特開 2021-191725 誘電体磁器組成物及びそれを含む積層セラミックキャパシター、並びに積層セラミックキャパシターの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-191725(P2021-191725A)

(43)【公開日】2021年12月16日

(54)【発明の名称】誘電体磁器組成物及びそれを含む積層セラミックキャパシター、並びに積層セラミックキャパシターの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/468 20060101AFI20211119BHJP

   H01G 4/30 20060101ALI20211119BHJP

   H01G 4/12 20060101ALI20211119BHJP

   H01B 3/12 20060101ALI20211119BHJP

【ＦＩ】

   C04B35/468

   H01G4/30 517

   H01G4/12 270

   H01G4/30 515

   H01G4/30 516

   H01G4/30 311Z

   H01G4/30 201L

   H01G4/30 201D

   H01B3/12 303

   H01B3/12 322

   H01B3/12 329

   H01B3/12 323

   H01B3/12 324

   H01B3/12 325

   H01B3/12 339

   H01B3/12 336

   H01B3/12 309

   H01B3/12 308

   H01B3/12 311

   H01B3/12 319

   H01B3/12 341

【審査請求】有

【請求項の数】26

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2021-128955(P2021-128955)

(22)【出願日】2021年8月5日

(62)【分割の表示】特願2016-200109(P2016-200109)の分割

【原出願日】2016年10月11日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0000827

(32)【優先日】2016年1月5日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ヨーン、スク ヒュン

(72)【発明者】

【氏名】リー、セウン ホ

(72)【発明者】

【氏名】セオ、ジュン ウーク

(72)【発明者】

【氏名】ジェオン、ソン ジェ

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

5G303

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AE02

5E001AE03

5E001AE04

5E001AH06

5E001AH09

5E001AJ02

5E082AA01

5E082AB03

5E082BC35

5E082EE04

5E082EE23

5E082FF05

5E082FG04

5E082FG26

5E082FG41

5E082GG10

5E082LL01

5E082PP01

5E082PP03

5G303AA01

5G303AB05

5G303AB11

5G303BA12

5G303CA01

5G303CB03

5G303CB08

5G303CB09

5G303CB10

5G303CB11

5G303CB13

5G303CB15

5G303CB18

5G303CB22

5G303CB23

5G303CB30

5G303CB35

5G303CB36

5G303CB38

(57)【要約】

【課題】本発明は、Ｘ８ＲまたはＸ９Ｓの温度特性及び信頼性が保障される誘電体磁器組成物及びそれを含む積層セラミックキャパシター、並びに積層セラミックキャパシターの製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８である、誘電体磁器組成物に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、
前記第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、前記ｘは０．１≦ｘ≦０．８である、誘電体磁器組成物。

【請求項2】

第１副成分をさらに含み、
前記第１副成分は、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＺｎの原子価可変アクセプター元素の酸化物または炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第１副成分に含まれる原子価可変アクセプター元素の総和が０．２ａｔ％〜５．０ａｔ％である、請求項１に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項3】

第２副成分をさらに含み、
前記第２副成分は、Ｂａの酸化物及び炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第２副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌ当たりに０．２ｍｏｌ〜１０．０ｍｏｌである、請求項１または請求項２に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項4】

第３副成分をさらに含み、
前記第３副成分は、Ｓｉ元素の酸化物、Ｓｉ元素の炭酸塩、及びＳｉ元素を含むガラスからなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第３副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２〜５．０ｍｏｌである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項5】

第４副成分をさらに含み、
前記第４副成分は、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＥｒの希土類元素の酸化物または炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第４副成分に含まれる希土類元素の総和が０．５ａｔ％〜１０．０ａｔ％である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項6】

第５副成分をさらに含み、
前記第５副成分は、Ｍｇを含む原子価固定アクセプター元素の酸化物及び炭酸塩の一つ以上を含み、
前記第５副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項7】

誘電層及び内部電極を含むセラミックボディと、
前記セラミックボディの外側に配置され、前記内部電極と接続する外部電極と、を含み、
前記誘電層は第１結晶粒及び第２結晶粒を含み、
前記第１結晶粒は含量比Ｔｉ／Ｂａ＜１．５を満たす結晶粒であり、前記第２結晶粒は１．５≦含量比Ｔｉ／Ｂａ≦２．５を満たす結晶粒であるとしたときに、全体面積に対する前記第２結晶粒の面積比率は９．５〜８１．４％である、積層セラミックキャパシター。

【請求項8】

前記誘電層は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、
前記第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８である、請求項７に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項9】

前記内部電極はニッケル（Ｎｉ）を含む、請求項７に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項10】

常温比抵抗が１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上であり、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍが以上であり、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満かつＴＣＣ（２００℃）±２２％未満であり、常温誘電率が１５０以上となるような性能特性を達成する、請求項７に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項11】

ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含む母材粉末を用いて複数のセラミックシートを製作する段階と、
前記複数のセラミックシートに導電性ペーストを用いて内部電極を印刷し、前記複数のセラミックシートを積層及び圧着して圧着バーを製作する段階と、
前記圧着バーを切断してチップを製作する段階と、
前記チップを還元雰囲気で焼成する段階と、を含み、
前記母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８である、積層セラミックキャパシターの製造方法。

