成分的摩尔数是R1和R2单独的比率)。用于保证烧结性良好。
此外,在第一观点涉及的电介质陶瓷组合物中,也可以含有MnO作为第七副成分。该第七副成分显示出促进烧结的效果、提高IR的效果和提高IR寿命的效果。为了充分得到这样的效果,第七副成分相对于BaTiO3100摩尔的比率优选是0.01摩尔或以上。但是,若第七副成分的含量过多,就对电容温度特性带来不良影响,因此优选为0.5摩尔或以下。
另外,在用Sr、Zr和Sn中的至少一种置换构成钙钛矿结构的主成分中的Ba和Ti的情况下,由于居里温度向低温侧偏移,故125℃以上的电容温度特性变差。因此,优选不使用包含这些元素的BaTiO3(例如(Ba,Sr)TiO3)作为主成分。但是,若是作为杂质含有的水平(全部电介质陶瓷组合物的约0.1摩尔%以下)就没有特别的问题。
对第一观点涉及的电介质陶瓷组合物的平均晶体粒径没有特殊限定,可以根据电介质层的厚度等,从例如0.1~3μm的范围中适当地决定。
电容温度特性具有电介质层越薄越恶化,和平均晶体粒径越小越恶化的趋势。因此,本发明的电介质陶瓷组合物在必须减小平均晶体粒径的情况下,具体地说,在平均晶体粒径是0.1~0.5μm的情况下特别有效。此外,若减小平均晶体粒径,则IR寿命就变长,此外,直流电场下的电容的经时变化变少,因此,从该点出发,优选平均晶体粒径如上所述地小。
可以通过选择组成来改变第一观点涉及的电介质陶瓷组合物的居里温度(从铁电体向顺电体的相变温度),但为了满足X8R特性,优选在120℃或以上,更优选在123℃或以上。另外,可以利用DSC(差示扫描热量测定)等来测定居里温度。
由第一观点涉及的电介质陶瓷组合物构成的电介质层的厚度一层通常为40μm或以下,特别是为30μm或以下。厚度的下限通常是0.5μm。
第一观点涉及的电介质陶瓷组合物对于具有这样的薄层化后的电介质层的叠层陶瓷电容器的电容温度特性的改善有效。另外,电介质层的层叠数通常是2~300左右。
使用了第一观点涉及的电介质陶瓷组合物的叠层陶瓷电容器,适合于用作在80℃以上、特别是125~150℃的环境下使用的设备用电子部件。并且,在这样的温度范围中,电容的温度特性满足EIA标准的R特性,且也满足X8R特性。此外,也能同时满足EIAJ标准的B特性[-25~85℃中电容变化率在±10%以内(基准温度20℃)]和EIA标准的X7R特性(-55~125℃、ΔC=±15%以内)。
并且,例如,在将室温(25℃)和高温(150℃)各温度下的绝缘电阻设为IR25和IR150时,可以使下述式1表示时“IR退位”在-2.00或以上。即,IR温度依赖性小。
log(IR150/IR25)            ...式1
在叠层陶瓷电容器中,对电介质层通常施加0.02V/μm以上,特别是0.2V/μm以上,进一步是0.5V/μm以上,一般的是约5V/μm以下的交流电场和与它重叠的5V/μm以下的直流电场,但即使施加这样的电场,电容的温度特性也稳定。
内部电极层
对内部电极层3中含有的导电材料没有特殊限定,但由于电介质层2的构成材料具有耐还原性,因此,可以使用贱金属。作为导电材料使用的贱金属,优选是Ni或Ni合金。作为Ni合金,优选是选自Mn、Cr、Co和Al中的一种或一种以上元素与Ni的合金,合金中的Ni含量优选在95重量%或以上。
另外,Ni或Ni合金中也可以包含约0.1重量%以下的P等各种微量成分。
可以根据用途等适当决定内部电极层的厚度,但通常是0.5~5μm,特别优选0.5~2.5μm左右。
外部电极
对外部电极层4中含有的导电材料没有特殊限定,但在本实施方式中,可以使用廉价的Ni、Cu和它们的合金。
可以根据用途等适当决定外部电极层的厚度,但通常优选是10~50μm左右。
叠层陶瓷电容器的制造方法
使用了本发明第一观点涉及的电介质陶瓷组合物的叠层陶瓷电容器与现有的叠层陶瓷电容器同样,通过使用糊料的常规的印刷法和膜片法(シ一ト法)制成坯基片(グリ一ンチツプ),将其烧结后,通过印刷或转印外部电极并烧结而制成。以下对制造方法进行具体说明。
首先,准备电介质层用糊料中包含的电介质陶瓷组合物粉末,将其涂料化调制成电介质层用糊料。
电介质层用糊料可以是电介质陶瓷组合物粉末和有机载体混炼得到的有机涂料,也可以是水系涂料。
作为电介质陶瓷组合物粉末,可以使用上述氧化物和其混合物、复合氧化物,但除此之外,也可以混合使用通过烧结变成上述氧化物或复合氧化物的各种化合物,例如从碳酸盐、草酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属化合物等中适当选择的物质。按照烧结后变成上述电介质陶瓷组合物的组成的量来决定电介质陶瓷组合物粉末中各化合物的含量。
在制成涂料之前的状态下,电介质陶瓷组合物粉末的粒径通常是平均粒径0.1~3μm左右。
有机载体(ビヒクル)是将粘结剂溶解在有机溶剂中的物质。对用于有机载体的粘结剂没有特殊限定,可以从乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等常规的各种粘结剂中适当选择。此外,使用的有机溶剂也不特殊限定,可以根据利用印刷法和膜片法等的方法,从松油醇、丁基卡必醇、丙酮、甲苯等各种有机溶剂中适当选择。
此外,在将电介质层用糊料制成水系涂料的情况下,可以将使水溶性的粘结剂和分散剂等溶解在水中的水系载体与电介质原料混炼。对用于水系载体的水溶性粘结剂没有特殊限定,例如使用聚乙烯醇、纤维素、水溶性丙烯酸树脂等。
内部电极层用糊料通过将由上述各种导电性金属或合金构成的导电材料、或者烧结后变成上述导电材料的各种氧化物、有机金属化合物、树脂酸盐等,与上述的有机载体混炼而制备。
外部电极用糊料可以与上述的内部电极用糊料同样地制备。
对于上述各糊料中的有机载体的含量不作特殊限制,是通常的含量即可,例如粘结剂为1~5重量%左右,溶剂为10~50重量%左右。此外,也可以根据需要,在各糊料中含有选自各种分散剂、增塑剂、电介质、绝缘体等中的添加物。它们的总含量优选在10重量%或以下。
在来用印刷法的情况下,将电介质层用糊料和内部电极层用糊料层叠印刷在PET等基板上,切断成规定形状后,从基板剥离,成为坯基片。
此外,在使用膜片法的情况下,使用电介质层用糊料形成坯片(グリ-ンシ-ト),在其上面印刷内部电极层用糊料后,将其层叠成为坯基片。
在烧结前,对坯基片实施脱粘结剂处理。可以按照内部电极层糊料中导电材料的种类适当决定脱粘结剂处理,但在使用Ni或Ni合金等贱金属作为导电材料的情况下,优选将脱粘结剂气氛中的氧分压设为10-45~105Pa。氧分压若不足上述范围,脱粘结剂效果就降低。此外,氧分压若超过上述范围,就有内部电极层氧化的趋势。
