JP2001247364A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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-
- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低損失であり、高周波域で使用することがで
き、かつ大きな比誘電率を得ることができ、従ってコン
デンサの小型化を進めることが可能な誘電体磁器組成物
を得る。 【解決手段】 ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５５重量％、Ｐｂ
ＴｉＯ3 を１０〜３５重量％、ＣａＴｉＯ3 を５〜１８
重量％、Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重量％、ＴｉＯ2 を５〜
１３重量％からなる主成分１００重量％に対し、ＭｎＯ
を０．０２〜０．５重量％、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹからなる群から選択した少なく
とも１種以上の酸化物を０．０５〜２重量％、かつＣｕ
Ｏを０．０２〜０．８重量％添加してなることを特徴と
する、誘電体磁器組成物。
き、かつ大きな比誘電率を得ることができ、従ってコン
デンサの小型化を進めることが可能な誘電体磁器組成物
を得る。 【解決手段】 ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５５重量％、Ｐｂ
ＴｉＯ3 を１０〜３５重量％、ＣａＴｉＯ3 を５〜１８
重量％、Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重量％、ＴｉＯ2 を５〜
１３重量％からなる主成分１００重量％に対し、ＭｎＯ
を０．０２〜０．５重量％、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹからなる群から選択した少なく
とも１種以上の酸化物を０．０５〜２重量％、かつＣｕ
Ｏを０．０２〜０．８重量％添加してなることを特徴と
する、誘電体磁器組成物。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスイッチン
グ電源のスナバ回路やＴＶの水平共振回路などの中高圧
用途に用いられるコンデンサに適した誘電体磁器組成
物、並びに該誘電体磁器組成物を用いたコンデンサに関
する。
グ電源のスナバ回路やＴＶの水平共振回路などの中高圧
用途に用いられるコンデンサに適した誘電体磁器組成
物、並びに該誘電体磁器組成物を用いたコンデンサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】他の電子機器と同様に、スイッチング電
源等においても、高周波化及び小型化が急速に進行して
いる。これに伴って、スイッチング電源のスナバ回路に
おいて使用されているコンデンサにおいても、上記のよ
うな小型化及び高周波化が強く求められている。
源等においても、高周波化及び小型化が急速に進行して
いる。これに伴って、スイッチング電源のスナバ回路に
おいて使用されているコンデンサにおいても、上記のよ
うな小型化及び高周波化が強く求められている。
【０００３】スイッチング電源のスナバ回路では、コン
デンサに負荷される電圧波形は、繰り返しが５０〜１５
０ｋＨｚの非正弦波である。このような一定の周期を持
つ非正弦波は、高次の周波数成分を含んだ正弦波の級数
にフーリエ展開できることが知られている。すなわち、
非正弦波Ｖ（ｆ）は、
デンサに負荷される電圧波形は、繰り返しが５０〜１５
０ｋＨｚの非正弦波である。このような一定の周期を持
つ非正弦波は、高次の周波数成分を含んだ正弦波の級数
にフーリエ展開できることが知られている。すなわち、
非正弦波Ｖ（ｆ）は、
【０００４】
【数１】
【０００５】で表される。なお、ｎは１以上の自然数、
Ｖ0は直流バイアス成分、Ｖｃnはｎ次の余弦波の振幅、
Ｖｓnはｎ次の正弦波の振幅である。実際のフーリエ展
開によれば、上記非正弦波は、１ＭＨｚ程度までの非常
に高い周波数までを含んだ波形であることがわかる。上
記高調波を含んだ電圧による皮相電力（Ｐａ）は、
Ｖ0は直流バイアス成分、Ｖｃnはｎ次の余弦波の振幅、
Ｖｓnはｎ次の正弦波の振幅である。実際のフーリエ展
開によれば、上記非正弦波は、１ＭＨｚ程度までの非常
に高い周波数までを含んだ波形であることがわかる。上
記高調波を含んだ電圧による皮相電力（Ｐａ）は、
【０００６】
【数２】
【０００７】で表される。なお、ｔａｎδは誘電正接を
示す。また、図３は、コンデンサの等価回路を示すが、
この等価回路において、コンデンサの損失による自己発
熱量Ｑは、等価直列抵抗ｒで消費されるエネルギーとほ
ぼ等しいので、
示す。また、図３は、コンデンサの等価回路を示すが、
この等価回路において、コンデンサの損失による自己発
熱量Ｑは、等価直列抵抗ｒで消費されるエネルギーとほ
ぼ等しいので、
【０００８】
【数３】
【０００９】で表される。よって、非正弦波が負荷され
るスイッチング電源などのスナバ回路でコンデンサの自
己発熱を低減するには、周波数１ＭＨｚ程度までの範囲
でコンデンサの損失を低減する必要がある。
るスイッチング電源などのスナバ回路でコンデンサの自
己発熱を低減するには、周波数１ＭＨｚ程度までの範囲
