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JP5857570B2 - Multilayer ceramic capacitor - Google Patents
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Description

この発明は、誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサに関するもので、特に、実装時における衝撃にも耐え得る強度を有する積層セラミックコンデンサに関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic and a multilayer ceramic capacitor, and more particularly to a multilayer ceramic capacitor having a strength capable of withstanding an impact during mounting.

近年のエレクトロニクス技術の進展に伴い、積層セラミックコンデンサに代表される表面実装型の小型チップ部品の集積度はますます高まっている。このため、積層セラミックコンデンサにおいて、低背化が求められている。   With the recent progress of electronics technology, the degree of integration of surface mount type small chip components represented by multilayer ceramic capacitors is increasing. For this reason, the multilayer ceramic capacitor is required to have a low profile.

積層セラミックコンデンサの低背化が進むと、実装時の衝撃により、積層セラミックコンデンサが割れる恐れが出てくる。よって、積層セラミックコンデンサには、高い抗折強度が望まれる。   When the height of the multilayer ceramic capacitor is reduced, there is a risk that the multilayer ceramic capacitor will break due to an impact during mounting. Therefore, a high bending strength is desired for the multilayer ceramic capacitor.

一方で、積層セラミックコンデンサの低背化のためには、少ない占有体積にて静電容量を確保するため、セラミック層一層あたりの厚みが薄くなってきている。このとき、セラミック層一層あたりに印加される電界強度が相対的に高くなり、特に中高圧タイプの用途においては、比較的大きな電歪が生じることになる。   On the other hand, in order to reduce the height of the multilayer ceramic capacitor, the thickness per layer of the ceramic layer has been reduced in order to ensure the capacitance with a small occupied volume. At this time, the electric field strength applied per ceramic layer is relatively high, and relatively large electrostriction occurs particularly in the medium-high pressure type application.

このとき、電歪によって積層セラミックコンデンサが割れないようにするためにも、積層セラミックコンデンサには高い抗折強度が求められている。   At this time, in order to prevent the multilayer ceramic capacitor from being broken by electrostriction, the multilayer ceramic capacitor is required to have a high bending strength.

特許文献1においては、抗折強度を高めるために、誘電体層と内部電極層とを交互に積み重ねた構成を備える積層セラミックコンデンサにおいて以下のような特徴をもたせている。すなわち、複数の内部電極層のうち積層方向両端に位置する2つの内部電極層を含む積層方向両側の1以上の内部電極層は実質的に酸化物化していて内部電極層として機能しておらず、酸化物化していない残りの内部電極層によって静電容量が定められている。   In Patent Document 1, in order to increase the bending strength, a multilayer ceramic capacitor having a configuration in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately stacked has the following characteristics. That is, one or more internal electrode layers on both sides in the stacking direction including two internal electrode layers positioned at both ends in the stacking direction among the plurality of internal electrode layers are substantially oxidized and do not function as the internal electrode layers. The capacitance is determined by the remaining internal electrode layers that are not oxidized.

特開2007−35848号公報JP 2007-35848 A

しかしながら、特許文献1においては、積層体において静電容量に寄与しない領域が増えるため、小型化の観点からは好ましくなかった。また、特定の内部電極のみ特別な管理を必要とするため、工程が煩雑になるという問題もあった。   However, in patent document 1, since the area | region which does not contribute to an electrostatic capacitance increases in a laminated body, it was unpreferable from a viewpoint of size reduction. In addition, since only specific internal electrodes require special management, there is a problem that the process becomes complicated.

そこで、この発明の目的は、上述したような課題を解決するため、誘電体セラミック層の結晶粒子や組成に特徴をもたせることにより、特別な素子設計を行わなくても、優れた抗折強度を有する積層セラミックコンデンサを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems by providing characteristics of the crystal particles and composition of the dielectric ceramic layer, thereby achieving excellent bending strength without special element design. An object of the present invention is to provide a multilayer ceramic capacitor.

すなわち本発明は、結晶粒子および結晶粒界を含む誘電体セラミック層と、内部電極層と、を有する積層体と、前記積層体の表面に形成され、前記積層体の表面に露出した内部電極層を電気的に接続する外部電極と、を備えた、積層セラミックコンデンサにおいて、前記積層体の組成が、主成分としてBa、TiおよびZrを含むぺロブスカイト型化合物を含み、前記積層体を溶解したときの、Baを100モル部としたときの、Zrの含有モル部が10以上40以下であり、かつ、前記誘電体セラミック層の断面を観察したとき、結晶粒子中心においてZr/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Aの個数割合をTA、結晶粒子中心においてTi/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Bの個数割合をTB、とするとき、TBが0.1以上であることを特徴とする。   That is, the present invention provides a laminate having a dielectric ceramic layer including crystal grains and crystal grain boundaries, and an internal electrode layer, and an internal electrode layer formed on the surface of the laminate and exposed on the surface of the laminate. And a multilayer ceramic capacitor comprising an external electrode electrically connected to each other, wherein the composition of the laminate includes a perovskite-type compound containing Ba, Ti, and Zr as main components, and the laminate is dissolved The Zr / (Ti + Zr) molar ratio at the center of the crystal grain when the cross-section of the dielectric ceramic layer was observed when the Zr-containing molar part was 10 or more and 40 or less when Ba was 100 parts by mole. Is TA, and the number ratio of crystal grains B having a Ti / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less at the center of the crystal grains is T. When the, TB is equal to or less than 0.1.

