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JP2008081351A - Dielectric ceramics, multilayer ceramic capacitor, and manufacturing method thereof - Google Patents

Dielectric ceramics, multilayer ceramic capacitor, and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2008081351A JP2006262522A JP2006262522A JP2008081351A JP 2008081351 A JP2008081351 A JP 2008081351A JP 2006262522 A JP2006262522 A JP 2006262522A JP 2006262522 A JP2006262522 A JP 2006262522A JP 2008081351 A JP2008081351 A JP 2008081351A
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Abstract

【課題】静電容量の温度特性がB特性、X7R特性を満足し、薄層化しても信頼性に優れた、積層セラミックコンデンサ用の誘電体セラミックスを提供する。
【解決手段】 チタン酸バリウムと、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物と、酸化カルシウムと、酸化珪素とからなる誘電体セラミックスであって、前記チタン酸バリウム、希土類酸化物、酸化カルシウム、酸化珪素および酸化ジルコニウムをそれぞれBaTiO、RO3/2(ただし、Rは希土類元素)、CaO、SiOおよびZrOで表現し、BaTiO100モルに対して、RO3/2をaモル、CaOをbモル、SiOをcモルおよびdZrOをdモル含み、m、a、b、cおよびdがそれぞれ、0.990≦m≦1.030、0.5≦a≦30、0.1≦b≦30、0.5≦c≦30、0.075≦d≦0.38の関係を満足することを特徴とする誘電体セラミックス。
【選択図】図1
Disclosed is a dielectric ceramic for a multilayer ceramic capacitor, which satisfies the B characteristic and the X7R characteristic of the temperature characteristic of the capacitance, and has excellent reliability even when it is thinned.
SOLUTION: It consists of barium titanate, a rare earth oxide composed of at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb, calcium oxide and silicon oxide. Dielectric ceramics, wherein the barium titanate, rare earth oxide, calcium oxide, silicon oxide and zirconium oxide are Ba m TiO 3 , RO 3/2 (where R is a rare earth element), CaO, SiO 2 and ZrO, respectively. 2 and containing 100 moles of Ba m TiO 3 , RO 3/2 contains a mole, CaO contains b mole, SiO 2 contains c mole and dZrO 2 contains d mole, and m, a, b, c and d Satisfy the relationships 0.990 ≦ m ≦ 1.030, 0.5 ≦ a ≦ 30, 0.1 ≦ b ≦ 30, 0.5 ≦ c ≦ 30, and 0.075 ≦ d ≦ 0.38, respectively. Dielectric ceramics characterized by that.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、誘電体セラミックス、およびそれを用いた積層セラミックコンデンサに関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic and a multilayer ceramic capacitor using the dielectric ceramic.

従来より、積層セラミックコンデンサは以下のようにして製造されるのが一般的である。   Conventionally, a multilayer ceramic capacitor is generally manufactured as follows.

まず、その表面に内部電極となる電極材料を塗布したシート状の誘電体材料が準備される。誘電体材料としては、例えばBaTiOを主成分とする材料が用いられる。 First, a sheet-like dielectric material is prepared by applying an electrode material to be an internal electrode on its surface. As the dielectric material, for example, a material mainly composed of BaTiO 3 is used.

次に、この電極材料を塗布したシート状の誘電体材料を積層して熱圧着し、一体化したものを焼成することで、内部電極を有する誘電体セラミックスが得られる。   Next, a dielectric material having an internal electrode is obtained by laminating and thermocompression bonding the sheet-like dielectric material coated with this electrode material, and firing the integrated material.

そして、この誘電体セラミックスの端面に、内部電極と導通する外部電極を焼き付けることによって、積層セラミックコンデンサが得られる。   A multilayer ceramic capacitor can be obtained by baking an external electrode electrically connected to the internal electrode on the end face of the dielectric ceramic.

そして、内部電極の材料として、誘電体材料と同時に焼成しても酸化されない白金、金、パラジウム、銀−パラジウム合金などの貴金属が用いられてきた。   In addition, noble metals such as platinum, gold, palladium, and silver-palladium alloys that are not oxidized even when fired at the same time as the dielectric material have been used as the internal electrode material.

しかしながら、これら電極材料は優れた特性を有する反面、きわめて高価であるため、積層セラミックコンデンサの製造コストを上昇させる最大の要因となっていた。   However, while these electrode materials have excellent characteristics, they are extremely expensive, which has been a major factor in increasing the manufacturing cost of multilayer ceramic capacitors.

そこで、内部電極の材料として比較的安価なニッケル、銅などの卑金属を使用するようになってきているが、これらの卑金属は高温の酸化雰囲気中では容易に酸化されて電極として機能しなくなるため、内部電極として使用するためには、誘電体セラミック層と共に中性または還元性雰囲気中で焼成する必要がある。   Therefore, relatively inexpensive base metals such as nickel and copper have come to be used as internal electrode materials, but these base metals are easily oxidized in a high-temperature oxidizing atmosphere and do not function as electrodes. In order to use it as an internal electrode, it is necessary to fire in a neutral or reducing atmosphere together with a dielectric ceramic layer.

ところが、このような中性または還元性雰囲気で焼成すると誘電体セラミック層が還元されて半導体化してしまうという欠点があった。   However, when firing in such a neutral or reducing atmosphere, the dielectric ceramic layer is reduced to become a semiconductor.

この欠点を克服するために、チタン酸バリウム固溶体において、バリウムサイト/チタンサイトの比を化学量論比より過剰にした誘電体セラミックス(例えば、特許文献1参照。)や、チタン酸バリウム固溶体にLa、Nd、Sm、Dy、Yなどの希土類酸化物を添加した誘電体セラミックスが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。   In order to overcome this disadvantage, in the barium titanate solid solution, dielectric ceramics (see, for example, Patent Document 1) in which the ratio of barium site / titanium site exceeds the stoichiometric ratio, or La barium titanate solid solution is La. Dielectric ceramics to which rare earth oxides such as Nd, Sm, Dy, and Y are added have been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、誘電率の温度変化を小さくしたものとして、例えば特開昭62−256422号公報に示されるBaTiO−CaZrO−MnO−MgO系や、特公昭61−14611号公報に示されるBaTiO−(Mg,Zn,Sr,Ca)O−B−SiO系の誘電体セラミックスが提案されてきた。 Further, examples of methods that reduce the change in dielectric constant with temperature include, for example, the BaTiO 3 —CaZrO 3 —MnO—MgO system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-256422 and the BaTiO 3 — shown in Japanese Patent Publication No. Sho 61-14611. (Mg, Zn, Sr, Ca) O—B 2 O 3 —SiO 2 dielectric ceramics have been proposed.

このような誘電体セラミックスによって、還元性雰囲気で焼成しても半導体化しない誘電体セラミックが得られ、内部電極としてニッケルなどの卑金属を使用した積層セラミックコンデンサの製造が可能になった。   With such a dielectric ceramic, a dielectric ceramic that does not become a semiconductor even when fired in a reducing atmosphere can be obtained, and a multilayer ceramic capacitor using a base metal such as nickel as an internal electrode can be manufactured.

