焼結体及びセラミックコンデンサ並びにこれらの製造方法
【課題】１１００℃以下の低温焼成でも、緻密で欠陥のない焼結体及びセラミックコンデンサ並びにこれらの製造方法を提供すること。
【解決手段】焼結体は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、この主成分に添加された副成分として、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む、または副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む。
【解決手段】焼結体は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、この主成分に添加された副成分として、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む、または副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックコンデンサの誘電層材料として好適な焼結体とその製造方法、及びセラミックコンデンサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積層セラミックコンデンサにおいて、誘電体層の材料として、チタン酸バリウムがよく用いられている。また、内部電極の材料としては、ＰｔやＰｂ合金が用いられることもあるが、高価であるため、比較的安価なＮｉやＮｉ合金等の卑金属がよく用いられるようになってきている。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８９２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮｉやＮｉ合金を内部電極に用いた場合には、Ｎｉの球状化収縮による内部電極の切れやデラミネーション（層間剥離）などを抑制する観点から、焼成温度は１１００℃以下にするのが望ましい。しかし、現状の材料では、１１００℃以下の低温焼成では焼結しない、もしくは緻密な焼結体を得ることが困難であった。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、１１００℃以下の低温焼成でも、緻密で欠陥のない焼結体及びセラミックコンデンサ並びにこれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の焼結体は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、この主成分に添加された副成分として、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の焼結体は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、この主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴としている。
【０００８】
主成分（チタン酸バリウム）に対して、上述したような副成分を添加することで、１１００℃以下の低温焼成でも焼結可能であり、また緻密な焼結体が得られる。
【０００９】
また、本発明のセラミックコンデンサは、複数の電極と、これら電極間に設けられ、主成分（チタン酸バリウム）と上述の副成分とを含む誘電体層と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
誘電体層の低温焼成が可能になることで、電極の球状化収縮による電極の切れやデラミネーションなどの構造欠陥を抑制できる。
【００１１】
また、本発明の焼結体の製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ｋの化合物と、Ｂの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加して焼成することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の焼結体の製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加して焼成することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のセラミックコンデンサの製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ｋの化合物と、Ｂの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加したものを用いてシート状の誘電体層を形成する工程と、複数の誘電体層の間に電極を介在させてこれらを積層する工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明のセラミックコンデンサの製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加したものを用いてシート状の誘電体層を形成する工程と、複数の誘電体層の間に電極を介在させてこれらを積層する工程と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、焼結体の品質を損なわずに、従来よりも低温での焼成が可能になる。この結果、製造コストを下げることができ、また、電極の球状化収縮を抑制してコンデンサの容量低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るセラミックコンデンサの断面構造を例示する模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る焼結体は、主成分として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含み、この主成分に添加された副成分として、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む。希土類元素は、例えば、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素である。また、副成分として、その他の元素、例えばＢａ、Ｍｎなどを含んでいてもよい。
【００１９】
このような焼結体は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、ＫとＢの水和物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加し、これを還元性雰囲気で焼成することで得られる。チタン酸バリウムは、例えば、酸化チタンの粉末と炭酸バリウムの粉末とを混合して熱処理する固相法にて合成することができる。なお、固相法に限らず、水熱法、シュウ酸法、ゾルゲル法などによりチタン酸バリウムを合成してもよい。
【００２０】
本実施形態に係る焼結体によれば、主成分（チタン酸バリウム）に対して、上述のような副成分を添加することで、１１００℃以下の低温焼成でも焼結が可能になり、また、緻密な焼結体が得られた。さらに、低温での焼成により、製造コストの低減も図れる。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るセラミックコンデンサの断面構造を例示する模式断面図である。
【００２２】
このセラミックコンデンサは、対向する内部電極２間に、上述の主成分及び副成分を含む誘電体層１が設けられた構造を有する。これは、上述の主成分及び副成分を含むものをシート状に成形したグリーンシートの片面に内部電極２を形成し、これを複数枚積層して焼成することで得られる。また、この積層体の側面には、内部電極２の端部に接続された外部電極３、４が設けられている。
【００２３】