また、本発明は、結晶粒子および結晶粒界を含む誘電体セラミック層と、内部電極層と、を有する積層体と、前記積層体の表面に形成され、前記積層体の表面に露出した内部電極層を電気的に接続する外部電極と、を備えた、積層セラミックコンデンサにおいて、前記誘電体セラミック層の組成が、主成分としてBa、TiおよびZrを含むぺロブスカイト型化合物を含み、前記誘電体セラミック層の、Baを100モル部としたときの、Zrの含有モル部が10以上40以下であり、かつ、前記誘電体セラミック層の断面を観察したとき、結晶粒子中心においてZr/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Aの個数割合をTA、結晶粒子中心においてTi/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Bの個数割合をTB、とするとき、TBが0.1以上である、ことを特徴とする。   The present invention also provides a laminate having a dielectric ceramic layer including crystal grains and crystal grain boundaries, and an internal electrode layer, and an internal electrode formed on the surface of the laminate and exposed on the surface of the laminate. And a dielectric ceramic layer comprising a perovskite-type compound containing Ba, Ti and Zr as a main component, wherein the dielectric ceramic layer comprises: Zr / (Ti + Zr) mol at the center of the crystal grain when the cross-section of the dielectric ceramic layer is 10 to 40 and the cross-section of the dielectric ceramic layer is 10 to 40 mol. TA is the number ratio of crystal grains A having a ratio of 0.005 or less, and the number of crystal grains B having a Ti / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less at the center of the crystal grains. When the engagement TB, and, TB is 0.1 or more, and wherein the.

さらに、本発明における積層体または誘電体セラミックの組成が、Mn、Mg、R(RはY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる少なくとも一種)、およびSiを含み、前記積層体を溶解したとき、または誘電体セラミック層において、Baを100モル部としたときの、各元素の含有モル部が、Mn: 0.1以上3.5以下、Mg: 0.1以上15以下、R: 2以上30以下、Si: 0.8以上5以下、であり、かつ、TAが0.5以上であることが好ましい。   Furthermore, the composition of the laminate or dielectric ceramic in the present invention is Mn, Mg, R (R is Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb. And at least one selected from Lu), and when the laminated body is dissolved, or when the dielectric ceramic layer contains Ba in an amount of 100 parts by mole, the contained mole part of each element is Mn: 0 1 or more and 3.5 or less, Mg: 0.1 or more and 15 or less, R: 2 or more and 30 or less, Si: 0.8 or more and 5 or less, and TA is preferably 0.5 or more.

この発明に係る誘電体セラミックを用いて構成される積層セラミックコンデンサ1を図解的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer ceramic capacitor 1 configured using a dielectric ceramic according to the present invention.

図1を参照して、まず、この発明に係る誘電体セラミックが適用される積層セラミックコンデンサ1の例について説明する。   With reference to FIG. 1, first, an example of a multilayer ceramic capacitor 1 to which the dielectric ceramic according to the present invention is applied will be described.

積層セラミックコンデンサ1は、積層された複数の誘電体セラミック層2と誘電体セラミック層2間の界面に沿って形成される複数の内部電極3および4とをもって構成される、積層体5を備えている。内部電極3および4は、たとえばNiを主成分としている。   The multilayer ceramic capacitor 1 includes a multilayer body 5 including a plurality of dielectric ceramic layers 2 and a plurality of internal electrodes 3 and 4 formed along an interface between the dielectric ceramic layers 2. Yes. The internal electrodes 3 and 4 are mainly composed of Ni, for example.

積層体5の外表面上の互いに異なる位置には、第1および第2の外部電極6および7が形成される。外部電極6および7は、たとえばAgまたはCuを主成分としている。図示しないが、外部電極6および7上に、必要に応じて、めっき膜が形成される。めっき膜は、たとえば、Niめっき膜およびその上に形成されるSnめっき膜から構成される。   First and second external electrodes 6 and 7 are formed at different positions on the outer surface of the laminate 5. The external electrodes 6 and 7 are mainly composed of Ag or Cu, for example. Although not shown, a plating film is formed on the external electrodes 6 and 7 as necessary. The plating film is composed of, for example, a Ni plating film and a Sn plating film formed thereon.

図1に示した積層セラミックコンデンサ1では、第1および第2の外部電極6および7は、コンデンサ本体5の互いに対向する各端面上に形成される。内部電極3および4は、第1の外部電極6に電気的に接続される複数の第1の内部電極3と第2の外部電極7に電気的に接続される複数の第2の内部電極4とがあり、これら第1および第2の内部電極3および4は、積層方向に見て交互に配置されている。   In the monolithic ceramic capacitor 1 shown in FIG. 1, the first and second external electrodes 6 and 7 are formed on the end surfaces of the capacitor body 5 facing each other. The internal electrodes 3 and 4 are a plurality of first internal electrodes 3 electrically connected to the first external electrode 6 and a plurality of second internal electrodes 4 electrically connected to the second external electrode 7. The first and second internal electrodes 3 and 4 are alternately arranged as viewed in the stacking direction.

