JP2000082630A - Laminated ceramic capacitor - Google Patents

Laminated ceramic capacitor

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JP2000082630A
JP2000082630A JP11176049A JP17604999A JP2000082630A JP 2000082630 A JP2000082630 A JP 2000082630A JP 11176049 A JP11176049 A JP 11176049A JP 17604999 A JP17604999 A JP 17604999A JP 2000082630 A JP2000082630 A JP 2000082630A
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dielectric
multilayer ceramic
ceramic capacitor
capacitor
capacitor according
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JP11176049A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Kato
純一 加藤
Takuya Ishii
卓也 石井
Koji Yoshida
幸司 吉田
Tsutomu Nishimura
勉 西村
能昌 ▲やぶ▼
Norimasa Yabu
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive laminated capacitor with heat resistance and a large capacitor which is stable for a high DC bias voltage or a high frequency voltage. SOLUTION: This laminated ceramic capacitor is to be integrated into an electric circuit in which an electrode metallic layer and a dielectric porcelain layer are alternately laminated, and the peak of directivity for a temperature is set -50 deg.C or less, and an electric field which is 200 V/mm or more is impressed to a dielectric layer as a DC bias electric field, and alternate currents with frequencies which are 20 kHz or more are superimposed, or is a laminated ceramic capacitor to be integrated into an electric circuit in which an electric field which is 200 V/mm or more is impressed to the dielectric layer as AC field intensity. For example, ceramic containing lead elements which are 30 mol% or more in terms of PbO, especially, a compound in a perovskite structure expressed by ABO3 is used for the dielectric porcelain.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサ、特にスイッチング電源等で使用される積層セ
ラミックコンデンサと、このコンデンサを用いたスイッ
チング電源及び高圧発生装置等の電源装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor, particularly to a multilayer ceramic capacitor used in a switching power supply and the like, and to a power supply device such as a switching power supply and a high voltage generator using the capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型化に伴い、スイッチング
電源の小型化が進展している。スイッチング電源の小型
化は使用されるデバイスの小型化と、これらを高密度に
実装することにより実現されるが、各デバイスで発生す
る損失による温度上昇が避けられない。従って、各デバ
イスは低損失であることと耐熱性を有することが要求さ
れる。また、スイッチング電源で使用されるコンデンサ
は温度環境もさることながら、電気的な環境についても
厳しい条件下で使用される。すなわち、高い直流バイア
ス電圧や大きな振幅の高周波電圧が印加されたり、大き
なリップル電流が流れる場合が多い。このようなスイッ
チング電源のコンデンサとしては、有機フィルムにアル
ミニウムなどを蒸着したいわゆるメタライズドフィルム
コンデンサがある。このコンデンサに用いられているポ
リエチレンテレフタレートフィルムなどの誘電体は高周
波特性に優れ、高い電界強度に対しても安定であるが、
誘電率が低く、単位体積あたりで得られる容量が小さい
ため必然的に大型になる。また、等価直列インダクタン
スや等価直列抵抗が大きく低損失とは言い難い。さら
に、このコンデンサは樹脂フィルムを基材に用いている
ため、耐熱性にも課題があった。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of electronic devices, the miniaturization of switching power supplies has been progressing. Although downsizing of the switching power supply is realized by downsizing of devices to be used and mounting them at high density, temperature rise due to loss occurring in each device is inevitable. Therefore, each device is required to have low loss and heat resistance. In addition, capacitors used in switching power supplies are used under severe conditions not only in a temperature environment but also in an electrical environment. That is, a high DC bias voltage, a high-frequency voltage having a large amplitude is applied, or a large ripple current flows in many cases. As a capacitor for such a switching power supply, there is a so-called metallized film capacitor in which aluminum or the like is deposited on an organic film. Dielectrics such as polyethylene terephthalate film used in this capacitor have excellent high-frequency characteristics and are stable against high electric field strength.
Since the dielectric constant is low and the capacity obtained per unit volume is small, the size is inevitably increased. Further, the equivalent series inductance and the equivalent series resistance are large and it is hard to say that the loss is low. Further, since this capacitor uses a resin film as a base material, there is also a problem in heat resistance.

【0003】耐熱性の改善手段として、誘電体セラミッ
クと電極金属を交互に積層した積層セラミックコンデン
サを使用することが考えられる。積層セラミックコンデ
ンサの従来の技術について概説する。
As means for improving heat resistance, it is conceivable to use a laminated ceramic capacitor in which dielectric ceramics and electrode metals are alternately laminated. The conventional technology of the multilayer ceramic capacitor will be outlined.

【0004】積層コンデンサの構造の面から得られる静
電容量を考えると、電極面積と積層数に比例して増加
し、誘電体一層の厚みに反比例して増加する。信頼性の
点から、極端に誘電体層を薄くできないため、大容量の
積層コンデンサを作成する場合には、電極の総面積(一
層の面積と積層数の積)を大きくする必要がある。
Considering the capacitance obtained from the viewpoint of the structure of a multilayer capacitor, the capacitance increases in proportion to the electrode area and the number of layers, and increases in inverse proportion to the thickness of one dielectric layer. Since the dielectric layer cannot be extremely thin from the viewpoint of reliability, it is necessary to increase the total area of the electrodes (the product of the area of one layer and the number of stacked layers) when manufacturing a large-capacity multilayer capacitor.

【0005】一方、電極金属としては、誘電体を焼結さ
せる温度と雰囲気条件により選択される。すなわち、1
150℃以上の温度、大気中雰囲気で焼成しなければな
らない誘電体の場合、電極が溶けず、かつ酸化しないた
めにはパラジウム、またはパラジウムを主体とする合金
が選択されるが、この場合、パラジウムが高価であるた
め、電極総面積の大きなコンデンサは高価なものになっ
てしまう。1150℃以上、還元性雰囲気で焼結できる
誘電体を用いた場合には、ニッケルの電極が使用でき、
コスト的なメリットが大きくなるが、還元雰囲気中で焼
成しても誘電特性、特に絶縁抵抗が低下しない材料は限
定され、かつ高い誘電率を得ることは困難である。焼成
温度が1150℃以下になった場合、銀を主体とする合
金、すなわち銀:パラジウム=7:3の合金が使用でき
るので、大容量の積層コンデンサを生産する上で有利と
なる。
[0005] On the other hand, the electrode metal is selected depending on the temperature and atmospheric conditions under which the dielectric is sintered. That is, 1
In the case of a dielectric material that must be fired in an atmosphere in the atmosphere at a temperature of 150 ° C. or more, palladium or an alloy mainly containing palladium is selected so that the electrodes do not melt and do not oxidize. However, a capacitor having a large total electrode area becomes expensive. When using a dielectric that can be sintered in a reducing atmosphere at 1150 ° C. or higher, a nickel electrode can be used,
Although the merit in terms of cost is increased, materials which do not reduce the dielectric properties, particularly the insulation resistance even when fired in a reducing atmosphere, are limited, and it is difficult to obtain a high dielectric constant. When the firing temperature is 1150 ° C. or lower, an alloy mainly composed of silver, that is, an alloy of silver: palladium = 7: 3 can be used, which is advantageous in producing a large-capacity multilayer capacitor.