内部電極２や外部電極３、４の材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ等の金属もしくはこれらの合金、Ｉｎ−Ｇａ、Ａｇ、Ａｇ−１０Ｐｄ合金等、または、カーボン、グラファイト、カーボンとグラファイトの混合物等を用いることができる。
【００２４】
内部電極２は、例えば、上記の主たる材料からなる粉末に、有機バインダ、分散剤、有機溶剤、必要に応じて還元剤等を所定量加えた後に混練し、所定の粘度とした導電ペーストを、グリーンシートの片面に所定のパターンとなるように印刷し、還元雰囲気中で焼成することにより形成される。内部電極２としては、比較的安価なＮｉまたはＮｉ合金が望ましい。
【００２５】
また、外部電極３、４としては、低抵抗で安価であることからＣｕが望ましい。外部電極３、４は、内部電極２及び誘電体層１からなる積層体に対して、その外側面に塗布法などを用いて形成される。
【００２６】
本実施形態に係るセラミックコンデンサによれば、１１００℃以下の低温焼成が可能になることから、特にＮｉやＮｉ合金を内部電極２に用いた場合でも、Ｎｉの球状化収縮を抑制でき、これに起因する電極の切れやデラミネーションなどの構造欠陥を防げる。これにより、コンデンサの容量低下を抑制できる。
【００２７】
次に、本実施形態に係るセラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。
【００２８】
まず、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３の原料として、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２を、ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比が１．０００〜１．０１１の範囲内となるように秤量して、調合する。
【００２９】
次に、上記主成分の化合物をボールミルに入れ、水を加えて湿式で約２０時間混合・粉砕を行いスラリーとする。そして、このスラリーを脱水・乾燥し、１０００℃以上で仮焼した後、粉砕して、平均粒子径が０．２μｍ未満となるように整粒した。なお、平均粒径は、走査型電子顕微鏡によって粉末を観察し、１００個の粒子の粒子径を測長して求めた。
【００３０】
次に、上記主成分に対して、Ｋ２Ｏ・２Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｉＯ２、Ｒｅ２Ｏ３（Ｒｅは、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素）の各化合物の粉末を各々秤量し、これらの化合物をボールミルに入れ、トルエン−エタノール混合溶剤、ポリビニルブチラール系バインダおよび可塑剤とともに適度な粘度になるまで混合し、ドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。
【００３１】
次に、各グリーンシート上に、Ｎｉ粉末からなる導電ペーストを用いて内部電極を所定形状にスクリーン印刷した後、その導電ペーストが印刷されたグリーンシートを複数積層し、熱圧着して一体化し、積層体を作製した。
【００３２】
そして、その積層体を空気中にて加熱することで有機バインダを除去した後、１１００℃の還元性雰囲気で２時間焼成した後、さらに１０００℃のＮ２ガス雰囲気中で２時間再酸化処理し、この後、内部電極が露出している積層体の端面部に外部電極を焼き付け、図１に例示される構造が得られる。
【００３３】
次に、表１に、誘電体層の組成を様々に変えた実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋについての各種評価結果を示す。
【表１】
【００３４】
実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋにおいて、誘電体層一層あたりの厚さは５μｍで、有効誘電体層は１０層とした。また、一層あたりの内部（対向）電極面積は、０．９１×１０−６［ｍｍ２］である。
【００３５】
比誘電率εは、温度２５［℃］、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、この測定によって得られた静電容量、誘電体層の厚さ、及び内部電極面積から算出した。
【００３６】
誘電損失ｔａｎδは、上記比誘電率と同一条件下で、ＬＣＲメーターを用いて測定した。
【００３７】
絶縁抵抗Ｒは、２５℃の条件下で、実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋの各積層セラミックコンデンサに、直流１００［Ｖ］の電圧を３分間印加し測定した。
【００３８】
容量変化率は、実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋの各積層セラミックコンデンサを恒温層に入れ、−５５℃から８５℃の各温度において、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、２５℃の静電容量に対する静電容量の変化を求めることによって得た。この静電容量の変化率から、ＥＩＡ（Electronic Industries Association）のＸ５Ｒ規格（−５５℃から８５℃の容量変化率（２５℃基準）がプラスマイナス１５％）の適合性を判断した。
【００３９】
また、「焼結しない」とは、厚さ４０μｍのグリーンシートを複数枚重ねて厚さ１ｍｍになるようにし、その後１ｃｍ角に切断し焼成して得た密度測定用サンプルにて密度を測定し、これが５．７以下の密度の場合に、「焼結しない」とした。
【００４０】
表１において、１列目の項目は、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比を表す。
【００４１】
また、副成分における、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏの各数値は、主成分（ＢａＴｉＯ３）１００モル部に対して、Ｋ化合物のＫに換算したモル部、Ｂ化合物のＢに換算したモル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算したモル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算したモル部、Ｙ化合物のＹに換算したモル部、Ｄｙ化合物のＤｙに換算したモル部、Ｈｏ化合物のＨｏに換算したモル部、をそれぞれを表す。
【００４２】
表１の結果より、Ｂａ／Ｔｉ比が１．０００より小さい比較例Ｉは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。Ｂａ／Ｔｉ比が１．０１１より大きい比較例Ｈは、比誘電率が低かった。したがって、Ｂａ／Ｔｉ比は、１．０００〜１．０１１が望ましい。
【００４３】
また、主成分１００モル部に対するＫ化合物のＫに換算した割合が０．２５モル部より小さい比較例Ａは、１１００℃では焼結しなかった。Ｋ化合物のＫに換算した割合が１．００モル部より大きい比較例Ｂは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。同じくＫ化合物のＫに換算した割合が１．００モル部より大きい比較例Ｅは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対するＫ化合物のＫに換算した割合は、０．２５〜１．００モル部が望ましい。
【００４４】
また、主成分１００モル部に対するＢ化合物のＢに換算した割合が０．５０モル部より小さい比較例Ａ及び比較例Ｃは、１１００℃では焼結しなかった。Ｂ化合物のＢに換算した割合が２．００モル部より大きい比較例Ｂ及び比較例Ｄは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＢ化合物のＢに換算した割合は、０．５０〜２．００モル部が望ましい。
