JP2006273698A - Dielectric ceramic composition containing barium titanate as main component and dielectric ceramic capacitor using it - Google Patents

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Takaharu Nagae
隆治 永江
Shoichi Ikebe
庄一 池邉
Takahiro Wada
隆博 和田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead-free dielectric ceramic composition containing barium titanate as a main component, which satisfies all the characteristics including smooth temperature characteristics, high dielectric permittivity, low self-heating or the like. <P>SOLUTION: The dielectric ceramic composition containing barium titanate as the main component is a solid solution composition forming a perovskite-type structure, containing BiMnO<SB>3</SB>of 1.0 mole percent to 2.0 mole percent, Ba<SB>1/2</SB>NbO<SB>3</SB>or Ba<SB>1/2</SB>TaO<SB>3</SB>of 0.3 mole percent to 1.2 mole percent, and Bi<SB>2/3</SB>TiO<SB>3</SB>of 9.0 mole percent to 15.0 mole percent. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体磁器組成物およびこれを用いた誘電体磁器コンデンサにかかり、特に中高圧用磁器コンデンサに用いるための、鉛を含有しない誘電体磁器組成物に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic composition mainly composed of barium titanate and a dielectric ceramic capacitor using the same, and more particularly to a lead-free dielectric ceramic composition for use in a medium-high voltage ceramic capacitor. .

近年、環境問題がクローズアップされ、その中で電子機器に使用される電子部品についても、環境有害物質を含まない材質が検討されている。電子部品に用いられる材料の中で、特に環境に対して有害とされるものの中に鉛(Pb)がある。鉛は放置すると環境に溶け出し生体に悪影響を及ぼすため、電子業界では鉛フリーの電子部品の開発が進められている。   In recent years, environmental problems have been highlighted, and materials that do not contain environmentally hazardous substances are being studied for electronic components used in electronic devices. Among the materials used for electronic parts, lead (Pb) is particularly harmful to the environment. If lead is left undisturbed, it dissolves in the environment and adversely affects the living body. Therefore, development of lead-free electronic components is underway in the electronics industry.

電子部品の一つとして中高圧用誘電体磁器コンデンサがあるが、この誘電体磁器組成物に鉛が含有されている場合がある。特に、コンデンサ容量の温度特性が平滑で、誘電率が高く、自己発熱が低い等の有用な特性を達成するためには、チタン酸バリウム系固溶体において、鉛がPbTiO3成分として10〜20モル%と非常に多く含有されている。 One of the electronic parts is a dielectric ceramic capacitor for medium to high voltage, and this dielectric ceramic composition may contain lead. In particular, in order to achieve useful characteristics such as smooth temperature characteristics of capacitor capacity, high dielectric constant, low self-heating, etc., in the barium titanate solid solution, lead is used as PbTiO 3 component as 10-20 mol% And very much.

しかしながら、誘電体磁器組成物からPbTiO3成分を完全に除去すると、当然ながら中高圧用コンデンサに要求される容量の温度特性の平滑性、高誘電率、自己発熱が低い等の全ての特性を満足する誘電体磁器組成物を得ることはできなかった。 However, if the PbTiO 3 component is completely removed from the dielectric ceramic composition, it naturally satisfies all the characteristics such as the smoothness of the temperature characteristics of the capacitance, high dielectric constant, and low self-heating required for the medium- and high-voltage capacitors. It was not possible to obtain a dielectric ceramic composition.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、温度特性が平滑で、誘電率が高く、自己発熱が低い等の磁器コンデンサに必要とされる特性を満足して、しかも鉛を含有しない誘電体磁器組成物を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and satisfies the characteristics required for a ceramic capacitor, such as a smooth temperature characteristic, a high dielectric constant, and a low self-heating, and is a dielectric containing no lead. The object is to provide a body porcelain composition.

