JP3130214B2 - Multilayer ceramic chip capacitors - Google Patents
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- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、積層型セラミックチッ
プコンデンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer ceramic chip capacitor.
【0002】[0002]
【従来の技術】積層型セラミックチップコンデンサは、
小型、大容量、高信頼性の電子部品として広く利用され
ており、1台の電子機器の中で使用される個数も多数に
のぼる。近年、機器の小型・高性能化にともない、積層
型セラミックチップコンデンサに対する更なる小型、大
容量、低価格、高信頼性化への要求はますます厳しくな
っている。2. Description of the Related Art Multilayer ceramic chip capacitors are:
It is widely used as a small, large-capacity, high-reliability electronic component, and the number used in one electronic device is large. In recent years, with the miniaturization and high performance of devices, demands for further miniaturization, large capacity, low price, and high reliability of multilayer ceramic chip capacitors have become more and more severe.
【0003】積層型セラミックチップコンデンサは通
常、内部電極層用のペーストと誘電体層用のペーストと
をシート法や印刷法等により積層し、一体同時焼成して
製造される。A multilayer ceramic chip capacitor is usually manufactured by laminating a paste for an internal electrode layer and a paste for a dielectric layer by a sheet method, a printing method, or the like, and simultaneously firing them.
【0004】内部電極層の導電材には、一般にPdやP
d合金が用いられているが、Pdは高価であるため、比
較的安価なNiやNi合金等の卑金属が使用されつつあ
る。内部電極層の導電材として卑金属を用いる場合、大
気中で焼成を行なうと内部電極層が酸化してしまうた
め、誘電体層と内部電極層との同時焼成を、還元性雰囲
気中で行なう必要がある。しかし、還元性雰囲気中で焼
成すると、誘電体層が還元され、比抵抗が低くなってし
まうため、非還元性の誘電体材料が提案されている。The conductive material of the internal electrode layer is generally Pd or Pd.
Although d alloys are used, Pd is expensive, and relatively inexpensive base metals such as Ni and Ni alloys are being used. When a base metal is used as the conductive material of the internal electrode layer, if the firing is performed in the air, the internal electrode layer is oxidized. Therefore, the simultaneous firing of the dielectric layer and the internal electrode layer must be performed in a reducing atmosphere. is there. However, when firing in a reducing atmosphere, the dielectric layer is reduced and the specific resistance is reduced, and thus non-reducing dielectric materials have been proposed.
【0005】しかし、非還元性の誘電体材料を用いた積
層型セラミックチップコンデンサは、絶縁抵抗IRの寿
命が短くなり、信頼性が低いという問題がある。However, a multilayer ceramic chip capacitor using a non-reducing dielectric material has a problem that the life of the insulation resistance IR is short and the reliability is low.
【0006】また、誘電体を直流電界にさらすと、比誘
電率εs が経時的に低下するという問題が生じる。チッ
プコンデンサを小型、大容量化するために誘電体層を薄
くすると、直流電圧を印加したときに誘電体層にかかる
電界が強くなるため、比誘電率εs の経時変化、すなわ
ち容量の経時変化が著しく大きくなってしまう。Further, when exposing the dielectric to a DC electric field, the dielectric constant epsilon s is caused a problem that decreases over time. When the dielectric layer is made thinner to make the chip capacitor smaller and larger in capacity, the electric field applied to the dielectric layer when a DC voltage is applied becomes stronger, so that the relative dielectric constant ε s changes with time, that is, the capacitance changes with time. Becomes significantly larger.
【0007】さらに、コンデンサには直流バイアス特性
が良好であることも要求される。直流バイアス特性と
は、チップコンデンサに交流電界とこれに重畳する直流
成分とが印加されたときの容量の変化率を表わすもの
で、印加される直流電界が大きくなると、一般に容量の
低下がみられる。この特性が不十分であると、通常の使
用時に直流電界が印加されたとき、容量が著しく低下し
て規格の容量に満たなくなってしまう、という問題が生
じる。Further, the capacitor is required to have good DC bias characteristics. DC bias characteristics represent the rate of change of capacitance when an AC electric field and a DC component superimposed on it are applied to a chip capacitor.When the applied DC electric field increases, the capacitance generally decreases. . If this property is insufficient, there is a problem that when a DC electric field is applied during normal use, the capacity is significantly reduced and the capacity does not reach the standard capacity.
【0008】ところで、EIA規格に定められたX7R
特性と呼ばれる規格では、容量の変化率が、−55℃か
ら125℃の間で±15%以内(基準温度25℃)と定
められている。By the way, the X7R specified in the EIA standard
In a standard called characteristics, the rate of change of the capacitance is defined to be within ± 15% (reference temperature 25 ° C.) between −55 ° C. and 125 ° C.
【0009】X7R特性を満足する誘電体材料として
は、例えば特開昭61−36170号公報に示されるB
aTiO3 +SrTiO3 +MnO系の組成が知られて
いる。しかし、このものは、直流電界下における容量の
経時変化が大きく、例えば40℃で50V の直流電界を
1000時間印加すると、容量の変化率が−10〜−3
0%程度となってしまい、X7R特性を満足することが
できなくなる。As a dielectric material satisfying the X7R characteristic, for example, a dielectric material disclosed in JP-A-61-36170 is disclosed.
A composition of aTiO 3 + SrTiO 3 + MnO system is known. However, in this case, the change of the capacitance with time under a DC electric field is large.
It becomes about 0%, and the X7R characteristic cannot be satisfied.
【0010】また、この他、非還元性の誘電体磁器組成
物としては、特開昭57−71866号公報に開示され
ているBaTiO3 +MnO+MgO、特開昭61−2
50905号公報に開示されている(Ba1-x Srx
O)a Ti1-y Zry O2 +α((1−z)MnO+z
CoO)+β((1−t)A2 O5 +tL2 O3 )+w
SiO2 (ただし、A=Nb,Ta,V、L=Yまたは
希土類元素)、特開平2−83256号公報に開示され
ているチタン酸バリウムにガラス状態のBaαCa1-α
SiO3 を添加したものなどが挙げられる。しかし、こ
れらのいずれの誘電体磁器組成物も、容量の温度特性が
良好であること、直流電界下での容量の経時変化が小さ
いこと、直流バイアス特性が良好であること、絶縁抵抗
の加速寿命が長いこと、という要求特性の全てを満足す
ることはできなかった。例えば、特開昭61−2509
05号公報および特開平2−83256号公報にそれぞ
れ開示されているものでは、絶縁抵抗の加速寿命が短
い。Other non-reducing dielectric porcelain compositions include BaTiO 3 + MnO + MgO disclosed in JP-A-57-71866 and JP-A-61-2.
No. 50905 (Ba 1-x Sr x
O) a Ti 1-y Zr y O 2 + α ((1-z) MnO + z
(CoO) + β ((1-t) A 2 O 5 + tL 2 O 3 ) + w
SiO 2 (where A = Nb, Ta, V, L = Y or a rare earth element), barium titanate disclosed in JP-A-2-83256, and BaαCa 1- α in a glassy state
One to which SiO 3 is added is exemplified. However, all of these dielectric ceramic compositions have good temperature characteristics of capacitance, small change with time of capacitance under DC electric field, good DC bias characteristics, and accelerated life of insulation resistance. Is not long enough to satisfy all the required characteristics. For example, JP-A-61-2509
No. 05 and JP-A-2-83256, respectively, have a short accelerated life of insulation resistance.
