(57)【要約】【課題】信頼性を向上させることができる誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタを提供する。【解決手段】  本発明の一実施形態は、ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、上記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタを提供する。【選択図】図３ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、前記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、
前記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、前記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす、誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モル超過である、請求項１に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記誘電体磁器組成物は、前記母材主成分１００モルに対して、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物又は炭酸塩である０．１〜２．０モルの第２副成分を含む、請求項１または２に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
前記誘電体磁器組成物は、前記母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して、原子価固定アクセプタ（ｆｉｘｅｄ−ｖａｌｅｎｃｅ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素のＭｇを含む酸化物又は炭酸塩である０．２〜０．７モルの第３副成分を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項５】
前記誘電体磁器組成物は、前記母材主成分１００モルに対して、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物、又はＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物である０．００１〜０．５モルの第４副成分を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項６】
誘電体層、及び前記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含むセラミック本体と、
前記セラミック本体の外側に配置され、且つ第１内部電極と電気的に連結される第１外部電極、及び前記第２内部電極と電気的に連結される第２外部電極と、を含み、
前記誘電体層は、誘電体磁器組成物を含む誘電体グレインを含み、
前記誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、前記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、
前記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、前記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす、積層セラミックキャパシタ。
【請求項７】
前記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モル超過である、請求項６に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項８】
前記誘電体磁器組成物は、前記母材主成分１００モルに対して、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物又は炭酸塩である０．１〜２．０モルの第２副成分を含む、請求項６または７に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項９】
前記誘電体磁器組成物は、前記母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して、原子価固定アクセプタ（ｆｉｘｅｄ−ｖａｌｅｎｃｅ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素のＭｇを含む酸化物又は炭酸塩である０．２〜０．７モルの第３副成分を含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項１０】
前記誘電体磁器組成物は、前記母材主成分１００モルに対して、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物、又はＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物である０．００１〜０．５モルの第４副成分を含む、請求項６から９のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項１１】
前記誘電体層の厚さは０．４μｍ以下であり、前記第１内部電極及び第２内部電極の厚さは０．４μｍ以下である、請求項６から１０のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項１２】
前記積層セラミックキャパシタのサイズは１００５（長さ×幅、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）以下である、請求項６から１１のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
【請求項１３】
前記ニオブ（Ｎｂ）は前記誘電体グレインの粒界に配置される、請求項６から１２のいずれか一項に記載の積層セラミックキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性を向上させることができる誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、キャパシタ、インダクタ、圧電体素子、バリスタ又はサーミスタ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本体と、本体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、セラミック本体の表面に配置された外部電極と、を備える。
【０００３】
最近では、電子製品の小型化や多機能化に伴い、チップ部品も小型化及び高機能化しつつあるため、積層セラミックキャパシタに対してもサイズが小さく、容量が大きい高容量製品が求められている。
【０００４】
積層セラミックキャパシタの小型化及び高容量化をともに達成する方法としては、内部の誘電体層及び電極層の厚さを薄くして、多くの数を積層する方法が挙げられる。また、現在の誘電体層の厚さは０．６μｍ程度のレベルであって、引き続き薄いレベルへの開発が進められている。