この課題を解決するために、本発明は、チタン酸バリウムを主成分とする、ペロブスカイト型構造を形成する固溶体組成において、BaTiO3を主成分とする固溶体組成において、BiMnO3成分を1.0モル%〜2.0モル%、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分を0.3モル%〜1.2モル%およびBi2/3TiO3成分を9.0モル%〜15.0モル%の3〜4成分を含有する組成構成としたものである。 In order to solve this problem, the present invention provides a solid solution composition that forms a perovskite structure mainly composed of barium titanate. In a solid solution composition composed mainly of BaTiO 3 , the BiMnO 3 component is added in an amount of 1.0 mol% to 2.0 mole%, containing Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 3 to 4 components of TaO 3 component 0.3 mol% to 1.2 mol% and Bi 2/3 TiO 3 component 9.0 mol% to 15.0 mol% It is a composition composition.

この構成により、鉛を含有することなく、中高圧用磁器コンデンサに要求される、容量の温度特性が平滑で誘電率が高く、自己発熱が低い等の特性を得ることができる。   With this configuration, it is possible to obtain characteristics required for medium- and high-voltage ceramic capacitors, such as smooth capacitance temperature characteristics, high dielectric constant, and low self-heating without containing lead.

これは以下のような、作用によるものと考えられる。まず、BiMnO3成分は容量の温度特性の平滑化に寄与する最も重要な成分であると同時にBaTiO3のキュリー点を高温側にシフトさせる効果をもつ。BiMnO3成分は、含有量1モル%当り5.5℃だけ、BaTiO3のキュリー点を高温側へシフトする。しかし含有量が2モル%を超えるとキュリー点は逆に低温側へシフトし始めると同時に誘電損失は大きくなる。ここでBiMnO3成分の下限は、得ようとする磁器コンデンサの規格によって決定されるが、おおむね1.0%である。 This is considered to be due to the following actions. First, the BiMnO 3 component is the most important component contributing to the smoothing of the temperature characteristics of the capacitance, and at the same time has the effect of shifting the Curie point of BaTiO 3 to the high temperature side. The BiMnO 3 component shifts the Curie point of BaTiO 3 to the high temperature side by 5.5 ° C. per 1 mol% content. However, when the content exceeds 2 mol%, the Curie point starts to shift to the low temperature side, and at the same time, the dielectric loss increases. Here, the lower limit of the BiMnO 3 component is determined by the standard of the magnetic capacitor to be obtained, but is generally 1.0%.

次に、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分は誘電損失(tand)を小さくすることに寄与し、その結果、自己発熱を低くする効果をもつ重要な唯一の成分である。Ba1/2NbO3とBa1/2TaO3とはほぼ同じ効果をもつので、それぞれ単独でまたは混合して使用してもよい。Ba1/2NbO3とBa1/2TaO3はいずれもBaTiO3のキュリー点を低温側にシフトさせる効果をもつ。ただし、Ba1/2NbO3成分は1モル%当り20℃だけ低温側へシフトさせるのに対して、Ba1/2TaO3成分は1モル%当り26℃だけ低温側へシフトさせる効果を有する。 Next, the Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component contributes to reducing the dielectric loss (tand), and as a result, is the only important component having the effect of reducing self-heating. Ba 1/2 NbO 3 and Ba 1/2 TaO 3 have almost the same effect, and may be used alone or in combination. Ba 1/2 NbO 3 and Ba 1/2 TaO 3 both have the effect of shifting the Curie point of BaTiO 3 to the low temperature side. However, the Ba 1/2 NbO 3 component is shifted to the low temperature side by 20 ° C. per mol%, whereas the Ba 1/2 TaO 3 component has the effect of shifting to the low temperature side by 26 ° C. per mol%. .