しかし、近年のエレクトロニクスの発展にともない電子部品の小型化が急速に進行し、積層セラミックコンデンサも小型化、大容量化の傾向が顕著になってきた。そのため、高誘電率で、誘電率の温度変化が小さく、薄層にしても絶縁性が高く信頼性に優れる誘電体セラミックスに対する需要が大きくなっている。   However, with the recent development of electronics, miniaturization of electronic components has rapidly progressed, and the tendency of miniaturization and increase in capacity of multilayer ceramic capacitors has become remarkable. For this reason, there is a growing demand for dielectric ceramics that have a high dielectric constant, a small change in temperature of the dielectric constant, and have high insulation properties and excellent reliability even in a thin layer.

しかしながら、従来の誘電体セラミックスは、低い電界強度下で使用されることを前提として設計されていたので、薄層すなわち高い電界強度下で使用すると、絶縁抵抗値、絶縁耐力および信頼性が極端に低下するという問題点を有していた。   However, since conventional dielectric ceramics are designed on the assumption that they are used under a low electric field strength, when they are used in a thin layer, that is, under a high electric field strength, the insulation resistance value, the dielectric strength and the reliability are extremely low. It had the problem of decreasing.

このため、従来の誘電体セラミックスでは、セラミック誘電体層を薄層化する際には、その薄層化の程度に応じて定格電圧を下げる必要があった。   For this reason, in the conventional dielectric ceramics, when the ceramic dielectric layer is thinned, it is necessary to lower the rated voltage according to the degree of thinning.

具体的に、特許文献1や特許文献2に示される誘電体セラミックスは、大きな誘電率が得られるものの、得られたセラミックスの結晶粒が大きくなり、積層セラミックコンデンサにおける誘電体セラミック層の厚みが10μm以下のような薄膜になると、1つの層中に存在する結晶粒の数が減少し、絶縁信頼性が低下してしまうという欠点があった。   Specifically, although the dielectric ceramics shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 can obtain a large dielectric constant, the crystal grains of the obtained ceramic are large, and the thickness of the dielectric ceramic layer in the multilayer ceramic capacitor is 10 μm. When the following thin film is formed, the number of crystal grains present in one layer is reduced, and there is a disadvantage that the insulation reliability is lowered.

また、誘電率の温度変化も大きいという問題もあり、市場の要求に十分に対応できているとはいえない。 In addition, there is a problem that the temperature change of the dielectric constant is large, and it cannot be said that it can sufficiently meet market demand.

また、特許文献3で提案されている誘電体セラミックスでは、誘電率が比較的高く、得られたセラミック積層体の結晶粒も小さく、誘電率の温度変化も小さいものの、CaZrOや焼成過程で生成するCaTiOが、MnOなどと共に二次相を生成しやすいため、薄層化したとき、特に高温での信頼性に問題があった。 In addition, the dielectric ceramic proposed in Patent Document 3 has a relatively high dielectric constant, small crystal grains of the obtained ceramic laminate, and small change in temperature of the dielectric constant, but it is generated in the CaZrO 3 or firing process. Since CaTiO 3 that easily forms a secondary phase together with MnO or the like, there was a problem in reliability at a high temperature particularly when the layer was thinned.

また、特許文献4で提案されている誘電体セラミックスでは、EIA規格で規定されているX7R特性、すなわち温度範囲−55〜+125℃の間で静電容量の変化率が±15%以内を満足しないという問題があった。   In addition, the dielectric ceramic proposed in Patent Document 4 does not satisfy the X7R characteristic defined by the EIA standard, that is, the rate of change in capacitance is within ± 15% within the temperature range of −55 to + 125 ° C. There was a problem.

そこで上記問題点を解決するため、BaTiO−R−Co系組成物(ただし、Rは希土類元素)が提案されている(例えば、特許文献5、6、7参照。)。 In order to solve the above problems, a BaTiO 3 —R 2 O 3 —Co 2 O 3 composition (where R is a rare earth element) has been proposed (see, for example, Patent Documents 5, 6, and 7). .

またさらに、BaTiO−R−CaO−SiO系組成物(ただし、Rは希土類元素)が提案されている(例えば、特許文献8参照。)。
特公昭57−42588号公報 特開昭61−101459号公報 開昭62−256422号公報 特公昭61−14611号公報 特開平5−9066号公報 特開平5−9067号公報 特開平5−9068号公報 特開2001−143955号公報
Furthermore, BaTiO 3 -R 2 O 3 -CaO -SiO 2 based composition (wherein, R is a rare earth element) has been proposed (e.g., see Patent Document 8.).
Japanese Examined Patent Publication No. 57-42588 Japanese Patent Laid-Open No. 61-101458 Kaisho 62-256422 Japanese Patent Publication No. 61-14611 Japanese Patent Laid-Open No. 5-9066 Japanese Patent Laid-Open No. 5-9067 Japanese Patent Laid-Open No. 5-9068 JP 2001-143955 A

しかながら、特許文献5〜7記載の組成物では、誘電体セラミック層を薄層化したときの信頼性において、市場の要求を十分満足し得ないという問題があった。   However, the compositions described in Patent Documents 5 to 7 have a problem that the demands of the market cannot be sufficiently satisfied in terms of reliability when the dielectric ceramic layer is thinned.

また、特許文献6に記載の組成物では、内部電極間に介在する誘電体磁器層の厚みを2μmまで薄層化した場合において、X7R特性を満足するものではなかった。   Further, the composition described in Patent Document 6 does not satisfy the X7R characteristic when the thickness of the dielectric ceramic layer interposed between the internal electrodes is reduced to 2 μm.

特に絶縁抵抗において、高温高電圧下での絶縁抵抗値の100時間後の低下率が大きく、長時間絶縁抵抗値を保持できないという問題があった。   In particular, the insulation resistance has a problem that the rate of decrease in the insulation resistance value under high temperature and high voltage after 100 hours is large and the insulation resistance value cannot be maintained for a long time.

そこで、本発明の目的は、静電容量の温度特性がJIS規格で規定するB特性およびEIA規格で規定するX7R特性を満足し、誘電損失が2.5%以下と小さく、高温高電圧下における加速試験での絶縁抵抗の低下が少なく、寿命が長いため、薄層化しても信頼性に優れた、積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層を構成することができる誘電体セラミックスを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to satisfy the B characteristic defined by the JIS standard and the X7R characteristic defined by the EIA standard, the dielectric loss is as small as 2.5% or less, and the temperature characteristic of the capacitance is high under high temperature and high voltage. An object of the present invention is to provide a dielectric ceramic that is capable of constituting a dielectric ceramic layer of a multilayer ceramic capacitor that has excellent reliability even when it is thinned because it has a small decrease in insulation resistance in an accelerated test and has a long life. .

また、このような誘電体セラミックスを誘電体セラミック層として用いるともに、内部電極が卑金属で構成された積層セラミックコンデンサを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a multilayer ceramic capacitor in which such a dielectric ceramic is used as a dielectric ceramic layer and an internal electrode is composed of a base metal.