【００４５】
また、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．１０モル部より小さい比較例Ｆは、１１００℃では焼結しなかった。Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．９０モル部より大きい比較例Ｇは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合は、１．１０〜１．７０モル部が望ましい。
【００４６】
また、主成分１００モル部に対する希土類元素（Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ）化合物の希土類元素（Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ）に換算した割合が０．７０モル部より小さい比較例Ｊは、１１００℃では焼結しなかった。希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が１．６０モル部より大きい比較例Ｋは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対する希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合は、０．７０〜１．６０モル部が望ましい。
【００４７】
なお、上述の望ましい条件をすべて満足する実施例１〜１１について、主成分１００モル部に対するＭｇ化合物のＭｇに換算した割合は、１．００〜１．７０モル部の範囲内であった。
【００４８】
以上の結果より、主成分のＢａ／主成分のＴｉ比が１．０００〜１．０１１であり、主成分１００モル部に対して、Ｋ化合物のＫに換算した割合が０．２５〜１．００モル部、Ｂ化合物のＢに換算した割合が０．５０〜２．００モル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．１０〜１．７０モル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算した割合が１．００〜１．７０モル部、希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が０．７０〜１．６０モル部であることが望ましい。これを満足する実施例１〜１１では、１１００℃以下でも正常に焼結し、高い比誘電率が得られ、かつＸ５Ｒ規格にも適合する。
【００４９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５０】
本発明の第２の実施形態に係る焼結体は、主成分として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含み、この主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む。希土類元素は、例えば、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素である。また、副成分として、その他元素、例えばＢａなどを含んでいてもよい。
【００５１】
このような焼結体は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加し、これを還元性雰囲気で焼成することで得られる。チタン酸バリウムは、例えば、酸化チタンの粉末と炭酸バリウムの粉末とを混合して熱処理する固相法にて合成することができる。なお、固相法に限らず、水熱法、シュウ酸法、ゾルゲル法などによりチタン酸バリウムを合成してもよい。
【００５２】
本実施形態に係る焼結体によれば、主成分（チタン酸バリウム）に対して、上述のような副成分を添加することで、１１００℃以下の低温焼成でも焼結が可能になり、また、緻密な焼結体が得られた。さらに、低温での焼成により、製造コストの低減も図れる。
【００５３】
第２の実施形態に係るセラミックコンデンサの断面構造は、第１の実施形態と同様であり、図１に例示されるように、対向する内部電極２間に、上述の主成分及び副成分を含む誘電体層１が設けられた構造を有する。
【００５４】
そして、第２の実施形態に係るセラミックコンデンサにおいても、１１００℃以下の低温焼成が可能になることから、特にＮｉやＮｉ合金を内部電極２に用いた場合でも、Ｎｉの球状化収縮を抑制でき、これに起因する電極の切れやデラミネーションなどの構造欠陥を防げる。これにより、コンデンサの容量低下を抑制できる。
【００５５】
次に、第２の実施形態に係るセラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。
【００５６】
まず、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３の原料として、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２を、ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比が１．０００〜１．００８の範囲内となるように秤量して、調合する。
【００５７】
次に、上記主成分の化合物をボールミルに入れ、水を加えて湿式で約２０時間混合・粉砕を行いスラリーとする。そして、このスラリーを脱水・乾燥し、１０００℃以上で仮焼した後、粉砕して、平均粒子径が０．２μｍ未満となるように整粒した。なお、平均粒径は、走査型電子顕微鏡によって粉末を観察し、１００個の粒子の粒子径を測長して求めた。
【００５８】
次に、上記主成分に対して、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｉＯ２、Ｒｅ２Ｏ３（Ｒｅは、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素）の各化合物の粉末を各々秤量し、これらの化合物をボールミルに入れ、トルエン−エタノール混合溶剤、ポリビニルブチラール系バインダおよび可塑剤とともに適度な粘度になるまで混合し、ドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。
【００５９】
次に、各グリーンシート上に、Ｎｉ粉末からなる導電ペーストを用いて内部電極を所定形状にスクリーン印刷した後、その導電ペーストが印刷されたグリーンシートを複数積層し、熱圧着して一体化し、積層体を作製した。
【００６０】
そして、その積層体を空気中にて加熱することで有機バインダを除去した後、１１００℃の還元性雰囲気で２時間焼成した後、さらに１０００℃のＮ２ガス雰囲気中で２時間再酸化処理し、この後、内部電極が露出している積層体の端面部に外部電極を焼き付け、図１に例示される構造が得られる。
【００６１】
次に、表２に、誘電体層の組成を様々に変えた実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘについての各種評価結果を示す。
【表２】
【００６２】
実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘにおいて、誘電体層一層あたりの厚さは５μｍで、有効誘電体層は１０層とした。また、一層あたりの内部（対向）電極面積は、０．９１×１０−６［ｍｍ２］である。
【００６３】
比誘電率εは、温度２５［℃］、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、この測定によって得られた静電容量、誘電体層の厚さ、及び内部電極面積から算出した。
【００６４】
誘電損失ｔａｎδは、上記比誘電率と同一条件下で、ＬＣＲメーターを用いて測定した。
【００６５】
