JP5407592B2 - Dielectric ceramic, manufacturing method thereof, and multilayer ceramic capacitor - Google Patents
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Description
この発明は、誘電体セラミックおよびその製造方法ならびにこの誘電体セラミックを用いて構成される積層セラミックコンデンサに関するもので、特に、積層セラミックコンデンサの信頼性を高めるための改良に関するものである。 The present invention relates to a dielectric ceramic, a manufacturing method thereof, and a multilayer ceramic capacitor formed using the dielectric ceramic, and more particularly to an improvement for improving the reliability of the multilayer ceramic capacitor.
積層セラミックコンデンサの小型化かつ大容量化の要求を満たす有効な手段の1つとして、積層セラミックコンデンサに備える誘電体セラミック層の薄層化を図ることがある。しかし、誘電体セラミック層の薄層化が進むに従って、誘電体セラミック層の1層あたりの電界強度がより高くなる。よって、用いられる誘電体セラミックに対して、より一層の信頼性、特に負荷試験において、より高い寿命特性が求められる。 One effective means for satisfying the demand for a smaller and larger capacity multilayer ceramic capacitor is to reduce the thickness of the dielectric ceramic layer provided in the multilayer ceramic capacitor. However, as the dielectric ceramic layer becomes thinner, the electric field strength per layer of the dielectric ceramic layer becomes higher. Therefore, the dielectric ceramic used is required to have higher reliability, in particular, higher life characteristics in a load test.
たとえば主成分がチタン酸バリウム系の誘電体セラミックについて、その信頼性を向上するため、副成分としてV(バナジウム)を添加する技術が、たとえば特開平6−215979号公報(特許文献1)、特開2000−311828号公報(特許文献2)および特開2004−35388号公報(特許文献3)において提案されている。 For example, in order to improve the reliability of a dielectric ceramic whose main component is a barium titanate series, a technique of adding V (vanadium) as a subcomponent is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-2151979 (Patent Document 1). Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-31828 (Patent Document 2) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-35388 (Patent Document 3).
特許文献1では、BaTiO3−Y2O3−MgO−V2O5−[MnOまたはCr2O3またはCo2O3]−BaCaSiO3からなる組成が提案されている。ここで、VはV2O5として添加されることに注目される。
特許文献2では、BaTiO3−Y2O3−[CaOまたはMgO]−V2O5−MnO−BaCaSiO3からなる組成が提案されている。ここでも、VはV2O5として添加されることに注目される。
特許文献3では、BaTiO3−[Y2O3またはHo2O3またはDy2O3またはYb2O3]−MgCO3−Mn2V2O7−Cr2O3−BaCaSiO3からなる組成が提案されている。ここでは、Vは、Mnとともに、Mn2V2O7化合物として添加されることに注目される。
In
しかしながら、上述した特許文献1ないし3に記載の誘電体セラミックを用いた場合であっても、以下のような問題に遭遇することがある。すなわち、誘電体セラミック層がたとえば厚み1μm以下と薄くなると、たとえばBaTiO3粉末の平均粒径を150nm以下とするなど、誘電体セラミック原料の粉末の粒径を1μm以下と細かくしなければならない。すると、焼成時の誘電体セラミック原料の反応性が高まり、粒成長が促進され、その結果、信頼性が低下する。特に、VがBaTiO3と反応することにより、粒成長が生じていると考えられる。
However, even when the dielectric ceramics described in
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、誘電体セラミックおよびその製造方法ならびにこの誘電体セラミックを用いて構成される積層セラミックコンデンサを提供しようとすることである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a dielectric ceramic, a method for manufacturing the dielectric ceramic, and a multilayer ceramic capacitor configured using the dielectric ceramic, which can solve the above-described problems.
この発明は、ABO3(Aは、Baを必ず含み、さらにCaおよびSrの少なくとも一方を含むことがある。Bは、Tiを必ず含み、さらにZrおよびHfの少なくとも一方を含むことがある。)を主成分とし、副成分として、R(RはLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、LuおよびYから選ばれる少なくとも1種)、M(MはMn、Cu、Ni、Cr、Al、Mgから選ばれる少なくとも1種)、VおよびSiを含有する、誘電体セラミックの製造方法にまず向けられる。 In the present invention, ABO 3 (A necessarily contains Ba and may further contain at least one of Ca and Sr. B necessarily contains Ti and may further contain at least one of Zr and Hf.) As a main component and R as a subcomponent (R is at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Y), The present invention is first directed to a method for producing a dielectric ceramic containing M (M is at least one selected from Mn, Cu, Ni, Cr, Al, Mg), V, and Si.
