誘電体磁器組成物および電子部品
【課題】比較的に高い比誘電率を有し、しかも高温領域を含む広い温度範囲（−５５〜４００℃）において容量温度特性が良好である誘電体磁器組成物を提供する。
【解決手段】一般式ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相との混晶体から成る主成分を有し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０、且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴とする。
【解決手段】一般式ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相との混晶体から成る主成分を有し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０、且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体磁器組成物および電子部品にかかわり、さらに詳しくは、広範囲の温度範囲で良好な比誘電率と温度特性が得られる誘電体磁器組成物およびその誘電体磁器組成物を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体磁器組成物及び誘電体磁器コンデンサや圧電素子等の電子部品としては、例えば主成分として（Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ）（Ｔｉ,Ｚｒ）Ｏ３を含む磁器組成物が用いられてきた（例えば、特許文献１〜３参照）
これらの組成物において、例えばＢａＴｉＯ３はキュリー点が１２５℃付近であり、１５０℃以上の高温領域では、室温の比誘電率に比較して大きく低下してしまい、また、１００℃以上の領域では、キュリー点近傍となるために、室温に比べて比誘電率が著しく増大してしまうために、単体では比誘電率の温度変化率が非常に大きく実用に耐えられない。このため、副成分として例えば希土類元素を混入することによって、磁器コンデンサとして実用領域である−５５℃〜１５０℃における比誘電率の温度依存性を制御し、広く産業分野で用いられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６９０９０号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２０２５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９４１３８号公報 また、例えばＰｂＴｉＯ３−ＢａＺｒＯ３で示されるような２成分系の誘電体磁器成分は、ＰｂＴｉＯ３のキュリー点が４９０℃前後であることを利用して、３００℃程度まで比誘電率の温度依存性を比較的少なくできるが、組成にＰｂを用いなくてはならない。
【０００４】
一方、鉛を含有しないニオブ酸系の圧電磁器組成物が周知である。（例えば、特許文献４〜６参照）が、いずれの文献にも、誘電体磁器組成物について広い温度域における比誘電率の温度依存性を少なくすることについては開示されていない。また、特許文献６には、広い温度領域で比誘電率の温度依存性を小さくする試みは行われているが、その温度領域が、−５５℃から４００℃の範囲で静電容量変化率（ΔＣ／Ｃ）が±２２％を超えており必ずしも満足な特性が得られているとは言えない。
【０００５】
【特許文献４】特開２００３−２５２６８１号公報
【特許文献５】特開２００９−２２７４８２号公報
【特許文献６】特開２００９−２４９２４４号公報
【０００６】
例えば車載用途などの電子部品においては、従来においては、例えばＥＩＡ規格Ｘ８Ｓ（−５５℃〜１５０℃）において静電容量変化率が±２２％以内（ΔＣ／Ｃ＝±２２％以内）を満たす誘電体磁器コンデンサが必要とされている。自動車内のスペースをより広くし、より快適な操縦環境を得ようとする場合、電子部品はよりいっそう自動車エンジン周域に近づけて使用されるため、現在規定されているＥＩＡ規格で保証されている最高温度よりもさらに高い、１５０℃を超える温度領域においても、ΔＣ／Ｃ＝±２２％を満たす誘電体磁器コンデンサが求められている。
【０００７】
さらに、ＳｉＣやＧａＮ系の半導体を用いたパワーデバイスの使用温度域は４００℃付近の高温領域まで求められはじめており、平滑用のコンデンサとして利用するためには、例えば−５５〜４００℃の温度範囲においてもΔＣ／Ｃ＝±２２％を満たすことが好ましい。しかしながら、−５５〜４００℃の温度範囲においてΔＣ／Ｃ＝±２２％以内を満たす誘電体磁器組成物については何ら記載されていなかった。
【０００８】
また、ＥＩＡ規格Ｘ８Ｓを満たすことのできる誘電体磁器コンデンサで、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３などを主成分とする誘電体磁器コンデンサは、希土類元素である、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどの希土類元素を使用することによって、その特性を達成している。これらのレアアースを用いずとも従来のＥＩＡ規格Ｘ８Ｓ特性を達成しうることができれば、希少元素を使用せずとも従来の特性を達成することができ、近年の希少元素の高騰など、市場原理に依存することを防ぐことができる。
【０００９】
従来、例えばＰｂＴｉＯ３を主成分とすることによって、１５０℃以上の高い温度でΔＣ／Ｃ＝±２２％以内を満たす誘電体磁器コンデンサは存在するが、組成にＰｂが存在するために、原料として例えばＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ３Ｏ４などを用いなければならず、生産工程において、これら原料の環境への拡散が起こりうるため、これを解決することは、近年の環境との調和が求められる技術として有望である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような観点から、広範囲な温度領域（例えば、−５５〜４００℃）において静電容量変化率（例えば、ΔＣ／Ｃ＝±２２％以内）が小さく、４００℃付近の高温領域に至るまでの諸特性に優れ、比誘電率が大きく、鉛を含有しないニオブ酸系の誘電体磁器組成物と、その誘電体磁器組成物を用いた電子部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意検討を行った結果、特定組成の誘電体磁器組成物を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、上記課題を解決する本発明に係る誘電体磁器組成物は、
一般式ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相との混晶体から成る主成分を有し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０、且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴とする。
【００１３】
前記ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相の占める割合をａとし、前記ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合をｂとしたとき、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の関係を満足することが望ましい。
【００１４】
前記ＫｍＮｂｎＯ３のＫの一部をＬｉおよびＮａで置換したこと、及び、Ｎｂの一部をＴａで置換することが望ましい。
【００１５】
