JP3586148B2 - 非還元性誘電体磁器材料およびその製造方法ならびに積層磁器コンデンサ - Google Patents
非還元性誘電体磁器材料およびその製造方法ならびに積層磁器コンデンサ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、卑金属を内部電極とする積層磁器コンデンサに用いられる温度補償用誘電体磁器材料およびその製造方法と、これを用いた積層磁器コンデンサとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層磁器コンデンサは小型、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、積層磁器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。
【０００３】
積層磁器コンデンサは、通常、内部電極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、同時焼成して製造される。
【０００４】
ところで、従来の積層磁器コンデンサ等に用いられる誘電体磁器材料は、還元性の雰囲気下で焼成すると、還元されて半導体化するという性質を有していた。このため内部電極の材料として、誘電体磁器材料の焼結する温度で溶融せず、かつ誘電体磁器材料を半導体化しない高い酸素分圧の下で焼成しても酸化されない、Ｐｄ等の貴金属が用いられてきた。しかし、Ｐｄ等の貴金属は高価なため、積層磁器コンデンサの低価格化、大容量化を図る上での大きな妨げとなっていた。
【０００５】
そこで、内部電極材として、比較的安価なＮｉやＮｉ合金等の卑金属の使用が検討されつつある。内部電極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が酸化してしまう。従って、誘電体層と内部電極との同時焼成を、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、上述のように誘電体層が還元され、比抵抗が低くなってしまう。このため、非還元性の誘電体磁器材料が提案されている。
【０００６】
非還元性の誘電体磁器材料としては、例えば特開昭６３−１２６１１７号公報、特開昭６３−２８９７０９号公報、特開平５−２１７４２６号公報、特公平５−５１１２７号公報、特公平５−５１１２２号公報、特公平５−５１１２４号公報に、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系組成にＭｎ酸化物およびＳｉ酸化物を添加したものが記載されている。これら各公報において、Ｍｎ酸化物は単独で添加されるか、Ｍｎが（Ｃａ，Ｓｒ）サイトを置換する形で添加されており、Ｓｉ酸化物は、単独で、または複合酸化物の一成分として添加されている。Ｍｎ酸化物は、耐還元性付与のための添加成分であり、Ｓｉ酸化物は焼結助剤として働く。したがって、Ｎｉ等の卑金属からなる内部電極を有する磁器コンデンサでは、誘電体にＭｎ酸化物およびＳｉ酸化物を含むものが一般的ということになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
積層磁器コンデンサにおいて、内部電極と誘電体層とは焼成時の収縮率が異なるため、焼成後、コンデンサ素体の側端面に内部電極の端部が露出しないことがある。そのため、素体の側端面に端子電極を形成する前に、バレル研磨等により内部電極を露出させる研磨工程を設ける必要がある。
【０００８】
しかし、Ｍｎ酸化物およびＳｉ酸化物を含有する誘電体磁器材料を、Ｎｉ内部電極と共に還元性雰囲気中で同時焼成し、次いで再酸化処理を施すと、素体内部に閉じこめられたＮｉ内部電極と素体の側端面との間にＭｎ−Ｎｉ複合酸化物が析出することが本発明者らの研究により判明した。このＭｎ−Ｎｉ複合酸化物はＮｉＭｎ２Ｏ４を主体とし、誘電体磁器に比べ研磨が困難である。そのため、内部電極端面を露出させるための研磨工程が長時間化してしまう。研磨工程の長時間化は、生産性の低下を招くほか、素体に負荷を与えるためにクラック等の欠陥の原因となる。
【０００９】
本発明の目的は、Ｎｉを含む内部電極を有する積層磁器コンデンサを製造する際に、内部電極端面を露出させるための研磨工程の長時間化を防ぐことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（９）のいずれかにより達成される。
（１） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、ＭｇＯを主成分に対し０．００１〜１０モル％含有し、
主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造された非還元性誘電体磁器材料。
（２） 副成分として、Ａｌ2Ｏ3を主成分に対し１０モル％以下含有する上記（１）の非還元性誘電体磁器材料。
（３） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し０．０１〜１０モル％含有し、
Ａｌ2Ｏ3を含有しない非還元性誘電体磁器材料。
（４） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し０．０１〜１０モル％含有し、
副成分として、Ａｌ2Ｏ3を主成分に対し０．１モル％未満含有する非還元性誘電体磁器材料。
（５） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し１．５モル％超１０モル％以下含有する非還元性誘電体磁器材料。
（６） ＭｇＯを含有する上記（３）〜（５）のいずれかの非還元性誘電体磁器材料。
（７） ＳｉＯ2濃度が１０モル％以上であるＳｉリッチ相を含有する上記（１）〜（６）のいずれかの非還元性誘電体磁器材料。
（８） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、ＭｇＯを主成分に対し０．００１〜１０モル％含有する非還元性誘電体磁器材料を、
主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造する非還元性誘電体磁器材料の製造方法。
（９） 上記（１）〜（７）のいずれかの非還元性誘電体磁器材料を誘電体として有し、少なくともＮｉを含有する内部電極を有する積層磁器コンデンサ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の磁器材料は、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系組成を主成分とし、ＭｎＯおよびＳｉＯ２を少なくとも含み、さらに、ＭｇＯおよび／または希土類元素酸化物を含む。ＭｇＯや希土類元素酸化物を含有することにより、Ｎｉ内部電極と素体の側端面との間において前記Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出が顕著に抑制される。そのため、前記した素体の側端面の研磨工程の長時間化を防ぐことができる。
【００１５】
Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出は、焼成時および再酸化処理時に素体内をＭｎが移動し、内部電極のＮｉと結合することにより生じると考えられる。焼成の際には、焼結助剤として添加されるＳｉＯ２に起因するＳｉリッチ相が生成する。このＳｉリッチ相内にはＭｎが存在するが、Ｓｉリッチ相は融点が低いため、焼成や再酸化処理の際にＳｉリッチ相からＭｎが移動する。移動したＭｎは、再酸化処理時に酸化雰囲気に触れて、Ｎｉと共に複合酸化物を形成すると考えられる。本発明において添加するＭｇＯおよび希土類元素酸化物は、上記Ｓｉリッチ相と結合してその融点を上げることにより、Ｍｎの移動を抑制すると考えられる。したがって、上記Ｓｉリッチ相と結合しやすくするために、ＭｇＯおよび希土類元素酸化物は、仮焼により主成分を合成した後に添加することが好ましい。特にＭｇＯについては、主成分原料仮焼後の添加が必須である。
【００１６】
上記Ｓｉリッチ相は、ＳｉＯ２を添加するだけでは生成せず、ある程度以上のＭｎを添加した場合に生成する。すなわち、Ｍｎ酸化物とＳｉ酸化物とを複合添加した場合に生成する。Ｓｉリッチ相は、結晶粒界、特に３以上の結晶粒が隣接する箇所（三重点など）に生成しやすいが、結晶粒内にも生成し得る。Ｓｉリッチ相は、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真において結晶粒や他の相と識別可能な性状を示す。Ｓｉリッチ相には、磁器材料全体におけるＳｉＯ２の平均濃度を超える濃度のＳｉＯ２が含まれる。具体的には、Ｓｉリッチ相中におけるＳｉＯ２濃度は、通常、１０モル％以上である。また、Ｓｉリッチ相中には、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび希土類元素のほか、磁器材料を構成する他の元素も含まれる。ＴＥＭ像において認められるＳｉリッチ相の径は、通常、１０〜１０００ｎｍ程度である。
【００１７】
ところで、耐還元性誘電体磁器材料が記載されている前記各公報のうち特開昭６３−２８９７０９号公報には、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系の主成分１００重量部に対し、副成分として、ＭｎをＭｎＯ２に換算して０．０１〜４．００重量部、ＳｉＯ２を２．００〜８．００重量部、ＭｇＯを０．０１〜１．００重量部（主成分に対し０．４８７〜４．８７モル％）含有する磁器組成物が記載されている。この磁器組成物は、ＭｇＯを含有する点で本発明の磁器材料と同じである。しかし同公報では、ＭｇＯを主成分の原料化合物と同時に仮焼しており、この点が本発明とは異なる。ＭｇＯを主成分の原料化合物と同時に焼成すると、前記Ｓｉリッチ相と結合しにくくなり、本発明の効果が実現しない。
【００１８】