でコンデンサの損失を低減する必要がある。
【００１０】上記の理由により、特にスイッチング電源
のスナバ回路などのような高調波を含んだ電圧が印加さ
れる回路では、コンデンサの損失による自己発熱が問題
となる。従って、損失の小さい誘電体材料を用いたコン
デンサが使用されている。
のスナバ回路などのような高調波を含んだ電圧が印加さ
れる回路では、コンデンサの損失による自己発熱が問題
となる。従って、損失の小さい誘電体材料を用いたコン
デンサが使用されている。
【００１１】例えば、特公昭５９−８９２３号公報に
は、低損失の誘電体材料として、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｍｇ及び
Ｔｉを含み、測定周波数１ｋＨｚでの比誘電率が１５０
０〜３０００、誘電正接ｔａｎδが０．０〜０．３％で
あるものが開示されている。
は、低損失の誘電体材料として、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｍｇ及び
Ｔｉを含み、測定周波数１ｋＨｚでの比誘電率が１５０
０〜３０００、誘電正接ｔａｎδが０．０〜０．３％で
あるものが開示されている。
【００１２】また、特公平８−１５００５号公報には、
Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｔｉ及びＭｎからなる主成分
に対し、ガラス成分及びＣｕを添加してなる磁器組成物
が開示されている。
Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｔｉ及びＭｎからなる主成分
に対し、ガラス成分及びＣｕを添加してなる磁器組成物
が開示されている。
【００１３】さらに、特開平２−１３３３７１号公報に
は、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｔｉ及びＭｎからなる主
成分に対し、ガラス成分及びＣｕを添加してなる磁器組
成物が開示されている。
は、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｔｉ及びＭｎからなる主
成分に対し、ガラス成分及びＣｕを添加してなる磁器組
成物が開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の低損失の誘電体
材料でコンデンサを構成した場合、高調波を含んだ電圧
が印加されると、コンデンサの自己発熱により使用が制
限されたり、小型化が制限されるという問題があった。
材料でコンデンサを構成した場合、高調波を含んだ電圧
が印加されると、コンデンサの自己発熱により使用が制
限されたり、小型化が制限されるという問題があった。
【００１５】すなわち、特公昭５９−８９２３号公報に
記載の誘電体磁器組成物では、１ＭＨｚでの誘電正接ｔ
ａｎδが５％以上に達し、前述したような高調波を含ん
だ電圧が印加される場合には、コンデンサの自己発熱が
大きく、使用が制限されるという問題があった。
記載の誘電体磁器組成物では、１ＭＨｚでの誘電正接ｔ
ａｎδが５％以上に達し、前述したような高調波を含ん
だ電圧が印加される場合には、コンデンサの自己発熱が
大きく、使用が制限されるという問題があった。
【００１６】他方、特公平８−１５００５号公報に開示
されている誘電体磁器組成物では、測定周波数１ｋＨｚ
における比誘電率が５００〜１０００程度にしか過ぎ
ず、コンデンサの小型化が制限されるという問題があっ
た。
されている誘電体磁器組成物では、測定周波数１ｋＨｚ
における比誘電率が５００〜１０００程度にしか過ぎ
ず、コンデンサの小型化が制限されるという問題があっ
た。
【００１７】また、近年、セラミックコンデンサの電極
材料としては、従来から多用されている銀に代わり、安
価な銅やニッケルが用いられてきている。中でも、銅
は、銀電極の欠点であるエレクトロ・マイグレーション
を生じさせず、信頼性が高く、さらに比較的安価であ
る。特に、銅からなる電極をスパッタリングにより形成
する方法では、電極を薄膜とすることができ、電極を安
価に形成することができる。
材料としては、従来から多用されている銀に代わり、安
価な銅やニッケルが用いられてきている。中でも、銅
は、銀電極の欠点であるエレクトロ・マイグレーション
を生じさせず、信頼性が高く、さらに比較的安価であ
る。特に、銅からなる電極をスパッタリングにより形成
する方法では、電極を薄膜とすることができ、電極を安
価に形成することができる。
【００１８】しかしながら、スパッタにより銅からなる
電極を形成する場合、セラミックコンデンサのセラミッ
ク焼結体自体が、電極形成中に１０-1ｐａ程度の高真空
中の雰囲気にさらされる。ところが、上述した特公昭５
９−８９２３号公報や特公平８−１５００５号公報に開
示されている誘電体磁器組成物では、セラミックス自体
が還元され易く、所望の特性を得ることができなかっ
た。
電極を形成する場合、セラミックコンデンサのセラミッ
ク焼結体自体が、電極形成中に１０-1ｐａ程度の高真空
中の雰囲気にさらされる。ところが、上述した特公昭５
９−８９２３号公報や特公平８−１５００５号公報に開
示されている誘電体磁器組成物では、セラミックス自体
が還元され易く、所望の特性を得ることができなかっ
た。
【００１９】また、スイッチング電源のスナバ回路やＴ
Ｖの水平共振回路などの中高圧用途では、セラミックコ