この発明に係る誘電体セラミックの製造方法は、誘電体セラミック原料を作製する工程と、誘電体セラミック原料を焼成する工程とを備え、誘電体セラミック原料を作製する工程は、BaとVとを含むBa−V化合物を準備する工程と、ABO3粉末にBa−V化合物粉末を添加する工程とを含むことを特徴としている。 The dielectric ceramic manufacturing method according to the present invention includes a step of producing a dielectric ceramic raw material and a step of firing the dielectric ceramic raw material, and the step of producing the dielectric ceramic raw material includes Ba and V. The method includes a step of preparing a Ba-V compound and a step of adding the Ba-V compound powder to the ABO 3 powder.
上記Ba−V化合物は、Ba3V2O8、BaVO3およびBa2VO4から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The Ba-V compound is preferably at least one selected from Ba 3 V 2 O 8 , BaVO 3 and Ba 2 VO 4 .
この発明は、また、上記ABO3を主成分とし、副成分として、上記R、上記M、VおよびSiを含有する、誘電体セラミックにも向けられる。 The present invention is also directed to a dielectric ceramic containing ABO 3 as a main component and the R, M, V, and Si as subcomponents.
この発明に係る誘電体セラミックは、ABO3の組成を有する主相粒子に加え、BaおよびVを含むBa−V結晶性酸化物粒子が存在していることを特徴としている。 The dielectric ceramic according to the present invention is characterized in that Ba-V crystalline oxide particles containing Ba and V are present in addition to main phase particles having a composition of ABO 3 .
上記Ba−V結晶性酸化物粒子の組成は、たとえば、Ba3V2O8、BaVO3およびBa2VO4から選ばれる少なくとも1種である。 The composition of the Ba-V crystalline oxide particles is, for example, at least one selected from Ba 3 V 2 O 8 , BaVO 3 and Ba 2 VO 4 .
この発明は、さらに、積層された複数の誘電体セラミック層、および誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成された複数の内部電極をもって構成される、コンデンサ本体と、コンデンサ本体の外表面上の互いに異なる位置に形成され、かつ内部電極の特定のものに電気的に接続される、複数の外部電極とを備える、積層セラミックコンデンサにも向けられる。 The present invention further includes a capacitor body including a plurality of laminated dielectric ceramic layers and a plurality of internal electrodes formed along a specific interface between the dielectric ceramic layers, and an outer surface of the capacitor body. And a plurality of external electrodes that are formed at different positions and are electrically connected to a specific one of the internal electrodes.
この発明に係る積層セラミックコンデンサは、誘電体セラミック層が、上述したこの発明に係る誘電体セラミックからなることを特徴としている。 The multilayer ceramic capacitor according to the present invention is characterized in that the dielectric ceramic layer is made of the dielectric ceramic according to the present invention described above.
この発明によれば、高電界強度下での信頼性に優れた誘電体セラミックを得ることができる。この発明に係る誘電体セラミックは、特に厚み1μm以下の誘電体セラミック層を備える積層セラミックコンデンサに適用されたとき、顕著な効果を発揮する。この理由は、次のように推測される。 According to the present invention, a dielectric ceramic excellent in reliability under a high electric field strength can be obtained. The dielectric ceramic according to the present invention exhibits a remarkable effect particularly when applied to a multilayer ceramic capacitor having a dielectric ceramic layer having a thickness of 1 μm or less. The reason is estimated as follows.
Vが単独でBaTiO3と反応すると、BaTiO3が粒成長しやすく、信頼性が低下する。これに対して、この発明のように、VをBaとの化合物の状態で添加することにより、VがBaTiO3と反応した際も、BaTiO3が粒成長しにくくなるためであると推測している。なお、BaTiO3が粒成長しにくくなる理由については、解明されていない。 When V reacts alone with BaTiO 3 , BaTiO 3 tends to grow and reliability decreases. In contrast, as in this invention, by adding V in the form of compounds with Ba, even when V is reacted with BaTiO 3, BaTiO 3 is speculated that this is because it is difficult to grain growth Yes. The reason why BaTiO 3 becomes difficult to grow has not been elucidated.
このようなことから、この発明に係る誘電体セラミックを用いて誘電体セラミック層を構成した積層セラミックコンデンサによれば、その信頼性を向上させることができる。 Therefore, according to the multilayer ceramic capacitor in which the dielectric ceramic layer is formed using the dielectric ceramic according to the present invention, the reliability can be improved.