【0011】このような事情から、本発明者らは特願平
5−85705号および特願平5−154355号にお
いて、主成分としてチタン酸バリウムを含有し、副成分
として酸化マグネシウムと、酸化イットリウムと、酸化
バリウムおよび酸化カルシウムから選択される少なくと
も1種と、酸化ケイ素とを所定量含有する誘電体層を有
する積層型セラミックチップコンデンサを提案してい
る。Under such circumstances, the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application Nos. 5-85705 and 5-154355 that barium titanate is contained as a main component, and magnesium oxide and yttrium oxide are used as subcomponents. And a multilayer ceramic chip capacitor having a dielectric layer containing a predetermined amount of at least one selected from barium oxide and calcium oxide and silicon oxide.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容量
の温度特性であるX7R特性を満足することができ、か
つ、直流電界下での容量の経時変化が小さく、絶縁抵抗
IRの加速寿命が長く、直流バイアス特性が良好な積層
型セラミックチップコンデンサを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a capacitor which can satisfy the X7R characteristic which is a temperature characteristic, has a small change with time in a capacitance under a DC electric field, and has an accelerated life of an insulation resistance IR. The present invention is to provide a multilayer ceramic chip capacitor having a long DC bias characteristic and good DC bias characteristics.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(4)のいずれかの構成により達成される。 (1)誘電体層と内部電極層とが交互に積層された構成
のコンデンサチップ体を有する積層型セラミックチップ
コンデンサであって、誘電体層が、主成分としてチタン
酸バリウムを、副成分として酸化マグネシウムと、酸化
イットリウムと、酸化バリウムおよび酸化カルシウムか
ら選択される少なくとも1種と、酸化ケイ素とを含有
し、チタン酸バリウムをBaTiO3 に、酸化マグネシ
ウムをMgOに、酸化イットリウムをY2 O3 に、酸化
バリウムをBaOに、酸化カルシウムをCaOに、酸化
ケイ素をSiO2 にそれぞれ換算したとき、BaTiO
3 100モルに対する比率がMgO:0.1〜3モル、
Y2 O3 :0モル超5モル以下、BaO+CaO:2〜
12モル、SiO2 :2〜12モルであり、誘電体層の
平均結晶粒径が0.45μm 以下であり、誘電体層のX
線回折チャートにおいて、(200)面の回折線と(0
02)面の回折線とが互いに少なくとも一部が重なって
幅広の回折線が形成されており、この幅広の回折線の半
値幅が0.35°以下である積層型セラミックチップコ
ンデンサ。 (2)誘電体層断面において、ドメインウォールの存在
が確認できる結晶粒の比率が35〜85%である上記
(1)の積層型セラミックチップコンデンサ。 (3)誘電体層が副成分として酸化マンガンを含有し、
この酸化マンガンをMnOに換算したとき、BaTiO
3 100モルに対するMnOの比率が0.5モル以下で
ある上記(1)または(2)の積層型セラミックチップ
コンデンサ。 (4)前記内部電極層に含まれる導電材が、Niまたは
Ni合金である上記(1)〜(3)のいずれかの積層型
セラミックチップコンデンサ。This and other objects are achieved by any one of the following constitutions (1) to (4). (1) A multilayer ceramic chip capacitor having a capacitor chip body having a configuration in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately stacked, wherein the dielectric layer is composed of barium titanate as a main component and oxidation as a subcomponent. It contains magnesium, yttrium oxide, at least one selected from barium oxide and calcium oxide, and silicon oxide, and contains barium titanate as BaTiO 3 , magnesium oxide as MgO, and yttrium oxide as Y 2 O 3 . When barium oxide was converted to BaO, calcium oxide to CaO, and silicon oxide to SiO 2 , BaTiO
3 The ratio of MgO to 100 mol is 0.1 to 3 mol,
Y 2 O 3 : More than 0 mol and 5 mol or less, BaO + CaO: 2
12 mol, SiO 2 : 2 to 12 mol, the average crystal grain size of the dielectric layer is 0.45 μm or less,
In the X-ray diffraction chart, the diffraction line on the (200) plane and (0)
02) A multilayer ceramic chip capacitor in which a wide diffraction line is formed by at least partially overlapping the diffraction line of the plane with each other, and a half value width of the wide diffraction line is 0.35 ° or less. (2) The multilayer ceramic chip capacitor according to the above (1), wherein the ratio of crystal grains in which a domain wall can be confirmed in the cross section of the dielectric layer is 35 to 85%. (3) the dielectric layer contains manganese oxide as a sub-component,
When this manganese oxide was converted to MnO, BaTiO
3. The multilayer ceramic chip capacitor according to (1) or (2), wherein the ratio of MnO to 100 mol is 0.5 mol or less. (4) The multilayer ceramic chip capacitor according to any one of the above (1) to (3), wherein the conductive material contained in the internal electrode layer is Ni or a Ni alloy.
【0014】[0014]
【作用および効果】本発明では、誘電体層を所定の組成
とすることにより、特願平5−85705号および特願
平5−154355号において報告したように、容量の
温度特性に関するX7R特性を満足することができ、か
つ、直流電界下での容量の経時変化が小さく、絶縁抵抗
IRの加速寿命が長く、直流バイアス特性が良好な積層
型セラミックチップコンデンサを実現することができ
る。そして、誘電体層の平均結晶粒径を0.45μm 以
下とし、さらに、誘電体層のX線回折によって表わされ
る特性を所定のものとすることにより、直流電界下での
容量の経時変化をさらに改良することができる。したが
って、誘電体層を薄くしたために電界強度が高くなった
場合でも、十分に高い信頼性が得られる。また、平均結
晶粒径を小さくすることにより、IRの加速寿命も向上
する。According to the present invention, as described in Japanese Patent Application No. 5-85705 and Japanese Patent Application No. 5-154355, the X7R characteristic relating to the temperature characteristic of the capacitor is obtained by forming the dielectric layer into a predetermined composition. A multilayer ceramic chip capacitor that satisfies the requirements, has a small change with time in capacitance under a DC electric field, has a long accelerated life of insulation resistance IR, and has good DC bias characteristics can be realized. The average crystal grain size of the dielectric layer is set to 0.45 μm or less, and the characteristics of the dielectric layer represented by X-ray diffraction are set to predetermined values, so that the time-dependent change in capacitance under a DC electric field is further reduced. Can be improved. Therefore, sufficiently high reliability can be obtained even when the electric field strength increases due to the thinning of the dielectric layer. Further, by shortening the average crystal grain size, the accelerated IR life is also improved.
【0015】なお、「積層セラミックコンデンサ」(学
献社)の第33〜38ページには、「低温焼結性チタン
酸バリウム」についての報告が記載されている。同報告
では、各種製造法を用いて微細なチタン酸バリウム粉末
を製造しており、また、CuO、Bi2 O3 、PbO等
を添加することにより液相焼結して、グレインサイズ
0.3〜0.8μm の焼結体を得ている。同報告には、
このように本発明で限定する平均結晶粒径範囲と重なる
グレインサイズの焼結体が記載されているが、誘電体層
のX線回折チャートにおける(200)面の回折線と
(002)面の回折線とについての記述は全くない。ま
た、同報告記載のグレインサイズ0.3〜0.8μm の
チタン酸バリウム焼結体は、本発明における誘電体層の
組成と異なり、還元性雰囲気での焼成が不可能であるた
め、安価なNi系電極を使用することができない。It should be noted that a report on "low-temperature sinterable barium titanate" is described on pages 33 to 38 of "Multilayer Ceramic Capacitor" (Gakudensha). In this report, fine barium titanate powder is manufactured by using various manufacturing methods, and liquid phase sintering is performed by adding CuO, Bi 2 O 3 , PbO, etc. to obtain a grain size of 0.3. A sintered body of about 0.8 μm is obtained. The report included:
As described above, a sintered body having a grain size overlapping with the average crystal grain size range defined in the present invention is described. However, the diffraction line of the (200) plane and the diffraction line of the (002) plane in the X-ray diffraction chart of the dielectric layer are described. There is no description about diffraction lines. Further, the barium titanate sintered body having a grain size of 0.3 to 0.8 μm described in the same report, unlike the composition of the dielectric layer in the present invention, cannot be fired in a reducing atmosphere. Ni-based electrodes cannot be used.
【0016】[0016]
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。[Specific Configuration] Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail.
【0017】[積層型セラミックチップコンデンサ]本
発明の積層型セラミックチップコンデンサの構成例の断
面図を、図1に示す。[Laminated Ceramic Chip Capacitor] FIG. 1 shows a cross-sectional view of a configuration example of the laminated ceramic chip capacitor of the present invention.
【0018】図1に示されるように、本発明の積層型セ
ラミックチップコンデンサ1は、誘電体層2と内部電極
層3とが交互に積層された構成のコンデンサチップ体1
0を有し、このコンデンサチップ体10表面に、内部電
極層3と導通する外部電極4を有する。コンデンサチッ
プ体10の形状に特に制限はないが、通常、直方体状と
される。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応
じて適当な寸法とすればよいが、通常、(1.0〜5.
6mm)×(0.5〜5.0mm)×(0.5〜1.9mm)
程度である。内部電極層3は、その端面がコンデンサチ
ップ体10の対向する2表面に交互に露出するように積
層され、外部電極4は、コンデンサチップ体10の前記
対向する2表面に形成され、所定のコンデンサ回路を構
成する。As shown in FIG. 1, a multilayer ceramic chip capacitor 1 according to the present invention has a structure in which dielectric layers 2 and internal electrode layers 3 are alternately stacked.
0, and the outer surface of the capacitor chip body 10 has an external electrode 4 which is electrically connected to the internal electrode layer 3. The shape of the capacitor chip body 10 is not particularly limited, but is generally a rectangular parallelepiped. The size is not particularly limited and may be an appropriate size depending on the application.
6mm) × (0.5-5.0mm) × (0.5-1.9mm)
It is about. The internal electrode layer 3 is laminated so that the end faces thereof are alternately exposed on the two opposing surfaces of the capacitor chip body 10, and the external electrodes 4 are formed on the two opposing surfaces of the capacitor chip body 10, Configure the circuit.