絶縁抵抗Ｒは、２５℃の条件下で、実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘの各積層セラミックコンデンサに、直流１００［Ｖ］の電圧を３分間印加し測定した。
【００６６】
容量変化率は、実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘの各積層セラミックコンデンサを恒温層に入れ、−５５℃から８５℃の各温度において、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、２５℃の静電容量に対する静電容量の変化を求めることによって得た。この静電容量の変化率から、ＥＩＡ（Electronic Industries Association）のＸ５Ｒ規格（−５５℃から８５℃の容量変化率（２５℃基準）がプラスマイナス１５％）の適合性を判断した。
【００６７】
また、「焼結しない」とは、厚さ４０μｍのグリーンシートを複数枚重ねて厚さ１ｍｍになるようにし、その後１ｃｍ角に切断し焼成して得た密度測定用サンプルにて密度を測定し、これが５．７以下の密度の場合に、「焼結しない」とした。
【００６８】
表２において、１列目の項目は、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比を表す。
【００６９】
また、副成分における、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏの各数値は、主成分（ＢａＴｉＯ３）１００モル部に対して、Ａｌ化合物のＡｌに換算したモル部、Ｃｕ化合物のＣｕに換算したモル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算したモル部、Ｍｎ化合物のＭｎに換算したモル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算したモル部、Ｙ化合物のＹに換算したモル部、Ｄｙ化合物のＤｙに換算したモル部、Ｈｏ化合物のＨｏに換算したモル部、をそれぞれ表す。
【００７０】
表２の結果より、Ｂａ／Ｔｉ比が１．０００より小さい比較例Ｔは、Ｘ５Ｒ規格に不適合であった。Ｂａ／Ｔｉ比が１．００８より大きい比較例Ｘは、１１００℃では焼結しなかった。したがって、Ｂａ／Ｔｉ比は、１．０００〜１．００８が望ましい。
【００７１】
また、主成分１００モル部に対するＡｌ化合物のＡｌに換算した割合が０．１５モル部より小さい比較例Ｌは、１１００℃では焼結しなかった。Ａｌ化合物のＡｌに換算した割合が０．５０モル部より大きい比較例Ｏは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対するＡｌ化合物のＡｌに換算した割合は、０．１５〜０．５０モル部が望ましい。
【００７２】
また、主成分１００モル部に対するＣｕ化合物のＣｕに換算した割合が０．１０モル部より小さい比較例Ｎは、１１００℃では焼結しなかった。Ｃｕ化合物のＣｕに換算した割合が０．７０モル部より大きい比較例Ｍは、絶縁抵抗が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＣｕ化合物のＣｕに換算した割合は、０．１０〜０．７０モル部が望ましい。
【００７３】
また、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．３０モル部より小さい比較例Ｓは、１１００℃では焼結しなかった。Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．９０モル部より大きい比較例Ｒは、Ｘ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合は、１．３０〜１．９０モル部が望ましい。
【００７４】
また、主成分１００モル部に対するＭｎ化合物のＭｎに換算した割合が０．１０モル部より小さい比較例Ｐは、１１００℃では焼結しなかった。Ｍｎ化合物のＭｎに換算した割合が０．５０モル部より大きい比較例Ｑは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対するＭｎ化合物のＭｎに換算した割合は、０．１０〜０．５０モル部が望ましい。
【００７５】
また、主成分１００モル部に対するＭｇ化合物のＭｇに換算した割合が１．００モル部より小さい比較例Ｖは、１１００℃では焼結しなかった。Ｍｇ化合物のＭｇに換算した割合が２．００モル部より大きい比較例Ｕは、１１００℃では焼結しなかった。したがって、主成分１００モル部に対するＭｇ化合物のＭｇに換算した割合は、１．００〜２．００モル部が望ましい。
【００７６】
また、主成分１００モル部に対する希土類元素（Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ）化合物の希土類元素に換算した割合が０．８０モル部より小さい比較例Ｘは、１１００℃では焼結しなかった。希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が１．６０モル部より大きい比較例Ｗは、１１００℃では焼結しなかった。したがって、主成分１００モル部に対する希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合は、０．８０〜１．６０モル部が望ましい。
【００７７】
以上の結果より、主成分のＢａ／主成分のＴｉ比が１．０００〜１．００８であり、主成分１００モル部に対して、Ａｌ化合物のＡｌに換算した割合が０．１５〜０．５０モル部、Ｃｕ化合物のＣｕに換算した割合が０．１０〜０．７０モル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．３０〜１．９０モル部、Ｍｎ化合物のＭｎに換算した割合が０．１０〜０．５０モル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算した割合が１．００〜２．００モル部、希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が０．８０〜１．６０モル部であることが望ましい。これを満足する実施例１２〜２４では、１１００℃以下でも正常に焼結し、高い比誘電率が得られ、かつＸ５Ｒ規格にも適合する。
【符号の説明】
【００７８】
１ 誘電体層
２ 内部電極
３，４ 外部電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックコンデンサの誘電層材料として好適な焼結体とその製造方法、及びセラミックコンデンサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、積層セラミックコンデンサにおいて、誘電体層の材料として、チタン酸バリウムがよく用いられている。また、内部電極の材料としては、ＰｔやＰｂ合金が用いられることもあるが、高価であるため、比較的安価なＮｉやＮｉ合金等の卑金属がよく用いられるようになってきている。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８９２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮｉやＮｉ合金を内部電極に用いた場合には、Ｎｉの球状化収縮による内部電極の切れやデラミネーション（層間剥離）などを抑制する観点から、焼成温度は１１００℃以下にするのが望ましい。しかし、現状の材料では、１１００℃以下の低温焼成では焼結しない、もしくは緻密な焼結体を得ることが困難であった。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、１１００℃以下の低温焼成でも、緻密で欠陥のない焼結体及びセラミックコンデンサ並びにこれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の焼結体は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、この主成分に添加された副成分として、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の焼結体は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、この主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴としている。
【０００８】
主成分（チタン酸バリウム）に対して、上述したような副成分を添加することで、１１００℃以下の低温焼成でも焼結可能であり、また緻密な焼結体が得られる。
【０００９】
また、本発明のセラミックコンデンサは、複数の電極と、これら電極間に設けられ、主成分（チタン酸バリウム）と上述の副成分とを含む誘電体層と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
誘電体層の低温焼成が可能になることで、電極の球状化収縮による電極の切れやデラミネーションなどの構造欠陥を抑制できる。
【００１１】
また、本発明の焼結体の製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ｋの化合物と、Ｂの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加して焼成することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の焼結体の製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加して焼成することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のセラミックコンデンサの製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ｋの化合物と、Ｂの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加したものを用いてシート状の誘電体層を形成する工程と、複数の誘電体層の間に電極を介在させてこれらを積層する工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明のセラミックコンデンサの製造方法は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加したものを用いてシート状の誘電体層を形成する工程と、複数の誘電体層の間に電極を介在させてこれらを積層する工程と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、焼結体の品質を損なわずに、従来よりも低温での焼成が可能になる。この結果、製造コストを下げることができ、また、電極の球状化収縮を抑制してコンデンサの容量低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るセラミックコンデンサの断面構造を例示する模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る焼結体は、主成分として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含み、この主成分に添加された副成分として、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む。希土類元素は、例えば、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素である。また、副成分として、その他の元素、例えばＢａ、Ｍｎなどを含んでいてもよい。
【００１９】
このような焼結体は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、ＫとＢの水和物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加し、これを還元性雰囲気で焼成することで得られる。チタン酸バリウムは、例えば、酸化チタンの粉末と炭酸バリウムの粉末とを混合して熱処理する固相法にて合成することができる。なお、固相法に限らず、水熱法、シュウ酸法、ゾルゲル法などによりチタン酸バリウムを合成してもよい。
【００２０】
本実施形態に係る焼結体によれば、主成分（チタン酸バリウム）に対して、上述のような副成分を添加することで、１１００℃以下の低温焼成でも焼結が可能になり、また、緻密な焼結体が得られた。さらに、低温での焼成により、製造コストの低減も図れる。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るセラミックコンデンサの断面構造を例示する模式断面図である。
【００２２】
このセラミックコンデンサは、対向する内部電極２間に、上述の主成分及び副成分を含む誘電体層１が設けられた構造を有する。これは、上述の主成分及び副成分を含むものをシート状に成形したグリーンシートの片面に内部電極２を形成し、これを複数枚積層して焼成することで得られる。また、この積層体の側面には、内部電極２の端部に接続された外部電極３、４が設けられている。
【００２３】
内部電極２や外部電極３、４の材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ等の金属もしくはこれらの合金、Ｉｎ−Ｇａ、Ａｇ、Ａｇ−１０Ｐｄ合金等、または、カーボン、グラファイト、カーボンとグラファイトの混合物等を用いることができる。
【００２４】
内部電極２は、例えば、上記の主たる材料からなる粉末に、有機バインダ、分散剤、有機溶剤、必要に応じて還元剤等を所定量加えた後に混練し、所定の粘度とした導電ペーストを、グリーンシートの片面に所定のパターンとなるように印刷し、還元雰囲気中で焼成することにより形成される。内部電極２としては、比較的安価なＮｉまたはＮｉ合金が望ましい。
【００２５】
また、外部電極３、４としては、低抵抗で安価であることからＣｕが望ましい。外部電極３、４は、内部電極２及び誘電体層１からなる積層体に対して、その外側面に塗布法などを用いて形成される。
【００２６】
本実施形態に係るセラミックコンデンサによれば、１１００℃以下の低温焼成が可能になることから、特にＮｉやＮｉ合金を内部電極２に用いた場合でも、Ｎｉの球状化収縮を抑制でき、これに起因する電極の切れやデラミネーションなどの構造欠陥を防げる。これにより、コンデンサの容量低下を抑制できる。
【００２７】
次に、本実施形態に係るセラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。
【００２８】
まず、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３の原料として、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２を、ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比が１．０００〜１．０１１の範囲内となるように秤量して、調合する。
【００２９】
次に、上記主成分の化合物をボールミルに入れ、水を加えて湿式で約２０時間混合・粉砕を行いスラリーとする。そして、このスラリーを脱水・乾燥し、１０００℃以上で仮焼した後、粉砕して、平均粒子径が０．２μｍ未満となるように整粒した。なお、平均粒径は、走査型電子顕微鏡によって粉末を観察し、１００個の粒子の粒子径を測長して求めた。
【００３０】
