誘電体磁器およびコンデンサ
【課題】 比誘電率の温度変化率の小さい誘電体磁器とそれを用いたコンデンサを提供する。
【解決手段】 チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａと酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂとを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％である。
【解決手段】 チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａと酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂとを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸バリウムを主成分として形成される誘電体磁器と、それを誘電体層とするコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度の青色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が開発されたことにより高視認性を達成可能なフルカラーのＬＥＤ表示装置とともに、ＬＥＤを発光源とする照明機器の開発が急速に進みつつある。
【０００３】
このようなＬＥＤを用いた電子機器では、ＡＣ−ＤＣコンバータを用いて商用電源からＬＥＤを駆動するための直流電圧を生成させる方式が採用されているが、ＡＣ−ＤＣコンバータは、商用電源（１００Ｖ）の交流電圧から所望の直流の出力電圧を生成してＬＥＤを駆動する回路であり、このような回路に用いられる整流回路には制御回路素子としての電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とともにコンデンサが搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
ところが、このようなＬＥＤを用いた電子機器では、印加される電圧が高いことに加え、発光時の発熱による温度変化が大きいことから、コンデンサとしては高電圧かつ高温でも広い温度範囲において比誘電率の変化率の小さいコンデンサが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、比誘電率の温度変化率の小さい誘電体磁器とそれを用いたコンデンサ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】
【０００７】
本発明の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子と酸化イッテルビウムの結晶粒子とを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のコンデンサは、複数の電極層と、該電極層内に配置された請求項１に記載の誘電体磁器からなる誘電体層と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンデンサは、前記誘電体磁器が、バナジウムと、マンガンと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、前記チタン１００モルに対して、前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有することが望ましい。
【００１０】
本発明のコンデンサは、前記チタン１００モルに対して、前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、前記誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比誘電率の温度変化率の小さい誘電体磁器とそれを用いたコンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本実施形態の誘電体磁器をコンデンサに適用した一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のコンデンサを構成する誘電体層の一部を拡大した結晶粒子および粒界相の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本実施形態の誘電体磁器をコンデンサに適用した例について、図１の概略断面図をもとに詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施形態の誘電体磁器をコンデンサに適用した一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のコンデンサを構成する誘電体層の一部を拡大した結晶粒子および粒界相の状態を示す模式図である。
【００１４】
本実施形態のコンデンサは、コンデンサ本体１の両端部に外部電極３が形成されている。外部電極３は、例えば、ＣｕもしくはＣｕとＮｉの合金ペーストを焼き付けて形成されている。
【００１５】
コンデンサ本体１は、複数の電極層７と、この電極層７間に配置された誘電体磁器からなる誘電体層５と、を有するものであり、誘電体層５と電極層７とが交互に積層され構成されている。図１では誘電体層５と電極層７との積層状態を単純化して示しているが、本実施形態のコンデンサは誘電体層５と電極層７とが数百層にも及ぶ積層体となっている。
【００１６】
誘電体磁器からなる誘電体層５は、結晶粒子９と粒界相１１とから構成されており、その平均厚みは５μｍ以下、特に、４μｍ以下が望ましく、これによりコンデンサを小型、高容量化することが可能となる。なお、静電容量のばらつきの低減および容量温度特性の安定化並びに高温負荷寿命の向上という点で、誘電体層５の平均厚みは１μｍ以上であることが望ましい。
【００１７】
このコンデンサの誘電体層５を構成する誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａと酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂとを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％である。
【００１８】
これにより、本実施形態のコンデンサは、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内を示すものとなり、広い温度範囲においても比誘電率の変化の小さいものにできる。
【００１９】
このコンデンサにおける誘電体層５を構成する誘電体磁器が上記のように広い温度範囲