前記ＢａαＴｉβＯ３のＢａの一部をＣａ、ＳｒおよびＭｇから選択される少なくとも１種類で置換したこと、及び、Ｔｉの一部をＺｒ,Ｈｆ,Ｃｏ,Ｖ,Ｔａ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ，Ｍｇの中から選択される少なくとも１種類で置換することが望ましい。
【００１６】
また、これらの前記誘電体磁器組成物を用いて誘電体磁器コンデンサや圧電素子などの電子部品として利用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、その主成分に、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂなどの環境に負荷を及ぼす重金属元素を使用することなく広範囲な温度領域（例えば、−５５〜４００℃）における静電容量変化率が±２２％以内に平坦化でき良好な温度特性と高い比誘電率を示すことができる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、広範囲の温度領域で高い比誘電率を示すことができ、例えば２５℃における比誘電率が５００以上の特性を有する誘電体磁器組成物が得られる。
【００１９】
したがって、本発明にかかわる誘電体磁器組成物としては、高温領域での使用が求められる車載用途や、さらにより高温領域まで求められている、ＳｉＣやＧａＮ系の半導体を用いたパワーデバイス用の平滑用のコンデンサや、自動車のエンジンルーム内のノイズ除去に用いる電子部品として最適である。
【００２０】
また、本発明に関わる誘電体磁器組成物は、ＥＩＡ規格Ｘ８Ｓ特性（−５５℃〜１５０℃におけるΔＣ／Ｃ＝±２２％以内）満足できるため、Ｘ８Ｓ特性のコンデンサとしても利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施形態に基づき説明する。
【００２２】
本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相とで混晶体、つまり、コンポジット構造を形成し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０ 且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴としている。
【００２３】
前記のｍ／ｎとα／βとが同時に１を取らないことで、第一の相と第二の相との混晶状態の制御が容易になる。これにより、温度範囲の両端である−５５℃及び４００℃における静電容量の変化率を改善することが可能となる。
【００２４】
前記のｍ、ｎは、ＫとＮｂの組成比を示している。ｍ／ｎ＜０．９９０では、ＫｍＮｂｎＯ３の斜方晶から正方晶への転移、つまり、１５０℃から２００℃付近における比誘電率のピークが顕著に生じるため、１５０℃付近の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。ｍ／ｎ＞１．００５では、カリウムが第二の相のＢａαＴｉβＯ３に拡散しやすくなり、室温付近の容量が大きくなるため、１２５℃以降の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しなくなると共に、緻密な焼結体を得るのが困難になってしまう。
【００２５】
従って、ｍ、ｎは０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、好ましくは０．９９５≦ｍ／ｎ≦１．００２であるの範囲を満足することが好ましい。
【００２６】
α、βは、ＢａとＴｉの組成比を示しており、α／β＜０．９９５では、ＢａαＴｉβＯ３が粒成長を起こし易く、２５℃付近の比誘電率ピークが顕著に生じるため、２００℃以降の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。α／β＞１．０１０では、ＢａαＴｉβＯ３の１２５℃以下の温度領域での容量が低下してしまい、２００℃以降の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。また、ＢａαＴｉβＯ３の焼結温度が高くなるため、第一の相であるＫｍＮｂｎＯ３が析出しやすくなる。
【００２７】
従って、α、βが０．９９５≦α／β≦１．０１０、好ましくは０．９９７≦α／β≦１．００５の範囲を満足することが好ましい。
【００２８】
前記ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相の占める割合をａとし、前記ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合をｂとしたとき、ａ／ｂが１．２以下の場合には、ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合が多くなり、ＢａαＴｉβＯ３の１５０℃以降の常誘電体への転移により、容量低下が顕著になる。このため、１５０℃以降の容量温度特性の悪化が著しく、静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。
【００２９】
逆に、ａ／ｂが５．７以上のときには、ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合が少なくなり、２００℃以降のＫｍＮｂｎＯ３の斜方晶から正方晶への転移、４００℃付近の正方晶から立方晶への転移による比誘電率のピークが顕著に生じるため、１５０℃以上の温度領域での容量温度特性の悪化が著しく、静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。
【００３０】
従って、第一の相の占める割合ａと、第二の相の占める割合ｂは、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の関係を満足することが好ましい。
【００３１】
第一の相であるＫｍＮｂｎＯ３のＫの一部をＬｉおよびＮａから選択される少なくとも１種類で適量置換することや、Ｎｂの一部をＴａで適量置換することで、容量温度特性をより制御することが可能となり、良好な温度特性を得ることができる。
【００３２】
第二の相であるＢａαＴｉβＯ３のＢａの一部をＣａ、ＳｒおよびＭｇから選択される少なくとも１種類で適量置換することや、Ｔｉの一部をＺｒ,Ｈｆ,Ｃｏ,Ｖ,Ｔａ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ，Ｍｇの中から選択される少なくとも１種類で適量置換することで、容量温度特性をより制御することが可能となり、良好な温度特性を得ることができる。
【００３３】
本発明に係る電子部品は、誘電体と電極とを有する電子部品であって、前記記載の誘電体磁器組成物で構成して成る誘電体層と、内部電極層とを有している積層型の電子部品。あるいは上記記載の誘電体磁器組成物を用いた電子部品としては、特に限定されないが、セラミックコンデンサ、圧電素子、チップインダクタ、チップバリスタ、チップサーミスタ、チップ抵抗、その他の表面実装（ＳＭＤ）チップ型電子部品が例示される。
【００３４】
尚、本実施形態に係る誘電体磁器組成物に、副成分を含有させることにより、焼成温度の低下や寿命の改善することができる。このような副成分としては、特に限定されないが、例えば、焼成温度させる効果を有する化合物として二酸化珪素、酸化アルミニウムが挙げられる。さらに、寿命を改善させる効果を有する化合物として酸化マグネシウムのようなアルカリ金属化合物、酸化マンガン、希土類元素酸化物、酸化バナジウム等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。その含有量も組成等に応じて適宜決定すればよい。
【００３５】
本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相とを特定の割合で設定したコンポジット構造を取ることで、比誘電率５００以上を示し、−５５〜４００℃という広い温度範囲において、静電容量変化率が±２２％を満足する。