さらに、Bi2/3TiO3成分はBaTiO3のキュリー点を低温側へシフトさせる主役を果している。1モル%当り6.7℃低温側へシフトさせる効果をもつ。低温シフターとして働く成分は数多く存在するが、その中でもBi2/3TiO3成分は容量の温度特性の平滑化に寄与し、また誘電率を比較的高く保持するのにも寄与している。さらに磁器組成物の焼結温度を1200℃前後まで低下させる焼結促進効果があり、製造プロセスの省エネルギー化にも寄与している。 Furthermore, the Bi 2/3 TiO 3 component plays a major role in shifting the Curie point of BaTiO 3 to the low temperature side. It has the effect of shifting to 6.7 ° C low temperature per mol%. There are many components that act as low-temperature shifters. Among them, the Bi 2/3 TiO 3 component contributes to smoothing the temperature characteristics of the capacitance, and also contributes to maintaining a relatively high dielectric constant. Furthermore, it has the effect of promoting the sintering to lower the sintering temperature of the porcelain composition to around 1200 ° C., contributing to energy saving in the manufacturing process.

本発明の誘電体磁器組成物は、BaTiO3を主成分とする固溶体組成において、BiMnO3成分を1.0モル%〜2.0モル%、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分を0.3モル%〜1.2モル%、Bi2/3TiO3成分を9.0モル%〜15.0モル%、SrTiO3成分を1.0モル%〜4.0モル%、BaSnO3成分を0.5モル%〜3.0モル%、BaZrO3成分を0.1モル%〜3.0モル%、および88.0モル%〜75.0モル%のBaTiO3成分を含有する誘電体磁器組成物であることを特徴とする。 The dielectric ceramic composition of the present invention has a solid solution composition containing BaTiO 3 as a main component, BiMnO 3 component being 1.0 mol% to 2.0 mol%, and Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component being 0.3 mol%. % to 1.2 mol%, Bi 2/3 TiO 3 component 9.0 mol% to 15.0 mol%, SrTiO 3 component 1.0 mol% to 4.0 mol%, BaSnO 3 component 0.5 mol% to 3.0 mol%, the BaZrO 3 component It is a dielectric ceramic composition containing 0.1 mol% to 3.0 mol% and 88.0 mol% to 75.0 mol% of BaTiO 3 component.

この構成により、鉛を含有することなく、キュリー点の低下を達成し、中高圧用磁器コンデンサに要求される、容量の温度特性が平滑で誘電率が高く、自己発熱が低い等の特性を得ることができる。
この構成によれば、誘電体磁器組成物の材料設計において重要なファクターの一つであるキュリー点(誘電率の温度変化において誘電率の値が最大値を示す温度)を室温付近の15℃〜20℃にすることができる。すでに述べた9.0モル%〜15.0モル%Bi2/3TiO3成分と0.3モル%〜1.2モル% Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分とだけではキュリー点を15℃〜20℃まで低下させるのは困難であるが、さらなる低温シフターとして1.0モル%〜4.0モル%のSrTiO3成分、0.5モル%〜3.0モル%のBaSnO3成分および0.1モル%〜3.0モル%のBaZrO3成分の3成分を選択し、添加することにより、さらにキュリー点を低下することができた。それぞれの成分の低温側へのシフト効果は、SrTiO3成分では5℃/モル%、BaSnO3成分では7℃/モル%、BaZrO3成分では4℃/モル%である。ここでキュリー点の設計のみについては、これらのうちの1成分を使用するだけで充分であるが、しかし、容量の温度特性の平滑化の観点からはできるだけ多成分を同時に使用することが望ましい。
With this configuration, the Curie point is reduced without containing lead, and the characteristics required for medium- and high-voltage ceramic capacitors, such as smooth temperature characteristics, high dielectric constant, and low self-heating, are obtained. be able to.
According to this configuration, the Curie point (the temperature at which the dielectric constant shows the maximum value in the temperature change of the dielectric constant), which is one of the important factors in the material design of the dielectric ceramic composition, is about 15 ° C. around room temperature. Can be 20 ° C. Already mentioned 9.0 mol% to 15.0 mol% Bi 2/3 TiO 3 component and 0.3 mol% to 1.2 mol% Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component alone gives a Curie point of 15 ° C to 20 ° C. Of 1.0 mol% to 4.0 mol% SrTiO 3 component, 0.5 mol% to 3.0 mol% BaSnO 3 component and 0.1 mol% to 3.0 mol% BaZrO 3 component as additional low temperature shifters The Curie point could be further reduced by selecting and adding the three components. The shift effect of each component to the low temperature side is 5 ° C./mol% for the SrTiO 3 component, 7 ° C./mol% for the BaSnO 3 component, and 4 ° C./mol% for the BaZrO 3 component. Here, for the design of only the Curie point, it is sufficient to use one of these components. However, it is desirable to use as many components as possible from the viewpoint of smoothing the temperature characteristic of the capacitance.

