JP2003146697A - 誘電体組成物 - Google Patents

誘電体組成物

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JP2003146697A JP2001347055A JP2001347055A JP2003146697A JP 2003146697 A JP2003146697 A JP 2003146697A JP 2001347055 A JP2001347055 A JP 2001347055A JP 2001347055 A JP2001347055 A JP 2001347055A JP 2003146697 A JP2003146697 A JP 2003146697A
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tio
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SANWA DENZAI KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス誘電体組成物、ガラス/磁器複合型誘
電体組成物、ガラス誘電体ペースト、及びコンデンサ素
子を提供する。 【構成】 SiO2、B2O3及びP2O5から選択された2種以上
を28〜80モル%と、Li2O、Na2O及びK2Oから選択さ
れた1種又は2種以上を5〜58モル%と、MgO、CaO、
SrO及びBaOから選択された2種以上を0〜45モル%と
を調合熔解してなるガラス誘電体組成物、及び当該ガラ
ス誘電体組成物を微粉砕後、樹脂や溶剤等と混練したガ
ラス誘電体ペーストや磁器誘電体粉末(例えばBaTiO3
SrTiO3、MgTiO3、CaTiO3、CaZrO3等)と混合、仮焼して
なるガラス/磁器複合型誘電体組成物を使用すること
で、大気中、不活性ガス雰囲気中或いは還元ガス雰囲気
中の何れの雰囲気下でも焼成温度1100℃以下、且つ
保持時間1時間以内で緻密な焼結構造を有する安価なコ
ンデンサ素子が作れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスまたはガラ
スと磁器(セラミックス)を素材にして製造されるコン
デンサ用の誘電体組成物及びそれを材料に用いたガラス
誘電体ペーストとコンデンサ素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガラス誘電体粉末を主成分に
したガラス誘電体ペーストが製造されており、Ag粉末や
Ag/Pd混合粉末等を主成分に使った導電ペーストとを組
み合わせて、主に磁器製基板上にスクリーン印刷法等で
塗布後、焼成してコンデンサ素子を形成していた。
【0003】この場合、ガラス誘電体粉末の組成が大気
中又は不活性ガス雰囲気中での焼成に対応した設計であ
るため、主に酸化鉛(PbO)、酸化ビスマス(Bi2O3)、
酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(C
dO)、酸化ナトリウム(NaO)、硼酸(B2O3)、二酸化
ケイ素(SiO2)及びアルカリ土類金属酸化物(MgO、Ca
O、SrO、BaO)で構成されていた。
【0004】また、ガラス誘電体ペーストには、その機
能・特性として高くても1000℃以下で焼成できるも
のが市場要求として強かったが、その要求を満足するた
めにはガラスの軟化点を低温度化させるPbO、Bi2O3、Sn
O2、ZnO、CdOが不可欠であった。
【0005】しかしながら、これらの組成で作られたガ
ラス誘電体ペーストを還元ガス雰囲気中で焼成しようと
した場合、PbO、Bi2O3、SnO2、ZnO、CdOは化学量論比よ
りも酸素が不足する状態になるため、大気中や不活性ガ
ス雰囲気中で焼成したときと同等の誘電体特性が得られ
なかった。
【0006】更に、コンデンサ素子を形成させる手順に
ついては先ず、基板上に下側電極用の導電ペーストを印
刷・焼成して下側電極を形成し、次に下側電極上にガラ
ス誘電体ペーストを印刷・焼成して、誘電体層を形成
し、更に上側電極用の導電ペーストを印刷・焼成して上
側電極を形成し、最後に上側電極上に被覆用ガラス誘電
体ペーストを印刷・焼成するものであり、少なくとも3
〜4回の焼成を行ってコンデンサ素子を形成していた。
【0007】一方、磁器誘電体粉末(例えばBaTiO3、Mg
TiO3、CaTiO3、CaZrO3等)の焼成は従来より盛んに焼結
後の誘電体特性改善、即ち、より高い比誘電率と絶縁抵
抗及びより少ない誘電損失を得るための改善がなされて
きたが、その主な改善手法は、ガラス状組成物も含めた
無機微量添加物の配合で焼成時の誘電体粒径や結晶構造
制御等に工夫を凝らすことにあった。また、近年では高
価な貴金属を電極材料に使い、且つ大気中でしか所望の
誘電体特性が得られない磁器誘電体組成物に代わって、
Ni等の非金属を電極に使って還元ガス雰囲気中で焼成し
ても良好な誘電体特性を有するコンデンサ素子が開発さ
れている(例えば、日本国特許第2669184号、2
761690号、2762427号、2975459
号、3024536号等)。
【0008】しかしながら、これらの磁器誘電体組成物
は全て還元ガス雰囲気中或いは低酸素濃度(10PPM以
下)雰囲気中で焼成した場合に所望の誘電体特性が得ら
れるものであり、大気(酸化雰囲気)中で焼成した場合
には比誘電率や温度特性に変化が現れて所望の特性が得
られないため、焼成雰囲気中を問わずに所望の誘電体特
性を得られるものがなかった。
【0009】また、これらの磁器誘電体組成物は還元雰
囲気中或いは低酸素濃度雰囲気中で約1100〜140
0℃の高温度下で2〜3時間保持して焼成していた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のガラス誘電体ペ
ーストを使用したコンデンサ素子では次の三点の課題を
抱えていた。
【0011】即ち、ガラス誘電体の軟化点が400℃未
満であった場合に、ガラス誘電体に混練された樹脂の分
解や燃焼が不完全となり、絶縁抵抗値低下や発泡(気孔
率の増加)が現れてくる点と、還元ガス雰囲気中の焼成
を行おうした場合では、大気中や不活性ガス雰囲気中の
焼成に比べてガラスを構成している耐還元性に劣る成分
の一部から酸素が奪われて、化学量論比よりも酸素が欠
乏する結果となるため、絶縁抵抗値低下、発泡による変
形や強度低下等の不具合が発生する点と、下側電極、誘
電体層、上側電極及び被覆用誘電体層を一度で焼成する
ことで焼成回数を減らすことが困難であった点にある。
【0012】一方、磁器誘電体粉末を使用したコンデン
サ素子の焼成では約1200〜1400℃の高温度下で
焼成を必要としていたため、多大なエネルギーを消費す
るのみならず発熱体や炉体及び匣鉢等保持具の寿命まで
もが短くなるため、コンデンサ素子を製造する一連の工
程の中で焼成工程における製造費用が極めて大きいとい
う課題があった。
【0013】更に、従来の誘電体材料では、その成分や
組成設計が大気中焼成及び不活性ガス雰囲気焼成向き
か、或いは還元雰囲気焼成向きの何れか好ましい雰囲気