【0006】積層セラミックコンデンサに使用されてい
る誘電体磁器材料は、大きく2種類に分類される。第1
は温度補償用材料として知られている、チタン酸カルシ
ウムやチタン酸ストロンチウムを主体とする固溶体から
なる常誘電体材料であり、低温にしても強誘電的な相転
移点、すなわちキュリー点を持たない材料である。第2
は高誘電率系の材料として知られるチタン酸バリウムを
主体とする強誘電体、あるいはマグネシウムニオブ酸鉛
や亜鉛ニオブ酸鉛などを主体とする鉛系リラクサと呼ば
れる強誘電体であり、キュリー点が存在する。強誘電体
はキュリー点で誘電率のピークを示すため、室温近傍に
キュリー点がある方が高い誘電率が得られる。また、キ
ュリー点近傍以下の温度では誘電損失(tanδ)が大き
くなる。このような観点から、高誘電率材料では、室温
より多少低い温度にキュリー点が存在する材料が選択さ
れる。第1に分類した材料系は高周波特性に優れ、直流
バイアス電界や大振幅の高周波電界に対しても安定であ
り、厳しい電気的環境下でも優れた特性を示すが、その
誘電率は高々300程度であり、電源回路で必要とされ
る大容量、例えば1μF以上のコンデンサを作成すると
大型になるばかりではなく、積層数が多くなるためコス
ト高になり、実用化されていない。一方、第2に分類さ
れる高誘電率系の材料は、その温度特性により得られる
誘電率が異なるが、JIS C6429でB特性と定め
られた±10%以内の温度変化率を有する材料系は20
00〜3000の誘電率を、F特性と定められた+3
0、−80%の温度変化が許容される特性では、チタン
酸バリウム系で10000程度、鉛系リラクサで150
00〜20000の高誘電率が得られ、大容量のコンデ
ンサを作成する上で有利であり実用化されている。
[0006] Dielectric ceramic materials used for multilayer ceramic capacitors are roughly classified into two types. First
Is a paraelectric material composed of a solid solution mainly composed of calcium titanate or strontium titanate, which is known as a temperature compensation material, and does not have a ferroelectric phase transition point, that is, a Curie point even at a low temperature. Material. Second
Is a ferroelectric material mainly composed of barium titanate, which is known as a high dielectric constant material, or a lead-based relaxor mainly composed of lead magnesium niobate or zinc zinc niobate, and has a Curie point. Exists. Since a ferroelectric material exhibits a peak in dielectric constant at the Curie point, a higher dielectric constant can be obtained when the Curie point is near room temperature. At temperatures below the Curie point, the dielectric loss (tan δ) increases. From such a viewpoint, a material having a Curie point at a temperature slightly lower than room temperature is selected as the high dielectric constant material. The first-class material system has excellent high-frequency characteristics, is stable against a DC bias electric field or a high-frequency electric field having a large amplitude, and exhibits excellent characteristics even in a severe electric environment, but has a dielectric constant of at most about 300. When a capacitor having a large capacity required for a power supply circuit, for example, a capacitor of 1 μF or more, is produced, not only is the size increased, but also the number of layers increases, which increases the cost and is not practically used. On the other hand, high dielectric constant materials classified into the second class have different dielectric constants depending on their temperature characteristics, but material systems having a temperature change rate within ± 10%, which is defined as a B characteristic in JIS C6429, are not used. 20
The dielectric constant of 00 to 3000 is +3 which is defined as the F characteristic.
In a characteristic in which a temperature change of 0 to -80% is permissible, a barium titanate-based compound has a temperature of about 10,000 and a lead-based relaxor has a characteristic of 150.
A high dielectric constant of 00 to 20000 can be obtained, which is advantageous for producing a large-capacity capacitor and has been put to practical use.

【0007】また、高電圧用のコンデンサ材料としては
(SrPb)TiO3 を主成分とする材料が報告されて
いる(山本博孝ほか、日本セラミックス協会学術論文誌
Vol.97,No.6,619-622頁、1989年、および特開昭60−
189107号公報)。この報告によれば、誘電率が2
800と高く、直流バイアス電圧に対しても容量変化が
小さいことが示されている。
Further, as a capacitor material for high voltage, a material containing (SrPb) TiO 3 as a main component has been reported (Hirotaka Yamamoto et al., Journal of the Ceramic Society of Japan, etc.).
Vol. 97, No. 6, pp. 619-622, 1989, and JP-A-60-
189107). According to this report, the dielectric constant is 2
800, which indicates that the capacitance change is small even with respect to the DC bias voltage.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高誘電
率系の材料は直流バイアス電圧が印加されると圧電性が
誘起され、重畳された高周波電界により電気機械結合を
介して機械振動が誘起される。例えばスイッチング電源
の入力あるいは出力コンデンサとして使用した場合、こ
の振動がスイッチング周波数に共鳴すると、不要なリッ
プル電流が流れるためコンデンサでの損失エネルギーが
大きくなり、温度上昇をもたらす原因となる。試みに、
鉛系リラクサであるPb0.94Sr0.05(Mg1/3Nb2/3)
0.49(Zn1 /3Nb2/3)0.21Ti0.215(Ni1/21/2)
0.04253で表される誘電体と、銀−パラジウム合金の
電極で構成される積層コンデンサを作成し上記回路に使
用した。コンデンサは外形5×6×1.6mm、一層あ
たりの電極面積が20mm2、有効層数が20層、誘電
体一層の厚みは23μmである。このコンデンサは直流
バイアス電圧が印加されていない場合、そのインピーダ
ンスの周波数変化を調べると図1(a)で示すように1
MHz近辺でLC共振を示すが、この周波数以外には共
振は現れない。ところが、40Vの直流バイアス電圧を
印加した場合、図1(b)で示すように300kHz近
傍と2MHz近傍に不用な共振が観察された。この不用
な共振は直流バイアス電圧で誘起された圧電性により、
コンデンサの面拡がり振動と厚み振動が励起され、コン
デンサの縦横寸法と厚み寸法で決まる周波数で共振する
ことで発生していることが明らかとなった。直流バイア
ス電圧として5V程度を印加した場合においても、上記
の不用な共振は弱くはなるが発生している。
However, when a DC bias voltage is applied to a high dielectric constant material, piezoelectricity is induced, and mechanical vibrations are induced by the superposed high frequency electric field through electromechanical coupling. . For example, when used as an input or output capacitor of a switching power supply, if this vibration resonates with the switching frequency, unnecessary ripple current flows, resulting in an increase in energy loss in the capacitor and a rise in temperature. In an attempt,
Lead-based relaxer Pb 0.94 Sr 0.05 (Mg 1/3 Nb 2/3 )
0.49 (Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.21 Ti 0.215 (Ni 1/2 W 1/2)
A multilayer capacitor composed of a dielectric represented by 0.0425 O 3 and silver-palladium alloy electrodes was prepared and used in the above circuit. The capacitor has an outer shape of 5 × 6 × 1.6 mm, an electrode area per layer of 20 mm 2 , the number of effective layers is 20, and the thickness of one dielectric layer is 23 μm. When a DC bias voltage is not applied to this capacitor, a change in the frequency of the impedance of the capacitor is examined. As shown in FIG.
Although it exhibits LC resonance near MHz, no resonance appears at frequencies other than this frequency. However, when a DC bias voltage of 40 V was applied, unnecessary resonance was observed at around 300 kHz and around 2 MHz as shown in FIG. This unnecessary resonance is caused by the piezoelectricity induced by the DC bias voltage.
It was clarified that the surface expansion vibration and the thickness vibration of the capacitor were excited and caused by resonance at a frequency determined by the vertical and horizontal dimensions and the thickness dimension of the capacitor. Even when a DC bias voltage of about 5 V is applied, the unnecessary resonance described above is weakened.