【００３６】
上記のように、本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、高温領域において良好な特性を示すため、ＳｉＣやＧａＮ系のパワーデバイスの使用温度域（たとえば２００〜２５０℃）において好適に用いることができる。また、自動車のエンジンルームなど、過酷な環境下において、ノイズ除去用などの電子部品として好適に用いられる。
【００３７】
次に、本実施形態に係る誘電体磁器組成物の製造方法の一例を説明する。
【００３８】
まず、誘電体磁器組成物を構成する各成分の原料を準備する。本実施形態では、ＫｍＮｂｎＯ３及びＢａαＴｉβＯ３の原料を準備する。これらの準備については、例えば市販の水熱合成法、蓚酸塩法、ゾル−ゲル法等を用いて作製したＢａαＴｉβＯ３の粉体を用いても良い。さらに、ＫｍＮｂｎＯ３の粉体は、Ｋ２ＣＯ３，Ｎｂ２Ｏ５を原料として、混合、仮焼き、粉砕を行う、固相合成法を用いて作製した粉体を用いても良い。
【００３９】
予めＫｍＮｂｎＯ３の粉体と、ＢａαＴｉβＯ３の粉体を前述の方法にて準備し、焼成条件を調整することにより、本発明の誘電体磁器組成物は一般式（ＫｍＢａα）（ＮｂｎＴｉβ）Ｏ１２で表されるような固溶体の生成を極力少なく制御することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る誘電体磁器組成物が、上記の副成分を含有する場合には、副成分の原料も準備する。副成分の原料としては、特に限定されず、上記した各成分の酸化物や複合酸化物、または焼成によりこれら酸化物や複合酸化物となる各種化合物、例えば炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物などから適宜選択して用いることができる。
【００４１】
準備した原料を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合する方法としては、たとえば、ボールミルを用いて行う湿式混合や、乾式ミキサーを用いて行う乾式混合が挙げられる。
【００４２】
得られた原料混合物は、バインダ樹脂を添加し造粒して、造粒物としてもよいし、バインダ樹脂や溶剤とともにペースト化して、スラリーとしてもよい。また、造粒物やスラリーとする前に、原料混合物を仮焼してもよい。
【００４３】
造粒物やスラリーを成形する方法としては特に制限されず、たとえば、シート法、印刷法、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。本実施形態では、乾式成形を採用し、造粒物を金型に充填して圧縮加圧（プレス）することにより成形する。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよいが、本実施形態では円盤状の成形体とする。
【００４４】
得られた成形体は、必要に応じて、脱バインダ処理した後、焼成される。
【００４５】
焼成条件は、組成等に応じて適宜決定すればよいが、焼成温度は、好ましくは９００〜１２００℃、保持時間は、好ましくは１〜２４時間である。
【００４６】
焼成後、必要に応じて、アニール処理を行い、焼結体としての誘電体磁器組成物を得る。本発明には必ずしも前記アニール処理を行う必要はないが、アニール処理条件を調整することにより、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体の生成する量を制御可能である。次いで、得られた誘電体磁器組成物に端面研磨を施し、電極を形成する。
【００４７】
このようにして製造された本実施形態の誘電体磁器組成物は、セラミックコンデンサなどの電子部品に好適に使用される。なお、上記では、本実施形態に係る誘電体磁器組成物として、円盤状の誘電体磁器組成物を例示したが、シート法などにより、積層型の電子部品の誘電体層を構成する誘電体磁器組成物としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態の誘電体磁器組成物は、良好な圧電特性（例えば、圧電定数：ｄ３３＝４０ｐＣ／Ｎ）も有しているため、圧電体素子にも好適に使用される。
【００４９】
さらに、本発明に係る誘電体磁器組成物は、単板型のコンデンサ等の電子部品に用いてもよいし、積層型のコンデンサ等の電子部品に用いてもよい。あるいは、圧電体素子に用いてもよい。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。なお、以下の実施例および比較例において、各種物性評価は、以下のように行った
【００５２】
比誘電率εｓ
コンデンサ試料に対し、基準温度２５℃において、アジレントテクノロジー社製４２９４Ａを用いて、周波数１ｋＨｚ、測定電圧１Ｖとし、静電容量Ｃを測定した。そして、比誘電率εｓ（単位なし）を、誘電体磁器組成物の厚みと、有効電極面積と、測定の結果得られた静電容量Ｃとに基づき算出した。本実施例では、εｓが５００以上を良好とした。
【００５３】
静電容量温度特性
コンデンサ試料をＤｅｓｐａｔｃｈ社製恒温槽内に載置し、−５５〜５００℃の温度範囲で１Ｖの電圧での静電容量を測定し、＋２５℃での静電容量（Ｃ２５）に対する静電容量（誘電率）の変化率（ΔＣ／Ｃ（％））を、ΔＣ／Ｃ＝｛（Ｃ−Ｃ２５）／Ｃ２５｝×１００の式より算出した。本実施例では、静電容量変化率が±２２％の範囲にあるものを良好とした（Ｓ特性）。
【００５４】
画像解析による第一の相及び第二の相の領域の評価
焼成して得られた誘電体磁器組成物に対して、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いてマイクロ−サンプリングを行い、ＴＥＭ試料を作製した。この試料に対しＪＥＭ２２００ＦＳを用いＳＴＥＭ像観察を行いＳＴＥＭ−ＥＤＳマッピング行った。観察視野は、３．０μｍ×３．０μｍとし、各試料に対し５視野以上観察を行った。これらの方法で得られた組成マップを用いて、第一の相の元素であるＫ、Ｎｂと第二の相の元素であるＢａ、Ｔｉの領域を特定し、各５視野以上の結果の平均面積を用いて、ａ／ｂの割合を算出した。本実施例では、良好な容量の温度特性を得るために、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の範囲に制御した。
【００５５】
実施例１
まず、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫｍＮｂｎＯ３（ｍ／ｎ比が０．９８５から１．０１０）、および平均粒径が２００ｎｍのＢａαＴｉβＯ３（α／β比が０．９９０から１．０１５）を準備し、表１の組合せおよび配合比になるように、それぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００５６】
表１に示している実験Ｎｏ．１〜６はＫｍＮｂｎＯ３と、ＢａαＴｉβＯ３の少なくともどちらか一方を化学量論比にしたものである。なお、『※』のついたものは比較例である。実験Ｎｏ．７※はｍ／ｎ＝１、α／β＝１の場合の比較例である。
【００５７】
【表１】
【００５８】
得られた原料粉末に対し、バインダ樹脂としてＰＶＢを２重量％添加し、２５０ＭＰａの圧力で成形することにより、直径１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円盤状のグリーン成形体を得た。これを空気中で、７００℃、１０時間加熱して脱バインダ処理を行った。
【００５９】
次いで、得られた脱バインダ後の成形体を、空気中で、１１００〜１２００℃、１０時間、焼成することにより、円盤状の焼結体を得た。得られた円盤状の焼結体は、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体相の生成量を調整するため、さらにアニール処理を行った。アニール条件は、空気中で、８２５℃、３０分間、熱処理を行った。さらに、得られた焼結体を研磨し、その主表面にＡｇ電極を塗布し、空気中、６５０℃で２０分間焼付け処理を行うことによって、円盤状のセラミックコンデンサの試料を得た。