で焼成した場合に所望の誘電体特性が得られるという観
点から行われていたため、低気孔率で焼結され、より高
い比誘電率と絶縁抵抗及びより少ない誘電損失を有する
コンデンサ素子を得るには、自ずと焼成する雰囲気が限
定されてしまうという課題も残されていた。
【0014】本発明は、大気中、不活性ガス雰囲気中、
還元ガス雰囲気中のいずれの雰囲気下で焼成しても焼成
温度400〜1000℃の範囲で且つ保持時間30分以
内で緻密な焼結構造と誘電体特性を得ることが可能とな
るガラス誘電体組成物及びガラス誘電体ペーストと、焼
成温度1100℃以下で且つ保持時間1時間以内で緻密
な焼結構造と誘電体特性を得ることが可能であるガラス
・磁器複合型誘電体組成物と、それらを利用した安価な
コンデンサ素子を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、 (1)酸化物換算表示が二酸化ケイ素(SiO2)で表され
る原料と、少なくとも酸化物換算表示が、酸化ホウ素
(B2O3)、酸化リン(P2O5)、酸化リチウム(Li 2O)、
酸化ナトリウム(Na2O)、酸化カリウム(K2O)、酸化
マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ス
トロンチウム(SrO)及び酸化バリウム(BaO)で表され
る一つ以上を原料とし、モル%表示の組成式、aSiO2+b
B2O3+cP2O5+dLi2O+eNa2O+fK2O+gMgO+hCaO+iSrO
+jBaOで表されるa〜jまでの係数が、1.8≦a≦7
0.4、0≦b≦57.6、0≦c≦52.0、0≦d≦
62.56、0≦e≦39.44、0≦f≦68.0、0
≦g≦34.0、0≦h≦34.0、0≦i≦34.0、
0≦j≦34.0を満足する条件で調合してガラス化さ
せたガラス誘電体組成物であり、組成物中に含まれる調
合成分以外の無機不純物の含有率が1モル%未満である
ことを特徴とするガラス誘電体組成物を提供することに
より上記課題を達成する。
【0016】(2)上記(1)に記載のガラス誘電体組
成物において、使用する各原料が炭酸化物、水酸化物、
塩化物、硫化物、窒化物、フッ化物、硝酸化物、硫酸化
物、水化物、有機化合物或いは各原料同士の化合物であ
って、組成物中に含まれる調合成分以外の無機不純物の
含有率が1モル%未満であることを特徴とするガラス誘
電体組成物を提供することにより上記課題を達成する。
【0017】(3)上記(1)または(2)に記載のガ
ラス誘電体組成物を粉末状に粉砕し、その平均粒径が
0.5μm以上5.0μm未満の範囲であり、且つ最大
粒径が100μm未満であるガラス誘電体組成物粉末で
あって、組成物中に含まれる調合成分以外の無機不純物
の含有率が3モル%未満であることを特徴とするガラス
誘電体組成物粉末を提供することにより上記課題を達成
する。
【0018】(4)上記(3)に記載のガラス誘電体組
成物粉末と磁器誘電体粉末とを重量比率で、誘電体組成
物粉末:磁器誘電体粉末=0.5:99.5〜5.0:
95.0で混合した後、露点50℃以下の大気中100
0℃以下の温度で仮焼して成るガラス/磁器複合型誘電
体組成物であって、組成物中に含まれる調合成分以外の
無機不純物の含有率が2モル%未満であることを特徴と
するガラス・磁器複合型誘電体組成物を提供することに
より上記課題を達成する。
【0019】(5)上記(4)に記載のガラス/磁器複
合型誘電体組成物において、前記磁器誘電体粉末は平均
粒径10μm未満且つ最大粒径200μm未満であり、
BaOに対するTiO2のモル比が1.0±0.1を満たすBaT
iO3粉末、またはSrOに対するTiO2のモル比が1.0±
0.1を満たすSrTiO3粉末、またはCaOに対するTiO2
モル比が1.0±0.1を満たすCaTiO3粉末、またはMg
Oに対するTiO2のモル比が1.0±0.1を満たすMgTiO
3粉末、またはCaOに対するZrO2のモル比が1.0±0.
1を満たすCaTiO3粉末、またはMgOとCaOの合計に対する
TiO2のモル比が1.0±0.1を満たし且つMgOに対す
るCaOのモル比が0.01〜0.2を満たす(Mg・Ca)O・
TiO2粉末、またはBaOとCaOの合計に対するTiO2のモル比
が1.0±0.1を満たし且つBaOに対するCaOのモル比
が0.01〜0.2を満たす(Ba・Ca)O・TiO2粉末、ま
たはBaOとSrOの合計に対するTiO2のモル比が1.0±
0.1を満たし且つBaOに対するSrOのモル比が0.01
〜0.2を満たす(Ba・Sr)O・TiO2粉末、またはBaOとSr
OとCaOの合計に対するTiO2のモル比が1.0±0.1を
満たし且つBaOに対するSrOのモル比が0.01〜0.2
を満たし且つBaOに対するCaOのモル比が0.01〜0.
2を満たす(Ba・Sr・Ca)O・TiO2粉末、またはMgOとCaOの
合計に対するTiO2とZrO2の合計のモル比が1.0±0.
1を満たし且つMgOに対するCaOのモル比が0.01〜
0.2を満たし且つTiO2に対するZrO2のモル比が0.0
1〜0.3を満たす(Mg・Ca)O・(Ti・Zr)O2粉末、また
はBaOとCaOの合計に対するTiO2とZrO2の合計のモル比が
1.0±0.1を満たし且つBaOに対するCaOのモル比が
0.01〜0.2を満たし且つTiO2に対するZrO2のモル
比が0.01〜0.3を満たす(Ba・Ca)O・(Ti・Zr)O2
粉末、またはBaOとSrOとCaOの合計に対するTiO2とZrO2
の合計のモル比が1.0±0.1を満たし且つBaOに対
するSrOのモル比が0.01〜0.2を満たし且つBaOに
対するCaOのモル比が0.01〜0.2を満たし且つTiO
2に対するZrO2のモル比が0.01〜0.3を満たす(B
a・Sr・Ca)O・(Ti・Zr)O2粉末の何れかであることを特徴
とするガラス/磁器複合型誘電体組成物を提供すること
により上記課題を達成する。
【0020】(6)上記(3)に記載のガラス誘電体組
成物粉末30〜90重量%、平均分子量1,000,00
0未満の樹脂2〜20重量%と水又は大気圧下300℃
未満で蒸発する有機溶剤8〜50重量%とを混練して成
ることを特徴とするガラス誘電体ペーストを提供するこ
とにより上記課題を達成する。
【0021】(7)また、上記(6)に記載のガラス誘
電体ペーストと、銀(Ag)粉末、金(Au)粉末、白金
(Pt)粉末、パラジウム(Pd)粉末、銅(Cu)粉末、亜
鉛(Zn)粉末、アルミニウム(Al)粉末、ニッケル(N
i)粉末、鉄(Fe)粉末及びクロム(Cr)粉末の中から
選択された1種又は2種以上を混合した粉末25〜80
重量%と、平均分子量1,000,000未満の樹脂2〜
20重量%と、水又は大気圧下300℃未満で蒸発する
有機溶剤からなる溶媒18〜45重量%と、シリカ(Si
O2)粉末、アルミナ(Al2O3)粉末、ジルコニア(Zr
O2)粉末または酸化チタン(TiO2)粉末の中から選択さ
れた1種又は2種以上を混合した粉末0〜10重量%
と、を混練して成る導電ペーストと、を使用して磁器基
板上に塗布後、単層誘電体のまま或いは複層誘電体に塗
り重ねた状態で、露点50℃以下の大気中または露点5