なお、積層セラミックコンデンサ1は、2個の外部電極6および7を備える2端子型のものであっても、多数の外部電極を備える多端子型のものであってもよい。   The multilayer ceramic capacitor 1 may be a two-terminal type including two external electrodes 6 and 7 or a multi-terminal type including a large number of external electrodes.

このような積層セラミックコンデンサ1において、積層体5の大部分を占めるのは、結晶粒子および結晶粒界を含む誘電体セラミック層2であり、基本的に酸化物セラミックである。   In such a multilayer ceramic capacitor 1, the dielectric ceramic layer 2 including crystal grains and grain boundaries occupies most of the multilayer body 5 and is basically an oxide ceramic.

積層体5の組成、または誘電体セラミック層2の組成は、主成分としてBa、TiおよびZrを含むぺロブスカイト型化合物を含む。Baを100モル部としたときの、Zrの含有モル部が10以上40以下である。この範囲であると、抗折強度が高くなる。   The composition of the laminated body 5 or the composition of the dielectric ceramic layer 2 includes a perovskite type compound containing Ba, Ti, and Zr as main components. The Zr-containing mole part is 10 or more and 40 or less when Ba is 100 mole parts. When it is within this range, the bending strength is increased.

積層体5の主成分、または誘電体セラミック層2の主成分がぺロブスカイト型化合物であることは、例えばXRD等の方法により確認することができる。   Whether the main component of the laminate 5 or the main component of the dielectric ceramic layer 2 is a perovskite type compound can be confirmed by a method such as XRD, for example.

前記誘電体セラミック層の断面を観察したとき、結晶粒子中心においてZr/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Aの個数割合をTA、結晶粒子中心においてTi/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Bの個数割合をTB、とするとき、TBが0.1以上である、ことを特徴とする。すなわち、ほぼBaZrO3を主成分とする結晶粒子の個数が、全体の10%以上である、ということである。このとき、抗折強度が高くなる。 When the cross section of the dielectric ceramic layer was observed, the number ratio of crystal grains A having a Zr / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less at the crystal grain center was TA, and the Ti / (Ti + Zr) molar ratio was at the crystal grain center. When the ratio of the number of crystal grains B having a particle size of 0.005 or less is TB, TB is 0.1 or more. That is, the number of crystal grains mainly containing BaZrO 3 is 10% or more of the whole. At this time, the bending strength is increased.

また、好ましくは、TAが0.5以上である。すなわち、BaTiO3を主成分とする結晶粒子の個数が、全体の50%以上である、ということである。このとき、抗折強度を高く保ちつつ、静電容量の温度特性を良好に保つことができる。 Moreover, preferably, TA is 0.5 or more. That is, the number of crystal grains mainly composed of BaTiO 3 is 50% or more of the whole. At this time, the temperature characteristics of the capacitance can be kept good while keeping the bending strength high.

結晶粒子においては、本発明の目的を損なわない限り、結晶粒子Aと結晶粒子Bのいずれにも当てはまらない結晶粒子、例えばBa(Ti,Zr)O3を主成分とする結晶粒子が存在しても構わない。しかし、TBを0.1以上にするためにも、できる限りBa(Ti,Zr)O3を主成分とする結晶粒子の生成は抑えられることが好ましい。 In the crystal particles, unless the object of the present invention is impaired, there is a crystal particle that does not apply to either the crystal particle A or the crystal particle B, for example, a crystal particle mainly composed of Ba (Ti, Zr) O 3. It doesn't matter. However, in order to increase the TB to 0.1 or more, it is preferable to suppress the generation of crystal grains mainly composed of Ba (Ti, Zr) O 3 as much as possible.

次に、副成分として、積層体または誘電体セラミックの組成が、Mn、Mg、R(RはY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる少なくとも一種)、およびSiを含むことが好ましい。   Next, as a subcomponent, the composition of the laminate or dielectric ceramic is Mn, Mg, R (R is Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm. , Yb, and Lu), and Si.

また、これらの副成分の存在形態は問われない。たとえば、MgO等の酸化物として結晶粒界や三重点に存在していてもよいし、複数の元素を含む複合酸化物として二次相粒子を形成していてもよい。また、一部が結晶粒子に存在していてもよい。特に、結晶粒子の表層部分(シェル部)のみに存在していてもよい。   Moreover, the presence form of these subcomponents is not ask | required. For example, an oxide such as MgO may be present at a crystal grain boundary or a triple point, or a secondary phase particle may be formed as a composite oxide containing a plurality of elements. Moreover, a part may exist in the crystal grain. In particular, it may be present only in the surface layer portion (shell portion) of the crystal particles.

