JP2022088409A - Ceramic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックコンデンサに関する。 The present invention relates to ceramic capacitors.
セラミックコンデンサは、車載用をはじめとして高温環境下での利用が増大している。それに従い、セラミックコンデンサには、高温下での容量安定性、高温負荷時の高信頼性などが求められている。近年では、EIA規格のX7R特性(-55℃~125℃の範囲で、25℃を基準とした場合の容量変化率が±15%以内)を満足することが重要特性の1つとなっている。そこで、誘電体組成や微細構造を調整・設計することで、X7R特性を満足する誘電体が提案されてきている(例えば、特許文献1参照)。 Ceramic capacitors are increasingly used in high temperature environments, including those for automobiles. Accordingly, ceramic capacitors are required to have capacitance stability under high temperature and high reliability under high temperature load. In recent years, it has become one of the important characteristics to satisfy the X7R characteristics of the EIA standard (the rate of change in capacity is within ± 15% when the temperature is 25 ° C. in the range of −55 ° C. to 125 ° C.). Therefore, a dielectric that satisfies the X7R characteristics has been proposed by adjusting and designing the dielectric composition and the fine structure (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の技術では、容量安定性と高信頼性とを両立することは困難である。
However, with the technique of
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、容量安定性と高信頼性とを両立することができるセラミックコンデンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic capacitor capable of achieving both capacitance stability and high reliability.
本発明に係るセラミックコンデンサは、誘電体層と内部電極層とが交互に積層された積層体を備え、前記誘電体層は、BaTiO3を主成分とし、当該主成分のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnを0.05atm%以上0.35atm%以下含み、第2副成分としてMgを0.4atm%以上0.8atm%以下含み、第3副成分としてHoおよびDyの少なくともいずれか1つの希土類元素を合計で0.5atm%以上0.9atm%以下含み、第4副成分としてVを0.15atm%以上0.30atm%以下含み、第5副成分としてSiを0.4atm%以上0.9atm%以下含み、第6副成分としてCaを0.00atm%以上0.45atm%以下含み、前記誘電体層を構成するセラミック粒子の平均粒子径は、280nm以上380nm以下である。 The ceramic capacitor according to the present invention includes a laminate in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated, and the dielectric layer contains BaTiO 3 as a main component and Ti as the main component is 100 atm%. In some cases, Mn is contained in an amount of 0.05 atm% or more and 0.35 atm% or less as a first sub-component, Mg is contained in an amount of 0.4 atm% or more and 0.8 atm% or less as a second sub-component, and Ho and Dy are contained as a third sub-component. It contains at least one rare earth element in total of 0.5 atm% or more and 0.9 atm% or less, V as a fourth subcomponent of 0.15 atm% or more and 0.30 atm% or less, and Si as a fifth subcomponent. It contains 4 atm% or more and 0.9 atm% or less, contains Ca as a sixth auxiliary component in an amount of 0.00 atm% or more and 0.45 atm% or less, and the average particle size of the ceramic particles constituting the dielectric layer is 280 nm or more and 380 nm or less. ..
上記セラミックコンデンサのサイズは、長さ0.2mm、幅0.125mm、高さ0.125mmであってもよい。前記セラミックコンデンサのサイズは、長さ0.4mm、幅0.2mm、高さ0.2mmであってもよい。前記セラミックコンデンサのサイズは、長さ3.2mm、幅1.6mm、高さ1.6mmであってもよい。前記第1副成分として0.10atm%以上0.30atm%以下のMnを含んでいてもよい。前記第2副成分として0.5atm%以上0.7atm%以下のMgを含んでいてもよい。前記第3副成分として0.6atm%以上0.8atm%以下の希土類元素を含んでいてもよい。前記第4副成分として0.18atm%以上0.27atm%以下のVを含んでいてもよい。前記第5副成分として0.5atm%以上0.8atm%以下のSiを含んでいてもよい。前記第6副成分として0.1atm%以上0.4atm%以下のCaを含んでいてもよい。前記BaTiO3は、BamTiO3(0.9990≦m≦1.0015)であってもよい。前記BaTiO3の平均粒子径は、300nm以上360nm以下であってもよい。前記セラミックコンデンサは、前記積層体の積層方向に前記誘電体層の主成分および前記第1副成分~第6副成分の含有量を含むカバー層を備えていてもよい。上記セラミックコンデンサは、EIA規格のX7R特性を満足してもよい。 The size of the ceramic capacitor may be 0.2 mm in length, 0.125 mm in width, and 0.125 mm in height. The size of the ceramic capacitor may be 0.4 mm in length, 0.2 mm in width, and 0.2 mm in height. The size of the ceramic capacitor may be 3.2 mm in length, 1.6 mm in width, and 1.6 mm in height. Mn of 0.10 atm% or more and 0.30 atm% or less may be contained as the first subcomponent. As the second subcomponent, Mg of 0.5 atm% or more and 0.7 atm% or less may be contained. Rare earth elements of 0.6 atm% or more and 0.8 atm% or less may be contained as the third subcomponent. The fourth subcomponent may contain V of 0.18 atm% or more and 0.27 atm% or less. As the fifth subcomponent, Si may be contained in an amount of 0.5 atm% or more and 0.8 atm% or less. As the sixth subcomponent, Ca may be contained in an amount of 0.1 atm% or more and 0.4 atm% or less. The BaTiO 3 may be Ba m TiO 3 (0.9990 ≦ m ≦ 1.0015). The average particle size of BaTiO 3 may be 300 nm or more and 360 nm or less. The ceramic capacitor may include a cover layer containing the main component of the dielectric layer and the contents of the first subcomponent to the sixth subcomponent in the stacking direction of the laminate. The ceramic capacitor may satisfy the X7R characteristics of the EIA standard.
本発明によれば、容量安定性と高信頼性とを両立することができるセラミックコンデンサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ceramic capacitor capable of achieving both capacitance stability and high reliability.