【0019】<誘電体層2>誘電体層2は、主成分とし
てチタン酸バリウムを、副成分として酸化マグネシウム
と、酸化イットリウムと、酸化バリウムおよび酸化カル
シウムから選択される少なくとも1種と、酸化ケイ素と
を含有する。チタン酸バリウムをBaTiO3 に、酸化
マグネシウムをMgOに、酸化イットリウムをY2 O3
に、酸化バリウムをBaOに、酸化カルシウムをCaO
に、酸化ケイ素をSiO2 にそれぞれ換算したとき、誘
電体層中における各化合物の比率は、BaTiO3 10
0モルに対しMgO:0.1〜3モル、好ましくは0.
5〜2.0モル、Y2 O3 :0モル超5モル以下、好ま
しくは0.1〜5モル、より好ましくは1モル超5モル
以下、さらに好ましくは1.1〜3.5モル、BaO+
CaO:2〜12モル、好ましくは2〜6モル、SiO
2 :2〜12モル、好ましくは2〜6モルである。<Dielectric Layer 2> The dielectric layer 2 comprises barium titanate as a main component, magnesium oxide, yttrium oxide, at least one selected from barium oxide and calcium oxide as subcomponents, and silicon oxide. And Barium titanate to BaTiO 3 , magnesium oxide to MgO, yttrium oxide to Y 2 O 3
, Barium oxide to BaO, calcium oxide to CaO
When silicon oxide is converted to SiO 2 , the ratio of each compound in the dielectric layer is BaTiO 3 10
MgO: 0.1 to 3 moles, preferably 0.1 to 0 moles.
5 to 2.0 mol, Y 2 O 3 : more than 0 mol and 5 mol or less, preferably 0.1 to 5 mol, more preferably more than 1 mol and 5 mol or less, still more preferably 1.1 to 3.5 mol, BaO +
CaO: 2 to 12 mol, preferably 2 to 6 mol, SiO
2 : 2 to 12 mol, preferably 2 to 6 mol.
【0020】各酸化物の酸化状態は特に限定されず、各
酸化物を構成する金属元素の比率が上記範囲内であれば
よい。The oxidation state of each oxide is not particularly limited as long as the ratio of the metal elements constituting each oxide is within the above range.
【0021】なお、誘電体層2には他の化合物が含まれ
ていてもよいが、酸化コバルトは容量変化率を増大させ
るので実質的に含まれないことが好ましい。The dielectric layer 2 may contain other compounds, but it is preferable that cobalt oxide is not substantially contained because it increases the rate of change in capacity.
【0022】上記各副成分の含有量の限定理由は下記の
とおりである。The reasons for limiting the contents of the respective subcomponents are as follows.
【0023】酸化マグネシウムの含有量が前記範囲未満
であると、容量の経時変化を小さくすることが困難とな
る。酸化マグネシウムの含有量が前記範囲を超えると、
焼結性が急激に悪化し、緻密化が不十分となってIR加
速寿命が低下し、また、高い比誘電率が得られない。If the content of magnesium oxide is less than the above range, it is difficult to reduce the change over time in capacity. When the content of magnesium oxide exceeds the above range,
Sinterability deteriorates rapidly, densification becomes insufficient, the IR accelerated life is shortened, and a high relative dielectric constant cannot be obtained.
【0024】酸化イットリウムは、IR加速寿命を向上
させる効果を有し、直流バイアス特性も向上させる。酸
化イットリウムの含有量が少ないと添加による効果が不
十分となり、特に直流バイアス特性が不十分となる。酸
化イットリウムの含有量が前記範囲を超えると比誘電率
が低下し、また、焼結性が低下して緻密化が不十分とな
る。Yttrium oxide has the effect of improving the IR accelerated life and also improves the DC bias characteristics. If the content of yttrium oxide is small, the effect of the addition becomes insufficient, and in particular, the DC bias characteristics become insufficient. If the content of yttrium oxide exceeds the above range, the specific permittivity decreases, and the sinterability decreases, resulting in insufficient densification.
【0025】BaO+CaOの含有量が前記範囲未満で
あると、直流電界印加時の容量の経時変化が大きくな
り、また、IR加速寿命が不十分となり、また、容量の
温度特性を所望の範囲とすることができない。含有量が
前記範囲を超えると、IR加速寿命が不十分となり、ま
た、比誘電率の急激な低下が起こる。また、SiO2 の
含有量が前記範囲未満であると焼結性が低下して緻密化
が不十分となり、前記範囲を超えると初期絶縁抵抗が低
くなりすぎる。If the content of BaO + CaO is less than the above range, the change with time of the capacity when a DC electric field is applied becomes large, the IR accelerated life becomes insufficient, and the temperature characteristic of the capacity is set in a desired range. Can not do. When the content exceeds the above range, the IR accelerated life becomes insufficient and the relative dielectric constant sharply decreases. On the other hand, if the content of SiO 2 is less than the above range, the sinterability is reduced and densification becomes insufficient, and if it exceeds the above range, the initial insulation resistance becomes too low.
【0026】誘電体層中には、上記各化合物に加え酸化
マンガンが含有されていてもよい。酸化マンガンは誘電
体層を緻密化する作用とIR加速寿命を向上させる作用
とをもつが、含有量が多すぎると直流電界印加時の容量
の経時変化を小さくすることが困難となる。MnOに換
算したときの酸化マンガンの含有量は、BaTiO31
00モルに対し好ましくは0.5モル以下、より好まし
くは0.4モル以下であり、十分な効果を得るためには
0.01モル以上添加することが好ましい。The dielectric layer may contain manganese oxide in addition to the above compounds. Manganese oxide has a function of densifying the dielectric layer and a function of improving the IR accelerated life. However, if the content is too large, it is difficult to reduce the change over time of the capacitance when a DC electric field is applied. The content of manganese oxide when converted to MnO was BaTiO 3 1
It is preferably 0.5 mol or less, more preferably 0.4 mol or less with respect to 00 mol, and it is preferable to add 0.01 mol or more to obtain a sufficient effect.
【0027】また、誘電体層中には、酸化アルミニウム
が含有されていてもよい。酸化アルミニウムは比較的低
温での焼結を可能にする作用をもつ。Al2 O3 に換算
したときの酸化アルミニウムの含有量は、誘電体層の1
重量%以下とすることが好ましい。酸化アルミニウムの
含有量が多すぎると比誘電率が著しく低下してしまい、
同時にIR加速寿命も短くなってしまう。Further, the dielectric layer may contain aluminum oxide. Aluminum oxide has the effect of enabling sintering at relatively low temperatures. The content of aluminum oxide when converted to Al 2 O 3 is 1 in the dielectric layer.
% By weight or less. If the content of aluminum oxide is too large, the relative dielectric constant will be significantly reduced,
At the same time, the IR accelerated life is shortened.
【0028】誘電体層の平均結晶粒径は、0.45μm
以下、好ましくは0.35μm 以下である。平均結晶粒
径が大きすぎると、結晶の異方性が十分に小さくならな
いため、容量の経時変化を小さくすることができなくな
る。また、平均結晶粒径が小さくなると、IR加速寿命
も向上する。結晶粒径の下限は特にないが、平均結晶粒
径を小さくするためにはこれに対応して著しく小さい誘
電体原料粉末を使う必要があり、ペースト化が難しくな
る。このため、通常、誘電体層の平均結晶粒径は0.1
0μm 以上とすることが好ましい。なお、誘電体層の平
均結晶粒径は、誘電体層を研磨し、研磨面を化学エッチ
ングや熱エッチングした後、プラニメトリック法を利用
して走査型電子顕微鏡像より算出する。The average crystal grain size of the dielectric layer is 0.45 μm
Or less, preferably 0.35 μm or less. If the average crystal grain size is too large, the anisotropy of the crystal does not become sufficiently small, so that it is not possible to reduce the change over time of the capacity. Further, when the average crystal grain size is reduced, the IR accelerated life is also improved. There is no particular lower limit on the crystal grain size, but in order to reduce the average crystal grain size, it is necessary to use a correspondingly small dielectric material powder, which makes it difficult to form a paste. Therefore, usually, the average crystal grain size of the dielectric layer is 0.1
The thickness is preferably 0 μm or more. The average crystal grain size of the dielectric layer is calculated from a scanning electron microscope image using a planimetric method after polishing the dielectric layer and chemically or thermally etching the polished surface.