なお、積層体5の組成における各元素の含有比に関しては、積層体を溶解し、例えばICP(発光分光プラズマ分析法)により、定量分析することができる。本質的には、誘電体セラミック層2のみの組成を規定することが好ましい。しかし前述のように、積層体5の大部分は誘電体セラミック層2の静電容量形成部分に占められているので、積層体5の組成を規定すれば十分である。   In addition, regarding the content ratio of each element in the composition of the laminated body 5, the laminated body can be dissolved and quantitatively analyzed by, for example, ICP (Emission Spectroscopic Plasma Analysis). In essence, it is preferable to define the composition of only the dielectric ceramic layer 2. However, as described above, since most of the multilayer body 5 is occupied by the capacitance forming portion of the dielectric ceramic layer 2, it is sufficient to define the composition of the multilayer body 5.

すなわち、各元素の含有量に関しては、前記積層体または誘電体セラミック層において、Baを100モル部としたときの各元素の含有モル部が、Mn: 0.1以上3.5以下、Mg: 0.1以上15以下、R: 2以上30以下、Si: 0.8以上5以下、であるとき、誘電率や静電容量温度特性が良好になる。   That is, regarding the content of each element, in the laminate or dielectric ceramic layer, the content mole part of each element when Ba is 100 mole parts is Mn: 0.1 to 3.5, Mg: When it is 0.1 or more and 15 or less, R: 2 or more and 30 or less, and Si: 0.8 or more and 5 or less, the dielectric constant and the capacitance temperature characteristic are improved.

次に、積層セラミックコンデンサの製造方法について、下記に一例を記載する。   Next, an example is described below about the manufacturing method of a multilayer ceramic capacitor.

まず、BaTiO3を主成分とする粉末と、BaZrO3を主成分とする粉末と、を用意する。これらは、一般的な固相合成法により用意されたものであってもよいし、水熱合成法、加水分解法、シュウ酸法などの湿式合成法により用意されたものであっても構わない。 First, a powder mainly composed of BaTiO 3 and a powder mainly composed of BaZrO 3 are prepared. These may be prepared by a general solid phase synthesis method, or may be prepared by a wet synthesis method such as a hydrothermal synthesis method, a hydrolysis method, or an oxalic acid method. .

このとき、BaTiO3を主成分とする粉末と、BaZrO3を主成分とする粉末と、において、それぞれの粒径や、結晶化度が、焼結体におけるTA、TBの値に影響する。 At this time, in the powder mainly composed of BaTiO 3 and the powder mainly composed of BaZrO 3 , the respective particle sizes and crystallization degrees affect the values of TA and TB in the sintered body.

次に、副成分となるMn化合物、Mg化合物、Si化合物R化合物を用意する。これらの化合物の形態は特に限定されることはなく、酸化物粉末や炭酸化物の粉末でもよいし、ゾルや有機金属でも構わない。   Next, an Mn compound, an Mg compound, and an Si compound R compound as auxiliary components are prepared. The form of these compounds is not particularly limited, and may be oxide powder or carbonate powder, or sol or organic metal.

次いで、BaTiO3を主成分とする粉末、BaZrO3を主成分とする粉末、Mn化合物、Mg化合物、R化合物、Si化合物を混合する。このとき、副成分としてさらに別の元素が入っても構わない。また、副成分の混合形態は特に限定されるものではない。例えば、複数の副成分が予め混合されていてもよいし、さらに熱処理合成されていても構わない。また、特定の副成分を、二段階以上に分けて混合してもよい。さらに、本発明の目的を損なわない限り、副成分の一部が主成分の合成時に予め混合されていても構わない。 Next, powder containing BaTiO 3 as a main component, powder containing BaZrO 3 as a main component, Mn compound, Mg compound, R compound, and Si compound are mixed. At this time, another element may be added as a subcomponent. Further, the mixing form of the subcomponents is not particularly limited. For example, a plurality of subcomponents may be mixed in advance, or may be further synthesized by heat treatment. Moreover, you may mix a specific subcomponent in two steps or more. Furthermore, as long as the object of the present invention is not impaired, a part of the subcomponents may be mixed in advance when the main component is synthesized.

主成分粉末に副成分が混合された際のセラミックスラリーに対し、バインダー等を混合し、シート成形に進んでも構わない。もしくは、主成分粉末に副成分を混合した後、乾燥し、セラミック原料を得て、それから再度溶媒と混合してセラミックスラリーを得ても構わない。必要に応じて、セラミック原料粉末に熱処理を施し、主成分粉末と副成分とを反応させても構わない。   A binder or the like may be mixed into the ceramic slurry when the subcomponents are mixed into the main component powder, and the process may proceed to sheet forming. Alternatively, the subcomponents may be mixed with the main component powder and then dried to obtain a ceramic raw material, and then mixed with a solvent again to obtain a ceramic slurry. If necessary, the ceramic raw material powder may be heat treated to cause the main component powder and the subcomponent to react.