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図1で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、略直方体形状を有するセラミック本体10と、セラミック本体10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、セラミック本体10の当該2端面以外の4面のうち、積層方向の上面および下面以外の2面を側面と称する。外部電極20a,20bは、セラミック本体10の積層方向の上面、下面および2側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、互いに離間している。
(Embodiment)
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of the multilayer
セラミック本体10は、誘電体として機能するセラミック材料を含む誘電体層11と、導体層として機能する内部電極層12とが、交互に積層された構成を有する。各内部電極層12の端縁は、セラミック本体10の外部電極20aが設けられた端面と、外部電極20bが設けられた端面とに、交互に露出している。それにより、各内部電極層12は、外部電極20aと外部電極20bとに、交互に導通している。その結果、積層セラミックコンデンサ100は、複数の誘電体層11が内部電極層12を介して積層された構成を有する。また、誘電体層11と内部電極層12との積層構造において、積層方向の最外層には内部電極層12が配置され、当該積層体の上面および下面は、カバー層13によって覆われている。カバー層13は、セラミック材料を主成分とする。例えば、カバー層13の材料は、誘電体層11とセラミック材料の主成分が同じである。
The
積層セラミックコンデンサ100のサイズは、例えば、長さ0.2mm、幅0.125mm、高さ0.125mmであり、または長さ0.4mm、幅0.2mm、高さ0.2mm、または長さ0.6mm、幅0.3mm、高さ0.3mmであり、または長さ1.0mm、幅0.5mm、高さ0.5mmであり、または長さ3.2mm、幅1.6mm、高さ1.6mmであり、または長さ4.5mm、幅3.2mm、高さ2.5mmであるが、これらのサイズに限定されるものではない。
The size of the monolithic
内部電極層12は、Ni(ニッケル),Cu(銅),Sn(スズ)等の卑金属を主成分とする。内部電極層12として、Pt(白金),Pd(パラジウム),Ag(銀),Au(金)などの貴金属やこれらを含む合金を用いてもよい。誘電体層11およびカバー層13は、一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造を有するセラミックを主成分とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたABO3-αを含む。当該ペロブスカイトは、Ba(バリウム)およびTi(チタン)を含むチタン酸バリウムであり、BamTiO3で表される。チタン酸バリウムは強誘電体であるため、高い誘電率が実現される。
The
本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100は、誘電体層11が副成分を含有することで、容量安定性と高信頼性とを両立する。以下、誘電体層11に添加されている副成分の詳細について説明する。
In the multilayer
誘電体層11は、第1副成分として、Mn(マンガン)を含有している。Mnは、良好な焼結性を実現し、積層セラミックコンデンサ100の寿命特性を向上させる作用を有する。それにより、積層セラミックコンデンサ100の高信頼性を実現することができる。ただし、Mnが少なすぎると、高信頼性を実現できないおそれがある。一方で、Mnが多すぎると、セラミック粒子の粒界抵抗が低下するといった理由により、絶縁性が低下して信頼性が低下するおそれがある。そこで、誘電体層11におけるMn濃度に上限および下限を設ける。具体的には、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、0.05atm%以上0.35atm%以下のMnを含んでいる。なお、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、0.10atm%以上0.30atm%以下のMnを含んでいることが好ましい。
The
次に、誘電体層11は、第2副成分として、Mg(マグネシウム)を含有している。Mgは、焼成時の粒成長制御といった作用を有し、容量安定性および高信頼性を実現する。ただし、Mgが少なすぎると、十分な容量安定性を実現できないおそれがある。また、焼結過程での粒成長が生じ、信頼性が低下するおそれがある。一方で、Mgが多すぎると、アクセプタ過剰といった理由により、信頼性が低下するおそれがある。そこで、誘電体層11におけるMg濃度に上限および下限を設ける。具体的には、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Mgを0.4atm%以上0.8atm%以下含んでいる。なお、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Mgを0.5atm%以上0.7atm%以下含んでいることが好ましい。
Next, the
次に、誘電体層11は、第3副成分として、Ho(ホロミウム)およびDy(ジスプロシウム)の少なくともいずれか1つの希土類元素Reを含んでいる。希土類元素Reは、添加物元素の固溶サイト(AサイトおよびBサイト)のバランスを調整するといった作用を有し、高信頼性を実現する。ただし、希土類元素Reが少なすぎると、十分な信頼性が得られないおそれがある。一方で、希土類元素Reが多すぎると、セラミックの焼結温度が高くなるといった理由により誘電体層11の焼結性が悪化して十分な信頼性が得られないおそれがある。そこで、誘電体層11における希土類元素Re濃度に上限および下限を設ける。以下、希土類元素Reの濃度とは、HoおよびDyの合計濃度のことである。具体的には、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、希土類元素Reを0.5atm%以上0.9atm%以下含んでいる。なお、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、希土類元素Reを0.6atm%以上0.8atm%以下含んでいることが好ましい。
Next, the
次に、誘電体層11は、第4副成分として、V(バナジウム)を含有している。Vは、酸素欠陥生成の抑制、セラミックの微細構造の制御といった作用を有し、高信頼性および容量安定性を実現する。ただし、Vが少なすぎると、十分な高信頼性および十分な容量安定性が得られないおそれがある。一方で、Vが多すぎると、電気抵抗が低下する、または狙いとするセラミックの微細構造が生成できないといった理由により、十分な容量安定性が得られないおそれがある。そこで、誘電体層11におけるV濃度に上限および下限を設ける。具体的には、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Vを0.15atm%以上0.30atm%以下含んでいる。なお、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Vを0.18atm%以上0.27atm%以下含んでいることが好ましい。
Next, the
次に、誘電体層11は、第5副成分としてSi(シリコン)を含有している。Siは、焼結助剤として機能することから、良好な焼結を実現する。ただし、Siが少なすぎると、適切な温度(例えば、1260℃以下)での焼結が困難となり、誘電体層11を得ることができないおそれがある。一方で、Siが多すぎると、液相成分の過剰生成といった理由により、焼結過程で粒成長が生じ、十分な容量安定性が得られないおそれがある。そこで、誘電体層11におけるSi濃度に上限および下限を設ける。具体的には、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Siを0.4atm%以上0.9atm%以下含んでいる。なお、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Siを0.5atm%以上0.8atm%以下含んでいることが好ましい。
Next, the
次に、誘電体層11は、第6副成分としてCa(カルシウム)を含有している。Caは、焼結助剤としての機能を有し、また、Aサイト元素とBサイト元素とのモル比であるA/B比の調整に用いることができる。ただし、Caが多すぎると、Aサイト成分が過剰といった理由により、十分な容量安定性が得られないおそれがある。そこで、誘電体層11におけるCa濃度に上限を設ける。具体的には、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Caを0.00atm%以上0.45atm%以下含んでいる。「Caを0.00atm%以上」とは、Caを含まない場合が有ることを意味している。なお、誘電体層11は、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Caを0.10atm%以上0.40atm%以下含んでいることが好ましい。
Next, the
次に、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3のmが低すぎると、積層セラミックコンデンサ100の寿命特性が低下し、高信頼性が得られないおそれがある。そこで、mは、0.9990≦mの値をとる。一方、mが高すぎると、容量安定性が得られないおそれがある。そこで、mは、m≦1.0015の値をとる。
Next, if the m of Ba m TiO 3 , which is the main component ceramic of the
次に、誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3の平均粒子径が小さすぎると、狙いとするセラミックの微細構造が得られないといった理由により、容量安定性が低下するおそれがある。一方、当該平均粒子径が大きすぎると、セラミックの粒界数が少なくなるといった理由により、絶縁抵抗が低下し、信頼性も低下するといった不具合が生じるおそれがある。そこで、BamTiO3の平均粒子径に上限および下限を設ける。具体的には、BamTiO3の平均粒子径を280nm以上380nm以下とする。なお、BamTiO3の平均粒子径は、300nm以上360nm以下とすることが好ましい。
Next, if the average particle size of the Bamm TiO 3 which is the main component ceramic of the
平均粒子径は、以下のような算術平均によって算出することができる。例えば、結晶粒子が100個~200個程度確認できる視野でSEM観察を行う。例えば、倍率を4万倍などとする。得られたSEM画像において、目視で粒子と確認できたものを、一方向で揃えて測長する。例えば、SEM画像の横方向なら横方向で統一する。測長値の合計を、測長粒子数で割って平均値を算出する。画像の方向、測長の方向は任意とすることができる。 The average particle size can be calculated by the following arithmetic mean. For example, SEM observation is performed in a field of view where about 100 to 200 crystal particles can be confirmed. For example, the magnification is 40,000 times. In the obtained SEM image, those that can be visually confirmed as particles are aligned in one direction and measured. For example, if the SEM image is in the horizontal direction, it is unified in the horizontal direction. Divide the total length measurement value by the number of length measurement particles to calculate the average value. The direction of the image and the direction of length measurement can be arbitrary.