【0009】また、高誘電率系の材料は誘電損失が高周
波電界強度に依存して大きくなる性質が避けられない。
例えば、上記で述べたコンデンサは0.01V、1kH
zの信号で測定するとそのtanδは0.5%程度である
が、10V、1kHzで測定するとtanδは1.2%に
上昇する。また、前述したB特性のコンデンサとして市
販されているチタン酸バリウム系の誘電体を用いた0.
22μFの積層コンデンサを1kHzの信号で測定する
と、0.01Vではtanδが0.75%であるが、15
Vを印加すると3.5%まで上昇した。ちなみに、この
コンデンサは誘電体の厚さが55μmであった。通常、
スイッチング電源は数十〜数百kHz以上の周波数で動
作する。この場合、tanδが高周波電界強度により大き
くなることが回路の損失を大きくすることになる。
In addition, a material having a high dielectric constant has an unavoidable property that the dielectric loss increases depending on the high-frequency electric field strength.
For example, the capacitor described above has a voltage of 0.01 V, 1 kHz.
When measured with the signal of z, the tan δ is about 0.5%, but when measured at 10 V and 1 kHz, the tan δ increases to 1.2%. Further, a capacitor using a barium titanate-based dielectric which is commercially available as the capacitor having the B characteristic described above is used.
When a multilayer capacitor of 22 μF is measured with a signal of 1 kHz, tan δ is 0.75% at 0.01 V, but 15 tan.
When V was applied, it increased to 3.5%. Incidentally, this capacitor had a dielectric thickness of 55 μm. Normal,
The switching power supply operates at a frequency of several tens to several hundreds kHz or more. In this case, the increase in tan δ due to the high-frequency electric field strength increases the loss of the circuit.

【0010】また、(SrPb)TiO3を主成分とす
る材料は焼成温度が1220℃と高く、安価な積層コン
デンサを実現できる材料ではない。
Further, a material containing (SrPb) TiO 3 as a main component has a high firing temperature of 1220 ° C., and is not a material capable of realizing an inexpensive multilayer capacitor.

【0011】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、耐熱性があり、高い直流バイアス電圧や大振幅の高
周波電圧に対しても安定であり、スイッチング電源等に
用いられる安価な大容量の積層コンデンサと、このコン
デンサを用いた低損失のスイッチング電源を提供するこ
とを目的とする。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention has heat resistance, is stable against a high DC bias voltage and a high-frequency voltage having a large amplitude, and is inexpensive and has a large capacity used for a switching power supply or the like. It is an object of the present invention to provide a multilayer capacitor and a low-loss switching power supply using the capacitor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の積層セラミックコンデンサは、電極金属層
と誘電体磁器層が交互に積層され、かつ温度に対する静
電容量のピークが−50℃以下に存在する積層セラミッ
クコンデンサであって、直流バイアス電界として誘電体
層に200V/mm以上の電界が印加されかつ20kH
z以上の周波数の交流が重畳される電気回路に組み込む
ための積層セラミックコンデンサ、及び交流電界強度と
して200V/mm以上の電界が誘電体層に印加される
電気回路に組み込むための積層セラミックコンデンサか
ら選ばれる少なくとも一つの積層セラミックコンデンサ
であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a multilayer ceramic capacitor according to the present invention has an electrode metal layer and a dielectric porcelain layer alternately laminated, and has a peak capacitance of -50 ° C. with respect to temperature. A multilayer ceramic capacitor as described below, wherein an electric field of 200 V / mm or more is applied to the dielectric layer as a DC bias electric field and
Select from a multilayer ceramic capacitor for incorporation in an electric circuit on which an alternating current having a frequency of z or more is superimposed, and a multilayer ceramic capacitor for incorporation in an electric circuit in which an electric field of 200 V / mm or more is applied to the dielectric layer as an AC electric field strength. At least one multilayer ceramic capacitor.

【0013】前記本発明のコンデンサにおいては、誘電
体磁器が鉛元素をPbOに換算して30mol%以上含
有していることが好ましい。
In the capacitor of the present invention, it is preferable that the dielectric porcelain contains at least 30 mol% of lead element in terms of PbO.

【0014】前記本発明のコンデンサにおいては、鉛元
素をPbOに換算して30mol%以上含有する誘電体
磁器が、ABO3 で表されるペロブスカイト構造の化合
物であり、Aサイト元素がPbまたはPbと1種以上の
アルカリ土類元素で構成され、Bサイト元素がMg、Z
n、Ni及びCoの群から選ばれた少なくとも1種の元
素と、Nb、Ta及びWの群より選ばれた少なくとも1
種の元素から構成された誘電体磁器であることが好まし
い。
In the capacitor of the present invention, the dielectric porcelain containing at least 30 mol% of lead element in terms of PbO is a compound having a perovskite structure represented by ABO 3 , and the A-site element is composed of Pb or Pb. Consisting of one or more alkaline earth elements, and the B site element is Mg, Z
at least one element selected from the group consisting of n, Ni and Co, and at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta and W;
It is preferably a dielectric porcelain made of a kind of element.

【0015】また前記本発明のコンデンサにおいては、
誘電体磁器のBサイトに、さらにTi、Zr及びSnの
群より選ばれた少なくとも1種の元素を含有することが
好ましい。
In the capacitor of the present invention,
It is preferable that the B site of the dielectric porcelain further contains at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr and Sn.

【0016】また前記本発明のコンデンサにおいては、
誘電体磁器が、マンガン元素をMnO2 に換算して、
0.01重量%以上、1重量%以下含むことが好まし
い。
In the capacitor of the present invention,
Dielectric porcelain converts manganese element to MnO 2 ,
It is preferred that the content be 0.01% by weight or more and 1% by weight or less.

【0017】また前記本発明のコンデンサにおいては、
電極金属が、銀もしくは銀を主成分とする合金、または
銅もしくは銅を主成分とする合金であることが好まし
い。前記において主成分とは、50mol%以上をい
う。
In the capacitor of the present invention,
Preferably, the electrode metal is silver or an alloy containing silver as a main component, or copper or an alloy containing copper as a main component. In the above, the main component refers to 50 mol% or more.