【００６０】
各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表２に示す。また、表中の斜体で表した数値は本発明の目的物性の範囲を外れる数値を示している。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２に示すように、ＫｍＮｂｎＯ３と、ＢａαＴｉβＯ３のｍ／ｎ、及び、α／βが同時に１を取らないことで、比較例であるｍ／ｎ＝１、α／β＝１の実験Ｎｏ．７※と比べて、−５５℃及び４００℃における静電容量の変化率が改善されていることが確認できる。また、比較例である実験Ｎｏ．８※〜１１※は、静電容量の変化率が±２２％以内を満足していない。
【００６３】
実施例２
まず、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫ０．９９５ＮｂＯ３および平均粒径が２００ｎｍのＢａＴｉＯ３を準備し、表３に示す配合比になるように、それぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００６４】
表３に示している実験Ｎｏ．１２〜１４は本実施例の範囲内のサンプルであり、実験Ｎｏ．１５※〜１６※は比較例である。
【００６５】
【表３】
【００６６】
得られた原料粉末に対し、バインダ樹脂としてＰＶＢを２重量％添加し、２５０ＭＰａの圧力で成形することにより、直径１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円盤状のグリーン成形体を得た。これを空気中で、７００℃、１０時間加熱して脱バインダ処理を行った。
【００６７】
次いで、得られた脱バインダ後の成形体を、空気中で、１１００〜１２００℃、１０時間、焼成することにより、円盤状の焼結体を得た。得られた円盤状の焼結体は、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体相の生成量を調整するため、さらにアニール処理を行った。アニール条件は、空気中で、８２５℃、３０分間、熱処理を行った。さらに、得られた焼結体を研磨し、その主表面にＡｇ電極を塗布し、空気中、６５０℃で２０分間焼付け処理を行うことによって、円盤状のセラミックコンデンサの試料を得た。
【００６８】
各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表４に示す。また、表中の斜体で表した数値は本発明の目的物性の範囲を外れる数値を示している。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４に示すように第一の相であるＫｍＮｂｎＯ３と、第二の相であるＢａαＴｉβＯ３の割合を、本実施例の範囲内、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の範囲にすることにより、静電容量の変化率を±２２％以内に制御できることが確認できる。比較例である実験Ｎｏ．１５※〜１６※は、静電容量の変化率が±２２％以内を満足していない。
【００７１】
実施例３
まず、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫの一部をＮａで置換した（Ｋ０．７５Ｎａ０．２５）０．９９５ＮｂＯ３およびＫの一部をＬｉで置換した（Ｋ０．７５Ｌｉ０．２５）０．９９５ＮｂＯ３、Ｎｂの一部をＴａで置換したＫ０．９９５（Ｎｂ０．９０Ｔａ０．１０）Ｏ３と、平均粒径が２００ｎｍのＢａＴｉＯ３を準備し、表５に示す配合比になるように、それぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００７２】
次に、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫ０．９９５ＮｂＯ３と、平均粒径が２００ｎｍのＢａの一部をＣａ，Ｓｒ，Ｍｇで置換した（Ｂａ０．７５Ｃａ０．２５）ＴｉＯ３、（Ｂａ０．７５Ｓｒ０．２５）ＴｉＯ３、（Ｂａ０．７５Ｍｇ０．２５）ＴｉＯ３及び、Ｔｉの一部をＺｒ，Ｃｏ，Ｍｏで置換したＢａ（Ｔｉ０．９０Ｚｒ０．１０）Ｏ３、Ｂａ（Ｔｉ０．９０Ｃｏ０．１０）Ｏ３、Ｂａ（Ｔｉ０．９０Ｍｏ０．１０）Ｏ３を準備し、表５に示す組合せ、配合比になるようにそれぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００７３】
表５に示している実験Ｎｏ．１７は置換していないサンプルを示している。実験Ｎｏ．１８〜２０は、Ｋ０．９９５ＮｂＯ３のＫ及びＮｂを一部置換したサンプルである。また、実験Ｎｏ．２１〜２６は、ＢａＴｉＯ３のＢａ及びＴｉを一部置換したサンプルである。
【００７４】
【表５】
【００７５】
得られた原料粉末に対し、バインダ樹脂としてＰＶＢを２重量％添加し、２５０ＭＰａの圧力で成形することにより、直径１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円盤状のグリーン成形体を得た。これを空気中で、７００℃、１０時間加熱して脱バインダ処理を行った。
【００７６】
次いで、得られた脱バインダ後の成形体を、空気中で、１１００〜１２００℃、１０時間、焼成することにより、円盤状の焼結体を得た。得られた円盤状の焼結体は、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体相の生成量を調整するため、さらにアニール処理を行った。アニール条件は、空気中で、８２５℃、３０分間、熱処理を行った。さらに、得られた焼結体を研磨し、その主表面にＡｇ電極を塗布し、空気中、６５０℃で２０分間焼付け処理を行うことによって、円盤状のセラミックコンデンサの試料を得た。
【００７７】
各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表６に示す。
【００７８】
【表６】
【００７９】
表６に示すように、置換していない実験Ｎｏ．１７に対し、Ｋ及びＮｂを一部置換した実験Ｎｏ．１８〜２０、また、ＢａＴｉＯ３のＢａ及びＴｉを一部置換した実験Ｎｏ．２１〜２６でも、静電容量の変化率を±２２％以内に制御できることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
広範囲な温度領域において比誘電率の変化率が小さいため、車載用としてエンジンルームに近接する環境下や、さらに、ＳｉＣやＧａＮ系の半導体を用いたパワーデバイス用の平滑用のコンデンサとしての用途にも適用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体磁器組成物および電子部品にかかわり、さらに詳しくは、広範囲の温度範囲で良好な比誘電率と温度特性が得られる誘電体磁器組成物およびその誘電体磁器組成物を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体磁器組成物及び誘電体磁器コンデンサや圧電素子等の電子部品としては、例えば主成分として（Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ）（Ｔｉ,Ｚｒ）Ｏ３を含む磁器組成物が用いられてきた（例えば、特許文献１〜３参照）