ンデンサは数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用される
ため、コンデンサの自己発熱が小さく、損失が小さいこ
とが必要となる。
Ｖの水平共振回路などの中高圧用途では、セラミックコ
ンデンサは数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用される
ため、コンデンサの自己発熱が小さく、損失が小さいこ
とが必要となる。
【００２０】しかしながら、上述した特公昭５９−８９
２３号公報や特公平８−１５００５号公報及び特開平２
−１３３３７１号公報に開示されている誘電体磁器組成
物では、数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用されると
自己発熱が大きく、損失が大きいという問題があった。
２３号公報や特公平８−１５００５号公報及び特開平２
−１３３３７１号公報に開示されている誘電体磁器組成
物では、数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用されると
自己発熱が大きく、損失が大きいという問題があった。
【００２１】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、高周波領域及び高電圧領域において低損失で
使用することができ、自己発熱を２０℃以下に抑えるこ
とができ、かつ大きな比誘電率を得ることができ、従っ
てコンデンサの小型化を進めることが可能であり、さら
にスパッタにより外部電極を形成した場合でも所望の特
性を得ることができる誘電体磁器組成物を提供すること
にある。
を解消し、高周波領域及び高電圧領域において低損失で
使用することができ、自己発熱を２０℃以下に抑えるこ
とができ、かつ大きな比誘電率を得ることができ、従っ
てコンデンサの小型化を進めることが可能であり、さら
にスパッタにより外部電極を形成した場合でも所望の特
性を得ることができる誘電体磁器組成物を提供すること
にある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る誘電体磁器
組成物は、ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５５重量％、ＰｂＴｉ
Ｏ3 を１０〜３５重量％、ＣａＴｉＯ3 を５〜１２重量
％、Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重量％、及びＴｉＯ2 を５〜
１３重量％からなる主成分１００重量％に対し、ＭｎＯ
を０．０２〜０．５重量％、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹからなる群から選択した少なく
とも１種以上の酸化物を０．０５〜２重量％、かつＣｕ
Ｏを０．０２〜０．８重量％添加してなることを特徴と
する。
組成物は、ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５５重量％、ＰｂＴｉ
Ｏ3 を１０〜３５重量％、ＣａＴｉＯ3 を５〜１２重量
％、Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重量％、及びＴｉＯ2 を５〜
１３重量％からなる主成分１００重量％に対し、ＭｎＯ
を０．０２〜０．５重量％、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、
Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹからなる群から選択した少なく
とも１種以上の酸化物を０．０５〜２重量％、かつＣｕ
Ｏを０．０２〜０．８重量％添加してなることを特徴と
する。
【００２３】本発明に係るコンデンサは、本発明に係る
誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体と、該セラ
ミック焼結体の外表面に形成された銅を主体とする複数
の薄膜電極とを備えることを特徴とする。本発明に係る
コンデンサの特定の局面では、複数の薄膜電極にそれぞ
れリード端子が接合されている。
誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体と、該セラ
ミック焼結体の外表面に形成された銅を主体とする複数
の薄膜電極とを備えることを特徴とする。本発明に係る
コンデンサの特定の局面では、複数の薄膜電極にそれぞ
れリード端子が接合されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る誘電体磁器組
成物の詳細を説明する。本発明に係る誘電体磁器組成物
では、主成分１００重量％が、ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５
５重量％と、ＰｂＴｉＯ3 を１０〜３５重量％と、Ｃａ
ＴｉＯ3 を５〜１２重量％と、Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重
量％と、ＴｉＯ2 を５〜１３重量％とを含む。
成物の詳細を説明する。本発明に係る誘電体磁器組成物
では、主成分１００重量％が、ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５