【０００５】
このような状況下では、誘電体層の信頼性の確保が誘電材料において重要な課題となっており、併せて、誘電体の絶縁抵抗劣化の不良が増加し、品質及び歩留まり管理に困難がある点が重要な問題となっている。
【０００６】
そこで、かかる問題を解決するために、積層セラミックキャパシタの構造的な面だけでなく、特に誘電体の組成の面において高信頼性を確保することができる新たな方法が必要な実情である。
【０００７】
現在のレベルにおいて、信頼性レベルをより一層高めることができる誘電体組成を確保することができるのであれば、より薄層化した積層セラミックキャパシタを製作することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、信頼性を向上させることができる誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、上記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす誘電体磁器組成物を提供する。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、誘電体層、及び上記誘電体層を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極及び第２内部電極を含むセラミック本体と、上記セラミック本体の外側に配置され、且つ第１内部電極と電気的に連結される第１外部電極、及び上記第２内部電極と電気的に連結される第２外部電極と、を含み、上記誘電体層は、誘電体磁器組成物を含む誘電体グレインを含み、上記誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、上記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす積層セラミックキャパシタを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態によると、セラミック本体内の誘電体層に含まれる誘電体磁器組成物が、副成分として新たな希土類元素であるニオブ（Ｎｂ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含み、且つその含有量を制御することにより、絶縁抵抗の向上などといった信頼性の改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタを示す概略的な斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ'線に沿った断面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【図３ｂ】本発明の一実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【図３ｃ】本発明の一実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【図４ａ】本発明の他の実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【図４ｂ】本発明の他の実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【図４ｃ】本発明の他の実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、具体的な実施形態及び添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、いくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下説明する実施形態に限定されるものではない。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拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
【００１４】
図１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を示す概略的な斜視図であり、図２は図１のＩ−Ｉ'線に沿った断面図である。
【００１５】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ１００は、誘電体層１１１、及び上記誘電体層１１１を間に挟んで互いに対向するように配置される第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を含むセラミック本体１１０と、上記セラミック本体１１０の外側に配置され、且つ第１内部電極１２１と電気的に連結される第１外部電極１３１、及び上記第２内部電極１２２と電気的に連結される第２外部電極１３２と、を含む。
【００１６】
本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ１００において、「長さ方向」とは図１の「Ｌ」方向、「幅方向」とは「Ｗ」方向、及び「厚さ方向」とは「Ｔ」方向と定義する。ここで、「厚さ方向」は、誘電体層を積み上げる方向、すなわち、「積層方向」と同一の概念で用いることができる。
【００１７】
上記セラミック本体１１０の形状に特に制限はないが、図面に示すように、六面体形状であることができる。
【００１８】
上記セラミック本体１１０の内部に形成された複数の内部電極１２１、１２２は、上記セラミック本体１１０の一面、又は上記一面と向かい合う他面に一端が露出する。
【００１９】
上記内部電極１２１、１２２は、互いに異なる極性を有する第１内部電極１２１及び第２内部電極１２２を一対にすることができる。
【００２０】
第１内部電極１２１の一端はセラミック本体の一面に露出し、第２内部電極１２２の一端は上記一面と向かい合う他面に露出することができる。
【００２１】
上記セラミック本体１１０の一面及び上記一面と向かい合う他面には、第１及び第２外部電極１３１、１３２が形成されて上記第１及び第２内部電極１２１、１２２と電気的に連結されることができる。
【００２２】
上記第１及び第２内部電極１２１、１２２を形成する材料は特に制限されず、上記第１及び第２内部電極１２１、１２２は、例えば、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び銅（Ｃｕ）のうち一つ以上の物質を含む導電性ペーストを用いて形成することができる。
【００２３】
上記第１及び第２外部電極１３１、１３２は、静電容量を形成するために、上記第１及び第２内部電極１２１、１２２と電気的に連結されることができ、上記第２外部電極１３２は、上記第１外部電極１３１とは異なる電位に連結されることができる。
【００２４】
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は、特に限定されないが、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、又はこれらの合金を用いることができる。
【００２５】