【請求項12】

前記焼成する段階は、１．０％のＨ_２／９９％のＮ_２（Ｈ_２Ｏ／Ｈ_２／Ｎ_２雰囲気）の下で行われる、請求項１１に記載の積層セラミックキャパシターの製造方法。

【請求項13】

前記焼成する段階は１２００℃で行われる、請求項１１に記載の積層セラミックキャパシターの製造方法。

【請求項14】

含量比Ｔｉ／Ｂａ＜１．５を満たす第１結晶粒と、１．５≦含量比Ｔｉ／Ｂａ≦２．５を満たす第２結晶粒と、を含み、
全体面積に対する前記第２結晶粒の面積比率は９．５％〜８１．４％である、誘電体磁器組成物。

【請求項15】

前記誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、
前記第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、前記ｘは０．１≦ｘ≦０．８である、請求項１４に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項16】

第１副成分をさらに含み、
前記第１副成分は、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＺｎの原子価可変アクセプター元素の酸化物または炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第１副成分に含まれる原子価可変アクセプター元素の総和が０．２ａｔ％〜５．０ａｔ％である、請求項１４または請求項１５に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項17】

第２副成分をさらに含み、
前記第２副成分は、Ｂａの酸化物及び炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第２副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌ当たりに０．２ｍｏｌ〜１０．０ｍｏｌである、請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項18】

第３副成分をさらに含み、
前記第３副成分は、Ｓｉ元素の酸化物、Ｓｉ元素の炭酸塩、及びＳｉ元素を含むガラスからなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第３副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２〜５．０ｍｏｌである、請求項１４から請求項１７のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項19】

第４副成分をさらに含み、
前記第４副成分は、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＥｒの希土類元素の酸化物または炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第４副成分に含まれる希土類元素の総和が０．５ａｔ％〜１０．０ａｔ％である、請求項１４から請求項１８のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項20】

第５副成分をさらに含み、
前記第５副成分は、Ｍｇを含む原子価固定アクセプター元素の酸化物及び炭酸塩の一つ以上を含み、
前記第５副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下である、請求項１４から請求項１９のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。

【請求項21】

誘電層及び内部電極を含むセラミックボディと、
前記セラミックボディの外側に配置され、前記内部電極と接続する外部電極と、を含み、
前記誘電層は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、
前記第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８である、積層セラミックキャパシター。

【請求項22】

前記誘電層は第１副成分をさらに含み、
前記第１副成分は、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＺｎの原子価可変アクセプター元素の酸化物または炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第１副成分に含まれる原子価可変アクセプター元素の総和が０．２ａｔ％〜５．０ａｔ％である、請求項２１に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項23】

前記誘電層は第２副成分をさらに含み、
前記第２副成分は、Ｂａの酸化物及び炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第２副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌ当たりに０．２ｍｏｌ〜１０．０ｍｏｌである、請求項２１または請求項２２に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項24】

前記誘電層は第３副成分をさらに含み、
前記第３副成分は、Ｓｉ元素の酸化物、Ｓｉ元素の炭酸塩、及びＳｉ元素を含むガラスからなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第３副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２〜５．０ｍｏｌである、請求項２１から請求項２３のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項25】

前記誘電層は第４副成分をさらに含み、
前記第４副成分は、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＥｒの希土類元素の酸化物または炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含み、
前記第４副成分に含まれる希土類元素の総和が０．５ａｔ％〜１０．０ａｔ％である、請求項２１から請求項２４のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシター。

【請求項26】

前記誘電層は第５副成分をさらに含み、
前記第５副成分は、Ｍｇを含む原子価固定アクセプター元素の酸化物及び炭酸塩の一つ以上を含み、
前記第５副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下である、請求項２１から請求項２５のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ８ＲまたはＸ９Ｓの温度特性及び信頼性が保証される誘電体磁器組成物及びそれを含む積層セラミックキャパシター、並びに積層セラミックキャパシターの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、キャパシター、インダクター、圧電素子、バリスター、またはサーミスターなどのセラミック材料を用いる電子部品は、セラミック材料からなるセラミックボディと、ボディの内部に形成された内部電極と、上記内部電極と接続されるようにセラミックボディの表面に設けられた外部電極と、を備える。

【0003】

セラミック電子部品のうち積層セラミックキャパシターは、積層された複数の誘電層と、それぞれの誘電層を挟んで対向配置される内部電極と、上記内部電極に電気的に接続された外部電極と、を含む。

【0004】

積層セラミックキャパシターは、小型でありながらも高容量が保証され、実装が容易であるという利点を有するため、コンピューター、ＰＤＡ、携帯電話などの移動通信装置の部品として広く用いられている。

【0005】

積層セラミックキャパシターは、通常、内部電極用ペーストと誘電層用ペーストをシート法や印刷法などにより積層し、同時焼成することで製造される。

【0006】

近年、自動車における電子制御装置の割合が増加し、ハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）自動車及び電気自動車が開発されており、これに伴って、１５０℃以上の高温で使用可能な積層セラミックキャパシターの要求が益々増大している。

【0007】

現在、還元雰囲気で焼成可能であり、且つ２００℃で特性が保障される製品に適用可能な誘電体材料としてＣ０Ｇ系の誘電体があるが、誘電率が３０程度と非常に低いため、高容量製品を製作することは困難であるという問題がある。

【0008】

ＢａＴｉＯ_３の場合、誘電率が１０００以上と高いが、キュリー温度１２５℃以上で誘電率が急激に低下する特徴を有するため、１５０℃以上の領域である２００℃までは特性が保証されない。

【0009】

ＢａＴｉＯ_３のキュリー温度を上昇させる方法としては、Ｂａ‐ｓｉｔｅにＰｂを固溶させる方法が挙げられるが、Ｐｂは環境規制物質として分類されていて、使用に多くの制約がある。