また、前記特公平５−５１１２７号公報には、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｍｎ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系の基本組成１００重量部と添加成分０．２〜１５．０重量部とからなり、前記添加成分が、４０〜８０モル％のＳｉＯ２と２０〜６０モル％のＭＯ（ＭＯはＢａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯおよびＣａＯの少なくとも１種）とからなる誘電体磁器組成物が記載されている。この磁器組成物は、それぞれ仮焼することにより製造した基本成分と添加成分とを混合して焼成したものである。同公報記載の発明は、基本成分原料を仮焼後にＭｇＯを添加して焼成する点で本発明と同じである。しかし、同公報における基本組成は、Ｔｉの０．５〜１０％をＺｒで置換したものとなっており、Ｚｒの１０％以下をＴｉで置換する本発明の主組成とは全く異なっている。本発明の主組成においてＴｉではなくＺｒを主体とするのは、容量の温度特性を小さくするためであり、本発明はこの温度特性の良好な組成系において、Ｎｉ電極使用によるＮｉ−Ｍｎ酸化物の生成を抑えようとするものである。これに対し同公報記載の発明は、１２００℃以下の温度で焼成できることを目的とするものであり、誘電率の温度係数を小さく抑えようとするものではない。同公報に記載された磁器組成物の誘電率の温度係数（２０〜８５℃）は、−６００〜−３１００ｐｐｍ／℃と絶対値が大きい。また、同公報の実施例において添加成分がＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯを含む場合、同時にＺｎＯおよび／またはＳｒＯが添加されている。すなわち、同公報には、ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯだけを添加した実施例は記載されていない。副成分にＺｎＯやＳｒＯが含まれると、ＭｇＯ添加による効果が減じられてしまう。
【００１９】
特公平５−５１１２２号公報に記載された発明は、添加成分としてＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２および上記ＭＯを用いたほかは上記特公平５−５１１２７号公報記載の発明と同様である。したがって、同公報においても誘電率の温度係数が−６００〜−３４００ｐｐｍ／℃と絶対値が大きい。また、同公報の実施例においても、添加成分がＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯを含む場合には、同時にＺｎＯおよび／またはＳｒＯが添加されているため、ＭｇＯ添加による効果が減じられてしまう。
【００２０】
特公平５−５１１２４号公報に記載された発明は、添加成分を０．２〜１０．０重量部とし、かつ、添加成分としてＬｉ２Ｏ、ＳｉＯ２および上記ＭＯを用いたほかは上記特公平５−５１１２７号公報記載の発明と同様である。したがって、同公報においても誘電率の温度係数が−６３０〜−３４００ｐｐｍ／℃と絶対値が大きい。しかも、Ｌｉ２Ｏを含有させることにより添加成分の融点が大きく低下するため、ＭｇＯ添加によるＭｎの移動抑制効果が不十分となり、本発明の効果は実現しない。
【００２１】
特開昭６３−１２６１１７号公報には、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系の主成分１００重量部に対し、ＭｎＯ２を０．５〜８重量部、ＭｇＯを含みうるガラス成分を０．５〜８重量部含有する誘電体磁器組成物が記載されている。この誘電体磁器組成物は、主成分原料を仮焼した後に副成分ないし添加成分としてガラス成分を添加して製造される点で本発明の磁器材料と同様である。しかし、同公報におけるガラス成分は、上記特公平５−５１１２４号公報の添加成分と同様にＬｉ２Ｏを含むため、融点が低くなりすぎる。そのため、ＭｇＯ添加によるＭｎの移動抑制効果が不十分となり、本発明の効果は実現しない。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
本発明は、以下に説明する態様１および態様２を包含する。
【００２４】
態様１
この態様の非還元性誘電体磁器材料（以下、単に磁器材料という）は、主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造される。副成分の出発原料および／またはその仮焼物は、主成分の出発原料と共に仮焼してもよく、添加成分の出発原料と共に添加してもよく、一部を主成分の出発原料と共に仮焼し、残部を添加成分の出発原料と共に添加してもよい。
【００２５】
主成分は、
式Ｉ 〔（ＣａＸＳｒ１−Ｘ）Ｏ〕ｍ〔（ＴｉＹＺｒ１−Ｙ）Ｏ２〕
で表される複合酸化物を含む。
【００２６】
上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１
である。すなわち、主成分において、ＣａおよびＳｒはどちらか一方のみでもよく、その混合比は任意である。Ｘの最適値は、Ｙとの関係で決定される。上記式Ｉにおいて、
０≦Ｙ≦０．１０
であり、好ましくは
０≦Ｙ≦０．０７
である。Ｙが大きすぎると、容量およびｔａｎδの周波数依存性が大きくなってしまい、また、静電容量の温度依存性が大きくなってしまう。上記式Ｉにおいて、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である。ｍが小さすぎると、容量およびｔａｎδの周波数依存性が大きくなってしまい、ｍが大きすぎると、焼成温度を高くする必要が生じ、例えば１３００℃以下の温度では焼成し難くなる。
【００２７】
副成分は、ＳｉＯ２と、ＢａＯおよび／またはＣａＯと、ＭｎＯとである。
【００２８】
副成分として含有されるＳｉＯ２は、焼結助剤として働く。ＳｉＯ２に加えＣａＯおよび／またはＢａＯを複合添加することにより、焼結性は著しく向上し、緻密な磁器材料が得られる。また、これらを複合添加することにより、絶縁抵抗の加速寿命時間を長くすることができる。なお、この効果は、誘電体層を薄層化したときに特に顕著である。これらの酸化物を
式ＩＩ 〔（ＢａＺＣａ１−Ｚ）Ｏ〕ＶＳｉＯ２
で表される複合酸化物と仮定したとき、主成分に対するこの複合酸化物の比率は、０．５〜１５モル％、好ましくは１〜５モル％である。この比率が小さすぎると焼結性が不十分となり、大きすぎても焼結性が悪くなってしまう。また、各酸化物の比率は、上記式ＩＩにおいて
０≦Ｚ≦１、
０．５≦Ｖ≦４．０
となるものであり、好ましくは
０．５≦Ｚ≦１、
０．５５≦Ｖ≦３．０
となるものである。上記式ＩＩにおいて、Ｖが小さすぎると誘電体層を５μｍ以下としたときにＩＲ加速寿命が短くなってくる。一方、Ｖが大きすぎると焼結性が低下する。本発明では、上記複合酸化物の構成成分である各酸化物を、上記式ＩＩに示される比率となるように独立して添加してもよいが、実際に上記式ＩＩで表される形の複合酸化物として主成分原料に添加することがより好ましい。この複合酸化物は融点が低いため、主成分に対する反応性が良好であり、かつ、融点が低すぎないため、ＭｇＯ添加による効果を阻害することがない。
【００２９】
副成分として含有されるＭｎＯは、耐還元性付与剤および焼結助剤として働く。主成分に対するＭｎＯの含有量は、０．２〜５モル％、好ましくは０．２〜３モル％である。ＭｎＯが少なすぎると、耐還元性が不十分となるほか焼結性が低下する。一方、ＭｎＯが多すぎると、誘電率および静電容量の温度係数、誘電正接（ｔａｎδ）の周波数依存性が大きくなってくる。
【００３０】
この態様では、副成分としてさらにＡｌ２Ｏ３を添加してもよい。Ａｌ２Ｏ３は、耐還元性付与剤および焼結助剤として働く。主成分に対するＡｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１０モル％以下、より好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは０．５モル％以下である。Ａｌ２Ｏ３が多すぎると、比誘電率が低下してくる。なお、耐還元性および焼結性の向上に関して十分な効果を発揮させるためには、主成分に対するＡｌ２Ｏ３の含有量を０．１モル％以上、特に０．２モル％以上とすることが好ましい。
【００３１】
添加成分として含有されるＭｇＯは、前述したように内部電極と素体の側端面との間におけるＭｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制する。主成分に対するＭｇＯの含有量は、０．００１〜１０モル％、好ましくは１〜６モル％、より好ましくは３〜６モル％である。ＭｇＯが少なすぎると、Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制することが実質的に不可能となる。一方、ＭｇＯが多すぎると焼結性が悪くなる。
【００３２】
なお、本明細書では、副成分および添加成分に含まれる酸化物を化学量論組成で表しているが、これらの酸化物は、磁器材料中において化学量論組成から多少偏倚していてもよい。例えばＭｎ酸化物については、ＭｎＯに限らず、ＭｎＯ２や他のＭｎ酸化物であってもよい。
【００３３】
態様２
この態様の磁器材料は、主成分が前記式Ｉで表される複合酸化物であること、副成分としてＭｎＯを含有することにおいて態様１と同じであり、ＭｎＯの含有量も態様１と同じである。また、態様２には、副成分としてＳｉＯ２ならびにＣａＯおよび／またはＢａＯを、態様１と同範囲の量含む構成も包含されるが、これに加え、ＳｉＯ２だけを含有する構成も包含される。ＳｉＯ２だけを含有する場合、主成分に対するＳｉＯ２の含有率は０．５〜１５モル％、好ましくは１〜５モル％である。
【００３４】
この態様では、添加成分として希土類元素の酸化物を少なくとも１種含有する。希土類元素酸化物は、態様１で添加するＭｇＯと同様に、内部電極と素体の側端面との間におけるＭｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制する。また、希土類元素酸化物は、静電容量の温度係数を小さくし、誘電正接の周波数依存性を改善する効果も示す。この態様で用いる希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの少なくとも１種である。主成分に対する希土類元素酸化物の含有量は、０．０１〜１０モル％、好ましくは１〜６モル％である。希土類元素酸化物が少なすぎると、Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制することが実質的に不可能となる。一方、希土類元素酸化物が多すぎると焼結性が悪くなる。
