(57)【要約】  チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有する誘電体磁器であって、前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対してマグネシウム、イットリウム、マンガンを酸化物換算で所定の割合で含有するとともに、チタン酸バリウム１００質量部に対してイッテルビウムを酸化物換算で所定の割合で含有し、結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである。また、上記誘電体磁器を誘電体層として適用することにより、高容量かつ容量温度特性の安定なコンデンサを形成できる。
2008093684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有する誘電体磁器であって、
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有し、
かつ前記結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍであることを特徴とする誘電体磁器。
【請求項２】
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０２３モル、前記イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．０１〜０．０１３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、前記イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である請求項１に記載の誘電体磁器。
【請求項３】
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、さらに珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有する請求項１に記載の誘電体磁器。
【請求項４】
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０６モル、前記イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．０１〜０．０１３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、前記イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部、ホウ素をＢ２Ｏ３換算で０．３１〜１．０４質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である請求項１に記載の誘電体磁器。
【請求項５】
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０６モル、前記イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．０１〜０．０３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、前記イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部、リチウムをＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜１．０４質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である請求項１に記載の誘電体磁器。
【請求項６】
誘電体層と導体層との積層体から構成されているコンデンサであって、
前記誘電体層を構成する誘電体磁器が、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とからなり、
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モル含有するとともに、
さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有し、かつ前記結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍであることを特徴とするコンデンサ。
【請求項７】
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０２３モル、前記イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．０１〜０．０１３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、前記イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部含有し、かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である請求項６に記載のコンデンサ。
【請求項８】
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、さらに珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有する請求項６に記載のコンデンサ。
【請求項９】
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０６モル、前記イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．０１〜０．０１３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、前記イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部、ホウ素をＢ２Ｏ３換算で０．３１〜１．０４質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である請求項８に記載のコンデンサ。
【請求項１０】
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、前記マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０６モル、前記イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、前記マンガンをＭｎＯ換算で０．０１〜０．０３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、前記イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部含有し、
さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部、リチウムをＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜１．０４質量部含有し、
かつ前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である請求項８に記載のコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子によって形成された誘電体磁器とそれを用いたコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、モバイルコンピュータや携帯電話をはじめとするデジタル方式の電子機器の普及が目覚ましく、近い将来、地上デジタル放送が全国に展開されようとしている。地上デジタル放送用の受信機であるデジタル方式の電子機器として液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどがあるが、これらデジタル方式の電子機器には多くのＬＳＩが用いられている。【０００３】