本発明の誘電体セラミックスは、チタン酸バリウムと、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物と、酸化カルシウムと、酸化珪素とからなる誘電体セラミックスであって、前記チタン酸バリウム、希土類酸化物、酸化カルシウム、酸化珪素および酸化ジルコニウムをそれぞれBaTiO、RO3/2(ただし、Rは希土類元素)、CaO、SiOおよびZrOで表現したとき、BaTiO100モルに対して、RO3/2をaモル、CaOをbモル、SiOをcモルおよびZrOをdモル含み、m、a、b、cおよびdがそれぞれ、
0.990≦m≦1.030
0.5≦a≦30
0.1≦b≦30
0.5≦c≦30
0.075≦d≦0.38
の関係を満足することを特徴とするものである。
The dielectric ceramic of the present invention includes barium titanate, a rare earth oxide composed of at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb, calcium oxide, and oxidation. A dielectric ceramic comprising silicon, wherein the barium titanate, rare earth oxide, calcium oxide, silicon oxide and zirconium oxide are Ba m TiO 3 , RO 3/2 (where R is a rare earth element), CaO, When expressed in terms of SiO 2 and ZrO 2 , 100 mol of Ba m TiO 3 contains a mol of RO 3/2 , b mol of CaO, c mol of SiO 2 and d mol of ZrO 2 , m, a, b, c and d are respectively
0.990 ≦ m ≦ 1.030
0.5 ≦ a ≦ 30
0.1 ≦ b ≦ 30
0.5 ≦ c ≦ 30
0.075 ≦ d ≦ 0.38
It is characterized by satisfying the relationship.

さらに焼結助剤として、B元素およびSi元素のうち少なくとも1種類を主成分として含有する酸化物を、前記BaTiO100質量部に対して2質量部以上15質量部以下含有していることが好ましい。 Further, as a sintering aid, an oxide containing at least one of B element and Si element as a main component is contained in an amount of 2 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of Ba m TiO 3 . It is preferable.

さらに副成分として、Mn元素を含む化合物を、MnOに換算して、前記BaTiO100モルに対して0.1以上5.0モル以下含有していることが好ましい。 Further, it is preferable that a compound containing an Mn element is contained as an auxiliary component in an amount of 0.1 to 5.0 mol with respect to 100 mol of the Ba m TiO 3 in terms of MnO.

さらに副成分として、Ba、CaおよびSr元素のうちの少なくとも1種Xと、ZrおよびHf元素のうちの少なくとも1種Yとを含む化合物をXYOに換算して、前記BaTiO100モルに対して0.1〜0.2モル含有していることが好ましい。 Further, as a subcomponent, a compound containing at least one kind X of Ba, Ca and Sr elements and at least one kind Y among Zr and Hf elements is converted into XYO 3 , and the above Ba m TiO 3 100 mol. It is preferable to contain 0.1-0.2 mol with respect to.

本発明のセラミックコンデンサは、複数の誘電体セラミック層と、該誘電体セラミック層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサにおいて、前記誘電体セラミック層が前記請求項1〜4のいずれかに記載の誘電体セラミックスで構成され、前記内部電極が卑金属を主成分として構成されていることを特徴とする。   The ceramic capacitor of the present invention is a multilayer ceramic capacitor comprising a plurality of dielectric ceramic layers, an internal electrode formed between the dielectric ceramic layers, and an external electrode electrically connected to the internal electrode. The dielectric ceramic layer is made of the dielectric ceramic according to any one of claims 1 to 4, and the internal electrode is made of a base metal as a main component.

前記誘電体セラミック層がBT結晶粒子を含み、該BT結晶粒子がZrを含み、かつ、前記BT結晶粒子中のZr濃度は前記BT結晶粒子表面付近が最高であり、BT結晶粒子中心に向けて減少する濃度勾配を有することが好ましい。   The dielectric ceramic layer includes BT crystal particles, the BT crystal particles include Zr, and the Zr concentration in the BT crystal particles is highest near the surface of the BT crystal particles, toward the BT crystal particle center. It is preferred to have a decreasing concentration gradient.

本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末と、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物粉末と、酸化カルシウム粉末と、酸化珪素粉末とを含む誘電体グリーンシートを調製する工程と、前記誘電体グリーンシートの表面に卑金属粉末を含む内部電極パターンを形成する工程と、前記内部電極パターンを形成した誘電体グリーンシートを複数積層して、対向する端面に積層方向に内部電極パターンが交互に露出したコンデンサ本体成形体を作製する工程と、前記コンデンサ本体成形体を焼成する工程とを具備することを特徴とする。   The method for producing a multilayer ceramic capacitor of the present invention comprises a powder obtained by coating a surface of a barium titanate powder with zirconia oxide, and at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb. A step of preparing a dielectric green sheet containing one kind of rare earth oxide powder, calcium oxide powder and silicon oxide powder, and a step of forming an internal electrode pattern containing base metal powder on the surface of the dielectric green sheet A plurality of dielectric green sheets on which the internal electrode patterns are formed, and a capacitor body molded body in which internal electrode patterns are alternately exposed in the stacking direction on opposite end faces; and And a step of firing.

本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末の表面に、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物を被覆した粉末と、酸化カルシウム粉末と、酸化珪素粉末とを含む誘電体グリーンシートを調製する工程と、前記誘電体グリーンシートの表面に卑金属粉末を含む内部電極パターンを形成する工程と、前記内部電極パターンを形成した誘電体グリーンシートを複数積層して、対向する端面に積層方向に内部電極パターンが交互に露出したコンデンサ本体成形体を作製する工程と、前記コンデンサ本体成形体を焼成する工程と、を具備することを特徴とする。   The method for producing a multilayer ceramic capacitor according to the present invention includes: Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb on the surface of a barium titanate powder coated with zirconia oxide. A step of preparing a dielectric green sheet comprising a powder coated with a rare earth oxide comprising at least one of the following, a calcium oxide powder, and a silicon oxide powder; and an internal electrode comprising a base metal powder on the surface of the dielectric green sheet A step of forming a pattern, a step of laminating a plurality of dielectric green sheets on which the internal electrode pattern is formed, and a step of producing a capacitor body molded body in which internal electrode patterns are alternately exposed in the laminating direction on opposite end surfaces; And firing the capacitor body molded body.

本発明の誘電体セラミックスは、チタン酸バリウムと、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物と、酸化カルシウムと、酸化珪素とからなる誘電体セラミックスであって、前記チタン酸バリウム、希土類酸化物、酸化カルシウム、酸化珪素および酸化ジルコニウムをそれぞれBaTiO、RO3/2(ただし、Rは希土類元素)、CaO、SiOおよびZrOで表現し、BaTiO100モルに対して、RO3/2をaモル、CaOをbモル、SiOをcモルおよびdZrOをdモル含み、m、a、b、cおよびdがそれぞれ、
0.990≦m≦1.030
0.5≦a≦30
0.1≦b≦30
0.5≦c≦30
0.075≦d≦0.38
の関係を満足することにより、静電容量の温度特性がJIS規格で規定するB特性およびEIA規格で規定するX7R特性を満足し、平坦な温度特性を持つ
したがって、この誘電体セラミックスを誘電体層とした積層セラミックコンデンサは、温度変化の大きい場所で用いられるあらゆる電子機器に使用することができる。
The dielectric ceramic of the present invention includes barium titanate, a rare earth oxide composed of at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb, calcium oxide, and oxidation. A dielectric ceramic comprising silicon, wherein the barium titanate, rare earth oxide, calcium oxide, silicon oxide and zirconium oxide are Ba m TiO 3 , RO 3/2 (where R is a rare earth element), CaO, Expressed as SiO 2 and ZrO 2 , with respect to 100 moles of Ba m TiO 3 , RO 3/2 contains a mole, CaO contains b mole, SiO 2 contains c mole and dZrO 2 contains d mole, m, a, b , C and d are respectively
0.990 ≦ m ≦ 1.030
0.5 ≦ a ≦ 30
0.1 ≦ b ≦ 30
0.5 ≦ c ≦ 30
0.075 ≦ d ≦ 0.38
By satisfying this relationship, the temperature characteristic of the capacitance satisfies the B characteristic specified by the JIS standard and the X7R characteristic specified by the EIA standard, and has a flat temperature characteristic. The multilayer ceramic capacitor can be used in any electronic device used in a place where the temperature changes greatly.