次に、このセラミックスラリーをシート成形することにより、セラミックグリーンシートが得られる。 このセラミックグリーンシートと、内部電極層とを積み重ねることにより、焼成前の積層体が得られる。詳しくは、セラミックグリーンシートの表面に、内部電極の成分となる金属粒子と有機ビヒクルとを含む導電性ペーストを塗布形成し、これらを、内部電極の引き出し方向が互い違いになるよう、積み重ねて、圧着する方法が挙げられる。   Next, a ceramic green sheet is obtained by sheet-forming this ceramic slurry. By stacking this ceramic green sheet and the internal electrode layer, a laminate before firing is obtained. Specifically, a conductive paste containing metal particles that are components of internal electrodes and an organic vehicle is applied and formed on the surface of the ceramic green sheet, and these are stacked and crimped so that the internal electrode lead-out directions are staggered. The method of doing is mentioned.

得られた生の積層体は、バインダーを除去した後、内部電極が酸化されず誘電体が還元されない程度の酸素分圧を示す雰囲気下において、焼成される。この焼成により、結晶粒子と結晶粒界とを備える誘電体セラミック2と内部電極3、4とを含む積層体5が得られる。このとき、焼成温度等の焼成条件が、焼結体におけるTA、TBの値に影響する。   The obtained raw laminate is baked in an atmosphere showing an oxygen partial pressure to such an extent that the internal electrode is not oxidized and the dielectric is not reduced after removing the binder. By this firing, a laminate 5 including a dielectric ceramic 2 having crystal grains and crystal grain boundaries and internal electrodes 3 and 4 is obtained. At this time, firing conditions such as the firing temperature affect the values of TA and TB in the sintered body.

この積層体5の、内部電極層が露出している箇所に外部電極を形成することにより、積層セラミックコンデンサ1が得られる。なお、外部電極の形成は、予め焼成前の積層体の表面に導電性ペーストを塗布形成しておき、積層体の焼成時に合わせて導電性ペーストを焼き付ける方法も挙げられる。   A multilayer ceramic capacitor 1 is obtained by forming an external electrode in a portion of the multilayer body 5 where the internal electrode layer is exposed. In addition, the formation of the external electrode includes a method in which a conductive paste is applied and formed in advance on the surface of the laminate before firing, and the conductive paste is baked in accordance with the firing of the laminate.

以下に、この発明に基づいて実施した実験例について説明する。
[実施例1]
(A)セラミック原料の作製
まず、主成分であるBaTiO3およびBaZrO3の出発原料として、高純度のBaCO3、TiO2およびZrO2の各粉末を準備し、それぞれを調合した。この調合粉末をボールミルを用いて湿式混合し、均一に分散させた後、乾燥して、混合粉末を得た。得られた混合粉末を仮焼し、BaTiO3粉末、およびBaZrO3粉末を得た。このとき、出発原料の粒度と仮焼温度とを変化させることにより、様々な粒径を有するBaTiO3粉末、およびBaZrO3粉末を得た。
Below, the experiment example implemented based on this invention is demonstrated.
[Example 1]
(A) Production of Ceramic Raw Material First, high-purity BaCO 3 , TiO 2, and ZrO 2 powders were prepared as starting materials for BaTiO 3 and BaZrO 3 , which are main components, and each was prepared. This blended powder was wet-mixed using a ball mill, uniformly dispersed, and then dried to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was calcined to obtain BaTiO 3 powder and BaZrO 3 powder. At this time, BaTiO 3 powder and BaZrO 3 powder having various particle sizes were obtained by changing the particle size of the starting material and the calcining temperature.

次に、副成分の出発原料として、MnCO3、MgCO3、SiO2、Y23、La23、CeO2、Pr511、Nd23、Sm23、Eu23、Gd23、Tb23、Dy23、Ho23、Er23、Tm23、Yb23およびLu23の各粉末を準備した。 Next, as starting materials for subcomponents, MnCO 3 , MgCO 3 , SiO 2 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Pr 5 O 11 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 and Lu 2 O 3 powders were prepared.

次いで、BaTiO3粉末およびBaZrO3粉末を、BaTiO3:BaZrO3=(100−x):xとしたとき、表1のxを満たす比になるよう混合した。なお、BaZrO3粉末の粒径のBaTiO3粉末の粒径に対する比が表1の値になるように、BaTiO3粉末およびBaZrO3粉末を選択した。さらに、上記副成分の出発原料を、Ba100モル部に対する、Mn、Mg、Si、Rの含有モル部が表1の値になるよう、混合した。以上のようにして、混合粉末を得た。 Subsequently, the BaTiO 3 powder and the BaZrO 3 powder were mixed so as to satisfy a ratio satisfying x in Table 1 when BaTiO 3 : BaZrO 3 = (100−x): x. The BaTiO 3 powder and the BaZrO 3 powder were selected so that the ratio of the particle size of the BaZrO 3 powder to the particle size of the BaTiO 3 powder was the value shown in Table 1. Furthermore, the starting materials of the subcomponents were mixed so that the molar parts of Mn, Mg, Si, and R with respect to 100 parts by mol of Ba had the values shown in Table 1. A mixed powder was obtained as described above.