そのため、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなど、これらデジタル方式の電子機器を構成する電源回路にはバイパス用のコンデンサが数多く実装されているが、ここで用いられているコンデンサは高い静電容量を必要とする場合には高誘電率の積層セラミックコンデンサ（例えば、特許文献１を参照）が採用され、一方、低容量でも温度特性を重視する場合には容量変化率の小さい温度補償型の積層セラミックコンデンサ（例えば、特許文献２を参照）が採用されている。
【特許文献１】特開２００１−８９２３１号公報
【特許文献２】特開２００１−２９４４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された高誘電率の積層セラミックコンデンサは、強誘電性を有する誘電体磁器の結晶粒子によって構成されているため比誘電率の温度変化率が大きく、かつ誘電分極を示すヒステリシスが大きいという不具合があった。【０００５】
また、特許文献１に開示された強誘電性の誘電体磁器を用いて形成されたコンデンサでは、電源回路上において電気誘起歪に起因するノイズ音を発生させやすいことから、プラズマディスプレイなどに使用する際の障害となっていた。【０００６】
一方、温度補償型の積層セラミックコンデンサは、それを構成する誘電体磁器が、常誘電性であるため誘電分極を示すヒステリシスがなく、強誘電性特有の電気誘起歪が起こらないという利点があるものの、誘電体磁器の比誘電率が低いために蓄電能力が低くバイパスコンデンサとしての性能を満たさないという問題があった。【０００７】
従って、本発明の目的は、高誘電率かつ安定な比誘電率の温度特性を示す誘電体磁器と、それを用いたコンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有し、前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モル含有するとともに、前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有し、かつ前記結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである。【０００９】
さらに、前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有するのがよい。【００１０】
また、本発明のコンデンサは、誘電体層と導体層との積層体から構成されており、上記誘電体層が前記した誘電体磁器からなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘電体磁器は、従来の強誘電性を有する誘電体磁器よりも比誘電率の温度変化率が小さく、また、従来の常誘電性を有する誘電体磁器に比較して高誘電率である。さらに、本発明の誘電体磁器は、安定な比誘電率の温度特性を示すとともに、自発分極が小さくなる。【００１２】
本発明のコンデンサは、誘電体層として上記誘電体磁器を適用することにより、従来のコンデンサよりも高容量かつ容量温度特性の安定なコンデンサを形成できる。その為、このコンデンサを電源回路に用いた場合、電気誘起歪に起因するノイズ音の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のコンデンサの一例を示す断面模式図である。
【図２】実施例Iで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．I-４）のＸ線回折図である。
【図３】実施例Iで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．I-４）についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
【図４】実施例Iで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．I-４）について求めた誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性のグラフである。
【図５】実施例IIで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．II -４）のＸ線回折図である。
【図６】実施例IIで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．II -４）についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
【図７】実施例IIで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．II -４）について求めた誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性のグラフである。
【図８】実施例IIIで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．III -４）のＸ線回折図の代表例である。
【図９】実施例IIIで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．III-４）についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
【図１０】実施例IIIで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．III -４）について求めた誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性のグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分として、これにマグネシウム、イットリウム、マンガンおよびイッテルビウムを含有するものであり、それらの含有量はバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モルである。さらに本発明の誘電体磁器は、前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有する。【００１５】
また、この実施形態に係る誘電体磁器では、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍであるのが望ましい。【００１６】
上記組成および粒径の範囲であると、室温（２５℃）における比誘電率を２５０以上、１２５℃における比誘電率を２３０以上および２５℃〜１２５℃間における比誘電率の温度係数（（ε１２５−ε２５）／ε２５（１２５−２５））を絶対値で１０００×１０−６／℃以下にでき、誘電分極におけるヒステリシスの小さい誘電体磁器を形成できるという利点がある。【００１７】
このような本発明の誘電体磁器は、結晶構造が正方晶系で強誘電性を示すチタン酸バリウムに、マグネシウム、イットリウム、マンガンおよびイッテルビウムを固溶させるとともに、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の平均粒径を特定の範囲とすることで、当該結晶粒子の結晶構造を立方晶系を主体としたものとすることができる。これにより正方晶系の結晶構造に起因する強誘電性が低下し、常誘電性を高めることができ、常誘電性が増すことで自発分極を低減できる。【００１８】
また、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の結晶構造を立方晶系を主体とする結晶構造とすることで、比誘電率の変化率を示す曲線が−５５℃〜１２５℃の温度範囲において平坦に近づき、いずれも誘電分極のヒステリシスが小さくなる。そのため、比誘電率が２５０以上でも比誘電率の温度係数の小さい誘電体磁器を得ることができる。【００１９】