また、本発明の誘電体セラミックスは、誘電損失が2.5%以下と小さく、室温における4kVDC/mm印加時の絶縁抵抗(R)と静電容量(C)の積(CR積)が10000Ω・F以上である、特に、酸化ジルコニウムを含有することにより、高温高電圧下における絶縁抵抗の加速寿命が長いため薄層化しても信頼性に優れる。 In addition, the dielectric ceramic of the present invention has a dielectric loss as small as 2.5% or less, and the product (CR product) of insulation resistance (R) and capacitance (C) when 4 kVDC / mm is applied at room temperature is 10,000 Ω · By containing zirconium oxide that is F or more, in particular, the accelerated life of the insulation resistance under a high temperature and high voltage is long, so that it is excellent in reliability even if it is thinned.

したがって、誘電体セラミックの薄層化によるコンデンサの小型、大容量化が可能となり、また、薄層化してもコンデンサの定格電圧を下げる必要がない。   Therefore, it is possible to reduce the size and increase the capacity of the capacitor by reducing the thickness of the dielectric ceramic, and it is not necessary to reduce the rated voltage of the capacitor even if the thickness is reduced.

すなわち、誘電体層の厚みを例えば2μm以下と薄層化した小型、大容量の積層セラミックコンデンサを得ることができる。 That is, it is possible to obtain a small and large capacity monolithic ceramic capacitor in which the thickness of the dielectric layer is reduced to, for example, 2 μm or less.

チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末を用いて、積層セラミックコンデンサを作製することにより、作製した積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層中のBT結晶粒子の表面に高い濃度でジルコニアの固溶相を形成でき、これにより、絶縁性の劣るBT結晶粒子の表面の絶縁性が高くなるとともに、高温高電圧下でも絶縁性の劣化を抑制できる。   By using a powder in which the surface of the barium titanate powder is coated with zirconia oxide, a multilayer ceramic capacitor is manufactured, so that the surface of the BT crystal particles in the dielectric ceramic layer of the manufactured multilayer ceramic capacitor has a high concentration of zirconia. A solid solution phase can be formed, whereby the insulating properties of the surfaces of the BT crystal particles having poor insulating properties are increased, and deterioration of insulating properties can be suppressed even under high temperature and high voltage.

また、チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末の表面に希土類酸化物を被覆した粉末を用いて、積層セラミックコンデンサを作製することによりジルコニアの拡散が抑制できるため、作製した積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層中のBT結晶粒子の表面に高い濃度でジルコニアの固溶相をより安定して形成でき、これにより、絶縁性の劣るBT結晶粒子の表面の絶縁性が高くなるとともに、高温高電圧下でも絶縁性の劣化をより抑制できる。   Also, since the diffusion of zirconia can be suppressed by producing a multilayer ceramic capacitor using a powder in which the surface of the barium titanate powder is coated with zirconia oxide and the surface of the powder is coated with rare earth oxide, the produced multilayer ceramic A zirconia solid solution phase can be more stably formed at a high concentration on the surface of the BT crystal particles in the dielectric ceramic layer of the capacitor, thereby increasing the insulation of the surface of the BT crystal particles having poor insulation, Insulation deterioration can be further suppressed even under high temperature and high voltage.

本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサの構造を図面により説明する。   A structure of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、積層セラミックコンデンサの一例を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a multilayer ceramic capacitor.

本実施形態による積層セラミックコンデンサ1は、図1に示すように、内部電極4を介して複数枚の誘電体セラミック層2を積層して得られた、直方体形状のセラミック積層体3を備える。   As shown in FIG. 1, the multilayer ceramic capacitor 1 according to the present embodiment includes a rectangular parallelepiped ceramic multilayer body 3 obtained by laminating a plurality of dielectric ceramic layers 2 via internal electrodes 4.

セラミック積層体3の両端面上には、内部電極4の特定のものに電気的に接続されるように、外部電極5がそれぞれ形成され、その上には、ニッケル、銅などの第1のめっき層6が形成され、さらにその上には、はんだ、錫などの第2のめっき層7が形成されている。そして、前記誘電体セラミック層が、本発明の、チタン酸バリウムと、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物と、酸化カルシウムと、酸化珪素からなる複合酸化物で構成されている。   External electrodes 5 are respectively formed on both end faces of the ceramic laminate 3 so as to be electrically connected to specific ones of the internal electrodes 4, and a first plating such as nickel or copper is formed thereon. A layer 6 is formed, and a second plating layer 7 such as solder or tin is further formed thereon. And, the dielectric ceramic layer of the present invention, barium titanate, and a rare earth oxide composed of at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb, It is composed of a composite oxide composed of calcium oxide and silicon oxide.

そして、このチタン酸バリウム、希土類酸化物、酸化カルシウム、酸化珪素および酸化ジルコニウムをそれぞれBaTiO、RO3/2(ただし、Rは希土類元素)、CaO、SiOおよびZrOで表現し、BaTiO100モルに対して、RO3/2をaモル、CaOをbモル、SiOをcモルおよびdZrOをdモル含み、m、a、b、cおよびdがそれぞれ、0.990≦m≦1.030、0.5≦a≦30、0.1≦b≦30、0.5≦c≦30、0.075≦d≦0.38の関係を満足することが重要である。 And this barium titanate, rare earth oxide, calcium oxide, silicon oxide and zirconium oxide are represented by Ba m TiO 3 , RO 3/2 (where R is a rare earth element), CaO, SiO 2 and ZrO 2 , respectively. 100 mol of Ba m TiO 3 contains a mol of RO 3/2 , b mol of CaO, c mol of SiO 2 and d mol of dZrO 2 , and m, a, b, c and d are each in a range of 0. It is important to satisfy the following relationships: 990 ≦ m ≦ 1.030, 0.5 ≦ a ≦ 30, 0.1 ≦ b ≦ 30, 0.5 ≦ c ≦ 30, 0.075 ≦ d ≦ 0.38 is there.

また、上記誘電体セラミックスに、B元素およびSi元素のうち少なくとも1種類を主成分として含有する酸化物が、前記BaTiO100質量部に対して2質量部以上15質量部以下含有させることにより、誘電体セラミックスをより緻密にすることにより、CR積を高くすることができる。 Further, the dielectric ceramic contains an oxide containing at least one of B element and Si element as a main component in an amount of 2 parts by mass or more and 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the Ba m TiO 3. Thus, the CR product can be increased by making the dielectric ceramic more dense.