次に、上記主成分に対して、Ｋ２Ｏ・２Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｉＯ２、Ｒｅ２Ｏ３（Ｒｅは、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素）の各化合物の粉末を各々秤量し、これらの化合物をボールミルに入れ、トルエン−エタノール混合溶剤、ポリビニルブチラール系バインダおよび可塑剤とともに適度な粘度になるまで混合し、ドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。
【００３１】
次に、各グリーンシート上に、Ｎｉ粉末からなる導電ペーストを用いて内部電極を所定形状にスクリーン印刷した後、その導電ペーストが印刷されたグリーンシートを複数積層し、熱圧着して一体化し、積層体を作製した。
【００３２】
そして、その積層体を空気中にて加熱することで有機バインダを除去した後、１１００℃の還元性雰囲気で２時間焼成した後、さらに１０００℃のＮ２ガス雰囲気中で２時間再酸化処理し、この後、内部電極が露出している積層体の端面部に外部電極を焼き付け、図１に例示される構造が得られる。
【００３３】
次に、表１に、誘電体層の組成を様々に変えた実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋについての各種評価結果を示す。
【表１】
【００３４】
実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋにおいて、誘電体層一層あたりの厚さは５μｍで、有効誘電体層は１０層とした。また、一層あたりの内部（対向）電極面積は、０．９１×１０−６［ｍｍ２］である。
【００３５】
比誘電率εは、温度２５［℃］、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、この測定によって得られた静電容量、誘電体層の厚さ、及び内部電極面積から算出した。
【００３６】
誘電損失ｔａｎδは、上記比誘電率と同一条件下で、ＬＣＲメーターを用いて測定した。
【００３７】
絶縁抵抗Ｒは、２５℃の条件下で、実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋの各積層セラミックコンデンサに、直流１００［Ｖ］の電圧を３分間印加し測定した。
【００３８】
容量変化率は、実施例１〜１１及び比較例Ａ〜Ｋの各積層セラミックコンデンサを恒温層に入れ、−５５℃から８５℃の各温度において、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、２５℃の静電容量に対する静電容量の変化を求めることによって得た。この静電容量の変化率から、ＥＩＡ（Electronic Industries Association）のＸ５Ｒ規格（−５５℃から８５℃の容量変化率（２５℃基準）がプラスマイナス１５％）の適合性を判断した。
【００３９】
また、「焼結しない」とは、厚さ４０μｍのグリーンシートを複数枚重ねて厚さ１ｍｍになるようにし、その後１ｃｍ角に切断し焼成して得た密度測定用サンプルにて密度を測定し、これが５．７以下の密度の場合に、「焼結しない」とした。
【００４０】
表１において、１列目の項目は、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比を表す。
【００４１】
また、副成分における、Ｋ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏの各数値は、主成分（ＢａＴｉＯ３）１００モル部に対して、Ｋ化合物のＫに換算したモル部、Ｂ化合物のＢに換算したモル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算したモル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算したモル部、Ｙ化合物のＹに換算したモル部、Ｄｙ化合物のＤｙに換算したモル部、Ｈｏ化合物のＨｏに換算したモル部、をそれぞれを表す。
【００４２】
表１の結果より、Ｂａ／Ｔｉ比が１．０００より小さい比較例Ｉは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。Ｂａ／Ｔｉ比が１．０１１より大きい比較例Ｈは、比誘電率が低かった。したがって、Ｂａ／Ｔｉ比は、１．０００〜１．０１１が望ましい。
【００４３】
また、主成分１００モル部に対するＫ化合物のＫに換算した割合が０．２５モル部より小さい比較例Ａは、１１００℃では焼結しなかった。Ｋ化合物のＫに換算した割合が１．００モル部より大きい比較例Ｂは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。同じくＫ化合物のＫに換算した割合が１．００モル部より大きい比較例Ｅは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対するＫ化合物のＫに換算した割合は、０．２５〜１．００モル部が望ましい。
【００４４】
また、主成分１００モル部に対するＢ化合物のＢに換算した割合が０．５０モル部より小さい比較例Ａ及び比較例Ｃは、１１００℃では焼結しなかった。Ｂ化合物のＢに換算した割合が２．００モル部より大きい比較例Ｂ及び比較例Ｄは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＢ化合物のＢに換算した割合は、０．５０〜２．００モル部が望ましい。
【００４５】
また、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．１０モル部より小さい比較例Ｆは、１１００℃では焼結しなかった。Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．９０モル部より大きい比較例Ｇは、比誘電率が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合は、１．１０〜１．７０モル部が望ましい。
【００４６】
また、主成分１００モル部に対する希土類元素（Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ）化合物の希土類元素（Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ）に換算した割合が０．７０モル部より小さい比較例Ｊは、１１００℃では焼結しなかった。希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が１．６０モル部より大きい比較例Ｋは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対する希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合は、０．７０〜１．６０モル部が望ましい。
【００４７】
なお、上述の望ましい条件をすべて満足する実施例１〜１１について、主成分１００モル部に対するＭｇ化合物のＭｇに換算した割合は、１．００〜１．７０モル部の範囲内であった。
【００４８】
以上の結果より、主成分のＢａ／主成分のＴｉ比が１．０００〜１．０１１であり、主成分１００モル部に対して、Ｋ化合物のＫに換算した割合が０．２５〜１．００モル部、Ｂ化合物のＢに換算した割合が０．５０〜２．００モル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．１０〜１．７０モル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算した割合が１．００〜１．７０モル部、希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が０．７０〜１．６０モル部であることが望ましい。これを満足する実施例１〜１１では、１１００℃以下でも正常に焼結し、高い比誘電率が得られ、かつＸ５Ｒ規格にも適合する。