図1を参照して、まず、この発明に係る誘電体セラミックが適用される積層セラミックコンデンサ1について説明する。
With reference to FIG. 1, first, a multilayer
積層セラミックコンデンサ1は、積層された複数の誘電体セラミック層2と誘電体セラミック層2間の特定の界面に沿って形成される複数の内部電極3および4とをもって構成される、コンデンサ本体5を備えている。内部電極3および4は、たとえばNiを主成分としている。
A multilayer
コンデンサ本体5の外表面上の互いに異なる位置には、第1および第2の外部電極6および7が形成される。外部電極6および7は、たとえばAgまたはCuを主成分としている。図1に示した積層セラミックコンデンサ1では、第1および第2の外部電極6および7は、コンデンサ本体5の互いに対向する各端面上に形成される。内部電極3および4は、第1の外部電極6に電気的に接続される複数の第1の内部電極3と第2の外部電極7に電気的に接続される複数の第2の内部電極4とがあり、これら第1および第2の内部電極3および4は、積層方向に関して交互に配置されている。
First and second
なお、積層セラミックコンデンサ1は、2個の外部電極6および7を備える2端子型のものであっても、多数の外部電極を備える多端子型のものであってもよい。
The multilayer
このような積層セラミックコンデンサ1において、誘電体セラミック層2は、ABO3(Aは、Baを必ず含み、さらにCaおよびSrの少なくとも一方を含むことがある。Bは、Tiを必ず含み、さらにZrおよびHfの少なくとも一方を含むことがある。)を主成分とし、副成分として、R(RはLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、LuおよびYから選ばれる少なくとも1種)、M(MはMn、Cu、Ni、Cr、Al、Mgから選ばれる少なくとも1種)、VおよびSiを含有する、誘電体セラミックから構成される。
In such a multilayer
上記のように、誘電体セラミックは、Vを副成分として含むが、この誘電体セラミックのための原料の作製工程において、ABO3粉末を準備するとともに、BaとVとを含む、Ba3V2O8、BaVO3またはBa2VO4のようなBa−V化合物を予め準備しておき、ABO3粉末に上記Ba−V化合物粉末を添加する、といった配合手順が採用される。 As described above, the dielectric ceramic contains V as a subcomponent. In the raw material production process for the dielectric ceramic, ABO 3 powder is prepared and Ba 3 V 2 containing Ba and V is prepared. A blending procedure in which a Ba-V compound such as O 8 , BaVO 3 or Ba 2 VO 4 is prepared in advance and the Ba-V compound powder is added to the ABO 3 powder is employed.
より具体的には、ABO3が、たとえば固相合成法、水熱合成法、または加水分解法などにより作製され、所望の粒径が得られる温度で熱処理される。ABO3のための素材および添加成分の化合物形態は、酸化物、炭酸物、塩化物、または金属有機化合物など、いずれでもよい。 More specifically, ABO 3 is produced by, for example, a solid phase synthesis method, a hydrothermal synthesis method, a hydrolysis method, or the like, and is heat-treated at a temperature at which a desired particle size is obtained. The material form for ABO 3 and the compound form of the additive component may be any of oxide, carbonate, chloride, or metal organic compound.
他方、Ba化合物とV化合物とを所定のモル比となるように秤量した後、混合し、熱処理することによって、Ba−V化合物が作製される。 On the other hand, a Ba compound and a V compound are weighed so as to have a predetermined molar ratio, and then mixed and heat-treated to produce a Ba-V compound.
次いで、上記ABO3およびBa−V化合物に、その他の副成分、および必要に応じて組成補正用のBa化合物を加えて混合することによって、誘電体セラミック原料が得られる。 Next, a dielectric ceramic raw material is obtained by adding and mixing the ABO 3 and Ba-V compound with other subcomponents and, if necessary, a composition correcting Ba compound.
積層セラミックコンデンサ1を製造するため、上記のようにして得られた誘電体セラミック原料を用いてセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーからセラミックグリーンシートを成形し、これら複数枚のセラミックグリーンシートを積層することによって、コンデンサ本体5となるべき生の積層体を得、この生の積層体を焼成する工程が実施される。この生の積層体を焼成する工程において、上述のように配合された誘電体セラミック原料が焼成され、焼結した誘電体セラミックからなる誘電体セラミック層2が得られる。
In order to manufacture the multilayer
誘電体セラミック層2を構成する焼結した誘電体セラミックにおいて、ABO3の組成を有する主相粒子に加え、BaおよびVを含むBa−V結晶性酸化物粒子が存在していることもある。このBa−V結晶性酸化物粒子の組成は、たとえば、Ba3V2O8、BaVO3およびBa2VO4から選ばれる少なくとも1種である。
In the sintered dielectric ceramic constituting the dielectric
なお、この発明に係る誘電体セラミックにおいて、主成分であるABO3のAとBとのモル比は、1:1からずれていてもよい。主成分をAmBO3で表わしたとき、mは、好ましくは、0.96〜1.03の範囲で変えることができる。mの調整は、AOもしくはBO2の添加、またはBa−V化合物のBa量の調整によって行なうことができる。 In the dielectric ceramic according to the present invention, the molar ratio of A and B of ABO 3 as the main component may deviate from 1: 1. When the main component is represented by A m BO 3 , m can preferably be changed in the range of 0.96 to 1.03. m can be adjusted by adding AO or BO 2 or adjusting the Ba amount of the Ba-V compound.