【0010】

その他に、ＢａＴｉＯ_３材料とＢｉを含むペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）材料であるＢｉ（Ｍｇ_０．５Ｔｉ_０．５）Ｏ_３、（Ｂｉ_０．５Ｎａ_０．５）ＴｉＯ_３、Ｂｉ（Ｚｎ_０．５Ｔｉ_０．５）Ｏ_３、ＢｉＳｃＯ_３などの材料が、キュリー温度を上昇させ、且つ安定した高温部誘電率が実現されると知られているが、このような材料は、空気雰囲気でのみ焼成が可能である。

【0011】

すなわち、Ｂｉ（Ｍｇ_０．５Ｔｉ_０．５）Ｏ_３、（Ｂｉ_０．５Ｎａ_０．５）ＴｉＯ_３、Ｂｉ（Ｚｎ_０．５Ｔｉ_０．５）Ｏ_３、ＢｉＳｃＯ_３などの材料を用いてＮｉ内部電極を含む積層セラミックキャパシターを製造する場合、還元雰囲気で焼成時に絶縁抵抗が急激に低下して使用が困難となるという問題がある。

【0012】

還元雰囲気で焼成可能な高温キャパシターの誘電材料としてＮａ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ_３が知られているが、Ｎａ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ_３の出発原料であるＮｂ及びＴａが非常に高価であるため、大量生産時に材料費が占める割合が大きいという欠点があり、ＢａＴｉＯ_３に比べて絶縁抵抗特性に劣るという問題がある。

【0013】

その他に、ＢａＴｉ_２Ｏ_５は、キュリー温度が５００℃程度であると知られているが、ＢａＴｉ_２Ｏ_５も空気雰囲気でのみ焼成可能であり、耐還元性及び絶縁抵抗特性に劣るという問題がある。

【0014】

したがって、還元雰囲気で焼成する場合にも、ＢａＴｉＯ_３よりキュリー温度が高く、且つ正常な絶縁抵抗が実現可能な誘電体材料の開発が必要な状況である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２００７−２１１２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明は、還元雰囲気で焼成する場合にも、ＢａＴｉＯ_３よりキュリー温度が高く、且つ正常な絶縁抵抗が実現可能な誘電体磁器組成物、及びそれを含む積層セラミックキャパシター、並びに積層セラミックキャパシターの製造方法を提供することを目的とする。

【0017】

また、本発明は、還元雰囲気で焼成可能であり、且つ高い誘電率、高い絶縁抵抗、及び高いキュリー温度のような性能特性を達成することができる誘電体磁器組成物、及びそれを含む積層セラミックキャパシター、並びに積層セラミックキャパシターの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、上記第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、上記ｘは０．１≦ｘ≦０．８である。

【0019】

本発明の他の実施形態による積層セラミックキャパシターは、誘電層及び内部電極を含むセラミックボディと、上記セラミックボディの外側に配置され、上記内部電極と接続する外部電極と、を含み、上記誘電層は第１結晶粒及び第２結晶粒を含み、上記第１結晶粒は含量比Ｔｉ／Ｂａ＜１．５を満たす結晶粒であり、上記第２結晶粒は１．５≦含量比Ｔｉ／Ｂａ≦２．５を満たす結晶粒であるとしたときに、全体面積に対する上記第２結晶粒の面積比率は９．５〜８１．４％である。

【0020】

本発明のさらに他の実施形態による積層セラミックキャパシターの製造方法は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含む母材粉末を用いて複数のセラミックシートを製作する段階と、二つ以上の上記セラミックシートに導電性ペーストを用いて内部電極を印刷し、上記セラミックシートを積層及び圧着して圧着バーを製作する段階と、上記圧着バーを切断してチップを製作する段階と、上記チップを還元雰囲気で焼成する段階と、を含み、上記母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８である。

【0021】

本発明のさらに他の実施形態による誘電体磁器組成物は、含量比Ｔｉ／Ｂａ＜１．５を満たす第１結晶粒と、１．５≦含量比Ｔｉ／Ｂａ≦２．５を満たす第２結晶粒と、を含み、全体面積に対する上記第２結晶粒の面積比率は９．５％〜８１．４％である。

【0022】

本発明のさらに他の実施形態による積層セラミックキャパシターは、誘電層及び内部電極を含むセラミックボディと、上記セラミックボディの外側に配置され、上記内部電極と接続する外部電極と、を含み、上記誘電層は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、上記第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８である。

【発明の効果】

【0023】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物、積層セラミックキャパシター、及び積層セラミックキャパシターの製造方法によると、本発明において目標とする性能特性として、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１結晶粒と第２結晶粒からなる微細構造、及び各結晶粒中でＳＴＥＭ／ＷＤＳ分析またはＳＴＥＭ／ＥＥＬＳ分析によりＢａ及びＴｉの含量を分析する位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を示す模式図である。

【図2】本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシターを示す概略的な斜視図である。

【図3】図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ'に沿って取った積層セラミックキャパシターを示す概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0026】

本発明は、誘電体磁器組成物に関するものであって、誘電体磁器組成物を含む電子部品としては、キャパシター、インダクター、圧電体素子、バリスター、またはサーミスターなどが挙げられ、以下では、誘電体磁器組成物及び電子部品の一例として積層セラミックキャパシターについて説明する。

【0027】

本発明において、誘電体磁器組成物の各副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌ当たりの各副成分のｍｏｌ数で表現することができ、またはａｔ％で表現することができる。

