JP6915281B2 - 誘電体組成物及び電子部品 - Google Patents
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Description
[1]組成式Ti1.0000−x−y−zAxByCzO2+δで表され、ルチル型結晶構造を有する複合酸化物を主成分として含み、
AがAl、Ga、Inおよび希土類元素からなる群から選ばれる1つ以上の元素、
BがSi、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1つ以上の元素、
CがV、Nb、SbおよびTaからなる群から選ばれる1つ以上の元素であり、
xとyとzとが、
x>0、y>0、z>0、
0.0050≦x+y+z≦0.3000、
2.0000≦(x+z)/y≦20.0000、
0.8000≦x/z≦1.2000
である関係を満足することを特徴とする誘電体組成物である。
0.8000≦x/z<0.9800、
2.0000≦(x+z)/y≦9.0000
である関係を満足することを特徴とする[1]に記載の誘電体組成物である。
0.9800≦x/z≦1.0200、
7.0000<(x+z)/y<17.0000
である関係を満足することを特徴とする[1]に記載の誘電体組成物である。
1.積層セラミックコンデンサ
1.1 積層セラミックコンデンサの全体構成
1.2 誘電体層
1.2.1 誘電体組成物
1.3 内部電極層
1.4 端子電極
2.積層セラミックコンデンサの製造方法
3.本実施形態における効果
4.変形例
(1.1 積層セラミックコンデンサの全体構成)
図1に示すように、本実施形態に係る電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ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素子本体10を有する。この素子本体10の両端部には、素子本体10の内部で交互に配置された内部電極層3と各々導通する一対の外部電極4が形成してある。素子本体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。
誘電体層2は、後述する本実施形態に係る誘電体組成物から構成されている。その結果、誘電体層2を有する積層セラミックコンデンサは、高い比誘電率(たとえば、10000以上)を示しつつ、かつ、直流電圧印加時の高い電界強度下においても高い比抵抗(たとえば、5V/μmにおいて、1.00×108Ωcm以上)を示すことができる。
本実施形態に係る誘電体組成物は、ルチル型結晶構造を有する複合酸化物を主成分として含有している。当該複合酸化物は、組成式Ti1.0000−x−y−zAxByCzO2+δで表され、二酸化チタン(TiO2)において、チタン元素(Ti)の一部を、所定の元素により置換した構成を有している。また、当該複合酸化物では、酸素(O)量が化学量論比であってもよいし、酸素欠陥等により化学量論比から若干偏倚してもよい。化学量論比からの偏倚量は、置換する元素の種類およびそれらの置換量に応じて変化し、上記の組成式において「δ」で表される。
本実施形態では、内部電極層3は、各端面が素子本体10の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。
本実施形態では、一対の外部電極4は、素子本体10の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層3の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。外部電極4に含有される導電材は特に限定されない。本実施形態では、安価なNi、Cu、耐熱性の高いAu、Ag、Pd、これらの合金等の種々の導電材を用いることができる。外部電極4の厚さは用途等に応じて適宜決定されればよいが、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。
次に、図1に示す積層セラミックコンデンサ1の製造方法の一例について以下に説明する。
本実施形態では、誘電体組成物を構成する複合酸化物として、二酸化チタン(TiO2)のチタン(Ti)の一部を、アクセプター元素およびドナー元素により置換するだけでなく、Tiと同じ価数を有する元素(+4価元素)もTiの一部を置換している。
上述した実施形態では、電子部品が積層セラミックコンデンサである場合について説明したが、電子部品が、その他の電子部品、たとえば、薄膜コンデンサであってもよい。この場合には、薄膜コンデンサの誘電体層を上述した誘電体組成物で構成すればよい。この薄膜コンデンサの誘電体層は、たとえば、薄膜形成法等を用いて、上述した誘電体組成物を構成する元素が基板上に堆積され形成されていてもよい。薄膜形成法としては、スパッタリング法、化学気相蒸着法等の公知の気相成長法が好ましい。
(脱バインダ処理)
昇温速度:100℃/時間
保持温度:400℃
温度保持時間:8.0時間
雰囲気ガス:加湿したN2とH2との混合ガス
(焼成)
昇温速度:300℃/時間
保持温度:1300℃〜1450℃
温度保持時間:10時間
冷却速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したN2とH2との混合ガス
酸素分圧:10−2〜10−5Pa
(アニール処理)
保持温度:1000℃
温度保持時間:2.0時間
昇温、降温速度:200℃/時間
雰囲気ガス:加湿したN2ガス
積層セラミックコンデンサ試料に対し、室温(20℃)において、デジタルLCRメータ(YHP社製4284A)にて、周波数1kHz、入力信号レベル(測定電圧)1Vrmsの信号を入力し、静電容量及びtanδを測定した。そして、比誘電率(単位なし)を、誘電体層の厚みと、有効電極面積と、測定により得られた静電容量とに基づき算出した。比誘電率は高いほうが好ましく、10000以上を良好であると判断し、tanδは低い方が好ましく30%以下を良好であると判断した。結果を表1および2に示す。
積層セラミックコンデンサ試料に対し、室温(20℃)において、デジタル抵抗メータ(ADVANTEST社製R8340)にて、測定電圧25V(電界強度5V/μm)を印加し、測定時間60秒の条件で絶縁抵抗を測定した。なお、参考のため、測定電圧を5V(電界強度1V/μm)とした場合の絶縁抵抗も同様に測定した。
10… 素子本体
2… 誘電体層
3… 内部電極層
4… 外部電極
Claims (5)
- 組成式Ti1.0000−x−y−zAxByCzO2+δで表され、ルチル型結晶構造を有する複合酸化物を主成分として含み、
前記AがAl、Ga、Inおよび希土類元素からなる群から選ばれる1つ以上の元素、
前記BがSi、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1つ以上の元素、
前記CがV、Nb、SbおよびTaからなる群から選ばれる1つ以上の元素であり、
前記xと前記yと前記zとが、
x>0、y>0、z>0、
0.0050≦x+y+z≦0.3000、
2.0000≦(x+z)/y≦20.0000、
0.8000≦x/z≦1.2000
である関係を満足し、
周波数1kHzにおける比誘電率が14500以上であり、周波数1kHzにおけるtanδが30%以下であり、電界強度5V/μmにおける比抵抗が1.00×10 8 Ωcm以上であることを特徴とする誘電体組成物。 - 前記xと前記zとが、1.0200<x/z≦1.2000である関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の誘電体組成物。
- 前記xと前記yと前記zとが、
0.8000≦x/z<0.9800、
2.0000≦(x+z)/y≦9.0000
である関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の誘電体組成物。 - 前記xと前記yと前記zとが、
0.9800≦x/z≦1.0200、
7.0000<(x+z)/y<17.0000
である関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の誘電体組成物。 - 請求項1から4のいずれかに記載の誘電体組成物を含む誘電体層を備える電子部品。
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