さらに、上記誘電体セラミックスに、Mn元素を含む化合物を、MnOに換算して、前記BaTiO100モルに対して0.1以上5.0モル以下含有させることにより、還元雰囲気中で焼成してもその特性が劣化することをより抑制できる。なお、同様の効果がある元素として、Zn、Ni、CoおよびCuがある。 Furthermore, the dielectric ceramic is fired in a reducing atmosphere by containing a compound containing Mn element in terms of MnO in an amount of 0.1 to 5.0 mol with respect to 100 mol of Ba m TiO 3. Even so, deterioration of the characteristics can be further suppressed. In addition, there exist Zn, Ni, Co, and Cu as an element which has the same effect.

さらに、上記誘電体セラミックスに、Ba、CaおよびSr元素のうちの少なくとも1種Xと、ZrおよびHf元素のうちの少なくとも1種Yとを含む化合物をXYOに換算して、前記BaTiO100モルに対して0.1〜0.2モル含有させることにより、高温高電圧下における絶縁抵抗の加速寿命が長くなる。 Further, in the dielectric ceramic, a compound containing at least one type X of Ba, Ca and Sr elements and at least one type Y of Zr and Hf elements is converted to XYO 3 , and the Ba m TiO 3 By containing 0.1 to 0.2 mol with respect to 100 mol, the accelerated life of the insulation resistance under high temperature and high voltage is extended.

このような誘電体セラミックスを誘電体セラミック層として用いることによって、還元雰囲気中で焼成してもその特性が劣化することなく、静電容量の温度特性がJIS規格で規定のB特性およびEIA規格で規定のX7R特性を満足し、誘電損失が2.5%以下と小さく、室温における4kVDC/mm印加時の絶縁抵抗(R)と静電容量(C)の積(CR積)が10000Ω・F以上で、高温高電圧下における加速寿命が長いため、薄層化しても信頼性に優れる積層セラミックコンデンサを得ることができる。   By using such a dielectric ceramic as a dielectric ceramic layer, the temperature characteristics of the capacitance are not affected by the JIS standard B characteristics and EIA standards without deterioration of the characteristics even when fired in a reducing atmosphere. Satisfy specified X7R characteristics, dielectric loss is as small as 2.5% or less, and product (CR product) of insulation resistance (R) and capacitance (C) when 4kVDC / mm is applied at room temperature is 10000Ω · F or more Thus, since the accelerated life under a high temperature and high voltage is long, it is possible to obtain a multilayer ceramic capacitor having excellent reliability even if the layer is thinned.

また、積層セラミックコンデンサの内部電極としては、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金などの卑金属を適宜用いることができる。   Further, as the internal electrode of the multilayer ceramic capacitor, a base metal such as nickel, nickel alloy, copper, or copper alloy can be appropriately used.

また、これら内部電極材料に、構造欠陥を防ぐために、セラミック粉末を少量添加することも可能である。   Moreover, in order to prevent structural defects, a small amount of ceramic powder can be added to these internal electrode materials.

また、外部電極は、銀、パラジウム、銀−パラジウム、銅、銅合金などの種々の導電性金属粉末の焼結層、または上記導電性金属粉末とB−LiO−SiO−BaO系、B−SiO−BaO系、LiO−SiO−BaO系、B−SiO−ZnO系などの種々のガラスフリットとを配合した焼結層によって構成することができる。 The external electrode may be a sintered layer of various conductive metal powders such as silver, palladium, silver-palladium, copper, and copper alloy, or the conductive metal powder and B 2 O 3 —Li 2 O—SiO 2 —. It is composed of a sintered layer containing various glass frit such as BaO, B 2 O 3 —SiO 2 —BaO, Li 2 O—SiO 2 —BaO, and B 2 O 3 —SiO 2 —ZnO. be able to.

さらに、これら焼結層からなる外部電極の上に、ニッケル、銅などのめっき層が形成されるが、このめっき層は、その用途などによっては省略されることもある。   Furthermore, a plated layer of nickel, copper, or the like is formed on the external electrode made of these sintered layers, but this plated layer may be omitted depending on the application.

被覆BTの平均粒径は、特に限定しないが、誘電体厚みが、1〜3μmの場合には、0.1〜0.4μmであることが望ましい。   The average particle diameter of the coating BT is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.4 μm when the dielectric thickness is 1 to 3 μm.

チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末を用いて、積層セラミックコンデンサを作製することにより、作製した積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層中のBT結晶粒子の表面に高い濃度でジルコニアの固溶相を形成でき、これにより、絶縁性の劣るBT結晶粒子の表面の絶縁性が高くなるとともに、高温高電圧下でも絶縁性の劣化を抑制できる。   By using a powder in which the surface of the barium titanate powder is coated with zirconia oxide, a multilayer ceramic capacitor is manufactured, so that the surface of the BT crystal particles in the dielectric ceramic layer of the manufactured multilayer ceramic capacitor has a high concentration of zirconia. A solid solution phase can be formed, whereby the insulating properties of the surfaces of the BT crystal particles having poor insulating properties are increased, and deterioration of insulating properties can be suppressed even under high temperature and high voltage.

また、チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末の表面に希土類酸化物を被覆した粉末を用いて、積層セラミックコンデンサを作製することによりジルコニアの拡散が抑制できるため、作製した積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層中のBT結晶粒子の表面に高い濃度でジルコニアの固溶相をより安定化して形成でき、これにより、絶縁性の劣るBT結晶粒子の表面の絶縁性が高くなるとともに、高温高電圧下でも絶縁性の劣化をより抑制できる。   Also, since the diffusion of zirconia can be suppressed by producing a multilayer ceramic capacitor using a powder in which the surface of the barium titanate powder is coated with zirconia oxide and the surface of the powder is coated with rare earth oxide, the produced multilayer ceramic A more stable solid solution phase of zirconia can be formed at a high concentration on the surface of the BT crystal particles in the dielectric ceramic layer of the capacitor, thereby increasing the insulation of the surface of the BT crystal particles having poor insulation, Insulation deterioration can be further suppressed even under high temperature and high voltage.

(実施例1)まず、出発原料として、TiClとBa(NO3)とを準備して秤量し水溶液とした後、蓚酸を添加して蓚酸チタニルバリウム{BaTiO(C)・4HO}として沈殿させた。 (Example 1) First, TiCl 4 and Ba (NO 3) 2 were prepared as starting materials, weighed to obtain an aqueous solution, oxalic acid was added, and titanyl barium oxalate {BaTiO (C 2 O 4 ) · 4H 2 O} was precipitated.

そして、この沈殿物を1000℃以上の温度で加熱分解させて、主成分原料として、チタン酸バリウム(BaTiO)を合成した。 Then, the precipitate was decomposed under heat at 1000 ° C. or higher, as the main component material to synthesize barium titanate (BaTiO 3).