本発明の誘電体磁器組成物は、BaTiO3を主成分とする固溶体組成の合計量100モル%に対して1.5モル%以下のBaCO3を添加することを特徴とする。
この構成により、鉛を含有することなく、特に誘電率を高めることができ、中高圧用磁器コンデンサに要求される、容量の温度特性が平滑で、誘電率が高く、自己発熱が低い等の特性を得ることができる。
この固溶体組成100モル%に対して、さらに過剰のBaCO3を1.5モル%以下の範囲内で添加することにより、磁器の粒成長を抑制しつつわずかではあるが焼結密度を高め、それらの結果、誘電率を5%〜10%高くすることができるように寄与する。一方、1.5モル%を超えるBaCO3の添加は逆に誘電率の値を小さくし、望ましくない。
The dielectric ceramic composition of the present invention is characterized in that 1.5 mol% or less of BaCO 3 is added to a total amount of 100 mol% of a solid solution composition mainly composed of BaTiO 3 .
With this configuration, the dielectric constant can be increased without containing lead, and characteristics such as smooth capacity temperature characteristics, high dielectric constant, and low self-heating are required for medium- and high-voltage ceramic capacitors. Can be obtained.
By adding an excessive amount of BaCO 3 within the range of 1.5 mol% or less to this solid solution composition of 100 mol%, the sintering density is slightly increased while suppressing the grain growth of the porcelain, and the result. The dielectric constant can be increased by 5% to 10%. On the other hand, the addition of BaCO 3 exceeding 1.5 mol% is undesirable because it decreases the dielectric constant.

本発明の誘電体磁器組成物は、BaTiO3を主成分とする固溶体組成の合計量100モル%に対して1.0モル%以下のBi2O3成分を添加することを特徴とする。
この構成により、鉛を含有することなく、特に容量の温度特性の平滑な中高圧用磁器コンデンサが得られ、容量の温度特性が平滑で、誘電率が高く、自己発熱が低い等の特性を得ることができる。
この固溶体組成100モル%に対して、過剰のBi2O3を1.0モル%以下の範囲で添加することは容量の温度特性の平滑化(特に高温側の)にわずかではあるが効果がある。一方1.0モル%を超える添加は誘電率の低下などが起こるので望ましくない。
The dielectric ceramic composition of the present invention is characterized in that 1.0% by mole or less of a Bi 2 O 3 component is added to a total amount of 100% by mole of a solid solution composition containing BaTiO 3 as a main component.
With this configuration, a medium-high voltage ceramic capacitor having particularly smooth capacitance temperature characteristics can be obtained without containing lead, and characteristics such as a capacitance temperature characteristic being smooth, a high dielectric constant, and low self-heating can be obtained. be able to.
Adding excessive Bi 2 O 3 in the range of 1.0 mol% or less with respect to 100 mol% of the solid solution composition is slightly effective in smoothing the temperature characteristic of the capacity (particularly on the high temperature side). On the other hand, addition exceeding 1.0 mol% is undesirable because it causes a decrease in dielectric constant.