また、この発明に係る誘電体セラミックにおいて、副成分の含有量は特に限定されるものではないが、好ましくは、主成分であるABO3を100モル部としたとき、Rが0.4〜3.0モル部、Mが0.5〜3.5モル部、Vが0.05〜0.5モル部、およびSiが0.1〜3.5モル部である。 Further, in the dielectric ceramic according to the present invention, the content of the subcomponent is not particularly limited, but preferably, when the main component ABO 3 is 100 mole parts, R is 0.4-3. 0.0 mole part, M is 0.5-3.5 mole part, V is 0.05-0.5 mole part, and Si is 0.1-3.5 mole part.
以下に、この発明に基づいて実施した実験例について説明する。 Below, the experiment example implemented based on this invention is demonstrated.
[実験例1]
(A)セラミック原料の作製
まず、BaCO3およびTiO2の各粉末を、BaTiO3の組成になるように秤量した後、ボールミルにより混合し、1150℃の温度で熱処理し、主成分であるBaTiO3を得た。このBaTiO3の平均粒径は0.15μmであり、Ba/Ti比は1.004であった。
[Experimental Example 1]
(A) Production of ceramic raw material First, each powder of BaCO 3 and TiO 2 was weighed so as to have a composition of BaTiO 3 , then mixed by a ball mill, heat-treated at a temperature of 1150 ° C., and BaTiO 3 as a main component. Got. The average particle diameter of this BaTiO 3 was 0.15 μm, and the Ba / Ti ratio was 1.004.
他方、BaCO3およびV2O5の各粉末を、3:1、2:1および4:1の各モル比になるように秤量した後、ボールミルにより混合し、1100℃の温度で熱処理し、表1に示すように、実施例1ではBa3V2O8の結晶性酸化物、実施例2ではBaVO3の結晶性酸化物、および実施例3ではBa2VO4の結晶性酸化物をそれぞれ得た。なお、比較例では、V2O5の粉末をそのまま用いた。これらの平均粒径はともに0.05μmであった。 On the other hand, each powder of BaCO 3 and V 2 O 5 was weighed so as to have a molar ratio of 3: 1, 2: 1, and 4: 1, mixed by a ball mill, and heat-treated at a temperature of 1100 ° C. As shown in Table 1, the crystalline oxide of Ba 3 V 2 O 8 is used in Example 1, the crystalline oxide of BaVO 3 is used in Example 2, and the crystalline oxide of Ba 2 VO 4 is used in Example 3. I got each. In the comparative example, V 2 O 5 powder was used as it was. Both of these average particle diameters were 0.05 μm.
次に、上記BaTiO3と、上記Ba3V2O8、BaVO3もしくはBa2VO4またはV2O5とに加え、Dy2O3、MgO、MnO2およびSiO2、ならびに、必要に応じて、m値(=Ba/Ti比)補正用のBaCO3を、実施例1〜3および比較例の各々について、以下の配合となるよう秤量した後、ボールミルにより混合し、誘電体セラミック原料を得た。 Next, in addition to the BaTiO 3 and the Ba 3 V 2 O 8 , BaVO 3 or Ba 2 VO 4 or V 2 O 5 , Dy 2 O 3 , MgO, MnO 2 and SiO 2 , and if necessary Then, BaCO 3 for correcting m value (= Ba / Ti ratio) was weighed so as to have the following composition for each of Examples 1 to 3 and Comparative Example, and then mixed by a ball mill to obtain a dielectric ceramic raw material. Obtained.