【0029】誘電体層を構成する結晶は常温付近で正方
晶系である。結晶の異方性が減少するとは、立方晶系に
近づくということである。結晶の異方性の度合いは、誘
電体層のX線回折チャートにより確認することができ
る。本発明では誘電体層の結晶の異方性が小さいので、
(200)面の回折線が低角度側にシフトすると共に
(002)面の回折線が高角度側にシフトし、両回折線
は互いに少なくとも一部が重なっている。その結果、通
常は見掛け上、両回折線は独立して観察されず、(20
0)面の回折線位置(2θ=45.4°付近)と(00
2)面の回折線位置(2θ=44.9°付近)との間
に、幅広の回折線が観察されることになる。本発明で
は、この幅広の回折線の半値幅が0.35°以下であ
り、好ましくは0.30°以下である。この半値幅が大
きすぎる場合、結晶の異方性の低減が不十分である。こ
の半値幅の下限は特にないが、この半値幅を0.10°
未満とすることは困難であり、通常は0.15°以上で
ある。なお、X線回折には、CuKα1 線を用いる。The crystals constituting the dielectric layer are tetragonal at around normal temperature. Decreasing crystal anisotropy means approaching a cubic system. The degree of crystal anisotropy can be confirmed by an X-ray diffraction chart of the dielectric layer. In the present invention, since the crystal anisotropy of the dielectric layer is small,
The diffraction line of the (200) plane shifts to the low angle side and the diffraction line of the (002) plane shifts to the high angle side, and both diffraction lines at least partially overlap each other. As a result, usually, both diffraction lines are not apparently observed independently, but (20
0) plane diffraction line position (around 2θ = 45.4 °) and (00)
2) A wide diffraction line is observed between the diffraction line position of the plane (around 2θ = 44.9 °). In the present invention, the half value width of this wide diffraction line is 0.35 ° or less, and preferably 0.30 ° or less. When the half width is too large, the reduction of the crystal anisotropy is insufficient. Although there is no particular lower limit of this half width, this half width is 0.10 °
It is difficult to make the angle less than 0.15 ° or more. Note that CuKα 1 rays are used for X-ray diffraction.
【0030】結晶の異方性が比較的大きい場合には、
(200)面の回折線のピークと(002)面の回折線
のピークとが独立して観察されることもあるが、この場
合には、通常、(200)面の回折線の肩部に(00
2)面の回折線のピークが現われた幅広の回折線とな
る。この場合には、最も高いピークの半分の高さの位置
で幅広の回折線を切ったときの幅を、幅広の回折線の半
値幅とする。When the anisotropy of the crystal is relatively large,
In some cases, the peak of the diffraction line of the (200) plane and the peak of the diffraction line of the (002) plane are observed independently. (00
2) It becomes a wide diffraction line in which the peak of the surface diffraction line appears. In this case, the width at which the wide diffraction line is cut at a position at half the height of the highest peak is defined as the half width of the wide diffraction line.
【0031】誘電体層断面の透過型電子顕微鏡写真にお
いて、ドメインウォールの存在が確認できる結晶粒の比
率は、好ましくは35〜85%であり、より好ましくは
35〜50%である。ドメインウォールが確認できる結
晶粒の比率が高いと、容量の経時変化が大きくなりやす
い。In the transmission electron micrograph of the cross section of the dielectric layer, the proportion of crystal grains in which the existence of domain walls can be confirmed is preferably 35 to 85%, more preferably 35 to 50%. When the ratio of the crystal grains in which the domain wall can be confirmed is high, the change with time of the capacity tends to be large.
【0032】誘電体層の結晶粒中では、元素が偏在して
いることが好ましい。この場合、通常、結晶粒中央部で
濃度が高くなる元素と結晶粒周辺部で濃度が高くなる元
素が存在するが、通常、電子顕微鏡の組成像で明瞭に確
認することは難しい。It is preferable that elements are unevenly distributed in the crystal grains of the dielectric layer. In this case, there are usually elements whose concentration increases at the central part of the crystal grain and elements whose concentration increases at the peripheral part of the crystal grain, but it is usually difficult to clearly confirm the composition with an electron microscope.
【0033】誘電体層のキュリー温度は、適用される規
格に応じて組成を選択することにより適宜設定すること
ができるが、一般に85℃以上、通常、120〜135
℃程度とする。The Curie temperature of the dielectric layer can be set as appropriate by selecting a composition according to the applicable standard, but is generally 85 ° C. or higher, usually 120 to 135.
About ℃.
【0034】誘電体層の一層あたりの厚さは特に限定さ
れないが、本発明の適用により、誘電体層の厚さを4μ
m 以下、さらには2μm 以下とした場合でも容量の経時
変化が少なく、十分な信頼性が得られる。なお、印刷法
により製造する場合には、厚さの下限は、通常、0.5
μm 程度となる。誘電体層の積層数は、通常、2〜30
0程度とする。Although the thickness of one dielectric layer is not particularly limited, the thickness of the dielectric layer is reduced to 4 μm by applying the present invention.
m or less, and even 2 μm or less, there is little change with time in the capacity, and sufficient reliability can be obtained. In the case of manufacturing by a printing method, the lower limit of the thickness is usually 0.5
It is about μm. The number of stacked dielectric layers is usually 2 to 30.
It is about 0.
【0035】<内部電極層3>内部電極層3に含有され
る導電材は特に限定されないが、誘電体層2構成材料が
耐還元性を有するため、卑金属を用いることができる。
導電材として用いる卑金属としては、NiまたはNi合
金が好ましい。Ni合金としては、Mn、Cr、Coお
よびAlから選択される1種以上の元素とNiとの合金
が好ましく、合金中のNi含有量は95重量%以上であ
ることが好ましい。<Internal Electrode Layer 3> The conductive material contained in the internal electrode layer 3 is not particularly limited, but a base metal can be used because the material constituting the dielectric layer 2 has reduction resistance.
As the base metal used as the conductive material, Ni or a Ni alloy is preferable. As the Ni alloy, an alloy of one or more elements selected from Mn, Cr, Co, and Al and Ni is preferable, and the Ni content in the alloy is preferably 95% by weight or more.
【0036】なお、NiまたはNi合金中には、P等の
各種微量成分が0.1重量%程度以下含まれていてもよ
い。Incidentally, various trace components such as P may be contained in Ni or Ni alloy in an amount of about 0.1% by weight or less.
【0037】内部電極層の厚さは用途等に応じて適宜決
定すればよいが、通常、0.5〜5μm 、特に0.5〜
2.5μm 程度であることが好ましい。The thickness of the internal electrode layer may be appropriately determined according to the application and the like, but is usually 0.5 to 5 μm, particularly 0.5 to 5 μm.
It is preferably about 2.5 μm.
【0038】<外部電極4>外部電極4に含有される導
電材は特に限定されないが、本発明では安価なNi、C
uや、これらの合金を用いることができる。<External Electrode 4> The conductive material contained in the external electrode 4 is not particularly limited.
u or an alloy thereof can be used.
【0039】外部電極の厚さは用途等に応じて適宜決定
すればよいが、通常、10〜50μm 程度であることが
好ましい。The thickness of the external electrode may be determined as appropriate according to the application and the like, but is usually preferably about 10 to 50 μm.
【0040】[積層型セラミックチップコンデンサの製
造方法]本発明の積層型セラミックチップコンデンサ
は、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグ
リーンチップを作製し、これを焼成した後、外部電極を
印刷ないし転写して焼成することにより製造される。[Production Method of Multilayer Ceramic Chip Capacitor] In the multilayer ceramic chip capacitor of the present invention, a green chip is produced by a usual printing method or sheet method using a paste, and after firing, a green chip is formed. It is manufactured by printing or transferring and firing.
【0041】<誘電体層用ペースト>誘電体層用ペース
トは、誘電体原料と有機ビヒクルとを混練して製造され
る。<Paste for Dielectric Layer> The paste for dielectric layer is produced by kneading a dielectric material and an organic vehicle.
【0042】誘電体原料には、誘電体層の組成に応じた
粉末を用いる。誘電体原料の製造方法は特に限定され
ず、例えば、水熱合成法等により合成したBaTiO3
に、副成分原料を混合する方法を用いることができる。
また、BaCO3 とTiO2 と副成分原料との混合物を
仮焼して固相反応させる乾式合成法を用いてもよく、水
熱合成法を用いてもよい。また、共沈法、ゾル・ゲル
法、アルカリ加水分解法、沈殿混合法などにより得た沈
殿物と副成分原料との混合物を仮焼して合成してもよ
い。なお、副成分原料には、酸化物や、焼成により酸化
物となる各種化合物、例えば、炭酸塩、シュウ酸塩、硝
酸塩、水酸化物、有機金属化合物等の少なくとも1種を
用いることができる。As the dielectric material, a powder according to the composition of the dielectric layer is used. The method for producing the dielectric material is not particularly limited. For example, BaTiO 3 synthesized by hydrothermal synthesis or the like is used.
Then, a method of mixing the auxiliary component raw materials can be used.
Further, a dry synthesis method in which a mixture of BaCO 3 , TiO 2, and auxiliary component raw materials is calcined to cause a solid phase reaction may be used, or a hydrothermal synthesis method may be used. Alternatively, a mixture of a precipitate obtained by a coprecipitation method, a sol-gel method, an alkaline hydrolysis method, a precipitation mixing method, and the like and a secondary component raw material may be calcined for synthesis. In addition, as the auxiliary component raw material, an oxide or various compounds that become an oxide upon firing, for example, at least one of a carbonate, an oxalate, a nitrate, a hydroxide, and an organometallic compound can be used.