本発明の誘電体磁器組成物は、BiMnO3成分を1.4モル%〜1.8モル%、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分を0.6モル%〜0.9モル%、Bi2/3TiO3成分を11.0モル%〜13.0モル%、SrTiO3成分を1.5モル%〜2.5モル%、BaSnO3成分を0.5モル%〜1.5モル%、BaZrO3成分を0.2モル%〜0.5モル%、およびBaTiO3成分を84.8モル%〜79.8モル%の7成分から成ることを特徴とする合計100モル%のBaTiO3を主成分とする固溶体組成に対して0.3モル%〜1.0モル%のBaCO3成分を添加することを特徴とする。
この構成により、鉛を含有することなく、中高圧用磁器コンデンサに要求される、容量の温度特性が平滑で、誘電率が高く、自己発熱が低い等の特性を得ることができる。
The dielectric ceramic composition of the present invention comprises a BiMnO 3 component of 1.4 mol% to 1.8 mol%, a Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component of 0.6 mol% to 0.9 mol%, Bi 2/3 TiO. 3 ingredient 11.0 mol% to 13.0 mol%, SrTiO 3 component 1.5 mol% to 2.5 mol%, BaSnO 3 component 0.5 mol% to 1.5 mol%, BaZrO 3 component 0.2 mol% to 0.5 mol%, and BaTiO 3 adding BaCO 3 components of 0.3 mol% to 1.0 mol% of BaTiO 3 of a total of 100 mole%, characterized by comprising components from 7 component of 84.8 mol% ~79.8 mol% relative to the solid solution composition as a main component It is characterized by that.
With this configuration, it is possible to obtain characteristics required for the medium- and high-voltage ceramic capacitors, such as smooth capacity temperature characteristics, high dielectric constant, and low self-heating without containing lead.

本発明の誘電体磁器コンデンサは、上記誘電体磁器組成物を誘電体基板とし、この誘電体基板を第1および第2の電極ではさむことによって、得られ、温度特性が平滑で大容量のコンデンサを得ることができる。   The dielectric ceramic capacitor of the present invention is obtained by using the dielectric ceramic composition as a dielectric substrate and sandwiching the dielectric substrate between the first and second electrodes, and having a smooth temperature characteristic and a large capacity. Can be obtained.

以上説明してきたよう、に本発明によれば、誘電率の温度特性が平滑で、比誘電率が高く、自己発熱が低い、全ての特性を満足して、鉛を含有しない誘電体磁器組成物およびそれを用いた中高圧用磁器コンデンサを提供することができる。ここで温度特性が平滑であるとは容量の変化率が±15%以下、比誘電率が高くとは比誘電率1000以上、自己発熱が低いとは温度40℃以下程度であるものとする。   As described above, according to the present invention, the dielectric ceramic composition containing no lead, satisfying all the characteristics, having a smooth temperature characteristic of dielectric constant, a high relative dielectric constant, and a low self-heating. And a medium- and high-voltage porcelain capacitor using the same. Here, the temperature characteristic is smooth, the rate of change of capacitance is ± 15% or less, the high relative dielectric constant is 1000 or more, and the low self-heating is about 40 ° C. or less.

このように本発明は、新たなペロブスカイト型構造の固溶体組成により、鉛(Pb)を含有した材料組成と同等の特性を得ることができる。   Thus, according to the present invention, characteristics equivalent to the material composition containing lead (Pb) can be obtained by the solid solution composition having a new perovskite structure.

以下本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1として本発明の誘電体磁器組成物を用いた磁器コンデンサについて説明する。
図1(a)は本発明の実施の形態1における磁器コンデンサを示す透視側面図であり、図1(b)は本発明の実施の形態1における磁器コンデンサを示す透視正面図である。そして、図1(a),(b)において、1は誘電体磁器基板、2は第1層電極、3は第2層電極、4,5はリード線、6は外装材である。また、100は磁器コンデンサを示している。
(Embodiment 1)
A ceramic capacitor using the dielectric ceramic composition of the present invention will be described as Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1A is a see-through side view showing the porcelain capacitor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a see-through front view showing the porcelain capacitor according to the first embodiment of the present invention. 1A and 1B, 1 is a dielectric ceramic substrate, 2 is a first layer electrode, 3 is a second layer electrode, 4, 5 are lead wires, and 6 is an exterior material. Reference numeral 100 denotes a porcelain capacitor.

