(57)【要約】【課題】本発明は、積層型電子部品の誘電率が低下するのを防止でき、かつ耐電圧を向上させることができる誘電体シートおよびこれを用いた積層型電子部品を提供することを目的とするものである。【解決手段】ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加するようにし、かつ誘電率の低いガラスは添加していないため、この誘電体シート１を使用した積層型電子部品は誘電率が低下するのを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加してなる誘電体シート。
【請求項２】
ＴｉＯ2１００重量部に対し、ＣｕＯを０．０１〜０．５重量部添加した請求項１記載の誘電体シート。
【請求項３】
ＴｉＯ2１００重量部に対し、Ｍｎ酸化物を０．０５〜０．５重量部添加した請求項１記載の誘電体シート。
【請求項４】
ＴｉＯ2１００重量部に対し、Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜０．５重量部添加した請求項１記載の誘電体シート。
【請求項５】
ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加してなる誘電体シートと、内部導体とを積層して構成した積層型電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型コンデンサ、積層型ノイズフィルタ等の積層型電子部品に使用される誘電体シートおよびこれを用いた積層型電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘電体シートは、ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＭｎ酸化物と、約９００℃の低温で焼成できるようにするためのガラスおよびＣｕＯを添加することによって形成していた。そして、この誘電体シートを用いて積層型コンデンサ等の積層型電子部品を作製していた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１−２３６５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の誘電体シートは、低温焼成を可能とするためにガラスが添加されているが、ガラスの誘電率は低いため、積層型電子部品の誘電率は低くなっていた。さらに、ＴｉＯ2に対してガラスを添加せずに、ＣｕＯのみを添加して誘電体シートを作製し約９００℃で低温焼成すると、ＴｉＯ2とＣｕＯの共結晶が生じるが、局所的にＣｕＯが存在するとき、このＴｉＯ2とＣｕＯの共結晶が成長を続けてＴｉＯ2の粒子が異常粒成長して非常に大きくなる場合があるため、ＴｉＯ2の粒子間の隙間が大きくなり、この結果、積層型電子部品の耐電圧の低下を引き起こす可能性があるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、積層型電子部品の誘電率が低下するのを防止でき、かつ耐電圧を向上させることができる誘電体シートおよびこれを用いた積層型電子部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加してなるもので、この構成によれば、ＴｉＯ2を主成分とする誘電体シートに誘電率の低いガラスを添加していないため、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は誘電率が低下するのを防止することができる。また、この誘電体シートは主成分とするＴｉＯ2にＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加しているため、これらのＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5は主成分であるＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができる。この結果、ＴｉＯ2の粒子間の隙間を小さくできるため、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は耐電圧を向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、ＴｉＯ2１００重量部に対し、ＣｕＯを０．０１〜０．５重量部添加して誘電体シートを構成したもので、この構成によれば、ＣｕＯの添加量を０．０１重量部以上としているため、誘電体シートを低温で焼成することができ、また、このＣｕＯの添加量の上限は０．５重量部以下としているため、析出するＣｕＯの結晶は少なくなり、これにより、ＣｕＯとＴｉＯ2の共結晶が少なくなるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長は起こりにくくなる。この結果、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は耐電圧を向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、ＴｉＯ2１００重量部に対し、Ｍｎ酸化物を０．０５〜０．５重量部添加して誘電体シートを構成したもので、この構成によれば、Ｍｎ酸化物の添加量を０．０５重量部以上としているため、Ｍｎ酸化物がＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができ、これにより、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は耐電圧を向上させることができる。また、このＭｎ酸化物の添加量の上限はＭｎ酸化物を０．５重量部以下としているため、この誘電体シートを使用した積層型電子部品の焼成密度を向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、ＴｉＯ2１００重量部に対し、Ｎｂ2Ｏ5を０．