0℃以下の不活性ガス雰囲気中または露点50℃以下の
還元ガス雰囲気中で焼成してなるコンデンサ素子を提供
することにより上記課題を達成する。
【0022】(8)さらに、上記(5)に記載のガラス
/磁器複合型誘電体組成物に平均分子量1,000,00
0未満の樹脂と大気圧下300℃未満で蒸発する有機溶
剤を加えて混練したスラリーを板状または筒状またはシ
ート状に成型後、その表面に銀(Ag)粉末、金(Au)粉
末、白金(Pt)粉末、パラジウム(Pd)粉末、銅(Cu)
粉末、亜鉛(Zn)粉末、アルミニウム(Al)粉末、ニッ
ケル(Ni)粉末、鉄(Fe)粉末及びクロム(Cr)粉末の
中から選択された1種または2種以上を混合した粉末2
5〜80重量%と、平均分子量1,000,000未満の
樹脂2〜20重量%と、水又は大気圧下300℃未満で
蒸発する有機溶剤からなる溶媒18〜45重量%と、シ
リカ(SiO2)粉末、アルミナ(Al2O3)粉末、ジルコニ
ア(ZrO2)粉末或いは酸化チタン(TiO2)粉末の中から
選択された1種又は2種以上を混合した粉末0〜10重
量%と、を混練して成る導電ペーストを塗布後、単層誘
電体の状態または複層誘電体に積層した状態で、露点5
0℃以下の大気中または露点50℃以下の不活性ガス雰
囲気中または露点50℃以下の還元ガス雰囲気中で焼成
してなることを特徴とするコンデンサ素子を提供するこ
とにより、上記課題を達成する。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明に係るガラス誘電体組成
物、ガラス/磁器複合型誘電体組成物、誘電体ペースト
及びコンデンサ素子の実施の形態について図表に基づい
て説明する。
【0024】図1は第1群成分のSiO2、B2O3、P2O5の調
合比率を示す図である。図2は第2群成分のLi2O、Na
2O、K2Oの調合比率を示す図である。図3は第3群成分
のMgO、CaO、SrO、BaOの調合比率を示す図である。図4
は第1群成分と第2群成分と第3群成分の調合比率を示
す図である。図5は本発明に係る平板形コンデンサ素子
断面構造図である。図6は本発明に係るガラス/磁器複
合型誘電体組成物を用いた円板形コンデンサ素子の断面
構造図である。図7は本発明に係る積層形コンデンサ素
子の断面構造図である。
【0025】先ず、本発明の実施の形態の例においては
前提として、第1群成分として、SiO2、B2O3、P2O5を使
い、その調合比率を図1に示した点A(SiO2:B2O3:P2
O5=82:18:0モル%)、点B(SiO2:B2O3:P2O5=3
0:70:0モル%)、点C(SiO2:B2O3:P2O5=10:72:
18モル%)、点D(SiO2:B2O3:P2O5=15:20:65モル
%)、点E(SiO2:B2O3:P2O5=38:0:62モル%)、
点F(SiO2:B2O3:P2O5=88:0:12モル%)で囲まれ
た範囲(但し、点A〜点Fは範囲に含む)で調合し、ま
た、第2群成分として、Li2O、Na2O、K2Oを使い、その
調合比率を図2に示した点G(Li2O:Na2O:K2O=76:2
4:0モル%)、点H(Li2O:Na2O:K2O=50:50:0モル
%)、点I(Li2O:Na2O:K2O=18:58:24モル%)、
点J(Li2O:Na2O:K2O=0:50:50モル%)、点K(Li
2O:Na2O:K2O=0:0:100モル%)、点L(Li2O:Na
2O:K2O=92:0:8モル%)で囲まれた範囲(但し、点
G〜点Lは範囲に含む)で調合し、更に、第3群成分と
して、MgO、CaO、SrO、BaOを使い、その調合比率を図3
に示した点M(MgO:CaO:SrO:BaO=0:0:50:50モル
%)、点N(MgO:CaO:SrO:BaO=17:0:33:50モル
%)、点O(MgO:CaO:SrO:BaO=50:27:0:23モル
%)、点P(MgO:CaO:SrO:BaO=50:50:0:0モル
%)、点Q(MgO:CaO:SrO:BaO=0:50:50:0モル
%)で囲まれた範囲(但し、点M〜点Qは範囲に含む)
で調合したものを、第1群成分と第2群成分と第3群成
分の調合比率を図4に示した点R(主成分:第1副成分:
第2副成分=80:20:0重量%)、点S(主成分:第1
副成分:第2副成分=42:58:0重量%)、点T(主成
分:第1副成分:第2副成分=28:42:30重量%)、点
U(主成分:第1副成分:第2副成分=50:5:45重量
%)、点V(主成分:第1副成分:第2副成分=80:
5:15重量%)で囲まれた範囲(但し、点R〜点Vは範
囲に含む)で調合した混合物を、大気中1000℃以上
で熔解後、急冷させることにより、軟化点が400〜9
60℃であり、調合成分以外の無機不純物の含有量が1
モル%以下となるガラス(以下、ガラス誘電体組成物と
いう)を作製する。ここで、図1中の点Aと点Fを結ぶ
線よりもSiO2が多い組成範囲ではガラス誘電体組成物の
軟化点が960℃を越えてしまい、本発明の目的である
ガラス誘電体ペーストの焼成温度を1000℃以下、ガ
ラス/磁器複合型誘電体組成物の焼成温度を1100℃
以下にすることが困難になるためであり、点Bと点Cと
点Dと点Eを結ぶ線よりもB2O3とP2O5が多い組成範囲で
はガラス誘電体組成物の軟化点が400℃未満となる場
合が多く、ガラス誘電体ペーストの作製やコンデンサ素
子の成型時に使われる各種樹脂を焼結前に完全に取り除
くことが困難になり、結果として誘電体組成物の諸特性
に悪影響を与えるためである。また、低屈折率光学ガラ
スには利用されているものの、コンデンサ素子用誘電体
ペースト成分及び磁器誘電体組成物の添加物として利用
実績のない燐酸(P2O5)を第1群成分として選択した理
由は、ガラスの軟化点を比較的低温に制御することが可
能になることと、ガラス化時に発生しやすい失透化現象
を防止しやすくなる利点があるためである。
【0026】また、第2群成分を構成するLi2O、Na2O、
K2Oの調合比率を図2中の点G〜点Lで囲まれた範囲に
限定した理由は、点Gと点Lを結ぶ線よりもLi2Oが多い
組成範囲では熔解後の冷却過程で失透化現象が現れ、そ
の結果として軟化点が変動したり、960℃を越えてし
まうことがあるためであり、点Hと点Iと点Lを結ぶ線
よりもNa2Oが多い組成範囲でも失透化現象が現れやすい
ためである。
【0027】また、瓶ガラスや板ガラス等には利用され
ているものの、コンデンサ素子用誘電体ペースト成分及
び磁器誘電体用添加物として利用例がないNa2OやK2Oを
第2群成分として選択した理由は、Li2O単体で設計した
ガラスよりも絶縁抵抗を高められたことと、失透化現象
防止効果もあったためである。
【0028】また、第3群成分を構成するMgO、CaO、Sr
O、BaOの調合比率を図3中の点M〜点Qで囲まれた範囲
とした理由は、点Nと点Oを結ぶ線よりもMgOが多い組
成範囲では熔解後の冷却過程で失透化現象が現れ、その
結果として軟化点が変動したり、960℃を越えてしま
うことがあるため、発明の対象範囲外とした。
【0029】更に、上記第1群成分、第2群成分及び第
3群成分の調合比率を図4中の点R〜点Vで囲まれた範