【0018】また前記本発明のコンデンサにおいては、
前記電気回路が、スイッチング電源の入力フィルタ、ス
イッチング電源の出力フィルタ及びスイッチング電源の
サージ除去用スナバから選ばれる少なくとも一つに組み
込まれる回路であることが好ましい。
In the capacitor of the present invention,
It is preferable that the electric circuit is a circuit incorporated in at least one selected from an input filter of a switching power supply, an output filter of the switching power supply, and a snubber for removing a surge of the switching power supply.

【0019】また前記本発明のコンデンサにおいては、
前記電気回路が、コンデンサディスチャージ方式高圧発
生装置のエネルギー蓄積装置に組み込まれる回路である
ことが好ましい。
In the capacitor of the present invention,
It is preferable that the electric circuit is a circuit incorporated in an energy storage device of a capacitor discharge high voltage generator.

【0020】また前記本発明のコンデンサにおいては、
前記誘電体磁器層に直流バイアス電圧を200V/mm
以上印加したときのインピーダンスの周波数特性は、不
用な圧電共振はほとんど観察されないことが好ましい。
In the capacitor of the present invention,
A DC bias voltage of 200 V / mm is applied to the dielectric ceramic layer.
Regarding the frequency characteristics of the impedance when the above voltage is applied, it is preferable that almost no unnecessary piezoelectric resonance is observed.

【0021】また前記本発明のコンデンサにおいては、
前記コンデンサに印加する電界強度が、200V/mm
以上であることが好ましい。
In the capacitor of the present invention,
The electric field intensity applied to the capacitor is 200 V / mm
It is preferable that it is above.

【0022】また前記本発明のコンデンサにおいては、
前記誘電体磁器層の誘電体磁器の誘電率が、1000〜
4000の範囲であることが好ましい。
In the capacitor of the present invention,
The dielectric porcelain of the dielectric porcelain layer has a dielectric constant of 1000 to 1000.
It is preferably in the range of 4000.

【0023】以上の本発明によれば、PbOを30mo
l%以上含有するペロブスカイト構造を有する誘電体の
誘電率の温度に対してピークを持つ温度、すなわちキュ
リー点を−50℃以下とすることにより、直流バイアス
電圧が印加されても圧電性が誘起されず、結果として不
用共振の励起による損失がない積層コンデンサを安価な
電極金属を用いて作成することが可能となり、電源用の
大容量コンデンサが実用的な価格で実現できる。このこ
とにより、電源回路の小型化と耐熱性の信頼性を改善す
ることができる。
According to the present invention, PbO is reduced to 30 mo.
By setting the temperature having a peak with respect to the temperature of the dielectric constant of the dielectric having a perovskite structure containing 1% or more, that is, the Curie point at -50 ° C. or less, piezoelectricity is induced even when a DC bias voltage is applied. As a result, a multilayer capacitor having no loss due to unnecessary resonance excitation can be manufactured using inexpensive electrode metal, and a large-capacity power supply capacitor can be realized at a practical price. This makes it possible to reduce the size of the power supply circuit and improve the reliability of heat resistance.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、さらに詳しく説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in more detail.

【0025】本発明の積層セラミックコンデンサの誘電
体磁器として、鉛元素をPbOに換算して30mol%
以上含有する誘電体、とくにABO3 で表されるペロブ
スカイト構造の化合物からなる磁器組成物を用い、か
つ、その誘電率の温度変化に対するピークを−50℃以
下に存在させる。
As the dielectric ceramic of the multilayer ceramic capacitor of the present invention, the lead element is converted to PbO by 30 mol%.
A dielectric material, particularly a porcelain composition composed of a compound having a perovskite structure represented by ABO 3 is used, and a peak of the dielectric constant with respect to a temperature change is present at −50 ° C. or less.

【0026】ペロブスカイト構造を持つ化合物のなか
で、鉛元素がABO3 で表される組成式のAサイトに位
置する様々な組成物の誘電体セラミックと、銀とパラジ
ウムの比が70/30である合金を内部電極とする積層
コンデンサを作成した。これらのコンデンサの特性を直
流バイアス電圧を0〜40Vに設定し、測定信号として
周波数1kHz〜1MHz、実効電圧0.01〜10V
を印加して評価した。
Among the compounds having a perovskite structure, the dielectric ceramic of various compositions in which the lead element is located at the A site in the composition formula represented by ABO 3 , and the ratio of silver to palladium is 70/30. A multilayer capacitor using an alloy as an internal electrode was prepared. The characteristics of these capacitors are set such that the DC bias voltage is set to 0 to 40 V, the frequency of the measurement signal is 1 kHz to 1 MHz, and the effective voltage is 0.01 to 10 V.
Was applied and evaluated.

【0027】様々な組成物を用いて作成した積層コンデ
ンサのうち、誘電体セラミックとして、−50℃よりキ
ュリー点が高温にあるペロブスカイト構造の強誘電体で
あるPb(Mg1/3Nb2/3)O3(−8℃)、Pb(Z
1/3Nb2/3)O3(140℃)、PbTiO3(490
℃)を第1群の化合物とし、キュリー点が−50℃以下
に存在するPb(Ni1/3Nb2/3)O3(−120
℃)、Pb(Co1/3Nb2/ 3)O3(−70℃)を第2
群の化合物とし、強誘電体のキュリー点を低下させるP
b(Mg1/21/2)O3 、Pb(Co1/21/2)O3
Pb(Ni1/21/2)O3 、およびPb(Zn
1/21/2)O3 を第3群の化合物としたとき、第1群の
化合物と第2群もしくは第3群の化合物との固溶体、ま
たは第1群、第2群および第3群の化合物の固溶体とし
てキュリー点が−50℃以下となる組成物を用いたと
き、誘電率が1000以上の値を有し、かつ1kHzで
のtanδが0.1%以下の特性が得られた。これらのコ
ンデンサでは誘電体層に200〜3000V/mm直流
バイアス電圧を印加してそのインピーダンスの周波数特
性を評価しても不用な共振はほとんど観察されず、直流
バイアスで誘起される圧電共振がないか、あっても極小
さく実用上支障がないことが確認された。また、これら
のコンデンサでは、測定信号の電界強度を200〜80
0V/mmに増加してもtanδの増加は小さく、損失の
小さなコンデンサが実現できた。
Among the multilayer capacitors prepared using various compositions, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) which is a ferroelectric substance having a perovskite structure having a Curie point higher than −50 ° C. as a dielectric ceramic ) O 3 (−8 ° C.), Pb (Z
n 1/3 Nb 2/3 ) O 3 (140 ° C.), PbTiO 3 (490
C) as a first group of compounds, and Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 (−120) having a Curie point of −50 ° C. or lower.
℃), Pb (Co 1/3 Nb 2/3) O 3 a (-70 ° C.) second
Group of compounds that reduce the Curie point of ferroelectrics
b (Mg 1/2 W 1/2 ) O 3 , Pb (Co 1/2 W 1/2 ) O 3 ,
Pb (Ni 1/2 W 1/2 ) O 3 and Pb (Zn
1/2 W 1/2 ) O 3 as a third group of compounds, a solid solution of the first group of compounds and the second or third group of compounds, or a first group, a second group and a third group of compounds. When a composition having a Curie point of −50 ° C. or less was used as a solid solution of the compounds of the group, characteristics having a dielectric constant of 1000 or more and a tan δ at 1 kHz of 0.1% or less were obtained. . In these capacitors, even when a DC bias voltage of 200 to 3000 V / mm is applied to the dielectric layer and the frequency characteristics of the impedance are evaluated, unnecessary resonance is hardly observed, and there is no piezoelectric resonance induced by the DC bias. However, it was confirmed that there was no problem in practical use. In these capacitors, the electric field strength of the measurement signal is set to 200 to 80.
Even if the voltage was increased to 0 V / mm, the increase in tan δ was small, and a capacitor with small loss was realized.