【００４９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５０】
本発明の第２の実施形態に係る焼結体は、主成分として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含み、この主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含む。希土類元素は、例えば、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素である。また、副成分として、その他元素、例えばＢａなどを含んでいてもよい。
【００５１】
このような焼結体は、チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加し、これを還元性雰囲気で焼成することで得られる。チタン酸バリウムは、例えば、酸化チタンの粉末と炭酸バリウムの粉末とを混合して熱処理する固相法にて合成することができる。なお、固相法に限らず、水熱法、シュウ酸法、ゾルゲル法などによりチタン酸バリウムを合成してもよい。
【００５２】
本実施形態に係る焼結体によれば、主成分（チタン酸バリウム）に対して、上述のような副成分を添加することで、１１００℃以下の低温焼成でも焼結が可能になり、また、緻密な焼結体が得られた。さらに、低温での焼成により、製造コストの低減も図れる。
【００５３】
第２の実施形態に係るセラミックコンデンサの断面構造は、第１の実施形態と同様であり、図１に例示されるように、対向する内部電極２間に、上述の主成分及び副成分を含む誘電体層１が設けられた構造を有する。
【００５４】
そして、第２の実施形態に係るセラミックコンデンサにおいても、１１００℃以下の低温焼成が可能になることから、特にＮｉやＮｉ合金を内部電極２に用いた場合でも、Ｎｉの球状化収縮を抑制でき、これに起因する電極の切れやデラミネーションなどの構造欠陥を防げる。これにより、コンデンサの容量低下を抑制できる。
【００５５】
次に、第２の実施形態に係るセラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。
【００５６】
まず、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３の原料として、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２を、ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比が１．０００〜１．００８の範囲内となるように秤量して、調合する。
【００５７】
次に、上記主成分の化合物をボールミルに入れ、水を加えて湿式で約２０時間混合・粉砕を行いスラリーとする。そして、このスラリーを脱水・乾燥し、１０００℃以上で仮焼した後、粉砕して、平均粒子径が０．２μｍ未満となるように整粒した。なお、平均粒径は、走査型電子顕微鏡によって粉末を観察し、１００個の粒子の粒子径を測長して求めた。
【００５８】
次に、上記主成分に対して、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｉＯ２、Ｒｅ２Ｏ３（Ｒｅは、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる１種以上の元素）の各化合物の粉末を各々秤量し、これらの化合物をボールミルに入れ、トルエン−エタノール混合溶剤、ポリビニルブチラール系バインダおよび可塑剤とともに適度な粘度になるまで混合し、ドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。
【００５９】
次に、各グリーンシート上に、Ｎｉ粉末からなる導電ペーストを用いて内部電極を所定形状にスクリーン印刷した後、その導電ペーストが印刷されたグリーンシートを複数積層し、熱圧着して一体化し、積層体を作製した。
【００６０】
そして、その積層体を空気中にて加熱することで有機バインダを除去した後、１１００℃の還元性雰囲気で２時間焼成した後、さらに１０００℃のＮ２ガス雰囲気中で２時間再酸化処理し、この後、内部電極が露出している積層体の端面部に外部電極を焼き付け、図１に例示される構造が得られる。
【００６１】
次に、表２に、誘電体層の組成を様々に変えた実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘについての各種評価結果を示す。
【表２】
【００６２】
実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘにおいて、誘電体層一層あたりの厚さは５μｍで、有効誘電体層は１０層とした。また、一層あたりの内部（対向）電極面積は、０．９１×１０−６［ｍｍ２］である。
【００６３】
比誘電率εは、温度２５［℃］、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、この測定によって得られた静電容量、誘電体層の厚さ、及び内部電極面積から算出した。
【００６４】
誘電損失ｔａｎδは、上記比誘電率と同一条件下で、ＬＣＲメーターを用いて測定した。
【００６５】
絶縁抵抗Ｒは、２５℃の条件下で、実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘの各積層セラミックコンデンサに、直流１００［Ｖ］の電圧を３分間印加し測定した。
【００６６】
容量変化率は、実施例１２〜２４及び比較例Ｌ〜Ｘの各積層セラミックコンデンサを恒温層に入れ、−５５℃から８５℃の各温度において、周波数１［ｋＨｚ］、電圧２．５［Ｖ］の条件で、ＬＣＲメーターを用いて静電容量を測定し、２５℃の静電容量に対する静電容量の変化を求めることによって得た。この静電容量の変化率から、ＥＩＡ（Electronic Industries Association）のＸ５Ｒ規格（−５５℃から８５℃の容量変化率（２５℃基準）がプラスマイナス１５％）の適合性を判断した。
【００６７】
また、「焼結しない」とは、厚さ４０μｍのグリーンシートを複数枚重ねて厚さ１ｍｍになるようにし、その後１ｃｍ角に切断し焼成して得た密度測定用サンプルにて密度を測定し、これが５．７以下の密度の場合に、「焼結しない」とした。
【００６８】
表２において、１列目の項目は、誘電体層の主成分ＢａＴｉＯ３におけるＢａ／Ｔｉ比を表す。
【００６９】
また、副成分における、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏの各数値は、主成分（ＢａＴｉＯ３）１００モル部に対して、Ａｌ化合物のＡｌに換算したモル部、Ｃｕ化合物のＣｕに換算したモル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算したモル部、Ｍｎ化合物のＭｎに換算したモル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算したモル部、Ｙ化合物のＹに換算したモル部、Ｄｙ化合物のＤｙに換算したモル部、Ｈｏ化合物のＨｏに換算したモル部、をそれぞれ表す。
【００７０】
表２の結果より、Ｂａ／Ｔｉ比が１．０００より小さい比較例Ｔは、Ｘ５Ｒ規格に不適合であった。Ｂａ／Ｔｉ比が１．００８より大きい比較例Ｘは、１１００℃では焼結しなかった。したがって、Ｂａ／Ｔｉ比は、１．０００〜１．００８が望ましい。
【００７１】
また、主成分１００モル部に対するＡｌ化合物のＡｌに換算した割合が０．１５モル部より小さい比較例Ｌは、１１００℃では焼結しなかった。Ａｌ化合物のＡｌに換算した割合が０．５０モル部より大きい比較例Ｏは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対するＡｌ化合物のＡｌに換算した割合は、０．１５〜０．５０モル部が望ましい。
