(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２μｍ以下の誘電体層とこの誘電体層表裏面にそれぞれ設けた電極とを備え、前記誘電体層は平均粒径が０．５μｍ以下のＢａＴｉＯ3を主成分とし、このＢａＴｉＯ3が１００モルに対してＭｇＯが１モル以下だけ添加されるとともに１２００℃以上の温度で焼成された多結晶体よりなり、前記多結晶体の結晶構造は正方晶ペロブスカイト型であって、ｃ軸／ａ軸比の値が１．００５から１．００９であることを特徴とするセラミックコンデンサ。
【請求項２】
請求項１のセラミックコンデンサを製造するにあたって、ｃ軸／ａ軸比の値が１．００５から１．００９になるようにするために、ＢａＴｉＯ3が１００モルに対してＭｇＯを１モル以下だけ添加するとともに１２００℃以上の温度で焼成するセラミックコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックコンデンサとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種セラミックコンデンサは誘電体層と誘電体層の表裏面にそれぞれ設けた電極とを備えた構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなセラミックコンデンサにおける要望としては大容量化が求められており、そのためには誘電体層の高誘電率化が求められている。しかしながら、このセラミックコンデンサにおいて小型大容量化を達成しようとした場合、誘電体層として求められる厚さは１〜２μｍ以下となっており、このような１〜２μｍ以下の誘電体層を用いたセラミックコンデンサの誘電率を３０００程度にしか高めることができていないのが現状である。すなわち、この１〜２μｍ以下の誘電体層を形成するためのＢａＴｉＯ3の粉体はできるだけ小さな粒径のものを用いる必要があり、このような小さな粒経のＢａＴｉＯ3を用いた場合には、その誘電率がどんどん小さくなってしまうことから、現在のところ、誘電率を３０００程度にしか高めることができなかった。
【０００４】
そこで本発明は、このように誘電体層の厚さが１〜２μｍ以下というようなものであったとしても、その誘電率を３５００以上にすることができるようにすることを目的とするものである。
【０００５】
そして、この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、２μｍ以下の誘電体層とこの誘電体層表裏面にそれぞれ設けた電極とを備え、前記誘電体層は平均粒径が０．５μｍ以下のＢａＴｉＯ3を主成分とし、このＢａＴｉＯ3が１００モルに対してＭｇＯが１モル以下だけ添加されるとともに１２００℃以上の温度で焼成された多結晶体よりなり、前記多結晶体の結晶構造は正方晶ペロブスカイト型であって、ｃ軸／ａ軸比の値が１．００５から１．００９としたものである。これにより、誘電体層の厚さが１〜２μｍ以下というようなものであったとしても、従来では困難とされていた誘電率を３５００以上の極めて高いものにすることができる。
【０００６】
次に本発明の請求項２に記載の発明は、それを製造するにあたって、ｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９にするために、平均粒径が０．５μｍ以下のＢａＴｉＯ3を主成分とし、このＢａＴｉＯ3が１００モルに対してＭｇＯを１モル以下だけ添加するとともに１２００℃以上の温度で焼成するものである。通常であれば、コアシェル構造を得るためにＭｇＯを２モル以上添加することが常識となっていたが、高い誘電率を得ることを目指し敢えてその添加量を半分の１モル以下だけにし、ｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９にすることによって極めて高い高誘電率のセラミックコンデンサが製造できるようにするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１は本発明の一実施の形態のセラミックコンデンサを示している。この図１において、１は誘電体層で、この誘電体層１の内部には所定間隔をおいて、交互に電極２が設けられている。そして、これら交互に設けられた電極はその両端に引き出され、そこにおいて外部電極３に接続されている。この構成は全て一般的なセラミックコンデンサの構造であるので、これ以上の説明は省略する。
【０００９】
本発明において重要なことは、この図１において誘電体層１及び誘電体層１の上下において対向する電極２間における誘電体層１の厚さとその厚さの中における結晶構造である。具体的には図１に示すセラミックコンデンサは小型大容量のセラミックコンデンサであって、電極２間の誘電体層１の層厚は１〜２μｍとなっている。つまり電極２間の誘電体層１の膜厚を薄くして、電極２間をできるだけ近くで対向させることにより、大きな静電容量を得ようとしているものである。
【００１０】