【0028】なお、誘電体の組成として上記の1〜3群
の組み合わせに限らず、第1群の化合物の代わりにPb
(TiZr)O3、Pb(TiSn)O3、Pb{(Mg
1/3Nb2/3)Ti}O3 、Pb{(Mg1/3Ta2/3)T
i}O3 の様な−50℃以上にキュリー点を有する固溶
体を用いても良い。また、Pbの一部をCa,Sr,B
aのアルカリ土類金属で置換することにより、キュリー
点を低下させた固溶体を用いても良い。さらに、誘電体
セラミックの絶縁抵抗を向上させ、低周波のtanδを減
少させるためには、1重量%以下のMnO2 の添加が効
果的であることを見出した。
The composition of the dielectric material is not limited to the above-mentioned combination of the first to third groups.
(TiZr) O 3 , Pb (TiSn) O 3 , Pb {(Mg
1/3 Nb 2/3 ) Ti} O 3 , Pb {(Mg 1/3 Ta 2/3 ) T
A solid solution having a Curie point at −50 ° C. or higher, such as i} O 3 , may be used. Further, part of Pb is converted to Ca, Sr, B
A solid solution whose Curie point has been reduced by substituting with the alkaline earth metal of a may be used. Furthermore, it has been found that the addition of 1% by weight or less of MnO 2 is effective for improving the insulation resistance of the dielectric ceramic and reducing the low frequency tan δ.

【0029】図2に本発明のコンデンサを用いたスイッ
チング電源の回路図を示す。図3はその要部電流波形で
ある。このスイッチング電源は降圧型コンバータと呼ば
れるもので、直流電源21から入力された電気エネルギ
ーは、入力コンデンサ22で平滑された後、スイッチン
グ素子23がオンオフを繰り返すことにより交流に変換
され、ダイオード24、チョーク25、出力コンデンサ
26によって整流平滑される。この負荷回路27に出力
される出力電圧はスイッチング素子23のオン時間とオ
フ時間の比によって調整される。図中では省略したが、
このスイッチング電源は出力電圧を監視し、安定化する
ために前記オンオフ比を調整する機能を有している。抵
抗28とコンデンサ29の直列回路はスイッチング素子
23の両端に接続され、スイッチングの際のサージ電圧
の発生を抑制する。本発明の実施形態のコンデンサは、
入力コンデンサ22、出力コンデンサ26及びスナバコ
ンデンサ29の少なくとも一つに使用することができ
る。例えばスイッチング周波数300kHz、入力直流
電圧は36〜72V、出力直流電圧10Vとすると、入
力コンデンサ22とスナバコンデンサ29の両端には最
大72V、出力コンデンサ26の両端には10Vの直流
バイアス電圧が印加され、各コンデンサには図3に示す
ような高周波リップル電流が流れる。換言すれば300
kHzの高周波電界が重畳されるのである。コンデンサ
に300kHz近傍での圧電振動があると、スイッチン
グ周波数と共鳴してコンデンサ内部を不要共振電流が流
れ、リップル電圧と損失が増大し、見掛け上静電容量が
著しく減少したかのような動作をする。しかし本発明の
実施形態のコンデンサにはそのような現象は起こらな
い。またコンデンサの静電容量は、直流電圧による変動
が少ないという特徴も、スイッチング電源の設計を容易
にさせる効果がある。一般に電源の性能として入出力リ
ップル電圧は小さいことが望まれる。リップル電圧を抑
制するには入出力コンデンサの静電容量が大きいこと
と、等価直列インピーダンスが小さいこと、すなわちta
nδの小さいこと、そしてこれらの特性が各種条件によ
らず安定していることが必要である。
FIG. 2 shows a circuit diagram of a switching power supply using the capacitor of the present invention. FIG. 3 shows the main part current waveform. This switching power supply is called a step-down converter. The electric energy input from the DC power supply 21 is converted into AC by the switching element 23 being repeatedly turned on and off after being smoothed by the input capacitor 22, and the diode 24, the choke 25, rectified and smoothed by the output capacitor 26. The output voltage output to the load circuit 27 is adjusted by the ratio between the ON time and the OFF time of the switching element 23. Although omitted in the figure,
This switching power supply has a function of monitoring an output voltage and adjusting the on / off ratio for stabilization. The series circuit of the resistor 28 and the capacitor 29 is connected to both ends of the switching element 23 and suppresses generation of a surge voltage at the time of switching. The capacitor according to the embodiment of the present invention includes:
It can be used for at least one of the input capacitor 22, the output capacitor 26, and the snubber capacitor 29. For example, if the switching frequency is 300 kHz, the input DC voltage is 36 to 72 V, and the output DC voltage is 10 V, a maximum of 72 V is applied to both ends of the input capacitor 22 and the snubber capacitor 29, and a DC bias voltage of 10 V is applied to both ends of the output capacitor 26. A high frequency ripple current as shown in FIG. 3 flows through each capacitor. In other words, 300
A high frequency electric field of kHz is superimposed. If the capacitor has a piezoelectric vibration near 300 kHz, an unnecessary resonance current flows inside the capacitor in resonance with the switching frequency, the ripple voltage and the loss increase, and the operation as if the apparent capacitance was significantly reduced. I do. However, such a phenomenon does not occur in the capacitor of the embodiment of the present invention. Further, the feature that the capacitance of the capacitor is less fluctuated by the DC voltage has an effect of facilitating the design of the switching power supply. Generally, it is desired that the input / output ripple voltage is small as the performance of the power supply. In order to suppress the ripple voltage, the capacitance of the input and output capacitors must be large, and the equivalent series impedance must be small.
It is necessary that nδ is small and that these characteristics are stable regardless of various conditions.