において安定な比誘電率の温度特性を示すのは、誘電体磁器中にマグネシウムを含有していることにより、主成分であるチタン酸バリウムにマグネシウムが固溶し、純粋なチタン酸バリウムが持つキュリー温度（約１２５℃）を７０〜９０℃付近に移動させ、このようなキュリー温度を有するチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子９ａ間に、常誘電性を示す酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂを所定の割合で共存させたことにより、キュリー温度付近における比誘電率の極大化を抑えることができたことに起因する。
【００２０】
なお、このコンデンサの誘電体層５を構成する誘電体磁器に対し、チタン１００モルに対するマグネシウムの含有量がＭｇＯ換算で０．５モルより少ない場合、またはＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５％より低い場合には、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内を満足できなくなる。
【００２１】
また、チタン１００モルに対するマグネシウムの含有量がＭｇＯ換算で３．０モルより多い場合には、キュリー温度が７０℃よりも低温側にシフトするために、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が高温側（１２５℃）で大きくなり、±１５％以内を満足できなくなるおそれがある。
【００２２】
また、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が３．０％より高い場合には、常誘電性を示す酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂの割合の増加から−５５〜１２５℃の温度域における比誘電率の急な変化は見られなくなるものの、低温側から高温側に向けて比誘電率が低下していく（比誘電率の温度曲線が２５℃を基準にしたときに時計回りに動く）ため、この場合にも、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内を満足できなくなるおそれがある。
【００２３】
ここで、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａとは、チタン酸バリウムの結晶粒子中に少なくともマグネシウムを微量含んだものであり、また、このような結晶粒子が主結晶粒子９ａであるとは、誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムのメインピークの回折強度が他の結晶相の回折強度よりも高いものを言う。主結晶粒子９ａを構成するチタン酸バリウムは、誘電体磁器中に９０モル％以上含有されているものが好ましい。
【００２４】
また、このコンデンサでは、誘電体層５を構成する誘電体磁器が、さらに、バナジウムと、マンガンと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、チタン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有することが望ましい。
【００２５】
これにより、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が２．０％以下であり、比誘電率の温度特性がＸ７Ｒを満足し、高温負荷試験（温度を１７０℃、電圧を１７０Ｖとしたときに、平均故障時間が３０時間以上である場合、温度：１２５℃、電圧：定格電圧の１．５倍、試験時間：１０００時間以上において不良の無いものと判定できる。）で寿命特性に優れたコンデンサを得ることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態のコンデンサにおいては、誘電体層５を構成する誘電体磁器が、チ
タン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する前記酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％であることが望ましい。
【００２７】
誘電体磁器を上記組成にすると、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が１．７％以下であり、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１３％以内にすることができる。
【００２８】
また、本実施形態の誘電体磁器は所望の誘電特性を維持できる範囲であれば焼結性を高めるための助剤としてガラス成分を含有させても良い。
【００２９】
電極層７は、高積層化しても製造コストを抑制できるという点で、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）などの卑金属が望ましく、特に、本発明における誘電体層５との同時焼成が図れるという点でニッケル（Ｎｉ）がより望ましい。
【００３０】
次に、本実施形態の誘電体磁器を誘電体層に適用したコンデンサを製造する方法について説明する。まず、原料粉末として、純度が９９質量％以上のチタン酸バリウム粉末（以下、ＢＴ粉末という。）に、ＭｇＯ粉末と、Ｙｂ２Ｏ３粉末とを添加して混合する。このとき、用いるＢＴ粉末の比表面積は２〜８ｍ２／ｇであるのがよく、また、ＢＴ粉末を構成するＢａとＴｉとのモル比は０．９９９〜１．００８の範囲であることが望ましい。このとき原料粉末の組成は、ＢＴ粉末１００モルに対して、ＭｇＯ粉末を０．５〜３．０モル、Ｙｂ２Ｏ３粉末を０．０５〜２．０モルの割合とする。さらには、必要に応じて所望の誘電特性を維持できる範囲で焼結助剤としてガラス粉末を添加して誘電体粉末を得る。なお、ガラス粉末の添加量は、ＢＴ粉末を１００質量部としたときに０．５〜２質量部が良い。また、ＢＴ粉末の平均粒径は０．２０〜０．２５μｍであるものが好適であり、ＢＴ粉末の平均粒径が０．２０〜０．２５μｍであると、焼成温度の適正化により、ＢＴ粉末に対してマグネシウムおよび酸化イッテルビウムの固溶を抑制することができるとともに、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａと酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂとを共存させることが可能になる。
【００３１】
また、誘電体磁器の組成を、ＢＴ粉末１００モルに対して、ＭｇＯ粉末を０．５〜２．５モル、Ｙｂ２Ｏ３粉末を０．０５〜１．５モルに加えて、Ｖ２Ｏ５粉末を０．０１〜０．５モル、ＭｎＣＯ３粉末を０．１〜０．５モル、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末およびＥｒ２Ｏ３粉末から選ばれる少なくとも１種を０．５〜２．０モルおよびＴｂ２Ｏ３粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末およびＧｄ２Ｏ３粉末から選ばれる少なくとも１種を０．２〜３．０モル添加したものとすると、高誘電率かつ低誘電損失であり、高温負荷寿命に優れたコンデンサを得ることができる。このときテルビウムの酸化物粉末についてはＴｂ４Ｏ７粉末を用いるのがよい。