【００３５】
なお、この態様において、主成分に対する希土類元素酸化物のモル百分率は、各希土類元素酸化物をそれぞれＳｃＯ３／２、ＹＯ３／２、ＬａＯ３／２、ＣｅＯ２、ＰｒＯ１１／６、ＮｄＯ３／２、ＳｍＯ３／２、ＥｕＯ３／２、ＧｄＯ３／２、ＴｂＯ３／２、ＤｙＯ３／２、ＨｏＯ３／２、ＥｒＯ３／２、ＴｍＯ３／２、ＹｂＯ３／２、ＬｕＯ３／２に換算して求めた値である。
【００３６】
希土類元素酸化物を比較的多量に添加すると焼結性が低下することがあるが、その場合には焼成温度をより高くすることにより、緻密な焼結体を得ることができる。
【００３７】
この態様でも、副成分としてＡｌ２Ｏ３を添加してもよい。Ａｌ２Ｏ３の好ましい含有量は、態様１と同じである。ただし、Ａｌ２Ｏ３を主成分に対し０．１モル％以上添加する場合、主成分に対する希土類元素酸化物の含有量は、１．５モル％超とする。
【００３８】
なお、この態様では、添加成分の一部としてＭｇＯを添加してもよい。ただし、焼結性の悪化を抑えるために、ＭｇＯと希土類元素酸化物とを合わせた含有量は、主成分に対し１０モル％を超えないことが好ましい。
【００３９】
積層磁器コンデンサ
本発明の積層磁器コンデンサは、誘電体層に本発明の磁器材料を用い、かつ内部電極に卑金属を用いるほかは特に構成は限定されない。
【００４０】
内部電極の導電材には、少なくともＮｉを含有する卑金属を用いる。このような卑金属としては、ＮｉまたはＮｉ合金が挙げられる。Ｎｉ合金としては、Ｎｉと、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＡｌの１種以上との合金が好ましい。なお、Ｎｉ合金中のＮｉ含有率は、９５重量％以上であることが好ましい。
【００４１】
誘電体層中において、磁器材料の平均結晶粒径は好ましくは３μｍ以下、より好ましくは２．５μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下である。平均結晶粒径の下限は特にないが、通常、０．１μｍ程度である。平均結晶粒径が３μｍを超えると、積層磁器コンデンサの誘電体層を５μｍ以下の厚さとした場合に、ＩＲ加速寿命時間が短くなってしまい、高い信頼性が得られにくくなる。
【００４２】
製造方法
本発明の積層磁器コンデンサは、従来の積層磁器コンデンサと同様に、通常、ペーストを用いた印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これに内部電極ペーストを印刷した後、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。以下、製造方法について具体的に説明する。
【００４３】
主成分の出発原料としては、例えば水熱合成法等で合成したＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３等を用いることができる。副成分および添加成分の出発原料としては、酸化物ないし焼成により酸化物となる各種化合物、例えばＳｉＯ２、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＣＯ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、前記希土類元素の酸化物を用いることができる。
【００４４】
本発明では前述したように、まず、少なくとも主成分の出発原料を仮焼して仮焼物を製造し、次いで、この仮焼物に少なくとも添加成分の出発原料を添加して、焼成することが好ましく、特に態様１ではこの方法が必須である。副成分の添加形態は特に限定されない。例えば、副成分の出発原料および／またはその仮焼物を、主成分の出発原料と共に仮焼してもよく、添加成分の出発原料と共に添加してもよく、また、一部を主成分の出発原料と共に仮焼し、残部を添加成分の出発原料と共に添加してもよい。
【００４５】
副成分出発原料の仮焼物は、副成分出発原料の２種以上を混合して仮焼することにより製造された複合酸化物である。本発明では、副成分の仮焼物として、通常、前記式ＩＩで表される複合酸化物を用いることが好ましいが、この仮焼物にＭｎＯを含有させてもよい。
【００４６】
添加成分の出発原料は、単独で添加してもよく、副成分の出発原料の少なくとも一部と仮焼した状態で添加してもよい。ただし、添加成分の出発原料は単独で添加したほうが、添加成分含有による効果はより高くなる。
【００４７】
主成分の出発原料の仮焼は、通常、空気中において、１０００〜１３００℃で１〜４時間程度行うことが好ましい。副成分出発原料またはこれに添加成分出発原料を添加したものの仮焼は、通常、空気中において８００〜１２００℃で１〜４時間程度行うことが好ましい。
【００４８】
なお、出発原料や仮焼物は、通常、平均粒径が０．１〜３μｍ 程度の粉末として利用することが好ましい。
【００４９】
次に、これらの仮焼物や出発原料を用いて誘電体ペーストを調製する。誘電体ペーストは、粉末と有機ビヒクルとを混練した有機系のものであってもよく、水系のものであってもよい。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、ポリビニルブチラール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。また、誘電体ペーストを水系の塗料とする場合には、水溶性のバインダや分散剤などを水に溶解させた水系ビヒクルと、粉末とを混練すればよい。水系ビヒクルに用いる水溶性バインダは特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂などを用いればよい。
【００５０】
印刷法を用いる場合、誘電体ペーストおよび内部電極材料ペーストを、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）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を得る。シート法を用いる場合には、誘電体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ペーストを印刷して積層し、所定形状に切断してグリーンチップを得る。
【００５１】
内部電極ペーストは、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。
【００５２】
得られたグリーンチップは、脱バインダされる。グリーンチップの脱バインダ処理は、好ましくは空気中にて２００〜４００℃前後で、約０．５〜２４時間程度保持する。
【００５３】
焼成は、内部電極の酸化を防止するために還元雰囲気（酸素分圧が１０−８〜１０−１２気圧）中で行う。焼成温度は、好ましくは１４００℃以下、より好ましくは１２００〜１３００℃であり、焼成時間は好ましくは２〜３時間である。
【００５４】
焼成後、誘電体の再酸化処理を行い、チップ焼結体を得る。再酸化処理は、酸素分圧１０−５〜１０−８気圧の雰囲気中で、好ましくは１１００℃以下、より好ましくは８００〜１１００℃で２〜４時間程度行えばよい。
【００５５】
このようにして得られたチップ焼結体に、バレル研磨やサンドブラスト等により端面研磨を施して内部電極端面を露出させる。次いで、外部電極ペーストを印刷ないし転写して焼き付けを行い、外部電極を形成する。焼き付けは、例えば窒素ガス中において６００〜８００℃に０．１〜１時間程度保持することにより行えばよい。また、必要に応じて、外部電極表面にめっきなどによる被覆層を形成することが好ましい。なお、外部電極ペーストは、上記した内部電極ペーストと同様にして調製すればよい。
【００５６】
【実施例】
実施例１
主成分の出発原料粉末として、水熱合成法によるＣａＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３およびＣａＴｉＯ３（いずれも堺化学製）を用意し、これらを最終組成が（Ｃａ０．７０Ｓｒ０．３０）（Ｔｉ０．０３Ｚｒ０．９７）Ｏ３となるように秤量し、空気中において１２００℃で３時間仮焼して、主成分の仮焼物を得た。
【００５７】
また、添加成分および副成分の出発原料粉末として、ＭｎＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３を用意した。そして、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３およびＳｉＯ２をボールミルにより１６時間湿式混合し、乾燥後、１１５０℃で空気中で仮焼し、さらに、ボールミルにより１００時間湿式粉砕することにより、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３粉末を製造した。
【００５８】
主成分の仮焼物、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３粉末および他の出発原料を湿式混合した後、脱水、乾燥して誘電体原料粉末を得た。なお、ＭｎＣＯ３は主成分に対し１モル％とし、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３は主成分に対し２．８モル％とし、ＭｇＯは主成分に対し６モル％とし、Ａｌ２Ｏ３は主成分に対し０．２モル％とした。比較のために、ＭｇＯを添加しない誘電体原料粉末も製造した。
【００５９】
次いで、誘電体原料１００重量部に、アクリル樹脂５．４重量部、塩化メチレン４５重量部、酢酸エチル１６重量部、ミネラルスピリット６重量部およびアセトン４重量部を添加してボールミルで混合し、誘電体ペーストを得た。
【００６０】
また、平均粒径０．８μｍのＮｉ粉末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、内部電極ペーストを得た。また、平均粒径０．５μｍの銅粉末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、外部電極ペーストを得た。
【００６１】