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、適宜決定することができ、特に制限されないが、例えば、１０〜５０μｍであってもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１１１を形成する原料は、十分な静電容量を得ることができる限り特に制限されず、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末であってもよい。
【００２７】
上記誘電体層１１１を形成する材料は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などの粉末に、本発明の目的に応じて、様々な添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、分散剤などが添加されることができる。
【００２８】
上記誘電体層１１１は、焼結された状態であって、隣接する誘電体層同士の粒界は確認できないほど一体化していることができる。
【００２９】
上記誘電体層１１１上に第１及び第２内部電極１２１、１２２が形成されることができ、上記第１及び第２内部電極１２１、１２２は、焼結によって一誘電体層を間に挟んで上記セラミック本体１１０の内部に形成されることができる。
【００３０】
誘電体層１１１の厚さは、キャパシタの容量設計に応じて任意に変更することができる。本発明の一実施例において、焼成後の誘電体層の厚さは、好ましくは１層当たり０．４μｍ以下であってもよい。
【００３１】
また、焼成後の上記第１及び第２内部電極１２１、１２２の厚さは、好ましくは１層当たり０．４μｍ以下であってもよい。
【００３２】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体層１１１は、誘電体磁器組成物を含む誘電体グレインを含み、上記誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、上記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たすことを特徴とする。
【００３３】
一般に、積層セラミックキャパシタ内部の誘電体の信頼性を確保するために、希土類系元素が多く添加される。
【００３４】
かかる希土類系元素のうちジスプロシウム（Ｄｙ）は、母材主成分であるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）に添加される場合、Ｂａサイト（Ｂａ−ｓｉｔｅ）を置換し、且つ酸素空孔欠陥の濃度を減らすことにより、信頼性の向上に効果があると知られている。
【００３５】
一方、ジスプロシウム（Ｄｙ）よりもイオン半径の大きい希土類元素、例えば、ランタン（Ｌａ）やサマリウム（Ｓｍ）などを用いる場合、Ｂａサイトをより効果的に置換することができるため、酸素空孔欠陥の濃度の減少にはより効果的であるが、過度な半導体化により絶縁抵抗が急激に低下するという問題があるため、実際には適用されていない状態である。
【００３６】
そこで、信頼性を向上させるために、酸素空孔欠陥の濃度を最小限に抑えるとともに、絶縁抵抗を確保するために、新規な希土類元素を適用することがよいとの考えに至った。
【００３７】
本発明の一実施形態では、安定した誘電特性を示すジスプロシウム（Ｄｙ）元素とともにニオブ（Ｎｂ）元素を適用し、優れた信頼性を確保することができる最適な含有量比を選定した。
【００３８】
本発明の一実施形態によると、上記誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉＯ３系母材主成分と副成分を含み、上記副成分は、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であることを特徴とする。
【００３９】
上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下になるように調整することにより、絶縁抵抗の向上などといった信頼性の向上が可能となる。
【００４０】
上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が増加するほど信頼性の向上の面では有利であるが、一定量以上になると半導体化されて絶縁体の特性を低下させ、且つ焼結性を低下させるため、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であることが好ましい。
【００４１】
すなわち、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルを超えると、過度な希土類含有量によって焼結性が不足し、容量未確保及び信頼性の劣化の問題が発生する可能性がある。
【００４２】
一方、本発明の一実施形態によると、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モルを超えてもよい。
【００４３】
上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モル以下の場合には、希土類元素である上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が少なすぎて、信頼性向上の効果が大きくない。
【００４４】
したがって、本発明の一実施形態において、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モルを超えて追加することが好ましい。
【００４５】
また、本発明の一実施形態によると、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす。
【００４６】
上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たす場合には、絶縁抵抗の向上などといった信頼性向上の効果に優れるようになる。
【００４７】
上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル以下の場合には、ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量が少なすぎて、絶縁抵抗の低下などといった信頼性に問題が発生する可能性がある。
【００４８】
これに対し、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．１モル以上の場合には、ニオブ（Ｎｂ）の含有量が相対的に少なくなり、絶縁抵抗の低下などといった信頼性に問題が発生する可能性がある。
【００４９】
本発明の一実施形態によると、セラミック本体内の誘電体層に含まれる誘電体磁器組成物において、副成分として希土類元素であるジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、且つジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の含有量を制御することにより、絶縁抵抗の向上などといった信頼性の向上が可能となる。
【００５０】
本発明の一実施形態によると、上記ニオブ（Ｎｂ）は、上記誘電体グレインの粒界に配置されることができる。
【００５１】
上記ニオブ（Ｎｂ）が上記誘電体グレインの粒界に配置されるようにすることにより、積層セラミックキャパシタの絶縁抵抗の低下を防いで信頼性を向上させることができる。
【００５２】