【0043】誘電体原料の平均粒子径は、目的とする誘
電体層の平均結晶粒径に応じて決定すればよいが、本発
明で用いる組成系では結晶粒成長がほとんど生じないの
で、誘電体原料には、通常、平均粒子径0.4μm 以下
の粉末を用いる。なお、誘電体原料の比表面積(BET
値)は、2.5m2/g以上であることが好ましい。The average particle size of the dielectric material may be determined according to the average crystal grain size of the target dielectric layer. However, since the composition system used in the present invention hardly grows crystal grains, As a raw material, a powder having an average particle diameter of 0.4 μm or less is usually used. The specific surface area of the dielectric material (BET
Value) is preferably 2.5 m 2 / g or more.
【0044】有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中
に溶解したものである。有機ビヒクルに用いるバインダ
は特に限定されず、エチルセルロース等の通常の各種バ
インダから適宜選択すればよい。また、用いる有機溶剤
も特に限定されず、印刷法やシート法など、利用する方
法に応じて、テルピネオール、ブチルカルビトール、ア
セトン、トルエン等の各種有機溶剤から適宜選択すれば
よい。The organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent. The binder used for the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from various ordinary binders such as ethyl cellulose. In addition, the organic solvent to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as terpineol, butyl carbitol, acetone, and toluene according to a method to be used such as a printing method and a sheet method.
【0045】<内部電極層用ペースト>内部電極層用ペ
ーストは、上記した各種導電性金属や合金からなる導電
材、あるいは焼成後に上記した導電材となる各種酸化
物、有機金属化合物、レジネート等と、上記した有機ビ
ヒクルとを混練して調製する。<Paste for Internal Electrode Layer> The paste for the internal electrode layer is made of a conductive material comprising the above-described various conductive metals or alloys, or various oxides, organometallic compounds, resinates, etc. which become the above-described conductive material after firing. And the above-mentioned organic vehicle.
【0046】<外部電極用ペースト>外部電極用ペース
トは、上記した内部電極層用ペーストと同様にして調製
すればよい。<Paste for External Electrode> The paste for external electrode may be prepared in the same manner as the paste for internal electrode layer described above.
【0047】<有機ビヒクル含有量>上記した各ペース
ト中の有機ビヒクルの含有量に特に制限はなく、通常の
含有量、例えば、バインダは1〜5重量%程度、溶剤は
10〜50重量%程度とすればよい。また、各ペースト
中には、必要に応じて各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶
縁体等から選択される添加物が含有されていてもよい。
これらの総含有量は、10重量%以下とすることが好ま
しい。<Organic Vehicle Content> The content of the organic vehicle in each of the above-mentioned pastes is not particularly limited, and is usually a content, for example, about 1 to 5% by weight of a binder and about 10 to 50% by weight of a solvent. And it is sufficient. Further, each paste may contain additives selected from various dispersants, plasticizers, dielectrics, insulators, and the like, as necessary.
The total content of these is preferably 10% by weight or less.
【0048】<グリーンチップ作製>印刷法を用いる場
合、誘電体層用ペーストおよび内部電極層用ペースト
を、PET等の基板上に積層印刷し、所定形状に切断し
た後、基板から剥離してグリーンチップとする。<Preparation of Green Chip> When the printing method is used, the paste for the dielectric layer and the paste for the internal electrode layer are laminated and printed on a substrate such as PET, and cut into a predetermined shape. Chips.
【0049】また、シート法を用いる場合、誘電体層用
ペーストを用いてグリーンシートを形成し、このグリー
ンシート上に内部電極層用ペーストを印刷したものを積
層した後、所定形状に切断して、グリーンチップとす
る。When the sheet method is used, a green sheet is formed by using a dielectric layer paste, and a printed sheet of the internal electrode layer is laminated on the green sheet, and then cut into a predetermined shape. , A green chip.
【0050】<脱バインダ処理工程>焼成前に行なう脱
バインダ処理の条件は通常のものであってよいが、内部
電極層の導電材にNiやNi合金等の卑金属を用いる場
合、特に下記の条件で行うことが好ましい。 昇温速度:5〜300℃/時間、特に10〜100℃/
時間 保持温度:200〜400℃、特に250〜300℃ 温度保持時間:0.5〜24時間、特に5〜20時間 雰囲気:空気中<Binder Removal Step> The conditions of the binder removal processing performed before firing may be ordinary conditions. However, when a base metal such as Ni or a Ni alloy is used as the conductive material of the internal electrode layer, the following conditions are particularly preferable. It is preferable to carry out in. Heating rate: 5 to 300 ° C / hour, especially 10 to 100 ° C / hour
Time Holding temperature: 200 to 400 ° C, especially 250 to 300 ° C Temperature holding time: 0.5 to 24 hours, especially 5 to 20 hours Atmosphere: in air
【0051】<焼成工程>グリーンチップ焼成時の雰囲
気は、内部電極層用ペースト中の導電材の種類に応じて
適宜決定すればよいが、導電材としてNiやNi合金等
の卑金属を用いる場合、焼成雰囲気中の酸素分圧は、1
0-8〜10-12 気圧とすることが好ましい。酸素分圧が
前記範囲未満であると、内部電極層の導電材が異常焼結
を起こし、途切れてしまうことがある。また、酸素分圧
が前記範囲を超えると、内部電極層が酸化する傾向にあ
る。<Firing Step> The atmosphere at the time of firing the green chip may be appropriately determined according to the type of the conductive material in the internal electrode layer paste. When a base metal such as Ni or a Ni alloy is used as the conductive material, The oxygen partial pressure in the firing atmosphere is 1
The pressure is preferably from 0 -8 to 10 -12 atm. If the oxygen partial pressure is less than the above range, the conductive material of the internal electrode layer may abnormally sinter and be interrupted. If the oxygen partial pressure exceeds the above range, the internal electrode layer tends to be oxidized.
【0052】焼成時の保持温度は、1100〜1400
℃、特に1200〜1300℃とすることが好ましい。
保持温度が前記範囲未満であると緻密化が不十分であ
り、前記範囲を超えると直流電界印加時の容量の経時変
化が大きくなる。The holding temperature during firing is 1100 to 1400
° C, particularly preferably 1200 to 1300 ° C.
If the holding temperature is lower than the above range, the densification is insufficient, and if the holding temperature is higher than the above range, the change with time of the capacity when a DC electric field is applied becomes large.
【0053】上記条件以外の各種条件は、下記のように
することが好ましい。Various conditions other than the above conditions are preferably as follows.
【0054】昇温速度:50〜500℃/時間、特に2
00〜300℃/時間 温度保持時間:0.5〜8時間、特に1〜3時間 冷却速度:50〜500℃/時間、特に200〜300
℃/時間 焼成雰囲気は還元性雰囲気とすることが好ましく、雰囲
気ガスとしては、例えば、N2 とH2 との混合ガスを加
湿して用いることが好ましい。Heating rate: 50 to 500 ° C./hour, especially 2
00 to 300 ° C / hour Temperature holding time: 0.5 to 8 hours, especially 1 to 3 hours Cooling rate: 50 to 500 ° C / hour, especially 200 to 300
C / hour The firing atmosphere is preferably a reducing atmosphere. As the atmosphere gas, for example, a mixed gas of N 2 and H 2 is preferably used after being humidified.
【0055】<アニール工程>還元性雰囲気中で焼成し
た場合、コンデンサチップ体にはアニールを施すことが
好ましい。アニールは、誘電体層を再酸化するための処
理であり、これによりIR加速寿命を著しく長くするこ
とができる。<Annealing Step> When firing in a reducing atmosphere, it is preferable to anneal the capacitor chip body. Annealing is a process for reoxidizing the dielectric layer, which can significantly increase the IR accelerated life.
【0056】アニール雰囲気中の酸素分圧は、10-6気
圧以上、特に10-5〜10-4気圧とすることが好まし
い。酸素分圧が前記範囲未満であると誘電体層の再酸化
が困難であり、前記範囲を超えると内部電極層が酸化す
る傾向にある。The oxygen partial pressure in the annealing atmosphere is preferably 10 −6 atm or more, particularly preferably 10 −5 to 10 −4 atm. When the oxygen partial pressure is less than the above range, it is difficult to reoxidize the dielectric layer, and when the oxygen partial pressure exceeds the above range, the internal electrode layer tends to be oxidized.