即ち、上述した範囲でチタン酸バリウムに対して、マグネシウム、イットリウム、マンガンを所定量含有させると、室温（２５℃）以上のキュリー温度を示し、比誘電率の温度係数が正の値を示す誘電特性を有する誘電体磁器となるが、このような誘電特性を示す誘電体磁器に対して、さらにＹｂ２Ｏ３を含有させた場合に、本発明の効果が大きく現れ、比誘電率の温度係数を小さくし、温度特性を平坦化できる。なお、この誘電体磁器は比誘電率の変化率を示す曲線が−５５℃〜１２５℃の温度範囲において室温を中心にして２つのピークを有するものとなる。【００２０】
ここで、イッテルビウムはチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の粗大化を抑制する働きをもち、チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有する。【００２１】
即ち、チタン酸バリウム１００質量部に対するＹｂ２Ｏ３の含有量が３．６質量部よりも少ないと、誘電体磁器の比誘電率が高いものの、誘電分極にヒステリシスを小さくできないものとなり、一方、チタン酸バリウム１００質量部に対するＹｂ２Ｏ３の含有量が５２．１質量部よりも多いと、２５℃における比誘電率が２５０よりも低くなり、また、１２５℃における比誘電率が２３０未満となり、さらに、比誘電率の温度係数も絶対値で１０００×１０−６／℃よりも大きくなるためである。【００２２】
また、マグネシウム、イットリウム、マンガンの含有量は、バリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モルである。【００２３】
即ち、バリウム１モルに対するマグネシウムの含有量がＭｇＯ換算で０．０１モルより少ない場合または０．０６モルより多い場合には、誘電体磁器の比誘電率の温度係数が大きくなる。バリウム１モルに対するイットリウムの含有量がＹ２Ｏ３換算で０．０００７モルよりも少ない場合または０．０３モルよりも多い場合には、誘電体磁器の比誘電率は高いものの、誘電分極にヒステリシスを有するものとなり、また比誘電率の温度係数が大きくなる。さらにバリウム１モルに対するマンガンの含有量がＭｎＯ換算で０．０００２モルよりも少ない場合または０．０３モルよりも多い場合には、誘電体磁器の比誘電率の温度係数が大きくなる。【００２４】
さらに、この実施形態の例の誘電体磁器はチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである。【００２５】
即ち、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の平均粒径を０．０５〜０．２μｍとすることで、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子が立方晶系を主体とする結晶構造となり、誘電分極のヒステリシスが小さく常誘電性に近い特性を示すものにできる。これに対して、チタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の平均粒径が０．０５μｍよりも小さい場合には、配向分極の寄与が無くなるために誘電体磁器の比誘電率が低下し、一方、結晶粒子の平均粒径が０．２μｍよりも大きい場合には、Ｘ線回折による測定において正方晶系の結晶相の生成が見られ、誘電体磁器の比誘電率の温度係数が大きくなる傾向がある。【００２６】
なお、立方晶系を主体とする結晶構造とは、立方晶系のチタン酸バリウムの最も強いピークである（１１０）面の回折ピークの強度が異相の回折ピークの強度よりも大きい状態をいう。【００２７】
また、電界−誘電分極特性において、誘電分極のヒステリシスを示す分極電荷を０Ｖにおいて２０ｎＣ／ｃｍ２以下にできるという点で、結晶粒子の平均粒径は０．１４〜０．１８μｍがより望ましい。【００２８】
好ましいイッテルビウム、マグネシウム、イットリウムおよびマンガンの含有量は、バリウム１モルに対するマグネシウムがＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０２３モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．０１〜０．０１３モルあり、さらにイッテルビウムをチタン酸バリウム１００質量部に対してＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部の範囲で含有するとともに、バリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８であるものが良い。この範囲の誘電体磁器は、２５℃における比誘電率を５８７以上、１２５℃における比誘電率を４９５以上、比誘電率の温度係数を絶対値で４６９×１０−６／℃以下にすることが可能になる。【００２９】
次に、この実施形態の例の誘電体磁器の製法について説明する。先ず、素原料粉末として、純度がいずれも９９％以上のＢａＣＯ３粉末とＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末およびＭｎＣＯ３粉末とを用いる。これらの素原料粉末を、チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、ＭｇＯを０．０１〜０．０６モル、Ｙ２Ｏ３を０．０００７〜０．０３モル、ＭｎＯを０．０００２〜０．０３モル配合する。【００３０】
次に、上記した素原料粉末の混合物を湿式混合し、乾燥させた後、温度９００〜１１００℃で仮焼し、粉砕する。このとき仮焼粉末の結晶構造は立方晶系を主体とするものとなる。仮焼粉末として立方晶系の粉末を用いて適正な粒径（平均粒径０．０５〜０．２μｍ）に粒成長させることにより誘電体磁器中に立方晶系を主体とする結晶粒子を形成でき、これにより常誘電性に近い比誘電率の温度特性を維持した高誘電率の誘電体磁器を容易に形成できる。【００３１】
次いで、この仮焼粉末１００質量部に対してＹｂ２Ｏ３粉末を３．５〜５０質量部混合する。この後、混合粉末をペレット状に成形し、常圧で１３００℃〜１５００℃の温度範囲で焼成を行うことによりこの実施形態の誘電体磁器を得ることができる。【００３２】
なお、焼成は大気中もしくは還元雰囲気中にて行うことができる。この場合、焼成温度が１３００℃よりも低い場合には結晶粒子の粒成長と緻密化が抑えられるために密度が低いものとなり、一方、焼成温度が１５００℃よりも高い場合には、結晶粒子が粒成長しすぎてしまうおそれがある。【００３３】
図１は、本発明のコンデンサの例を示す断面模式図である。上述の実施形態の例の誘電体磁器を用いて、以下のようなコンデンサを形成できる。【００３４】
上述の実施形態の例の誘電体磁器を誘電体磁器を用いたコンデンサはコンデンサ本体１０の両端部に外部電極１２が設けられている。コンデンサ本体１０は誘電体層１３と内部電極層である導体層１４とが交互に積層され構成されている。ここでの誘電体層１３は上述の誘電体磁器によって形成される。導体層１４の材料は高積層化しても製造コストを抑制できるという点でＮｉやＣｕなどの卑金属が望ましく、特に、コンデンサを構成する誘電体層１３との同時焼成を図るという点でＮｉがより望ましい。この導体層１４の厚みは平均で１μｍ以下が好ましい。【００３５】
また、このようなコンデンサを作製する場合には、上述した混合粉末をグリーンシートに成形するとともに、導体層となる導体ペーストを調製して前記グリーンシートの表面に印刷した後、積層して積層体を形成する。しかる後、積層体の端面にさらに導体ペーストを印刷して焼成し、外部電極１２を形成することによりコンデンサを得ることができる。
＜第２の実施形態＞