【0030】また、本発明の実施形態のコンデンサをエ
ンジン点火用のコンデンサディスチャージ方式高圧発生
装置に使用した。図4はその回路図であり、バッテリー
41からの直流入力電圧をDC−DCコンバータ42で
400Vの電圧に変換後、コンデンサ43に充電され
る。さらにスイッチング素子44が高周波スイッチング
することにより、コイル45を介して放電ギャップ46
へ放電される。このスイッチング周波数は約100kH
zであり、コンデンサ43には両端に100kHz、4
00Vの高周波電界が印加される。コンデンサ43が直
流電圧印加や高周波電圧印加によってtanδの大きくな
る従来のコンデンサであれば損失が大きく、高いエネル
ギー効率は望めなかった。本発明の実施形態のコンデン
サを用いることにより結果として、コンデンサに蓄積さ
れたエネルギーの65%以上を放電エネルギーとして利
用することができ、市販されているチタン酸バリウム系
B特性の同容量コンデンサの効率が40%であったのに
比べ、大きな効果が見られた。
Further, the capacitor according to the embodiment of the present invention was used in a capacitor discharge type high voltage generator for engine ignition. FIG. 4 is a circuit diagram thereof. The DC input voltage from the battery 41 is converted into a voltage of 400 V by the DC-DC converter 42, and then the capacitor 43 is charged. Further, the high frequency switching of the switching element 44 causes the discharge gap 46 via the coil 45.
To be discharged. This switching frequency is about 100 kHz
100 kHz, 4
A high-frequency electric field of 00V is applied. If the capacitor 43 is a conventional capacitor in which tan δ is increased by applying a DC voltage or a high-frequency voltage, the loss is large and high energy efficiency cannot be expected. As a result, by using the capacitor of the embodiment of the present invention, 65% or more of the energy stored in the capacitor can be used as the discharge energy, and the efficiency of the same-capacity barium titanate-based B-capacitance capacitor can be used. Is greater than 40%.

【0031】なお、ここで示した回路以外にも、高周波
電界の印加に対し圧電振動が無く、静電容量の変動が小
さい特徴を有する本発明のコンデンサは、時定数設定用
タイマー回路にも有用である。
In addition to the circuits shown here, the capacitor of the present invention, which is characterized in that there is no piezoelectric vibration upon application of a high-frequency electric field and the fluctuation of capacitance is small, is useful for a timer circuit for setting a time constant. It is.

【0032】[0032]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0033】積層コンデンサに用いる誘電体セラミック
原料は次のようにして作成した。まず、高純度(99%
以上)のPbO、MgO、ZnO、NiO、CoO、N
25 、Ta25 、WO3 、TiO2 、ZrO2 、S
nO2 、CaCO3 、SrCO3 、BaCO3 およびM
nO2 を表1の組成に従って秤量し、500mlのポリ
エチレン容器中で平均直径5mmの安定化ジルコニアを
混合メディアとして純水と共に17時間混合し、乾燥
後、アルミナ坩堝に入れ、750℃で2時間仮焼した。
仮焼した粉体を前述の容器で17時間同様に粉砕し、乾
燥させて誘電体の原料とした。原料粉体にポリビニルア
ルコール水溶液を加えて造粒し、平均直径13mm、厚
み約1mmのディスクに金型成形して950〜1100
℃で1時間焼成した。得られた焼結体ディスクの両面に
Cr−Au電極を蒸着して静電容量とその温度変化を測
定し、材料の誘電率とキュリー点を求めた。測定結果を
表1に示す。なお、−70℃以下での測定は行わなかっ
た。
The dielectric ceramic raw material used for the multilayer capacitor was prepared as follows. First, high purity (99%
PbO, MgO, ZnO, NiO, CoO, N
b 2 O 5, Ta 2 O 5, WO 3, TiO 2, ZrO 2, S
nO 2 , CaCO 3 , SrCO 3 , BaCO 3 and M
nO 2 was weighed according to the composition shown in Table 1, mixed in a 500 ml polyethylene container with stabilized zirconia having an average diameter of 5 mm together with pure water for 17 hours, dried, placed in an alumina crucible, and temporarily placed at 750 ° C. for 2 hours. Baked.
The calcined powder was ground in the same container in the same manner for 17 hours, and dried to obtain a dielectric material. The raw material powder is granulated by adding an aqueous solution of polyvinyl alcohol, and molded into a disk having an average diameter of 13 mm and a thickness of about 1 mm.
Calcination was carried out at ℃ for 1 hour. Cr-Au electrodes were vapor-deposited on both surfaces of the obtained sintered compact disk, and the capacitance and its temperature change were measured to determine the dielectric constant and Curie point of the material. Table 1 shows the measurement results. In addition, the measurement was not performed below -70 degreeC.

【0034】次に、これらの原料を用いた積層コンデン
サの作成方法と評価方法について説明する。まず、原料
粉体にバインダーとしてポリビニルブチーラールを5〜
10重量%、可塑剤としてブチルベンジルフタレートを
2〜5重量%加え、溶剤と共に混合し、スラリーとし
た。得られたスラリーをドクターブレード法によりポリ
エチレンテレフタレートフィルム上に20〜40μmの
シートを成形し、グリーンシートとした。このグリーン
シートを切断し、金属板上にポリエチレンテレフタレー
トフィルムを剥離した3〜10枚のグリーンシートを加
圧して積層した。この積層体の上にAg/Pd電極ペー
ストを印刷し、ペースト乾燥後さらにグリーンシートを
1枚載せ、加圧して積層した。次に、先に印刷した電極
パターンをずらせ、一層ごとに交互に電極が取り出せる
よう電極ペーストを印刷した。印刷、積層工程を必要な
層数繰り返したのち、グリーンシートのみを3〜10枚
積層した。積層体を個々のコンデンサに切断し、50℃
/時間で600℃まで昇温してバインダーを焼却した。
その後、マグネシア容器に入れ、950〜1100℃で
1時間焼成した。焼成したコンデンサの内部電極を接続
するため、銀ペーストを塗着し、600℃で15分間焼
き付け外部電極とした。コンデンサは電極の有効な部分
が長さ:5mm、幅:4.2mmであり、誘電体厚みと
積層数は表1〜2に示したとおりである。
Next, a method for producing a multilayer capacitor using these materials and an evaluation method will be described. First, polyvinyl butyral is used as a binder in the raw material powder.
10% by weight and 2 to 5% by weight of butylbenzyl phthalate as a plasticizer were added and mixed with a solvent to form a slurry. A sheet of 20 to 40 μm was formed from the obtained slurry on a polyethylene terephthalate film by a doctor blade method to obtain a green sheet. This green sheet was cut, and 3 to 10 green sheets from which the polyethylene terephthalate film was peeled were pressed and laminated on a metal plate. An Ag / Pd electrode paste was printed on the laminate, and after drying the paste, one green sheet was further placed thereon and laminated under pressure. Next, the previously printed electrode pattern was shifted, and an electrode paste was printed so that the electrodes could be alternately taken out of each layer. After repeating the printing and laminating steps for the required number of layers, only 3 to 10 green sheets were laminated. The laminate is cut into individual capacitors,
The temperature was raised to 600 ° C./hour to incinerate the binder.
Then, it put in a magnesia container and baked at 950-1100 ° C for 1 hour. To connect the internal electrodes of the fired capacitor, a silver paste was applied and baked at 600 ° C. for 15 minutes to form external electrodes. In the capacitor, the effective portion of the electrode has a length of 5 mm and a width of 4.2 mm, and the dielectric thickness and the number of layers are as shown in Tables 1 and 2.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】コンデンサの特性評価はLCRメータによ
り行った。1kHzと1MHz、0.01Vrms.の
信号電圧を印加したときの容量とtanδを表3に示す。
また、表3には直流バイアス電圧40Vに1kHz、
0.01Vrms.の信号電圧を重畳した時の容量とta
nδ、および1kHzで10Vrms.の信号電圧を印
加したときの容量とtanδも併せて示した。比較例1の
BaTiO3 系は市販のB特性コンデンサであり、電極
の有効面積は長さ:4mm、幅:4.5mmであった。
また、インピーダンスアナライザにより、バイアス電圧
として直流電圧40Vを印加し、周波数を1kHz〜4
0MHzの範囲で掃引し、インピーダンスの変化を測定
して不用共振の有無を調べた。表2には、明らかに不用
共振が観察されるものを×で、全く観察されないものを
○で、わずかに観察されるが実用上問題とならない場合
を△で表記した。
The characteristics of the capacitor were evaluated by using an LCR meter. 1 kHz and 1 MHz, 0.01 Vrms. Table 3 shows the capacitance and tan δ when the signal voltage was applied.
Table 3 shows that the DC bias voltage is 1 kHz for 40 V,
0.01 Vrms. And ta when the signal voltage of
nδ, and 10 Vrms. The capacitance and tan δ when the signal voltage was applied are also shown. The BaTiO 3 system of Comparative Example 1 was a commercially available B-characteristic capacitor, and the effective area of the electrode was 4 mm in length and 4.5 mm in width.
Also, a DC voltage of 40 V was applied as a bias voltage by an impedance analyzer, and the frequency was 1 kHz to 4 kHz.
Sweep was performed in the range of 0 MHz, and the change in impedance was measured to check for the presence or absence of unnecessary resonance. In Table 2, the case where the unnecessary resonance is clearly observed is indicated by x, the case where no unnecessary resonance is observed is indicated by ○, and the case where the slight resonance is observed but does not cause any practical problem is indicated by Δ.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】これらのコンデンサの中で、最も共振が顕
著であった試料番号1おけるインピーダンスの周波数特
性を図5に示す。図5(a)は直流バイアス電圧が印加
されていない場合、図5(b)は40Vのバイアス電圧
を印加した場合である。図5から明らかなように、直流
バイアス電界強度が約3000V/mm印加されても、
圧電共振は極小さく、このように小さな共振はスイッチ
ング電源として実用上支障がなかった。
FIG. 5 shows the frequency characteristics of the impedance of Sample No. 1 where the resonance was most remarkable among these capacitors. FIG. 5A shows a case where no DC bias voltage is applied, and FIG. 5B shows a case where a bias voltage of 40 V is applied. As is clear from FIG. 5, even when a DC bias electric field strength of about 3000 V / mm is applied,
The piezoelectric resonance was extremely small, and such a small resonance did not hinder practical use as a switching power supply.