【0057】アニールの際の保持温度は、1100℃以
下、特に500〜1000℃とすることが好ましい。保
持温度が前記範囲未満であると誘電体層の酸化が不十分
となって寿命が短くなる傾向にあり、前記範囲を超える
と内部電極層が酸化し、容量が低下するだけでなく、誘
電体素地と反応してしまい、寿命も短くなる傾向にあ
る。なお、アニール工程は昇温および降温だけから構成
してもよい。この場合、温度保持時間は零であり、保持
温度は最高温度と同義である。The holding temperature at the time of annealing is preferably 1100 ° C. or less, particularly preferably 500 to 1000 ° C. If the holding temperature is less than the above range, the oxidation of the dielectric layer tends to be insufficient and the life tends to be short, and if the holding temperature exceeds the above range, the internal electrode layer is oxidized and the capacity is reduced, It tends to react with the substrate and shorten its life. Note that the annealing step may be configured only by raising and lowering the temperature. In this case, the temperature holding time is zero, and the holding temperature is synonymous with the maximum temperature.
【0058】上記条件以外の各種条件は下記のようにす
ることが好ましい。Various conditions other than the above conditions are preferably as follows.
【0059】 温度保持時間:0〜20時間、特に6〜10時間 冷却速度:50〜500℃/時間、特に100〜300
℃/時間 雰囲気用ガスには、加湿したN2 ガス等を用いることが
好ましい。Temperature holding time: 0 to 20 hours, especially 6 to 10 hours Cooling rate: 50 to 500 ° C./hour, especially 100 to 300
C / hour It is preferable to use a humidified N 2 gas or the like as the atmosphere gas.
【0060】なお、上記した脱バインダ処理、焼成およ
びアニールの各工程において、N2ガスや混合ガス等を
加湿するには、例えばウェッター等を使用すればよい。
この場合、水温は5〜75℃程度が好ましい。In the above-described steps of binder removal, firing and annealing, for example, a wetter or the like may be used to humidify the N 2 gas or the mixed gas.
In this case, the water temperature is preferably about 5 to 75 ° C.
【0061】脱バインダ処理工程、焼成工程およびアニ
ール工程は、連続して行なっても、独立に行なってもよ
い。The binder removing step, the baking step and the annealing step may be performed continuously or independently.
【0062】これらを連続して行なう場合、脱バインダ
処理後、冷却せずに雰囲気を変更し、続いて焼成の保持
温度まで昇温して焼成を行ない、次いで冷却し、アニー
ル工程での保持温度に達したときに雰囲気を変更してア
ニール行なうことが好ましい。In the case where these steps are continuously performed, after removing the binder, the atmosphere is changed without cooling, and then the temperature is raised to the holding temperature for firing, firing is performed, and then cooling is performed. It is preferable to perform annealing by changing the atmosphere when the temperature reaches the threshold value.
【0063】また、これらを独立して行なう場合の焼成
工程では、脱バインダ処理工程での保持温度まで昇温す
る際には脱バインダ処理と同様な雰囲気とし、そこから
保持温度まで昇温して焼成を行ない、さらにアニール工
程での保持温度まで降温する際には、上記した焼成雰囲
気とし、続いてアニール工程での保持温度から降温する
際には、上記したアニール雰囲気とすることが好まし
い。また、独立して行なう場合のアニール工程では、N
2 ガス雰囲気下で保持温度まで昇温した後、雰囲気を変
更してもよく、アニールの全工程を加湿したN2 ガス雰
囲気としてもよい。In the firing step in which these steps are performed independently, when the temperature is raised to the holding temperature in the binder removal step, the same atmosphere as in the binder removal processing is used, and then the temperature is raised to the holding temperature. When baking is performed and the temperature is further lowered to the holding temperature in the annealing step, the above firing atmosphere is preferably used, and when the temperature is subsequently lowered from the holding temperature in the annealing step, the above annealing atmosphere is preferably used. In addition, in the annealing step performed independently, N
After raising the temperature to the holding temperature in the two- gas atmosphere, the atmosphere may be changed, or the entire annealing process may be performed in a humidified N 2 gas atmosphere.
【0064】<外部電極形成>上記のようにして得られ
たコンデンサチップ体に、例えばバレル研磨やサンドブ
ラストなどにより端面研磨を施し、外部電極用ペースト
を印刷ないし転写して焼成し、外部電極4を形成する。
外部電極用ペーストの焼成条件は、例えば、加湿したN
2 とH2 との混合ガス中で600〜800℃にて10分
間〜1時間程度とすることが好ましい。<Formation of External Electrodes> The capacitor chip body obtained as described above is subjected to edge polishing by, for example, barrel polishing or sand blasting, and printing or transferring an external electrode paste, followed by firing. Form.
The firing conditions for the external electrode paste are, for example, humidified N
It is preferable to set the temperature in a mixed gas of 2 and H 2 at 600 to 800 ° C. for about 10 minutes to 1 hour.
【0065】そして、必要に応じ、外部電極4表面に、
めっき等により被覆層を形成する。Then, if necessary, on the surface of the external electrode 4,
A coating layer is formed by plating or the like.
【0066】このようにして製造された本発明の積層型
セラミックチップコンデンサは、ハンダ付等によりプリ
ント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用され
る。The multilayer ceramic chip capacitor of the present invention manufactured as described above is mounted on a printed circuit board or the like by soldering or the like, and is used for various electronic devices and the like.
【0067】本発明の積層型セラミックチップコンデン
サの誘電体層には、使用時に、0.02V/μm 以上、 特
に0.2V/μm 以上、さらには0.5V/μm 以上、一般
に5V/μm 程度以下の直流電界と、通常、これに重畳す
る交流成分とが印加されるが、このような直流電界を印
加しても、容量の経時変化は極めて少ない。When the dielectric layer of the multilayer ceramic chip capacitor of the present invention is used, the dielectric layer has a thickness of 0.02 V / μm or more, particularly 0.2 V / μm or more, more preferably 0.5 V / μm or more, and generally about 5 V / μm. The following DC electric field and an AC component superimposed on the DC electric field are usually applied. Even when such a DC electric field is applied, the change of the capacitance with time is extremely small.
【0068】[0068]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention.
【0069】<実施例1>下記の各ペーストを調製し
た。誘電体層用ペースト 水熱合成法により製造したBaTiO3 に、(MgCO
3 )4 ・Mg(OH)2 ・5H2 O、MnCO3 、Ba
CO3 、CaCO3 、SiO2 およびY2 O3をボール
ミルにより16時間湿式混合し、誘電体原料とした。製
造条件を変えて、平均粒子径の異なる複数の誘電体原料
を製造した。また、ゾル・ゲル法により製造したBaT
iO3 を用いた誘電体原料も用意した。各誘電体材料に
用いたBaTiO3 の公称平均粒径とBET値とを、表
1に示す。Example 1 The following pastes were prepared. BaTiO 3 produced by the paste hydrothermal synthesis method for the dielectric layer was added with (MgCO 3
3) 4 · Mg (OH) 2 · 5H 2 O, MnCO 3, Ba
CO 3 , CaCO 3 , SiO 2 and Y 2 O 3 were wet-mixed by a ball mill for 16 hours to obtain a dielectric material. A plurality of dielectric materials having different average particle diameters were manufactured under different manufacturing conditions. BaT produced by the sol-gel method
A dielectric material using iO 3 was also prepared. Table 1 shows the nominal average particle size and BET value of BaTiO 3 used for each dielectric material.
【0070】各誘電体原料100重量部と、アクリル樹
脂4.8重量部、塩化メチレン40重量部、トリクロロ
エタン20重量部、ミネラルスピリット6重量部および
アセトン4重量部とをボールミルで混合してペースト化
した。100 parts by weight of each dielectric material, 4.8 parts by weight of acrylic resin, 40 parts by weight of methylene chloride, 20 parts by weight of trichloroethane, 6 parts by weight of mineral spirit and 4 parts by weight of acetone were mixed by a ball mill to form a paste. did.
【0071】内部電極層用ペースト 平均粒径0.8μm のNi粒子100重量部と、有機ビ
ヒクル(エチルセルロース樹脂8重量部をブチルカルビ
トール92重量部に溶解したもの)40重量部およびブ
チルカルビトール10重量部とを3本ロールにより混練
し、ペースト化した。100 parts by weight of Ni particles having an average particle diameter of 0.8 μm for the internal electrode layer paste, 40 parts by weight of an organic vehicle (8 parts by weight of ethyl cellulose resin dissolved in 92 parts by weight of butyl carbitol) and 10 parts by weight of butyl carbitol By weight and kneaded with three rolls to form a paste.
【0072】外部電極用ペースト 平均粒径0.5μm のCu粒子100重量部と、有機ビ
ヒクル(エチルセルロース樹脂8重量部をブチルカルビ
トール92重量部に溶解したもの)35重量部およびブ
チルカルビトール7重量部とを混練し、ペースト化し
た。100 parts by weight of Cu particles having an average particle diameter of 0.5 μm for the external electrode paste, 35 parts by weight of an organic vehicle (8 parts by weight of ethyl cellulose resin dissolved in 92 parts by weight of butyl carbitol) and 7 parts by weight of butyl carbitol And kneaded to form a paste.