上記誘電体ペーストを用いてＰＥＴフィルム上に厚さ７μｍのグリーンシートを形成し、この上に内部電極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シートを１００枚積層し、加圧接着してグリーン積層体を得た。次いで、このグリーン積層体を切断してグリーンチップとし、脱バインダ処理、焼成、再酸化を以下の条件で行い、ＭｇＯを含有するチップ焼結体とＭｇＯを含有しないチップ焼結体とを得た。
【００６２】
脱バインダ処理条件
保持温度：２８０℃、
温度保持時間：８時間、
雰囲気：空気中
【００６３】
焼成条件
保持温度：１３００℃、
温度保持時間：２時間、
雰囲気ガス：加湿したＮ２＋Ｈ２混合ガス、
酸素分圧：８．３×１０−１１気圧
【００６４】
再酸化条件
保持温度：１１００℃、
温度保持時間：３時間、
雰囲気ガス：加湿したＮ２ガス、
酸素分圧：４．１７×１０−７気圧
【００６５】
なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、水温を３５℃としたウエッターを用いた。
【００６６】
次いで、これらのチップ焼結体を、断面が内部電極に垂直となるように切断し、走査型電子顕微鏡による組成像（反射電子像）およびＥＤＳ像の観察を行った。
【００６７】
図１に、ＭｇＯを含有するチップの内部電極端部付近の組成像を示す。また、図２に、ＭｇＯを含有しないチップの組成像を示す。図１および図２において、明度の最も高い領域が内部電極、中間の明度の領域が素体である。すなわち、図１では、チップの側端面から図中左側に内部電極が延びており、図２ではチップの側端面から図中右側に内部電極が延びている。図１では、内部電極がチップの側端面までほぼ達しており、内部電極端面をチップの側端面に露出させるための研磨が容易であることがわかる。これに対し図２では、内部電極端面とチップの側端面との間に暗色の領域が存在していることがわかる。
【００６８】
図１および図２にそれぞれ示される領域におけるＭｎ分布を示すＥＤＳ像を、図３および図４に示す。これらのＥＤＳ像では、明度が高いほどＭｎ濃度が高い。ＭｇＯを含有しないチップでは、図４に示されるようにチップの側端面から内側に向かって約２μｍの深さまでＭｎの偏在が認められる。これに対しＭｇＯを含有するチップでは、図３に示されるようにＭｎの偏在は認められない。
【００６９】
次に、図４に示されるＭｎ偏在領域の結晶構造を調べるため、この領域のＸ線回折を行った。その結果、Ｍｎ偏在領域にはＮｉＭｎ２Ｏ４が多量に存在することがわかった。これに対し、ＭｇＯを含有するチップでは、内部電極端部付近にＮｉＭｎ２Ｏ４の生成は認められたが、回折ピークの強度からみて極めて少量であった。
【００７０】
内部電極端部付近に酸化物であるＮｉＭｎ２Ｏ４が析出することから、その析出には内部電極の酸化が関係していると考えられる。そこで、ＭｇＯを添加せず、かつ再酸化処理を行わなかったほかは上記チップと同様にして比較用チップを作製し、これについて組成像を観察したところ、ＮｉＭｎ２Ｏ４の析出は確認できなかった。この結果から、再酸化処理時にＮｉ内部電極の端部が酸化性雰囲気と接触し、そこにＭｎが移動してＮｉＭｎ２Ｏ４が生成したと考えられる。
【００７１】
Ｍｎ移動の様子を調べるため、素体の結晶粒界に存在するＳｉリッチ相をＥＤＳにより分析した。その結果、ＭｇＯを含有するチップではＳｉリッチ相中にＭｎＯが０．５モル％存在していたが、ＭｇＯを含有しないチップではＳｉリッチ相中のＭｎＯ濃度が０．１５モル％にすぎなかった。この結果から、ＭｇＯがＳｉリッチ相中からのＭｎの移動を阻止することがわかる。なお、このＳｉリッチ相は、ＳｉＯ２含有量およびＣａＯ含有量が共に素体の平均濃度よりも高いＣａ−Ｓｉリッチ相であり、相内におけるＳｉＯ２濃度は３１．６モル％であった。
【００７２】
実施例２
Ｓｉリッチ相内におけるＭｎの挙動をより詳細に調べるために、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３、ＭｎＣＯ３およびＭｇＯそれぞれの添加量を下記表１に示す値としたほかは実施例１と同様にして、チップを作製した。表１に示す添加量は、いずれも主成分に対するモル百分率である。
【００７３】
これらのチップについて、Ｓｉリッチ相におけるＳｉＯ２濃度およびＭｎＯ濃度をＴＥＭ−ＥＤＳ分析により測定し、また、内部電極端部付近におけるＮｉＭｎ２Ｏ４析出の有無を調べた。結果を表１に示す。なお、表１においてＳｉリッチ相内のＳｉＯ２濃度が１０モル％未満と表示してあるチップは、Ｓｉリッチ相が生成しなかったものである。Ｓｉリッチ相が生成しなかったものでは、ＳｉＯ２濃度を結晶粒内で測定した。
【００７４】
【表１】
【００７５】
表１から、一定以上の（ＢａＣａ）ＳｉＯ３およびＭｎＣＯ３を添加したときに、Ｓｉリッチ相が生成することがわかる。そして、Ｓｉリッチ相が生成する条件下においてＮｉＭｎ２Ｏ４の析出を抑えるためには、ＭｇＯの添加が必要であることがわかる。表１において、チップ全体へのＭｎＣＯ３添加量に対するＳｉリッチ相内のＭｎＯ濃度の比率で比較すると、ＭｇＯを添加したチップでは、添加しなかったチップに比べ前記比率が相対的に高くなることがわかる。したがって、ＭｇＯ添加によりＳｉリッチ相からのＭｎＯの移動が抑制され、その結果、ＮｉＭｎ２Ｏ４の析出が抑えられたと考えられる。なお、チップＮｏ．１、２は、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３またはＭｎＣＯ３の添加量が少なかったため、焼結不足であった。
【００７６】
Ｓｉリッチ相の性状を代表的に示すために、表１に示すチップＮｏ．７のＴＥＭ写真を図５に示す。また、図５中におけるＳｉリッチ相の存在箇所を、図５のトレース図である図６に示す。図５中の逆三角マークは、ＴＥＭ−ＥＤＳによる組成分析箇所を示すものであり、組織構造とは関係しない。図５では、結晶粒界および結晶粒内にＳｉリッチ相が存在している。図５中のＳｉリッチ相には、一部にラメラ構造が認められるが、Ｓｉリッチ相には無構造のものもある。電子線回折による解析では、無構造のものもラメラ構造を有するものも結晶質であることが確認された。
【００７７】
なお、希土類元素酸化物を添加した場合でも、Ｓｉリッチ相からのＭｎＯの移動が抑制されることが確認できた。
【００７８】
実施例３
主成分に対するＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３の各比率を下記表２に示す値とし、主成分に対する（ＢａＣａ）ＳｉＯ３の比率を２モル％としたほかは実施例１と同様にして、チップを作製した。これらのチップについて、ＮｉＭｎ２Ｏ４析出の有無を調べた。結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
【００８０】
表２から、ＭｇＯ添加によりＮｉＭｎ２Ｏ４の析出が抑制されることがわかる。なお、主成分に対するＭｇＯの比率を２０モル％としたチップも作製したが、このチップは焼結不足であった。また、主成分に対するＡｌ２Ｏ３の比率を２０モル％としたチップも作製したが、このチップは誘電率が著しく低くなってしまった。
【００８１】
実施例４
希土類元素酸化物を主成分に対し下記表３に示す比率で添加し、主成分に対するＡｌ２Ｏ３の比率を表３に示す値とし、主成分に対する（ＢａＣａ）ＳｉＯ３の比率を２モル％とし、ＭｇＯを添加しなかったほかは実施例１と同様にして、チップを作製した。これらのチップについて、ＮｉＭｎ２Ｏ４析出の有無を調べた。結果を表３に示す。
【００８２】
【表３】
【００８３】
表３から、希土類元素酸化物の添加によりＮｉＭｎ２Ｏ４の析出が抑制されることがわかる。なお、表３に示される組成のうち希土類元素酸化物を含む組成にさらにＭｇＯを加えてチップを作製したところ、これらのチップにおいてもＮｉＭｎ２Ｏ４の析出は認められなかった。
【００８４】
【発明の効果】
本発明では、Ｎｉを含む内部電極を有する積層磁器コンデンサを製造する際に、内部電極端面を露出させるための研磨工程の長時間化を防ぐことができ、生産性を向上させることができる。また、研磨が短時間で済むことにより、素体にクラック等の欠陥が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有する積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡による組成像である。
【図２】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有しない積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡による組成像である。
【図３】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有する積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡によるＥＤＳ像である。
【図４】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有しない積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡によるＥＤＳ像である。
【図５】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、積層磁器コンデンサの透過型電子顕微鏡写真である。
【図６】図５の透過型電子顕微鏡写真のトレース図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、卑金属を内部電極とする積層磁器コンデンサに用いられる温度補償用誘電体磁器材料およびその製造方法と、これを用いた積層磁器コンデンサとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層磁器コンデンサは小型、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、積層磁器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。
【０００３】
積層磁器コンデンサは、通常、内部電極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、同時焼成して製造される。