【００３２】
次に、上記した誘電体粉末に専用の有機ビヒクルを加えてセラミックスラリを調製し、次いで、ドクターブレード法やダイコータ法などのシート成形法を用いてセラミックグリーンシートを形成する。この場合、セラミックグリーンシートの厚みは誘電体層５の高容量化のための薄層化、高絶縁性を維持するという点で１．５〜８μｍが好ましい。
【００３３】
次に、得られたセラミックグリーンシートの主面上に矩形状の電極パターンを印刷して形成する。電極パターンとなる導体ペーストはＮｉ、Ｃｕもしくはこれらの合金粉末が好適である。
【００３４】
次に、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所望枚数重ねて、その上下に電極パターンを形成していないセラミックグリーンシートを複数枚、上下層が同じ枚数になるように重ねてシート積層体を形成する。この場合、シート積層体中における電極パターンは、長手方向に半パターンずつずらしてある。
【００３５】
次に、シート積層体を格子状に切断して、電極パターンの端部が露出するようにコンデンサ本体成形体を形成する。このような積層工法により、切断後のコンデンサ本体成形体の端面に電極パターンが交互に露出されるように形成できる。
【００３６】
次に、コンデンサ本体成形体を脱脂した後焼成する。焼成温度は、本実施形態におけるＢＴ粉末への添加剤の固溶の制御および結晶粒子の粒成長の抑制、ならびに酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂを生成させるという理由から１１００〜１２００℃が好ましい。
【００３７】
また、焼成後に、再度、弱還元雰囲気にて熱処理を行う。この熱処理は還元雰囲気中での焼成において還元された誘電体磁器を再酸化し、焼成時に還元されて低下した絶縁抵抗を回復するために行うものである。その温度は結晶粒子９の粒成長を抑えつつ再酸化量を高めるという理由から９００〜１１００℃が好ましい。こうしてＸ７Ｒ特性を示すコンデンサを作製することができる。
【００３８】
次に、このコンデンサ本体１の対向する端部に、外部電極ペーストを塗布して焼付けを行い外部電極３を形成する。また、この外部電極３の表面には実装性を高めるためにメッキ膜を形成しても構わない。
【００３９】
このようにして得られる本実施形態のコンデンサを構成する誘電体磁器は、平均粒径が０．２０〜０．２５μｍのＢＴ粉末を用い、これに上述したように、ＭｇＯ粉末を添加しているために、誘電体磁器中に形成されるチタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａはコアシェル構造を有するものとなっており、また、酸化イッテルビウム粉末を添加して、誘電体磁器中にチタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａとともに酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂを共存させているために、静電容量の温度変化率の小さいコンデンサを得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態のコンデンサを構成する誘電体磁器として、Ｖ２Ｏ５粉末、ＭｎＣＯ３粉末、第１の希土類元素の酸化物粉末および第２の希土類元素の酸化物粉末を添加して、各成分の固溶を制御したものとすると、高い印加電圧でも、高誘電率、低誘電損失であり、かつ高温負荷寿命に優れたコンデンサを得ることができる。
【実施例】
【００４１】
まず、原料粉末として、ＢＴ粉末、Ｖ２Ｏ５粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末、Ｅｒ２Ｏ３粉末、Ｔｂ４Ｏ７粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末およびＹｂ２Ｏ３粉末を準備した。これらの各種原料粉末を表１、表４および表６に示す割合で混合した。このときＶ２Ｏ５粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末、Ｅｒ２Ｏ３粉末、Ｔｂ４Ｏ７粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末およびＹｂ２Ｏ３粉末の割合は、ＢＴ粉末を１００モルとしたときの割合である。また、ＢＴ粉末は平均粒径が０．２０μｍのものを用いた。Ｖ２Ｏ５粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末、Ｔｂ４Ｏ７粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末およびＹｂ２Ｏ３粉末は平均粒径が０．１μｍのものを用いた。焼結助剤はＳｉＯ２＝５５，ＢａＯ＝２０，ＣａＯ＝１５，Ｌｉ２Ｏ＝１０（モル％）組成のガラス粉末を用いた。ガラス粉末の添加量はＢＴ粉末１００質量部に対して１質量部とした。
【００４２】
次に、これらの原料粉末を直径５ｍｍのジルコニアボールを用いて、溶媒としてトルエンとアルコールとの混合溶媒を添加し湿式混合した。
【００４３】
次に、湿式混合した粉末を、ポリビニルブチラール樹脂と、トルエンおよびアルコールの混合溶媒中に投入し、直径５ｍｍのジルコニアボールを用いて湿式混合しセラミックスラリを調製し、ドクターブレード法により平均厚みが６μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【００４４】
次に、セラミックグリーンシートの上面にＮｉを主成分とする矩形状の電極パターンを複数形成した。電極パターンを形成するための導体ペーストは、平均粒径が０．３μｍのＮｉ粉末１００質量部に対してＢＴ粉末を少量添加したものを用いた。
【００４５】
次に、電極パターンを印刷したセラミックグリーンシートを２００枚積層し、その上下面に電極パターンを印刷していないセラミックグリーンシートをそれぞれ２０枚積層し、プレス機を用いて温度６０℃、圧力１０７Ｐａ、時間１０分の条件で密着させて、シート積層体を作製し、しかる後、各シート積層体を、所定の寸法に切断してコンデンサ本体成形体を形成した。
【００４６】
次に、コンデンサ本体成形体を大気中で脱バインダ処理した後、水素−窒素中、１１５０℃で２時間焼成してコンデンサ本体を作製した。また、試料は、続いて、窒素雰囲気中１０００℃で４時間再酸化処理をした。このコンデンサ本体の大きさは２．０×１．２５×１．２５ｍｍ３、誘電体層の平均厚みは４μｍ、内部電極層の１層の有効面積は１．７ｍｍ２であった。なお、有効面積とは、コンデンサ本体の異なる端面にそれぞれ露出するように積層方向に交互に形成された内部電極層同士の重なる部分の面積のことである。
【００４７】
次に、焼成したコンデンサ本体をバレル研磨した後、コンデンサ本体の両端部にＣｕ粉末とガラスを含んだ外部電極ペーストを塗布し、８５０℃で焼き付けを行い外部電極を形成した。その後、電解バレル機を用いて、この外部電極の表面に、順にＮｉメッキ及びＳｎメッキを行い、積層型のコンデンサを作製した。