Figure 0005857570
Figure 0005857570

(B)積層セラミックコンデンサの作製
次に、この混合粉末に対し、有機溶剤および分散剤を加え、ボールミルで湿式混合し、均一に分散させた。さらに、ポリビニルブチラール系バインダ、可塑剤を加えて混合し、セラミックスラリーを得た。
(B) Production of Multilayer Ceramic Capacitor Next, an organic solvent and a dispersing agent were added to the mixed powder, and wet mixed by a ball mill and uniformly dispersed. Furthermore, a polyvinyl butyral binder and a plasticizer were added and mixed to obtain a ceramic slurry.

次いで、このセラミックスラリーをリップ方式によりシート成形し、厚み14μmの矩形のセラミックグリーンシートを得た。     Next, this ceramic slurry was formed into a sheet by a lip method to obtain a rectangular ceramic green sheet having a thickness of 14 μm.

次に、上記セラミックグリーンシート上に、Niを含有する導電性ペーストをスクリーン印刷し、内部電極となるべき導電性ペースト膜を形成した。   Next, a conductive paste containing Ni was screen-printed on the ceramic green sheet to form a conductive paste film to be an internal electrode.

次に、導電性ペースト膜が形成されたセラミックグリーンシートを、導電ペースト膜の引き出されている側が互い違いになるように複数枚積層し、コンデンサ本体となるべき生の積層体を得た。   Next, a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste film was formed were stacked so that the side from which the conductive paste film was drawn was staggered to obtain a raw laminate that would become the capacitor body.

次に、この積層体を、N2雰囲気中にて、350℃の温度で3時間加熱し、バインダを燃焼させた後、酸素分圧10-9〜10-12MPaのH2−N2−H2Oガスからなる還元性雰囲気中において、1100〜1200℃で2時間焼成し、焼結した積層体を得た。 Next, this laminate was heated in a N 2 atmosphere at a temperature of 350 ° C. for 3 hours to burn the binder, and then H 2 —N 2 — with an oxygen partial pressure of 10 −9 to 10 −12 MPa. In a reducing atmosphere composed of H 2 O gas, firing was performed at 1100 to 1200 ° C. for 2 hours to obtain a sintered laminate.

この積層体を溶解し、ICP分析をしたところ、内部電極成分のNiを除いては、上述の調合組成がほぼ保たれていることが確認された。   When this laminated body was melt | dissolved and ICP analysis was carried out, it was confirmed that the above-mentioned preparation composition was substantially maintained except Ni of the internal electrode component.

次に、この積層体のXRD構造解析を行ったところ、主成分がぺロブスカイト型構造を有することが明らかとなった。   Next, an XRD structural analysis of this laminate was performed, and it was revealed that the main component has a perovskite structure.

次に、上記コンデンサ本体の両端面に、ガラスフリットを含有するAgペーストを塗布し、大気中において、600℃の温度で焼き付け、内部電極と電気的に接続された外部電極を形成し、各試料に係る積層セラミックコンデンサを得た。   Next, Ag paste containing glass frit is applied to both end faces of the capacitor body, and the external electrode electrically connected to the internal electrode is formed by baking at 600 ° C. in the atmosphere. A multilayer ceramic capacitor was obtained.

このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は長さ4.5mm、幅3.2mm、厚さ1.2mmであり、内部電極間に介在する誘電体セラミック層の厚みは10μmであった。また、有効誘電体セラミック層の数は100であり、1つの誘電体セラミック層あたりの対向電極面積は2.5mm2であった。 The outer dimensions of the multilayer ceramic capacitor thus obtained were 4.5 mm in length, 3.2 mm in width and 1.2 mm in thickness, and the thickness of the dielectric ceramic layer interposed between the internal electrodes was 10 μm. . The number of effective dielectric ceramic layers was 100, and the counter electrode area per one dielectric ceramic layer was 2.5 mm 2 .