【0028】

本発明の副成分の含量を説明するにあたり、ａｔ％は、母材粉末１ｍｏｌに含まれるＢａ原子数に対する、各副成分の目標原子数の百分率値を意味する。

【0029】

目標原子とは、原子価可変アクセプター（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｅｎｃｅ Ａｃｃｅｐｔｏｒ）原子、原子価固定アクセプター（Ｆｉｘｅｄ Ｖａｌｅｎｃｅ Ａｃｃｅｐｔｏｒ）及び希土類金属（Ｒａｒｅ ｍｅｔａｌ）原子などを意味する。

【0030】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８を満たす。

【0031】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、ＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格として明示したＸ８Ｒ（−５５℃〜１５０℃、△Ｃ／Ｃ０±１５％）またはＸ９Ｓ（−５５℃〜２００℃、△Ｃ／Ｃ０±２２％）の性能特性を満たすことができる。

【0032】

より詳細に、本発明の一実施形態によると、ニッケル（Ｎｉ）を内部電極として用い、上記ニッケル（Ｎｉ）が酸化されない還元雰囲気で焼成する場合にも、絶縁抵抗を維持することができる誘電体磁器組成物を提供する。

【0033】

また、それを用いた積層セラミックキャパシターを提供することで、高い誘電率、高い絶縁抵抗、及び高いキュリー温度の各性能特性を同時に実現することができる。

【0034】

特に、本発明によると、誘電率の高いＢａＴｉＯ_３とキュリー温度の高いＢａＴｉ_２Ｏ_５を用い、還元雰囲気で焼成可能な誘電体磁器組成物を用いて、一つの焼結体内で互いに異なる組成の２種の結晶粒からなる複合体形態の試料を製作し、これら２種の結晶粒の面積比率を制御することで、本発明において目標とする性能特性を実現することができる。

【0035】

以下、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物の各成分についてより具体的に説明する。

【0036】

ａ）母材粉末
本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８を満たす。

【0037】

上記第１主成分はＢａＴｉＯ_３で表されることができる。上記ＢａＴｉＯ_３は、一般的な誘電体母材に用いられる材料であって、キュリー温度が略１２５℃程度である強誘電体材料であることができる。

【0038】

上記第１主成分は、ＢａＴｉＯ_３で表される成分だけでなく、Ｃａ、Ｚｒなどが一部固溶されて修正された（Ｂａ_１−ｘＣａ_ｘ）（Ｔｉ_１−ｙＣａ_ｙ）Ｏ_３、Ｂａ（Ｔｉ_１−ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３などの形態も可能である。

【0039】

上記第２主成分はＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されることができる。

【0040】

すなわち、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物の母材粉末は、誘電率の高いＢａＴｉＯ_３で表される材料と、キュリー温度の高いＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される材料とを所定の割合で混合した形態として実施可能である。

【0041】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、上記のように所定の割合で第１主成分と第２主成分の材料を混合して母材粉末を製作してこれを用いるため、還元雰囲気で焼成可能である。

【0042】

図１は、第１結晶粒及び第２結晶粒からなる微細構造、及び各結晶粒中でＳＴＥＭ／ＷＤＳ分析またはＳＴＥＭ／ＥＥＬＳ分析によりＢａ及びＴｉの含量の分析を行う位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を示す模式図である。

【0043】

図１を参照すると、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物を用いて製造（還元雰囲気、焼成温度：１２００℃）された誘電層の微細構造は、含量比Ｔｉ／Ｂａが１．５未満である第１結晶粒１０と、含量比Ｔｉ／Ｂａが１．５〜２．５である第２結晶粒２０と、を含む。

【0044】

一つの結晶粒におけるＴｉ及びＢａの含量は、Ｐ１〜Ｐ４の各地点で、Ｔｉ及びＢａの各含量（ａｔ％）を測定して４箇所のデータの平均値から導出した。

【0045】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物を用いた誘電層及び積層セラミックキャパシターは、高い誘電率、高い絶縁抵抗、及び高いキュリー温度の各性能特性を同時に達成することができる。

【0046】

より詳細には、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物を用いて製造された誘電層及びそれを含む積層セラミックキャパシターは、第２結晶粒の面積比率が全体面積に対して９．５〜８１．４％であるため、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、及び常温誘電率１５０以上の全ての性能特性を同時に実現することができる。

【0047】

また、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物を用いて製造された誘電層及びそれを含む積層セラミックキャパシターは、第２結晶粒の面積比率が全体面積に対して９．５〜８１．４％であるため、ＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格として明示したＸ８Ｒ（−５５℃〜１５０℃、△Ｃ／Ｃ０±１５％）またはＸ９Ｓ（−５５℃〜２００℃、△Ｃ／Ｃ０±２２％）の性能特性を満たすことができる。

【0048】

第２結晶粒の面積比率が全体面積に対して９．５％未満である場合には、Ｘ８Ｒ（−５５℃〜１５０℃、△Ｃ／Ｃ０±１５％）またはＸ９Ｓ（−５５℃〜２００℃、△Ｃ／Ｃ０±２２％）の性能特性を満たすことができず、８１．４％を超える場合には、常温誘電率が１５０未満になるという問題がある。

【0049】

すなわち、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％を外れる場合には、本発明において目標とする性能特性の一部を実現することはできない。

【0050】

特に制限されるものではないが、上記母材粉末の平均粒径は３００ｎｍ以下であることができる。

【0051】

ｂ）第１副成分
本発明の一実施形態によると、上記誘電体磁器組成物は、第１副成分として、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＺｎの少なくとも一つ以上を含む酸化物または炭酸塩をさらに含むことができる。例えば、第１副成分はＭｎＯ_２またはＶ_２Ｏ_５であることができる。