囲に限定した理由は、ガラス誘電体組成物の軟化点が4
00〜960℃の範囲にあり、失透化現象や軟化点変動
の発生もなく、酸化雰囲気、不活性ガス雰囲気及び還元
ガス雰囲気の何れの焼成雰囲気でもガラス誘電体組成物
の特性が安定しているためである。
【0030】当該ガラス誘電体組成物を製作する上で使
用する原料は酸化物だけでなく、炭酸化物、水酸化物、
フッ化物、窒化物、塩化物、硫化物、硝酸化物、硫酸化
物、水化物或いは有機化合物のうちで、大気中1000
℃以上の高温下で分解し、酸化されるものであれば酸化
物を原料に使用した場合と同等の特性を得ることができ
るため、本発明の原料として使用することができる。
【0031】当該ガラス誘電体組成物中には原料や製作
用設備、器具等から調合成分以外の無機質不純物が混入
することは避け難いが、熔解直後のガラス誘電体組成物
中で1モル%以下の含有率に抑制することで失透化現象
や軟化点変動を防止できる。
【0032】次に、ガラス誘電体組成物を磁器製ボール
ミル等の粉砕設備・器具を使い、微粉砕して平均粒径
0.5〜5.0μmで、最大粒径が100μmに粉砕し
たガラス誘電体組成物粉末を作製し、平均分子量1,0
00,000未満の樹脂と水又は大気圧下300℃未満
で蒸発する有機溶剤に溶解してなる有機ビヒクルとを混
練してガラス誘電体ペーストを作製する。
【0033】ここで、平均粒径を0.5〜5.0μmを
の範囲に限定した理由は、0.5μm未満では粉末の比
表面積が大きくてガラス誘電体ペーストを作製する上で
樹脂や溶剤等への均一分散が困難になるためであり、
5.0μm以上では当該ペースト塗布後の表面が粗くな
り、コンデンサ素子成型上、不具合品が発生しやすく、
最大粒径100μm以上でも不具合品が発生しやすくな
るためである。
【0034】また、微粉砕後のガラス誘電体組成物粉末
の調合成分以外の無機不純物含有率を3モル%未満にし
た理由は、粉砕前のガラス誘電体組成物の軟化点に対す
る許容幅を±5℃にするためである。
【0035】当該ガラス誘電体ペーストと大気中焼成用
導電ペースト原料としてAg粉末、Au粉末、Pt粉末或いは
Pd粉末の中から選択した1種又は2種以上を任意の比率
で混合した粉末と平均分子量1,000,000未満の樹
脂2〜20重量%を水又は大気圧下300℃未満で蒸発
する有機溶剤18〜45重量%を溶媒とした有機ビヒク
ルと、SiO2粉末、Al2O3粉末、ZrO2粉末或いはTiO2粉末
から選択した1種又は2種以上を任意の比率で混合した
粉末0〜10重量%とを混練して成る導電ペーストを作
製し、コンデンサ素子の電極形成用ペーストとした。
【0036】また、不活性ガス雰囲気焼成用導電ペース
ト原料としてはCu粉末、Zn粉末或いはAl粉末の中から選
択した1種又は2種以上を任意の比率で混合した粉末2
5〜85重量%を、還元ガス雰囲気焼成用導電ペースト
原料としてNi粉末、Fe粉末或いはCr粉末の中から選択し
た1種又は2種以上を任意の比率で混合した粉末25〜
85重量%を、同様に平均分子量1,000,000未満
の樹脂2〜20重量%を水又は大気圧下300℃未満で
蒸発する有機溶剤18〜45重量%を溶媒とした有機ビ
ヒクルと、SiO2粉末、Al2O3粉末、ZrO2粉末或いはTiO2
粉末から選択した1種又は2種以上を任意の比率で混合
した粉末0〜10重量%とを混練して成る導電ペースト
を作製し、コンデンサ素子の電極形成用ペーストとし
た。
【0037】ここで、導電ペーストに使用した樹脂の平
均分子量を1,000,000以下とした理由は溶媒に溶
解しやすく、ガラス誘電体組成物粉末の軟化点以下で分
解、燃焼しやすく、塗布作業にも適しているためであ
り、また大気圧下300℃未満で蒸発する有機溶剤に限
定した理由は、ガラス誘電体組成物粉末の軟化が始まる
前に完全に蒸発させることが不具合品発生防止上好まし
いからであり、更に、SiO2粉末、Al2O3粉末、ZrO2粉末
或いはTiO2粉末を混合した理由としては焼成後のガラス
誘電体層をより強固にする効果と基板との熱膨張率差か
ら生じるひび割れ等を防止する効果が得られるためであ
る。
【0038】次に、従来から製造されている円板形、筒
型或いは積層形コンデンサ素子を製作するための手段と
して、大気中、不活性ガス雰囲気中及び還元ガス雰囲気
中の何れでも安定した誘電体特性が得られるガラス誘電
体組成物粉末と磁器誘電体粉末とをガラス誘電体組成物
粉末:磁器誘電体粉末=0.5:99.5〜5.0:9
5.0(重量%)の比率範囲でボールミル等により混合
したものを露点50℃未満の大気中1000℃以下、保
持時間1時間以内で仮焼したガラス/磁器複合型誘電体
組成物を作る。
【0039】ここで、ガラス/磁器複合型誘電体組成物
としても大気中、不活性ガス(窒素ガスまたはアルゴン
ガス)雰囲気中及び還元ガス(水素混合窒素ガス、一酸
化炭素混合窒素ガス、或いは水素・一酸化炭素混合窒素
ガス)雰囲気中の何れで焼成しても磁器誘電体の持つ比
誘電率、誘電損失及び絶縁抵抗値を損なわないように工
夫するため、本発明では特定の組成を有する磁器誘電体
粉末を限定した。
【0040】限定した磁器誘電体粉末の種類と組成は請
求項5に記載したものである。ガラス誘電体組成物粉末
の混合比率を0.5〜5.0(重量%)にした理由は、
0.5重量%未満の場合にはガラス/磁器複合型組成物
の気孔率3%以下の焼結体を1100℃以下の温度で得
ることが困難であり、5.0重量%を越えた場合には比
誘電率の低下が顕著になるためである。
【0041】また、混合した後に1000℃以下の温度
で仮焼するのは、ガラス誘電体粉末を軟化させて、磁器
誘電体粉末の表面に均一に固着させ、コンデンサ素子の
焼結温度を低下させる効果と焼結密度を向上させやすく
する効果を得るためである。
【0042】仮焼は混合したガラス誘電体粉末の軟化点
よりも30〜50℃高い温度で行うことが好ましい。
【0043】更に、組成物中に含まれる調合成分以外の
無機不純物の含有率を2モル%未満にした理由は不純物
混入が原因で発生する誘電体特性変化を避けるためであ
り、磁器誘電体粉末の平均粒径を10μm未満且つ最大
粒径を200μm未満に限定した理由は、ガラス/磁器
複合型組成物を1100℃以下で、気孔率3%以下の焼
結体を安定して得られると共に焼成前成型体を製作しや
すいためである。
【0044】一方、上記ガラス誘電体ペーストを使った
本発明のコンデンサ素子を作製する手段は、先ずガラス
製又は磁器製基板上に導電ペーストを塗布、乾燥し、続
いてガラス誘電体ペーストを塗布、乾燥し、再び同一の
導電ペーストを印刷、乾燥し、最後に被覆用として同一
のガラス誘電体ペーストを印刷、乾燥後、大気中又は不
活性ガス雰囲気中又は還元ガス雰囲気中で脱脂して、何
れかの雰囲気下1000℃以下、保持時間30分以内で
1回焼成することでコンデンサ素子が得られる。
【0045】また、円板形、筒形のコンデンサ素子を得
る場合も、先ずガラス誘電体組成物粉末又はガラス/磁
器複合型誘電体組成物に分子量1,000,000未満の
樹脂と大気圧下300℃未満で蒸発する溶媒とを混練し
たものを使い、金型等を使ったプレス成形等による成型
を施した後、対向する2面に導電ペーストを塗布、乾燥