【０００４】
ところで、従来の積層磁器コンデンサ等に用いられる誘電体磁器材料は、還元性の雰囲気下で焼成すると、還元されて半導体化するという性質を有していた。このため内部電極の材料として、誘電体磁器材料の焼結する温度で溶融せず、かつ誘電体磁器材料を半導体化しない高い酸素分圧の下で焼成しても酸化されない、Ｐｄ等の貴金属が用いられてきた。しかし、Ｐｄ等の貴金属は高価なため、積層磁器コンデンサの低価格化、大容量化を図る上での大きな妨げとなっていた。
【０００５】
そこで、内部電極材として、比較的安価なＮｉやＮｉ合金等の卑金属の使用が検討されつつある。内部電極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が酸化してしまう。従って、誘電体層と内部電極との同時焼成を、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、上述のように誘電体層が還元され、比抵抗が低くなってしまう。このため、非還元性の誘電体磁器材料が提案されている。
【０００６】
非還元性の誘電体磁器材料としては、例えば特開昭６３−１２６１１７号公報、特開昭６３−２８９７０９号公報、特開平５−２１７４２６号公報、特公平５−５１１２７号公報、特公平５−５１１２２号公報、特公平５−５１１２４号公報に、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系組成にＭｎ酸化物およびＳｉ酸化物を添加したものが記載されている。これら各公報において、Ｍｎ酸化物は単独で添加されるか、Ｍｎが（Ｃａ，Ｓｒ）サイトを置換する形で添加されており、Ｓｉ酸化物は、単独で、または複合酸化物の一成分として添加されている。Ｍｎ酸化物は、耐還元性付与のための添加成分であり、Ｓｉ酸化物は焼結助剤として働く。したがって、Ｎｉ等の卑金属からなる内部電極を有する磁器コンデンサでは、誘電体にＭｎ酸化物およびＳｉ酸化物を含むものが一般的ということになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
積層磁器コンデンサにおいて、内部電極と誘電体層とは焼成時の収縮率が異なるため、焼成後、コンデンサ素体の側端面に内部電極の端部が露出しないことがある。そのため、素体の側端面に端子電極を形成する前に、バレル研磨等により内部電極を露出させる研磨工程を設ける必要がある。
【０００８】
しかし、Ｍｎ酸化物およびＳｉ酸化物を含有する誘電体磁器材料を、Ｎｉ内部電極と共に還元性雰囲気中で同時焼成し、次いで再酸化処理を施すと、素体内部に閉じこめられたＮｉ内部電極と素体の側端面との間にＭｎ−Ｎｉ複合酸化物が析出することが本発明者らの研究により判明した。このＭｎ−Ｎｉ複合酸化物はＮｉＭｎ２Ｏ４を主体とし、誘電体磁器に比べ研磨が困難である。そのため、内部電極端面を露出させるための研磨工程が長時間化してしまう。研磨工程の長時間化は、生産性の低下を招くほか、素体に負荷を与えるためにクラック等の欠陥の原因となる。
【０００９】
本発明の目的は、Ｎｉを含む内部電極を有する積層磁器コンデンサを製造する際に、内部電極端面を露出させるための研磨工程の長時間化を防ぐことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（９）のいずれかにより達成される。
（１） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、ＭｇＯを主成分に対し０．００１〜１０モル％含有し、
主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造された非還元性誘電体磁器材料。
（２） 副成分として、Ａｌ2Ｏ3を主成分に対し１０モル％以下含有する上記（１）の非還元性誘電体磁器材料。
（３） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し０．０１〜１０モル％含有し、
Ａｌ2Ｏ3を含有しない非還元性誘電体磁器材料。
（４） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し０．０１〜１０モル％含有し、
副成分として、Ａｌ2Ｏ3を主成分に対し０．１モル％未満含有する非還元性誘電体磁器材料。
（５） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し１．５モル％超１０モル％以下含有する非還元性誘電体磁器材料。
（６） ＭｇＯを含有する上記（３）〜（５）のいずれかの非還元性誘電体磁器材料。
（７） ＳｉＯ2濃度が１０モル％以上であるＳｉリッチ相を含有する上記（１）〜（６）のいずれかの非還元性誘電体磁器材料。
（８） 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、ＭｇＯを主成分に対し０．００１〜１０モル％含有する非還元性誘電体磁器材料を、
主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造する非還元性誘電体磁器材料の製造方法。
（９） 上記（１）〜（７）のいずれかの非還元性誘電体磁器材料を誘電体として有し、少なくともＮｉを含有する内部電極を有する積層磁器コンデンサ。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の磁器材料は、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系組成を主成分とし、ＭｎＯおよびＳｉＯ２を少なくとも含み、さらに、ＭｇＯおよび／または希土類元素酸化物を含む。ＭｇＯや希土類元素酸化物を含有することにより、Ｎｉ内部電極と素体の側端面との間において前記Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出が顕著に抑制される。そのため、前記した素体の側端面の研磨工程の長時間化を防ぐことができる。
【００１５】
Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出は、焼成時および再酸化処理時に素体内をＭｎが移動し、内部電極のＮｉと結合することにより生じると考えられる。焼成の際には、焼結助剤として添加されるＳｉＯ２に起因するＳｉリッチ相が生成する。このＳｉリッチ相内にはＭｎが存在するが、Ｓｉリッチ相は融点が低いため、焼成や再酸化処理の際にＳｉリッチ相からＭｎが移動する。移動したＭｎは、再酸化処理時に酸化雰囲気に触れて、Ｎｉと共に複合酸化物を形成すると考えられる。本発明において添加するＭｇＯおよび希土類元素酸化物は、上記Ｓｉリッチ相と結合してその融点を上げることにより、Ｍｎの移動を抑制すると考えられる。したがって、上記Ｓｉリッチ相と結合しやすくするために、ＭｇＯおよび希土類元素酸化物は、仮焼により主成分を合成した後に添加することが好ましい。特にＭｇＯについては、主成分原料仮焼後の添加が必須である。
【００１６】
上記Ｓｉリッチ相は、ＳｉＯ２を添加するだけでは生成せず、ある程度以上のＭｎを添加した場合に生成する。すなわち、Ｍｎ酸化物とＳｉ酸化物とを複合添加した場合に生成する。Ｓｉリッチ相は、結晶粒界、特に３以上の結晶粒が隣接する箇所（三重点など）に生成しやすいが、結晶粒内にも生成し得る。Ｓｉリッチ相は、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真において結晶粒や他の相と識別可能な性状を示す。Ｓｉリッチ相には、磁器材料全体におけるＳｉＯ２の平均濃度を超える濃度のＳｉＯ２が含まれる。具体的には、Ｓｉリッチ相中におけるＳｉＯ２濃度は、通常、１０モル％以上である。また、Ｓｉリッチ相中には、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび希土類元素のほか、磁器材料を構成する他の元素も含まれる。ＴＥＭ像において認められるＳｉリッチ相の径は、通常、１０〜１０００ｎｍ程度である。
【００１７】
ところで、耐還元性誘電体磁器材料が記載されている前記各公報のうち特開昭６３−２８９７０９号公報には、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系の主成分１００重量部に対し、副成分として、ＭｎをＭｎＯ２に換算して０．０１〜４．００重量部、ＳｉＯ２を２．００〜８．００重量部、ＭｇＯを０．０１〜１．００重量部（主成分に対し０．４８７〜４．８７モル％）含有する磁器組成物が記載されている。この磁器組成物は、ＭｇＯを含有する点で本発明の磁器材料と同じである。しかし同公報では、ＭｇＯを主成分の原料化合物と同時に仮焼しており、この点が本発明とは異なる。ＭｇＯを主成分の原料化合物と同時に焼成すると、前記Ｓｉリッチ相と結合しにくくなり、本発明の効果が実現しない。
【００１８】
また、前記特公平５−５１１２７号公報には、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｍｎ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系の基本組成１００重量部と添加成分０．２〜１５．０重量部とからなり、前記添加成分が、４０〜８０モル％のＳｉＯ２と２０〜６０モル％のＭＯ（ＭＯはＢａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯおよびＣａＯの少なくとも１種）とからなる誘電体磁器組成物が記載されている。この磁器組成物は、それぞれ仮焼することにより製造した基本成分と添加成分とを混合して焼成したものである。同公報記載の発明は、基本成分原料を仮焼後にＭｇＯを添加して焼成する点で本発明と同じである。しかし、同公報における基本組成は、Ｔｉの０．５〜１０％をＺｒで置換したものとなっており、Ｚｒの１０％以下をＴｉで置換する本発明の主組成とは全く異なっている。本発明の主組成においてＴｉではなくＺｒを主体とするのは、容量の温度特性を小さくするためであり、本発明はこの温度特性の良好な組成系において、Ｎｉ電極使用によるＮｉ−Ｍｎ酸化物の生成を抑えようとするものである。これに対し同公報記載の発明は、１２００℃以下の温度で焼成できることを目的とするものであり、誘電率の温度係数を小さく抑えようとするものではない。同公報に記載された磁器組成物の誘電率の温度係数（２０〜８５℃）は、−６００〜−３１００ｐｐｍ／℃と絶対値が大きい。また、同公報の実施例において添加成分がＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯを含む場合、同時にＺｎＯおよび／またはＳｒＯが添加されている。すなわち、同公報には、ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯだけを添加した実施例は記載されていない。副成分にＺｎＯやＳｒＯが含まれると、ＭｇＯ添加による効果が減じられてしまう。