さて、そのような大きな静電容量を得るためには、このような接近した電極２間における誘電体層１の誘電率を高くすることが極めて重要となる。そのために本発明においては、この誘電体層１は次のようにして形成した。すなわち、出発材料としては平均粒径０．２μｍのＢａＴｉＯ3の粉体に対して各種添加物を添加する。その添加物は、具体的にはＭｇＯ，ＭｎＯ2，Ｄｙ2Ｏ3，Ｖ2Ｏ5，Ｂａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系ガラスである。このような材料を混合し、乾燥し、仮焼し、粉砕する。そしてこの粉砕粉を各種バインダーとまぜて、シート成形したものが、この図１における電極２間の誘電体層１となるものである。
【００１１】
次に、上記シートと電極２を交互に積層し、その状態で１２００〜１３００℃で焼成し、その後その両端面を削ることによりその両端面に電極を露出させ、この露出させた部分に外部電極３を設けて図１のセラミックコンデンサを完成させる。
【００１２】
この場合に重要なことは、図２にも示したが、電極２間は焼成後わずか１〜２μｍ程度の誘電体層１となっており、この１〜２μｍの誘電体層１の間に平均粒径が０．５μｍ以下の結晶粒４が、２段、３段、あるいは４段に積み重なった構成になっていることである。しかし、この実施形態において作成したものは、電極２間における結晶粒４の平均粒径は０．５μｍ以下となっている。このように０．５μｍ以下となっても、その結晶粒４の結晶構造は図３に示したようになっている。すなわち、そのｃ軸／ａ軸比の値は１．００５から１．００９になるように上述した添加物、例えばＭｇＯの添加量をコントロールすることによって達成している。先に結論について説明するが、このように結晶粒４のｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９になるようにした場合には、図４に示すように電極２間における誘電体層１の誘電率を３５００以上にすることが可能であった。我々はこのように結晶粒４のｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９に設定することによってのみ、従来では到底達成することができなかった３５００もの誘電率を得ることが可能になるということを発見した。このことに重大な起点を置いて我々はそのようにするためには、どのように材料を選定することが重要なのか、具体的になぜ３５００もの誘電率になるのかについて各種の考察をした。
【００１３】
つまり本来であれば結晶粒４の平均粒径が０．５μｍ以下のものは図５に示すようにｃ軸／ａ軸比の値はほぼ１．０００になる。これは結晶粒４の平均粒径が小さくなればなるほどこの値は１．０００に極めて近くなる。このように、１．０００に近いということは図４から明らかなように、やはり従来でもそうであったようにその誘電率は高くとも３０００程度のものしか得られないというものであった。それに対して我々は、どのようにすれば３０００をはるかに越えた高い誘電率のものを得られるかを鋭意検討し、上述したｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９に設定するためにＭｇＯの添加量を従来のセラミックコンデンサであれば、ＢａＴｉＯ3が１００モルに対してＭｇＯを２モル以上添加するのが常識であったものを１モル以下に抑えるようにした。このようにすれば、なぜｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９にできるのかということは現在のところ充分には解明できていないが、おそらくこのようにＭｇＯの量を減少させればコアシェル構造においてその表面にシェルができない結晶粒４ができることによってコアシェル構造を持つものに対してストレスを加え、このストレスによってｃ軸が伸張しこれによって、ｃ軸／ａ軸比の値が１．００５から１．００９になるものではないかと考えている。いずれにせよ、我々が選択したようにｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９にすることにより図４からも明らかなように従来ではとても得ることができなかった誘電率３５００以上を達成でき、これによりますます小型大容量のセラミックコンデンサを得ることができたものである。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、平均粒径が０．５μｍ以下のＢａＴｉＯ3を主成分とし、このＢａＴｉＯ3が１００モルに対してＭｇＯを１モル以下だけ添加された正方晶ペロブスカイト型ＢａＴｉＯ3の結晶構造において、ｃ軸／ａ軸比の値を１．００５から１．００９にしたことにより、従来ではとても得ることができなかった２μｍ以下の誘電体層からなる大容量のセラミックコンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態のセラミックコンデンサを示す一部切欠斜視図
【図２】  その内部電極と誘電体層を示す模式図
【図３】  その誘電体層を構成する結晶粒の結晶構造を示す図
【図４】  その特性図
【図５】  比較のための結晶粒の結晶構造を示す図
【符号の説明】
１  誘電体層
２  電極
３  外部電極
４  結晶粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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