(1)実施例1
100(Ba1.004TiO3)−0.6Dy2O3−0.9MgO−0.05MnO2−1.4SiO2−0.1Ba3V2O8−0.1BaCO3
(2)実施例2
100(Ba1.004TiO3)−0.6Dy2O3−0.9MgO−0.05MnO2−1.4SiO2−0.2BaVO3−0.2BaCO3
(3)実施例3
100(Ba1.004TiO3)−0.6Dy2O3−0.9MgO−0.05MnO2−1.4SiO2−0.2Ba2VO4
(4)比較例
100(Ba1.004TiO3)−0.6Dy2O3−0.9MgO−0.05MnO2−1.4SiO2−0.1V2O5−0.4BaCO3
上記比較例は特に実施例1に対応するものである。Vを、実施例1ではBa3V2O8として添加したが、比較例ではBaCO3とV2O5として添加した。このように、実施例1と比較例とは、Vの添加方法が異なるだけであり、すべての構成組成比率は互いに同じである。
(1) Example 1
100 (Ba 1.004 TiO 3) -0.6Dy 2 O 3 -0.9MgO-0.05MnO 2 -1.4SiO 2 -0.1Ba 3 V 2 O 8 -0.1
(2) Example 2
100 (Ba 1.004 TiO 3) -0.6Dy 2 O 3 -0.9MgO-0.05MnO 2 -1.4SiO 2 -0.2BaVO 3 -0.2
(3) Example 3
100 (Ba 1.004 TiO 3) -0.6Dy 2 O 3 -0.9MgO-0.05MnO 2 -1.4SiO 2 -0.2
(4) Comparative Example 100 (Ba 1.004 TiO 3 ) -0.6Dy 2 O 3 -0.9MgO-0.05MnO 2 -1.4SiO 2 -0.1V 2 O 5 -0.4BaCO 3
The above comparative example particularly corresponds to Example 1. V was added as Ba 3 V 2 O 8 in Example 1, but was added as BaCO 3 and V 2 O 5 in the comparative example. Thus, Example 1 and the comparative example differ only in the addition method of V, and all the constituent composition ratios are the same.
(B)積層セラミックコンデンサの作製
上記セラミック原料に、ポリビニルブチラール系バインダおよびエタノールを加えて、ボールミルにより湿式混合することによって、セラミックスラリーを作製した。
(B) Production of Multilayer Ceramic Capacitor A ceramic slurry was produced by adding a polyvinyl butyral binder and ethanol to the ceramic raw material and wet-mixing them with a ball mill.
次に、このセラミックスラリーを、ドクターブレード法により、シート状に成形し、矩形のセラミックグリーンシートを得た。 Next, this ceramic slurry was formed into a sheet by a doctor blade method to obtain a rectangular ceramic green sheet.
次に、上記セラミックグリーンシート上に、Niを主体とする導電性ペーストをスクリーン印刷し、内部電極となるべき導電性ペースト膜を形成した。 Next, a conductive paste mainly composed of Ni was screen-printed on the ceramic green sheet to form a conductive paste film to be an internal electrode.
次に、導電性ペースト膜が形成されたセラミックグリーンシートを、導電性ペースト膜の引き出されている側が互い違いになるように複数枚積層し、コンデンサ本体となるべき生の積層体を得た。 Next, a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste film was formed were stacked so that the side from which the conductive paste film was drawn was staggered to obtain a raw laminate that would become the capacitor body.
次に、生の積層体を、N2雰囲気中にて300℃の温度に加熱し、バインダを燃焼させた後、酸素分圧が10−10MPaのH2−N2−H2Oガスからなる還元性雰囲気中にて、1200℃の温度で2時間焼成し、焼結したコンデンサ本体を得た。 Next, the raw laminate is heated to a temperature of 300 ° C. in an N 2 atmosphere to burn the binder, and then from an H 2 —N 2 —H 2 O gas having an oxygen partial pressure of 10 −10 MPa. The sintered capacitor body was obtained by firing for 2 hours at a temperature of 1200 ° C. in a reducing atmosphere.
次に、焼結後のコンデンサ本体の両端面にB2O3−Li2O−SiO2−BaO系ガラスフリットを含有するCuペーストを塗布し、N2雰囲気中において800℃の温度で焼き付け、内部電極と電気的に接続された外部電極を形成し、試料となる積層セラミックコンデンサを得た。 Next, a Cu paste containing B 2 O 3 —Li 2 O—SiO 2 —BaO glass frit is applied to both end faces of the sintered capacitor body, and baked at a temperature of 800 ° C. in an N 2 atmosphere. An external electrode electrically connected to the internal electrode was formed to obtain a multilayer ceramic capacitor as a sample.
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は、幅1.2mm、長さ2.0mm、厚さ1.0mmであり、内部電極間に介在する誘電体セラミック層の厚みが0.8μmであった。また、有効誘電体セラミック層の層数は100層であり、セラミック層1層あたりの内部電極の対向面積は1.6mm2であった。 The outer dimensions of the multilayer ceramic capacitor thus obtained are 1.2 mm wide, 2.0 mm long and 1.0 mm thick, and the thickness of the dielectric ceramic layer interposed between the internal electrodes is 0.8 μm. Met. The number of effective dielectric ceramic layers was 100, and the opposing area of the internal electrodes per ceramic layer was 1.6 mm 2 .