５重量％と、ＰｂＴｉＯ3 を１０〜３５重量％と、Ｃａ
ＴｉＯ3 を５〜１２重量％と、Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重
量％と、ＴｉＯ2 を５〜１３重量％とを含む。
【００２５】ＳｒＴｉＯ3 が３５重量％未満では、１Ｍ
Ｈｚでのｔａｎδが１．５％を超え、５５重量％を超え
ると、誘電率が１５００未満となる。好ましくは、Ｓｒ
ＴｉＯ3 は主成分中４０〜５０重量％の範囲で含まれ
る。
Ｈｚでのｔａｎδが１．５％を超え、５５重量％を超え
ると、誘電率が１５００未満となる。好ましくは、Ｓｒ
ＴｉＯ3 は主成分中４０〜５０重量％の範囲で含まれ
る。
【００２６】ＰｂＴｉＯ3 の配合割合が１０重量％未満
では、誘電率が１５００未満となり、３５重量％を超え
ると、１ＭＨｚでのｔａｎδが１．５％を超える。好ま
しくは、ＰｂＴｉＯ3 は主成分中１５〜２５重量％の範
囲で含まれる。
では、誘電率が１５００未満となり、３５重量％を超え
ると、１ＭＨｚでのｔａｎδが１．５％を超える。好ま
しくは、ＰｂＴｉＯ3 は主成分中１５〜２５重量％の範
囲で含まれる。
【００２７】ＣａＴｉＯ3 が５重量％未満では、１ＭＨ
ｚでのｔａｎδが１．５％を超え、１２重量％を超える
と、数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用されると、コ
ンデンサの自己発熱が２０℃より大きくなり、コンデン
サに劣化が生じる恐れがある。
ｚでのｔａｎδが１．５％を超え、１２重量％を超える
と、数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用されると、コ
ンデンサの自己発熱が２０℃より大きくなり、コンデン
サに劣化が生じる恐れがある。
【００２８】Ｂｉ2Ｏ3 が８重量％未満では、誘電率が
１５００未満となり、２５重量％を超えると、１ＭＨｚ
でのｔａｎδが１．５％を超える。好ましくは、Ｂｉ2
Ｏ3は主成分中１３〜１９重量％の範囲で含まれる。
１５００未満となり、２５重量％を超えると、１ＭＨｚ
でのｔａｎδが１．５％を超える。好ましくは、Ｂｉ2
Ｏ3は主成分中１３〜１９重量％の範囲で含まれる。
【００２９】ＴｉＯ2 が５重量％未満では、誘電率が１
５００未満となり、１３重量％を超えると、１ＭＨｚで
のｔａｎδが１．５％を超える。好ましくは、ＴｉＯ2
は主成分中６〜１０重量％の範囲で含まれる。
５００未満となり、１３重量％を超えると、１ＭＨｚで
のｔａｎδが１．５％を超える。好ましくは、ＴｉＯ2
は主成分中６〜１０重量％の範囲で含まれる。
【００３０】また、上記主成分１００重量％に対し、Ｍ
ｎＯが０．０２〜０．５重量％の割合で配合される。Ｍ
ｎＯが０．０２重量％未満では、１ＭＨｚでのｔａｎδ
が１．５％を超え、０．５重量％を超えると、焼結性が
悪くなるとともに、絶縁抵抗が低下する。好ましくは、
ＭｎＯは主成分中０．１〜０．５重量％の範囲で含まれ
る。
ｎＯが０．０２〜０．５重量％の割合で配合される。Ｍ
ｎＯが０．０２重量％未満では、１ＭＨｚでのｔａｎδ
が１．５％を超え、０．５重量％を超えると、焼結性が
悪くなるとともに、絶縁抵抗が低下する。好ましくは、
ＭｎＯは主成分中０．１〜０．５重量％の範囲で含まれ
る。
【００３１】また、上記主成分１００重量％に対し、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹのうち
少なくとも１種以上の酸化物が、０．０５〜２重量％の
割合で配合される。該酸化物の配合割合が０．０５重量
％未満の場合には、耐還元性が低下し、耐湿負荷に対す
る信頼性が低下し、２重量％を超えると、誘電率が１５
００未満となる。好ましくは、上記酸化物は、０．１〜
１．２重量％の割合で配合される。
ａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹのうち
少なくとも１種以上の酸化物が、０．０５〜２重量％の
割合で配合される。該酸化物の配合割合が０．０５重量
％未満の場合には、耐還元性が低下し、耐湿負荷に対す
る信頼性が低下し、２重量％を超えると、誘電率が１５
００未満となる。好ましくは、上記酸化物は、０．１〜
１．２重量％の割合で配合される。
【００３２】また、主成分１００重量％に対し、ＣｕＯ
は、０．０２〜０．８重量％の割合で配合される。０．
０２重量％未満の場合には、１ＭＨｚでのｔａｎδが
１．５％を超え、０．８重量％を超えると、焼結性が悪
くなるとともに、絶縁抵抗が低下する。好ましくは、Ｃ
ｕＯは、０．１〜０．５重量％の範囲で配合される。
は、０．０２〜０．８重量％の割合で配合される。０．
０２重量％未満の場合には、１ＭＨｚでのｔａｎδが
１．５％を超え、０．８重量％を超えると、焼結性が悪
くなるとともに、絶縁抵抗が低下する。好ましくは、Ｃ
ｕＯは、０．１〜０．５重量％の範囲で配合される。
【００３３】本発明に係るコンデンサは、本発明に係る
誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体の外表面
に、銅を主体とする複数の薄膜電極を形成した構造を有
する。この場合、セラミック焼結体の形状については特
に限定されないが、例えば図１（ａ），（ｂ）に示す実
施例のセラミックコンデンサ１のように、円板状のセラ
ミック焼結体２が好適に用いられる。図１（ａ），
（ｂ）に示す実施例のコンデンサ１では、セラミック焼