此外,作为除此之外的脱粘结剂条件,优选将升温速度设为5~300℃/小时,进一步优选10~100℃/小时,将保持温度设为180~400℃,进一步优选200~350℃,将温度保持时间设为0.5~24小时,进一步优选2~20小时。此外,烧结气氛优选设为空气或还原性气氛,作为还原性气氛中的氛围气体,优选将例如N2和H2的混合气体加湿后使用。
可以根据内部电极层用糊料中的导电材料的种类适当决定坯基片烧结时的氛围气体,但在使用Ni或Ni合金等贱金属作为导电材料的情况下,烧结氛围气体中的氧分压优选设为10-7~10-3pa。若氧分压不足上述范围,有时引起内部电极层的导电材料异常烧结而断裂。此外,若氧分压超过上述范围,就有内部电极层氧化的趋势。
此外,烧结时的保持温度优选是1100~1400℃,进一步优选1200~1380℃,更优选1260~1360℃。若保持温度不足上述范围,致密化就不充分,若超过上述范围,就容易产生由于内部电极层的异常烧结引起的电极断裂、内部电极层构成材料的扩散引起的电容温度特性恶化、电介质陶瓷组合物易被还原。
作为除此之外的烧结条件,优选将升温速度设为50~500℃/小时,进一步优选200~300℃/小时,优选将温度保持时间设为0.5~8小时,进一步优选1~3小时,优选将冷却速度设为50~500℃/小时,进一步优选200~300℃/小时。此外,烧结气氛优选为还原性气氛,作为气氛中的气体,优选将例如N2和H2的混合气体加湿后使用。
在还原性气氛中烧结的情况下,优选对电容器元件主体实施退火。退火是为了再氧化电介质层的处理,由于这样能够显著增长IR寿命,故可靠性提高。
退火气氛中的氧分压优选在0.1Pa以上,特别优选0.1~10Pa。若氧分压不足上述范围,电介质层的再氧化就困难,若超过上述范围,就有内部电极层氧化的趋势。
退火时的保持温度优选在1100℃以下,特别优选500~1100℃。由于若保持温度不足上述范围,电介质层的氧化就不充分,因此,IR变低,此外,IR寿命就容易变短。另一方面,若保持温度超过上述范围,则不仅内部电极氧化、电容降低,而且内部电极与电介质反应,就容易产生电容温度特性恶化、IR降低、IR寿命降低。另外,退火也可以仅由升温过程和降温过程构成。即,也可以将温度保持时间设为零。该情况下,保持温度与最高温度意思相同。
作为除此之外的退火条件,优选将温度保持时间设为0~20小时,进一步优选2~10小时,将冷却速度设为50~500℃/小时,进一步优选100~300℃/小时。此外,作为退火气氛中的气体,优选使用例如加湿后的N2气等。
在上述的脱粘结剂处理、烧结和退火中,可以使用例如加湿器等加湿N2气或混合气体等,。该情况下,水温优选是5~75℃。
脱粘结剂处理、烧结和退火可以连续进行,也可以独立进行。在连续进行的情况下,优选脱粘结剂处理后不冷却而改变氛围气体,继续升温到烧结时的保持温度进行烧结,接着冷却,在达到退火的保持温度时,改变氛围气体进行退火。另一方面,在独立进行的情况下,优选在烧结时,在N2气或加湿的N2气气氛下升温到脱粘结剂处理时的保持温度之后改变氛围气体,然后进一步继续升温,也可以优选在冷却到退火时的保持温度后,再次变成N2气或加湿的N2气体气氛,继续进行冷却。此外,可以在退火时,在N2气气氛下升温到保持温度之后改变氛围气体,也可以将退火的整个过程都在加湿的N2气气氛中进行。
对如上所述得到的电容器元件主体,利用例如滚筒抛光和喷砂清理等实施端面研磨,印刷或转印外部电极层用糊料并烧结,形成外部电极4。作为外部电极层用糊料的烧结条件,例如优选是在加湿后的N2与H2的混合气体中在600~800℃中进行10分钟~1小时左右。然后,根据需要,通过电镀等在外部电极4的表面上形成被覆层。
通过锡焊等将这样制造的本实施方式的叠层陶瓷电容器安装在印刷基板上,用于各种电子设备等。
第一实施方式
以下对本发明的第二实施方式进行说明。
在第二实施方式中与第一实施方式同样地,作为电子部件,例举了图1所示的叠层陶瓷电容器1,说明其结构和制造方法。
第二实施方式与第一实施方式的不同点在于,电介质层2含有第二观点涉及的电介质陶瓷组合物。
第二观点涉及的电介质陶瓷组合物具有的最大特征在于,必须分别包含作为第一副成分的MgO和作为第八副成分的Al2O3,同时,将作为第一副成分的MgO的含量与作为第七副成分的MnO和Cr2O3的含量设定为上述关系。
另外,在以下的说明中,省略了与第一实施方式重复的部分的说明,仅对不同的部分进行说明。
电介质层
电介质层2含有本发明的第二观点涉及的电介质陶瓷组合物。
本发明的第二观点涉及的电介质陶瓷组合物具有:
包含钛酸钡(优选用组成式BamTiO2+m表示,其中m是0.995≤m≤1.010,Ba与Ti的比是0.995≤Ba/Ti≤1.010)的主成分;
包含MgO的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物(其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种)的第四副成分;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含MnO或Cr2O3的第七副成分;
包含Al2O3的第八副成分。
第八副成分几乎不影响电容温度特性,具有改善IR温度依赖性的效果。在第二实施方式中,对于满足X8R特性的电介质组成,使其按规定量含有包含Al2O3的第八副成分。
相对于上述主成分100摩尔,第八副成分的含量按Al2O3换算是0.5~4摩尔(其中不包括4摩尔),优选是0.5~3.5摩尔(其中不包括0摩尔),更优选1~2摩尔,进一步优选1~1.5摩尔。若第八副成分的含量过少,改善IR温度依赖性的效果就不充分。另一方面,若含量过多,就有电容温度特性恶化的趋势。
第二观点涉及的电介质陶瓷组合物具有的最大特征在于,除了上述规定量的第八副成分之外,含有规定量的第一副成分和第七副成分,并且,将第一副成分中必须含有的MgO的含量与包含MnO或Cr2O3的第七副成分的含量设定为规定的关系。通过设定为这样的组成,就能够既维持第八副成分的添加效果即IR温度依赖性的改善效果,又能眵提高高温加速寿命。
第一副成分(MgO为必须,CaO、BaO和SrO任意)显示出使电容温度特性平坦化的效果。特别是第一副成分中必须含有的MgO也具有使高温加速寿命提高的效果和使TC偏压特性提高的效果。相对于上述主成分100摩尔,第一副成分的含量按各氧化物换算是0.2~0.75摩尔,优选是0.3~0.7摩尔,更优选0.35~0.5摩尔。若第一副成分的含量过少,则电容温度变化率就变大,有高温加速寿命恶化的趋势。另一方面,若含量过多,则高温加速寿命就恶化。另外,CaO、BaO、SrO是任意的成分,可以根据需要添加。
第七副成分(MnO或Cr2O3)显示出使耐还原性提高,抑制电介质层的半导体化的效果和提高IR的效果及使高温加速寿命提高的效果。相对于主成分100摩尔,第七副成分的含量按Mn元素或Cr元素换算是0.1~0.3摩尔,优选是0.15~0.3摩尔,更优选0.2~0.25摩尔。若第七副成分的含量过少,就有电介质层半导体化的趋势。另一方面,若含量过多,有时电容温度特性就恶化。