【００４８】
次に、これらのコンデンサについて以下の評価を行った。評価はいずれも試料数１０個とし、その平均値から求めた。比誘電率および誘電損失は静電容量を温度２５℃、周波数１．０ｋＨｚ、測定電圧１Ｖｒｍｓで測定し、誘電体層の厚みと電極層の有効面積から求めた。高温負荷試験は、ＨＡＬＴ試験で代用し、温度１７０℃、印加電圧１７０Ｖの条件で行った。ＨＡＬＴ試験での試料数は各試料２０個とし、平均故障時間を算出した。
【００４９】
チタン酸バリウムの（１１０）面の回折強度と、酸化イッテルビウムの（２２２）面の回折強度との比の測定は、Ｃｕｋαの管球を備えたＸ線回折装置を用いて、角度２θ＝２０〜４５°の範囲で測定し、ピーク強度の比から求めた。測定した試料はＸ線回折チャートから見ていずれもチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子が主結晶粒子となっているものであった。
【００５０】
また、得られた焼結体である試料の組成分析はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）分析および原子吸光分析により行った。この場合、得られた誘電体磁器を硼酸と炭酸ナトリウムと混合し溶融させたものを塩酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ＩＣＰ分析にかけて定量化した。分析した誘電体磁器の組成は、調合組成に一致するものであった。なお、Ｔｂ４Ｏ７粉末を用いて作製した試料は、焼成後においてＴｂ２Ｏ３換算した値が調合時のモル数の２倍相当量となっていた。また、調
合におけるＢＴ粉末１００モルに対する各添加成分の割合は、焼成後におけるチタン１００モルに対する割合に対応するものとなっていた。調合組成を表１、３、５に、上記評価の結果を表２、４および６に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【００５７】
表１〜６の結果から明らかなように、試料Ｎｏ．１−２〜８、１−１０〜１７、１−１９〜３６、２−２〜８、２−１０〜１７、２−１９〜３６、３−２〜８、３−１０〜１７および３−１９〜３６では、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内である温度特性を示した。
【００５８】
また、誘電体磁器が、バナジウムと、マンガンと、マグネシウムと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、チタン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有するものである１−２〜７、１−１０〜１２、１−１５〜１７、１−２０〜２３、１−３０〜３３、１−３５、１−３６、２−２〜７、２−１０〜１２、２−１５〜１７、２−２０〜２３、２−３０〜３３、２−３５、２−３６、３−２〜７、３−１０〜１２、３−１５〜１７、３−２０〜２３、３−３０〜３３、３−３５および３−３６では、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が２．０％以下、比誘電率の温度特性がＸ７Ｒを満足し、温度を１７０℃、電圧を１７０Ｖとした高温負荷試験での平均故障時間が３０時間以上であった。
【００５９】
さらに、誘電体磁器が、チタン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％である試料Ｎｏ．１−４〜６、１−１２、１−１５、１−２１、１−２７、１−２７、１−２８、１−３１、２−４〜６、２−１２、２−１５、２−２１、２−２７、２−２７、２−２８、２−３１、３−４〜６、３−１２、３−１５、３−２１、３−２７、３−２７、３−２８、３−３１では、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が１．７％以下であり、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１３％以内を示した。
【００６０】
これに対し、試料Ｎｏ．１−１、１−９、２−１、２−９、３−１および３−９では、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％を満足しないものであった。
【符号の説明】
【００６１】
１ コンデンサ本体
３ 外部電極
５ 誘電体層
７ 電極層
９ 結晶粒子
９ａ チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子
９ｂ 酸化イッテルビウムの結晶粒子
１１ 粒界相
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸バリウムを主成分として形成される誘電体磁器と、それを誘電体層とするコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度の青色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が開発されたことにより高視認性を達成可能なフルカラーのＬＥＤ表示装置とともに、ＬＥＤを発光源とする照明機器の開発が急速に進みつつある。
【０００３】
このようなＬＥＤを用いた電子機器では、ＡＣ−ＤＣコンバータを用いて商用電源からＬＥＤを駆動するための直流電圧を生成させる方式が採用されているが、ＡＣ−ＤＣコンバータは、商用電源（１００Ｖ）の交流電圧から所望の直流の出力電圧を生成してＬＥＤを駆動する回路であり、このような回路に用いられる整流回路には制御回路素子としての電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とともにコンデンサが搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
ところが、このようなＬＥＤを用いた電子機器では、印加される電圧が高いことに加え、発光時の発熱による温度変化が大きいことから、コンデンサとしては高電圧かつ高温でも広い温度範囲において比誘電率の変化率の小さいコンデンサが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、比誘電率の温度変化率の小さい誘電体磁器とそれを用いたコンデンサ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】
【０００７】
本発明の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子と酸化イッテルビウムの結晶粒子とを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のコンデンサは、複数の電極層と、該電極層内に配置された請求項１に記載の誘電体磁器からなる誘電体層と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンデンサは、前記誘電体磁器が、バナジウムと、マンガンと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、前記チタン１００モルに対して、前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有することが望ましい。