この実施形態の例の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とし、これにマグネシウム、イットリウム、マンガン、イッテルビウム、珪素、ホウ素および／またはリチウムを含有するものであり、その含有量はバリウム１モルに対して、マグネシウムがＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モルであり、さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有する。【００３６】
ここで、ホウ素は単独でＢ２Ｏ３換算で０．３１〜２．１質量部含有されてもよく、リチウムは単独でＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜２．１質量部含有されてもよい。また、ホウ素とリチウムとを混合して使用する場合、それらの酸化物換算での総量が０．３１〜２．１質量部であるのがよい。【００３７】
この誘電体磁器では、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである。【００３８】
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムにマグネシウム、イットリウム、マンガンおよびイッテルビウムが固溶し、粒界相中に珪素、およびホウ素および/またはリチウムを含んだものとなる。【００３９】
上述した範囲でチタン酸バリウムに対して、マグネシウム、イットリウム、マンガンを所定量含有させると、室温（２５℃）以上のキュリー温度を示し、比誘電率の温度係数が正の値を示す誘電特性を有する誘電体磁器となるが、このような誘電特性を有する誘電体磁器に対して、さらにＹｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびＢ２Ｏ３および/またはＬｉ２Ｏを含有させた場合に、本発明の効果が大きく現れ、比誘電率の温度係数を小さくし、温度特性を平坦化できる。なお、比誘電率の変化率を示す曲線が−５５℃〜１２５℃の温度範囲において室温を中心にして２つのピークを有するものとなる。【００４０】
また、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３および/またはＬｉ２Ｏを含むことで液相焼結させることができ、低温（１１５０〜１３００℃）での焼結が可能となる。【００４１】
ここで、イッテルビウム、珪素、ホウ素および/またはリチウムの各酸化物はチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子の粗大化を抑制する働きをもち、チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有する。【００４２】
即ち、チタン酸バリウム１００質量部に対するイッテルビウムの含有量がＹｂ２Ｏ３換算で３．６質量部よりも少ないと、誘電体磁器の比誘電率が高いものの、比誘電率の温度係数が大きいものとなり、一方、チタン酸バリウム１００質量部に対するイッテルビウムの含有量がＹｂ２Ｏ３換算で５２．１質量部よりも多いと、２５℃における比誘電率が２２０よりも低くなり、また、１２５℃における比誘電率が２００未満となるためである。【００４３】
また、チタン酸バリウム１００質量部に対する珪素の含有量がＳｉＯ２換算で０．７３質量部よりも少ないか、または、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種の含有量がＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１質量部よりも少ない場合には、低温（１１５０〜１３００℃）での焼成において誘電体磁器の緻密化が図れなくなり、比誘電率が低くなるおそれがあるからである。一方、チタン酸バリウム１００質量部に対する珪素の含有量がＳｉＯ２換算で６．３質量部よりも多いか、または、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種の含有量がＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で２．１質量部よりも多い場合には、誘電体磁器の比誘電率が低下するとともに比誘電率の温度係数が大きくなるおそれがある。【００４４】
ホウ素を含む誘電体磁器の場合、好ましいイッテルビウム、マグネシウム、イットリウム、マンガン、珪素およびホウ素の含有量としては、バリウム１モルに対するマグネシウムがＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０６モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．０１〜０．０１３モルの割合であり、かつチタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムがＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部、珪素がＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部、ホウ素がＢ２Ｏ３換算で０．３１〜１．０４質量部の範囲であるとともに、バリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８であるものが良い。【００４５】
また、リチウムを含む誘電体磁器の場合、好ましいイッテルビウム、マグネシウム、イットリウム、マンガン、珪素およびリチウムの含有量としては、バリウム１モルに対するマグネシウムがＭｇＯ換算で０．０１７〜０．０６モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で０．００１５〜０．０１モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．０１〜０．０３モルの割合であり、さらに、チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムがＹｂ２Ｏ３換算で６．３〜１５．６質量部、珪素がＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部、リチウムをＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜１．０４質量部の範囲であるとともに、バリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８であるものが良い。【００４６】
これらの範囲の誘電体磁器は、２５℃における比誘電率を４００以上、１２５℃における比誘電率を３８０以上、比誘電率の温度係数を絶対値で７００×１０−６／℃以下にすることが可能になる。【００４７】
次に、この実施形態の例の誘電体磁器の製法について説明する。先ず、素原料粉末として、純度がいずれも９９％以上のＢａＣＯ３粉末と、ＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末およびＭｎＣＯ３粉末とを用いる。これらの素原料粉末を、チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、ＭｇＯを０．０１〜０．０６モル、Ｙ２Ｏ３を０．０００７〜０．０３モル、ＭｎＣＯ３を０．００５〜０．０３モル配合する。【００４８】
次に、上記の素原料粉末の混合物を湿式混合し、乾燥させた後、温度９００〜１１００℃の温度範囲で仮焼し、粉砕する。このとき、仮焼粉末の結晶構造が立方晶系を主体とするものとなるように粒成長させることにより、常誘電性に近い比誘電率の温度特性を維持した高誘電率の誘電体磁器を得ることが可能になる。【００４９】