(C)特性の評価
次に、得られた積層セラミックコンデンサについて、表2に示すように、室温での誘電率ε、DF(tan δ)、耐電圧(DC破壊電界強度)、および高温負荷寿命を評価した。
(C) Evaluation of characteristics Next, with respect to the obtained multilayer ceramic capacitor, as shown in Table 2, dielectric constant ε, DF (tan δ), withstand voltage (DC breakdown electric field strength), and high temperature load life at room temperature Evaluated.
静電容量から計算される上記誘電率εおよびDF(tan δ)は、温度25℃、1kHz、および0.5Vrmsの条件下で測定した。 The dielectric constant ε and DF (tan δ) calculated from the capacitance were measured under conditions of a temperature of 25 ° C., 1 kHz, and 0.5 Vrms.
耐電圧(DC破壊電界強度)については、直流電圧に対する耐電圧を100V/秒の昇圧速度で測定した。 With respect to the withstand voltage (DC breakdown electric field strength), the withstand voltage with respect to the DC voltage was measured at a boosting rate of 100 V / sec.
また、高温負荷寿命については、温度150℃にて、8Vの電圧(10kV/mmの電界強度)を印加する高温負荷寿命試験を100個の試料について実施し、1000時間経過するまでに、絶縁抵抗値が200kΩ以下になった試料を不良と判定し、不良個数を求めた。 As for the high temperature load life, a high temperature load life test in which a voltage of 8 V (electric field strength of 10 kV / mm) is applied at a temperature of 150 ° C. is performed on 100 samples, and the insulation resistance is increased by 1000 hours. A sample having a value of 200 kΩ or less was determined to be defective, and the number of defects was determined.
表2からわかるように、実施例1〜3によれば、誘電体セラミック層の厚みが0.8μmというように薄層化されても、3500以上の高い誘電率εを保ちながら、同時に、高い耐電圧を有し、150℃、10kV/mmという厳しい条件下でも優れた信頼性を示した。 As can be seen from Table 2, according to Examples 1 to 3, even when the thickness of the dielectric ceramic layer is reduced to 0.8 μm, the dielectric constant is high while maintaining a high dielectric constant ε of 3500 or more. It had a withstand voltage and showed excellent reliability even under severe conditions of 150 ° C. and 10 kV / mm.
これに対して、比較例は、実施例1〜3に比べて、耐電圧および信頼性の点で劣っていた。 On the other hand, the comparative example was inferior in the withstand voltage and reliability compared with Examples 1-3.
[実験例2]
実験例2では、副成分の種類、含有量を変化させた。
[Experiment 2]
In Experimental Example 2, the types and contents of subcomponents were changed.
(A)セラミック原料の作製
組成式:[100BamTiO3]+aRO3/2+bMO+cVO5/2+dSiO2において、RおよびMの内訳、ならびにm、a、b、cおよびdの各値を、表3に示すようにしたことを除いて、実験例1における実施例1の場合と同様にして、誘電体セラミック原料を得た。なお、表3における試料1は、実験例1における実施例1と同じである。
(A) Preparation of ceramic raw material In the composition formula: [100Ba m TiO 3 ] + aRO 3/2 + bMO + cVO 5/2 + dSiO 2 , the breakdown of R and M, and the values of m, a, b, c and d A dielectric ceramic raw material was obtained in the same manner as in Example 1 in Experimental Example 1 except that the conditions shown in FIG.
(B)積層セラミックコンデンサの作製
上記誘電体セラミック原料を用い、実験例1の場合と同様にして、各試料に係る積層セラミックコンデンサを作製した。
(B) Production of Multilayer Ceramic Capacitor A multilayer ceramic capacitor according to each sample was produced in the same manner as in Experimental Example 1 using the dielectric ceramic raw material.
(C)特性の評価
実験例1の場合と同様にして、特性の評価を行なった。その結果が表4に示されている。
(C) Evaluation of characteristics The characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 4.
表4からわかるように、すべての試料において、3500以上の高い誘電率εを保ちながら、同時に、高い耐電圧を有し、150℃、10kV/mmという厳しい条件下でも優れた信頼性を示した。 As can be seen from Table 4, in all samples, while maintaining a high dielectric constant ε of 3500 or more, at the same time, it had a high withstand voltage and showed excellent reliability even under severe conditions of 150 ° C. and 10 kV / mm. .