另外,作为第七副成分的Cr2O3,由于构成Cr2O3的Cr元素6配位时的有效离子半径是0.065nm~0.085nm的范围,因此,在上述第一实施方式中属于第八副成分,但在第二实施方式中用作第七副成分。即,在第二实施方式中,以Cr2O3所具有的上述效果(耐还原性的提高、电介质层的半导体化抑制、IR的提高、高温加速寿命的提高)为着眼点,添加了Cr2O3,该点与第一实施方式不同。
并且,在本发明的第二观点涉及的电介质陶瓷组合物中,将第一副成分的含量和第七副成分的含量设定为上述范围,并且,将第一副成分中必须含有的MgO的含量与包含MnO或Cr2O3的第七副成分的含量设定为规定的关系。即,控制作为第一副成分的MgO的含量和作为第七副成分的MnO或Cr2O3的含量,使第一副成分中包含的Mg元素与第七副成分中包含的Mn元素、Cr元素的摩尔比为0.3≤(Mn+Cr)/Mg≤0.5的范围。通过将MgO的含量与第七副成分(MnO或Cr2O3)的含量设定为这样的关系,就能够充分地提高作为第七副成分的MnO或Cr2O3的添加效果。
若将(Mn+Cr)/Mg设定在上述范围外,MgO和第七副成分(MnO或Cr2O3)的添加效果就不充分,高温加速寿命就恶化。另外,作为这样的MgO和第七副成分的添加效果不充分的理由,认为是因为通过添加第八副成分Al2O3,MgO和第七副成分(MnO或Cr2O3)在电介质层中产生偏析。
对此,在第二观点中,通过将(Mn+Cr)/Mg设定为上述规定范围,就有效地防止了MgO和第七副成分的偏析,充分地发挥了这些MgO和第七副成分的添加效果,特别是使高温加速寿命提高。另外,在作为第七副成分不使用Cr2O3的情况下,电介质陶瓷组合物中实质上就不含有Cr元素。因此,该情况下,(Mn+Cr)/Mg实质上就相当于Mn/Mg。或者,在不使用MnO的情况下,电介质陶瓷组合物中实质上就不含有Mn元素,(Mn+Cr)/Mg实质上就相当于Cr/Mg。
除了上述的第一、第七、第八副成分以外的副成分、即上述第二~第五副成分的比率可以与上述第一实施方式相同。通过含有第二~第五副成分,能够维持高的介电常数并满足X8R特性。
此外,在第二观点涉及的电介质陶瓷组合物中,优选根据需要含有R2氧化物(其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种)作为第六副成分。第六副成分的比率可以与上述第一实施方式相同。
在第二观点涉及的电介质陶瓷组合物中,添加规定量的包含Al2O3的第八副成分,同时,将第一副成分中必须含有的MgO的含量与包含MnO或Cr2O3的第七副成分的含量之比设定为上述规定的范围。因此,除了上述第一实施方式的效果中之外,还具有能眵改善高温加速寿命的效果。
内部电极层3和外部电极4可以是与上述第一实施方式相同的结构。
此外,第二实施方式涉及的叠层陶瓷电容器可以用与上述第一实施方式相同的方法进行制造。
以上关于本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于这些实施方式,可以在不脱离本发明主旨的范围内实施各种各样的方式。
例如,在上述实施方式中,作为本发明涉及的电子部件,例举了叠层陶瓷电容器,但作为本发明涉及的电子部件,不限定于叠层陶瓷电容器,也可以是具有由上述组成的电介质陶瓷组合物构成的电介质层的任何元件。
实施例
下面例举进一步具体化了本发明的实施方式的实施例,进一步详细地说明本发明。但是,本发明不限于这些实施例。
实施例1
以下,实施例1、2和比较例1是本发明的第一观点涉及的实施例。
首先,作为用于制作电介质材料的起始原料,分别准备了平均粒径0.1~1μm的主成分原料(BaTiO3)、和第一~第八副成分原料。
MgO和MnO的原料使用碳酸盐(第一副成分:MgCO3、第七副成分:MnCO3),其他原料使用氧化物(第二副成分:(Ba0.6Ca0.4)SiO3、第三副成分:V2O5、第四副成分:Yb2O3、第五副成分:CaZrO3、第六副成分:Y2O3、第八副成分:Al2O3)。通过利用球磨机将BaCO3、CaCO3和SiO2湿法混合16小时,干燥后在1150℃空气中烧结,再利用球磨机湿法粉碎100小时,制备第二副成分(Ba0.6Ca0.4)SiO3。此外,通过利用球磨机将CaCO3和ZrO3湿法混合16小时,干燥后在1150℃空气中烧结,再利用球磨机湿法粉碎24小时,制备第五副成分CaZrO3
另外分别称量BaCO3和TiO2,使用球磨机湿法混合约16小时,将其干燥后,在1100℃温度的空气中烧结,然后通过球磨机其将湿法粉碎约16小时,由此制备主成分即BaTiO3,使用这样制成的主成分也得到了同样的特性。此外,使用通过水热合成粉和草酸盐法等制成的主成分BaTiO3,也得到了同样的特性。
将这些原料混合,使烧结后的组成相对于100摩尔主成分BaTiO3如表1所示,利用球磨机湿法混合16小时,并干燥后,制备电介质材料。
接着,用球磨机将得到的电介质原料100重量份、丙烯酸树脂4.8重量份、醋酸乙酯100重量份、矿油精(ミネラルスピリツト)6重量份、甲苯4重量份混合,成糊后得到电介质层用糊料。
接着,用三联辊将平均粒径0.2~0.8μm的Ni粒子100重量份、有机载体(在丁基卡必醇92重量份中溶解了乙基纤维素8重量份)40重量份、丁基卡必醇10重量份混炼成糊后,得到内部电极层用糊料。
接着,将平均粒径0.5μm的Cu粒子100重量份、有机载体(在丁基卡必醇92重量份中溶解了乙基纤维素8重量份)35重量份和丁基卡必醇7重量份混炼成糊后,得到外部电极用糊料。
接着,使用上述电介质层用糊料,在PET薄膜上形成厚度4.5μm的坯基片,在它的上面印刷内部电极层用糊料后,从PET薄膜剥离坯片。接着,层叠这些坯片和保护用坯片(没印刷内部电极层用糊料的坯片),压粘后就得到了坯基片。使具有内部电极的薄片的层叠数为4层。
接着,将坯基片切断成规定尺寸,进行脱粘结剂处理、烧结和退火,得到了多层陶瓷烧结体。
脱粘结剂处理的条件为:升温速度15℃/小时、保持温度280℃、保持时间8小时、空气气氛中。
进行烧结的条件为:升温速度200℃/小时、保持温度:1280~1320℃、保持时间2小时、冷却速度300℃/小时、加湿后的N2+H2混合气体气氛中(氧分压10-9atm.)。
退火的条件为:保持温度:900℃、温度保持时间9小时、冷却速度300℃/小时、加湿后的N2气体气氛中(氧分压10-5atm.)。另外,在烧结和退火时的氛围气体的加湿中使用水温35℃的加湿器。
接着,通过喷砂清理研磨了多层陶瓷烧结体的端面之后,在端面上转印外部电极用糊料,在加湿后的N2+H2气氛中,在800℃中烧结10分钟后形成外部电极,得到了图1所示的结构的叠层陶瓷电容器样品。