結体２の対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを覆う
ように、外部電極として、銅を主体とする薄膜電極３，
４が形成されている。薄膜電極３，４は、銅をスパッタ
リングすることにより形成されている。もっとも薄膜電
極３，４は、スパッタリング以外の蒸着等の他の薄膜形
成法により形成されていてもよい。
誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体の外表面
に、銅を主体とする複数の薄膜電極を形成した構造を有
する。この場合、セラミック焼結体の形状については特
に限定されないが、例えば図１（ａ），（ｂ）に示す実
施例のセラミックコンデンサ１のように、円板状のセラ
ミック焼結体２が好適に用いられる。図１（ａ），
（ｂ）に示す実施例のコンデンサ１では、セラミック焼
結体２の対向し合う第１，第２の主面２ａ，２ｂを覆う
ように、外部電極として、銅を主体とする薄膜電極３，
４が形成されている。薄膜電極３，４は、銅をスパッタ
リングすることにより形成されている。もっとも薄膜電
極３，４は、スパッタリング以外の蒸着等の他の薄膜形
成法により形成されていてもよい。
【００３４】好ましくは、上記のようにスパッタリング
により薄膜電極が形成され、それによってより薄く、か
つ安価な外部電極を形成することができる。また、上記
コンデンサ１では、薄膜電極４，５に、それぞれ、リー
ド端子６，７が接合されている。もっとも、本発明に係
るコンデンサは、リード端子が接続されていない、チッ
プ型のコンデンサとして構成されてもよい。また、内部
電極を有する積層コンデンサであってもよい。
により薄膜電極が形成され、それによってより薄く、か
つ安価な外部電極を形成することができる。また、上記
コンデンサ１では、薄膜電極４，５に、それぞれ、リー
ド端子６，７が接合されている。もっとも、本発明に係
るコンデンサは、リード端子が接続されていない、チッ
プ型のコンデンサとして構成されてもよい。また、内部
電極を有する積層コンデンサであってもよい。
【００３５】次に、具体的な実験例に基づき、本発明の
作用効果をより詳細に説明する。まず、素原料として純
度９９重量％以上のＳｒＣＯ3 、Ｐｂ3Ｏ4 、ＣａＣ
Ｏ3 、Ｂｉ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＭｎＣＯ3 及びＣｕＯと、
Ｌａ2Ｏ3 、ＣｅＯ2 、Ｎｄ 2Ｏ3 、Ｐｒ2Ｏ3 、Ｓｍ2Ｏ
3 、Ｄｙ2Ｏ3 、Ｅｒ2Ｏ3 、Ｙ2Ｏ3 のうち少なくとも
１種以上を、下記の表１の組成になるように秤量し、純
水とともにポリエチレンポットに投入した。ポリエチレ
ンポットでこれらを混合し、得られた混合物を、ＺｒＯ
2 からなるボールを用い、１６時間湿式混合し、粉砕し
た。このようにして得られた粉砕物を脱水乾燥し、ジル
コニアからなる容器に入れ、９５０〜１０００℃で２時
間仮焼した。
作用効果をより詳細に説明する。まず、素原料として純
度９９重量％以上のＳｒＣＯ3 、Ｐｂ3Ｏ4 、ＣａＣ
Ｏ3 、Ｂｉ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＭｎＣＯ3 及びＣｕＯと、
Ｌａ2Ｏ3 、ＣｅＯ2 、Ｎｄ 2Ｏ3 、Ｐｒ2Ｏ3 、Ｓｍ2Ｏ
3 、Ｄｙ2Ｏ3 、Ｅｒ2Ｏ3 、Ｙ2Ｏ3 のうち少なくとも
１種以上を、下記の表１の組成になるように秤量し、純
水とともにポリエチレンポットに投入した。ポリエチレ
ンポットでこれらを混合し、得られた混合物を、ＺｒＯ
2 からなるボールを用い、１６時間湿式混合し、粉砕し
た。このようにして得られた粉砕物を脱水乾燥し、ジル
コニアからなる容器に入れ、９５０〜１０００℃で２時
間仮焼した。
【００３６】上記のようにして得られた仮焼物をバイン
ダとともにポリエチレンポットに入れ、１６時間湿式混
合した。この混合物を、蒸発乾燥し、整粒した後、加圧
成形することにより、直径１０ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの
円板に成形した。
ダとともにポリエチレンポットに入れ、１６時間湿式混
合した。この混合物を、蒸発乾燥し、整粒した後、加圧
成形することにより、直径１０ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの
円板に成形した。
【００３７】得られた円板状成形体を１１５０〜１２０
０℃の温度で２時間焼成し、円板状セラミック焼結体を
得た。上記セラミック焼結体の両主面にスパッタリング
により、銅を主成分として薄膜電極を形成し、コンデン
サを得た。
０℃の温度で２時間焼成し、円板状セラミック焼結体を
得た。上記セラミック焼結体の両主面にスパッタリング
により、銅を主成分として薄膜電極を形成し、コンデン
サを得た。
【００３８】上記のようにして得られたコンデンサにつ
いて、比誘電率、誘電正接（１ｋＨｚ）、誘電正
接（１ＭＨｚ）及び温度特性を以下の条件で測定し
た。 比誘電率…１ｋＨｚ、１Ｖの電流を通じ、温度２０℃
で測定した。 誘電正接（１ｋＨｚ）…１ｋＨｚ及び１Ｖの電流を通
電し、２０℃の温度で測定した。 誘電正接（１ＭＨｚ）…１ＭＨｚ及び１Ｖの電流を通
電し、２０℃の温度で測定した。 温度特性…−２５℃〜＋８５℃の温度範囲において、
誘電率（１ｋＨｚ、１Ｖの電流を通電して測定）を測定