これらの組成物において、例えばＢａＴｉＯ３はキュリー点が１２５℃付近であり、１５０℃以上の高温領域では、室温の比誘電率に比較して大きく低下してしまい、また、１００℃以上の領域では、キュリー点近傍となるために、室温に比べて比誘電率が著しく増大してしまうために、単体では比誘電率の温度変化率が非常に大きく実用に耐えられない。このため、副成分として例えば希土類元素を混入することによって、磁器コンデンサとして実用領域である−５５℃〜１５０℃における比誘電率の温度依存性を制御し、広く産業分野で用いられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６９０９０号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２０２５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９４１３８号公報 また、例えばＰｂＴｉＯ３−ＢａＺｒＯ３で示されるような２成分系の誘電体磁器成分は、ＰｂＴｉＯ３のキュリー点が４９０℃前後であることを利用して、３００℃程度まで比誘電率の温度依存性を比較的少なくできるが、組成にＰｂを用いなくてはならない。
【０００４】
一方、鉛を含有しないニオブ酸系の圧電磁器組成物が周知である。（例えば、特許文献４〜６参照）が、いずれの文献にも、誘電体磁器組成物について広い温度域における比誘電率の温度依存性を少なくすることについては開示されていない。また、特許文献６には、広い温度領域で比誘電率の温度依存性を小さくする試みは行われているが、その温度領域が、−５５℃から４００℃の範囲で静電容量変化率（ΔＣ／Ｃ）が±２２％を超えており必ずしも満足な特性が得られているとは言えない。
【０００５】
【特許文献４】特開２００３−２５２６８１号公報
【特許文献５】特開２００９−２２７４８２号公報
【特許文献６】特開２００９−２４９２４４号公報
【０００６】
例えば車載用途などの電子部品においては、従来においては、例えばＥＩＡ規格Ｘ８Ｓ（−５５℃〜１５０℃）において静電容量変化率が±２２％以内（ΔＣ／Ｃ＝±２２％以内）を満たす誘電体磁器コンデンサが必要とされている。自動車内のスペースをより広くし、より快適な操縦環境を得ようとする場合、電子部品はよりいっそう自動車エンジン周域に近づけて使用されるため、現在規定されているＥＩＡ規格で保証されている最高温度よりもさらに高い、１５０℃を超える温度領域においても、ΔＣ／Ｃ＝±２２％を満たす誘電体磁器コンデンサが求められている。
【０００７】
さらに、ＳｉＣやＧａＮ系の半導体を用いたパワーデバイスの使用温度域は４００℃付近の高温領域まで求められはじめており、平滑用のコンデンサとして利用するためには、例えば−５５〜４００℃の温度範囲においてもΔＣ／Ｃ＝±２２％を満たすことが好ましい。しかしながら、−５５〜４００℃の温度範囲においてΔＣ／Ｃ＝±２２％以内を満たす誘電体磁器組成物については何ら記載されていなかった。
【０００８】
また、ＥＩＡ規格Ｘ８Ｓを満たすことのできる誘電体磁器コンデンサで、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３などを主成分とする誘電体磁器コンデンサは、希土類元素である、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどの希土類元素を使用することによって、その特性を達成している。これらのレアアースを用いずとも従来のＥＩＡ規格Ｘ８Ｓ特性を達成しうることができれば、希少元素を使用せずとも従来の特性を達成することができ、近年の希少元素の高騰など、市場原理に依存することを防ぐことができる。
【０００９】
従来、例えばＰｂＴｉＯ３を主成分とすることによって、１５０℃以上の高い温度でΔＣ／Ｃ＝±２２％以内を満たす誘電体磁器コンデンサは存在するが、組成にＰｂが存在するために、原料として例えばＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ３Ｏ４などを用いなければならず、生産工程において、これら原料の環境への拡散が起こりうるため、これを解決することは、近年の環境との調和が求められる技術として有望である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような観点から、広範囲な温度領域（例えば、−５５〜４００℃）において静電容量変化率（例えば、ΔＣ／Ｃ＝±２２％以内）が小さく、４００℃付近の高温領域に至るまでの諸特性に優れ、比誘電率が大きく、鉛を含有しないニオブ酸系の誘電体磁器組成物と、その誘電体磁器組成物を用いた電子部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記目的を達成するために、鋭意検討を行った結果、特定組成の誘電体磁器組成物を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、上記課題を解決する本発明に係る誘電体磁器組成物は、
一般式ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相との混晶体から成る主成分を有し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０、且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴とする。
【００１３】
前記ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相の占める割合をａとし、前記ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合をｂとしたとき、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の関係を満足することが望ましい。
【００１４】
前記ＫｍＮｂｎＯ３のＫの一部をＬｉおよびＮａで置換したこと、及び、Ｎｂの一部をＴａで置換することが望ましい。
【００１５】
前記ＢａαＴｉβＯ３のＢａの一部をＣａ、ＳｒおよびＭｇから選択される少なくとも１種類で置換したこと、及び、Ｔｉの一部をＺｒ,Ｈｆ,Ｃｏ,Ｖ,Ｔａ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ，Ｍｇの中から選択される少なくとも１種類で置換することが望ましい。
【００１６】
また、これらの前記誘電体磁器組成物を用いて誘電体磁器コンデンサや圧電素子などの電子部品として利用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、その主成分に、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂなどの環境に負荷を及ぼす重金属元素を使用することなく広範囲な温度領域（例えば、−５５〜４００℃）における静電容量変化率が±２２％以内に平坦化でき良好な温度特性と高い比誘電率を示すことができる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、広範囲の温度領域で高い比誘電率を示すことができ、例えば２５℃における比誘電率が５００以上の特性を有する誘電体磁器組成物が得られる。
【００１９】
したがって、本発明にかかわる誘電体磁器組成物としては、高温領域での使用が求められる車載用途や、さらにより高温領域まで求められている、ＳｉＣやＧａＮ系の半導体を用いたパワーデバイス用の平滑用のコンデンサや、自動車のエンジンルーム内のノイズ除去に用いる電子部品として最適である。
【００２０】
また、本発明に関わる誘電体磁器組成物は、ＥＩＡ規格Ｘ８Ｓ特性（−５５℃〜１５０℃におけるΔＣ／Ｃ＝±２２％以内）満足できるため、Ｘ８Ｓ特性のコンデンサとしても利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施形態に基づき説明する。
【００２２】
本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相とで混晶体、つまり、コンポジット構造を形成し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０ 且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴としている。
【００２３】
前記のｍ／ｎとα／βとが同時に１を取らないことで、第一の相と第二の相との混晶状態の制御が容易になる。これにより、温度範囲の両端である−５５℃及び４００℃における静電容量の変化率を改善することが可能となる。
【００２４】
前記のｍ、ｎは、ＫとＮｂの組成比を示している。ｍ／ｎ＜０．９９０では、ＫｍＮｂｎＯ３の斜方晶から正方晶への転移、つまり、１５０℃から２００℃付近における比誘電率のピークが顕著に生じるため、１５０℃付近の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。ｍ／ｎ＞１．００５では、カリウムが第二の相のＢａαＴｉβＯ３に拡散しやすくなり、室温付近の容量が大きくなるため、１２５℃以降の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しなくなると共に、緻密な焼結体を得るのが困難になってしまう。
【００２５】
従って、ｍ、ｎは０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、好ましくは０．９９５≦ｍ／ｎ≦１．００２であるの範囲を満足することが好ましい。
【００２６】
α、βは、ＢａとＴｉの組成比を示しており、α／β＜０．９９５では、ＢａαＴｉβＯ３が粒成長を起こし易く、２５℃付近の比誘電率ピークが顕著に生じるため、２００℃以降の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。α／β＞１．０１０では、ＢａαＴｉβＯ３の１２５℃以下の温度領域での容量が低下してしまい、２００℃以降の静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。また、ＢａαＴｉβＯ３の焼結温度が高くなるため、第一の相であるＫｍＮｂｎＯ３が析出しやすくなる。
【００２７】
従って、α、βが０．９９５≦α／β≦１．０１０、好ましくは０．９９７≦α／β≦１．００５の範囲を満足することが好ましい。
【００２８】
前記ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相の占める割合をａとし、前記ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合をｂとしたとき、ａ／ｂが１．２以下の場合には、ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合が多くなり、ＢａαＴｉβＯ３の１５０℃以降の常誘電体への転移により、容量低下が顕著になる。このため、１５０℃以降の容量温度特性の悪化が著しく、静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。
【００２９】
逆に、ａ／ｂが５．７以上のときには、ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合が少なくなり、２００℃以降のＫｍＮｂｎＯ３の斜方晶から正方晶への転移、４００℃付近の正方晶から立方晶への転移による比誘電率のピークが顕著に生じるため、１５０℃以上の温度領域での容量温度特性の悪化が著しく、静電容量の変化率が±２２％以内を満足しない。
【００３０】
従って、第一の相の占める割合ａと、第二の相の占める割合ｂは、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の関係を満足することが好ましい。
【００３１】
第一の相であるＫｍＮｂｎＯ３のＫの一部をＬｉおよびＮａから選択される少なくとも１種類で適量置換することや、Ｎｂの一部をＴａで適量置換することで、容量温度特性をより制御することが可能となり、良好な温度特性を得ることができる。
【００３２】
第二の相であるＢａαＴｉβＯ３のＢａの一部をＣａ、ＳｒおよびＭｇから選択される少なくとも１種類で適量置換することや、Ｔｉの一部をＺｒ,Ｈｆ,Ｃｏ,Ｖ,Ｔａ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ，Ｍｇの中から選択される少なくとも１種類で適量置換することで、容量温度特性をより制御することが可能となり、良好な温度特性を得ることができる。
【００３３】
本発明に係る電子部品は、誘電体と電極とを有する電子部品であって、前記記載の誘電体磁器組成物で構成して成る誘電体層と、内部電極層とを有している積層型の電子部品。あるいは上記記載の誘電体磁器組成物を用いた電子部品としては、特に限定されないが、セラミックコンデンサ、圧電素子、チップインダクタ、チップバリスタ、チップサーミスタ、チップ抵抗、その他の表面実装（ＳＭＤ）チップ型電子部品が例示される。
【００３４】
尚、本実施形態に係る誘電体磁器組成物に、副成分を含有させることにより、焼成温度の低下や寿命の改善することができる。このような副成分としては、特に限定されないが、例えば、焼成温度させる効果を有する化合物として二酸化珪素、酸化アルミニウムが挙げられる。さらに、寿命を改善させる効果を有する化合物として酸化マグネシウムのようなアルカリ金属化合物、酸化マンガン、希土類元素酸化物、酸化バナジウム等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。その含有量も組成等に応じて適宜決定すればよい。
【００３５】
本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相とを特定の割合で設定したコンポジット構造を取ることで、比誘電率５００以上を示し、−５５〜４００℃という広い温度範囲において、静電容量変化率が±２２％を満足する。
【００３６】
上記のように、本実施形態に係る誘電体磁器組成物は、高温領域において良好な特性を示すため、ＳｉＣやＧａＮ系のパワーデバイスの使用温度域（たとえば２００〜２５０℃）において好適に用いることができる。また、自動車のエンジンルームなど、過酷な環境下において、ノイズ除去用などの電子部品として好適に用いられる。
【００３７】
次に、本実施形態に係る誘電体磁器組成物の製造方法の一例を説明する。
【００３８】
まず、誘電体磁器組成物を構成する各成分の原料を準備する。本実施形態では、ＫｍＮｂｎＯ３及びＢａαＴｉβＯ３の原料を準備する。これらの準備については、例えば市販の水熱合成法、蓚酸塩法、ゾル−ゲル法等を用いて作製したＢａαＴｉβＯ３の粉体を用いても良い。さらに、ＫｍＮｂｎＯ３の粉体は、Ｋ２ＣＯ３，Ｎｂ２Ｏ５を原料として、混合、仮焼き、粉砕を行う、固相合成法を用いて作製した粉体を用いても良い。
【００３９】
予めＫｍＮｂｎＯ３の粉体と、ＢａαＴｉβＯ３の粉体を前述の方法にて準備し、焼成条件を調整することにより、本発明の誘電体磁器組成物は一般式（ＫｍＢａα）（ＮｂｎＴｉβ）Ｏ１２で表されるような固溶体の生成を極力少なく制御することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る誘電体磁器組成物が、上記の副成分を含有する場合には、副成分の原料も準備する。副成分の原料としては、特に限定されず、上記した各成分の酸化物や複合酸化物、または焼成によりこれら酸化物や複合酸化物となる各種化合物、例えば炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物などから適宜選択して用いることができる。
【００４１】
準備した原料を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合する方法としては、たとえば、ボールミルを用いて行う湿式混合や、乾式ミキサーを用いて行う乾式混合が挙げられる。
【００４２】
得られた原料混合物は、バインダ樹脂を添加し造粒して、造粒物としてもよいし、バインダ樹脂や溶剤とともにペースト化して、スラリーとしてもよい。また、造粒物やスラリーとする前に、原料混合物を仮焼してもよい。