这样得到的各样品的尺寸是3.2mm×1.6mm×0.6mm,夹在内部电极层中的电介质层的数量是4,其厚度是3.5μm,内部电极层的厚度是1.0μm。
评价得到的电容器样品的IR温度依赖性(退位)、电容温度特性(TC)和TC偏压。表1中示出结果。
测定得到的样品在150℃的绝缘电阻IR150和25℃的绝缘电阻IR25,计算下式1所示的退位,评价IR温度依赖性(退位)。评价基准是以-2.00以上为良好。
log(IR150/IR25)...       式1
另外,各温度下的绝缘电阻的测定中使用了温度可变IR测定器,在测定电压7.0V/μm、电压施加时间60s的条件下进行测定。
对得到的样品在-55℃~150℃的温度范围中测定了静电电容,评价了电容温度特性(TC)。在静电电容的测定中使用数字LCR计(YHP制4274A),在频率1kHz、输入信号水平1Vrms的条件下进行测定。然后,计算在这些温度范围中电容温度特性变得最差的150℃的温度环境下的静电电容变化率(ΔC/C、单位是%),检查是否满足X8R特性(-55℃~150℃、ΔC/C=±15%以内),将满足的标记为◎,将不满足的标记为×。
利用数字LCR计(YHP制4274A)在1kHz、1Vrms、7.0V/μm的偏压电压(直流电压)下,使温度从-55℃变化到150℃,测定得到的样品,由25℃的未施加偏压电压时的测定值计算静电电容的变化率,评价TC偏压。另外,在静电电容的测定中使用数字LCR计,在频率1kHz、输入信号水平1Vrms的条件下进行测定。评价基准是以-40%以上为良好。
另外,也对得到的电容器样品一并评价了介电常数(ε)、介电损失(tanδ)、直流电场下的IR寿命、直流绝缘破坏强度、DC偏压特性(介电常数的直流电压施加依赖性)。
对电容器样品,在基准温度25℃下,利用数字LCR计(YHP公司制4274A),在频率1kHz、输入信号水平(测定电压)1.0Vrms的条件下测定静电电容,由静电电容计算介电常数ε(无单位)。其结果,全部样品都得到了1000以上的良好结果。
对电容器样品,在基准温度25℃下,利用数字LCR计(YHP公司制4274A),在频率1kHz、输入信号水平(测定电压)1.0Vrms的条件下测定了介电损失(tanδ)。其结果,全部样品都得到了10%以下的良好结果。
对电容器样品,在200℃下10V/μm的电场下进行加速试验,将绝缘电阻变到1MΩ以下的时间作为寿命时间,计算了直流电场下的IR寿命。其结果,全部样品都得到了10小时以上的良好结果。
对电容器样品,按100V/sec的速度施加直流电压,测定检测到了100mA的泄漏电流时的电压(直流破坏电压VB、电位是V/μm),计算其平均值,得到直流绝缘破坏强度。其结果,全部样品都得到了100V/μm以上的良好结果。
对电容器样品,在一定温度(25℃)下,测定逐渐对各样品施加直流电压的情况下的静电电容的变化(ΔC/C),得到DC偏压特性,绘图的结果,证实在全部样品中施加高电压后,静电电容也很难减少,具有稳定的DC偏压特性。
表1
  样品编号   第八副成分   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性
添加量摩尔
  1*   0   -7.5   ◎   -38.0   -2.45
  2   0.5   -8.6   ◎   -37.1   -1.91
  3   1   -9.3   ◎   -36.1   -1.86
  4   1.5   -9.8   ◎   -31.1   -1.61
  5   2   -10.3   ◎   -27.3   -1.51
  6   2.5   -11.5   ◎   -25.1   -1.39
  7   3   -12.7   ◎   -23.5   -1.35
  8   3.5   -13.8   ◎   -22.8   -1.31
  9*   4   -16.7   ×   -21.3   -1.29
带“*”的样品表示比较例。
其中,第一副成分:MgCO3=1.0摩尔
第二副成分:(Ba0.6,Ca0.4)SiO3=3.0摩尔
第三副成分:V2O5=0.1摩尔
第四副成分:Yb2O3=1.75摩尔(按Yb换算是3.5摩尔)
第五副成分:CaZrO3=1.5摩尔
第六副成分:Y2O3=2.0摩尔
第七副成分:MnCO3=0.374摩尔
第八副成分:Al2O3
上述添加量都是相对于主成分100摩尔的添加量
如表1所示,若第八副成分的含量过少,则虽然满足X8R特性,但IR的退位就超过-2.00,IR温度依赖性恶化,并且,TC偏压特性也恶化。若第八副成分的含量过多,则虽然改善了IR温度依赖性,但不能满足X8R特性。
相反,通过使第八副成分的含量在适当范围内,在满足X8R特性的同时,IR的退位在-2.00以上,能够证实改善了IR温度依赖性。
实施例2
除了使第八副成分原料的种类和含量如表2~5所示地变化以外,与实施例1同样地制作电容器样品,进行了同样的评价。
表2
  样品编号   第八副成分   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性
  添加量摩尔
  1*   0   -7.5   ◎   -38.0   -2.45
  11   0.5   -7.9   ◎   -37.6   -1.97
  12   1   -10.2   ◎   -36.7   -1.91
  13   1.5   -11.4   ◎   -32.3   -1.64
  14   2   -12.8   ◎   -28.1   -1.59
  15   2.5   -13.7   ◎   -26.0   -1.43
  16   3   -13.4   ◎   -24.2   -1.38
  17   3.5   -14.5   ◎   -23.6   -1.34
  18*   4   -18.9   ×   -22.7   -1.31
带“*”的样品表示比较例。
其中,主成分的组成、第一~第七副成分的组成和添加量与表1相同。
第八副成分:Cr2O3
表3
  样品编号   第八副成分   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性
  添加量摩尔
  1*   0   -7.5   ◎   -38.0   -2.45
  20   0.5   -8.0   ◎   -37.5   -1.95
  21   1   -9.6   ◎   -36.1   -1.90
  22   1.5   -10.6   ◎   -32.1   -1.70
  23   2   -11.2   ◎   -27.8   -1.55
  24   2.5   -12.4   ◎   -25.4   -1.40