【0052】

Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＺｎは原子価可変アクセプター（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｅｎｃｅ Ａｃｃｅｐｔｏｒ）である。

【0053】

第１副成分は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌとなるように含まれるようにしてもよい。または、第１副成分に含まれるＭｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及びＺｎから選択される少なくとも一つ以上の原子の総和が０．２ａｔ％〜５．０ａｔ％を満たすように含まれるようにしてもよい。

【0054】

第１副成分は、誘電体磁器組成物が適用された積層セラミックキャパシターの焼成温度を低下させ、高温耐電圧特性を向上させる役割を果たす。

【0055】

第１副成分の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２ｍｏｌ未満である場合には、高温耐電圧特性が低下し、第１副成分の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して５．０ｍｏｌを超える場合にも、高温耐電圧特性が低下する問題が発生し得る。

【0056】

すなわち、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、０．２ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌの含量を有する第１副成分をさらに含むことができ、これにより、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0057】

この際にも、後述するように全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％である。

【0058】

ｃ）第２副成分
本発明の一実施形態によると、上記誘電体磁器組成物は、Ｂａの酸化物及び炭酸塩からなる物質群から選択される一つ以上の物質を含む第２副成分を含むことができる。例えば、第２副成分はＢａＣＯ_３であってもよい。

【0059】

第２副成分は、母材粉末１００ｍｏｌ当たりに０．２ｍｏｌ〜１０．０ｍｏｌで含まれるようにしてもよい。

【0060】

第２副成分が添加されていないか、過剰な分量が添加される場合には、焼結密度が低くなり、高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に減少するという問題がある。

【0061】

第２副成分が母材粉末１００ｍｏｌ当たりに０．２ｍｏｌ〜１０．０ｍｏｌの範囲内となるように含まれる場合、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0062】

この際にも、後述するように全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％である。

【0063】

ｄ）第３副成分
本発明の一実施形態によると、誘電体磁器組成物は、Ｓｉ元素の酸化物、Ｓｉ元素の炭酸塩、及びＳｉ元素を含むガラスからなる物質群から選択される一つ以上の物質を含む第３副成分を含むことができる。

【0064】

第３副成分は、上記母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２〜５．０ｍｏｌで含まれることができる。

【0065】

上記第３副成分の含量が誘電体母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２ｍｏｌ未満である場合には、焼結密度が低くて高温耐電圧が低下し、５．０ｍｏｌを超えて含まれる場合には、二次相の生成により高温耐電圧が低下する。

【0066】

第３副成分が上記母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２〜５．０ｍｏｌで含む場合、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0067】

この際にも、後述するように全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％である。

【0068】

ｅ）第４副成分
本発明の一実施形態によると、上記誘電体磁器組成物は、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＥｒの少なくとも一つを含む酸化物または炭酸塩を第４副成分としてさらに含むことができる。

【0069】

第４副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下となるようにしてもよい。または、第４副成分に含まれるＹ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＥｒから選択される少なくとも一つ以上の原子の総和が０．５ａｔ％〜１０．０ａｔ％を満たすように含まれるようにしてもよい。

【0070】

第４副成分は、本発明の一実施形態で誘電体磁器組成物が適用された積層セラミックキャパシターの信頼性低下を防止する役割を担うことができる。第４副成分が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下となるように含まれる場合、高い誘電率が実現され、且つ高温耐電圧特性が良好な誘電体磁器組成物を提供することができる。

【0071】

第４副成分を含む場合、第４副成分を含まない場合に比べて高温耐電圧特性が向上する。第４副成分の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して５．０ｍｏｌを超える場合には、二次相の生成により高温耐電圧が減少するという問題がある。

【0072】

第４副成分が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下となるように含まれる場合、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0073】

この際にも、後述するように全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％である。

【0074】

ｆ）第５副成分
本発明の一実施形態によると、上記誘電体磁器組成物は、第５副成分として、Ｍｇを含む原子価固定アクセプター（ｆｉｘｅd‐ｖａｌｅｎｃｅ ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素の酸化物及び炭酸塩の一つ以上を含むことができる。例えば、第５副成分はＭｇＣＯ_３であってもよい。

【0075】

上記第５副成分の含量は、母材粉末１００ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下となるようにしてもよい。

【0076】

第５副成分としてＭｇＣＯ_３を含む場合、ＭｇＣＯ_３を含まない場合に比べて常温比抵抗値が高くなる効果がある。第５副成分の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して５．０ｍｏｌを超える場合には、二次相が生成されて高温耐電圧が低くなるという問題がある。

【0077】

すなわち、第５副成分の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌ以下である場合、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0078】

この際にも、後述するように全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％である。

【0079】

図２は本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシター１００を示す概略的な斜視図であり、図３は図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ'に沿って取った積層セラミックキャパシター１００を示す概略的な断面図である。

【0080】

図２及び図３を参照すると、本発明の他の実施形態による積層セラミックキャパシター１００は、誘電層１１１と第１及び第２内部電極１２１、１２２とが交互に積層されたセラミックボディ１１０を有する。セラミックボディ１１０の両端部には、セラミックボディ１１０の内部に交互に配置された第１及び第２内部電極１２１、１２２とそれぞれ導通する第１及び第２外部電極１３１、１３２が形成されている。

【0081】

セラミックボディ１１０の形状は特に制限されないが、通常、六面体形状とすることができる。また、その寸法も特に制限されず、用途に応じて適切な寸法とすることができ、例えば、（０．６〜５．６ｍｍ）×（０．３〜５．０ｍｍ）×（０．３〜１．９ｍｍ）とすることができる。