【００１９】
特公平５−５１１２２号公報に記載された発明は、添加成分としてＢ２Ｏ３、ＳｉＯ２および上記ＭＯを用いたほかは上記特公平５−５１１２７号公報記載の発明と同様である。したがって、同公報においても誘電率の温度係数が−６００〜−３４００ｐｐｍ／℃と絶対値が大きい。また、同公報の実施例においても、添加成分がＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯを含む場合には、同時にＺｎＯおよび／またはＳｒＯが添加されているため、ＭｇＯ添加による効果が減じられてしまう。
【００２０】
特公平５−５１１２４号公報に記載された発明は、添加成分を０．２〜１０．０重量部とし、かつ、添加成分としてＬｉ２Ｏ、ＳｉＯ２および上記ＭＯを用いたほかは上記特公平５−５１１２７号公報記載の発明と同様である。したがって、同公報においても誘電率の温度係数が−６３０〜−３４００ｐｐｍ／℃と絶対値が大きい。しかも、Ｌｉ２Ｏを含有させることにより添加成分の融点が大きく低下するため、ＭｇＯ添加によるＭｎの移動抑制効果が不十分となり、本発明の効果は実現しない。
【００２１】
特開昭６３−１２６１１７号公報には、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系の主成分１００重量部に対し、ＭｎＯ２を０．５〜８重量部、ＭｇＯを含みうるガラス成分を０．５〜８重量部含有する誘電体磁器組成物が記載されている。この誘電体磁器組成物は、主成分原料を仮焼した後に副成分ないし添加成分としてガラス成分を添加して製造される点で本発明の磁器材料と同様である。しかし、同公報におけるガラス成分は、上記特公平５−５１１２４号公報の添加成分と同様にＬｉ２Ｏを含むため、融点が低くなりすぎる。そのため、ＭｇＯ添加によるＭｎの移動抑制効果が不十分となり、本発明の効果は実現しない。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
本発明は、以下に説明する態様１および態様２を包含する。
【００２４】
態様１
この態様の非還元性誘電体磁器材料（以下、単に磁器材料という）は、主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造される。副成分の出発原料および／またはその仮焼物は、主成分の出発原料と共に仮焼してもよく、添加成分の出発原料と共に添加してもよく、一部を主成分の出発原料と共に仮焼し、残部を添加成分の出発原料と共に添加してもよい。
【００２５】
主成分は、
式Ｉ 〔（ＣａＸＳｒ１−Ｘ）Ｏ〕ｍ〔（ＴｉＹＺｒ１−Ｙ）Ｏ２〕
で表される複合酸化物を含む。
【００２６】
上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１
である。すなわち、主成分において、ＣａおよびＳｒはどちらか一方のみでもよく、その混合比は任意である。Ｘの最適値は、Ｙとの関係で決定される。上記式Ｉにおいて、
０≦Ｙ≦０．１０
であり、好ましくは
０≦Ｙ≦０．０７
である。Ｙが大きすぎると、容量およびｔａｎδの周波数依存性が大きくなってしまい、また、静電容量の温度依存性が大きくなってしまう。上記式Ｉにおいて、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である。ｍが小さすぎると、容量およびｔａｎδの周波数依存性が大きくなってしまい、ｍが大きすぎると、焼成温度を高くする必要が生じ、例えば１３００℃以下の温度では焼成し難くなる。
【００２７】
副成分は、ＳｉＯ２と、ＢａＯおよび／またはＣａＯと、ＭｎＯとである。
【００２８】
副成分として含有されるＳｉＯ２は、焼結助剤として働く。ＳｉＯ２に加えＣａＯおよび／またはＢａＯを複合添加することにより、焼結性は著しく向上し、緻密な磁器材料が得られる。また、これらを複合添加することにより、絶縁抵抗の加速寿命時間を長くすることができる。なお、この効果は、誘電体層を薄層化したときに特に顕著である。これらの酸化物を
式ＩＩ 〔（ＢａＺＣａ１−Ｚ）Ｏ〕ＶＳｉＯ２
で表される複合酸化物と仮定したとき、主成分に対するこの複合酸化物の比率は、０．５〜１５モル％、好ましくは１〜５モル％である。この比率が小さすぎると焼結性が不十分となり、大きすぎても焼結性が悪くなってしまう。また、各酸化物の比率は、上記式ＩＩにおいて
０≦Ｚ≦１、
０．５≦Ｖ≦４．０
となるものであり、好ましくは
０．５≦Ｚ≦１、
０．５５≦Ｖ≦３．０
となるものである。上記式ＩＩにおいて、Ｖが小さすぎると誘電体層を５μｍ以下としたときにＩＲ加速寿命が短くなってくる。一方、Ｖが大きすぎると焼結性が低下する。本発明では、上記複合酸化物の構成成分である各酸化物を、上記式ＩＩに示される比率となるように独立して添加してもよいが、実際に上記式ＩＩで表される形の複合酸化物として主成分原料に添加することがより好ましい。この複合酸化物は融点が低いため、主成分に対する反応性が良好であり、かつ、融点が低すぎないため、ＭｇＯ添加による効果を阻害することがない。
【００２９】
副成分として含有されるＭｎＯは、耐還元性付与剤および焼結助剤として働く。主成分に対するＭｎＯの含有量は、０．２〜５モル％、好ましくは０．２〜３モル％である。ＭｎＯが少なすぎると、耐還元性が不十分となるほか焼結性が低下する。一方、ＭｎＯが多すぎると、誘電率および静電容量の温度係数、誘電正接（ｔａｎδ）の周波数依存性が大きくなってくる。
【００３０】
この態様では、副成分としてさらにＡｌ２Ｏ３を添加してもよい。Ａｌ２Ｏ３は、耐還元性付与剤および焼結助剤として働く。主成分に対するＡｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１０モル％以下、より好ましくは５モル％以下、さらに好ましくは０．５モル％以下である。Ａｌ２Ｏ３が多すぎると、比誘電率が低下してくる。なお、耐還元性および焼結性の向上に関して十分な効果を発揮させるためには、主成分に対するＡｌ２Ｏ３の含有量を０．１モル％以上、特に０．２モル％以上とすることが好ましい。
【００３１】
添加成分として含有されるＭｇＯは、前述したように内部電極と素体の側端面との間におけるＭｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制する。主成分に対するＭｇＯの含有量は、０．００１〜１０モル％、好ましくは１〜６モル％、より好ましくは３〜６モル％である。ＭｇＯが少なすぎると、Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制することが実質的に不可能となる。一方、ＭｇＯが多すぎると焼結性が悪くなる。
【００３２】
なお、本明細書では、副成分および添加成分に含まれる酸化物を化学量論組成で表しているが、これらの酸化物は、磁器材料中において化学量論組成から多少偏倚していてもよい。例えばＭｎ酸化物については、ＭｎＯに限らず、ＭｎＯ２や他のＭｎ酸化物であってもよい。
【００３３】
態様２
この態様の磁器材料は、主成分が前記式Ｉで表される複合酸化物であること、副成分としてＭｎＯを含有することにおいて態様１と同じであり、ＭｎＯの含有量も態様１と同じである。また、態様２には、副成分としてＳｉＯ２ならびにＣａＯおよび／またはＢａＯを、態様１と同範囲の量含む構成も包含されるが、これに加え、ＳｉＯ２だけを含有する構成も包含される。ＳｉＯ２だけを含有する場合、主成分に対するＳｉＯ２の含有率は０．５〜１５モル％、好ましくは１〜５モル％である。
【００３４】
この態様では、添加成分として希土類元素の酸化物を少なくとも１種含有する。希土類元素酸化物は、態様１で添加するＭｇＯと同様に、内部電極と素体の側端面との間におけるＭｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制する。また、希土類元素酸化物は、静電容量の温度係数を小さくし、誘電正接の周波数依存性を改善する効果も示す。この態様で用いる希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの少なくとも１種である。主成分に対する希土類元素酸化物の含有量は、０．０１〜１０モル％、好ましくは１〜６モル％である。希土類元素酸化物が少なすぎると、Ｍｎ−Ｎｉ複合酸化物の析出を抑制することが実質的に不可能となる。一方、希土類元素酸化物が多すぎると焼結性が悪くなる。
【００３５】
なお、この態様において、主成分に対する希土類元素酸化物のモル百分率は、各希土類元素酸化物をそれぞれＳｃＯ３／２、ＹＯ３／２、ＬａＯ３／２、ＣｅＯ２、ＰｒＯ１１／６、ＮｄＯ３／２、ＳｍＯ３／２、ＥｕＯ３／２、ＧｄＯ３／２、ＴｂＯ３／２、ＤｙＯ３／２、ＨｏＯ３／２、ＥｒＯ３／２、ＴｍＯ３／２、ＹｂＯ３／２、ＬｕＯ３／２に換算して求めた値である。
【００３６】
希土類元素酸化物を比較的多量に添加すると焼結性が低下することがあるが、その場合には焼成温度をより高くすることにより、緻密な焼結体を得ることができる。
【００３７】
この態様でも、副成分としてＡｌ２Ｏ３を添加してもよい。Ａｌ２Ｏ３の好ましい含有量は、態様１と同じである。ただし、Ａｌ２Ｏ３を主成分に対し０．１モル％以上添加する場合、主成分に対する希土類元素酸化物の含有量は、１．５モル％超とする。
【００３８】
なお、この態様では、添加成分の一部としてＭｇＯを添加してもよい。ただし、焼結性の悪化を抑えるために、ＭｇＯと希土類元素酸化物とを合わせた含有量は、主成分に対し１０モル％を超えないことが好ましい。
【００３９】
積層磁器コンデンサ