[実験例3]
実験例3では、主成分ABO3について、Aサイトにおいて、Ba以外にCaおよび/またはSrを含む場合、Bサイトにおいて、Ti以外にZrおよび/またはHfを含む場合について評価した。
[Experiment 3]
In Experimental Example 3, the main component ABO 3 was evaluated for the case where Ca and / or Sr was included in addition to Ba at the A site, and the case where Zr and / or Hf was included in addition to Ti at the B site.
(A)セラミック原料の作製
表5に示す「Aサイト置換成分」および「Bサイト置換成分」を適用したことを除いて、実験例1における実施例1の場合と同様にして、誘電体セラミック原料を得た。なお、表5における試料1は、実験例1における実施例1と同じである。
(A) Production of Ceramic Raw Material A dielectric ceramic raw material was prepared in the same manner as in Example 1 in Experimental Example 1 except that the “A site substitution component” and “B site substitution component” shown in Table 5 were applied. Got.
(B)積層セラミックコンデンサの作製
上記誘電体セラミック原料を用い、実験例1の場合と同様にして、各試料に係る積層セラミックコンデンサを作製した。
(B) Production of Multilayer Ceramic Capacitor A multilayer ceramic capacitor according to each sample was produced in the same manner as in Experimental Example 1 using the dielectric ceramic raw material.
(C)特性の評価
実験例1の場合と同様にして、特性の評価を行なった。その結果が表6に示されている。
(C) Evaluation of characteristics The characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 6.
表6からわかるように、主成分原料を表5のように変更しても、すべての試料において、3500以上の高い誘電率εを保ちながら、同時に、高い耐電圧を有し、150℃、10kV/mmという厳しい条件下でも優れた信頼性を示した。 As can be seen from Table 6, even if the main component raw material is changed as shown in Table 5, all the samples have high withstand voltage while maintaining a high dielectric constant ε of 3500 or more, and at 150 ° C. and 10 kV at the same time. Excellent reliability was exhibited even under severe conditions of / mm.
[実験例4]
実験例4では、Siを含有する焼結助剤として、Siのみを含むもの以外の種々の焼結助剤について評価した。
[Experimental Example 4]
In Experimental Example 4, various sintering aids other than those containing only Si were evaluated as the sintering aid containing Si.
(A)セラミック原料の作製
焼結助剤成分を表7に示した組成および含有量に変更したことを除いて、実験例1における実施例1の場合と同様にして、誘電体セラミック原料を得た。なお、表7における試料1は、実験例1における実施例1と同じである。
(A) Production of ceramic raw material A dielectric ceramic raw material was obtained in the same manner as in Example 1 in Experimental Example 1 except that the sintering aid component was changed to the composition and content shown in Table 7. It was.
(B)積層セラミックコンデンサの作製
上記誘電体セラミック原料を用い、実験例1の場合と同様にして、各試料に係る積層セラミックコンデンサを作製した。
(B) Production of Multilayer Ceramic Capacitor A multilayer ceramic capacitor according to each sample was produced in the same manner as in Experimental Example 1 using the dielectric ceramic raw material.
(C)特性の評価
実験例1の場合と同様にして、特性の評価を行なった。その結果が表8に示されている。
(C) Evaluation of characteristics The characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 8.
表8からわかるように、焼結助剤を表7のように変更しても、すべての試料において、3500以上の高い誘電率εを保ちながら、同時に、高い耐電圧を有し、150℃、10kV/mmという厳しい条件下でも優れた信頼性を示した。 As can be seen from Table 8, even when the sintering aid is changed as shown in Table 7, all samples have a high dielectric strength ε while maintaining a high dielectric constant ε of 3500 or more. Excellent reliability was exhibited even under severe conditions of 10 kV / mm.
[実験例5]
実験例5では、不純物の影響を評価した。
[Experimental Example 5]
In Experimental Example 5, the influence of impurities was evaluated.
原料作製等、積層セラミックコンデンサの製造過程において、Zr、Zn、Ag、Hf、Co、Ni、Na、Cu、W、Fe、Mo、PdおよびYなどが誘電体セラミック中に不純物として混入する可能性があり、これらが、結晶粒子内および結晶粒子間を占める結晶粒界に存在する可能性がある。また、積層セラミックコンデンサの焼成工程などにおいて、内部電極成分が誘電体セラミック中の結晶粒子内および結晶粒子間を占める結晶粒界に拡散し存在する可能性がある。実験例5は、これらの不純物の影響を評価しようとするものである。 There is a possibility that Zr, Zn, Ag, Hf, Co, Ni, Na, Cu, W, Fe, Mo, Pd, Y, etc. may be mixed in the dielectric ceramic as impurities during the manufacturing process of the multilayer ceramic capacitor such as raw material production. There is a possibility that these exist in the crystal grain boundaries that occupy the crystal grains and between the crystal grains. In addition, in the firing process of the multilayer ceramic capacitor, the internal electrode component may be diffused and present in the crystal grain boundaries occupying the crystal grains in the dielectric ceramic and between the crystal grains. Experimental Example 5 is intended to evaluate the influence of these impurities.