上述したように誘電体層11における第1副成分~第6副成分の含有量を規定し、BamTiO3のmの値を規定し、BamTiO3の平均粒子径を規定することで、容量安定性と高信頼性とを両立することができる。なお、カバー層13の材料は、誘電体層11とセラミック材料の主成分が同じであるが、カバー層13についても、誘電体層11と同様な第1副成分~第6副成分の含有量を規定し、BamTiO3のmの値を規定し、BamTiO3の平均粒子径を規定することが好ましい。
As described above, by defining the contents of the first subcomponent to the sixth subcomponent in the
続いて、積層セラミックコンデンサ100の製造方法について説明する。図2は、積層セラミックコンデンサ100の製造方法のフローを例示する図である。
Subsequently, a method for manufacturing the monolithic
(原料粉末作製工程)
まず、誘電体層11を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体層11に含まれるAサイト元素およびBサイト元素は、通常はABO3の粒子の焼結体の形で誘電体層11に含まれる。例えば、チタン酸バリウムは、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このBaTiO3は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。なお、当該チタン酸バリウムのペロブスカイト構造を表す一般式AmBO3において、mが0.9990≦m≦1.0015の値をとるように、チタン原料とバリウム原料とを反応させる。誘電体層11を構成するセラミックの合成方法としては、従来から種々の方法が知られており、例えば固相合成法、ゾル-ゲル合成法、水熱合成法等が知られている。
(Raw material powder preparation process)
First, a dielectric material for forming the
得られたセラミック粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Mg,Mn,V,Cr(クロム),希土類元素(Y(イットリウム),Sm(サマリウム),Eu(ユウロピウム),Gd(ガドリニウム),Tb(テルビウム),Dy,Ho,Er(エルビウム),Tm(ツリウム)およびYb(イッテルビウム))の酸化物、並びに、Co(コバルト),Ni,Li(リチウム),B(ホウ素),Na(ナトリウム),K(カリウム)およびSiの酸化物もしくはガラスが挙げられる。 A predetermined additive compound is added to the obtained ceramic powder according to the purpose. Additive compounds include Mg, Mn, V, Cr (chromium), rare earth elements (Y (yttrium), Sm (samarium), Eu (europium), Gd (gadrinium), Tb (terbium), Dy, Ho, Er ( Oxides of (erbium), Tm (ttrium) and Yb (yttrium)), and oxides of Co (cobalt), Ni, Li (lithium), B (boron), Na (sodium), K (potassium) and Si. Alternatively, glass may be mentioned.
本実施形態においては、セラミック粉末の主成分セラミックであるBamTiO3のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnを0.05atm%以上0.35atm%以下添加し、第2副成分としてMgを0.4atm%以上0.8atm%以下添加し、第3副成分としてHoおよびDyの少なくともいずれか1つの希土類元素Reを0.5atm%以上0.9atm%以下添加し、第4副成分としてVを0.15atm%以上0.30atm%以下添加し、第5副成分としてSiを0.4atm%以上0.9atm%以下添加し、第6副成分としてCaを0.00atm%以上0.45atm%以下添加する。 In the present embodiment, when Ti of Bamm TiO 3 which is the main component ceramic of the ceramic powder is set to 100 atm%, Mn is added as the first subcomponent by 0.05 atm% or more and 0.35 atm% or less, and the second Mg is added as an auxiliary component in an amount of 0.4 atm% or more and 0.8 atm% or less, and at least one of Ho and D, a rare earth element Re, is added as a third auxiliary component in an amount of 0.5 atm% or more and 0.9 atm% or less. 4 V is added as a subcomponent of 0.15 atm% or more and 0.30 atm% or less, Si is added as a fifth subcomponent of 0.4 atm% or more and 0.9 atm% or less, and Ca is added as a sixth subcomponent of 0.00 atm%. Add 0.45 atm% or more and 0.45 atm% or less.
本実施形態においては、好ましくは、まずチタン酸バリウムの粒子に添加化合物を含む化合物を混合して820~1150℃で仮焼を行う。続いて、得られたセラミック粒子を添加化合物とともに湿式混合し、乾燥および粉砕してセラミック粉末を調製する。例えば、セラミック粉末の平均粒子径は、誘電体層11の薄層化の観点から、好ましくは200nm~300nmである。例えば、上記のようにして得られたセラミック粉末について、必要に応じて粉砕処理して粒径を調節し、あるいは分級処理と組み合わせることで粒径を整えてもよい。
In the present embodiment, preferably, first, the particles of barium titanate are mixed with a compound containing an additive compound and calcined at 820 to 1150 ° C. Subsequently, the obtained ceramic particles are wet-mixed together with the added compound, dried and pulverized to prepare a ceramic powder. For example, the average particle size of the ceramic powder is preferably 200 nm to 300 nm from the viewpoint of thinning the
(積層工程)
次に、得られた誘電体材料に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、例えば厚み3μm~10μmのグリーンシートを成型する。
(Laminating process)
Next, a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol and toluene, and a plasticizer are added to the obtained dielectric material and wet-mixed. Using the obtained slurry, for example, a green sheet having a thickness of 3 μm to 10 μm is molded by, for example, a die coater method or a doctor blade method.