次いで、この仮焼粉末１００質量部に対してＹｂ２Ｏ３粉末を３．５〜５０質量部、ＳｉＯ２粉末を０．７〜６．０質量部、Ｂ２Ｏ３および/またはＬｉ２Ｏを０．３〜２．０質量部の割合で混合する。ここで、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３および/またはＬｉ２Ｏとを上記範囲で添加することでチタン酸バリウムを主成分とする結晶粒子を液相焼結させることができ、低温での焼成が可能となる。一般的に液相焼結の際にはセラミック粒子は粒成長し易いとされているが、上記組成では液相焼結時の粒成長を抑制することができる。そして、この混合粉末をペレット状に成形し、１１５０℃〜１３００℃の温度範囲で焼成を行うことによりこの実施形態の例の誘電体磁器を得ることができる。なお、焼成は大気中もしくは還元雰囲気中にて行うことができる。ここで、焼成温度はＳｉＯ２やＢ２Ｏ３および/またはＬｉ２Ｏの添加量とともに変わるが、焼成温度が１１５０℃よりも低い場合には十分に緻密化することができず誘電体磁器の密度が低いものとなり、一方、焼成温度が１３００℃よりも高い場合には結晶粒子が粒成長しすぎてしまうおそれがある。【００５０】
その他は第１の実施形態の誘電体磁器と製法が同様であり、第１の実施形態の誘電体磁器と同様にして、第２の実施形態の誘電体磁器を製造することができる。【００５１】
また、この第２の実施形態の例のコンデンサは、誘電体層として、この第２の実施形態の例の誘電体磁器を使用したほかは、図１に示した第１の実施形態のコンデンサと同じである。即ち、誘電体層１３として、高誘電率かつ安定な比誘電率の温度特性を示し、自発分極の小さい第２の実施形態の例の誘電体磁器を適用することにより、従来のコンデンサよりも高容量かつ容量温度特性の安定なコンデンサを形成できる。そのため、このコンデンサを電源回路に用いた場合、電気誘起歪に起因するノイズ音の発生を抑制できる。なお、導体層１４の材料は高積層化しても製造コストを抑制できるという点でＮｉやＣｕなどの卑金属が望ましく、特に、本発明のコンデンサを構成する誘電体層１３との同時焼成を図るという点でＮｉがより望ましい。この導体層１４の厚みは平均で１μｍ以下が好ましい。このようなコンデンサは、第１の実施形態の例と同様にして作製することができる。【００５２】
以下、実施例を挙げて本発明の誘電体磁器およびコンデンサを詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
（実施例Ｉ）
誘電体磁器を以下のように作製した。まず、いずれも純度が９９．９％のＢａＣＯ３粉末、ＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末を用意し、表１に示す割合で調合し混合粉末を調製した。表１に示す量は前記元素の酸化物換算量に相当する量である。【００５４】
次に、混合粉末を温度１０００℃にて仮焼し、仮焼粉末を粉砕した。この後、仮焼粉末１００質量部に対して、純度９９．９％のＹｂ２Ｏ３粉末を表１に示す割合で混合した。この後、混合粉末を造粒し、直径１６．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの形状のペレットを作製した。【００５５】
次に、各組成のペレットを１０個ずつ、大気中にて、表１に示す温度で焼成した。誘電体磁器の平均粒径は誘電体磁器の破断面を研磨した後、走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、次いで、その写真に映し出されている結晶粒子の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求めた。写真の倍率は約３００００倍で、写真の上で、約１０ｃｍ×１５ｃｍを観察領域とし、観察する領域は各試料３箇所とし、その平均値を求めた。【００５６】
焼成後の試料の表面にインジウム・ガリウムの導体層を印刷した。作製した誘電体磁器であるこれらの試料はＬＣＲメーター４２８４Ａ（ヒューレットパッカード社製）を用いて周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖにて静電容量を測定し、試料の直径と厚みおよび導体層の面積から比誘電率を算出した。試料数は各１０個とした。また、比誘電率の温度係数を２５〜１２５℃の範囲で測定した。【００５７】
また、得られた誘電体磁器について電気誘起歪の大きさを誘電分極の測定によって求めた。この場合、電圧を±１２５０Ｖの範囲で変化させた時の、０Ｖにおける電荷量（残留分極）の値で分極電荷を評価した。また、Ｘ線回折（２θ＝２０〜６０°、Ｃｕ−Ｋα）を用いて結晶相の同定を行った。また、試料の組成分析はＩＣＰ分析および原子吸光分析により行った。この場合、得られた誘電体磁器を硼酸と炭酸ナトリウムと混合し溶融させたものを塩酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ＩＣＰ発光分光分析にかけて定量化した。また、各元素の価数を周期表に示される価数として酸素量を求めた。【００５８】
表１に調製組成、仮焼粉末の平均粒径および焼成温度を示した。一方、表２には焼成後の結晶粒子の平均粒径と特性の結果を示した。ここで、表１におけるＹｂ２Ｏ３の添加量は仮焼粉末１００質量部に対する割合である。表２におけるＹｂ２Ｏ３の含有量は誘電体磁器中におけるチタン酸バリウム１００質量部に対する割合である。また、表２において、比誘電率の温度変化の曲線の欄において○を付してないものは２つのピークが見られなかった試料を示す。分極電荷の欄において○を付してないものは分極電荷が２０ｎＣ／ｃｍ２以下ではない試料を示す。【００５９】
【表１】
2008093684.tif 000003
【００６０】
【表２】
2008093684.tif 000004
【００６１】
表２の結果から明らかなように、本発明の誘電体磁器である試料Ｎｏ．Ｉ-２〜８、１１〜１５、１８〜２１、２３〜２７、２９、３０、３２および３５は、２５℃における比誘電率が２５２以上、１２５℃における比誘電率が２３０以上であり、２５〜１２５℃における比誘電率の温度係数が絶対値で９７６×１０−６／℃以下であった。【００６２】
特に、ＭｇＯを０．０１７〜０．０２３モル、Ｙ２Ｏ３を０．００１５〜０．０１モル、ＭｎＯを０．０１〜０．０１３モル、主成分であるチタン酸バリウム１００質量部に対するＹｂ２Ｏ３の含有量が６．３〜１５．６質量部であり、バリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である試料Ｎｏ．Ｉ-４〜６、１２〜１４、１９、２０、２５および２９では、２５℃における比誘電率が５８７以上、１２５℃における比誘電率が４９５以上、比誘電率の温度係数が絶対値で４６９×１０−６／℃以下であり、比誘電率の変化率を示す曲線が−５５℃〜１２５℃の温度範囲において２つのピークを有し、かつ誘電分極の測定において大きなヒステリシスが見られなかった。ヒステリシスの見られない試料は分極電荷が０Ｖにおいて２０ｎＣ／ｃｍ２以下であった。【００６３】
これらの試料から選択した試料Ｎｏ．Ｉ-４の誘電体磁器のＸ線回折図を図２に、同試料の比誘電率の変化を図３に、誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性を図４にそれぞれ示す。【００６４】
すなわち試料Ｎｏ．I-４の誘電体磁器は図２〜図４に見られるように、結晶構造が立方晶系を主体とするものであり、また、比誘電率の温度特性が２５℃を中心に２つのピークを有し、比誘電率の温度係数が小さく、さらに、電界−誘電分極特性のヒステリシスが小さいものであった。【００６５】
また、バリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．００５〜０．０３モル含有し、さらにチタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムがＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部で、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである本発明の範囲の他の試料についても、結晶構造が立方晶系を主体とするものであり、また、高誘電率で比誘電率の温度係数が小さいことを確認した。【００６６】