【0073】上記各誘電体層用ペーストおよび上記内部
電極層用ペーストを用い、図1に示される構成の積層型
セラミックチップコンデンサを作製した。A multilayer ceramic chip capacitor having the structure shown in FIG. 1 was manufactured by using each of the dielectric layer pastes and the internal electrode layer pastes.
【0074】まず、誘電体層用ペーストを用いてPET
フィルム上に厚さ5μm のグリーンシートを形成し、こ
の上に内部電極層用ペーストを印刷した後、PETフィ
ルムからシートを剥離した。このようにして作製した複
数枚のシートを積層し、加圧接着してグリーン積層体を
得た。シートの積層数は4層とした。First, PET is used by using a dielectric layer paste.
A green sheet having a thickness of 5 μm was formed on the film, a paste for an internal electrode layer was printed thereon, and the sheet was peeled off from the PET film. A plurality of sheets produced in this manner were laminated and bonded under pressure to obtain a green laminate. The number of stacked sheets was four.
【0075】次いでグリーン積層体を所定サイズに切断
してグリーンチップとし、脱バインダ処理、焼成および
アニールを下記の条件にて連続的に行ない、コンデンサ
チップ体を作製した。Next, the green laminate was cut into a predetermined size to obtain a green chip, and binder removal, firing and annealing were continuously performed under the following conditions to produce a capacitor chip.
【0076】脱バインダ処理 昇温速度:15℃/時間 保持温度:280℃ 温度保持時間:8時間 雰囲気ガス:空気中 Binder removal temperature rise rate: 15 ° C./hour Holding temperature: 280 ° C. Temperature holding time: 8 hours Atmospheric gas: in air
【0077】焼成 昇温速度:200℃/時間 保持温度:1300℃ 温度保持時間:2時間 冷却速度:300℃/時間 雰囲気ガス:加湿したN2 とH2 との混合ガス 酸素分圧:10-9気圧 Firing temperature rising rate: 200 ° C./hour Holding temperature: 1300 ° C. Temperature holding time: 2 hours Cooling rate: 300 ° C./hour Atmospheric gas: humidified mixed gas of N 2 and H 2 Oxygen partial pressure: 10 − 9 atm
【0078】アニール 保持温度:900℃ 温度保持時間:9時間 冷却速度:300℃/時間 雰囲気ガス:加湿したN2 ガス 酸素分圧:10-5気圧 Annealing holding temperature: 900 ° C. Temperature holding time: 9 hours Cooling rate: 300 ° C./hour Atmospheric gas: humidified N 2 gas Oxygen partial pressure: 10 −5 atm
【0079】なお、それぞれの雰囲気ガスの加湿にはウ
ェッターを用い、水温は35℃とした。A wetter was used for humidifying each atmosphere gas, and the water temperature was 35 ° C.
【0080】得られたコンデンサチップ体の端面をサン
ドブラストにて研磨した後、上記外部電極用ペーストを
前記端面に転写し、加湿したN2 +H2 雰囲気中で80
0℃にて10分間焼成して外部電極を形成し、積層型セ
ラミックチップコンデンササンプルを得た。After polishing the end face of the obtained capacitor chip body by sand blasting, the above-mentioned external electrode paste was transferred to the end face, and the paste was removed in a humidified N 2 + H 2 atmosphere.
An external electrode was formed by baking at 0 ° C. for 10 minutes to obtain a multilayer ceramic chip capacitor sample.
【0081】このようにして製造した各サンプルのサイ
ズは、3.2mm×1.6mm×0.6mmであり、誘電体層
の厚さは3μm 、内部電極層の厚さは2μm であった。The size of each sample manufactured as described above was 3.2 mm × 1.6 mm × 0.6 mm, the thickness of the dielectric layer was 3 μm, and the thickness of the internal electrode layer was 2 μm.
【0082】各サンプルの誘電体層の組成は、前述した
ようにBaTiO3 100モルに対する比率で表わし
て、MgO:2.0モル、Y2 O3 :2.13モル、B
aO:3.36モル、CaO:2.44モル、BaO+
CaO:5.8モル、SiO2 :5.8モル、MnO:
0.19モルであった。As described above, the composition of the dielectric layer of each sample is represented by the ratio to 100 mol of BaTiO 3 , as follows: 2.0 mol of MgO, 2.13 mol of Y 2 O 3 ,
aO: 3.36 mol, CaO: 2.44 mol, BaO +
CaO: 5.8 mol, SiO 2 : 5.8 mol, MnO:
0.19 mol.
【0083】各サンプルの誘電体層の平均結晶粒径を表
1に示す。平均結晶粒径は、サンプル断面の走査型電子
顕微鏡写真を用いて、前述した方法により算出した。サ
ンプルNo. 103および105について、誘電体層の走
査型電子顕微鏡写真をそれぞれ図2(a)および図2
(b)に示す。また、参考のために、サンプルNo. 10
3および105の誘電体層製造に用いたBaTiO3 粉
末の走査型電子顕微鏡写真を、それぞれ図3(a)およ
び図3(b)に示す。Table 1 shows the average crystal grain size of the dielectric layer of each sample. The average crystal grain size was calculated by the above-described method using a scanning electron micrograph of the cross section of the sample. Scanning electron micrographs of the dielectric layers of Sample Nos. 103 and 105 are shown in FIGS.
(B). For reference, sample No. 10
FIGS. 3A and 3B show scanning electron micrographs of the BaTiO 3 powder used for manufacturing the dielectric layers 3 and 105, respectively.
【0084】また、各サンプルの表面にCuKα1 線を
照射して誘電体層のX線回折を行なった。この結果、す
べてのサンプルで(200)面の回折線と(002)面
の回折線とが重なって幅広の回折線となっており、両回
折線の識別は不可能であった。一部のサンプルのX線回
折チャートを図4に示す。各サンプルの幅広の回折線の
位置および半値幅を、表1に示す。Further, the surface of each sample was irradiated with CuKα 1 ray to perform X-ray diffraction of the dielectric layer. As a result, in all the samples, the diffraction line of the (200) plane and the diffraction line of the (002) plane overlapped to form a wide diffraction line, and it was impossible to distinguish the two diffraction lines. FIG. 4 shows an X-ray diffraction chart of some of the samples. Table 1 shows the position of the wide diffraction line and the half width of each sample.
【0085】また、各サンプルの誘電体層の透過型電子
顕微鏡写真を撮影した。サンプルNo. 103および10
5の写真を、それぞれ図5(a)および図5(b)に示
す。これらの写真から、各サンプルにおいてドメインウ
ォールが観察される結晶粒の比率を調べた。結果を表1
に示す。In addition, transmission electron micrographs of the dielectric layer of each sample were taken. Sample No. 103 and 10
5 are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), respectively. From these photographs, the ratio of crystal grains where domain walls were observed in each sample was examined. Table 1 shows the results
Shown in
【0086】各サンプルについて下記の測定を行なっ
た。結果を表1に示す。The following measurement was performed for each sample. Table 1 shows the results.
【0087】容量の温度特性 X7R特性:LCRメータにより、−55〜125℃に
ついて測定電圧1V で容量を測定し、容量変化率が±1
5%以内(基準温度25℃)を満足するかどうかを調べ
た。満足する場合を○、満足しない場合を×とした。 Temperature characteristic of capacitance X7R characteristic: The capacitance was measured at a measurement voltage of 1 V at -55 to 125 ° C. with an LCR meter, and the capacitance change rate was ± 1.
It was examined whether or not 5% or less (reference temperature: 25 ° C.) was satisfied. When satisfied, it was evaluated as ○, and when it was not satisfied, as ×.
【0088】直流電界下での容量の経時変化 LCRメーターにより、測定電圧1.0V (交流)で初
期容量C0 を測定した。次いで、誘電体層の厚さ1μm
あたり2.1V の直流電界を40℃にて1000時間印
加した後、無負荷状態で室温にて24時間放置した。放
置後に容量を測定し、初期容量C0 からの変化量ΔC1
を求めて、変化率ΔC1 /C0 を算出した。なお、放置
後の容量は上記条件にて測定した。 Time-dependent change of capacity under DC electric field The initial capacity C 0 was measured with an LCR meter at a measurement voltage of 1.0 V (AC). Next, the thickness of the dielectric layer is 1 μm.
After applying a DC electric field of 2.1 V per hour at 40 ° C. for 1000 hours, the device was left at room temperature for 24 hours without load. After the standing, the capacitance was measured, and the amount of change ΔC 1 from the initial capacitance C 0 was measured.
And the rate of change ΔC 1 / C 0 was calculated. The capacity after standing was measured under the above conditions.
【0089】絶縁抵抗IRの加速寿命 140℃にて15V/μm の電界下で加速試験を行ない、
抵抗(IR)が2×105 Ω以下になるまでの時間を寿
命時間とした。An acceleration test was performed under the electric field of 15 V / μm at an accelerated life of insulation resistance IR at 140 ° C.