【0082】

誘電層１１１の厚さは、キャパシターの容量設計に応じて任意に変更することができるが、本発明の一実施形態において、焼成後の誘電層の厚さは１層当たり０．１μｍ以上であることが好ましい。

【0083】

薄すぎる厚さの誘電層は、一層内に存在する結晶粒の数が少なくて（例えば、第1及び第２内部電極１２１、１２２の間に配置された誘電体の厚さ内の結晶粒数）信頼性に悪い影響を与えるため、誘電層の厚さは０．１μｍ以上となるようにすることができる。

【0084】

第１及び第２内部電極１２１、１２２は、それぞれの端面がセラミックボディ１１０の対向する両端部の表面に交互に露出するように積層されている。

【0085】

上記第１及び第２外部電極１３１、１３２は、セラミックボディ１１０の両端部に形成されており、交互に配置された第１及び第２内部電極１２１、１２２の露出端面に電気的に連結されてキャパシター回路を構成する。

【0086】

第１及び第２内部電極１２１、１２２に含有される導電性材料は特に限定されないが、本発明の一実施形態による誘電層１１１は、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物を用いて形成される。

【0087】

本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ_３で表される第１主成分と、ＢａＴｉ_２Ｏ_５で表される第２主成分と、を含み、第１及び第２主成分を含む母材粉末が（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５で表されるときに、ｘは０．１≦ｘ≦０．８を満たす。

【0088】

第１及び第２内部電極１２１、１２２の厚さは、用途などに応じて適宜決めることができ、特に制限されるものではないが、例えば、０．１〜５μｍまたは０．１〜２．５μｍとすることができる。

【0089】

上記第１及び第２外部電極１３１、１３２に含有される導電性材料としては、特に限定されないが、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、またはこれらの合金を用いることができる。

【0090】

上記第１及び第２外部電極１３１、１３２の厚さは、用途などに応じて適宜決めることができ、特に制限されるものではないが、例えば、１０〜５０μｍとすることができる。

【0091】

以下、実施例及び比較例により本発明のキャパシター及び誘電体磁器組成物をさらに詳細に説明するが、これは発明の具体的な理解のためのものであって、本発明の範囲が実施例により限定されるものではない。

【0092】

下記の表１、表３及び表５に記載された組成にしたがって、エタノールとトルエンを溶媒として分散剤とともに混合した後、バインダーを混合してセラミックシートを製作した。

【0093】

主成分母材としては、平均粒子サイズが３００ｎｍであるＢａＴｉＯ_３及びＢａＴｉ_２Ｏ_５粉末を用いた。

【0094】

成形されたセラミックシートにニッケル（Ｎｉ）電極を印刷し、２１層を積層して活性シートを製作し、活性シートの上部及び下部に位置するカバーとしてカバー用シート（１０〜１３μｍ）を２５層積層し、これを圧着することで圧着バー（ｂａｒ）を製作した。

【0095】

その後、圧着バー（ｂａｒ）を切断機を用いて３．２ｍｍ×１．６ｍｍのサイズのチップに切断した。

【0096】

切断したチップを、脱バインダー処理のためにか焼した後、還元雰囲気（１．０％のＨ_２／９９％のＮ_２（Ｈ_２Ｏ／Ｈ_２／Ｎ_２雰囲気））下で１２００℃で焼成を行い、焼成されたチップにＣｕペーストを用いて外部電極を形成した。

【0097】

上記のように完成されたプロトタイプの積層セラミックキャパシター（Ｐｒｏｔｏ‐ｔｙｐｅ ＭＬＣＣ）試験片の常温静電容量及び誘電損失を、ＬＣＲ‐ｍｅｔｅｒを用いて１ｋＨｚ、ＡＣ０．２Ｖ／μｍの条件で測定した。

【0098】

静電容量と積層セラミックキャパシターの誘電体の厚さ、内部電極の面積、積層数から、積層セラミックキャパシターの誘電体の誘電率を計算した。

【0099】

常温絶縁抵抗は、サンプルを１０個ずつ取って、ＤＣ１０Ｖ／μｍを印加した状態で６０秒経過後に測定した。

【0100】

温度による静電容量の変化は、−５５℃〜２００℃の温度範囲で測定した。

【0101】

高温ＩＲ昇圧実験では、２００℃で電圧ステップを５Ｖ／μｍずつ増加させながら抵抗劣化挙動を測定した。この際、各ステップの時間は１０分であり、５秒間隔で抵抗値を測定した。

【0102】

高温ＩＲ昇圧実験から高温耐電圧を導出した。これは、２００℃で誘電体の単位厚さ当たりにＤＣ５Ｖ／μｍの電圧ステップ（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔｅｐ）を１０分間印加し、この電圧ステップを継続的に増加させながら測定したときに、ＩＲの値を１０^５Ω以上に維持可能な上限電圧を意味する。

【0103】

ＲＣ値は、ＡＣ０．２Ｖ／μｍ、１ｋＨｚで測定した常温容量値と、ＤＣ１０Ｖ／μｍで測定した絶縁抵抗値とを乗じた値である。

【0104】

また、表２、４、６は、表１、３、５に記載の組成に該当するニッケル（Ｎｉ）内部電極が適用されたプロトタイプの積層セラミックキャパシター（Ｐｒｏｔｏ‐ｔｙｐｅ ＭＬＣＣ）の特性を示す。