後、大気中又は不活性ガス雰囲気中又は還元ガス雰囲気
中で脱脂し、何れかの雰囲気下で1100℃以下、保持
時間1時間以内で同時に焼成してコンデンサ素子が得ら
れる。
【0046】更に、積層形コンデンサの場合は、先ずガ
ラス誘電体組成物粉末又はガラス/磁器複合型誘電体組
成物に分子量1,000,000未満の樹脂と大気圧下3
00℃未満で蒸発する溶媒とを混練して、ドクターブレ
ード法等でシートを成型後、当該シートの片面に導電ペ
ーストをスクリーン印刷法等で印刷・乾燥したものを複
数枚積み重ねて加熱圧着したものを大気中又は不活性ガ
ス雰囲気中又は還元ガス雰囲気中で脱脂し、何れかの雰
囲気下で1100℃以下、保持時間1時間以内で焼成し
てコンデンサ素子が得られる。
【0047】以下、本発明者が行った以下の[試作1]
〜[試作5]について詳述する。 [試作1]下記表1の中からガラス誘電体組成物を製作
できる原料として比較的入手が容易なSiO2粉末(珪
砂)、B2O3(無水硼酸)及びP2O5(無水燐酸)を第1群成
分用原料に、Li2CO3粉末、Na2CO3粉末及びK2CO3粉末を
第2群成分用原料に、更に、MgCO3粉末、CaCO3粉末、Sr
CO3粉末及びBaCO3粉末を第3群成分用原料に選び、下記
表2から表9に記した367通り(ガラス誘電体試料番
号G001〜G367)の組成比率で調合後、攪拌混合
機で混合し、混合済原料を製作した。
【0048】
【表1】
【0049】
【表2】
【0050】
【表3】
【0051】
【表4】
【0052】
【表5】
【0053】
【表6】
【0054】
【表7】
【0055】
【表8】
【0056】
【表9】
【0057】以下に367通りのガラス誘電体組成物を
得るまでの手順(イ)〜(チ)及び条件を示す。 (イ)当該混合済み原料500gを容積600mlの白金
製坩堝に充填した。 (ロ)原料を充填した白金製坩堝をガラス熔解炉内に入
れ、毎時300℃の昇温速度で900℃まで昇温後、更
に毎時100℃のゆっくりした昇温速度で1100℃ま
で昇温し、1時間保持して、原料(炭酸化物)から発生
する炭酸ガスを追い出し、白金製蓋を取り付けた。 (ハ)引き続き、毎時300℃の昇温速度で1300℃
まで昇温し、1時間保持して各原料を完全に熔融させ
た。 (ニ)更に、均質組成物を得る目的で1300℃保持終
了直前に熔融物を白金製棒で1分間の攪拌混合を行っ
た。 (ホ)保持時間終了時点で、ガラス熔解炉から白金製坩
堝を取り出し、予め準備しておいた冷水中に熔融物を速
やかに流し出し、ガラス誘電体組成物を得た。 (ヘ)367通りのガラス誘電体組成物から各々小片を
抜き取り、光学顕微鏡で失透物、成分編析の有無の確認
及び軟化点の測定を行った。 (ト)次にガラス誘電体組成物を磁器製ポット形容器
(組成:アルミナ含有率85%以上)と磁器製ボール
(ジルコニア含有率95%以上)から構成されているボ
ールミルを使い、ガラス誘電体組成物200gに対して
エタノール200gを入れて24時間連続で微粉砕し
た。 (チ)微粉砕後、磁器製ポット形容器から被粉砕物を取
り出し、温度約100℃に設定した加熱器でエタノール
分を蒸発乾燥させて縦横隙間間隔70μmのステンレス
製篩を通過させて100μm以上の粗粒子を除去し、ガ
ラス誘電体組成物粉末を得た。なお、各々のガラス誘電
体組成物粉末の平均粒径は空気透過式粒度測定器を使用
して測定し、軟化点は示差熱分析計を使用して測定し、
不純物含有率は蛍光X線分析装置を使用して測定した。 [試作2]表1の中から比較的容易にガラス誘電体組成
物を製作できるH2Si2O5、LiH2BO4、及びH3PO4を第1群
成分用原料に、LiNO3、NaF及びK2C2O4を第2群成分用原
料に、更にMgCl2・6H2O、Ca(CH3COO)2、SrS及びBa(OH)2
を第3群成分用原料に選び、下記表10に記した49通
り(試料番号G368〜G416)の組成比率で調合、
攪拌混合機で混合した混合済原料を製作した。
【0058】以降、ガラス誘電体組成物粉末を得るまで
の手順及び条件は、前記[試作1]と同一であり、当該
粉末の粒度分布、軟化点及び不純物含有率の測定方法や
条件も同一とした。
【0059】
【表10】
【0060】[試作3]前記[試作1]で製作したガラ
ス誘電体組成物粉末のうち、請求項1で示した組成を満
足するものを64種類(下記表14に記載のF001〜
F064)を選び、各ガラス誘電体組成物粉末100g
秤量したものに対して、予め樹脂(エチルセルロース)
6gを溶剤(α-テルピネオール)30gに溶解させた
有機ビヒクルを添加し、更に三本ロールミルで十分混練
して、64種類(FP01〜FP64)のガラス誘電体
ペーストを製作した。
【0061】次に、試験用として導電ペースト7種類
(P01〜P07)を以下の調合比率及び製作方法で製
作した。 P01:Agペースト:銀(Ag)粉末75重量%、樹脂(エ
チルセルロース)5重量%を溶剤(α−テルピネオー
ル)18重量%に溶解させた有機ビヒクル及び無機添加
物(シリカ粉末)2%とを三本ロールミルで混練したペ
ースト P02:Ag/Pdペースト:銀(Ag)粉末49重量%、パ
ラジウム(Pd)粉末21重量%、樹脂(エチルセルロー
ス)5重量%を溶剤(α−テルピネオール)23重量%
に溶解させた有機ビヒクル及び無機添加物(シリカ粉
末)2%とを三本ロールミルで混練したペースト P03:Cuペースト:銅(Cu)粉末65重量%、樹脂
(エチルセルロース)5重量%を溶剤(α−テルピネオ
ール)7重量%を溶解させた有機ビヒクル及び無機添加
物(シルカ粉末)3%とを三本ロールミルで混練したペ
ースト P04:Cu/Zn混合ペースト:Cu粉末52重量%、亜鉛
(Zn)粉末13重量%、樹脂(アクリル酸樹脂)7重量
%を溶剤(ブチルカルビトール)17重量%と溶剤(α
-テルヒ゜ネオール)18重量%に溶解せた有機ビヒクルを三本
ロールミルで混練したペースト。 P05:Niペースト:ニッケル(Ni)粉末60重量%、
樹脂(エチルセルロース)5重量%を溶剤(α−テルピ
ネオール)20重量%と溶剤(ブチルカルビトールアセ
テート)15重量%に溶解させた有機ビヒクルとを三本
ロールミルで混練したペースト。 P06:Ni/Co混合ペースト:Ni粉末60重量%、コバ
ルト(Co)粉末6重量%、樹脂(エチルセルロース)6
重量%を溶剤(α−テルピネオール)28重量%に溶解
させた有機ビヒクルとを三本ロールミルで混練したペー
スト。 P07:Ni/Co/Fe混合ペースト:Ni粉末48重量%、コ
バルト(Co)粉末6重量%、鉄(Fe)粉末6重量%、樹
脂(ポリビニールブチラール)8重量%を溶剤(α−テ
ルピネオール)30重量%に溶解させた有機ビヒクル及
び無機添加物(シリカ粉末)2重量%とを三本ロールミ
ルで混練したペースト。
【0062】次に、図5に示した断面構造を有する平板
形コンデンサ素子を成型するために、市販のアルミナ磁
器製基板(寸法長さ50×幅50×厚さ0.6mm、ア
ルミナ含有量95%以上)上に前記64種類のガラス誘
電体ペースト(FP01〜FP64)と7種類の導電ペ
ースト(P01〜P07)を表14に示した組合せで使
用して、スクリーン印刷法によりコンデンサ素子を成型