本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ１００は、上述のように、超小型高容量製品であって、上記誘電体層１１１の厚さは０．４μｍ以下、上記第１及び第２内部電極１２１、１２２の厚さは０．４μｍ以下であることを特徴とするが、必ずしもこれに制限されるものではない。
【００５３】
また、上記積層セラミックキャパシタのサイズ１００は、１００５（長さ×幅、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）以下であることができる。
【００５４】
すなわち、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタ１００は、超小型高容量製品であるため、誘電体層１１１ならびに第１及び第２内部電極１２１、１２２の厚さが従来の製品に比べて薄膜で構成されており、このように薄膜の誘電体層及び内部電極が適用された製品の場合、絶縁抵抗などの信頼性の向上のための研究は非常に重要なイシューとなっている。
【００５５】
換言すると、従来の積層セラミックキャパシタの場合には、本発明の一実施形態による積層セラミックキャパシタに含まれる誘電体層及び内部電極よりも比較的厚い厚さを有するため、誘電体磁器組成物の組成が従来と同一の場合であっても、信頼性が大きく問題とされていなかった。
【００５６】
しかし、本発明の一実施形態のように薄膜の誘電体層及び内部電極が適用される製品においては、積層セラミックキャパシタの信頼性が重要であり、このために誘電体磁器組成物の組成を調整する必要がある。
【００５７】
すなわち、本発明の一実施形態において、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たすように調整することにより、誘電体層１１１の厚さが０．４μｍ以下の薄膜の場合にも、絶縁抵抗向上など信頼性の向上が可能である。
【００５８】
但し、上記薄膜の意味が誘電体層１１１ならびに第１及び第２内部電極１２１、１２２の厚さが０．４μｍ以下であることを意味するものではなく、従来の製品よりも薄い厚さの誘電体層及び内部電極を含む概念として理解するとよい。
【００５９】
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。
【００６０】
ａ）母材主成分
本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物はＢａＴｉＯ３で示される母材主成分を含むことができる。
【００６１】
本発明の一実施形態によると、上記母材主成分は、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＣａｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．１）、（Ｂａ１−ｘＣａｘ）（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．３、ｙは０≦ｙ≦０．５）、及びＢａ（Ｔｉ１−ｙＺｒｙ）Ｏ３（ここで、０＜ｙ≦０．５）からなる群から選択される１つ以上を含むが、必ずしもこれらに制限されるものではない。
【００６２】
本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は常温誘電率が２０００以上であることができる。
【００６３】
上記母材主成分は、特に制限されないが、主成分粉末の平均粒径が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であってもよい。
【００６４】
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副成分元素としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含む。
【００６５】
上記第１副成分は、本発明の一実施形態において、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の信頼性の低下を防ぐ役割を果たす。
【００６６】
本発明の一実施形態によると、第１副成分としてジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）を含み、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下であり、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たすように調整することにより、誘電体層１１１の厚さが０．４μｍ以下の薄膜の場合にも、絶縁抵抗向上などといった信頼性の向上が可能となる。
【００６７】
特に、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モルを超えてもよい。
【００６８】
上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モル以下の場合には、希土類元素である上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が少なすぎて、信頼性向上の効果が大きくない。
【００６９】
したがって、本発明の一実施形態において、上記ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２モルを超えて追加することが好ましい。
【００７０】
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、第２副成分として、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物又は炭酸塩を含むことができる。
【００７１】
上記第２副成分として、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ及びＺｎのうち少なくとも一つを含む酸化物又は炭酸塩は、上記母材主成分１００モルに対して０．１〜２．０モルの含有量で含まれることができる。
【００７２】
上記第２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の焼成温度の低下及び高温耐電圧特性を向上させる役割を果たす。
【００７３】
上記第２副成分の含有量ならびに後述する第３及び第４副成分の含有量は、母材粉末１００モルに対して含まれる量であって、特に各副成分が含む金属イオンのモルとして定義することができる。
【００７４】
上記第２副成分の含有量が０．１モル未満の場合には、焼成温度が高くなり、高温耐電圧特性がやや低下する可能性がある。
【００７５】
上記第２副成分の含有量が２．０モル以上の場合には、高温耐電圧特性及び常温比抵抗が低下する可能性がある。
【００７６】
特に、本発明の一実施形態による誘電体磁器組成物は、母材主成分１００モルに対して０．１〜２．０モルの含有量を有する第２副成分を含むことができる。これにより、低温焼成が可能であり、高い高温耐電圧特性を得ることができる。
【００７７】
ｄ）第３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、原子価固定アクセプタ（ｆｉｘｅｄ−ｖａｌｅｎｃｅ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素のＭｇを含む酸化物又は炭酸塩である第３副成分を含むことができる。