【００７２】
また、主成分１００モル部に対するＣｕ化合物のＣｕに換算した割合が０．１０モル部より小さい比較例Ｎは、１１００℃では焼結しなかった。Ｃｕ化合物のＣｕに換算した割合が０．７０モル部より大きい比較例Ｍは、絶縁抵抗が低く、またＸ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＣｕ化合物のＣｕに換算した割合は、０．１０〜０．７０モル部が望ましい。
【００７３】
また、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．３０モル部より小さい比較例Ｓは、１１００℃では焼結しなかった。Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．９０モル部より大きい比較例Ｒは、Ｘ５Ｒ規格に不適合であった。したがって、主成分１００モル部に対するＳｉ化合物のＳｉに換算した割合は、１．３０〜１．９０モル部が望ましい。
【００７４】
また、主成分１００モル部に対するＭｎ化合物のＭｎに換算した割合が０．１０モル部より小さい比較例Ｐは、１１００℃では焼結しなかった。Ｍｎ化合物のＭｎに換算した割合が０．５０モル部より大きい比較例Ｑは、比誘電率が低かった。したがって、主成分１００モル部に対するＭｎ化合物のＭｎに換算した割合は、０．１０〜０．５０モル部が望ましい。
【００７５】
また、主成分１００モル部に対するＭｇ化合物のＭｇに換算した割合が１．００モル部より小さい比較例Ｖは、１１００℃では焼結しなかった。Ｍｇ化合物のＭｇに換算した割合が２．００モル部より大きい比較例Ｕは、１１００℃では焼結しなかった。したがって、主成分１００モル部に対するＭｇ化合物のＭｇに換算した割合は、１．００〜２．００モル部が望ましい。
【００７６】
また、主成分１００モル部に対する希土類元素（Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ）化合物の希土類元素に換算した割合が０．８０モル部より小さい比較例Ｘは、１１００℃では焼結しなかった。希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が１．６０モル部より大きい比較例Ｗは、１１００℃では焼結しなかった。したがって、主成分１００モル部に対する希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合は、０．８０〜１．６０モル部が望ましい。
【００７７】
以上の結果より、主成分のＢａ／主成分のＴｉ比が１．０００〜１．００８であり、主成分１００モル部に対して、Ａｌ化合物のＡｌに換算した割合が０．１５〜０．５０モル部、Ｃｕ化合物のＣｕに換算した割合が０．１０〜０．７０モル部、Ｓｉ化合物のＳｉに換算した割合が１．３０〜１．９０モル部、Ｍｎ化合物のＭｎに換算した割合が０．１０〜０．５０モル部、Ｍｇ化合物のＭｇに換算した割合が１．００〜２．００モル部、希土類元素化合物の希土類元素に換算した割合が０．８０〜１．６０モル部であることが望ましい。これを満足する実施例１２〜２４では、１１００℃以下でも正常に焼結し、高い比誘電率が得られ、かつＸ５Ｒ規格にも適合する。
【符号の説明】
【００７８】
１ 誘電体層
２ 内部電極
３，４ 外部電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として、チタン酸バリウムを含み、
前記主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴とする焼結体。
【請求項２】
前記主成分のＢａ／前記主成分のＴｉ比が、１．０００〜１．００８であり、
前記主成分１００モル部に対して、
前記Ａｌが、０．１５〜０．５０モル部、
前記Ｃｕが、０．１０〜０．７０モル部、
前記Ｓｉが、１．３０〜１．９０モル部、
前記Ｍｎが、０．１０〜０．５０モル部、
前記Ｍｇが、１．００〜２．００モル部、
および前記希土類元素が、０．８０〜１．６０モル部
の割合で含まれることを特徴とする請求項１記載の焼結体。
【請求項３】
複数の電極と、前記電極間に設けられた誘電体層と、を備えたセラミックコンデンサであって、
前記誘電体層は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、かつ前記主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴とするセラミックコンデンサ。
【請求項４】
チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加して焼成することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項５】
チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加したものを用いてシート状の誘電体層を形成する工程と、
複数の前記誘電体層の間に電極を介在させてこれらを積層する工程と、
を備えたことを特徴とするセラミックコンデンサの製造方法。
【請求項１】
主成分として、チタン酸バリウムを含み、
前記主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴とする焼結体。
【請求項２】
前記主成分のＢａ／前記主成分のＴｉ比が、１．０００〜１．００８であり、
前記主成分１００モル部に対して、
前記Ａｌが、０．１５〜０．５０モル部、
前記Ｃｕが、０．１０〜０．７０モル部、
前記Ｓｉが、１．３０〜１．９０モル部、
前記Ｍｎが、０．１０〜０．５０モル部、
前記Ｍｇが、１．００〜２．００モル部、
および前記希土類元素が、０．８０〜１．６０モル部
の割合で含まれることを特徴とする請求項１記載の焼結体。
【請求項３】
複数の電極と、前記電極間に設けられた誘電体層と、を備えたセラミックコンデンサであって、
前記誘電体層は、主成分としてチタン酸バリウムを含み、かつ前記主成分に添加された副成分として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇの各元素および希土類元素を含むことを特徴とするセラミックコンデンサ。
【請求項４】
チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加して焼成することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項５】
チタン酸バリウムに、副成分の原料として、Ａｌの化合物と、Ｃｕの化合物と、Ｓｉの化合物と、Ｍｎの化合物と、Ｍｇの化合物と、希土類元素の化合物とを添加したものを用いてシート状の誘電体層を形成する工程と、
複数の前記誘電体層の間に電極を介在させてこれらを積層する工程と、
を備えたことを特徴とするセラミックコンデンサの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−３６０８３（Ｐ２０１２−３６０８３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４６３８（Ｐ２０１１−１９４６３８）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【分割の表示】特願２００５−３６５８１１（Ｐ２００５−３６５８１１）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【分割の表示】特願２００５−３６５８１１（Ｐ２００５−３６５８１１）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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