【0040】表1〜3に示した比較例1〜6はいずれも
キュリー点が−50℃より高く、その結果直流バイアス
電圧が印加された場合に不用共振が観察され、電源用の
大容量コンデンサとして好ましくないことが判る。さら
に、比較例1〜6のコンデンサは10Vrms.の信号
電圧でのtanδ増加が大きく、高い交流信号電圧での使
用には好ましくないことが判る。また、比較例2、3、
4のコンデンサはいずれもバイアス電圧が印加されたと
きの容量低下が大きく、バイアス電圧印加での使用にお
いてはより大容量のコンデンサを必要とする。
Comparative Examples 1 to 6 shown in Tables 1 to 3 all have Curie points higher than -50 ° C. As a result, when a DC bias voltage is applied, unnecessary resonance is observed, and a large-capacity capacitor for a power supply is used. This is not preferable. Further, the capacitors of Comparative Examples 1 to 6 were 10 Vrms. It can be seen that the increase in tan δ at the signal voltage is large, which is not preferable for use at a high AC signal voltage. Further, Comparative Examples 2, 3,
Each of the capacitors 4 has a large decrease in capacity when a bias voltage is applied, and therefore requires a larger capacity capacitor when used with a bias voltage applied.

【0041】これら比較例のコンデンサに対し、本実施
例のコンデンサではバイアス電圧が印加されたときの不
用共振は観察されても実用上障害のない範囲であるか、
全く観察されなかった。また、本実施例のコンデンサの
多くは、1MHzでのtanδも小さく、かつ、高い交流
信号電圧が印加されてもtanδの増加がわずかであっ
た。すなわち、本実施例のコンデンサは、直流電圧が印
加されたり、高周波リップル電流が流れるようなスイッ
チング電源や、高圧の高周波で使用する高圧発生回路用
のコンデンサとして優れた特性を示すことが確認でき
た。
In contrast to the capacitors of the comparative examples, in the capacitor of the present embodiment, whether the unnecessary resonance when the bias voltage is applied is within a range where there is no practical obstacle even if observed.
No observations were made. In many of the capacitors of this example, tan δ at 1 MHz was small, and even when a high AC signal voltage was applied, tan δ increased slightly. That is, it was confirmed that the capacitor of the present example exhibited excellent characteristics as a switching power supply to which a DC voltage was applied or a high-frequency ripple current flows, or as a capacitor for a high-voltage generating circuit used at a high-frequency high frequency. .

【0042】なお、実施例の表1で示した組成以外で
も、1150℃以下で焼成が可能であり、かつ、キュリ
ー点が−50以下の誘電体組成物を利用すれば、直流バ
イアス電圧や大振幅の交流に対して損失が極度に増加し
ない安価な積層コンデンサが得られる。
It should be noted that, other than the compositions shown in Table 1 of the examples, firing can be performed at 1150 ° C. or less, and if a dielectric composition having a Curie point of −50 or less is used, the DC bias voltage or the high An inexpensive multilayer capacitor in which the loss does not extremely increase with respect to the alternating current having the amplitude can be obtained.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、PbOを3
0mol%以上含有するペロブスカイト構造を有する誘
電体の誘電率の温度に対してピークを持つ温度、すなわ
ちキュリー点を−50℃以下とすることにより、直流バ
イアス電圧が印加されても圧電性が誘起されず、結果と
して不用共振の励起による損失がない積層コンデンサを
安価な電極金属を用いて作成することが可能となり、電
源用の大容量コンデンサが実用的な価格で実現できる。
このことにより、電源回路の小型化と耐熱性の信頼性を
改善することができる。
As described above, according to the present invention, PbO is 3
By setting the temperature having a peak relative to the temperature of the dielectric constant of the dielectric having a perovskite structure containing 0 mol% or more, that is, the Curie point to -50 ° C or less, piezoelectricity is induced even when a DC bias voltage is applied. As a result, a multilayer capacitor having no loss due to unnecessary resonance excitation can be manufactured using inexpensive electrode metal, and a large-capacity power supply capacitor can be realized at a practical price.
This makes it possible to reduce the size of the power supply circuit and improve the reliability of heat resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(b)は従来のコンデンサのインピー
ダンス特性を示す図。
1A and 1B are diagrams showing impedance characteristics of a conventional capacitor.