なお、上記不純物のうちのYは、通常の副成分としても含まれることが予定されているが、実験例5では、Yを含まない組成でも、不純物としてYが含まれてくる可能性もあるので、念のため、不純物としてのYも考慮している。 In addition, although Y of the above impurities is scheduled to be included as a normal subcomponent, in Experimental Example 5, there is a possibility that Y may be included as an impurity even in a composition not including Y. Therefore, as a precaution, Y as an impurity is also considered.
(A)セラミック原料の作製
実験例1における実施例1の組成に、表9に示した不純物成分を加えたことを除いて、実験例1における実施例1の場合と同様にして、誘電体セラミック原料を得た。なお、表9における試料1は、実験例1における実施例1と同じである。
(A) Production of Ceramic Raw Material A dielectric ceramic was prepared in the same manner as in Example 1 in Experimental Example 1 except that the impurity components shown in Table 9 were added to the composition of Example 1 in Experimental Example 1. The raw material was obtained.
(B)積層セラミックコンデンサの作製
上記誘電体セラミック原料を用い、実験例1の場合と同様にして、各試料に係る積層セラミックコンデンサを作製した。
(B) Production of Multilayer Ceramic Capacitor A multilayer ceramic capacitor according to each sample was produced in the same manner as in Experimental Example 1 using the dielectric ceramic raw material.
(C)特性の評価
実験例1の場合と同様にして、特性の評価を行なった。その結果が表10に示されている。
(C) Evaluation of characteristics The characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 10.
表10からわかるように、表9のような不純物が混入しても、すべての試料において、3500以上の高い誘電率εを保ちながら、同時に、高い耐電圧を有し、150℃、10kV/mmという厳しい条件下でも優れた信頼性を示した。 As can be seen from Table 10, even if impurities as shown in Table 9 are mixed, all samples have a high dielectric constant ε while maintaining a high dielectric constant ε of 3500 or more, and at the same time, 150 ° C., 10 kV / mm. Excellent reliability even under severe conditions.
1 積層セラミックコンデンサ
2 誘電体セラミック層
3,4 内部電極
5 コンデンサ本体
6,7 外部電極
1
Claims (5)
誘電体セラミック原料を作製する工程と、
前記誘電体セラミック原料を焼成する工程と
を備え、
誘電体セラミック原料を作製する工程は、BaとVとを含むBa−V化合物を準備する工程と、ABO3粉末に前記Ba−V化合物粉末を添加する工程とを含む、
誘電体セラミックの製造方法。 ABO 3 (A necessarily contains Ba and may further contain at least one of Ca and Sr. B necessarily contains Ti and may further contain at least one of Zr and Hf). As subcomponents, R (R is at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Y), M (M is A method for producing a dielectric ceramic comprising at least one selected from Mn, Cu, Ni, Cr, Al, Mg), V and Si,
Producing a dielectric ceramic raw material;
And firing the dielectric ceramic raw material,
The step of producing the dielectric ceramic raw material includes a step of preparing a Ba-V compound containing Ba and V, and a step of adding the Ba-V compound powder to the ABO 3 powder.
A method for producing a dielectric ceramic.
ABO3の組成を有する主相粒子に加え、BaおよびVを含むBa−V結晶性酸化物粒子が存在している、誘電体セラミック。 ABO 3 (A necessarily contains Ba and may further contain at least one of Ca and Sr. B necessarily contains Ti and may further contain at least one of Zr and Hf). As subcomponents, R (R is at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Y), M (M is A dielectric ceramic containing at least one selected from Mn, Cu, Ni, Cr, Al, Mg), V and Si,
A dielectric ceramic in which Ba-V crystalline oxide particles containing Ba and V are present in addition to main phase particles having a composition of ABO 3 .
前記コンデンサ本体の外表面上の互いに異なる位置に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続される、複数の外部電極と
を備え、
前記誘電体セラミック層は、請求項3または4に記載の誘電体セラミックからなる、
積層セラミックコンデンサ。 A capacitor body comprising a plurality of laminated dielectric ceramic layers and a plurality of internal electrodes formed along a specific interface between the dielectric ceramic layers;
A plurality of external electrodes formed at different positions on the outer surface of the capacitor body and electrically connected to a specific one of the internal electrodes;
The dielectric ceramic layer is made of the dielectric ceramic according to claim 3 or 4.
Multilayer ceramic capacitor.
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