次に、グリーンシートの表面に、有機バインダを含む内部電極形成用の金属導電ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等により印刷することで、極性の異なる一対の外部電極に交互に引き出される内部電極層パターンを配置し、パターン形成シートとする。金属導電ペーストには、共材としてセラミック粒子を添加する。セラミック粒子の主成分は、特に限定するものではないが、誘電体層11の主成分セラミックと同じであることが好ましい。例えば、平均粒子径が50nm以下のBaTiO3を均一に分散させてもよい。
Next, by printing a metal conductive paste containing an organic binder for forming an internal electrode on the surface of the green sheet by screen printing, gravure printing, or the like, an internal electrode layer pattern that is alternately drawn out to a pair of external electrodes having different polarities. Is arranged and used as a pattern forming sheet. Ceramic particles are added to the metal conductive paste as a co-material. The main component of the ceramic particles is not particularly limited, but is preferably the same as the main component ceramic of the
次に、複数枚のグリーンシートを積層することでカバーシートを形成し、当該カバーシート上に複数枚のパターン形成シートを積層し、得られた積層体上に複数枚のグリーンシートを積層することでカバーシートを形成する。得られた積層体を所定の大きさに切断する。 Next, a cover sheet is formed by laminating a plurality of green sheets, a plurality of pattern forming sheets are laminated on the cover sheet, and a plurality of green sheets are laminated on the obtained laminate. Form a cover sheet with. The obtained laminate is cut into a predetermined size.
(焼成工程)
このようにして得られた成型体を、250~500℃のN2雰囲気中で脱バインダ処理した後に、酸素分圧10-5~10-8atmの還元雰囲気中で1100~1300℃で10分~2時間焼成することで、各化合物が焼結して粒成長する。このようにして、セラミック本体10が得られる。なお、焼成後の誘電体層11の主成分セラミックであるBamTiO3の平均粒子径が280nm以上380nm以下になるように、焼成条件を他の条件に調整してもよい。
(Baking process)
The molded product thus obtained is subjected to a binder removal treatment in an N2 atmosphere at 250 to 500 ° C., and then in a reducing atmosphere with an oxygen partial pressure of 10-5 to 10-8 atm at 1100 to 1300 ° C. for 10 minutes. By firing for ~ 2 hours, each compound is sintered and grows into grains. In this way, the
(再酸化処理工程)
その後、N2ガス雰囲気中で600℃~1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
(Reoxidation process)
Then, the reoxidation treatment may be performed at 600 ° C. to 1000 ° C. in an N2 gas atmosphere.
(外部電極形成工程)
次に、得られた焼結体の内部電極層パターンが露出する2端面に、外部電極20a,20bの形成用の導電ペーストを塗布する。当該導電ペーストには、Cuなどを用いることができる。窒素雰囲気中で、上記焼結体を得るための焼成温度よりも低い温度(例えば、800℃~900℃程度の温度)で焼成する。それにより、外部電極20a,20bが焼き付けられる。その後、めっき処理により、Cu,Ni,Sn等の金属コーティングを行ってもよい。なお、上述の焼成工程前に外部電極20a,20bの形成用の導電ペーストをグリーンシートの積層体の2端面に塗布し、焼成工程において当該積層体と導電ペーストとを同時に焼成してもよい。
(External electrode forming process)
Next, the conductive paste for forming the
本実施形態においては、BamTiO3(0.9990≦m≦1.0015)で表されるペロブスカイト構造を有するセラミックの粉末に対し、当該ペロブスカイト構造のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.05atm%以上0.35atm%以下添加される。第2副成分としてMgが0.4atm%以上0.8atm%以下添加される。第3副成分としてHoおよびDyの少なくともいずれか1つの希土類元素が0.5atm%以上0.9atm%以下添加される。第4副成分としてVが0.15atm%以上0.30atm%以下添加される。第5副成分としてSiが0.4atm%以上0.9atm%以下添加される。第6副成分としてCaが0.00atm%以上0.45atm%以下添加される。また、焼成後の誘電体層11において、BamTiO3の平均粒子径が280nm以上380nm以下となるように、焼成工程の条件が調整される。それにより、積層セラミックコンデンサ100において、容量安定性と高信頼性とを両立することができる。
In the present embodiment, when the Ti of the perovskite structure is 100 atm% with respect to the ceramic powder having the perovskite structure represented by Ba m TiO 3 (0.9990 ≦ m ≦ 1.0015), the first Mn is added as an accessory component in an amount of 0.05 atm% or more and 0.35 atm% or less. Mg is added as a second subcomponent in an amount of 0.4 atm% or more and 0.8 atm% or less. At least one rare earth element of Ho and Dy is added as a third subcomponent in an amount of 0.5 atm% or more and 0.9 atm% or less. V is added as a fourth subcomponent in an amount of 0.15 atm% or more and 0.30 atm% or less. Si is added as a fifth auxiliary component in an amount of 0.4 atm% or more and 0.9 atm% or less. Ca is added as a sixth auxiliary component in an amount of 0.00 atm% or more and 0.45 atm% or less. Further, in the
なお、上記実施形態は、積層セラミックコンデンサに着目して説明したが、上記実施形態は、誘電体層が1層のセラミックコンデンサにも適用可能である。 Although the above embodiment has been described with a focus on the monolithic ceramic capacitor, the above embodiment can also be applied to a ceramic capacitor having a single dielectric layer.
以下、実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製し、特性について調べた。 Hereinafter, the monolithic ceramic capacitor according to the embodiment was produced and its characteristics were investigated.