【００７８】
上記原子価固定アクセプタ（ｆｉｘｅｄ−ｖａｌｅｎｃｅ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素のＭｇは、上記母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２〜０．７モルの第３副成分を含むことができる。
【００７９】
上記第３副成分は、原子価固定アクセプタ元素及びこれを含む化合物であって、アクセプタ（Ａｃｃｅｐｔｏｒ）として作用して、電子の濃度を減らす役割を果たすことができる。上記第３副成分である原子価固定アクセプタ（ｆｉｘｅｄ−ｖａｌｅｎｃｅ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素のＭｇを上記母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．２〜０．７モル添加することにより、ｎ−ｔｙｐｅ化による信頼性の向上効果を最大限にすることができる。
【００８０】
上記第３副成分の含有量が上記母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モルを超えると、誘電率が低くなるという問題がある可能性があり、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）が低くなるという問題があるため好ましくない。
【００８１】
一方、上記第３副成分である原子価固定アクセプタ（ｆｉｘｅｄ−ｖａｌｅｎｃｅ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）元素のＭｇは、本発明の一実施形態において、ニオブ（Ｎｂ）を添加することにより絶縁抵抗を減少させることができることから、これを補償するために、少なくとも０．２モル超過の含有量で添加されることが好ましい。
【００８２】
下記表１は、実験例（実施例１及び比較例１、２）による試作型積層セラミックキャパシタ（Ｐｒｏｔｏ−ｔｙｐｅ  ＭＬＣＣ）チップの静電容量、誘電損失（Ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ  Ｆａｃｔｏｒ、ＤＦ）、及び絶縁破壊電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｖｏｌｔａｇｅ、ＢＤＶ）の結果を示すものである。
【００８３】
上記試験はそれぞれ２つの条件で行われ、各条件は、１１１０℃及び１１２０℃である。
【００８４】
上記実施例１、比較例１及び２において、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の含有量はそれぞれ母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．９モル、０．０５モルになるように添加した。
【００８５】
実施例１は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）を０．４６７モル添加した場合であり、比較例１は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）を０．７モル添加した場合であり、比較例２は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）を０．９３モル添加した場合である。
【００８６】
【表１】
2020202370.tif 000003
【００８７】
上記表１を参照すると、チタン（Ｔｉ）１００モルに対してマグネシウム（Ｍｇ）の含有量がそれぞれ０．７モル及び０．９３モルと過量投入された比較例１及び比較例２の場合には、絶縁破壊電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｖｏｌｔａｇｅ、ＢＤＶ）が低く信頼性が低下することが分かる。特に、比較例２の場合には、絶縁破壊電圧が低く、低ＤＣ電圧でもショート不良が発生した。
【００８８】
これに対し、本発明の実施例１の場合には、絶縁破壊電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｖｏｌｔａｇｅ、ＢＤＶ）が高く、信頼性に優れることができる。
【００８９】
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、第４副成分として、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物、又はＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物を含むことができる。
【００９０】
上記誘電体磁器組成物は、上記母材主成分１００モルに対して、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一つを含む酸化物、又はＳｉを含むガラス（Ｇｌａｓｓ）化合物である０．０〜０．５モルの第４副成分をさらに含むことができる。
【００９１】
上記第４副成分の含有量は、ガラス、酸化物又は炭酸塩のような添加形態を区分せずに第４副成分に含まれるＳｉ及びＡｌのうち少なくとも一つ以上の元素の含有量を基準にすることができる。
【００９２】
上記第４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の焼成温度の低下及び高温耐電圧特性を向上させる役割を果たす。
【００９３】
上記第４副成分の含有量が上記母材主成分１００モルに対して０．５モルを超えると、焼結性及び緻密度を低下させ、２次相生成などの問題があるため好ましくない。
【００９４】
特に、本発明の一実施形態によると、上記誘電体磁器組成物が０．５モル未満の含有量でＡｌを含むことにより、Ａｌがアクセプタとして作用して、逆に電子の濃度を減らすことができるため信頼性の向上に効果がある。
【実施例】
【００９５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これは発明の具体的な理解を助ける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。
【００９６】
（実施例）
本発明の実施例は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）粉末を含む誘電体原料粉末に、Ｄｙ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎなどの添加剤、バインダー及びエタノールなどの有機溶媒を添加し、湿式混合して誘電体スラリーを設けた後、上記誘電体スラリーをキャリアフィルム上に塗布及び乾燥してセラミックグリーンシートを設けた。これにより、誘電体層を形成することができる。
【００９７】
この際、チタン酸バリウムに対してすべての元素の添加剤の割合が４０％以下になるように単分散して投入した。
【００９８】
本発明の実施例は、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モル以下になるよう製作し、特に上記ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モル＜Ｄｙ＜１．１モルを満たすように製作した。