The time until the resistance (IR) became 2 × 10 5 Ω or less was defined as the life time.
【0090】比誘電率εs 25℃における比誘電率を測定した。 Relative permittivity ε s The relative permittivity at 25 ° C. was measured.
【0091】直流バイアス特性 LCRメーターにより、測定電圧1.0V (交流)で初
期容量C0 を測定した。次に、誘電体層の厚さ1μm あ
たり2.0V の直流電圧を1.0V の交流電圧に重畳し
て印加したときの容量を測定し、初期容量C0 からの変
化量ΔC2 を求めて、変化率ΔC2 /C0 を算出した。 DC bias characteristics The initial capacity C 0 was measured with an LCR meter at a measurement voltage of 1.0 V (AC). Next, the capacitance when a DC voltage of 2.0 V per 1 μm of the thickness of the dielectric layer was applied while being superimposed on the AC voltage of 1.0 V was measured, and a change ΔC 2 from the initial capacitance C 0 was obtained. , And the rate of change ΔC 2 / C 0 was calculated.
【0092】[0092]
【表1】 [Table 1]
【0093】表1に示される結果から、本発明の効果が
明らかである。From the results shown in Table 1, the effect of the present invention is clear.
【0094】なお、本発明サンプルは、静電容量の温度
特性がB特性{−25〜85℃で容量変化率±10%以
内(基準温度20℃)}も満足していた。The temperature characteristics of the capacitance of the sample of the present invention also satisfied the B characteristic {the capacitance change rate within ± 10% at −25 to 85 ° C. (reference temperature: 20 ° C.)}.
【0095】<実施例2>誘電体層の組成を表2に示さ
れるものとし、それ以外は実施例1のサンプルNo. 10
3と同様にしてサンプルを作製した。これらのサンプル
は、平均結晶粒径および回折線に関してはサンプルNo.
103と同じであった。これらのサンプルについて、実
施例1と同様な測定を行なった。結果を表2に示す。な
お、実施例1のサンプルNo. 103の測定結果も併記す
る。Example 2 The composition of the dielectric layer is shown in Table 2, and other than that, sample No. 10 of Example 1 was used.
A sample was prepared in the same manner as in No. 3. These samples are the same as those of Sample No.
Same as 103. The same measurement as in Example 1 was performed on these samples. Table 2 shows the results. Note that the measurement results of Sample No. 103 of Example 1 are also shown.
【0096】[0096]
【表2】 [Table 2]
【0097】表2に示される結果から、Y2 O3 を1モ
ル超添加とすることにより、より優れた特性が得られる
ことがわかる。なお、Y2 O3 が5モルを超えた場合、
緻密な焼結体が得られなかった。From the results shown in Table 2, it is understood that more excellent characteristics can be obtained by adding Y 2 O 3 in an amount exceeding 1 mol. When Y 2 O 3 exceeds 5 mol,
A dense sintered body was not obtained.
【0098】なお、特願平5−85705号および特願
平5−154355号それぞれの実施例に記載されてい
る誘電体層組成についても、平均結晶粒径およびX線回
折における半値幅を本発明範囲内とすることにより、上
記実施例と同様に特性改善が認められた。The average crystal grain size and the half-value width in X-ray diffraction of the dielectric layer compositions described in Examples of Japanese Patent Application Nos. 5-85705 and 5-154355 are also defined by the present invention. By setting it within the range, the characteristic improvement was recognized in the same manner as in the above example.
【図1】本発明の積層型セラミックチップコンデンサの
構成例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a multilayer ceramic chip capacitor of the present invention.
【図2】(a)および(b)は、図面代用写真であっ
て、積層型セラミックチップコンデンサの誘電体層の断
面の走査型電子顕微鏡写真である。FIGS. 2A and 2B are photographs substituted for drawings, which are scanning electron microscope photographs of a cross section of a dielectric layer of a multilayer ceramic chip capacitor.
【図3】(a)および(b)は、図面代用写真であっ
て、図2に示す誘電体層を形成するために用いたBaT
iO3 粉末の走査型電子顕微鏡写真である。FIGS. 3 (a) and (b) are photographs substituted for drawings, and show BaT used for forming the dielectric layer shown in FIG. 2;
iO 3 is a powder scanning electron micrograph of.
【図4】積層型セラミックチップコンデンサの誘電体層
のX線回折チャートである。FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of a dielectric layer of the multilayer ceramic chip capacitor.
【図5】(a)および(b)は、図面代用写真であっ
て、積層型セラミックチップコンデンサの誘電体層の透
過型電子顕微鏡写真である。FIGS. 5A and 5B are photographs substituted for drawings, and are transmission electron micrographs of a dielectric layer of a multilayer ceramic chip capacitor. FIGS.
1 積層型セラミックチップコンデンサ 10 コンデンサチップ体 2 誘電体層 3 内部電極層 4 外部電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer ceramic chip capacitor 10 Capacitor chip body 2 Dielectric layer 3 Internal electrode layer 4 External electrode
フロントページの続き (72)発明者 嵐 友宏 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 山松 純子 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 川野 直樹 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−84692(JP,A) 特開 平6−5460(JP,A) 特開 平4−186608(JP,A) 特開 平6−215979(JP,A) 特開 平5−116944(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/40 Continuation of the front page (72) Inventor Tomohiro Arashi 1-1-13 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDC Corporation (72) Inventor Junko Yamamatsu 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Corporation (72) Inventor Naoki Kawano 1-1-13 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Corporation (56) References JP-A-6-84692 (JP, A) JP-A-6-5460 (JP, A JP-A-4-186608 (JP, A) JP-A-6-215979 (JP, A) JP-A-5-116944 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01G 4/00-4/40
Claims (4)
れた構成のコンデンサチップ体を有する積層型セラミッ
クチップコンデンサであって、 誘電体層が、主成分としてチタン酸バリウムを、副成分
として酸化マグネシウムと、酸化イットリウムと、酸化
バリウムおよび酸化カルシウムから選択される少なくと
も1種と、酸化ケイ素とを含有し、チタン酸バリウムを
BaTiO3 に、酸化マグネシウムをMgOに、酸化イ
ットリウムをY2 O3 に、酸化バリウムをBaOに、酸
化カルシウムをCaOに、酸化ケイ素をSiO2 にそれ
ぞれ換算したとき、BaTiO3 100モルに対する比
率が MgO:0.1〜3モル、 Y2 O3 :0モル超5モル以下、 BaO+CaO:2〜12モル、 SiO2 :2〜12モルであり、 誘電体層の平均結晶粒径が0.45μm 以下であり、 誘電体層のX線回折チャートにおいて、(200)面の
回折線と(002)面の回折線とが互いに少なくとも一
部が重なって幅広の回折線が形成されており、この幅広
の回折線の半値幅が0.35°以下である積層型セラミ
ックチップコンデンサ。1. A multilayer ceramic chip capacitor having a capacitor chip body having a structure in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately stacked, wherein the dielectric layer comprises barium titanate as a main component, and a sub-component. Containing magnesium oxide, yttrium oxide, at least one selected from barium oxide and calcium oxide, and silicon oxide, wherein barium titanate is BaTiO 3 , magnesium oxide is MgO, and yttrium oxide is Y 2 O. 3 , when barium oxide is converted to BaO, calcium oxide is converted to CaO, and silicon oxide is converted to SiO 2 , the ratio to 100 mol of BaTiO 3 is MgO: 0.1 to 3 mol, and Y 2 O 3 is more than 0 mol. 5 mol or less, BaO + CaO: 2 to 12 mol, SiO 2 : 2 to 12 mol, average crystal grain of dielectric layer In the X-ray diffraction chart of the dielectric layer, the diffraction line of the (200) plane and the diffraction line of the (002) plane at least partially overlap each other to form a wide diffraction line. And a half-width of the wide diffraction line is 0.35 ° or less.
ルの存在が確認できる結晶粒の比率が35〜85%であ
る請求項1の積層型セラミックチップコンデンサ。2. The multilayer ceramic chip capacitor according to claim 1, wherein the ratio of crystal grains in which a domain wall can be confirmed in the cross section of the dielectric layer is 35 to 85%.
含有し、この酸化マンガンをMnOに換算したとき、B
aTiO3 100モルに対するMnOの比率が0.5モ
ル以下である請求項1または2の積層型セラミックチッ
プコンデンサ。3. The dielectric layer contains manganese oxide as a subcomponent, and when this manganese oxide is converted to MnO, B
3. The multilayer ceramic chip capacitor according to claim 1, wherein the ratio of MnO to 100 mol of aTiO 3 is 0.5 mol or less.
iまたはNi合金である請求項1〜3のいずれかの積層
型セラミックチップコンデンサ。4. The conductive material contained in the internal electrode layer is N
The multilayer ceramic chip capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the capacitor is i or a Ni alloy.
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