【0105】

【表1】

【0106】

【表2】

【0107】

表１の実施例１〜１２は、母材粉末（１−ｘ）ＢａＴｉＯ_３−ｘＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して、第１副成分ＭｎＯ_２が０．５ｍｏｌ、第２副成分ＢａＣＯ_３が１．０ｍｏｌ、第３副成分ＳｉＯ_２が１．０ｍｏｌであるときの、ｘによる実施例を示したものである。表２は、表１の実施例１〜１２の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0108】

ＢａＴｉ_２Ｏ_５の組成比ｘ値が０．０５未満である場合（実施例１、２）には、高温１５０℃ＴＣＣ（１５０℃）±１５％を超えており、ｘ値が０．９以上であってＢａＴｉ_２Ｏ_５が過剰な分量である場合（実施例１１、１２）には、常温比抵抗が１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ未満に低下し、高温（２００℃）耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低下するという問題がある。

【0109】

ＢａＴｉ_２Ｏ_５の組成比ｘ値が０．１〜０．８の範囲に該当する場合（実施例２〜１１）、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0110】

本発明の一実施例による誘電体組成物を用いて還元雰囲気（１．０％のＨ_２／９９％のＮ_２（Ｈ_２Ｏ／Ｈ_２／Ｎ_２雰囲気））下で１２００℃で焼成して誘電層を製造するか、これにニッケル（Ｎｉ）内部電極を印刷して積層セラミックキャパシターを製造した場合、誘電層の微細構造は第１結晶粒及び第２結晶粒を含む。

【0111】

一つの結晶粒中で、Ｐ１〜Ｐ４、総４地点のＢａ及びＴｉの含量をＳＴＥＭ／ＷＤＳまたはＳＴＥＭ／ＥＥＬＳにより分析した。

【0112】

４地点のＢａ及びＴｉの含量の平均値を用いて計算した結果、第１結晶粒は「含量比Ｔｉ／Ｂａ＜１．５」を満たす結晶粒であると定義され、第２結晶粒は「１．５≦含量比Ｔｉ／Ｂａ≦２．５」を満たす結晶粒であると定義される。

【0113】

表１の実施例１〜１２を参照すると、本発明の目標特性を達成するために、積層セラミックキャパシターの誘電層は第１及び第２結晶粒を含み、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率は９．５〜８１．４％であることが分かる。

【0114】

すなわち、積層セラミックキャパシターの誘電層の微細構造を観察したときに、単位面積当たりの第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％である場合に、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0115】

【表3】

【0116】

【表4】

【0117】

表３の実施例１３〜２０は、母材粉末０．５ＢａＴｉＯ_３−０．５ＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して、第２副成分ＢａＣＯ_３が１．０ｍｏｌ、第３副成分ＳｉＯ_２が１．０ｍｏｌであるときの、第１副成分ＭｎＯ_２の含量を変化させることによる実施例を示したものである。表４は、表３の実施例１３〜２０の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0118】

第１副成分ＭｎＯ_２が添加されていない場合（実施例１３）には、高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低くなるという問題が発生し、第１副成分ＭｎＯ_２が母材粉末１００ｍｏｌに対して８ｍｏｌと過剰に添加された場合（実施例２０）にも、高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低下するという問題が発生することが分かる。

【0119】

すなわち、第１副成分ＭｎＯ_２の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌである場合（実施例１４〜１９）に、高温（２００℃）耐電圧が５０Ｖ／μｍ以上の優れた特性を達成することができる。

【0120】

表３の実施例２１〜２３は、第２副成分としてＭｎＯ_２及びＶ_２Ｏ_５をともに含む実施例を示し、表４は、表３の実施例２１〜２３の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0121】

第１副成分としてＭｎＯ_２を単独で含む場合（実施例１５及び１９）や、ＭｎＯ_２及びＶ_２Ｏ_５をともに含む場合（実施例２１及び２２）にも、第１副成分として含まれるＭｎ及びＶ原子の総和のａｔ％が同一である場合には、類似の特性が実現されることが分かる。

【0122】

すなわち、Ｍｎが単独で０．５ａｔ％含まれる場合（実施例１５）と、Ｍｎ及びＶがともに０．５ａｔ％（Ｍｎ：０．２５ａｔ％、Ｖ：０．２５ａｔ％）含まれる場合（実施例２１）、互いに類似の特性を有することが分かる。

【0123】

また、Ｍｎが単独で５．０ａｔ％含まれる場合（実施例１９）と、Ｍｎ及びＶがともに５．０ａｔ％（Ｍｎ：２．５ａｔ％、Ｖ：２．５ａｔ％）含まれる場合（実施例２２）、互いに類似の特性を有することが分かる。

【0124】

第２副成分として含まれる原子価可変アクセプター（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｅｎｃｅ Ａｃｃｅｐｔｏｒ）の総含量がａｔ％基準で０．２〜５．０ａｔ％である場合（実施例１４〜１９、２１及び２２）、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0125】

この際にも、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％を満たすことが分かる。

【0126】

また、表３の実施例２４〜３２は、母材粉末０．５ＢａＴｉＯ_３−０．５ＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して、第１副成分ＭｎＯ_２が０．５ｍｏｌ、第３副成分ＳｉＯ_２が１．０ｍｏｌであるときの、第２副成分ＢａＣＯ_３の含量を変化させることによる実施例を示したものである。表４は、表３の実施例２４〜３２の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0127】

第２副成分ＢａＣＯ_３が添加されていない場合（実施例２４）または第２副成分ＢａＣＯ_３が母材粉末１００ｍｏｌに対して１５ｍｏｌ程度と過量に添加された場合（実施例３２）には、焼結密度が低くて、高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低下するという問題が発生する。