  25   3   -13.4   ◎   -23.7   -1.32
  26   3.5   -14.5   ◎   -23.1   -1.36
  27*   4   -17.9   ×   -22.1   -1.31
带“*”的样品表示比较例。
其中,主成分的组成、第一~第七副成分的组成和添加量与表1相同。
第八副成分:Ge2O2
表4
  样品编号   第八副成分   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性
  添加量摩尔
  1*   0   -7.5   ◎   -38.0   -2.45
  29   0.5   -8.2   ◎   -37.4   -1.97
  30   1   -9.4   ◎   -35.9   -1.92
  31   1.5   -10.4   ◎   -32.4   -1.73
  32   2   -11.0   ◎   -28.1   -1.58
  33   2.5   -12.2   ◎   -25.8   -1.42
  34   3   -13.2   ◎   -23.8   -1.34
  35   3.5   -14.4   ◎   -23.6   -1.37
  36*   4   -17.8   ×   -22.7   -1.29
带“*”的样品表示比较例。
其中,主成分的组成、第一~第七副成分的组成和添加量与表1相同。
第八副成分:Ga2O3
如表2~表4所示,即使将第八副成分原料变为Cr2O3、Ge2O2、Ga2O3,也能眵证实得到了与实施例1的Al2O3同样的效果。
表5
  样品编号   第八副成分   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性
  Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
  添加量(摩尔)
  1*   0   0   -7.5   ◎   -38.0   -2.45
  38   1   0.25   -8.1   ◎   -37.5   -1.70
  39   1   0.5   -9.1   ◎   -36.5   -1.49
  40   1   0.75   -10.5   ◎   -31.8   -1.41
  41   1   1   -11.8   ◎   -27.8   -1.39
  42   1   1.5   -12.8   ◎   -25.7   -1.31
  43   1   2   -14.5   ◎   -24.1   -1.30
  44*   1   3   -15.9   ×   -23.1   -1.29
  45*   1   3.5   -17.5   ×   -22.6   -1.28
带“*”的样品表示比较例。
其中,主成分的组成、第一~第七副成分的组成和添加量与表1相同。
第八副成分:Al2O3+Cr2O3
如表5所示,即使将第八副成分原料变为Al2O3和Cr2O3的复合形式,也能够证实得到了与单独添加Al2O3的情况同样的效果。
比较例1
除了使第八副成分原料的种类和含量如表6所示地变化以外,与实施例1同样地制作电容器样品,进行了同样的评价。
表6
  样品编号   第八副成分   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性
  P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>   K<sub>2</sub>O
  添加量(摩尔)
  47*   0.5   -   -13.2   ◎   -40.1   -2.61
  48*   1   -   -14.1   ◎   -45.1   -2.87
  49*   1.5   -   -16.0   ×   -47.2   -2.91
  51*   -   0.5   -13.1   ◎   -40.7   -2.86
  52*   -   1   -16.9   ×   -46.8   -3.00
带“*”的样品表示出比较例。
其中,主成分的组成、第一~第七副成分的组成和添加量与表1相同。
第八副成分:P2O5或K2O
如表6所示,在变为6配位时的有效离子半径脱离了适当范围的阳离子元素P(0.052nm)、K(0.152nm)的情况下,能够证实,即使含量在适当范围中,也不能得到第八副成分添加的效果。
实施例3
以下,实施例3~6是本发明的第二观点涉及的实施例。
首先,作为用于制作电介质材料的起始原料,分别准备了平均粒径0.1~1μm的主成分原料(BaTiO3)和第一~第八副成分原料。各原料使用与实施例1同样的原料。
接着,将准备好的原料混合,使烧结后的组成相对于100摩尔主成分BaTiO3如表7、8所示,利用球磨机湿法混合16小时,使其干燥后制成电介质材料,与实施例1同样地得到电介质层用糊料。
接着,使用上述的电介质层糊料、与实施例1同样地制作的内部电极层用糊料和外部电极用糊料,与实施例1同样地得到了图1所示的结构的叠层陶瓷电容器的样品。
这样得到的各电容器的尺寸是3.2mm×1.6mm×0.6mm,夹在内部电极层中的电介质层的数量是4,其厚度是3.5~4.5μm,内部电极层的厚度是1.0μm。
对得到的电容器样品评价了IR温度依赖性(退位)、高温加速寿命、电容温度特性(TC)和TC偏压。表7、8中示出结果。
利用与实施例1同样的方法评价了IR温度依赖性(退位)、电容温度特性(TC)和TC偏压。
通过将得到的样品保持在200℃中10V/μm的直流电压的施加状态下测定平均寿命时间,评价了高温加速寿命(HALT)。在本实施例中,将从施加电压开始到绝缘电阻一个退位的时间定义为寿命。此外,对10个电容器样品进行了该高温加速寿命。评价基准定为20小时以上为良好。
另外,对得到的电容器样品,利用与实施例1同样的方法一并评价了介电常数(ε)、介电损失(tanδ)、直流电场下的IR寿命、直流绝缘破坏强度、DC偏压特性(介电常数的直流电压施加依赖性),得到了以下的结果。
即,有关介电常数ε,全部样品都在1000以上,得到了良好的结果。
有关介电损失(tanδ),全部样品都在10%以下,得到了良好的结果。
有关直流绝缘破坏强度,全部样品都在100V/μm以上,得到了良好的结果。
有关DC偏压特性,全部样品都是即使施加高电压其静电电容也不容易减少,具有稳定的DC偏压特性。
表7
  样品编号   MgO   MnO   Mn/Mg   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性   HALT(h)
  添加量摩尔   添加量摩尔