した。
【0063】続いて、当該コンデンサ素子を脱脂後、焼
成及びメッキ工程を経て平板形コンデンサ素子を完成さ
せた。
【0064】本試作の試験試料(下記表14に記載)は
全て以下の通りの(イ)〜(ト)の手順及び条件で製作
した。 (イ)アルミナ磁器製基板の片面に導電ペーストをスク
リーン印刷後、保持温度120℃にした乾燥機で10分
間乾燥し、下側電極層を形成した。 (ロ)ガラス誘電体ペーストを下側電極層の片側一部分
を除いた全面にスクリーン印刷後、保持温度120℃に
した乾燥機で10分間乾燥しガラス誘電体粉末層を形成
した。 (ハ)ガラス誘電体粉末層の上面に下側電極層印刷に使
用したものと同じ導電ペーストを再度スクリーン印刷
後、保持温度120℃にした乾燥機で10分間乾燥し、
上側電極層を形成した。 (ニ)上側電極層の片側一部分を除いた全面にガラス誘
電体粉末層印刷に使用したものと同じガラス誘電体ペー
ストを再度スクリーン印刷後、保持温度120℃にした
乾燥機で10分間乾燥し被覆用ガラス誘電体粉末層を形
成した。 (ホ)脱脂:印刷・乾燥を全て終了した焼成前のコンデ
ンサ素子を焼成前に誘電体と電極の焼結を阻害する樹脂
分を除去するため、アルミナ製磁器基板ごと温度350
℃(大気中)で2時間保持して樹脂分を分解・燃焼させ
た。 (ヘ)焼成:脱脂が終了した焼成前コンデンサ素子を所
定の保持時間に達するまでの昇温時間を1時間、保持時
間を20分又は30分、保持後の冷却時間を約1時間に
設定した焼成炉(内容積約20L)で焼成した。なお、
保持温度は焼成後のガラス粉末誘電体の気孔率が3%以
下になるまで適宜設定を変更して試験を行った。また、
焼成雰囲気ガスには、空気、窒素、水素1%混合の窒
素、水素2%混合の窒素、一酸化炭素2%混合した窒素
及び水素2%と一酸化炭素1%を混合した窒素を適宜使
い分けた。各々の焼成雰囲気ガスは昇温開始から冷却終
了まで連続して流量10L/分で流し入れた。また、焼
成雰囲気ガスの加湿はガラス製ガス洗浄ビン中に純水を
入れ、その周囲を所定の温度に保温し、その内部に焼成
雰囲気ガスを通過させることで一定量の水分を加える方
法を採用した。流入した雰囲気ガスの露点測定はミラー
式露点計を使って測定した。更に、炉内の酸素濃度の測
定はジルコニア式酸素濃度計を使って測定した。 (ト)メッキ:焼成後のコンデンサ素子の両端部に露出
した上下電極層に電解式メッキ装置を使い、ニッケルメ
ッキ膜と錫メッキ膜を各々数μmの厚みになるように施
し、平板形コンデンサ素子を完成させた。
【0065】次に、上記平板形コンデンサ素子における
誘電体特性の計測は、比誘電率はLCRメータ(測定条
件:周波数1kHz、印加電圧1V、25℃)で測定し
た静電容量と対向する上下電極の公差面積及びガラス粉
末誘電体層の厚みから算出し、誘電損失もLCRメータ
(測定条件:周波数1kHz、印加電圧1V、25℃)
で測定した。また、絶縁抵抗値は絶縁抵抗計(測定条
件:直流電圧25V、1分間印加、25℃)を使用して
測定した。更に、焼結体気孔率測定はコンデンサ素子か
らガラス粉末誘電体層の一部を採取し、比重ビン(アル
キメデスの原理)を使って計測した。焼結体気孔率は次
の計算式から算出した。
【0066】焼結体気孔率={1−(焼結体の比重÷焼
結前のガラス粉末の比重)}×100(%)
【0067】
【表11】
【0068】
【表12】
【0069】
【表13】
【0070】
【表14】
【0071】[試作4]図6に示した断面構造を有する
ガラス・磁器複合型円板試料のコンデンサ素子を成型す
るために、前記[試作1]で製作したガラス誘電体組成
物粉末のうち、請求項1で示した組成を満足するものを
64種類(上記表14に記載のF001〜F064)と
表13に記載した磁器誘電体粉末12種類(上記表13
に記載のC01〜C12)とを表15に示した組合せ及
び混合比率でガラス・磁器複合型誘電体を製作した。続
いて、ガラス/磁器複合型誘電体を加圧成型し、導電ペ
ースト(上記表12に記載のP01〜P07)を印刷
後、脱脂、焼成及びメッキ工程を経て円板形コンデンサ
素子を完成させた。
【0072】本試作の試験試料(下記表15に記載)は
全て以下の通りの(イ)〜(ヌ)の手順及び条件で製作
した。 (イ)ガラス誘電体組成物粉末と磁器誘電体粉末とを所
定重量比で秤量し、合計100gの混合粉末とした。 (ロ)内容積約1Lのボールミルに混合粉末100gと
イオン交換水100gを入れて15時間連続の混合攪拌
を行った。 (ハ)混合攪拌後の混合液体をステンレス製容器に移
し、温度120℃で15時間乾燥して水分を蒸発させた
後、磁器乳鉢で解砕した。 (ニ)解砕した粉末をアルミナ製匣鉢に入れ、昇温時間
3時間、保持時間30分、降温時間約3時間に設定した
焼成炉で仮焼してガラス/磁器複合型誘電体粉末を製作
した。なお、仮焼温度(保持温度)は各ガラス粉末誘電
体の軟化点より約20〜30℃高い温度に設定した。 (ホ)ガラス/磁器複合型誘電体粉末80gに対して、
ポリビニールアルコール樹脂2gを純水20g中に予め
溶解させた水溶液を加えて充分混練した後、温度100
℃で2時間乾燥させて造粒粉末を得た。 (ヘ)造粒粉0.5gを秤量し、直径10mmの金型に
入れて、圧力500kgf/cmで加圧成型して円板
形素子を成型した。 (ト)円板形素子の片面に導電ペーストをスクリーン印
刷法で印刷面直径9mmに印刷し、保持温度120℃に
した乾燥機で10分間乾燥した後、対向面にも同一ペー
ストを同一条件で印刷・乾燥し、対向電極層を形成し
た。 (チ)脱脂:印刷・乾燥を終了した焼成前の円板形素子
は[試作3]に記載の脱脂方法と同一条件で脱脂した。 (リ)焼成:脱脂が終了した焼成前円板形素子を所定の
保持時間に達するまでの昇温時間を5時間、保持時間を
60分、降温時間を約5時間に設定した焼成炉(内容積
約20L)で焼成した。
【0073】なお、保持温度は焼成後のガラス/磁器複
合型誘電体の気孔率が3%以下になるまで適宜設定を変
更して試験を行った。また、焼成試験に使用した焼成雰
囲気ガスの種類、加湿方法、露点測定方法、炉内酸素濃
度測定方法は[試作3]に記載の内容と同一とした。 (ヌ)メッキ:焼成後の円板形素子の対向電極層へのメ
ッキ方法は[試作3]と同一装置を使い、ニッケルメッ
キ膜とスズ・鉛混成メッキ膜を各々数μmの厚みになる
ように施し円板形コンデンサ素子を完成させた。
【0074】なお、誘電体特性及び焼結体気孔率の計測
も[試作3]と同一計測器を使い、同一条件で行った。
【0075】
【表15】
【0076】[試作5]図7に示した断面構造を有する
積層形コンデンサ素子を成型するために、前記[試作
1]で製作したガラス誘電体組成物の粉末のうち、請求
項1で示した組成を満足するものを36種類(上記表1
4に記載のF001〜F036)と表13に記載した磁
器誘電体組成物の粉末12種類(表13に記載のC01
〜C12)とを表16に示した組合せ及び混合比率で、
[試作4]と同じ手順及び条件にてガラス/磁器複合型
誘電体組成物を製作した。
【0077】続いて、上記ガラス/磁器複合型誘電体組
成物の粉末に樹脂、溶剤、可塑剤及び分散剤を混合して
スラリーを作った後、ポリエステルフィルム上にドクタ