また、希土類酸化物(RO3/2)としてY、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、酸化カルシウムとしてCaOおよびZrOを準備し、チタン酸バリウム(BaTiO)の表面に被覆した。被覆は希土類酸化物(RO3/2)としてY、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、酸化カルシウムとしてCaOおよびZrOの金属塩とアルカリ塩をチタン酸バリウム懸濁液に滴下して、チタン酸バリウム表面に沈着させることにより行った。ただし、被覆の方法は共沈法に限定するものではなく、固相法、ゾルゲル法などのその他の方法を用いても良い。 Moreover, as rare earth oxides (RO 3/2 ), Y 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , CaO and ZrO 2 were prepared as calcium oxide and coated on the surface of barium titanate (BaTiO 3 ). The coating is Y 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O as a rare earth oxide (RO 3/2 ). 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , CaO and ZrO 2 metal salts and alkali salts as calcium oxide were dropped into the barium titanate suspension and deposited on the barium titanate surface. However, the coating method is not limited to the coprecipitation method, and other methods such as a solid phase method and a sol-gel method may be used.

さらに、酸化マグネシウムとしてMgOを準備した。   Furthermore, MgO was prepared as magnesium oxide.

続いて、これら原料粉末を表1に示す組成(ただし、SiO成分を除く)となるように配合し、粉砕して最大粒径を1μm以下とした。 Subsequently, these raw material powders were blended so as to have the composition shown in Table 1 (excluding the SiO 2 component) and pulverized to a maximum particle size of 1 μm or less.

次に、酸化珪素としてSiOを準備し、先に得られた仮焼物と共に、表1に示す組成物が得られるように秤量し配合物を得た。 Next, SiO 2 was prepared as silicon oxide, and weighed so as to obtain the composition shown in Table 1 together with the previously calcined product, to obtain a blend.

焼結助剤として、B元素を主成分として含有する酸化物の例として0.55B−0.25Al−0.03MnO−0.17BaO(ただし、係数はモル比であり、以下、焼結助剤1と称す)が得られるように、各成分の酸化物、炭酸塩または水酸化物を秤量し、混合粉砕した後、蒸発乾燥して粉末を得た。 As an example of an oxide containing B element as a main component as a sintering aid, 0.55B 2 O 3 -0.25Al 2 O 3 -0.03MnO-0.17BaO (however, the coefficient is a molar ratio, Hereinafter, the oxides, carbonates or hydroxides of the respective components were weighed, mixed and ground, and then evaporated to dryness to obtain a powder.

この粉末をアルミナるつぼ中で、1300℃に加熱溶融した後、急冷し、粉砕することで平均粒径が1μm以下の焼結助剤としての酸化物ガラス粉末を得た。   This powder was heated and melted at 1300 ° C. in an alumina crucible, and then rapidly cooled and pulverized to obtain an oxide glass powder as a sintering aid having an average particle size of 1 μm or less.

その後、この配合物にポリビニルブチラール系バインダーおよびエタノールなどの有機溶媒を加えて、ボールミルにより湿式混合し、セラミックスラリーを作製した。   Thereafter, a polyvinyl butyral binder and an organic solvent such as ethanol were added to this blend and wet mixed by a ball mill to prepare a ceramic slurry.

そして、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成形し、グリーンシートを得た。 The ceramic slurry was formed into a sheet by a doctor blade method to obtain a green sheet.

次に、上記セラミックグリーンシート上に、ニッケルを主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷し、内部電極を構成するための導電ペースト層を形成した。その後、導電ペースト層が形成されたセラミックグリーンシートを、導電ペースト層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、積層体を得た。   Next, a conductive paste mainly composed of nickel was screen-printed on the ceramic green sheet to form a conductive paste layer for constituting internal electrodes. Thereafter, a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste layer was formed were stacked so that the side from which the conductive paste layer was drawn was alternated to obtain a stacked body.

そして、得られた積層体を、N雰囲気中で350℃の温度に加熱し、バインダーを燃焼させた後、酸素分圧10−9〜10−12MPaのH−N−HOガスからなる還元性雰囲気中において表2に示す温度で2時間焼成し、セラミックの焼結体を得た。 Then, the resulting laminate was heated at a temperature of 350 ° C. in a N 2 atmosphere, after burning a binder, the oxygen partial pressure 10 -9 ~10 -12 MPa H 2 -N 2 -H 2 O The ceramic sintered body was obtained by firing at a temperature shown in Table 2 for 2 hours in a reducing atmosphere composed of gas.

次に、得られた焼結体の両端面にB−LiO−SiO−BaO系ガラスフリットを含有する銀ペーストを塗布し、N雰囲気中で600℃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た。 Next, a silver paste containing B 2 O 3 —Li 2 O—SiO 2 —BaO-based glass frit is applied to both end faces of the obtained sintered body, and baked at a temperature of 600 ° C. in an N 2 atmosphere. An external electrode electrically connected to the internal electrode was formed.

以上のようにして得られた積層コンデンサの外形寸法は、幅1.6mm、長さ3.2mm、厚さ1.2mm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は5μmであった。   The outer dimensions of the multilayer capacitor obtained as described above are 1.6 mm in width, 3.2 mm in length, and 1.2 mm in thickness. The thickness of the dielectric ceramic layer interposed between the internal electrodes is 5 μm. It was.

また、有効誘電体セラミック層の総数は100であり、一層当たりの対向電極面積は2.1mmであった。 The total number of effective dielectric ceramic layers was 100, and the counter electrode area per layer was 2.1 mm 2 .

次に、得られた積層セラミックコンデンサについて電気的特性を測定した。すなわち、静電容量(C)および誘電損失(tanδ)は、周波数1kHz、1Vrms、温度25℃で測定し、静電容量から比誘電率(ε)を算出した。 Next, the electrical characteristics of the obtained multilayer ceramic capacitor were measured. That is, the capacitance (C) and the dielectric loss (tan δ) were measured at a frequency of 1 kHz, 1 Vrms, and a temperature of 25 ° C., and the relative dielectric constant (ε r ) was calculated from the capacitance.

次に、温度25℃において、20Vの直流電圧を2分間印加して4kV/mmの電界強度下での絶縁抵抗を測定し、静電容量(C)と絶縁抵抗(R)との積、すなわちCR積を求めた。   Next, at a temperature of 25 ° C., a 20V DC voltage was applied for 2 minutes to measure the insulation resistance under an electric field strength of 4 kV / mm, and the product of capacitance (C) and insulation resistance (R), The CR product was determined.

また、温度変化に対する静電容量の変化率を測定した。静電容量の温度変化率については、20℃での静電容量を基準とした−25℃から85℃までの変化率(ΔC/C20)と、25℃での静電容量を基準とした−55℃から125℃までの変化率(ΔC/C25)とを求めた。 Moreover, the change rate of the electrostatic capacitance with respect to the temperature change was measured. Regarding the temperature change rate of the capacitance, the change rate (ΔC / C 20 ) from −25 ° C. to 85 ° C. based on the capacitance at 20 ° C. and the capacitance at 25 ° C. as a reference. percent change from -55 ° C. to 125 ° C. and (ΔC / C 25) was obtained.