【0128】

すなわち、第２副成分ＢａＣＯ_３の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２ｍｏｌ〜１０ｍｏｌである場合（実施例２５〜３１）、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0129】

この際にも、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％を満たすことが分かる。

【0130】

また、表３の実施例３３〜３９は、母材粉末０．５ＢａＴｉＯ_３−０．５ＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して、第１副成分ＭｎＯ_２が０．５ｍｏｌ、第２副成分ＢａＣＯ_３が１．０ｍｏｌであるときの、第３副成分ＳｉＯ_２の含量を変化させることによる実施例を示したものである。表４は、表３の実施例３３〜３９の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0131】

第３副成分ＳｉＯ_２の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．１ｍｏｌ以下である場合（実施例３３及び３４）には、焼結密度が低くて、高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低くなるという問題が発生し、第３副成分ＳｉＯ_２の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して７．０ｍｏｌ程度に過量である場合（実施例３９）には、二次相の生成などにより高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低下するという問題が発生する。

【0132】

すなわち、第３副成分ＳｉＯ_２の含量が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌである場合（実施例３５〜３８）、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0133】

この際にも、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％を満たすことが分かる。

【0134】

【表5】

【0135】

【表6】

【0136】

表５の実施例４０〜４６は、母材粉末０．５ＢａＴｉＯ_３−０．５ＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して、第１副成分ＭｎＯ_２が０．５ｍｏｌ、第２副成分ＢａＣＯ_３が１．０ｍｏｌ、第３副成分ＳｉＯ_２が１．０ｍｏｌであるときの、第４副成分Ｙ_２Ｏ_３の含量を変化させることによる実施例を示したものである。表６は、表５の実施例４０〜４６の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0137】

第４副成分Ｙ_２Ｏ_３が添加されていない場合（実施例７）に比べて、第４副成分としてＹ_２Ｏ_３が添加されると、高温耐電圧特性が向上することが分かる。しかし、第４副成分Ｙ_２Ｏ_３が母材粉末１００ｍｏｌに対して７ｍｏｌと過量に添加される場合（実施例４６）には、二次相の生成などにより高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低下するという問題がある。

【0138】

表５の実施例４７〜４９は、母材粉末０．５ＢａＴｉＯ_３−０．５ＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して、第１副成分ＭｎＯ_２が０．５ｍｏｌ、第２副成分ＢａＣＯ_３が１．０ｍｏｌ、第３副成分ＳｉＯ_２が１．０ｍｏｌであるときの、第４副成分ＤＹ_２Ｏ_３の含量を変化させることによる実施例を示したものである。表６は、表５の実施例４７〜４９の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0139】

実施例４２と４７、実施例４５と４８、実施例４６と４９を互いに比較すると、ａｔ％基準で第４副成分に含まれた希土類元素の含量が同一であると、希土類元素の種類にかかわらず類似の特性が実現されることが分かる。

【0140】

すなわち、第４副成分が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌで含まれる場合や、ａｔ％基準で第４副成分の希土類元素が０．５ａｔ％〜１０ａｔ％で含まれる場合（実施例４０〜４５、４７及び４８）、本発明において目標とする性能特性を以下のように実現することができる。すなわち、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0141】

この際にも、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％を満たすことが分かる。

【0142】

また、表５の実施例５０〜５５は、母材粉末０．５ＢａＴｉＯ_３−０．５ＢａＴｉ_２Ｏ_５１００ｍｏｌに対して第１副成分ＭｎＯ_２が０．５ｍｏｌ、第２副成分ＢａＣＯ_３が１．０ｍｏｌ、第３副成分ＳｉＯ_２が１．０ｍｏｌ、第４副成分Ｙ_２Ｏ_３が２．０ｍｏｌであるときの、第５副成分ＭｇＣＯ_３の含量変化による実施例を示したものである。表６は、表５の実施例５０〜５５の誘電体磁器組成物を用いて製作した誘電層及びニッケル（Ｎｉ）内部電極を含む、還元雰囲気で焼成したプロトタイプの積層セラミックキャパシターの特性を示す。

【0143】

第５副成分ＭｇＣＯ_３が添加される場合には、第５副成分ＭｇＣＯ_３が添加されていない場合（実施例７）に比べて常温比抵抗値が向上する効果がある。しかし、第５副成分ＭｇＣＯ_３が母材粉末１００ｍｏｌに対して７ｍｏｌ程度と過量に添加される場合（実施例５５）には、二次相の生成などにより高温耐電圧が５０Ｖ／μｍ未満に低下するという問題が発生することを確認することができる。

【0144】

すなわち、第５副成分ＭｇＣＯ_３が母材粉末１００ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ〜５．０ｍｏｌで含まれる場合（実施例５０〜５４）、本発明において目標とする性能特性として、常温比抵抗１×１０^１１Ｏｈｍ‐ｃｍ以上、高温（２００℃）耐電圧５０Ｖ／μｍ以上、ＴＣＣ（１５０℃）±１５％未満、ＴＣＣ（２００℃）±２２％未満、及び常温誘電率１５０以上の全ての特性を同時に実現することができる。

【0145】

この際にも、全体面積に対する第２結晶粒の面積比率が９．５〜８１．４％を満たすことが分かる。

【0146】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

【符号の説明】

【0147】

１００ 積層セラミックキャパシター
１１０ セラミックボディ
１１１ 誘電層
１２１、１２２ 第１及び第２内部電極
１３１、１３２ 第１及び第２外部電極

【図1】

【図2】

【図3】