これに対して、本発明の範囲外の試料では、２５℃における比誘電率が２５０以上、比誘電率の温度係数が絶対値で１０００×１０−６／℃以下のうちのいずれかの特性を満足しないものであった。
（実施例II）
誘電体磁器を以下のように作製した。まず、いずれも純度が９９．９％のＢａＣＯ３粉末、ＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末を用意し、表３に示す割合で調合し混合粉末を調製した
次に、混合粉末を温度１０００℃にて仮焼して仮焼粉末を作製した後、得られた仮焼粉末を粉砕した。この後、仮焼粉末１００質量部に対して、純度９９．９％のＹｂ２Ｏ３粉末、ＳｉＯ２粉末およびＢ２Ｏ３粉末を表３に示す割合で混合した。この後、混合粉末を造粒し、直径１６．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの形状のペレットを作製した。【００６７】
次に、各組成のペレットを１０個ずつ、Ｈ２−Ｎ２の混合ガス雰囲気中にて、表３に示す温度で焼成した。誘電体磁器の平均粒径は誘電体磁器の破断面を研磨した後、走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、その写真に映し出されている結晶粒子の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求めた。写真の倍率は約３００００倍で、写真の上で、約１０ｃｍ×１５ｃｍを観察領域とし、観察する領域は各試料３箇所とし、その平均値を求めた。【００６８】
また、焼成後の試料の表面にインジウム・ガリウムの導体層を印刷し、ＬＣＲメーター４２８４Ａを用いて周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖにて静電容量を測定し、試料の直径と厚みおよび導体層の面積から比誘電率を算出した。また、比誘電率の温度係数を２５〜１２５℃の範囲で測定した。これらの測定は試料数を各１０個とし、その平均値を求めた。【００６９】
また、得られた誘電体磁器について電気誘起歪の大きさを誘電分極の測定によって求めた。この場合、電圧を±１２５０Ｖの範囲で変化させたときの、０Ｖにおける電荷量（残留分極）の値で分極電荷を評価した。さらに、試料の組成分析はＩＣＰ分析および原子吸光分析により行った。この場合、得られた誘電体磁器を硼酸と炭酸ナトリウムと混合し溶融させたものを塩酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ＩＣＰ発光分光分析にかけて定量化した。また、各元素の価数を周期表に示される価数として酸素量を求めた。【００７０】
表３に調製組成、仮焼粉末の平均粒径および焼成温度を、表４に焼成後の結晶粒子の平均粒径と特性の測定結果を示す。【００７１】
ここで、表４において、比誘電率の温度変化の曲線の欄において○を付してないものは２つのピークが見みられなかった試料を示す。分極電荷の欄において○を付してないものは分極電荷が２０ｎＣ／ｃｍ２以下ではない試料をそれぞれ示す。【００７２】
【表３】
2008093684.tif 000005
【００７３】
【表４】
2008093684.tif 000006
【００７４】
表４の結果から明らかなように、本発明の誘電体磁器である試料Ｎｏ．II-２〜８、１１〜１５、１８〜２２、２４〜２８、３０、３１、３４〜３８、４０および４７では、いずれも２５℃における比誘電率が２２０以上、１２５℃における比誘電率が２００以上であり、２５〜１２５℃における比誘電率の温度係数が絶対値で１０００×１０−６／℃以下であった。【００７５】
特に、ＭｇＯを０．０１７〜０．０６モル、Ｙ２Ｏ３を０．００１５〜０．０１モル、ＭｎＯを０．０１〜０．０１３モル、主成分であるチタン酸バリウム１００質量部に対するＹｂ２Ｏ３の含有量が６．３〜１５．６質量部、珪素がＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部およびホウ素がＢ２Ｏ３換算で０．３１〜１．０４質量部であり、バリウム１モルに対するチタン比が０．９７〜０．９８である試料Ｎｏ．II-４〜６、１２〜１４、１９、２０、２６、３０および３４〜３６では、２５℃における比誘電率が４００以上、１２５℃における比誘電率が３８０以上、比誘電率の温度係数が絶対値で７００×１０−６／℃以下であり、比誘電率の変化率を示す曲線が−５５℃〜１２５℃の温度範囲において２つのピークを有し、かつ誘電分極の測定において大きなヒステリシスが見られなかった。ヒステリシスの見られない試料は、分極電荷が０Ｖにおいて２０ｎＣ／ｃｍ２以下であった。【００７６】
これらの試料から選択した試料Ｎｏ．II-４の誘電体磁器のＸ線回折図を図５に、同試料の比誘電率の変化を図６に、同試料の電界−誘電分極特性を図７にそれぞれ示す。【００７７】
試料Ｎｏ．II-４の誘電体磁器は図５〜図７に見られるように、結晶構造が立方晶系を主体とするものであり、また、比誘電率の温度特性が２５℃を中心に２つのピークを有し、比誘電率の変化率が小さく、さらに、電界−誘電分極特性のヒステリシスが小さいものであった。【００７８】
また、バリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．００５〜０．０３モル含有し、そのチタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムがＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部、珪素がＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部およびホウ素がＢ２Ｏ３換算で０．３１〜２．１質量部で、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである本発明の範囲の他の試料についても、結晶構造が立方晶系を主体とするものであり、また、高誘電率で比誘電率の温度係数が小さいことを確認した。【００７９】
これに対して、本発明の範囲外の試料では、２５℃における比誘電率が２２０以上および比誘電率の温度係数が絶対値で１０００×１０−６／℃以下のうちのいずれかの特性を満足しないものであった。
（実施例III）
誘電体磁器を以下のように作製した。まず、いずれも純度が９９．９％のＢａＣＯ３粉末、ＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、ＭｎＣＯ３粉末を用意し、表５に示す割合で調合し混合粉末を調製した
次に、混合粉末を温度１０００℃にて仮焼して仮焼粉末を作製した後、得られた仮焼粉末を粉砕した。この後、仮焼粉末１００質量部に対して、純度９９．９％のＹｂ２Ｏ３粉末、ＳｉＯ２粉末およびＬｉ２Ｏ粉末を表５に示す割合で混合した。この後、混合粉末を造粒し、直径１６．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの形状のペレット状に成形した。【００８０】
次に、各組成のペレットを１０個ずつ、Ｈ２−Ｎ２の混合ガス雰囲気中にて、表５に示す温度で焼成した。誘電体磁器の平均粒径は誘電体磁器の破断面を研磨した後、走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、その写真に映し出されている結晶粒子の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求めた。写真の倍率は約３００００倍で、写真の上で、約１０ｃｍ×１５ｃｍを観察領域とし、観察する領域は各試料３箇所とし、その平均値を求めた。【００８１】
また、焼成後の試料の表面にインジウム・ガリウムの導体層を印刷し、ＬＣＲメーター４２８４Ａを用いて周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖにて静電容量を測定し、試料の直径と厚みおよび導体層の面積から比誘電率を算出した。また、比誘電率の温度係数を２５〜１２５℃の範囲で測定した。これらの測定は試料数を各１０個とし、その平均値を求めた。【００８２】