０５〜０．５重量部添加して誘電体シートを構成したもので、この構成によれば、Ｎｂ2Ｏ5の添加量を０．０５重量部以上としているため、Ｎｂ2Ｏ5がＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができ、これにより、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は耐電圧を向上させることができる。また、このＮｂ2Ｏ5の添加量の上限は０．５重量部以下としているため、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は焼成密度を向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の発明は、ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加してなる誘電体シートと、内部導体とを積層して構成したもので、この構成によれば、積層型電子部品の誘電体シートとして、誘電率の低いガラスを添加していない誘電体シートを使用しているため、積層型電子部品の誘電率が低下するのを防止することができる。また、前記誘電体シートは、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加した誘電体シートを使用しているため、これらのＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5は主成分であるＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができる。これにより、ＴｉＯ2の粒子間の隙間を小さくできるため、この誘電体シートを使用して構成した積層型電子部品は耐電圧を向上させることができるという作用効果が得られるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の誘電体シートは、ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加するようにし、かつ誘電率の低いガラスは添加していないため、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は誘電率が低下するのを防止することができる。また、この誘電体シートは主成分とするＴｉＯ2にＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加しているため、これらのＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5は主成分であるＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができる。この結果、ＴｉＯ2の粒子間の隙間を小さくできるため、この誘電体シートを使用した積層型電子部品は耐電圧を向上させることができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態における誘電体シートは、ＴｉＯ2を主成分とし、これに少なくともＣｕＯ、Ｍｎ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5を添加してなるものである。
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態における誘導体シートの製造方法について説明する。
【００１５】
まず、ＴｉＯ2の粉末１００重量部に対し、ＣｕＯが０．０１〜０．５重量部、Ｍｎ2Ｏ3が０．０５〜０．５重量部、Ｎｂ2Ｏ5が０．０５〜０．５重量部となるようにそれぞれの粉末を秤量し、これに溶媒、および樹脂と可塑剤と溶剤とを溶解させたビヒクルを適量加えて溶融材を得る。
【００１６】
なお、Ｍｎ酸化物としては、Ｍｎ2Ｏ3に限らずＭｎＯ4、Ｍｎ3Ｏ4等を用いてもよい。
【００１７】
次に、この溶融材をボールミルに投入して混合しセラミック塗料を形成する。
【００１８】
最後に、このセラミック塗料を脱泡してスラリーを得た後、ＰＥＴフィルム等からなるベースフィルム上に、このスラリーをドクターブレード法により塗工し乾燥させて誘電体シートを形成する。
【００１９】
図１は、上記のようにして得られた誘電体シートを用いた本発明の一実施の形態における積層型電子部品の一例である積層型コンデンサの断面図である。
【００２０】
本発明の一実施の形態における積層型コンデンサは、図１のように、複数の誘電体シート１と内部導体２とを交互に積層して得られた積層体３の両端部に、内部導体２と接続されるように外部電極４が設けられている。
【００２１】
ここで、内部導体２は、銀などの導電材料からなり、方形状となっている。また、上下方向に隣り合う内部導体２は、積層体３の異なる端面に設けられた外部電極４と接続するように形成されている。なお、図１では、誘電体シート１が３枚、内部導体２が２個となっているが、他の数でも構わない。
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態における積層型コンデンサの製造方法について説明する。
【００２３】
図１において、まず、上記した方法により得られた複数の誘電体シート１と内部導体２とを交互に積層して積層体３を形成する。このとき、上下方向に隣り合う内部導体２は、積層体３の異なる端面に露出するようにする。
【００２４】
次に、積層体３を、９００℃で２時間焼成する。
【００２５】
最後に、積層体３の両端部に、露出した内部導体２と接続されるように外部電極４を形成する。
【００２６】