【００９９】
上記実施例のうち実施例１は、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルとなるように添加した。
【０１００】
次に、実施例２は、ジスプロシウム（Ｄｙ）を母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．９モルの含有量で添加して製作した。
【０１０１】
上記セラミックグリーンシートは、セラミック粉末、バインダー、溶剤を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法で数μｍの厚さを有するシート（ｓｈｅｅｔ）状に製作することができる。
【０１０２】
その後、粒子平均サイズが０．１〜０．２μｍのニッケル粉末を４０〜５０重量部含む内部電極用の導電性ペーストを設けることができる。
【０１０３】
上記グリーンシート上に上記内部電極用の導電性ペーストをスクリーン印刷工法で塗布して内部電極を形成し、内部電極パターンが配置されたグリーンシートを積層して積層体を形成した後、上記積層体を圧着及び切断した。
【０１０４】
次に、切断された積層体を加熱してバインダーを除去した後、高温の還元雰囲気で焼成してセラミック本体を形成した。
【０１０５】
上記焼成過程では、還元雰囲気（０．１％ Ｈ２／９９．９％ Ｎ２、Ｈ２Ｏ／Ｈ２／Ｎ２雰囲気）で１１００〜１２００℃の温度で２時間焼成した後、１０００℃の窒素（Ｎ２）雰囲気下で３時間再酸化して熱処理した。
【０１０６】
次に、焼成されたセラミック本体に対して、銅（Ｃｕ）ペーストでターミネーション工程及び電極焼成を経て外部電極を完成した。
【０１０７】
また、セラミック本体１１０の内部の誘電体層１１１ならびに第１及び第２内部電極１２１、１２２は、焼成後の厚さが０．４μｍ以下となるように製作した。
【０１０８】
（比較例１）
比較例１は、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルを超えた１．８モル添加した場合であって、その他の制作過程は上述した実施例の場合と同様である。
【０１０９】
（比較例２）
比較例２は、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルを超えた２．１モル添加した場合であって、その他の制作過程は上述した実施例の場合と同様である。
【０１１０】
（比較例３）
比較例３は、ジスプロシウム（Ｄｙ）を母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．１モルの含有量で添加して製作したものであって、その他の制作過程は上述した実施例の場合と同様である。
【０１１１】
（比較例４）
比較例４は、ジスプロシウム（Ｄｙ）を母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モルの含有量で添加して製作したものであって、その他の制作過程は上述した実施例の場合と同様である。
【０１１２】
上記のように完成された試作型積層セラミックキャパシタ（Ｐｒｏｔｏ−ｔｙｐｅ  ＭＬＣＣ）試料の実施例１及び２、比較例１〜４に対して、過酷な条件下で行われる信頼性試験を行った。
【０１１３】
図３ａ〜図３ｃは本発明の一実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【０１１４】
図３ａは、本発明の実施例１の場合であって、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルとなるように添加し、過酷な条件下で行われる信頼性試験の評価で不良がなく、信頼性に優れることができる。
【０１１５】
上記実施例１の場合には、公称容量（Ｎｏｒｍｉｎａｌ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）が１０１％、及び絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）が６３Ｖと、容量及びＢＤＶの面における信頼性評価にも優れることができる。
【０１１６】
図３ｂは、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルを超えた１．８モルを添加した比較例１の場合であり、図３ｃは、ジスプロシウム（Ｄｙ）及びニオブ（Ｎｂ）の合計含有量が母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．５モルを超えた２．１モルを添加した比較例２の場合である。
【０１１７】
比較例１及び比較例２の場合には両方とも過酷な条件下で行われる信頼性試験の評価で不良が多数発生し、信頼性の低下が確認された。
【０１１８】
また、比較例１の場合には、公称容量（Ｎｏｒｍｉｎａｌ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）が９０％、及び絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）が５８Ｖであり、比較例２の場合には、公称容量（Ｎｏｒｍｉｎａｌ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）が８２％、及び絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）が４７Ｖであることから、すべての基準に達しないことが分かる。
【０１１９】
図４ａ〜図４ｃは本発明の他の実施形態による実施例及び比較例による過酷な条件下で行われる信頼性試験の結果を示すグラフである。
【０１２０】
図４ａは、ジスプロシウム（Ｄｙ）を母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して１．１モルの含有量で添加して製作した比較例３の場合であって、過酷な信頼性評価で不良が多数発生し、信頼性の低下が確認された。
【０１２１】
図４ｂは、ジスプロシウム（Ｄｙ）を母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．９モルの含有量で添加して製作した実施例２の場合であって、過酷な信頼性評価で不良がなく、信頼性に優れることが分かる。
【０１２２】
図４ｃは、ジスプロシウム（Ｄｙ）を母材主成分のうちチタン（Ｔｉ）１００モルに対して０．７モルの含有量で添加して製作した比較例４の場合であって、過酷な信頼性評価で不良が多数発生し、信頼性の低下が確認された。
【０１２３】
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】
【０１２４】
１１０  セラミック本体
１１１  誘電体層
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】
2020202370.tif 000004
【図２】
2020202370.tif 000005
【図３ａ】
2020202370.tif 000006
【図３ｂ】
2020202370.tif 000007
【図３ｃ】
2020202370.tif 000008
【図４ａ】
2020202370.tif 000009
【図４ｂ】
2020202370.tif 000010
【図４ｃ】
2020202370.tif 000011