また、得られた誘電体磁器について電気誘起歪の大きさを誘電分極の測定によって求めた。この場合、電圧を±１２５０Ｖの範囲で変化させたときの、０Ｖにおける電荷量（残留分極）の値で分極電荷を評価した。さらに、試料の組成分析はＩＣＰ分析および原子吸光分析により行った。この場合、得られた誘電体磁器を硼酸と炭酸ナトリウムと混合し溶融させたものを塩酸に溶解させて、まず、原子吸光分析により誘電体磁器に含まれる元素の定性分析を行い、次いで、特定した各元素について標準液を希釈したものを標準試料として、ＩＣＰ発光分光分析にかけて定量化した。また、各元素の価数を周期表に示される価数として酸素量を求めた。【００８３】
表５に調製組成、仮焼粉末の平均粒径および焼成温度を、表６に焼成後の結晶粒子の平均粒径と特性の結果を示す。【００８４】
ここで、表６において、比誘電率の温度変化の曲線の欄において○を付してないものは２つのピークがみられなかった試料を、分極電荷の欄において○を付してないものは分極電荷が２０ｎＣ／ｃｍ２以下ではない試料をそれぞれ示す。【００８５】
【表５】
2008093684.tif 000007
【００８６】
【表６】
2008093684.tif 000008
【００８７】
表６の結果から明らかなように、本発明の誘電体磁器である試料Ｎｏ．III-２〜８、１１〜１５、１８〜２２、２４〜２８、３０、３１、３４〜３８、４０および４７では、２５℃における比誘電率が２２０以上、１２５℃における比誘電率が２００以上であり、２５〜１２５℃における比誘電率の温度係数が絶対値で１０００×１０−６／℃以下であった。【００８８】
特に、ＭｇＯが０．０１７〜０．０６モル、Ｙ２Ｏ３が０．００１５〜０．０１モル、ＭｎＯが０．０１〜０．０３モル、主成分であるチタン酸バリウム１００質量部に対するＹｂ２Ｏ３の含有量が６．３〜１５．６質量部、珪素がＳｉＯ２換算で０．７３〜３．１３質量部およびリチウムがＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜１．０４質量部であり、バリウム１モルに対するチタン比を０．９７〜０．９８である試料Ｎｏ．III-４〜６、１２〜１４、１９〜２２、２６〜２８、３０および３４〜３６では、２５℃における比誘電率が４００以上、１２５℃における比誘電率が３８０以上、比誘電率の温度係数が絶対値で７００×１０−６／℃以下であり、比誘電率の変化率を示す曲線が−５５℃〜１２５℃の温度範囲において２つのピークを有し、かつ誘電分極の測定において大きなヒステリシスが見られなかった。ヒステリシスの見られない試料は分極電荷が０Ｖにおいて２０ｎＣ／ｃｍ２以下であった。【００８９】
これらの試料から選択した試料Ｎｏ．III-４の誘電体磁器のＸ線回折図を図８に、同試料の比誘電率の変化を示すグラフを図９に、および同試料の電界−誘電分極特性を図１０にそれぞれ示す。【００９０】
試料Ｎｏ．III-４の誘電体磁器は、図８〜図１０に見られるように、結晶構造が立方晶系を主体とするものであり、また、比誘電率の温度特性が２５℃を中心に２つのピークを有し、比誘電率の温度係数が小さく、さらに、電界−誘電分極特性のヒステリシスが小さいものであった。【００９１】
また、バリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．００５〜０．０３モル含有し、そのチタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムがＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部、珪素がＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部およびリチウムがＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜２．１質量部で、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである本発明の範囲の他の試料についても、結晶構造が立方晶系を主体とするものであり、また、高誘電率で比誘電率の温度係数が小さいことを確認した。【００９２】
また、試料Ｎｏ．III−５の組成において、Ｌｉ２Ｏの量の半分をＢ２Ｏ３で置き換えて調製し、同様の温度で焼成して作製した誘電体磁器についても、結晶粒子の平均粒径、２５℃および１２５℃における比誘電率は同じであり、また、比誘電率の温度変化の曲線には２つの極大ピークがあり、分極電荷は２０ｎＣ／ｃｍ２以下であった。【００９３】
これに対して、本発明の範囲外の試料では、２５℃における比誘電率が２００未満であるか、または誘電分極にヒステリシスがあり、比誘電率の温度係数が絶対値で１０９５×１０−６／℃以上であった。
【図１】
2008093684.tif 000009
【図２】
2008093684.tif 000010
【図３】
2008093684.tif 000011
【図４】
2008093684.tif 000012
【図５】
2008093684.tif 000013
【図６】
2008093684.tif 000014
【図７】
2008093684.tif 000015
【図８】
2008093684.tif 000016
【図９】
2008093684.tif 000017
【図１０】
2008093684.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月22日(2008.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
チタン酸バリウムを主成分とし、立方晶系を主体とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有する誘電体磁器であって、
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モル含有するとともに、
前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有し、
かつ前記結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍであることを特徴とする誘電体磁器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
誘電体層と導体層との積層体から構成されているコンデンサであって、
前記誘電体層を構成する誘電体磁器が、チタン酸バリウムを主成分とし、立方晶系を主体とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とからなり、
前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モル含有するとともに、
さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有し、かつ前記結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍであることを特徴とするコンデンサ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
［０００６］
一方、温度補償型の積層セラミックコンデンサは、それを構成する誘電体磁器が、常誘電性であるため誘電分極を示すヒステリシスがなく、強誘電性特有の電気誘起歪が起こらないという利点があるものの、誘電体磁器の比誘電率が低いために蓄電能力が低くバイパスコンデンサとしての性能を満たさないという問題があった。
［０００７］