上記した本発明の一実施の形態においては、積層型コンデンサの誘電体シート１として、誘電率の低いガラスを添加していない誘電体シート１を使用しているため、積層型コンデンサの誘電率が低下するのを防止することができる。また、前記誘電体シート１は、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5を添加した誘電体シート１を使用しているため、これらのＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5は主成分であるＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができる。これにより、ＴｉＯ2の粒子間の隙間を小さくできるため、この誘電体シート１を使用して構成した積層型コンデンサは耐電圧を向上させることができる。そしてまた、ＴｉＯ2の粒子間の隙間を小さくできることによって、積層型コンデンサの耐湿性も向上させることができるものである。
【００２７】
なお、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、Ｍｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5以外の材料については、工程での持ち運び等においてやむなく混入する場合であって、微細量で特性に影響を及ぼさない程度なら入っていても構わない。
【００２８】
ここで、図２（ａ）は、ＴｉＯ2の粒子が異常粒成長した場合の模式図、図２（ｂ）は、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長が抑制された場合の模式図を示している。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、ＴｉＯ2の粒子１１が異常粒成長したときは、ポア（隙間）１２が生じるため、積層型コンデンサの耐電圧は低くなるが、図２（ｂ）に示すように、ＴｉＯ2の粒子１１が異常粒成長するのを抑制されたときは、ポア（隙間）１２は生じないため、積層型コンデンサの耐電圧を向上させることができる。
【００３０】
図３は、本発明の一実施の形態における積層型コンデンサにおいて、誘電体シートにガラスを混合した場合と混合しない場合との誘電率を比較した図である。
【００３１】
このとき、本実施例品としては、ＴｉＯ2が１００重量部、ＣｕＯが０．２重量部、Ｍｎ2Ｏ3が０．１５重量部、Ｎｂ2Ｏ5が０．１５重量部となるようにして得られた誘電体シートを用いて、図１に示す積層型コンデンサを作製し９００℃で焼成したものを使用した。そして、比較品としては、これらの誘電体シートにＺｎＯ系のガラスを１０重量部混入した以外は本発明品と同じものを使用した。
【００３２】
図３から明らかなように、本発明のようにガラスを混合しない方が、比較品のようにガラスを混合した場合より誘電率が高いことがわかる。
【００３３】
また、上記本発明の一実施の形態における誘電体シートは、ＴｉＯ2１００重量部に対し、ＣｕＯの添加量を０．０１〜０．５重量部の範囲としているもので、この場合、ＣｕＯは添加量を０．０１重量部以上としているため、誘電体シートを例えば８５０℃〜９５０℃の低温で焼成することができ、また、このＣｕＯは添加量の上限を０．５重量部以下としているため、析出するＣｕＯの結晶は少なくなり、これにより、ＣｕＯとＴｉＯ2の共結晶が少なくなるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長は起こりにくくなる。これにより、この誘電体シートを使用した積層型コンデンサは耐電圧を向上させることができるものである。
【００３４】
そしてまた、上記本発明の一実施の形態における誘電体シートは、ＴｉＯ2１００重量部に対し、Ｍｎ酸化物またはＮｂ2Ｏ5の添加量をそれぞれ０．０５〜０．５重量部の範囲としているもので、この場合、Ｍｎ酸化物またはＮｂ2Ｏ5は添加量をそれぞれ０．０５重量部以上としているため、Ｍｎ酸化物またはＮｂ2Ｏ5がＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することになり、これにより、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動するのを抑制できるため、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑えることができ、これにより、この誘電体シートを使用した積層型コンデンサは耐電圧を向上させることができる。また、このＭｎ酸化物またはＮｂ2Ｏ5は添加量の上限をそれぞれ０．５重量部以下としているため、この誘電体シートを使用した積層型コンデンサは焼成密度を向上させることができるものである。
【００３５】
なお、上記したＭｎ酸化物、Ｎｂ2Ｏ5は少なくとも一方あればよいが、両方あれば積層型コンデンサの耐電圧をより効果的に向上させることができる。また、Ｎｂ2Ｏ5の代わりにＡｌ2Ｏ3を添加してもよい。
【００３６】
図４は、ＴｉＯ2１００重量部に対するＣｕＯの添加量と、積層型コンデンサの耐電圧の不良率との関係を示す図である。
【００３７】
このとき、試料としては、ＣｕＯが所定重量部、ＴｉＯ2が１００重量部、Ｍｎ2Ｏ3が０．１５重量部、Ｎｂ2Ｏ5が０．１５重量部となるようにして得られた誘電体シートを用いて、図１に示す積層型コンデンサを作製し９００℃で焼成したものを使用した。そして、この試料２０個の耐電圧を測定し、その平均値が２．０Ｖ／μｍ以下のものを不良とした。
【００３８】
図４から明らかなように、ＣｕＯの添加量は０．０１〜０．５重量部の範囲であれば、耐電圧の不良は発生しないものである。
【００３９】
なお、ＣｕＯの添加量が０．０１重量部より少ない時に、耐電圧の不良が発生したのは、９００℃の低温では誘電体シートを焼成できていないからであると考えられる。また、ＣｕＯの添加量が０．５重量部より多い時に、耐電圧の不良が発生したのは、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長を抑制できないからである。
【００４０】