【００１０】
本発明のコンデンサは、前記チタン１００モルに対して、前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、前記誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比誘電率の温度変化率の小さい誘電体磁器とそれを用いたコンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本実施形態の誘電体磁器をコンデンサに適用した一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のコンデンサを構成する誘電体層の一部を拡大した結晶粒子および粒界相の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本実施形態の誘電体磁器をコンデンサに適用した例について、図１の概略断面図をもとに詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施形態の誘電体磁器をコンデンサに適用した一例を示す概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のコンデンサを構成する誘電体層の一部を拡大した結晶粒子および粒界相の状態を示す模式図である。
【００１４】
本実施形態のコンデンサは、コンデンサ本体１の両端部に外部電極３が形成されている。外部電極３は、例えば、ＣｕもしくはＣｕとＮｉの合金ペーストを焼き付けて形成されている。
【００１５】
コンデンサ本体１は、複数の電極層７と、この電極層７間に配置された誘電体磁器からなる誘電体層５と、を有するものであり、誘電体層５と電極層７とが交互に積層され構成されている。図１では誘電体層５と電極層７との積層状態を単純化して示しているが、本実施形態のコンデンサは誘電体層５と電極層７とが数百層にも及ぶ積層体となっている。
【００１６】
誘電体磁器からなる誘電体層５は、結晶粒子９と粒界相１１とから構成されており、その平均厚みは５μｍ以下、特に、４μｍ以下が望ましく、これによりコンデンサを小型、高容量化することが可能となる。なお、静電容量のばらつきの低減および容量温度特性の安定化並びに高温負荷寿命の向上という点で、誘電体層５の平均厚みは１μｍ以上であることが望ましい。
【００１７】
このコンデンサの誘電体層５を構成する誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａと酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂとを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％である。
【００１８】
これにより、本実施形態のコンデンサは、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内を示すものとなり、広い温度範囲においても比誘電率の変化の小さいものにできる。
【００１９】
このコンデンサにおける誘電体層５を構成する誘電体磁器が上記のように広い温度範囲
において安定な比誘電率の温度特性を示すのは、誘電体磁器中にマグネシウムを含有していることにより、主成分であるチタン酸バリウムにマグネシウムが固溶し、純粋なチタン酸バリウムが持つキュリー温度（約１２５℃）を７０〜９０℃付近に移動させ、このようなキュリー温度を有するチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子９ａ間に、常誘電性を示す酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂを所定の割合で共存させたことにより、キュリー温度付近における比誘電率の極大化を抑えることができたことに起因する。
【００２０】
なお、このコンデンサの誘電体層５を構成する誘電体磁器に対し、チタン１００モルに対するマグネシウムの含有量がＭｇＯ換算で０．５モルより少ない場合、またはＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５％より低い場合には、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内を満足できなくなる。
【００２１】
また、チタン１００モルに対するマグネシウムの含有量がＭｇＯ換算で３．０モルより多い場合には、キュリー温度が７０℃よりも低温側にシフトするために、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が高温側（１２５℃）で大きくなり、±１５％以内を満足できなくなるおそれがある。
【００２２】
また、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が３．０％より高い場合には、常誘電性を示す酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂの割合の増加から−５５〜１２５℃の温度域における比誘電率の急な変化は見られなくなるものの、低温側から高温側に向けて比誘電率が低下していく（比誘電率の温度曲線が２５℃を基準にしたときに時計回りに動く）ため、この場合にも、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内を満足できなくなるおそれがある。
【００２３】
ここで、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａとは、チタン酸バリウムの結晶粒子中に少なくともマグネシウムを微量含んだものであり、また、このような結晶粒子が主結晶粒子９ａであるとは、誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムのメインピークの回折強度が他の結晶相の回折強度よりも高いものを言う。主結晶粒子９ａを構成するチタン酸バリウムは、誘電体磁器中に９０モル％以上含有されているものが好ましい。
【００２４】
また、このコンデンサでは、誘電体層５を構成する誘電体磁器が、さらに、バナジウムと、マンガンと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、チタン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有することが望ましい。
【００２５】