誘電体層11およびカバー層13の主成分セラミックとして、BamTiO3粉末を用意した。第1副成分として、MnCO3を用意した。第2副成分として、MgOを用意した。第3副成分として、Dy2O3およびHo2O3を用意した。第4副成分として、V2O5を用意した。第5副成分として、SiO2を用意した。第6副成分としてCaCO3を用意した。
Bamm TiO 3 powder was prepared as the main component ceramics of the
チタン酸バリウムの粉末と第1副成分~第6副成分とを所定比率となるように秤量し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。誘電体材料に有機バインダとしてブチラール系、溶剤としてトルエン、エチルアルコールを加え、ジルコニアビーズを分散メディアとして用い、スラリーを得た。この場合のジルコニアビーズの使用量を、BamTiO3のTiを100atm%とした場合に、Zrが0.20atm%以上0.26atm%以下となるようにした。 The barium titanate powder and the first to sixth sub-components were weighed in a predetermined ratio, and sufficiently wet-mixed and pulverized with a ball mill to obtain a dielectric material. Butyral-based as an organic binder, toluene and ethyl alcohol as a solvent were added to the dielectric material, and zirconia beads were used as a dispersion medium to obtain a slurry. The amount of zirconia beads used in this case was such that Zr was 0.20 atm% or more and 0.26 atm% or less when Ti of Bamm TiO 3 was 100 atm%.
(実施例1)
実施例1では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.05atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.68atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.50atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を0.9997とした。
(Example 1)
In Example 1, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.05 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Ho 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Ho was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.50 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 0.9997.
(実施例2)
実施例2では、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加したこと以外は、実施例1と同様とした。
(Example 2)
In Example 2, the same procedure as in Example 1 was carried out except that MnCO 3 was added as the first subcomponent so that Mn was 0.15 atm%.
(実施例3)
実施例3では、第1副成分としてMnが0.35atm%となるようにMnCO3を添加したこと以外は、実施例1と同様とした。
(Example 3)
In Example 3, the same procedure as in Example 1 was carried out except that MnCO 3 was added as the first subcomponent so that Mn was 0.35 atm%.
(比較例1)
比較例1では、第1副成分を添加せず、mの値を0.9996としたこと以外は、実施例1と同様とした。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the first subcomponent was not added and the value of m was 0.9996.
(比較例2)
比較例2では、第1副成分としてMnが0.45atm%となるようにMnCO3を添加し、mの値を0.9996としたこと以外は、実施例1と同様とした。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, MnCO 3 was added as the first subcomponent so that Mn was 0.45 atm%, and the value of m was 0.9996, which was the same as that of Example 1.
(実施例4)
実施例4では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.40atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.68atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.50atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を0.9996とした。
(Example 4)
In Example 4, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 40 atm%, Ho 2 O 3 was added as a third subcomponent so that Ho was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as a fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.50 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 0.9996.
(実施例5)
実施例5では、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、mの値を0.9997としたこと以外は、実施例4と同様とした。
(Example 5)
In Example 5, MgO was added so that Mg was 0.60 atm% as the second subcomponent, and the value of m was 0.9997, which was the same as in Example 4.
(実施例6)
実施例6では、第2副成分としてMgが0.80atm%となるようにMgOを添加し、mの値を0.9993としたこと以外は、実施例4と同様とした。
(Example 6)
In Example 6, MgO was added so that Mg was 0.80 atm% as the second subcomponent, and the value of m was 0.9993, which was the same as in Example 4.
(比較例3)
比較例3では、第2副成分としてMgが0.20atm%となるようにMgOを添加し、mの値を0.9995としたこと以外は、実施例4と同様とした。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, MgO was added so that Mg was 0.20 atm% as the second subcomponent, and the value of m was 0.9995, which was the same as that of Example 4.
(比較例4)
比較例4では、第2副成分としてMgが1.0atm%となるようにMgOを添加し、mの値を0.9998としたこと以外は、実施例4と同様とした。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, MgO was added so that Mg was 1.0 atm% as the second subcomponent, and the value of m was 0.9998, which was the same as that of Example 4.
(実施例7)
実施例7では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.50atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.50atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を0.9999とした。
(Example 7)
In Example 7, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Ho 2 O 3 was added as a third subcomponent so that Ho was 0.50 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as a fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.50 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 0.9999.
(実施例8)
実施例8では、第3副成分としてHoが0.70atm%となるようにHo2O3を添加し、mの値を0.9997としたこと以外は、実施例7と同様とした。
(Example 8)
In Example 8, Ho 2 O 3 was added as a third subcomponent so that Ho was 0.70 atm%, and the value of m was 0.9997, which was the same as in Example 7.
(実施例9)
実施例9では、第3副成分としてHoが0.90atm%となるようにHo2O3を添加し、mの値を0.9998としたこと以外は、実施例7と同様とした。
(Example 9)
In Example 9, Ho 2 O 3 was added as a third subcomponent so that Ho was 0.90 atm%, and the same as in Example 7 except that the value of m was 0.9998.
(比較例5)
比較例5では、第3副成分としてHoが0.20atm%となるようにHo2O3を添加し、mの値を0.9996としたこと以外は、実施例7と同様とした。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, Ho 2 O 3 was added as a third subcomponent so that Ho was 0.20 atm%, and the value of m was 0.9996, which was the same as that of Example 7.
(比較例6)
比較例6では、第3副成分としてHoが1.10atm%となるようにHo2O3を添加し、mの値を0.9996としたこと以外は、実施例7と同様とした。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, Ho 2 O 3 was added so that Ho was 1.10 atm% as the third subcomponent, and the value of m was 0.9996, which was the same as that of Example 7.
(実施例10)
実施例10では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.68atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.15atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.60atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を1.0001とした。
(Example 10)
In Example 10, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Ho 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Ho was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.15 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.60 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 1.0001.
(実施例11)
実施例11では、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、mの値を1.0002としたこと以外は、実施例10と同様とした。
(Example 11)
In Example 11, V 2 O 5 was added so that V was 0.25 atm% as the fourth subcomponent, and the same as in Example 10 except that the value of m was 1.0002.
(実施例12)
実施例12では、第4副成分としてVが0.30atm%となるようにV2O5を添加し、mの値を1.0002としたこと以外は、実施例10と同様とした。
(Example 12)
In Example 12, V 2 O 5 was added so that V was 0.30 atm% as the fourth subcomponent, and the same as in Example 10 except that the value of m was 1.0002.
(比較例7)
比較例7では、第4副成分を添加せず、mの値を1.0002としたこと以外は、実施例10と同様とした。
(Comparative Example 7)
Comparative Example 7 was the same as in Example 10 except that the fourth subcomponent was not added and the value of m was 1.0002.