  101*   0.3   0.05   0.17   -8.7   ◎   -37.5   -1.87   14
  102   0.3   0.1   0.33   -8.3   ◎   -37.6   -1.84   22
  103   0.3   0.15   0.50   -8.4   ◎   -37.8   -1.87   24
  104*   0.3   0.2   0.67   -8.9   ◎   -37.9   -1.86   12
  105*   0.5   0.1   0.20   -8.6   ◎   -37.1   -1.86   15
  106   0.5   0.15   0.30   -8.5   ◎   -37.3   -1.85   24
  107   0.5   0.2   0.40   -8.5   ◎   -37.2   -1.85   30
  108*   0.5   0.3   0.60   -8.8   ◎   -37.1   -1.86   16
  109*   0.75   0.2   0.27   -8.8   ◎   -36.9   -1.87   15
  110   0.75   0.25   0.33   -8.7   ◎   -36.7   -1.87   22
  111   0.75   0.3   0.40   -8.6   ◎   -36.5   -1.87   23
  112*   0.75   0.4   0.53   -8.9   ◎   -36.2   -1.88   13
带“*”的样品表示比较例。
其中,MnO的添加量是按Mn元素换算的添加量,
第二副成分:(Ba0.6,Ca0.4)SiO3=3.0摩尔
第三副成分:V2O5=0.1摩尔
第四副成分:Yb2O3=1.75摩尔(按Yb换算是3.5摩尔)
第五副成分:CaZrO3=1.5摩尔
第六副成分:Y2O3=2.0摩尔(按Y换算是4.0摩尔)
第八副成分:Al2O3=1.0摩尔
上述添加量都是相对于主成分100摩尔的添加量
表8
  样品编号   MgO   MnO   Mn/Mg   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性   HALT(h)
  添加量摩尔   添加量摩尔
  101*   0.3   0.2   0.67   -8.9   ◎   -37.5   -1.86   12
  106   0.5   0.2   0.40   -8.5   ◎   -37.3   -1.85   30
  113   0.6   0.2   0.33   -8.6   ◎   -37.6   -1.86   31
  114*   0.8   0.2   0.25   -8.7   ◎   -37.8   -1.87   9.5
  105*   0.5   0.3   0.60   -8.8   ◎   -37.2   -1.86   16
  115   0.6   0.3   0.50   -8.7   ◎   -38.0   -1.86   21
  110   0.75   0.3   0.40   -8.6   ◎   -37.9   -1.87   23
  116*   0.8   0.3   0.38   -8.6   ◎   -37.3   -1.87   16
带“*”的样品表示比较例。
其中,MnO的添加量是按Mn元素换算的添加量,
主成分的组成、第二~第六、八副成分的组成和添加量与表7相同。
表7、8中,第一副成分和第七副成分不是按照作为原料使用的碳酸盐(MgCO3、MnCO3),而是按照烧结后的电介质层中含有的氧化物(MgO、MnO)的状态来记载的(以下在表9~11中同样)。
表7中示出的样品是将MgO分别固定为0.3摩尔、0.5摩尔、0.75摩尔,通过调整MnO的添加量,使Mn元素与Mg元素的摩尔比(Mn/Mg)变化的样品。此外,表8中示出的样品是将MnO分别固定为0.2摩尔、0.3摩尔,通过调整MgO的添加量,使Mn元素与Mg元素的摩尔比(Mn/Mg)变化的样品。另外,在表7和表8中,对于相同组成的样品标记相同的样品编号。
如表7所示,在MgO为0.3摩尔的样品101~104中,Mn元素与Mg元素的摩尔比(Mn/Mg)在0.3~0.5范围的样品102和103都满足XgR特性,IR的退位在一2.00以上,改善了IR温度依赖性,并且,能够使高温加速寿命(HALT)在20小时以上,成为良好的结果。
另一方面,分别将Mn元素与Mg元素的摩尔比(Mn/Mg)设在本发明的范围以外即0.17、0.67的样品101、104,其X8R特性和IR温度依赖性都良好,但高温加速寿命(HALT)变差。
此外,在MgO为0.5摩尔(样品105~108)、MgO为0.75摩尔(样品109~112)的情况下,另外,在固定MnO,使MgO变化的情况(表9)中,都成为同样的结果。但是,表9的样品116由于MgO的含量过多,因此认为高温加速寿命(HALT)变差。
图2A、图3A中分别示出显示本发明第二观点涉及的实施例的样品即样品111的Mg元素(图2A)和Mn元素(图3A)的偏析状态照片,图2B、图3B中分别示出显示比较例的样品即样品112的Mg元素(图2B)和Mn元素(图3B)的偏析状态照片。根据这些照片能够确认,在比较例的样品中存在很多Mg元素和Mn元素的偏析。相反,在本发明第二观点涉及的实施例的样品中,能够证实抑制了这些偏析。这些照片是通过进行EPMA分析得到的照片。
实施例4
除了使用Cr2O3代替MnO作为第七副成分以外,与实施例3的样品109~112同样地制作了电容器样品,进行了同样的评价。
表9
  样品编号   MgO   Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   Cr/Mg   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性   HALT(h)
  添加量摩尔   添加量摩尔
  117*   0.75   0.2   0.27   -8.6   ◎   -38.1   -1.7   12
  118   0.75   0.25   0.33   -8.4   ◎   -38.3   -1.69   22
  119   0.75   0.3   0.40   -8.2   ◎   -38.4   -1.68   21
  120*   0.75   0.4   0.53   -8.5   ◎   -38.5   -1.68   11
带“*”的样品表示比较例。
其中,Cr2O3的添加量是按Cr元素换算的添加量,
主成分的组成、第二~第六、八副成分的组成和添加量与表7相同。