(C)特性評価
次に、各試料に係る積層セラミックコンデンサについて、以下のような評価を行なった。
(1)TAおよびTBの測定
各試料番号における積層体を研磨し、薄片加工した後、TEMにて100個の結晶粒子を観察し、結晶粒子中央付近においてEDXにより、TiおよびZrの含有量を定量した。このうち、Zr/(Ti+Zr)モル比が0.005以下の結晶粒子は、BaTiO3を主成分とする結晶粒子とみなし、計数した結果をTAとした。同様に、Ti/(Ti+Zr)モル比が0.005以下の結晶粒子は、BaZrO3を主成分とする結晶粒子とみなし、計数した結果をTBとした。結果を表2に示す。
(2)誘電率の測定
積層セラミックコンデンサの静電容量を、自動ブリッジ式測定機を用い、25℃において1Vrms、1kHzの条件にて測定した。得られた測定値より、誘電率を算出した。値を表2に示す。ここでは400以上を良品とみなした。
(3)静電容量温度特性の測定
−55℃〜125℃の範囲において静電容量の変化を測定した。25℃における静電容量を基準としたとき、最も変化率の大きいときの変化率の値を表2に示した。ここではX7S特性、すなわち±22%以内を良品とみなした。
(4)抗折強度の測定
積層セラミックコンデンサの試料の、長さ方向と幅方向とがなす面において、長さ方向の真ん中の位置に応力をかけ、三点曲げ試験を行い、抗折強度を算出した。結果を表2に示す。ここでは180MPa以上を良品とした。
(C) Characteristic evaluation Next, the following evaluation was performed about the multilayer ceramic capacitor concerning each sample.
(1) Measurement of TA and TB After the laminated body in each sample number was polished and sliced, 100 crystal particles were observed with a TEM, and the contents of Ti and Zr were determined by EDX near the center of the crystal particles. Quantified. Of these, crystal grains having a Zr / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less were regarded as crystal grains mainly composed of BaTiO 3 , and the counted result was TA. Similarly, crystal grains having a Ti / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less were regarded as crystal grains mainly composed of BaZrO 3 , and the counted result was taken as TB. The results are shown in Table 2.
(2) Measurement of dielectric constant The capacitance of the multilayer ceramic capacitor was measured under the conditions of 1 Vrms and 1 kHz at 25 ° C. using an automatic bridge type measuring machine. The dielectric constant was calculated from the obtained measured value. Values are shown in Table 2. Here, 400 or more were regarded as non-defective products.
(3) Measurement of capacitance temperature characteristics The change in capacitance was measured in the range of -55 ° C to 125 ° C. Table 2 shows the values of the rate of change when the rate of change is the largest when the capacitance at 25 ° C. is used as a reference. Here, the X7S characteristic, that is, within ± 22% was regarded as a non-defective product.
(4) Measurement of bending strength On the surface of the multilayer ceramic capacitor sample between the length direction and the width direction, stress is applied to the middle position in the length direction, and a three-point bending test is performed to determine the bending strength. Calculated. The results are shown in Table 2. Here, 180 MPa or more was regarded as a good product.

Figure 0005857570
Figure 0005857570

試料番号1のように、TBが0.1未満の場合、抗折強度が低かった。また、試料番号3のように、xが10未満である試料も、抗折強度が低かった。   Like sample number 1, when TB was less than 0.1, the bending strength was low. In addition, as in sample number 3, a sample having x less than 10 also had a low bending strength.

試料番号2、および3〜39の試料については、TBが0.1以上であり、かつxが0.1以上であるので、高い抗折強度が得られた。   For samples Nos. 2 and 3-39, TB was 0.1 or more and x was 0.1 or more, so that a high bending strength was obtained.

また、TAが0.5以上であり、かつ、Baを100モル部としたときの各元素の含有モル部が、Mn: 0.1以上3.5以下、Mg: 0.1以上15以下、R: 2以上30以下、Si: 0.8以上5以下、である組成を有する試料、すなわち、試料番号13〜39については、400以上の誘電率、およびX7S特性を満足した。   In addition, when TA is 0.5 or more and Ba is 100 mol parts, the contained mol parts of each element are Mn: 0.1 or more and 3.5 or less, Mg: 0.1 or more and 15 or less, Samples having a composition of R: 2 to 30 and Si: 0.8 to 5 (ie, sample numbers 13 to 39) satisfied a dielectric constant of 400 or more and X7S characteristics.

1 積層セラミックコンデンサ
2 誘電体セラミック層
3,4 内部電極
5 積層体
6,7 外部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer ceramic capacitor 2 Dielectric ceramic layer 3, 4 Internal electrode 5 Laminated body 6,7 External electrode

Claims (5)