(比較例8)
比較例8では、第4副成分としてVが0.35atm%となるようにV2O5を添加し、mの値を0.9998としたこと以外は、実施例10と同様とした。
(Comparative Example 8)
In Comparative Example 8, V 2 O 5 was added so that V was 0.35 atm% as the fourth subcomponent, and the same as in Example 10 except that the value of m was 0.9998.
(実施例13)
実施例13では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.68atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.40atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を0.9998とした。
(Example 13)
In Example 13, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Ho 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Ho was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as the fifth subcomponent so that Si was 0.40 atm%, and CaCO 3 was added as the sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 0.9998.
(実施例14)
実施例14では、第5副成分としてSiが0.60atm%となるようにSiO2を添加し、mの値を0.9995としたこと以外は、実施例13と同様とした。
(Example 14)
In Example 14, SiO 2 was added so that Si was 0.60 atm% as the fifth subcomponent, and the value of m was 0.9995, which was the same as in Example 13.
(実施例15)
実施例15では、第5副成分としてSiが0.90atm%となるようにSiO2を添加し、mの値を1.0000としたこと以外は、実施例13と同様とした。
(Example 15)
In Example 15, SiO 2 was added so that Si was 0.90 atm% as the fifth subcomponent, and the value of m was set to 1.0000, which was the same as in Example 13.
(比較例9)
比較例9では、第5副成分としてSiが0.30atm%となるようにSiO2を添加し、mの値を1.0000としたこと以外は、実施例13と同様とした。
(Comparative Example 9)
In Comparative Example 9, SiO 2 was added so that Si was 0.30 atm% as the fifth subcomponent, and the value of m was set to 1.0000, which was the same as that of Example 13.
(比較例10)
比較例10では、第5副成分としてSiが1.00atm%となるようにSiO2を添加し、mの値を0.9996としたこと以外は、実施例13と同様とした。
(Comparative Example 10)
In Comparative Example 10, SiO 2 was added so that Si was 1.00 atm% as the fifth subcomponent, and the value of m was 0.9996, which was the same as that of Example 13.
(実施例16)
実施例16では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.68atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.50atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分を添加せず、mの値を1.0002とした。
(Example 16)
In Example 16, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Ho 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Ho was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added so that Si was 0.50 atm% as the fifth sub-component, and the sixth sub-component was not added, and the value of m was set to 1.0002.
(実施例17)
実施例17では、第6副成分としてCaが0.25atm%となるようにCaOを添加したこと以外は、実施例16と同様とした。
(Example 17)
In Example 17, the same procedure as in Example 16 was carried out except that CaO was added so that Ca was 0.25 atm% as the sixth subcomponent.
(実施例18)
実施例18では、第6副成分としてCaが0.45atm%となるようにCaを添加したこと以外は、実施例16と同様とした。
(Example 18)
In Example 18, the same procedure as in Example 16 was made except that Ca was added so that Ca was 0.45 atm% as the sixth subcomponent.
(比較例11)
比較例11では、第6副成分としてCaが0.55atm%となるようにCaOを添加したこと以外は、実施例16と同様とした。
(Comparative Example 11)
Comparative Example 11 was the same as in Example 16 except that CaO was added so that Ca was 0.55 atm% as the sixth subcomponent.
(実施例19)
実施例19では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが0.68atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.50atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を0.9990とした。
(Example 19)
In Example 19, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Ho 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Ho was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.50 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 0.9990.
(実施例20)
実施例20では、mの値を1.0002としたこと以外は、実施例19と同様とした。
(Example 20)
In Example 20, the same as in Example 19 except that the value of m was 1.0002.
(実施例21)
実施例21では、mの値を1.0015としたこと以外は、実施例19と同様とした。
(Example 21)
In Example 21, it was the same as in Example 19 except that the value of m was 1.0015.
(比較例12)
比較例12では、mの値を0.9985としたこと以外は、実施例19と同様とした。
(Comparative Example 12)
In Comparative Example 12, it was the same as in Example 19 except that the value of m was 0.9985.
(比較例13)
比較例13では、mの値を1.0020としたこと以外は、実施例19と同様とした。
(Comparative Example 13)
In Comparative Example 13, it was the same as in Example 19 except that the value of m was 1.0020.
(実施例22)
実施例22では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.15atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.60atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてDyが0.68atm%となるようにDy2O3を添加し、第4副成分としてVが0.25atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.50atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.15atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を0.9997とした。
(Example 22)
In Example 22, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder is 100 atm%, MnCO 3 is added so that Mn is 0.15 atm% as the first sub-component, and Mg is 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 60 atm%, Dy 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Dy was 0.68 atm%, and V was added so that V was 0.25 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.50 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.15 atm%. The value of was 0.9997.
(比較例14)
比較例14では、BamTiO3粉末のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.12atm%となるようにMnCO3を添加し、第2副成分としてMgが0.80atm%となるようにMgOを添加し、第3副成分としてHoが1.30atm%となるようにHo2O3を添加し、第4副成分としてVが0.18atm%となるようにV2O5を添加し、第5副成分としてSiが0.90atm%となるようにSiO2を添加し、第6副成分としてCaが0.20atm%となるようにCaCO3を添加し、mの値を1.0002とした。
(Comparative Example 14)
In Comparative Example 14, when the Ti content of the Bamm TiO 3 powder was 100 atm%, MnCO 3 was added so that Mn was 0.12 atm% as the first sub-component, and Mg was 0. as the second sub-component. MgO was added so as to be 80 atm%, Ho 2 O 3 was added as the third subcomponent so that Ho was 1.30 atm%, and V was added so that V was 0.18 atm% as the fourth subcomponent. 2 O 5 was added, SiO 2 was added as a fifth subcomponent so that Si was 0.90 atm%, and CaCO 3 was added as a sixth subcomponent so that Ca was 0.20 atm%. The value of was 1.0002.
図3は、実施例1~22および比較例1~14における第1副成分~第6副成分の添加量、およびmの値を示す。なお、図3において、空欄となっているのは、意図して添加していないことを意味する。 FIG. 3 shows the addition amounts of the first sub-component to the sixth sub-component and the value of m in Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 14. In addition, in FIG. 3, the blank means that it was not added intentionally.