如表9所示,能够证实在使用Cr2O3的情况中也具有与使用MnO的情况同样的趋势。
实施例5
除了使MgO和MnO的含量如表10所示地变化以外,与实施例3同样地制作电容器样品,进行同样的评价。
表10、
  样品编号   MgO   MnO   Mn/Mg   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性   HALT(h)
  添加量摩尔   添加量摩尔
  121*   0   0.2   -   -13.1   ◎   -42.1   -1.9   5
  122*   0.5   0   0.00   由于电介质层半导体化,故不能测定
  123*   1.5   0.6   0.40   -9.6   ◎   -35.2   -1.96   10
带“*”的样品表示比较例。
其中,MnO的添加量是按Mn元素换算的添加量,
主成分的组成、第二~第六副成分的组成和添加量与表7相同。
如表10所示,根据样品121的结果,可以确认,在不添加MgO的情况下,高温加速寿命(HALT)显著降低。此外,根据样品122的结果,可以确认,在不添加MnO的情况下,电介质层半导体化,没得到能进行各种评价的样品。
另外,根据样品123的结果,可以确认,在MgO和MnO的含量过多的情况下,例如,在Mn元素与Mg元素的摩尔比(Mn/Mg)为0.4的情况下,高温加速寿命(HALT)也恶化。
实施例6
除了使第八副成分即Al2O3的含量如表11所示地变化以外,与实施例3的样品107同样地制作电容器样品,进行同样的评价。
表11
  样品编号   MgO   MnO   Mn/Mg   Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   静电电容的温度变化率(%)+150℃   X8R特性   TC偏压(%)   IR温度依赖性   HALT(h)
  添加量摩尔   添加量摩尔   添加量摩尔
  124*   0.5   0.2   0.40   0   -6.2   ◎   -39.2   -2.41   20
  107   0.5   0.2   0.40   1   -8.5   ◎   -37.2   -1.85   30
  125   0.5   0.2   0.40   2   -10.9   ◎   -30.1   -1.60   25
  126   0.5   0.2   0.40   3   -13.5   ◎   -25.2   -1.51   20
  127*   0.5   0.2   0.40   4   -15.3   ×   -24.0   -1.37   15
带“*”的样品表示比较例。
其中,MnO的添加量是按Mn元素换算的添加量,主成分的组成、第二~第六副成分的组成和添加量与表7相同。
如表11所示,可以确认,在不添加Al2O3的情况下,IR温度依赖性恶化,此外,在Al2O3的添加量过多的情况下,电容温度特性恶化,不满足X8R特性。

Claims (17)

1.一种电介质陶瓷组合物,其含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含选自MgO、CaO、BaO和SrO中的至少一种的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物的第四副成分,其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含A的氧化物的第八副成分,其中,A是选自6配位时的有效离子半径为0.065nm~0.085nm的阳离子元素组中的至少一种,
相对于上述主成分100摩尔,上述第一~五、第八副成分的比率是:
第一副成分:0.1~3摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:换算成R1元素为0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔、
第八副成分:换算成A氧化物为0<第八副成分<4摩尔。
2.如权利要求1所述的电介质陶瓷组合物,其中上述第八副成分中包含的氧化物的上述A是选自A1、Cr、Ga、Ge阳离子元素组中的至少一种。
3.如权利要求1所述的电介质陶瓷组合物,其进一步含有R2的氧化物作为第六副成分,其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种;相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第六副成分的含量换算成R2元素是9摩尔或9摩尔以下。
4.如权利要求3所述的电介质陶瓷组合物,其中,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,第四副成分和第六副成分的总含量换算成R1元素和R2元素是13摩尔或13摩尔以下。
5.如权利要求1所述的电介质陶瓷组合物,其中上述第二副成分用选自SiO2、MO、Li2O和B2O3中的至少一种表示,其中,M是选自Ba、Ca、Sr和Mg中的至少一种元素。
6.如权利要求1所述的电介质陶瓷组合物,其进一步含有MnO作为第七副成分,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第七副成分的含量是0.5摩尔或0.5摩尔以下。
7.一种电介质陶瓷组合物,其含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含MgO的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物的第四副成分,其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含MnO或Cr2O3的第七副成分;
包含Al2O3的第八副成分,
相对于上述主成分100摩尔,上述第一~五副成分、第七副成分、第八副成分的比率是:
第一副成分:0.2~0.75摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:换算成R1元素为0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔
第七副成分:换算成Mn元素或Cr元素为0.1~0.3摩尔、
第八副成分:0.5≤第八副成分<4摩尔,
上述第一副成分中包含的Mg元素与上述第七副成分中包含的Mn元素、Cr元素的摩尔比有0.3≤(Mn+Cr)/Mg≤0.5的关系。