し、＋２０℃の誘電率に対する変化率（誘電率変換量／
℃）を求めた。
いて、比誘電率、誘電正接（１ｋＨｚ）、誘電正
接（１ＭＨｚ）及び温度特性を以下の条件で測定し
た。 比誘電率…１ｋＨｚ、１Ｖの電流を通じ、温度２０℃
で測定した。 誘電正接（１ｋＨｚ）…１ｋＨｚ及び１Ｖの電流を通
電し、２０℃の温度で測定した。 誘電正接（１ＭＨｚ）…１ＭＨｚ及び１Ｖの電流を通
電し、２０℃の温度で測定した。 温度特性…−２５℃〜＋８５℃の温度範囲において、
誘電率（１ｋＨｚ、１Ｖの電流を通電して測定）を測定
し、＋２０℃の誘電率に対する変化率（誘電率変換量／
℃）を求めた。
【００３９】また、上記のようにして得られた各コンデ
ンサのうち、本発明の代表的な組成のコンデンサ（試料
番号２）及び従来品（試料番号３７）について、１００
〜１０００ｋＨｚの周波数域における誘電正接の周波数
特性を、測定電圧１Ｖ及び温度２０℃において測定し
た。
ンサのうち、本発明の代表的な組成のコンデンサ（試料
番号２）及び従来品（試料番号３７）について、１００
〜１０００ｋＨｚの周波数域における誘電正接の周波数
特性を、測定電圧１Ｖ及び温度２０℃において測定し
た。
【００４０】さらに、各コンデンサのうち本発明の代表
的な組成のコンデンサ（試料番号２５）及び従来品（試
料番号３７）を選定し、次に示した条件１〜４の各正弦
波を印加し、自己発熱量を測定した。なお、条件１〜４
は、皮相電力として１３０Ｖ・Ａに相当するものであ
る。
的な組成のコンデンサ（試料番号２５）及び従来品（試
料番号３７）を選定し、次に示した条件１〜４の各正弦
波を印加し、自己発熱量を測定した。なお、条件１〜４
は、皮相電力として１３０Ｖ・Ａに相当するものであ
る。
【００４１】条件１…９２ｋＨｚ、１１００Ｖp-p 条件２…１８４ｋＨｚ、７８０Ｖp-p 条件３…２７６ｋＨｚ、６３５Ｖp-p 条件４…４６０ｋＨｚ、４９２Ｖp-p また、上記と同様に、各コンデンサのうち代表的な組成
を有するコンデンサについて、耐湿負荷信頼性試験を実
施した。この信頼性試験では、６０℃及び相対湿度９０
〜９５％の条件で、２０個のコンデンサについて、直流
２ｋＶの電圧を印加し、４０００時間経過するまでに故
障したコンデンサの数を評価した。なお、故障とは、試
料がショート状態となった場合に故障発生とした。上述
した各評価結果を、下記の表１〜４並びに図２及び図３
に示す。
を有するコンデンサについて、耐湿負荷信頼性試験を実
施した。この信頼性試験では、６０℃及び相対湿度９０
〜９５％の条件で、２０個のコンデンサについて、直流
２ｋＶの電圧を印加し、４０００時間経過するまでに故
障したコンデンサの数を評価した。なお、故障とは、試
料がショート状態となった場合に故障発生とした。上述
した各評価結果を、下記の表１〜４並びに図２及び図３
に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】表１，２から明らかなように、本発明の範
囲にある試料番号１〜２６のコンデンサでは、比誘電率
εｒが１５００以上と高く、従って小型に構成し得るこ
とがわかる。また、１ＭＨｚにおける誘電正接ｔａｎδ
も１．５％以下と優れており、従って高周波域で優れた
特性を示す誘電体磁器組成物を提供し得ることがわか
る。
囲にある試料番号１〜２６のコンデンサでは、比誘電率
εｒが１５００以上と高く、従って小型に構成し得るこ
とがわかる。また、１ＭＨｚにおける誘電正接ｔａｎδ
も１．５％以下と優れており、従って高周波域で優れた
特性を示す誘電体磁器組成物を提供し得ることがわか
る。
【００４７】よって、本発明によれば、コンデンサを小
型に構成することができ、かつ高周波における誘電正接
が小さいため、前述したような高調波を含んだ非正弦波
を印加した場合、コンデンサの損失による自己発熱を小
さくすることができる。
型に構成することができ、かつ高周波における誘電正接
が小さいため、前述したような高調波を含んだ非正弦波
を印加した場合、コンデンサの損失による自己発熱を小
さくすることができる。
【００４８】加えて、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄｙ、
Ｅｒ及びＹの少なくとも１種以上の酸化物が添加されて
おり、それによって誘電体磁器組成物の耐還元性が高め
得ることがわかる。
Ｅｒ及びＹの少なくとも１種以上の酸化物が添加されて
おり、それによって誘電体磁器組成物の耐還元性が高め
得ることがわかる。
【００４９】上記磁器組成物の耐還元性の向上により、
前述したように、スパッタリングなどの薄膜形成法によ
り銅を主成分とする薄膜電極を表面に容易に形成するこ
とができ、それによって表４から明らかなように、信頼
性に優れたセラミックコンデンサを提供し得ることがわ
かる。
前述したように、スパッタリングなどの薄膜形成法によ
り銅を主成分とする薄膜電極を表面に容易に形成するこ
とができ、それによって表４から明らかなように、信頼
性に優れたセラミックコンデンサを提供し得ることがわ
かる。
【００５０】また、図４に、コンデンサの自己発熱測定
結果を示したが、本発明の試料番号２５のコンデンサに
よれば、従来品のコンデンサに相当する試料番号３７の
コンデンサに比べて、発熱量は１／２〜２／３の範囲で
あり、自己発熱を２０℃以下に抑えることができること
がわかる。しかも、高周波（〜１ＭＨｚまで）の誘電正
接ｔａｎδも小さい。従って、高周波領域及び高電圧領