これにより、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が２．０％以下であり、比誘電率の温度特性がＸ７Ｒを満足し、高温負荷試験（温度を１７０℃、電圧を１７０Ｖとしたときに、平均故障時間が３０時間以上である場合、温度：１２５℃、電圧：定格電圧の１．５倍、試験時間：１０００時間以上において不良の無いものと判定できる。）で寿命特性に優れたコンデンサを得ることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態のコンデンサにおいては、誘電体層５を構成する誘電体磁器が、チ
タン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する前記酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％であることが望ましい。
【００２７】
誘電体磁器を上記組成にすると、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が１．７％以下であり、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１３％以内にすることができる。
【００２８】
また、本実施形態の誘電体磁器は所望の誘電特性を維持できる範囲であれば焼結性を高めるための助剤としてガラス成分を含有させても良い。
【００２９】
電極層７は、高積層化しても製造コストを抑制できるという点で、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）などの卑金属が望ましく、特に、本発明における誘電体層５との同時焼成が図れるという点でニッケル（Ｎｉ）がより望ましい。
【００３０】
次に、本実施形態の誘電体磁器を誘電体層に適用したコンデンサを製造する方法について説明する。まず、原料粉末として、純度が９９質量％以上のチタン酸バリウム粉末（以下、ＢＴ粉末という。）に、ＭｇＯ粉末と、Ｙｂ２Ｏ３粉末とを添加して混合する。このとき、用いるＢＴ粉末の比表面積は２〜８ｍ２／ｇであるのがよく、また、ＢＴ粉末を構成するＢａとＴｉとのモル比は０．９９９〜１．００８の範囲であることが望ましい。このとき原料粉末の組成は、ＢＴ粉末１００モルに対して、ＭｇＯ粉末を０．５〜３．０モル、Ｙｂ２Ｏ３粉末を０．０５〜２．０モルの割合とする。さらには、必要に応じて所望の誘電特性を維持できる範囲で焼結助剤としてガラス粉末を添加して誘電体粉末を得る。なお、ガラス粉末の添加量は、ＢＴ粉末を１００質量部としたときに０．５〜２質量部が良い。また、ＢＴ粉末の平均粒径は０．２０〜０．２５μｍであるものが好適であり、ＢＴ粉末の平均粒径が０．２０〜０．２５μｍであると、焼成温度の適正化により、ＢＴ粉末に対してマグネシウムおよび酸化イッテルビウムの固溶を抑制することができるとともに、チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａと酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂとを共存させることが可能になる。
【００３１】
また、誘電体磁器の組成を、ＢＴ粉末１００モルに対して、ＭｇＯ粉末を０．５〜２．５モル、Ｙｂ２Ｏ３粉末を０．０５〜１．５モルに加えて、Ｖ２Ｏ５粉末を０．０１〜０．５モル、ＭｎＣＯ３粉末を０．１〜０．５モル、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末およびＥｒ２Ｏ３粉末から選ばれる少なくとも１種を０．５〜２．０モルおよびＴｂ２Ｏ３粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末およびＧｄ２Ｏ３粉末から選ばれる少なくとも１種を０．２〜３．０モル添加したものとすると、高誘電率かつ低誘電損失であり、高温負荷寿命に優れたコンデンサを得ることができる。このときテルビウムの酸化物粉末についてはＴｂ４Ｏ７粉末を用いるのがよい。
【００３２】
次に、上記した誘電体粉末に専用の有機ビヒクルを加えてセラミックスラリを調製し、次いで、ドクターブレード法やダイコータ法などのシート成形法を用いてセラミックグリーンシートを形成する。この場合、セラミックグリーンシートの厚みは誘電体層５の高容量化のための薄層化、高絶縁性を維持するという点で１．５〜８μｍが好ましい。
【００３３】
次に、得られたセラミックグリーンシートの主面上に矩形状の電極パターンを印刷して形成する。電極パターンとなる導体ペーストはＮｉ、Ｃｕもしくはこれらの合金粉末が好適である。
【００３４】
次に、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所望枚数重ねて、その上下に電極パターンを形成していないセラミックグリーンシートを複数枚、上下層が同じ枚数になるように重ねてシート積層体を形成する。この場合、シート積層体中における電極パターンは、長手方向に半パターンずつずらしてある。
【００３５】
次に、シート積層体を格子状に切断して、電極パターンの端部が露出するようにコンデンサ本体成形体を形成する。このような積層工法により、切断後のコンデンサ本体成形体の端面に電極パターンが交互に露出されるように形成できる。
【００３６】
次に、コンデンサ本体成形体を脱脂した後焼成する。焼成温度は、本実施形態におけるＢＴ粉末への添加剤の固溶の制御および結晶粒子の粒成長の抑制、ならびに酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂを生成させるという理由から１１００〜１２００℃が好ましい。
【００３７】
また、焼成後に、再度、弱還元雰囲気にて熱処理を行う。この熱処理は還元雰囲気中での焼成において還元された誘電体磁器を再酸化し、焼成時に還元されて低下した絶縁抵抗を回復するために行うものである。その温度は結晶粒子９の粒成長を抑えつつ再酸化量を高めるという理由から９００〜１１００℃が好ましい。こうしてＸ７Ｒ特性を示すコンデンサを作製することができる。
【００３８】
次に、このコンデンサ本体１の対向する端部に、外部電極ペーストを塗布して焼付けを行い外部電極３を形成する。また、この外部電極３の表面には実装性を高めるためにメッキ膜を形成しても構わない。
【００３９】
このようにして得られる本実施形態のコンデンサを構成する誘電体磁器は、平均粒径が０．２０〜０．２５μｍのＢＴ粉末を用い、これに上述したように、ＭｇＯ粉末を添加しているために、誘電体磁器中に形成されるチタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａはコアシェル構造を有するものとなっており、また、酸化イッテルビウム粉末を添加して、誘電体磁器中にチタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子９ａとともに酸化イッテルビウムの結晶粒子９ｂを共存させているために、静電容量の温度変化率の小さいコンデンサを得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態のコンデンサを構成する誘電体磁器として、Ｖ２Ｏ５粉末、ＭｎＣＯ３粉末、第１の希土類元素の酸化物粉末および第２の希土類元素の酸化物粉末を添加して、各成分の固溶を制御したものとすると、高い印加電圧でも、高誘電率、低誘電損失であり、かつ高温負荷寿命に優れたコンデンサを得ることができる。