8.如权利要求7所述的电介质陶瓷组合物,其中进一步含有R2的氧化物作为第六副成分,其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种;相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第六副成分的含量换算成R2元素是9摩尔或9摩尔以下。
9.如权利要求8所述的电介质陶瓷组合物,其中,相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,第四副成分和第六副成分的总含量换算成R1和R2元素是13摩尔或13摩尔以下。
10.如权利要求7所述的电介质陶瓷组合物,其特征在于,上述第一副成分进一步包含选自CaO、BaO和SrO中的一种或一种以上。
11.如权利要求7所述的电介质陶瓷组合物,其中,上述第二副成分用选自SiO2、MO、Li2O和B2O3中的至少一种表示,其中,M是选自Ba、Ca、Sr和Mg中的至少一种元素。
12.一种电子部件,其具有由电介质陶瓷组合物构成的电介质层,所述电介质陶瓷组合物含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含选自MgO、CaO、BaO和SrO中的至少一种的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物的第四副成分,其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含A的氧化物的第八副成分,其中,A是选自6配位时的有效离子半径为0.065nm~0.085nm的阳离子元素组中的至少一种,
相对于上述主成分100摩尔,上述第一~五副成分、第八副成分的比率是:
第一副成分:0.1~3摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:换算成R1元素为0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔
第八副成分:换算成A氧化物为0<第八副成分<4摩尔。
13.一种叠层陶瓷电容器,该电容器具有由电介质陶瓷组合物构成的电介质层和内部电极层交替层叠的电容器元件主体,其中所述电介质陶瓷组合物含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含选自MgO、CaO、BaO和SrO中的至少一种的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物的第四副成分,其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含A的氧化物的第八副成分,其中,A是选自Al、Cr、Ga、Ge的阳离子元素组中的至少一种,
相对于上述主成分100摩尔,上述第一~五副成分、第八副成分的比率是:
第一副成分:0.1~3摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:换算成R1元素为0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔
第八副成分:换算成A氧化物为0<第八副成分<4摩尔。
14.如权利要求13所述的叠层陶瓷电容器,其中,上述电介质陶瓷组合物进一步含有R2的氧化物作为第六副成分,含有MnO作为第七副成分,其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种,
相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第六副成分的含量换算成R2元素是9摩尔或9摩尔以下,
相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第七副成分的含量是0.5摩尔或0.5摩尔以下。
15.一种电子部件,其具有由电介质陶瓷组合物构成的电介质层,该电介质陶瓷组合物含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含MgO的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物的第四副成分,其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含MnO或Cr2O3的第七副成分;
包含Al的氧化物的第八副成分,
相对于上述主成分100摩尔,上述第一~五副成分、第七副成分、第八副成分的比率是:
第一副成分:0.2~0.75摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:换算成R1元素为0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔、
第七副成分:换算成Mn元素或Cr元素为0.1~0.3摩尔、
第八副成分:0.5≤第八副成分<4摩尔,
上述第一副成分中包含的Mg元素与上述第七副成分中包含的Mn元素、Cr元素的摩尔比有0.3≤(Mn+Cr)/Mg≤0.5的关系。
16.一种叠层陶瓷电容器,其具有由电介质陶瓷组合物构成的电介质层和内部电极层交替层叠的电容器元件主体,其中该电介质陶瓷组合物含有:
包含钛酸钡的主成分;
包含MgO的第一副成分;
作为烧结助剂的第二副成分;
包含选自V2O5、MoO3和WO3中的至少一种的第三副成分;
包含R1的氧化物的第四副成分,其中,R1是选自Sc、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种;
包含CaZrO3或CaO+ZrO2的第五副成分;
包含MnO或Cr2O3的第七副成分;
包含Al的氧化物的第八副成分,
相对于上述主成分100摩尔,上述第一~五副成分、第七副成分、第八副成分的比率是,
第一副成分:0.2~0.75摩尔、
第二副成分:2~10摩尔、
第三副成分:0.01~0.5摩尔、
第四副成分:换算成R1元素为0.5~7摩尔、
第五副成分:0<第五副成分≤5摩尔、
第七副成分:换算成Mn元素或Cr元素是0.1~0.3摩尔、
第八副成分:0.5≤第八副成分<4摩尔,
上述第一副成分中包含的Mg元素与上述第七副成分中包含的Mn元素、Cr元素的摩尔比有0.3≤(Mn+Cr)/Mg≤0.5的关系。
17.如权利要求16所述的叠层陶瓷电容器,其中,在上述电介质陶瓷组合物中,进一步含有R2的氧化物作为第六副成分,其中,R2是选自Y、Dy、Ho、Tb、Gd和Eu中的至少一种;
相对于包含钛酸钡的主成分100摩尔,上述第六副成分的含量换算成R2元素是9摩尔或9摩尔以下。
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