次に、実施例1~22および比較例1~14で得られたスラリーをドクターブレード法等で、厚さ7μmのグリーンシートに成型した。次に、Niを主成分とする内部電極形成用ペーストをグリーンシート上に印刷してパターン形成シートを作成した。その後、カバーシート(グリーンシート×50枚の積層)にパターン形成シートを10枚積層し、さらにカバーシート(グリーンシート×50枚の積層)を積層した。その後100℃~120℃にて圧着処理をした。 Next, the slurries obtained in Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 14 were molded into a green sheet having a thickness of 7 μm by a doctor blade method or the like. Next, a paste for forming an internal electrode containing Ni as a main component was printed on a green sheet to prepare a pattern forming sheet. Then, 10 pattern-forming sheets were laminated on the cover sheet (green sheet × 50 laminated), and further, the cover sheet (green sheet × 50 laminated) was laminated. Then, crimping was performed at 100 ° C to 120 ° C.
得られた積層体を所定のサイズに切断後、N2雰囲気にて脱脂処理した。その後、1230℃の還元雰囲気にて2時間の焼成を行った。焼成の降温過程において、酸素分圧を高めて、再酸化処理を行った。それにより、セラミック本体10が得られた。その後、セラミック本体10の2端面にガラスフリット入りCu外電ペーストを塗布し、N2雰囲気にて焼付けを行い、3.2mm×1.6mm×0.6mmの積層セラミックコンデンサ100を得た。誘電体層11の厚みは、5μmであった。
The obtained laminate was cut to a predetermined size and then degreased in an N2 atmosphere. Then, firing was carried out for 2 hours in a reducing atmosphere at 1230 ° C. In the process of lowering the temperature of the calcination, the oxygen partial pressure was increased and the reoxidation treatment was performed. As a result, the
焼成後の誘電体層11におけるセラミック粒子の平均粒子径は、実施例1では330nmであり、実施例2では327nmであり、実施例3では335nmであり、実施例4では345nmであり、実施例5では327nmであり、実施例6では337nmであり、実施例7では331nmであり、実施例8では320nmであり、実施例9では323nmであり、実施例10では313nmであり、実施例11では311nmであり、実施例12では315nmであり、実施例13では308nmであり、実施例14では343nmであり、実施例15では330nmであり、実施例16では320nmであり、実施例17では306nmであり、実施例18では314nmであり、実施例19では340nmであり、実施例20では311nmであり、実施例21では307nmであり、実施例22では330nmであった。比較例1では329nmであり、比較例2では331nmであり、比較例3では1000nm以上であり、比較例4では335nmであり、比較例5では343nmであり、比較例6では317nmであり、比較例7では307nmであり、比較例8では319nmであり、比較例10では403nmであり、比較例11では310nmであり、比較例12では385nmであり、比較例13では302nmであり、比較例14では198nmであった。
The average particle size of the ceramic particles in the
(分析)
実施例1~22および比較例1~14で得られた各積層セラミックコンデンサ100について、各測定試験を行った。
(analysis)
Each measurement test was carried out for each laminated
(比誘電率εr、Tanδ試験)
150℃で1時間の熱戻し処理を行い、24時間後に積層セラミックコンデンサ100の容量およびTanδをLCRメータで測定した。測定条件は、1kHz-1Vrmsとした。容量Cから、下記式(1)に従って、有効交差面積S、積層数n、誘電体層11の厚みt、真空誘電率ε0を使って、誘電体層11の比誘電率εrを求めた。なお、有効交差面積とは、異なる外部電極に接続された隣接する内部電極層12同士が対向する容量領域において隣接する内部電極層12同士が対向する面積の合計値である。
εr=(C×t)/(ε0×S×n) (1)
(Relative permittivity ε r , Tan δ test)
The heat was rehydrated at 150 ° C. for 1 hour, and after 24 hours, the capacity and Tan δ of the monolithic
ε r = (C × t) / (ε 0 × S × n) (1)
(温度特性試験)
次に、容量Cが最大となるMAX温度を測定した。また、MAX温度での容量Cと125℃での容量Cとの比(MAX/125℃)を測定した。MAX温度が35℃以上125℃以下の範囲にあり、比(MAX/125℃)が0.8~1の範囲にあれば、X7Rが合格「○」とし、それ以外を不合格「×」と判定した。
(Temperature characteristic test)
Next, the MAX temperature at which the capacity C was maximized was measured. Moreover, the ratio (MAX / 125 ° C.) of the capacity C at the MAX temperature and the capacity C at 125 ° C. was measured. If the MAX temperature is in the range of 35 ° C or higher and 125 ° C or lower, and the ratio (MAX / 125 ° C) is in the range of 0.8 to 1, X7R is evaluated as "○", and the others are rejected as "×". Judged.
(寿命試験)
MTTFについては、150℃において、30V/μmの電圧(電界)を印加した場合に、抵抗値が試験前の絶縁抵抗値よりも3桁低下するまでの時間を測定した。
(Life test)
For MTTF, when a voltage (electric field) of 30 V / μm was applied at 150 ° C., the time until the resistance value decreased by 3 orders of magnitude from the insulation resistance value before the test was measured.
図4は、実施例1~22および比較例1~14に対する各測定試験の結果を示す。比較例1では、MTTFが1時間と短くなり、十分な信頼性が得られなかった。これは、第1副成分を添加しなかったからであると考えられる。次に、比較例2では、MTTFが12時間と短くなり、十分な信頼性が得られなかった。これは、第1副成分の添加量が0.35atm%を上回ったからであると考えられる。 FIG. 4 shows the results of each measurement test for Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 14. In Comparative Example 1, the MTTF was as short as 1 hour, and sufficient reliability could not be obtained. It is considered that this is because the first sub-ingredient was not added. Next, in Comparative Example 2, the MTTF was as short as 12 hours, and sufficient reliability could not be obtained. It is considered that this is because the amount of the first sub-ingredient added exceeded 0.35 atm%.
比較例3では、粒成長が生じ、信頼性が低下した。また、十分な容量安定性が得られなかった。これは、第2副成分の添加量が0.40atm%を下回ったからであると考えられる。比較例4では、MTTFが14時間と短くなり、十分な信頼性が得られなかった。これは、第2副成分の添加量が0.8atm%を上回ったからであると考えられる。 In Comparative Example 3, grain growth occurred and the reliability was lowered. Moreover, sufficient capacity stability could not be obtained. It is considered that this is because the amount of the second auxiliary component added was less than 0.40 atm%. In Comparative Example 4, the MTTF was as short as 14 hours, and sufficient reliability could not be obtained. It is considered that this is because the amount of the second auxiliary component added exceeded 0.8 atm%.