ーブレード法で塗工してシート化した。
【0078】次に、シートの片面に導電ペースト(上記
表12に記載のP01〜P07)をスクリーン印刷法で
印刷したもの3枚を製作し、未印刷シート1枚を加えた
合計4枚のシートを図7に示したように積み重ね、金型
で加熱圧着した後、内部電極層が露出した対向面に再度
電極ペーストを塗布・乾燥後、脱脂、焼成及びメッキ工
程を経てガラス/磁器複合型誘電体組成物を材料とする
積層形コンデンサ素子を完成させた。
【0079】上記試作の試験試料(下記表16に記載)
は全て以下の通りの手順及び条件で製作した。 (イ)ガラス/磁器複合型誘電体粉末の製作手順及び諸
条件は[試作4]と同一。 (ロ)ガラス/磁器複合型誘電体粉末1kgに対して、
ポリビニルブチラール樹脂50g、エタノール150g
及びトルエン150gを内容積約2Lのボールミル入れ
て15時間連続の混合攪拌を行った。 (ハ)混合攪拌後のスラリーをポリエステルフィルム上
に塗工後、温度70℃で10分間乾燥して有機溶剤成分
を蒸発させ、厚み約300μmのガラス/磁器複合型誘
電体シートを製作した。 (ニ)シート片面に導電ペーストをスクリーン印刷法で
印刷寸法5×5mmに印刷したものを3枚作り、未印刷
のシート1枚を加えた合計4枚のシートを図7に示した
ように積み重ね90℃に加熱した金型に入れて圧力50
0kgf/cmで加熱圧着した。 (ホ)次に加熱圧着体の電極印刷端が露出している2面
に同一の電極ペーストを再度塗布し、積層形素子を製作
した。 (ヘ)脱脂及び焼成:積層形素子は[試作3]に記載し
た方法及び条件と同じに脱脂、焼成を行った。なお、保
持温度は焼成後の積層形素子を構成するガラス/磁器複
合型誘電体の気孔率が3%以下になるまで適宜設定を変
更して試験を行った。また、焼成試験に使用した焼成雰
囲気ガスの種類、加湿方法、露点測定方法、炉内酸素濃
度測定方法は[試作3]と同一とした。 (ト)メッキ:焼成後の積層形素子の外部電極層へのメ
ッキ方法は[試作3]と同一装置を使い、銅メッキ膜と
錫メッキ膜を各々数μmの厚みになるように施し、積層
形コンデンサ素子を完成させた。
【0080】誘電体特性及び焼結体気孔率の計測も[試
作3]と同一計測器を使い、同一条件で行った。
【0081】
【表16】
【0082】
【発明の効果】本発明に係る誘電体組成物及びガラス/
磁器複合型誘電体組成物と、それらを原料とする誘電体
ペースト及びコンデンサ素子は、上記のように構成され
ているため、 (1)軟化点が400〜960℃のガラス誘電体組成物
を微粉砕したガラス誘電体組成物粉末を使用することで
大気中、不活性ガス雰囲気中或いは還元ガス雰囲気中の
何れにおいても焼成温度1000℃以下で、気孔率3%
以下の緻密な焼結体と良好な誘電体特性を有するガラス
誘電体ペーストの作製とそれを使ったコンデンサ素子を
作製することができる。 (2)また、当該ガラス誘電体組成物粉末を磁器誘電体
粉末に混合し、仮焼して成るガラス/磁器複合型誘電体
組成物を使ってコンデンサ素子を焼成する場合でも、大
気中、不活性ガス雰囲気中或いは還元ガス雰囲気中の何
れにおいてもその焼成温度を1100℃以下できるた
め、従来の誘電体材料に比較して消費エネルギーを大幅
に低減できると共に発熱体、炉体及び匣鉢の寿命も著し
く延ばすことができる。 (3) 更に、本発明のガラス/磁器複合型誘電体を使
うことで、誘電体層と電極層とを交互に重ねて一体焼成
する積層型磁器コンデンサにも応用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1群成分のSiO2、B2O3、P2O5の調合比率を示
す図である。
【図2】第2群成分のLi2O、Na2O、K2Oの調合比率を示
す図である。
【図3】第3群成分のMgO、CaO、SrO、BaOの調合比率を
示す図である。
【図4】第1群成分と第2群成分と第3群成分の調合比
率を示す図である。
【図5】本発明に係る平板形コンデンサ素子断面構造図
である。
【図6】本発明に係るガラス/磁器複合型誘電体組成物
を用いた円板形コンデンサ素子の断面構造図である。
【図7】本発明に係るガラス/磁器複合型誘電体組成物
を用いた積層形コンデンサ素子の断面構造図である。
【符号の説明】
1 アルミナ製焼結基板 2 下側電極層 3 ガラス粉末誘電体層 4 上側電極層 5 被覆用ガラス粉末誘電体層 6 メッキ膜(Ni/Sn) 7 ガラス/磁器複合型誘電体(円板) 8 対向電極層 9 ガラス/磁器複合型誘電体 10 内部電極層 11 外部電極層
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 3/08 C04B 35/00 Y Fターム(参考) 4G030 AA03 AA04 AA07 AA08 AA09 AA35 AA37 AA41 BA12 GA01 GA03 4G031 AA01 AA03 AA04 AA05 AA06 AA12 AA28 AA30 AA33 BA09 GA11 4G062 AA09 BB01 CC10 DA03 DA04 DA05 DA06 DA07 DB01 DC01 DC02 DC03 DC04 DC05 DC06 DD01 DD02 DD03 DD04 DD05 DD06 DE01 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA06 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EB05 EC01 EC02 EC03 EC04 EC05 EC06 ED01 ED02 ED03 ED04 ED05 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EF01 EF02 EF03 EF04 EF05 EG01 EG02 EG03 EG04 EG05 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM34 NN40 PP01 PP02 PP03 PP04 PP09 PP12 PP13 PP14 5G303 AA01 AB15 AB20 CA02 CA09 CB02 CB03 CB06 CB14 CB16 CB17 CB20 CB24 CB30 CB32

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物換算表示が二酸化ケイ素(SiO2)で
    表される原料と、少なくとも酸化物換算表示が酸化ホウ
    素(B2O3)、酸化リン(P2O5)、酸化リチウム(Li
    2O)、酸化ナトリウム(Na2O)、酸化カリウム(K
    2O)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(Ca
    O)、酸化ストロンチウム(SrO)及び酸化バリウム(Ba
    O)で表される一つ以上を原料とし、モル%表示の組成
    式、aSiO2+bB2O3+cP2O5+dLi2O+eNa2O+fK2O+gMgO
    +hCaO+iSrO+jBaOで表されるa〜jまでの係数が、1.