域における発熱が小さいので、例えばスイッチング電源
のスナバ回路などの高周波ごとに適したコンデンサを提
供することができる。
結果を示したが、本発明の試料番号２５のコンデンサに
よれば、従来品のコンデンサに相当する試料番号３７の
コンデンサに比べて、発熱量は１／２〜２／３の範囲で
あり、自己発熱を２０℃以下に抑えることができること
がわかる。しかも、高周波（〜１ＭＨｚまで）の誘電正
接ｔａｎδも小さい。従って、高周波領域及び高電圧領
域における発熱が小さいので、例えばスイッチング電源
のスナバ回路などの高周波ごとに適したコンデンサを提
供することができる。
【００５１】さらに、本発明品の代表的な組成である試
料番号２及び試料番号２５のコンデンサと本発明の範囲
外である試料番号１７及び試料番号２４のコンデンサを
選定し、９２ｋＨｚ、１１００Ｖｐ−ｐの高周波・高電
界の信号を負荷し、自己発熱を測定した結果及び高温負
荷信頼性試験を実施した結果を表５に示す。なお、高温
負荷信頼性試験では、２０個のコンデンサ試料に、周囲
温度１２５℃の条件で、９２ｋＨｚ、１１００Ｖｐ−ｐ
の負荷を連続印加し、４０００時間が経過するまでに故
障したコンデンサの数を評価した。この信頼性試験で
は、コンデンサの故障とは試料がショート状態となった
場合を故障とした。また、上記コンデンサを、６０Ｈｚ
の交流信号にて、電圧を１Ｖ〜１０００Ｖｒｍｓまで変
化させ、コンデンサのｔａｎδを測定した結果を図５に
示す。
料番号２及び試料番号２５のコンデンサと本発明の範囲
外である試料番号１７及び試料番号２４のコンデンサを
選定し、９２ｋＨｚ、１１００Ｖｐ−ｐの高周波・高電
界の信号を負荷し、自己発熱を測定した結果及び高温負
荷信頼性試験を実施した結果を表５に示す。なお、高温
負荷信頼性試験では、２０個のコンデンサ試料に、周囲
温度１２５℃の条件で、９２ｋＨｚ、１１００Ｖｐ−ｐ
の負荷を連続印加し、４０００時間が経過するまでに故
障したコンデンサの数を評価した。この信頼性試験で
は、コンデンサの故障とは試料がショート状態となった
場合を故障とした。また、上記コンデンサを、６０Ｈｚ
の交流信号にて、電圧を１Ｖ〜１０００Ｖｒｍｓまで変
化させ、コンデンサのｔａｎδを測定した結果を図５に
示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】表５から明らかなように、本発明の範囲に
ある試料番号２及び試料番号２５では自己発熱を２０℃
以下に抑えることができることがわかる。そして、自己
発熱が２０℃以下である試料番号２及び試料番号２５で
は高温負荷試験では故障が生じていないが、自己発熱が
２０℃より大きい試料番号１７及び試料番号２４では、
故障が生じていることは明らかである。従って、数十〜
数百Ｖの高電圧の信号下で使用されても、コンデンサの
劣化を防止することができる。
ある試料番号２及び試料番号２５では自己発熱を２０℃
以下に抑えることができることがわかる。そして、自己
発熱が２０℃以下である試料番号２及び試料番号２５で
は高温負荷試験では故障が生じていないが、自己発熱が
２０℃より大きい試料番号１７及び試料番号２４では、
故障が生じていることは明らかである。従って、数十〜
数百Ｖの高電圧の信号下で使用されても、コンデンサの
劣化を防止することができる。
【００５４】また、図５から明らかなように、本発明の
範囲にある試料番号２及び試料番号２５は、本発明の範
囲外である試料番号１７及び試料番号２４のコンデンサ
と比較して、交流電圧に対する依存性が少ないことがわ
かる。従って、数百Ｖの高電圧の信号下で使用されて
も、誘電正接ｔａｎδの変動が少なく安定したコンデン
サ特性を得ることができる。
範囲にある試料番号２及び試料番号２５は、本発明の範
囲外である試料番号１７及び試料番号２４のコンデンサ
と比較して、交流電圧に対する依存性が少ないことがわ
かる。従って、数百Ｖの高電圧の信号下で使用されて
も、誘電正接ｔａｎδの変動が少なく安定したコンデン
サ特性を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る誘電体磁器
組成物では、上記特定の主成分１００重量部に対し、Ｍ
ｎＯを０．０２〜０．５重量％と、上記群から選択した
少なくとも１種の酸化物を０．０５〜２重量％かつＣｕ
Ｏを０．０２〜０．８重量％添加してなるので、１ＭＨ
ｚまでの高周波域における誘電正接が小さく、従って、
高調波成分を含んだ非正弦波が印加された際の発熱量を
低減することができる。
組成物では、上記特定の主成分１００重量部に対し、Ｍ
ｎＯを０．０２〜０．５重量％と、上記群から選択した
少なくとも１種の酸化物を０．０５〜２重量％かつＣｕ
Ｏを０．０２〜０．８重量％添加してなるので、１ＭＨ
ｚまでの高周波域における誘電正接が小さく、従って、
高調波成分を含んだ非正弦波が印加された際の発熱量を
低減することができる。
【００５６】また、本発明では、上記特定の主成分１０
０重量％において、ＣａＴｉＯ3 を１２重量％以下にし
ているので、数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用して
も、コンデンサの自己発熱が２０℃以下であり、コンデ
ンサに劣化が生じない。さらに、交流電圧に対する依存
性が少なく、数百Ｖの高電圧の信号下で使用されても、
誘電正接ｔａｎδの変動が少なく安定したコンデンサ特