また、高温負荷寿命試験として、各試料を36個ずつ、温度150℃で、電界強度が20kV/mmになるように直流電圧100Vを印加して、その絶縁抵抗の経時変化を測定した。   Further, as a high temperature load life test, 36 samples were applied at a temperature of 150 ° C. and a DC voltage of 100 V was applied so that the electric field strength was 20 kV / mm, and the change over time in the insulation resistance was measured.

そして、各試料について、絶縁抵抗値(R)が200kΩ以下になったときの時間を寿命時間とし、その平均寿命時間を求めた。絶縁抵抗値の変化はコンデンサ試料にDC100Vを印加したときの100時間後の抵抗値を測定した。   And about each sample, the time when insulation resistance value (R) became 200 kohm or less was made into lifetime, and the average lifetime was calculated | required. The change in the insulation resistance value was measured after 100 hours when DC 100 V was applied to the capacitor sample.

以上の結果を表1に示す。なお、表1において、試料番号に*印を付したものは本発明の範囲外のものであり、その他は本発明の範囲内のものである。

Figure 2008081351
The results are shown in Table 1. In Table 1, the sample number marked with * is outside the scope of the present invention, and the others are within the scope of the present invention.
Figure 2008081351

Figure 2008081351
Figure 2008081351

表2によれば、本発明の範囲内の誘電体セラミックスにおいては、静電容量の温度特性がJIS規格で規定するB特性およびEIA規格で規定するX7R特性を満足し、誘電損失が2.5%以下と小さく、室温における4kVDC/mm印加時の絶縁抵抗(R)と静電容量(C)の積(CR積)が10000Ω・F以上であり、抵抗変化率が100時間後においても変化率が小さい(54%以下)積層セラミックコンデンサが得られる。   According to Table 2, in the dielectric ceramics within the scope of the present invention, the temperature characteristics of the capacitance satisfy the B characteristic defined by the JIS standard and the X7R characteristic defined by the EIA standard, and the dielectric loss is 2.5. %, The product (CR product) of insulation resistance (R) and capacitance (C) when applied at 4 kVDC / mm at room temperature is 10000Ω · F or more, and the rate of change in resistance is 100% after 100 hours. Is obtained (54% or less) monolithic ceramic capacitor.

BT結晶粒子中のZr成分の濃度分布は元素分析機器を付設した透過電子顕微鏡装置を用いて測定した。試料は積層セラミックコンデンサを断面カットし、その試料をさらにFIB加工して薄片化した物を用いた。透過電子顕微鏡では、誘電体層を構成するBT結晶の中で粒子全体が明確に見えるものを選択した。そのようなBT結晶粒子について、BT結晶粒子の粒界側から中心部にかけて約10nm間隔でEDSを当てて元素分析を行った。EDSは誘電体層に含まれるBa、Ti、Mg、Mn、Y、Zr成分を特定してその全量に対してZr量を求めた。測定は試料1個の中の5つのBT結晶粒子にについて行い、平均化したものを結果とした。   The concentration distribution of the Zr component in the BT crystal particles was measured using a transmission electron microscope apparatus equipped with an elemental analysis instrument. As a sample, a multilayer ceramic capacitor whose cross section was cut and the sample was further subjected to FIB processing to obtain a thin piece was used. In the transmission electron microscope, a BT crystal constituting the dielectric layer was selected so that the entire particle could be clearly seen. For such BT crystal particles, elemental analysis was performed by applying EDS at intervals of about 10 nm from the grain boundary side to the center of the BT crystal particles. EDS specified the Ba, Ti, Mg, Mn, Y, and Zr components contained in the dielectric layer and determined the Zr amount relative to the total amount. The measurement was performed on five BT crystal particles in one sample, and an averaged result was obtained.

その結果、本発明の試料のBT結晶粒子中のZr濃度は前記BT結晶粒子表面付近が最高であり、Zr濃度が最高の場所からBT結晶粒子中心に向けて減少する濃度勾配となっていた。なお、BT結晶内でZr濃度が最高になる位置が、BT結晶粒子の表面から、BT結晶粒子の半径の10%以内であるとき、粒子表面付近でZr濃度が最高になるとした。   As a result, the Zr concentration in the BT crystal particles of the sample of the present invention was the highest near the surface of the BT crystal particles, and the concentration gradient decreased from the highest Zr concentration toward the BT crystal particle center. In addition, when the position where the Zr concentration becomes maximum in the BT crystal is within 10% of the radius of the BT crystal particle from the surface of the BT crystal particle, the Zr concentration becomes maximum near the particle surface.

次に、組成の限定理由を以下に示す。   Next, the reasons for limiting the composition are shown below.

RO3/2量aを0.5≦a≦30と限定したのは、試料番号1のように、a<0.5の場合には静電容量の温度変化率がB特性およびX7R特性を外れるとともに高温負荷寿命が短くなり、また、試料番号17のように、a>30の場合には焼成温度が高くなり、高温負荷寿命が短くなるためである。 The reason why RO 3/2 amount a is limited to 0.5 ≦ a ≦ 30 is that, as in sample number 1, when a <0.5, the rate of change in capacitance with temperature changes the B characteristic and X7R characteristic. This is because the high temperature load life is shortened as it is detached, and when a> 30 as in sample number 17, the firing temperature becomes high and the high temperature load life is shortened.

CaO量bを0.1≦b≦30と限定したのは、試料番号3のように、b<0.1の場合には高温負荷寿命が短くなり、また、試料番号4のように、b>30の場合には焼結性が低下し高温負荷寿命が短くなるためである。   The reason why the CaO amount b is limited to 0.1 ≦ b ≦ 30 is as shown in Sample No. 3, and when b <0.1, the high temperature load life is shortened. In the case of> 30, the sinterability is lowered and the high temperature load life is shortened.

SiO量cを0.5≦a≦30と限定したのは、試料番号5のように、c<0.5の場合には焼結性が低下し高温負荷寿命が短くなり、また、試料番号6のように、c>30の場合には、試料番号6のように、静電容量の温度変化率がB特性およびX7R特性を外れるとともに高温負荷寿命が短くなるためである。 The reason why SiO 2 amount c is limited to 0.5 ≦ a ≦ 30 is that, as in sample number 5, when c <0.5, the sinterability is reduced and the high temperature load life is shortened. This is because, in the case of c> 30 as in number 6, as in sample number 6, the temperature change rate of the capacitance deviates from the B characteristic and the X7R characteristic and the high temperature load life is shortened.

ZrO量dを0.075≦d≦0.38と限定したのは、d<0.075の場合には、高温負荷寿命が短くなり、d>0.38の場合には、静電容量の温度変化率が、B特性およびX7R特性を外れるためである。 The amount of ZrO 2 is limited to 0.075 ≦ d ≦ 0.38 because the high temperature load life is shortened when d <0.075, and the electrostatic capacity when d> 0.38. This is because the rate of change in temperature deviates from the B characteristic and the X7R characteristic.

また、試料番号13と試料番号40との比較で明らかなように、MgOを含有しない本願発明の誘電体磁器組成物は、MgOを含有する場合と比較して、より高温負荷寿命特性に優れたものとなる。   Further, as apparent from comparison between Sample No. 13 and Sample No. 40, the dielectric ceramic composition of the present invention that does not contain MgO has superior high temperature load life characteristics as compared with the case of containing MgO. It will be a thing.