    8≦a≦70.4、0≦b≦57.6、0≦c≦52.
    0、0≦d≦62.56、0≦e≦39.44、0≦f≦
    68.0、0≦g≦34.0、0≦h≦34.0、0≦i
    ≦34.0、0≦j≦34.0を満足する条件で調合し
    てガラス化させたガラス誘電体組成物であり、組成物中
    に含まれる調合成分以外の無機不純物の含有率が1モル
    %未満であることを特徴とするガラス誘電体組成物。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のガラス誘電体組成物にお
    いて、使用する各原料が炭酸化物、水酸化物、塩化物、
    硫化物、窒化物、フッ化物、硝酸化物、硫酸化物、水化
    物、有機化合物或いは各原料同士の化合物であって、組
    成物中に含まれる調合成分以外の無機不純物の含有率が
    1モル%未満であることを特徴とするガラス誘電体組成
    物。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載のガラス誘
    電体組成物を粉末状に粉砕し、その平均粒径が0.5μ
    m以上5.0μm未満の範囲であり、且つ最大粒径が1
    00μm未満であるガラス誘電体組成物粉末であって、
    組成物中に含まれる調合成分以外の無機不純物の含有率
    が3モル%未満であることを特徴とするガラス誘電体組
    成物粉末。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のガラス誘電体組成物粉末
    と磁器誘電体粉末とを重量比率で、誘電体組成物粉末:
    磁器誘電体粉末=0.5:99.5〜5.0:95.0
    で混合した後、露点50℃以下の大気中1000℃以下
    の温度で仮焼して成るガラス/磁器複合型誘電体組成物
    であって、組成物中に含まれる調合成分以外の無機不純
    物の含有率が2モル%未満であることを特徴とするガラ
    ス/磁器複合型誘電体組成物。
  5. 【請求項5】請求項4に記載のガラス/磁器複合型誘電
    体組成物において、前記磁器誘電体粉末は平均粒径10
    μm未満且つ最大粒径200μm未満であり、BaOに対
    するTiO2のモル比が1.0±0.1を満たすBaTiO3
    末、またはSrOに対するTiO2のモル比が1.0±0.1
    を満たすSrTiO3粉末、またはCaOに対するTiO2のモル比
    が1.0±0.1を満たすCaTiO3粉末、またはMgOに対
    するTiO2のモル比が1.0±0.1を満たすMgTiO3
    末、またはCaOに対するZrO2のモル比が1.0±0.1
    を満たすCaTiO3粉末、またはMgOとCaOの合計に対するTi
    O2のモル比が1.0±0.1を満たし且つMgOに対するC
    aOのモル比が0.01〜0.2を満たす(Mg・Ca)O・T
    iO2粉末、またはBaOとCaOの合計に対するTiO2のモル比
    が1.0±0.1を満たし且つBaOに対するCaOのモル比
    が0.01〜0.2を満たす(Ba・Ca)O・TiO2粉末、
    またはBaOとSrOの合計に対するTiO2のモル比が1.0±
    0.1を満たし且つBaOに対するSrOのモル比が0.01
    〜0.2を満たす(Ba・Sr)O・TiO2粉末、またはBaOと
    SrOとCaOの合計に対するTiO2のモル比が1.0±0.1
    を満たし且つBaOに対するSrOのモル比が0.01〜0.
    2を満たし且つBaOに対するCaOのモル比が0.01〜
    0.2を満たす(Ba・Sr・Ca)O・TiO2粉末、またはMgO
    とCaOの合計に対するTiO2とZrO2の合計のモル比が1.
    0±0.1を満たし且つMgOに対するCaOのモル比が0.
    01〜0.2を満たし且つTiO2に対するZrO2のモル比が
    0.01〜0.3を満たす(Mg・Ca)O・(Ti・Zr)O2
    粉末、またはBaOとCaOの合計に対するTiO2とZrO2の合計
    のモル比が1.0±0.1を満たし且つBaOに対するCaO
    のモル比が0.01〜0.2を満たし且つTiO2に対する
    ZrO2のモル比が0.01〜0.3を満たす(Ba・Ca)O
    ・(Ti・Zr)O2粉末、またはBaOとSrOとCaOの合計に対
    するTiO2とZrO2の合計のモル比が1.0±0.1を満た
    し且つBaOに対するSrOのモル比が0.01〜0.2を満
    たし且つBaOに対するCaOのモル比が0.01〜0.2を
    満たし且つTiO2に対するZrO2のモル比が0.01〜0.
    3を満たす(Ba・Sr・Ca)O・(Ti・Zr)O2粉末の何れ
    かであることを特徴とするガラス/磁器複合型誘電体組
    成物。
  6. 【請求項6】請求項3に記載のガラス誘電体組成物粉末
    30〜90重量%、平均分子量1,000,000未満の
    樹脂2〜20重量%と水又は大気圧下300℃未満で蒸
    発する有機溶剤8〜50重量%とを混練して成ることを
    特徴とするガラス誘電体ペースト。
  7. 【請求項7】請求項6に記載のガラス誘電体ペースト
    と、銀(Ag)粉末、金(Au)粉末、白金(Pt)粉末、パ
    ラジウム(Pd)粉末、銅(Cu)粉末、亜鉛(Zn)粉末、
    アルミニウム(Al)粉末、ニッケル(Ni)粉末、鉄(F
    e)粉末及びクロム(Cr)粉末の中から選択された1種
    又は2種以上を混合した粉末25〜80重量%と、平均
    分子量1,000,000未満の樹脂2〜20重量%と、
    水又は大気圧下300℃未満で蒸発する有機溶剤からな
    る溶媒18〜45重量%と、シリカ(SiO2)粉末、アル
    ミナ(Al2O3)粉末、ジルコニア(ZrO2)粉末または酸
    化チタン(TiO2)粉末の中から選択された1種又は2種
    以上を混合した粉末0〜10重量%と、を混練して成る
    導電ペーストと、を使用して磁器基板上に塗布後、単層
    誘電体のまま或いは複層誘電体に塗り重ねた状態で、露
    点50℃以下の大気中または露点50℃以下の不活性ガ
    ス雰囲気中または露点50℃以下の還元ガス雰囲気中で
    焼成してなるコンデンサ素子。
  8. 【請求項8】請求項5に記載のガラス/磁器複合型誘電
    体組成物に平均分子量1,000,000未満の樹脂と大
    気圧下300℃未満で蒸発する有機溶剤を加えて混練し
    たスラリーを板状または筒状またはシート状に成型後、
    その表面に銀(Ag)粉末、金(Au)粉末、白金(Pt)粉
    末、パラジウム(Pd)粉末、銅(Cu)粉末、亜鉛(Zn)
    粉末、アルミニウム(Al)粉末、ニッケル(Ni)粉末、
    鉄(Fe)粉末及びクロム(Cr)粉末の中から選択された
    1種または2種以上を混合した粉末25〜80重量%
    と、平均分子量1,000,000未満の樹脂2〜20重
    量%と、水又は大気圧下300℃未満で蒸発する有機溶
    剤からなる溶媒18〜45重量%と、シリカ(SiO2)粉
    末、アルミナ(Al2O3)粉末、ジルコニア(ZrO2)粉末
    或いは酸化チタン(TiO2)粉末の中から選択された1種
    又は2種以上を混合した粉末0〜10重量%と、を混練
    して成る導電ペーストを塗布後、単層誘電体の状態また
    は複層誘電体に積層した状態で、露点50℃以下の大気
    中または露点50℃以下の不活性ガス雰囲気中または露
    点50℃以下の還元ガス雰囲気中で焼成してなることを
    特徴とするコンデンサ素子。
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