性を得るこうとができる。また、１ｋＨｚにおける比誘
電率が１５００以上であり、従って、コンデンサの小型
化を図ることができる。よって、高周波用途に適してお
り、かつ小型のコンデンサを提供することができる。
０重量％において、ＣａＴｉＯ3 を１２重量％以下にし
ているので、数十〜数百Ｖの高電圧の信号下で使用して
も、コンデンサの自己発熱が２０℃以下であり、コンデ
ンサに劣化が生じない。さらに、交流電圧に対する依存
性が少なく、数百Ｖの高電圧の信号下で使用されても、
誘電正接ｔａｎδの変動が少なく安定したコンデンサ特
性を得るこうとができる。また、１ｋＨｚにおける比誘
電率が１５００以上であり、従って、コンデンサの小型
化を図ることができる。よって、高周波用途に適してお
り、かつ小型のコンデンサを提供することができる。
【００５７】本発明に係るコンデンサでは、本発明に係
る誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体の外表面
に銅を主体とする薄膜電極が形成されている。従って、
安価な銅を用い、しかも薄膜電極により外部電極を形成
し得るので、高周波域で用いることができかつ小型化を
図り得るだけでなく、これらの用途に適したコンデンサ
のコストを低減することができる。
る誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体の外表面
に銅を主体とする薄膜電極が形成されている。従って、
安価な銅を用い、しかも薄膜電極により外部電極を形成
し得るので、高周波域で用いることができかつ小型化を
図り得るだけでなく、これらの用途に適したコンデンサ
のコストを低減することができる。
【００５８】上記複数の薄膜電極にそれぞれリード端子
が接合されている場合には、高周波用途に適しており、
小型化を図ることができ、かつ安価なリード付きのコン
デンサを提供することができる。
が接合されている場合には、高周波用途に適しており、
小型化を図ることができ、かつ安価なリード付きのコン
デンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例に係るコ
ンデンサの一例を示す部分切欠正面図及び側面断面図。
ンデンサの一例を示す部分切欠正面図及び側面断面図。
【図２】実施例のコンデンサ及び従来例のコンデンサの
誘電正接ｔａｎδの周波数特性を示す図。
誘電正接ｔａｎδの周波数特性を示す図。
【図３】実施例のコンデンサ及び従来例のコンデンサの
条件１〜４における自己発熱量を示す図。
条件１〜４における自己発熱量を示す図。
【図４】コンデンサの等価回路を説明するための図。
【図５】実施例のコンデンサ及び本発明の範囲外のコン
デンサの交流電圧依存性を示す図。
デンサの交流電圧依存性を示す図。
１…コンデンサ ２…セラミック焼結体 ３，４…薄膜電極 ５，６…リード端子
フロントページの続き (72)発明者 川西 智浩 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 山岡 修 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 4G031 AA04 AA05 AA07 AA08 AA09 AA11 AA19 AA25 AA32 AA35 BA09 GA02 5E001 AA00 AB01 AC09 AE01 AE03 AE04 AF02 AH03 AJ02
Claims (3)
- 【請求項１】 ＳｒＴｉＯ3 を３５〜５５重量％、 ＰｂＴｉＯ3 を１０〜３５重量％、 ＣａＴｉＯ3 を５〜１２重量％、 Ｂｉ2Ｏ3 を８〜２５重量％、 ＴｉＯ2 を５〜１３重量％からなる主成分１００重量％
に対し、 ＭｎＯを０．０２〜０．５重量％、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、
Ｐｒ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ及びＹからなる群から選択した
少なくとも１種以上の酸化物を０．０５〜２重量％、か
つＣｕＯを０．０２〜０．８重量％添加してなることを
特徴とする、誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】 請求項１に記載の誘電体磁器組成物から
なるセラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体の外表面に形成された銅を主体と
する複数の薄膜電極とを備えることを特徴とする、コン
デンサ。 - 【請求項３】 前記複数の薄膜電極に、それぞれ接合さ
れたリード端子をさらに備えることを特徴とする、請求
項２に記載のコンデンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373452A JP3767377B2 (ja) | 1999-12-27 | 2000-12-07 | 誘電体磁器組成物 |
| US09/749,056 US6451721B2 (en) | 1999-12-27 | 2000-12-27 | Dielectric ceramic composition |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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