図５（ａ）は、ＴｉＯ2１００重量部に対するＭｎ2Ｏ3の添加量と、積層型コンデンサの耐電圧の不良率との関係を示す図、図５（ｂ）は、ＴｉＯ2１００重量部に対するＭｎ2Ｏ3の添加量と、積層型コンデンサの焼成密度の不良率との関係を示す図である。
【００４１】
このとき、試料としては、Ｍｎ2Ｏ3が所定重量部、ＴｉＯ2が１００重量部、ＣｕＯが０．２重量部、Ｎｂ2Ｏ5が０．１５重量部となるようにして得られた誘電体シートを用いて、図１に示す積層型コンデンサを作製し９００℃で焼成したものを使用した。そして、この試料２０個の耐電圧を測定し、その平均値が２．０Ｖ／μｍ以下のもの、および焼成後の誘電体シートの焼成密度の平均値が３．０ｇ／ｃｍ3以下のものを不良とした。
【００４２】
図５（ａ）（ｂ）から明らかなように、Ｍｎ2Ｏ3の添加量は０．０５〜０．５重量部の範囲であれば、耐電圧ならびに焼成密度の不良は発生しなかった。
【００４３】
なお、Ｍｎ酸化物の添加量が０．０５重量部より少ないときに、耐電圧の不良が発生したのは、Ｍｎ酸化物がＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することがほとんどできないため、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動し、これにより、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長が発生するからである。
【００４４】
また、Ｍｎ酸化物の添加量が０．５重量部より多いときと０．０５重量部より少ないときに、焼成密度の不良が発生、すなわち焼成密度が小さくなっているが、このように焼成密度が小さくなると、誘電体シートの緻密性が確保できないため、耐電圧の不良も同時に発生するものである。
【００４５】
図６（ａ）は、ＴｉＯ2１００重量部に対するＮｂ2Ｏ5の添加量と、積層型コンデンサの耐電圧の不良率との関係を示す図、図６（ｂ）は、ＴｉＯ2１００重量部に対するＮｂ2Ｏ5の添加量と、積層型コンデンサの焼成密度の不良率との関係を示す図である。
【００４６】
このとき、試料としては、Ｎｂ2Ｏ5が所定重量部、ＴｉＯ2が１００重量部、ＣｕＯが０．２重量部、Ｍｎ2Ｏ3が０．１５重量部となるようにして得られた誘電体シートを用いて、図１に示す積層型コンデンサを作製し９００℃で焼成したものを使用した。なお、判定基準は図５で説明したものと同じとした。
【００４７】
図６（ａ）（ｂ）から明らかなように、Ｎｂ2Ｏ5の添加量は０．０５〜０．５重量部の範囲であれば、耐電圧ならびに焼成密度の不良は発生しないものである。
【００４８】
なお、Ｎｂ2Ｏ5の添加量が０．０５重量部より少ないときに、耐電圧の不良が発生したのは、Ｎｂ2Ｏ5がＴｉＯ2の粒子の粒界に存在することがほとんどできないため、焼成時にＴｉＯ2の粒子の粒界が移動し、これにより、ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長が発生するからである。
【００４９】
また、Ｎｂ2Ｏ5の添加量が０．５重量部より多いときに、焼成密度の不良が発生、すなわち焼成密度が小さくなっているが、このように焼成密度が小さくなると、誘電体シートの緻密性が確保できないため、耐電圧の不良も同時に発生するものである。
【００５０】
なお、図４〜図６において説明した試料は全て、誘電率は７０以上であり、この誘電率については問題がなかった。
【００５１】
また、上記本発明の一実施の形態においては、積層型電子部品の一例として、積層型コンデンサについて説明したが、誘電体シートを用いるものであれば、この積層型コンデンサ以外の、内部導体をスパイラル状に形成した積層型インダクタ等の他の積層型電子部品にも本発明は適用できるものであり、そしてこの他の積層型電子部品においても、上記本発明の一実施の形態と同様に誘電率が低下するのを防止でき、かつ耐電圧を向上させることができるという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る誘電体シートは、積層型電子部品の誘電率が低下するのを防止でき、かつ耐電圧を向上させることができるもので、積層型コンデンサ、積層型ノイズフィルタ等の積層型電子部品に適用して有用となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態における積層型電子部品の一例である積層型コンデンサの断面図
【図２】（ａ）ＴｉＯ2の粒子が異常粒成長した場合の模式図、（ｂ）ＴｉＯ2の粒子の異常粒成長が抑制された場合の模式図
【図３】同積層型コンデンサにおいて、誘電体シートにガラスを混合した場合と混合しない場合との誘電率を比較した図
【図４】同積層型コンデンサにおいて、ＴｉＯ2１００重量部に対するＣｕＯの添加量と、積層型電子部品の耐電圧の不良率との関係を示す図
【図５】（ａ）同積層型コンデンサにおいて、ＴｉＯ2１００重量部に対するＭｎ2Ｏ3の添加量と、積層型コンデンサの耐電圧の不良率との関係を示す図、（ｂ）同積層型コンデンサにおいて、ＴｉＯ2１００重量部に対するＭｎ2Ｏ3の添加量と、積層型コンデンサの焼成密度の不良率との関係を示す図
【図６】（ａ）同積層型コンデンサにおいて、ＴｉＯ2１００重量部に対するＮｂ2Ｏ5の添加量と、積層型コンデンサの耐電圧の不良率との関係を示す図、（ｂ）同積層型コンデンサにおいて、ＴｉＯ2１００重量部に対するＮｂ2Ｏ5の添加量と、積層型コンデンサの焼成密度の不良率との関係を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１  誘電体シート
２  内部導体
【図１】
2005340129.tif 000003
【図２】
2005340129.tif 000004
【図３】
2005340129.tif 000005
【図４】
2005340129.tif 000006
【図５】
2005340129.tif 000007
【図６】
2005340129.tif 000008