結晶粒子および結晶粒界を含む誘電体セラミック層と、内部電極層と、を有する積層体と、
前記積層体の表面に形成され、前記積層体の表面に露出した内部電極層を電気的に接続する外部電極と、
を備えた、積層セラミックコンデンサにおいて、
前記積層体の組成が、主成分としてBa、TiおよびZrを含むぺロブスカイト型化合物を含み、
前記積層体を溶解したときの、Baを100モル部としたときの、Zrの含有モル部が10以上40以下であり、かつ、
前記誘電体セラミック層の断面を観察したとき、結晶粒子中心においてZr/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Aの個数割合をTA、結晶粒子中心においてTi/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Bの個数割合をTB、とするとき、TBが0.1以上であ
前記誘電体セラミック層の原料がBaTiO 粉末およびBaZrO 粉末を含み、BaZrO 粉末の粒径のBaTiO 粉末の粒径に対する比が1.1以上3.1以下であることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
A laminate having a dielectric ceramic layer including crystal grains and crystal grain boundaries, and an internal electrode layer;
An external electrode formed on the surface of the laminate and electrically connecting the internal electrode layer exposed on the surface of the laminate;
In a multilayer ceramic capacitor comprising:
The composition of the laminate includes a perovskite type compound containing Ba, Ti and Zr as main components,
When the laminate is dissolved, the Zr-containing mole part when Ba is 100 mole parts is 10 or more and 40 or less, and
When the cross section of the dielectric ceramic layer was observed, the number ratio of crystal grains A having a Zr / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less at the crystal grain center was TA, and the Ti / (Ti + Zr) molar ratio was at the crystal grain center. when the number ratio of the crystal grains B but 0.005 or less TB, a state, and are TB is 0.1 or more,
The dielectric ceramic layer raw material includes BaTiO 3 powder and BaZrO 3 powder, and the ratio of the particle size of the BaZrO 3 powder to the particle size of the BaTiO 3 powder is 1.1 or more and 3.1 or less , Multilayer ceramic capacitor.
さらに、前記積層体の組成が、Mn、Mg、R(RはY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる少なくとも一種)、およびSiを含み、
前記積層体を溶解したときの、Baを100モル部としたときの、各元素の含有モル部が、
Mn: 0.1以上3.5以下
Mg: 0.1以上15以下
R: 2以上30以下
Si: 0.8以上5以下
であり、かつ、
TAが0.5以上である、
ことを特徴とする、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
Further, the composition of the laminate is at least selected from Mn, Mg, R (R is Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) One kind), and Si,
When the laminated body is dissolved, the content mole parts of each element when Ba is 100 mole parts,
Mn: 0.1 or more and 3.5 or less Mg: 0.1 or more and 15 or less R: 2 or more and 30 or less Si: 0.8 or more and 5 or less, and
TA is 0.5 or more,
The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein:
結晶粒子および結晶粒界を含む誘電体セラミック層と、内部電極層と、を有する積層体と、
前記積層体の表面に形成され、前記積層体の表面に露出した内部電極層を電気的に接続する外部電極と、
を備えた、積層セラミックコンデンサにおいて、
前記誘電体セラミック層の組成が、主成分としてBa、TiおよびZrを含むぺロブスカイト型化合物を含み、
前記誘電体セラミック層の、Baを100モル部としたときの、Zrの含有モル部が10以上40以下であり、かつ、
前記誘電体セラミック層の断面を観察したとき、結晶粒子中心においてZr/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Aの個数割合をTA、結晶粒子中心においてTi/(Ti+Zr)モル比が0.005以下である結晶粒子Bの個数割合をTB、とするとき、TBが0.1以上であ
前記誘電体セラミック層の原料がBaTiO 粉末およびBaZrO 粉末を含み、BaZrO 粉末の粒径のBaTiO 粉末の粒径に対する比が1.1以上3.1以下であることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
A laminate having a dielectric ceramic layer including crystal grains and crystal grain boundaries, and an internal electrode layer;
An external electrode formed on the surface of the laminate and electrically connecting the internal electrode layer exposed on the surface of the laminate;
In a multilayer ceramic capacitor comprising:
The composition of the dielectric ceramic layer includes a perovskite type compound containing Ba, Ti and Zr as main components,
The dielectric ceramic layer has a Zr-containing molar part of 10 or more and 40 or less when Ba is 100 parts by mole, and
When the cross section of the dielectric ceramic layer was observed, the number ratio of crystal grains A having a Zr / (Ti + Zr) molar ratio of 0.005 or less at the crystal grain center was TA, and the Ti / (Ti + Zr) molar ratio was at the crystal grain center. when the number ratio of the crystal grains B but 0.005 or less TB, a state, and are TB is 0.1 or more,
The dielectric ceramic layer raw material includes BaTiO 3 powder and BaZrO 3 powder, and the ratio of the particle size of the BaZrO 3 powder to the particle size of the BaTiO 3 powder is 1.1 or more and 3.1 or less , Multilayer ceramic capacitor.
さらに、前記誘電体セラミック層の組成が、Mn、Mg、R(RはY、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる少なくとも一種)、およびSiを含み、
前記誘電体セラミック層におけるBaを100モル部としたときの、各元素の含有モル部が、
Mn: 0.1以上3.5以下
Mg: 0.1以上15以下
R: 2以上30以下
Si: 0.8以上5以下
であり、かつ、
TAが0.5以上である、
ことを特徴とする、請求項3に記載の積層セラミックコンデンサ。
Furthermore, the composition of the dielectric ceramic layer is selected from Mn, Mg, R (R is Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) At least one type), and Si,
When the Ba in the dielectric ceramic layer is 100 mol parts, the contained mol parts of each element are:
Mn: 0.1 or more and 3.5 or less Mg: 0.1 or more and 15 or less R: 2 or more and 30 or less Si: 0.8 or more and 5 or less, and
TA is 0.5 or more,
The multilayer ceramic capacitor according to claim 3, wherein:
請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法であって、A method for producing a multilayer ceramic capacitor according to any one of claims 1 to 4,
BaTiOBaTiO 3 粉末およびBaZrOPowder and BaZrO 3 粉末を含むセラミックグリーンシートを焼成することにより前記誘電体セラミック層を得る工程を含む、Including a step of obtaining the dielectric ceramic layer by firing a ceramic green sheet containing powder;
前記BaZrO  BaZrO 3 粉末の粒径の前記BaTiOThe BaTiO particle size of the powder 3 粉末の粒径に対する比が1.1以上3.1以下である、製造方法。The manufacturing method whose ratio with respect to the particle size of a powder is 1.1 or more and 3.1 or less.
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