従って、本発明の目的は、高誘電率かつ安定な比誘電率の温度特性を示す誘電体磁器と、それを用いたコンデンサを提供することである。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とし、立方晶系を主体とする結晶粒子と、該結晶粒子間に形成された粒界相とを有し、前記チタン酸バリウムを構成するバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モル含有するとともに、前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有し、かつ前記結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍである。
［０００９］
さらに、前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有するのがよい。
［００１０］
また、本発明のコンデンサは、誘電体層と導体層との積層体から構成されており、上記誘電体層が前記した誘電体磁器からなる。
発明の効果
［００１１］
本発明の誘電体磁器は、従来の強誘電性を有する誘電体磁器よりも比誘電率の温度変化率が小さく、また、従来の常誘電性を有する誘電体磁器に比較して高誘電率である。さらに、本発明の誘電体磁器は、安定な比誘電率の温度特性を示すとともに、自発分極が小さくなる。
［００１２］
本発明のコンデンサは、誘電体層として上記誘電体磁器を適用することにより、従来のコンデンサよりも高容量かつ容量温度特性の安定なコンデンサを形成できる。その為、このコンデンサを電源回路に用いた場合、電気誘起歪に起因するノイズ音の発生を抑制できる。
図面の簡単な説明
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［００１３］
［図１］本発明のコンデンサの一例を示す断面模式図である。
［図２］実施例Ｉで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．Ｉ−４）のＸ線回折図である。
［図３］実施例Ｉで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．Ｉ−４）についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
［図４］実施例Ｉで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．Ｉ−４）について求めた誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性のグラフである。
［図５］実施例ＩＩで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．ＩＩ−４）のＸ線回折図である。
［図６］実施例ＩＩで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．ＩＩ−４）についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
［図７］実施例ＩＩで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．ＩＩ−４）について求めた誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性のグラフである。
［図８］実施例ＩＩＩで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．ＩＩＩ−４）のＸ線回折図の代表例である。
［図９］実施例ＩＩＩで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．ＩＩＩ−４）についての比誘電率の変化率を示すグラフである。
［図１０］実施例ＩＩＩで得た誘電体磁器（試料Ｎｏ．ＩＩＩ−４）について求めた誘電分極（Ｖ−Ｑ）特性のグラフである。
発明を実施するための最良の形態
［００１４］
＜第１の実施形態＞
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分として、これにマグネシウム、イットリウム、マンガンおよびイッテルビウムを含有するものであり、それらの含有量はバリウム１モルに対して、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンをＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モルである。さらに本発明の誘電体磁器は、前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部含有する。また、この実施形態に係る誘電体磁器は、結晶粒子の結晶構造が立方晶系を主体としたものである。
［００１５］
さらに、この実施形態に係る誘電体磁器では、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０５〜０．２μｍであるものが望ましい。
［００１６］
上記組成および粒径の範囲であると、室温（２５℃）における比誘電率を２５０以上、１２５℃における比誘電率を２３０以上および２５℃〜１２５℃間における比誘電率の温
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００３４］
上述の実施形態の例の誘電体磁器を誘電体磁器を用いたコンデンサはコンデンサ本体１０の両端部に外部電極１２が設けられている。コンデンサ本体１０は誘電体層１３と内部電極層である導体層１４とが交互に積層され構成されている。ここでの誘電体層１３は上述の誘電体磁器によって形成される。導体層１４の材料は高積層化しても製造コストを抑制できるという点でＮｉやＣｕなどの卑金属が望ましく、特に、コンデンサを構成する誘電体層１３との同時焼成を図るという点でＮｉがより望ましい。この導体層１４の厚みは平均で１μｍ以下が好ましい。
［００３５］
また、このようなコンデンサを作製する場合には、上述した混合粉末をグリーンシートに成形するとともに、導体層となる導体ペーストを調製して前記グリーンシートの表面に印刷した後、積層して積層体を形成する。しかる後、積層体の端面にさらに導体ペーストを印刷して焼成し、外部電極１２を形成することによりコンデンサを得ることができる。
＜第２の実施形態＞
この実施形態の例の誘電体磁器は、チタン酸バリウムを主成分とし、これにマグネシウム、イットリウム、マンガン、イッテルビウム、珪素、ホウ素および／またはリチウムを含有するものであり、その含有量はバリウム１モルに対して、マグネシウムがＭｇＯ換算で０．０１〜０．０６モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で０．０００７〜０．０３モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．０００２〜０．０３モルであり、さらに前記チタン酸バリウム１００質量部に対して、イッテルビウムをＹｂ２Ｏ３換算で３．６〜５２．１質量部、珪素をＳｉＯ２換算で０．７３〜６．３質量部、ホウ素およびリチウムのうち少なくとも１種をＢ２Ｏ３換算およびＬｉ２Ｏ換算にて合計で０．３１〜２．１質量部含有する。
［００３６］
ここで、ホウ素は単独でＢ２Ｏ３換算で０．３１〜２．１質量部含有されてもよく、リチウムは単独でＬｉ２Ｏ換算で０．３１〜２．１質量部含有されてもよい。また、ホウ素とリチウムとを混合して使用する場合、それらの酸化物換算での総量が０．３１〜２．１質量部であるのがよい。
［００３７］
この誘電体磁器では、結晶粒子の結晶構造が立方晶系を主体としたものである。また、誘電体磁器を構成する結晶粒子の平均粒径は０．０５〜０．２μｍである。
［００３８］
この実施形態に係る誘電体磁器は、チタン酸バリウムにマグネシウム、イットリウム、
【国際調査報告】
2008093684.tif 000019
2008093684.tif 000020
2008093684.tif 000021
2008093684.tif 000022