比較例5では、MTTFが18時間と短くなり、十分な信頼性が得られなかった。これは、第3副成分の添加量が0.5atm%を下回ったからであると考えられる。比較例6では、焼結性が悪化し、十分な信頼性が得られなかった。これは、第3副成分の添加量が0.9atm%を上回ったからであると考えられる。 In Comparative Example 5, the MTTF was as short as 18 hours, and sufficient reliability could not be obtained. It is considered that this is because the amount of the third auxiliary component added was less than 0.5 atm%. In Comparative Example 6, the sinterability was deteriorated and sufficient reliability could not be obtained. It is considered that this is because the addition amount of the third auxiliary component exceeded 0.9 atm%.
比較例7では、MTTFが5時間と短くなり、十分な信頼性が得られなかった。また、十分な容量安定性が得られなかった。これは、第4副成分を添加しなかったからであると考えられる。比較例8では、十分な容量安定性が得られなかった。これは、第4副成分の添加量が0.30atm%を上回ったからであると考えられる。 In Comparative Example 7, the MTTF was as short as 5 hours, and sufficient reliability could not be obtained. Moreover, sufficient capacity stability could not be obtained. It is considered that this is because the fourth sub-ingredient was not added. In Comparative Example 8, sufficient capacitance stability could not be obtained. It is considered that this is because the amount of the fourth auxiliary component added exceeded 0.30 atm%.
比較例9では、誘電体層11の焼成ができなかった。これは、第5副成分の添加量が0.4atm%を下回ったからであると考えられる。比較例10では、粒成長が生じ、十分な容量安定性が得られなかった。これは、第5副成分の添加量が0.9atm%を上回ったからであると考えられる。
In Comparative Example 9, the
比較例11では、十分な容量安定性が得られなかった。これは、第6副成分の添加量が0.45atm%を上回ったからであると考えられる。 In Comparative Example 11, sufficient capacitance stability could not be obtained. It is considered that this is because the addition amount of the sixth auxiliary component exceeded 0.45 atm%.
比較例12では、粒成長が生じ、十分な容量安定性が得られなかった。これは、BamTiO3のmが0.9990を下回ったからであると考えられる。比較例13では、十分な容量安定性が得られなかった。これは、mが1.0015を上回ったからであると考えられる。 In Comparative Example 12, grain growth occurred and sufficient capacity stability could not be obtained. It is considered that this is because m of Ba m TiO 3 was less than 0.9990. In Comparative Example 13, sufficient capacitance stability could not be obtained. It is considered that this is because m exceeded 1.0015.
比較例14では、十分な容量安定性が得られなかった。これは、誘電体層11における粒径が280nmを下回ったからであると考えられる。
In Comparative Example 14, sufficient capacitance stability could not be obtained. It is considered that this is because the particle size of the
これらに対して、実施例1~22では、MTTFが長くなり、X7R試験に合格した。すなわち、高信頼性と容量安定性とを両立することができた。これは、BamTiO3(0.9990≦m≦1.0015)で表されるペロブスカイト構造を有するセラミックの粉末に対し、当該ペロブスカイト構造のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnが0.05atm%以上0.35atm%以下添加され、第2副成分としてMgが0.4atm%以上0.8atm%以下添加され、第3副成分としてHoおよびDyの少なくともいずれか1つの希土類元素Reが0.5atm%以上0.9atm%以下添加され、第4副成分としてVが0.15atm%以上0.30atm%以下添加され、第5副成分としてSiが0.4atm%以上0.9atm%以下添加され、第6副成分としてCaが0.00atm%以上0.45atm%以下添加され、焼成後の誘電体層11においてBamTiO3の平均粒子径が280nm以上380nm以下となったからであると考えられる。
On the other hand, in Examples 1 to 22, the MTTF became longer and passed the X7R test. That is, it was possible to achieve both high reliability and capacity stability. This is as the first subcomponent when the Ti of the perovskite structure is 100 atm% with respect to the ceramic powder having the perovskite structure represented by Ba m TiO 3 (0.9990 ≦ m ≦ 1.0015). Mn is added in an amount of 0.05 atm% or more and 0.35 atm% or less, Mg is added in an amount of 0.4 atm% or more and 0.8 atm% or less as a second subcomponent, and at least one of Ho and Dy is rare earth as a third subcomponent. The element Re is added in an amount of 0.5 atm% or more and 0.9 atm% or less, V is added in an amount of 0.15 atm% or more and 0.30 atm% or less as a fourth auxiliary component, and Si is added in an amount of 0.4 atm% or more and 0.4 atm% or less as a fifth auxiliary component. 9 atm% or less was added, Ca was added at 0.00 atm% or more and 0.45 atm% or less as the sixth auxiliary component, and the average particle size of Bam TiO 3 in the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific examples thereof, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10 セラミック本体
11 誘電体層
12 内部電極層
13 カバー層
20a,20b 外部電極
100 積層セラミックコンデンサ
10
Claims (14)
前記誘電体層は、BaTiO3を主成分とし、当該主成分のTiを100atm%とした場合に、第1副成分としてMnを0.05atm%以上0.35atm%以下含み、第2副成分としてMgを0.4atm%以上0.8atm%以下含み、第3副成分としてHoおよびDyの少なくともいずれか1つの希土類元素を合計で0.5atm%以上0.9atm%以下含み、第4副成分としてVを0.15atm%以上0.30atm%以下含み、第5副成分としてSiを0.4atm%以上0.9atm%以下含み、第6副成分としてCaを0.00atm%以上0.45atm%以下含み、
前記誘電体層を構成するセラミック粒子の平均粒子径は、280nm以上380nm以下である、セラミックコンデンサ。 A laminate in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated is provided.
When BaTiO 3 is the main component and Ti of the main component is 100 atm%, the dielectric layer contains Mn of 0.05 atm% or more and 0.35 atm% or less as the first sub-component, and is used as the second sub-component. It contains Mg of 0.4 atm% or more and 0.8 atm% or less, and contains at least one rare earth element of Ho and Dy as a third subcomponent in total of 0.5 atm% or more and 0.9 atm% or less as a fourth subcomponent. V is contained in an amount of 0.15 atm% or more and 0.30 atm% or less, Si is contained in an amount of 0.4 atm% or more and 0.9 atm% or less as a fifth auxiliary component, and Ca is contained in an amount of 0.00 atm% or more and 0.45 atm% or less as a sixth auxiliary component. Including,
A ceramic capacitor having an average particle diameter of 280 nm or more and 380 nm or less of the ceramic particles constituting the dielectric layer.
The ceramic capacitor according to claim 1, wherein the ceramic capacitor satisfies the X7R characteristics of the EIA standard.
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