【００４３】
造粒物やスラリーを成形する方法としては特に制限されず、たとえば、シート法、印刷法、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。本実施形態では、乾式成形を採用し、造粒物を金型に充填して圧縮加圧（プレス）することにより成形する。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよいが、本実施形態では円盤状の成形体とする。
【００４４】
得られた成形体は、必要に応じて、脱バインダ処理した後、焼成される。
【００４５】
焼成条件は、組成等に応じて適宜決定すればよいが、焼成温度は、好ましくは９００〜１２００℃、保持時間は、好ましくは１〜２４時間である。
【００４６】
焼成後、必要に応じて、アニール処理を行い、焼結体としての誘電体磁器組成物を得る。本発明には必ずしも前記アニール処理を行う必要はないが、アニール処理条件を調整することにより、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体の生成する量を制御可能である。次いで、得られた誘電体磁器組成物に端面研磨を施し、電極を形成する。
【００４７】
このようにして製造された本実施形態の誘電体磁器組成物は、セラミックコンデンサなどの電子部品に好適に使用される。なお、上記では、本実施形態に係る誘電体磁器組成物として、円盤状の誘電体磁器組成物を例示したが、シート法などにより、積層型の電子部品の誘電体層を構成する誘電体磁器組成物としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態の誘電体磁器組成物は、良好な圧電特性（例えば、圧電定数：ｄ３３＝４０ｐＣ／Ｎ）も有しているため、圧電体素子にも好適に使用される。
【００４９】
さらに、本発明に係る誘電体磁器組成物は、単板型のコンデンサ等の電子部品に用いてもよいし、積層型のコンデンサ等の電子部品に用いてもよい。あるいは、圧電体素子に用いてもよい。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。なお、以下の実施例および比較例において、各種物性評価は、以下のように行った
【００５２】
比誘電率εｓ
コンデンサ試料に対し、基準温度２５℃において、アジレントテクノロジー社製４２９４Ａを用いて、周波数１ｋＨｚ、測定電圧１Ｖとし、静電容量Ｃを測定した。そして、比誘電率εｓ（単位なし）を、誘電体磁器組成物の厚みと、有効電極面積と、測定の結果得られた静電容量Ｃとに基づき算出した。本実施例では、εｓが５００以上を良好とした。
【００５３】
静電容量温度特性
コンデンサ試料をＤｅｓｐａｔｃｈ社製恒温槽内に載置し、−５５〜５００℃の温度範囲で１Ｖの電圧での静電容量を測定し、＋２５℃での静電容量（Ｃ２５）に対する静電容量（誘電率）の変化率（ΔＣ／Ｃ（％））を、ΔＣ／Ｃ＝｛（Ｃ−Ｃ２５）／Ｃ２５｝×１００の式より算出した。本実施例では、静電容量変化率が±２２％の範囲にあるものを良好とした（Ｓ特性）。
【００５４】
画像解析による第一の相及び第二の相の領域の評価
焼成して得られた誘電体磁器組成物に対して、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いてマイクロ−サンプリングを行い、ＴＥＭ試料を作製した。この試料に対しＪＥＭ２２００ＦＳを用いＳＴＥＭ像観察を行いＳＴＥＭ−ＥＤＳマッピング行った。観察視野は、３．０μｍ×３．０μｍとし、各試料に対し５視野以上観察を行った。これらの方法で得られた組成マップを用いて、第一の相の元素であるＫ、Ｎｂと第二の相の元素であるＢａ、Ｔｉの領域を特定し、各５視野以上の結果の平均面積を用いて、ａ／ｂの割合を算出した。本実施例では、良好な容量の温度特性を得るために、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の範囲に制御した。
【００５５】
実施例１
まず、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫｍＮｂｎＯ３（ｍ／ｎ比が０．９８５から１．０１０）、および平均粒径が２００ｎｍのＢａαＴｉβＯ３（α／β比が０．９９０から１．０１５）を準備し、表１の組合せおよび配合比になるように、それぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００５６】
表１に示している実験Ｎｏ．１〜６はＫｍＮｂｎＯ３と、ＢａαＴｉβＯ３の少なくともどちらか一方を化学量論比にしたものである。なお、『※』のついたものは比較例である。実験Ｎｏ．７※はｍ／ｎ＝１、α／β＝１の場合の比較例である。
【００５７】
【表１】
【００５８】
得られた原料粉末に対し、バインダ樹脂としてＰＶＢを２重量％添加し、２５０ＭＰａの圧力で成形することにより、直径１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円盤状のグリーン成形体を得た。これを空気中で、７００℃、１０時間加熱して脱バインダ処理を行った。
【００５９】
次いで、得られた脱バインダ後の成形体を、空気中で、１１００〜１２００℃、１０時間、焼成することにより、円盤状の焼結体を得た。得られた円盤状の焼結体は、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体相の生成量を調整するため、さらにアニール処理を行った。アニール条件は、空気中で、８２５℃、３０分間、熱処理を行った。さらに、得られた焼結体を研磨し、その主表面にＡｇ電極を塗布し、空気中、６５０℃で２０分間焼付け処理を行うことによって、円盤状のセラミックコンデンサの試料を得た。
【００６０】
各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表２に示す。また、表中の斜体で表した数値は本発明の目的物性の範囲を外れる数値を示している。
【００６１】
【表２】
【００６２】
表２に示すように、ＫｍＮｂｎＯ３と、ＢａαＴｉβＯ３のｍ／ｎ、及び、α／βが同時に１を取らないことで、比較例であるｍ／ｎ＝１、α／β＝１の実験Ｎｏ．７※と比べて、−５５℃及び４００℃における静電容量の変化率が改善されていることが確認できる。また、比較例である実験Ｎｏ．８※〜１１※は、静電容量の変化率が±２２％以内を満足していない。
【００６３】
実施例２
まず、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫ０．９９５ＮｂＯ３および平均粒径が２００ｎｍのＢａＴｉＯ３を準備し、表３に示す配合比になるように、それぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００６４】
表３に示している実験Ｎｏ．１２〜１４は本実施例の範囲内のサンプルであり、実験Ｎｏ．１５※〜１６※は比較例である。
【００６５】
【表３】
【００６６】
得られた原料粉末に対し、バインダ樹脂としてＰＶＢを２重量％添加し、２５０ＭＰａの圧力で成形することにより、直径１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円盤状のグリーン成形体を得た。これを空気中で、７００℃、１０時間加熱して脱バインダ処理を行った。
【００６７】
次いで、得られた脱バインダ後の成形体を、空気中で、１１００〜１２００℃、１０時間、焼成することにより、円盤状の焼結体を得た。得られた円盤状の焼結体は、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体相の生成量を調整するため、さらにアニール処理を行った。アニール条件は、空気中で、８２５℃、３０分間、熱処理を行った。さらに、得られた焼結体を研磨し、その主表面にＡｇ電極を塗布し、空気中、６５０℃で２０分間焼付け処理を行うことによって、円盤状のセラミックコンデンサの試料を得た。