本発明の積層磁器コンデンサは、誘電体層に本発明の磁器材料を用い、かつ内部電極に卑金属を用いるほかは特に構成は限定されない。
【００４０】
内部電極の導電材には、少なくともＮｉを含有する卑金属を用いる。このような卑金属としては、ＮｉまたはＮｉ合金が挙げられる。Ｎｉ合金としては、Ｎｉと、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＡｌの１種以上との合金が好ましい。なお、Ｎｉ合金中のＮｉ含有率は、９５重量％以上であることが好ましい。
【００４１】
誘電体層中において、磁器材料の平均結晶粒径は好ましくは３μｍ以下、より好ましくは２．５μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下である。平均結晶粒径の下限は特にないが、通常、０．１μｍ程度である。平均結晶粒径が３μｍを超えると、積層磁器コンデンサの誘電体層を５μｍ以下の厚さとした場合に、ＩＲ加速寿命時間が短くなってしまい、高い信頼性が得られにくくなる。
【００４２】
製造方法
本発明の積層磁器コンデンサは、従来の積層磁器コンデンサと同様に、通常、ペーストを用いた印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これに内部電極ペーストを印刷した後、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。以下、製造方法について具体的に説明する。
【００４３】
主成分の出発原料としては、例えば水熱合成法等で合成したＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３等を用いることができる。副成分および添加成分の出発原料としては、酸化物ないし焼成により酸化物となる各種化合物、例えばＳｉＯ２、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＣＯ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、前記希土類元素の酸化物を用いることができる。
【００４４】
本発明では前述したように、まず、少なくとも主成分の出発原料を仮焼して仮焼物を製造し、次いで、この仮焼物に少なくとも添加成分の出発原料を添加して、焼成することが好ましく、特に態様１ではこの方法が必須である。副成分の添加形態は特に限定されない。例えば、副成分の出発原料および／またはその仮焼物を、主成分の出発原料と共に仮焼してもよく、添加成分の出発原料と共に添加してもよく、また、一部を主成分の出発原料と共に仮焼し、残部を添加成分の出発原料と共に添加してもよい。
【００４５】
副成分出発原料の仮焼物は、副成分出発原料の２種以上を混合して仮焼することにより製造された複合酸化物である。本発明では、副成分の仮焼物として、通常、前記式ＩＩで表される複合酸化物を用いることが好ましいが、この仮焼物にＭｎＯを含有させてもよい。
【００４６】
添加成分の出発原料は、単独で添加してもよく、副成分の出発原料の少なくとも一部と仮焼した状態で添加してもよい。ただし、添加成分の出発原料は単独で添加したほうが、添加成分含有による効果はより高くなる。
【００４７】
主成分の出発原料の仮焼は、通常、空気中において、１０００〜１３００℃で１〜４時間程度行うことが好ましい。副成分出発原料またはこれに添加成分出発原料を添加したものの仮焼は、通常、空気中において８００〜１２００℃で１〜４時間程度行うことが好ましい。
【００４８】
なお、出発原料や仮焼物は、通常、平均粒径が０．１〜３μｍ 程度の粉末として利用することが好ましい。
【００４９】
次に、これらの仮焼物や出発原料を用いて誘電体ペーストを調製する。誘電体ペーストは、粉末と有機ビヒクルとを混練した有機系のものであってもよく、水系のものであってもよい。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、ポリビニルブチラール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。また、誘電体ペーストを水系の塗料とする場合には、水溶性のバインダや分散剤などを水に溶解させた水系ビヒクルと、粉末とを混練すればよい。水系ビヒクルに用いる水溶性バインダは特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂などを用いればよい。
【００５０】
印刷法を用いる場合、誘電体ペーストおよび内部電極材料ペーストを、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）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を得る。シート法を用いる場合には、誘電体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ペーストを印刷して積層し、所定形状に切断してグリーンチップを得る。
【００５１】
内部電極ペーストは、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。
【００５２】
得られたグリーンチップは、脱バインダされる。グリーンチップの脱バインダ処理は、好ましくは空気中にて２００〜４００℃前後で、約０．５〜２４時間程度保持する。
【００５３】
焼成は、内部電極の酸化を防止するために還元雰囲気（酸素分圧が１０−８〜１０−１２気圧）中で行う。焼成温度は、好ましくは１４００℃以下、より好ましくは１２００〜１３００℃であり、焼成時間は好ましくは２〜３時間である。
【００５４】
焼成後、誘電体の再酸化処理を行い、チップ焼結体を得る。再酸化処理は、酸素分圧１０−５〜１０−８気圧の雰囲気中で、好ましくは１１００℃以下、より好ましくは８００〜１１００℃で２〜４時間程度行えばよい。
【００５５】
このようにして得られたチップ焼結体に、バレル研磨やサンドブラスト等により端面研磨を施して内部電極端面を露出させる。次いで、外部電極ペーストを印刷ないし転写して焼き付けを行い、外部電極を形成する。焼き付けは、例えば窒素ガス中において６００〜８００℃に０．１〜１時間程度保持することにより行えばよい。また、必要に応じて、外部電極表面にめっきなどによる被覆層を形成することが好ましい。なお、外部電極ペーストは、上記した内部電極ペーストと同様にして調製すればよい。
【００５６】
【実施例】
実施例１
主成分の出発原料粉末として、水熱合成法によるＣａＺｒＯ３、ＳｒＺｒＯ３およびＣａＴｉＯ３（いずれも堺化学製）を用意し、これらを最終組成が（Ｃａ０．７０Ｓｒ０．３０）（Ｔｉ０．０３Ｚｒ０．９７）Ｏ３となるように秤量し、空気中において１２００℃で３時間仮焼して、主成分の仮焼物を得た。
【００５７】
また、添加成分および副成分の出発原料粉末として、ＭｎＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３を用意した。そして、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３およびＳｉＯ２をボールミルにより１６時間湿式混合し、乾燥後、１１５０℃で空気中で仮焼し、さらに、ボールミルにより１００時間湿式粉砕することにより、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３粉末を製造した。
【００５８】
主成分の仮焼物、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３粉末および他の出発原料を湿式混合した後、脱水、乾燥して誘電体原料粉末を得た。なお、ＭｎＣＯ３は主成分に対し１モル％とし、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３は主成分に対し２．８モル％とし、ＭｇＯは主成分に対し６モル％とし、Ａｌ２Ｏ３は主成分に対し０．２モル％とした。比較のために、ＭｇＯを添加しない誘電体原料粉末も製造した。
【００５９】
次いで、誘電体原料１００重量部に、アクリル樹脂５．４重量部、塩化メチレン４５重量部、酢酸エチル１６重量部、ミネラルスピリット６重量部およびアセトン４重量部を添加してボールミルで混合し、誘電体ペーストを得た。
【００６０】
また、平均粒径０．８μｍのＮｉ粉末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、内部電極ペーストを得た。また、平均粒径０．５μｍの銅粉末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、外部電極ペーストを得た。
【００６１】
上記誘電体ペーストを用いてＰＥＴフィルム上に厚さ７μｍのグリーンシートを形成し、この上に内部電極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シートを１００枚積層し、加圧接着してグリーン積層体を得た。次いで、このグリーン積層体を切断してグリーンチップとし、脱バインダ処理、焼成、再酸化を以下の条件で行い、ＭｇＯを含有するチップ焼結体とＭｇＯを含有しないチップ焼結体とを得た。
【００６２】
脱バインダ処理条件
保持温度：２８０℃、
温度保持時間：８時間、
雰囲気：空気中
【００６３】
焼成条件
保持温度：１３００℃、
温度保持時間：２時間、
雰囲気ガス：加湿したＮ２＋Ｈ２混合ガス、
酸素分圧：８．３×１０−１１気圧
【００６４】
再酸化条件
保持温度：１１００℃、
温度保持時間：３時間、
雰囲気ガス：加湿したＮ２ガス、
酸素分圧：４．１７×１０−７気圧
【００６５】
なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、水温を３５℃としたウエッターを用いた。
【００６６】
次いで、これらのチップ焼結体を、断面が内部電極に垂直となるように切断し、走査型電子顕微鏡による組成像（反射電子像）およびＥＤＳ像の観察を行った。
【００６７】