【実施例】
【００４１】
まず、原料粉末として、ＢＴ粉末、Ｖ２Ｏ５粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末、Ｅｒ２Ｏ３粉末、Ｔｂ４Ｏ７粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末およびＹｂ２Ｏ３粉末を準備した。これらの各種原料粉末を表１、表４および表６に示す割合で混合した。このときＶ２Ｏ５粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末、Ｅｒ２Ｏ３粉末、Ｔｂ４Ｏ７粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末およびＹｂ２Ｏ３粉末の割合は、ＢＴ粉末を１００モルとしたときの割合である。また、ＢＴ粉末は平均粒径が０．２０μｍのものを用いた。Ｖ２Ｏ５粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｈｏ２Ｏ３粉末、Ｔｂ４Ｏ７粉末、Ｄｙ２Ｏ３粉末、Ｇｄ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末およびＹｂ２Ｏ３粉末は平均粒径が０．１μｍのものを用いた。焼結助剤はＳｉＯ２＝５５，ＢａＯ＝２０，ＣａＯ＝１５，Ｌｉ２Ｏ＝１０（モル％）組成のガラス粉末を用いた。ガラス粉末の添加量はＢＴ粉末１００質量部に対して１質量部とした。
【００４２】
次に、これらの原料粉末を直径５ｍｍのジルコニアボールを用いて、溶媒としてトルエンとアルコールとの混合溶媒を添加し湿式混合した。
【００４３】
次に、湿式混合した粉末を、ポリビニルブチラール樹脂と、トルエンおよびアルコールの混合溶媒中に投入し、直径５ｍｍのジルコニアボールを用いて湿式混合しセラミックスラリを調製し、ドクターブレード法により平均厚みが６μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【００４４】
次に、セラミックグリーンシートの上面にＮｉを主成分とする矩形状の電極パターンを複数形成した。電極パターンを形成するための導体ペーストは、平均粒径が０．３μｍのＮｉ粉末１００質量部に対してＢＴ粉末を少量添加したものを用いた。
【００４５】
次に、電極パターンを印刷したセラミックグリーンシートを２００枚積層し、その上下面に電極パターンを印刷していないセラミックグリーンシートをそれぞれ２０枚積層し、プレス機を用いて温度６０℃、圧力１０７Ｐａ、時間１０分の条件で密着させて、シート積層体を作製し、しかる後、各シート積層体を、所定の寸法に切断してコンデンサ本体成形体を形成した。
【００４６】
次に、コンデンサ本体成形体を大気中で脱バインダ処理した後、水素−窒素中、１１５０℃で２時間焼成してコンデンサ本体を作製した。また、試料は、続いて、窒素雰囲気中１０００℃で４時間再酸化処理をした。このコンデンサ本体の大きさは２．０×１．２５×１．２５ｍｍ３、誘電体層の平均厚みは４μｍ、内部電極層の１層の有効面積は１．７ｍｍ２であった。なお、有効面積とは、コンデンサ本体の異なる端面にそれぞれ露出するように積層方向に交互に形成された内部電極層同士の重なる部分の面積のことである。
【００４７】
次に、焼成したコンデンサ本体をバレル研磨した後、コンデンサ本体の両端部にＣｕ粉末とガラスを含んだ外部電極ペーストを塗布し、８５０℃で焼き付けを行い外部電極を形成した。その後、電解バレル機を用いて、この外部電極の表面に、順にＮｉメッキ及びＳｎメッキを行い、積層型のコンデンサを作製した。
【００４８】
次に、これらのコンデンサについて以下の評価を行った。評価はいずれも試料数１０個とし、その平均値から求めた。比誘電率および誘電損失は静電容量を温度２５℃、周波数１．０ｋＨｚ、測定電圧１Ｖｒｍｓで測定し、誘電体層の厚みと電極層の有効面積から求めた。高温負荷試験は、ＨＡＬＴ試験で代用し、温度１７０℃、印加電圧１７０Ｖの条件で行った。ＨＡＬＴ試験での試料数は各試料２０個とし、平均故障時間を算出した。
【００４９】
チタン酸バリウムの（１１０）面の回折強度と、酸化イッテルビウムの（２２２）面の回折強度との比の測定は、Ｃｕｋαの管球を備えたＸ線回折装置を用いて、角度２θ＝２０〜４５°の範囲で測定し、ピーク強度の比から求めた。測定した試料はＸ線回折チャートから見ていずれもチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子が主結晶粒子となっているものであった。
【００５０】
また、得られた焼結体である試料の組成分析はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）分析および原子吸光分析により行った。この場合、得られた誘電体磁器を硼酸と炭酸ナトリウムと混合し溶融させたものを塩酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ＩＣＰ分析にかけて定量化した。分析した誘電体磁器の組成は、調合組成に一致するものであった。なお、Ｔｂ４Ｏ７粉末を用いて作製した試料は、焼成後においてＴｂ２Ｏ３換算した値が調合時のモル数の２倍相当量となっていた。また、調
合におけるＢＴ粉末１００モルに対する各添加成分の割合は、焼成後におけるチタン１００モルに対する割合に対応するものとなっていた。調合組成を表１、３、５に、上記評価の結果を表２、４および６に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【００５７】
表１〜６の結果から明らかなように、試料Ｎｏ．１−２〜８、１−１０〜１７、１−１９〜３６、２−２〜８、２−１０〜１７、２−１９〜３６、３−２〜８、３−１０〜１７および３−１９〜３６では、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％以内である温度特性を示した。
【００５８】
また、誘電体磁器が、バナジウムと、マンガンと、マグネシウムと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、チタン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有するものである１−２〜７、１−１０〜１２、１−１５〜１７、１−２０〜２３、１−３０〜３３、１−３５、１−３６、２−２〜７、２−１０〜１２、２−１５〜１７、２−２０〜２３、２−３０〜３３、２−３５、２−３６、３−２〜７、３−１０〜１２、３−１５〜１７、３−２０〜２３、３−３０〜３３、３−３５および３−３６では、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が２．０％以下、比誘電率の温度特性がＸ７Ｒを満足し、温度を１７０℃、電圧を１７０Ｖとした高温負荷試験での平均故障時間が３０時間以上であった。