本発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the multilayer ceramic capacitor by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・積層セラミックコンデンサ
2・・・誘電体セラミック層
3・・・セラミック積層体
4・・・内部電極
5・・・外部電極
6、7・・・めっき層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer ceramic capacitor 2 ... Dielectric ceramic layer 3 ... Ceramic laminated body 4 ... Internal electrode 5 ... External electrode 6, 7 ... Plating layer

Claims (8)

チタン酸バリウムと、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物と、酸化カルシウムと、酸化珪素とからなる誘電体セラミックスであって、前記チタン酸バリウム、希土類酸化物、酸化カルシウム、酸化珪素および酸化ジルコニウムをそれぞれBaTiO、RO3/2(ただし、Rは希土類元素)、CaO、SiOおよびZrOで表現したとき、BaTiO100モルに対して、RO3/2をaモル、CaOをbモル、SiOをcモルおよびZrOをdモル含み、m、a、b、cおよびdがそれぞれ、
0.990≦m≦1.030
0.5≦a≦30
0.1≦b≦30
0.5≦c≦30
0.075≦d≦0.38
の関係を満足することを特徴とする誘電体セラミックス。
A dielectric ceramic comprising barium titanate, a rare earth oxide composed of at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb, calcium oxide, and silicon oxide. The barium titanate, rare earth oxide, calcium oxide, silicon oxide and zirconium oxide were expressed by Ba m TiO 3 , RO 3/2 (where R is a rare earth element), CaO, SiO 2 and ZrO 2 , respectively. When, relative to 100 moles of Ba m TiO 3 , RO 3/2 contains a mole, CaO contains b mole, SiO 2 contains c mole and ZrO 2 contains d mole, and m, a, b, c and d are respectively
0.990 ≦ m ≦ 1.030
0.5 ≦ a ≦ 30
0.1 ≦ b ≦ 30
0.5 ≦ c ≦ 30
0.075 ≦ d ≦ 0.38
Dielectric ceramics characterized by satisfying the above relationship.
さらに焼結助剤として、B元素およびSi元素のうち少なくとも1種類を主成分として含有する酸化物を、前記BaTiO100質量部に対して2質量部以上15質量部以下含有していることを特徴とする請求項1記載の誘電体セラミックス。 Further, as a sintering aid, an oxide containing at least one of B element and Si element as a main component is contained in an amount of 2 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of Ba m TiO 3 . The dielectric ceramic according to claim 1. さらに副成分として、Mn元素を含む化合物を、MnOに換算して、前記BaTiO100モルに対して0.1以上5.0モル以下含有していることを特徴とする請求項1または2記載の誘電体セラミックス。 Furthermore, as a subcomponent, the compound containing Mn element is contained in an amount of 0.1 to 5.0 mol in terms of MnO with respect to 100 mol of Ba m TiO 3. 2. The dielectric ceramic according to 2. さらに副成分として、Ba、CaおよびSr元素のうちの少なくとも1種Xと、ZrおよびHf元素のうちの少なくとも1種Yとを含む化合物をXYOに換算して、前記BaTiO100モルに対して0.1〜0.2モル含有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の誘電体セラミックス。 Further, as a subcomponent, a compound containing at least one kind X of Ba, Ca and Sr elements and at least one kind Y among Zr and Hf elements is converted into XYO 3 , and the above Ba m TiO 3 100 mol. The dielectric ceramic according to claim 1, wherein the dielectric ceramic is contained in an amount of 0.1 to 0.2 mol. 複数の誘電体セラミック層と、該誘電体セラミック層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサにおいて、前記誘電体セラミック層が前記請求項1〜4のいずれかに記載の誘電体セラミックスで構成され、前記内部電極が卑金属を主成分として構成されていることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。 In a multilayer ceramic capacitor comprising a plurality of dielectric ceramic layers, an internal electrode formed between the dielectric ceramic layers, and an external electrode electrically connected to the internal electrode, the dielectric ceramic layer is the claim. A multilayer ceramic capacitor comprising the dielectric ceramic according to any one of Items 1 to 4, wherein the internal electrode is composed mainly of a base metal. 前記誘電体セラミック層がBT結晶粒子を含み、該BT結晶粒子がZrを含み、かつ、前記BT結晶粒子中のZr濃度は前記BT結晶粒子表面付近が最高であり、BT結晶粒子中心に向けて減少する濃度勾配を有する請求項5記載の積層セラミックコンデンサ。 The dielectric ceramic layer includes BT crystal particles, the BT crystal particles include Zr, and the Zr concentration in the BT crystal particles is highest near the surface of the BT crystal particles, toward the BT crystal particle center. The multilayer ceramic capacitor of claim 5, wherein the multilayer ceramic capacitor has a decreasing concentration gradient. チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末と、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物粉末と、酸化カルシウム粉末と、酸化珪素粉末とを含む誘電体グリーンシートを調製する工程と、前記誘電体グリーンシートの表面に卑金属粉末を含む内部電極パターンを形成する工程と、前記内部電極パターンを形成した誘電体グリーンシートを複数積層して、対向する端面に積層方向に内部電極パターンが交互に露出したコンデンサ本体成形体を作製する工程と、前記コンデンサ本体成形体を焼成する工程とを具備することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製法。 A powder of barium titanate powder coated with zirconia oxide; a rare earth oxide powder comprising at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb; and oxidation A step of preparing a dielectric green sheet containing calcium powder and silicon oxide powder, a step of forming an internal electrode pattern containing a base metal powder on the surface of the dielectric green sheet, and a dielectric formed with the internal electrode pattern Characterized in that it comprises a step of producing a capacitor body molded body in which a plurality of green sheets are laminated, and internal electrode patterns are alternately exposed in the laminating direction on opposite end surfaces, and a step of firing the capacitor body molded body. To manufacture multilayer ceramic capacitors. チタン酸バリウム粉末の表面にジルコニア酸化物を被覆した粉末の表面に、Y、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、TmおよびYbのうちの少なくとも1種からなる希土類酸化物を被覆した粉末と、酸化カルシウム粉末と、酸化珪素粉末とを含む誘電体グリーンシートを調製する工程と、前記誘電体グリーンシートの表面に卑金属粉末を含む内部電極パターンを形成する工程と、前記内部電極パターンを形成した誘電体グリーンシートを複数積層して、対向する端面に積層方向に内部電極パターンが交互に露出したコンデンサ本体成形体を作製する工程と、前記コンデンサ本体成形体を焼成する工程とを具備することを特徴とする積層セラミックコンデンサの製法。 The surface of the barium titanate powder coated with zirconia oxide is coated with a rare earth oxide composed of at least one of Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb. A step of preparing a dielectric green sheet containing the prepared powder, a calcium oxide powder, and a silicon oxide powder, a step of forming an internal electrode pattern including a base metal powder on the surface of the dielectric green sheet, and the internal electrode pattern A plurality of dielectric green sheets formed with a capacitor body, and a step of producing a capacitor body molded body in which internal electrode patterns are alternately exposed in the stacking direction on opposite end faces; and a step of firing the capacitor body molded body A method for producing a multilayer ceramic capacitor, characterized in that:
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