図１に、ＭｇＯを含有するチップの内部電極端部付近の組成像を示す。また、図２に、ＭｇＯを含有しないチップの組成像を示す。図１および図２において、明度の最も高い領域が内部電極、中間の明度の領域が素体である。すなわち、図１では、チップの側端面から図中左側に内部電極が延びており、図２ではチップの側端面から図中右側に内部電極が延びている。図１では、内部電極がチップの側端面までほぼ達しており、内部電極端面をチップの側端面に露出させるための研磨が容易であることがわかる。これに対し図２では、内部電極端面とチップの側端面との間に暗色の領域が存在していることがわかる。
【００６８】
図１および図２にそれぞれ示される領域におけるＭｎ分布を示すＥＤＳ像を、図３および図４に示す。これらのＥＤＳ像では、明度が高いほどＭｎ濃度が高い。ＭｇＯを含有しないチップでは、図４に示されるようにチップの側端面から内側に向かって約２μｍの深さまでＭｎの偏在が認められる。これに対しＭｇＯを含有するチップでは、図３に示されるようにＭｎの偏在は認められない。
【００６９】
次に、図４に示されるＭｎ偏在領域の結晶構造を調べるため、この領域のＸ線回折を行った。その結果、Ｍｎ偏在領域にはＮｉＭｎ２Ｏ４が多量に存在することがわかった。これに対し、ＭｇＯを含有するチップでは、内部電極端部付近にＮｉＭｎ２Ｏ４の生成は認められたが、回折ピークの強度からみて極めて少量であった。
【００７０】
内部電極端部付近に酸化物であるＮｉＭｎ２Ｏ４が析出することから、その析出には内部電極の酸化が関係していると考えられる。そこで、ＭｇＯを添加せず、かつ再酸化処理を行わなかったほかは上記チップと同様にして比較用チップを作製し、これについて組成像を観察したところ、ＮｉＭｎ２Ｏ４の析出は確認できなかった。この結果から、再酸化処理時にＮｉ内部電極の端部が酸化性雰囲気と接触し、そこにＭｎが移動してＮｉＭｎ２Ｏ４が生成したと考えられる。
【００７１】
Ｍｎ移動の様子を調べるため、素体の結晶粒界に存在するＳｉリッチ相をＥＤＳにより分析した。その結果、ＭｇＯを含有するチップではＳｉリッチ相中にＭｎＯが０．５モル％存在していたが、ＭｇＯを含有しないチップではＳｉリッチ相中のＭｎＯ濃度が０．１５モル％にすぎなかった。この結果から、ＭｇＯがＳｉリッチ相中からのＭｎの移動を阻止することがわかる。なお、このＳｉリッチ相は、ＳｉＯ２含有量およびＣａＯ含有量が共に素体の平均濃度よりも高いＣａ−Ｓｉリッチ相であり、相内におけるＳｉＯ２濃度は３１．６モル％であった。
【００７２】
実施例２
Ｓｉリッチ相内におけるＭｎの挙動をより詳細に調べるために、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３、ＭｎＣＯ３およびＭｇＯそれぞれの添加量を下記表１に示す値としたほかは実施例１と同様にして、チップを作製した。表１に示す添加量は、いずれも主成分に対するモル百分率である。
【００７３】
これらのチップについて、Ｓｉリッチ相におけるＳｉＯ２濃度およびＭｎＯ濃度をＴＥＭ−ＥＤＳ分析により測定し、また、内部電極端部付近におけるＮｉＭｎ２Ｏ４析出の有無を調べた。結果を表１に示す。なお、表１においてＳｉリッチ相内のＳｉＯ２濃度が１０モル％未満と表示してあるチップは、Ｓｉリッチ相が生成しなかったものである。Ｓｉリッチ相が生成しなかったものでは、ＳｉＯ２濃度を結晶粒内で測定した。
【００７４】
【表１】
表１から、一定以上の（ＢａＣａ）ＳｉＯ３およびＭｎＣＯ３を添加したときに、Ｓｉリッチ相が生成することがわかる。そして、Ｓｉリッチ相が生成する条件下においてＮｉＭｎ２Ｏ４の析出を抑えるためには、ＭｇＯの添加が必要であることがわかる。表１において、チップ全体へのＭｎＣＯ３添加量に対するＳｉリッチ相内のＭｎＯ濃度の比率で比較すると、ＭｇＯを添加したチップでは、添加しなかったチップに比べ前記比率が相対的に高くなることがわかる。したがって、ＭｇＯ添加によりＳｉリッチ相からのＭｎＯの移動が抑制され、その結果、ＮｉＭｎ２Ｏ４の析出が抑えられたと考えられる。なお、チップＮｏ．１、２は、（ＢａＣａ）ＳｉＯ３またはＭｎＣＯ３の添加量が少なかったため、焼結不足であった。
【００７６】
Ｓｉリッチ相の性状を代表的に示すために、表１に示すチップＮｏ．７のＴＥＭ写真を図５に示す。また、図５中におけるＳｉリッチ相の存在箇所を、図５のトレース図である図６に示す。図５中の逆三角マークは、ＴＥＭ−ＥＤＳによる組成分析箇所を示すものであり、組織構造とは関係しない。図５では、結晶粒界および結晶粒内にＳｉリッチ相が存在している。図５中のＳｉリッチ相には、一部にラメラ構造が認められるが、Ｓｉリッチ相には無構造のものもある。電子線回折による解析では、無構造のものもラメラ構造を有するものも結晶質であることが確認された。
【００７７】
なお、希土類元素酸化物を添加した場合でも、Ｓｉリッチ相からのＭｎＯの移動が抑制されることが確認できた。
【００７８】
実施例３
主成分に対するＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３の各比率を下記表２に示す値とし、主成分に対する（ＢａＣａ）ＳｉＯ３の比率を２モル％としたほかは実施例１と同様にして、チップを作製した。これらのチップについて、ＮｉＭｎ２Ｏ４析出の有無を調べた。結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
表２から、ＭｇＯ添加によりＮｉＭｎ２Ｏ４の析出が抑制されることがわかる。なお、主成分に対するＭｇＯの比率を２０モル％としたチップも作製したが、このチップは焼結不足であった。また、主成分に対するＡｌ２Ｏ３の比率を２０モル％としたチップも作製したが、このチップは誘電率が著しく低くなってしまった。
【００８１】
実施例４
希土類元素酸化物を主成分に対し下記表３に示す比率で添加し、主成分に対するＡｌ２Ｏ３の比率を表３に示す値とし、主成分に対する（ＢａＣａ）ＳｉＯ３の比率を２モル％とし、ＭｇＯを添加しなかったほかは実施例１と同様にして、チップを作製した。これらのチップについて、ＮｉＭｎ２Ｏ４析出の有無を調べた。結果を表３に示す。
【００８２】
【表３】
表３から、希土類元素酸化物の添加によりＮｉＭｎ２Ｏ４の析出が抑制されることがわかる。なお、表３に示される組成のうち希土類元素酸化物を含む組成にさらにＭｇＯを加えてチップを作製したところ、これらのチップにおいてもＮｉＭｎ２Ｏ４の析出は認められなかった。
【００８４】
【発明の効果】
本発明では、Ｎｉを含む内部電極を有する積層磁器コンデンサを製造する際に、内部電極端面を露出させるための研磨工程の長時間化を防ぐことができ、生産性を向上させることができる。また、研磨が短時間で済むことにより、素体にクラック等の欠陥が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有する積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡による組成像である。
【図２】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有しない積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡による組成像である。
【図３】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有する積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡によるＥＤＳ像である。
【図４】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、ＭｇＯを含有しない積層磁器コンデンサにおける内部電極端部付近の走査型電子顕微鏡によるＥＤＳ像である。
【図５】セラミック材料の組織を示す図面代用写真であって、積層磁器コンデンサの透過型電子顕微鏡写真である。
【図６】図５の透過型電子顕微鏡写真のトレース図である。
Claims (9)
- 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、ＭｇＯを主成分に対し０．００１〜１０モル％含有し、
主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造された非還元性誘電体磁器材料。 - 副成分として、Ａｌ2Ｏ3を主成分に対し１０モル％以下含有する請求項１の非還元性誘電体磁器材料。
- 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し０．０１〜１０モル％含有し、
Ａｌ2Ｏ3を含有しない非還元性誘電体磁器材料。 - 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し０．０１〜１０モル％含有し、
副成分として、Ａｌ2Ｏ3を主成分に対し０．１モル％未満含有する非還元性誘電体磁器材料。 - 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕ）酸化物の少なくとも１種を主成分に対し１．５モル％超１０モル％以下含有する非還元性誘電体磁器材料。 - ＭｇＯを含有する請求項３〜５のいずれかの非還元性誘電体磁器材料。
- ＳｉＯ2濃度が１０モル％以上であるＳｉリッチ相を含有する請求項１〜６のいずれかの非還元性誘電体磁器材料。
- 主成分として、
式Ｉ 〔（ＣａXＳｒ1-X）Ｏ〕m〔（ＴｉYＺｒ1-Y）Ｏ2〕
（上記式Ｉにおいて、
０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦０．１０、
０．７５≦ｍ≦１．０４
である）
で表される複合酸化物を含有し、
副成分として、
式II 〔（ＢａZＣａ1-Z）Ｏ〕VＳｉＯ2
（上記式IIにおいて、
０＜Ｚ＜１、
０．５≦Ｖ≦４．０
である）
で表される複合酸化物を主成分に対し０．５〜１５モル％含有し、
副成分として、ＭｎＯを主成分に対し０．２〜５モル％含有し、
添加成分として、ＭｇＯを主成分に対し０．００１〜１０モル％含有する非還元性誘電体磁器材料を、
主成分を含有する仮焼物に、添加成分の出発原料を添加し、焼成することにより製造する非還元性誘電体磁器材料の製造方法。 - 請求項１〜７のいずれかの非還元性誘電体磁器材料を誘電体として有し、少なくともＮｉを含有する内部電極を有する積層磁器コンデンサ。
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