【図2】本発明の一実施形態のコンデンサを用いたスイ
ッチング電源の回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of a switching power supply using a capacitor according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2の要部電流波形図。3 is a main part current waveform diagram of FIG. 2;

【図4】本発明の一実施形態のコンデンサを用いた高圧
発生装置の回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a high-voltage generator using a capacitor according to an embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(b)は本発明の一実施例のコンデン
サのインピーダンス特性を示す図。
5A and 5B are diagrams showing impedance characteristics of a capacitor according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 入力直流電源 22 入力コンデンサ 23 スイッチング素子 24 ダイオード 25 チョーク 26 出力コンデンサ 27 負荷回路 28 抵抗 29 スナバコンデンサ 41 入力直流電源 42 DC−DCコンバータ 43 コンデンサ 44 スイッチング素子 45 コイル 46 放電ギャップ Reference Signs List 21 input DC power supply 22 input capacitor 23 switching element 24 diode 25 choke 26 output capacitor 27 load circuit 28 resistor 29 snubber capacitor 41 input DC power supply 42 DC-DC converter 43 capacitor 44 switching element 45 coil 46 discharge gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 幸司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西村 勉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲やぶ▼ 能昌 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Koji Yoshida, Inventor 1006, Kazuma, Kadoma, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor ▲ Yabu ▼ No. 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極金属層と誘電体磁器層が交互に積層
され、かつ温度に対する静電容量のピークが−50℃以
下に存在する積層セラミックコンデンサであって、 直流バイアス電界として誘電体層に200V/mm以上
の電界が印加されかつ20kHz以上の周波数の交流が
重畳される電気回路に組み込むための積層セラミックコ
ンデンサ、及び交流電界強度として200V/mm以上
の電界が誘電体層に印加される電気回路に組み込むため
の積層セラミックコンデンサから選ばれる少なくとも一
つの積層セラミックコンデンサであることを特徴とする
積層セラミックコンデンサ。
1. A multilayer ceramic capacitor in which electrode metal layers and dielectric porcelain layers are alternately laminated, and a peak of capacitance with respect to temperature exists at -50 ° C. or less, wherein a DC bias electric field is applied to the dielectric layer. A multilayer ceramic capacitor to be incorporated in an electric circuit in which an electric field of 200 V / mm or more is applied and an alternating current of a frequency of 20 kHz or more is superimposed, and an electric field in which an electric field of 200 V / mm or more as an AC electric field strength is applied to the dielectric layer. A multilayer ceramic capacitor comprising at least one multilayer ceramic capacitor selected from multilayer ceramic capacitors to be incorporated in a circuit.
【請求項2】 前記誘電体磁器層の誘電体磁器が、鉛元
素をPbOに換算して30mol%以上含有している請
求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
2. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the dielectric ceramic of the dielectric ceramic layer contains a lead element in an amount of 30 mol% or more in terms of PbO.
【請求項3】 前記誘電体磁器層の誘電体磁器が、マン
ガン元素をMnO2 に換算して、0.01重量%以上1
重量%以下含む請求項2に記載の積層セラミックコンデ
ンサ。
3. The dielectric porcelain of said dielectric porcelain layer has a manganese element of not less than 0.01% by weight in terms of MnO 2.
The multilayer ceramic capacitor according to claim 2, wherein the content of the multilayer ceramic capacitor is less than or equal to% by weight.
【請求項4】 前記電極金属層の金属が、銀、銀を主成
分とする合金、銅及び銅を主成分とする合金である請求
項2に記載の積層セラミックコンデンサ。
4. The multilayer ceramic capacitor according to claim 2, wherein the metal of the electrode metal layer is silver, an alloy mainly containing silver, copper, or an alloy mainly containing copper.
【請求項5】 前記鉛元素をPbOに換算して30mo
l%以上含有する誘電体磁器が、ABO3 で表されるペ
ロブスカイト構造の化合物であり、Aサイト元素がPb
またはPbと1種以上のアルカリ土類元素で構成され、
Bサイト元素がMg、Zn、Ni及びCoの群から選ば
れた少なくとも1種の元素と、Nb、Ta及びWの群よ
り選ばれた少なくとも1種の元素から構成された誘電体
磁器である請求項2に記載の積層セラミックコンデン
サ。
5. The lead element is converted to PbO by 30 mol.
1% or more is a compound having a perovskite structure represented by ABO 3 , wherein the A-site element is Pb
Or Pb and one or more alkaline earth elements,
The B-site element is a dielectric porcelain composed of at least one element selected from the group consisting of Mg, Zn, Ni and Co and at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta and W. Item 3. The multilayer ceramic capacitor according to Item 2.
【請求項6】 前記誘電体磁器が、マンガン元素をMn
2 に換算して、0.01重量%以上1重量%以下含む
請求項5に記載の積層セラミックコンデンサ。
6. The dielectric ceramic according to claim 1, wherein the manganese element is Mn.
The multilayer ceramic capacitor according to claim 5, wherein the content is 0.01% by weight or more and 1% by weight or less in terms of O 2 .
【請求項7】 前記誘電体磁器のBサイトに、さらにT
i、Zr及びSnの群より選ばれた少なくとも1種の元
素を含有する請求項5に記載の積層セラミックコンデン
サ。
7. The method according to claim 7, wherein the B site of the dielectric porcelain further includes T
The multilayer ceramic capacitor according to claim 5, comprising at least one element selected from the group consisting of i, Zr, and Sn.
【請求項8】 前記誘電体磁器が、マンガン元素をMn
2 に換算して、0.01重量%以上1重量%以下含む
請求項7に記載の積層セラミックコンデンサ。
8. The dielectric ceramic according to claim 1, wherein the manganese element is Mn.
The multilayer ceramic capacitor according to claim 7, wherein the content is 0.01% by weight or more and 1% by weight or less in terms of O 2 .
【請求項9】 前記電極金属が、銀、銀を主成分とする
合金、銅及び銅を主成分とする合金である請求項7に記
載の積層セラミックコンデンサ。
9. The multilayer ceramic capacitor according to claim 7, wherein the electrode metal is silver, an alloy mainly containing silver, copper, or an alloy mainly containing copper.
【請求項10】 前記電気回路が、スイッチング電源の
入力フィルタ、スイッチング電源の出力フィルタ及びス
イッチング電源のサージ除去用スナバから選ばれる少な
くとも一つに組み込まれる回路である請求項1に記載の
積層セラミックコンデンサ。
10. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the electric circuit is a circuit incorporated in at least one selected from an input filter of a switching power supply, an output filter of the switching power supply, and a snubber for removing a surge of the switching power supply. .
【請求項11】 前記電気回路が、コンデンサディスチ
ャージ方式高圧発生装置のエネルギー蓄積装置に組み込
まれる回路である請求項1に記載の積層セラミックコン
デンサ。
11. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the electric circuit is a circuit incorporated in an energy storage device of a capacitor discharge high voltage generator.
【請求項12】 前記誘電体磁器層の誘電体磁器の誘電
率が、1000〜4000の範囲である請求項1に記載
の積層セラミックコンデンサ。
12. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the dielectric ceramic of the dielectric ceramic layer has a dielectric constant in a range of 1000 to 4000.
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