【００６８】
各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表４に示す。また、表中の斜体で表した数値は本発明の目的物性の範囲を外れる数値を示している。
【００６９】
【表４】
【００７０】
表４に示すように第一の相であるＫｍＮｂｎＯ３と、第二の相であるＢａαＴｉβＯ３の割合を、本実施例の範囲内、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の範囲にすることにより、静電容量の変化率を±２２％以内に制御できることが確認できる。比較例である実験Ｎｏ．１５※〜１６※は、静電容量の変化率が±２２％以内を満足していない。
【００７１】
実施例３
まず、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫの一部をＮａで置換した（Ｋ０．７５Ｎａ０．２５）０．９９５ＮｂＯ３およびＫの一部をＬｉで置換した（Ｋ０．７５Ｌｉ０．２５）０．９９５ＮｂＯ３、Ｎｂの一部をＴａで置換したＫ０．９９５（Ｎｂ０．９０Ｔａ０．１０）Ｏ３と、平均粒径が２００ｎｍのＢａＴｉＯ３を準備し、表５に示す配合比になるように、それぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００７２】
次に、出発粉として平均粒径が５００ｎｍのＫ０．９９５ＮｂＯ３と、平均粒径が２００ｎｍのＢａの一部をＣａ，Ｓｒ，Ｍｇで置換した（Ｂａ０．７５Ｃａ０．２５）ＴｉＯ３、（Ｂａ０．７５Ｓｒ０．２５）ＴｉＯ３、（Ｂａ０．７５Ｍｇ０．２５）ＴｉＯ３及び、Ｔｉの一部をＺｒ，Ｃｏ，Ｍｏで置換したＢａ（Ｔｉ０．９０Ｚｒ０．１０）Ｏ３、Ｂａ（Ｔｉ０．９０Ｃｏ０．１０）Ｏ３、Ｂａ（Ｔｉ０．９０Ｍｏ０．１０）Ｏ３を準備し、表５に示す組合せ、配合比になるようにそれぞれ秤量し、分散媒としての水を用いでボールミルにより１７時間湿式混合した。その後、得られた混合物を乾燥して原料粉末を得た。
【００７３】
表５に示している実験Ｎｏ．１７は置換していないサンプルを示している。実験Ｎｏ．１８〜２０は、Ｋ０．９９５ＮｂＯ３のＫ及びＮｂを一部置換したサンプルである。また、実験Ｎｏ．２１〜２６は、ＢａＴｉＯ３のＢａ及びＴｉを一部置換したサンプルである。
【００７４】
【表５】
【００７５】
得られた原料粉末に対し、バインダ樹脂としてＰＶＢを２重量％添加し、２５０ＭＰａの圧力で成形することにより、直径１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円盤状のグリーン成形体を得た。これを空気中で、７００℃、１０時間加熱して脱バインダ処理を行った。
【００７６】
次いで、得られた脱バインダ後の成形体を、空気中で、１１００〜１２００℃、１０時間、焼成することにより、円盤状の焼結体を得た。得られた円盤状の焼結体は、ＫｍＮｂｎＯ３とＢａαＴｉβＯ３との固溶体相の生成量を調整するため、さらにアニール処理を行った。アニール条件は、空気中で、８２５℃、３０分間、熱処理を行った。さらに、得られた焼結体を研磨し、その主表面にＡｇ電極を塗布し、空気中、６５０℃で２０分間焼付け処理を行うことによって、円盤状のセラミックコンデンサの試料を得た。
【００７７】
各サンプルについて上記した特性の評価を行った。結果を表６に示す。
【００７８】
【表６】
【００７９】
表６に示すように、置換していない実験Ｎｏ．１７に対し、Ｋ及びＮｂを一部置換した実験Ｎｏ．１８〜２０、また、ＢａＴｉＯ３のＢａ及びＴｉを一部置換した実験Ｎｏ．２１〜２６でも、静電容量の変化率を±２２％以内に制御できることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
広範囲な温度領域において比誘電率の変化率が小さいため、車載用としてエンジンルームに近接する環境下や、さらに、ＳｉＣやＧａＮ系の半導体を用いたパワーデバイス用の平滑用のコンデンサとしての用途にも適用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相との混晶体から成る主成分を有し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０、且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相の占める割合をａとし、前記ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合をｂとしたとき、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記ＫｍＮｂｎＯ３のＫの一部をＬｉおよびＮａで置換したこと、及び、Ｎｂの一部をＴａで置換したことを特徴とする請求項１、２に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
前記ＢａαＴｉβＯ３のＢａの一部をＣａ、ＳｒおよびＭｇから選択される少なくとも１種類で置換したこと、及び、Ｔｉの一部をＺｒ,Ｈｆ,Ｃｏ,Ｖ,Ｔａ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ，Ｍｇの中から選択される少なくとも１種類で置換したこと特徴とする請求項１〜３に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項５】
誘電体と電極とを有する電子部品であって、前記誘電体が、請求項１〜６のいずれかに記載の誘電体磁器組成物より成ることを特徴とする電子部品。
【請求項１】
一般式ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相と、一般式ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相との混晶体から成る主成分を有し、前記ｍ、ｎ、α、βが０．９９０≦ｍ／ｎ≦１．００５、０．９９５≦α／β≦１．０１０、且つ、ｍ／ｎとα／βとが同時に1を取らないことを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記ＫｍＮｂｎＯ３で表される第一の相の占める割合をａとし、前記ＢａαＴｉβＯ３で表される第二の相の占める割合をｂとしたとき、１．２＜ａ／ｂ＜５．７の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記ＫｍＮｂｎＯ３のＫの一部をＬｉおよびＮａで置換したこと、及び、Ｎｂの一部をＴａで置換したことを特徴とする請求項１、２に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
前記ＢａαＴｉβＯ３のＢａの一部をＣａ、ＳｒおよびＭｇから選択される少なくとも１種類で置換したこと、及び、Ｔｉの一部をＺｒ,Ｈｆ,Ｃｏ,Ｖ,Ｔａ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ，Ｍｇの中から選択される少なくとも１種類で置換したこと特徴とする請求項１〜３に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項５】
誘電体と電極とを有する電子部品であって、前記誘電体が、請求項１〜６のいずれかに記載の誘電体磁器組成物より成ることを特徴とする電子部品。
【公開番号】特開２０１３−６３８７５（Ｐ２０１３−６３８７５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３４９５（Ｐ２０１１−２０３４９５）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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