【００５９】
さらに、誘電体磁器が、チタン１００モルに対して、バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％である試料Ｎｏ．１−４〜６、１−１２、１−１５、１−２１、１−２７、１−２７、１−２８、１−３１、２−４〜６、２−１２、２−１５、２−２１、２−２７、２−２７、２−２８、２−３１、３−４〜６、３−１２、３−１５、３−２１、３−２７、３−２７、３−２８、３−３１では、室温（２５℃）における比誘電率が１８００以上、誘電損失が１．７％以下であり、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１３％以内を示した。
【００６０】
これに対し、試料Ｎｏ．１−１、１−９、２−１、２−９、３−１および３−９では、２５℃を基準にしたときの比誘電率の温度変化率が−５５〜１２５℃において±１５％を満足しないものであった。
【符号の説明】
【００６１】
１ コンデンサ本体
３ 外部電極
５ 誘電体層
７ 電極層
９ 結晶粒子
９ａ チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子
９ｂ 酸化イッテルビウムの結晶粒子
１１ 粒界相
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子と酸化イッテルビウムの結晶粒子とを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％であることを特徴とする誘電体磁器。
【請求項２】
複数の電極層と、該電極層間に配置された請求項１に記載の誘電体磁器からなる誘電体層と、を有することを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】
前記誘電体磁器が、バナジウムと、マンガンと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、前記チタン１００モルに対して、
前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、
前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、
前記マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、
前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、
前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有することを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記チタン１００モルに対して、
前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、
前記マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、
前記マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、
前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、
前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、
前記誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％であることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ。
【請求項１】
チタン酸バリウムを主成分とする主結晶粒子と酸化イッテルビウムの結晶粒子とを有するとともに、チタン１００モルに対してマグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜３．０モル含有してなり、Ｘ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が０．５〜３．０％であることを特徴とする誘電体磁器。
【請求項２】
複数の電極層と、該電極層間に配置された請求項１に記載の誘電体磁器からなる誘電体層と、を有することを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】
前記誘電体磁器が、バナジウムと、マンガンと、イットリウム、ホルミウムおよびエルビウムのうち少なくとも１種の第１の希土類元素と、テルビウム、ディスプロシウムおよびガドリニウムから選ばれる少なくとも１種の第２の希土類元素とを含み、前記チタン１００モルに対して、
前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０１〜０．５モル、
前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５〜２．５モル、
前記マンガンをＭｎＯ換算で０．１〜０．５モル、
前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、
前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．２〜３．０モル含有することを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記チタン１００モルに対して、
前記バナジウムをＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．１モル、
前記マグネシウムをＭｇＯ換算で２．０〜２．５モル、
前記マンガンをＭｎＯ換算で０．２〜０．５モル、
前記第１の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル、
前記第２の希土類元素をＲＥ２Ｏ３換算で０．５〜１．０モル含有するとともに、
前記誘電体磁器のＸ線回折チャートにおいて、チタン酸バリウムの面指数（１１０）の回折強度に対する酸化イッテルビウムの面指数（２２２）の回折強度が１．６〜２．２％であることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−４９５８７（Ｐ２０１３−４９５８７Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７２８４（Ｐ２０１１−１８７２８４）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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