図1(a),(b)に示すように、磁器コンデンサ100は、円板型の誘電体磁器基板1の両主表面に、それぞれ第1層電極2、第2層電極3が形成され、更に、第2層電極3に、それぞれ一対のリード線4,5が半田接合された構成である。   As shown in FIGS. 1A and 1B, a ceramic capacitor 100 has a first layer electrode 2 and a second layer electrode 3 formed on both main surfaces of a disk-type dielectric ceramic substrate 1, respectively. Further, a pair of lead wires 4 and 5 are soldered to the second layer electrode 3 respectively.

そして、リード線4,5の一部と、誘電体磁器基板1及び第1層電極2、第2層電極3を埋設する外装材6が形成される。   And the exterior material 6 which embeds a part of lead wires 4 and 5 and the dielectric ceramic board | substrate 1, the 1st layer electrode 2, and the 2nd layer electrode 3 is formed.

誘電体磁器基板1としては、上述した本発明の誘電体磁器組成物が用いられる。   As the dielectric ceramic substrate 1, the above-described dielectric ceramic composition of the present invention is used.

そして、同様に、第1層電極2、第2層電極3としてZn,Cu,Ni,Ag,Pd,Alから選ばれる少なくとも一つの金属が用いられる。第2層電極3は、リード線4,5を接合する際の鉛フリー半田や半田との接着強度が高い金属を選べばよく、更に第2層電極3を設けることなく第1層電極2のみを形成してもよい。   Similarly, at least one metal selected from Zn, Cu, Ni, Ag, Pd, and Al is used as the first layer electrode 2 and the second layer electrode 3. For the second layer electrode 3, it is only necessary to select a lead-free solder when joining the lead wires 4, 5 or a metal having a high adhesive strength with the solder, and only the first layer electrode 2 is provided without providing the second layer electrode 3. May be formed.

更に、リード線4,5としては、例えば、JIS C3102で規定される電気用軟銅線を原料とし、これに電気メッキ、又は、溶融半田を施した線材を使用することができる。   Furthermore, as the lead wires 4 and 5, for example, a wire material obtained by using, as a raw material, an electrical copper wire specified in JIS C3102 and electroplating or melting solder can be used.

また、外装材6としては、絶縁性を有する材料が用いられ、ガラス、絶縁性樹脂等を用いることができる。この中でも、絶縁性樹脂が加工適正、低価格であり好ましく、熱硬化性樹脂が加工適正に優れより好ましく、更に、熱硬化型のエポキシ樹脂が、強度、耐湿性に優れているため特に好ましい。そして、オプトクレゾールノボラック系,ビフェニール系,ペンタジエン系等のエポキシ樹脂があげられる。   Moreover, as the exterior material 6, an insulating material is used, and glass, an insulating resin, or the like can be used. Among these, the insulating resin is preferable because of its processing suitability and low price, the thermosetting resin is more preferable as it is excellent in processing suitability, and the thermosetting epoxy resin is particularly preferable because of its excellent strength and moisture resistance. Examples thereof include epoxy resins such as optocresol novolac, biphenyl, and pentadiene.

また、図1(a)に示すように、誘電体磁器基板1の両主表面の第2層電極3に接合された一対のリード線4,5は、誘電体磁器基板1を間に挟んで離間し平行に延設されるが、折り曲げられて、最終的には、誘電体磁器基板1の厚み方向で重なるように引き出されている。そして、一対のリード線4,5は、離間距離の略半分の位置、即ち、誘電体磁器基板1の厚みを略半分にする位置で重なっている。   Further, as shown in FIG. 1A, a pair of lead wires 4 and 5 joined to the second layer electrodes 3 on both main surfaces of the dielectric ceramic substrate 1 sandwich the dielectric ceramic substrate 1 therebetween. Although they are spaced apart and extend in parallel, they are bent and finally pulled out so as to overlap in the thickness direction of the dielectric ceramic substrate 1. The pair of lead wires 4 and 5 are overlapped at a position that is approximately half of the separation distance, that is, a position that makes the thickness of the dielectric ceramic substrate 1 approximately half.

更に、図1(b)に示すように、一対のリード線4,5は、誘電体磁器基板1の表裏面でクロスするように第2層電極3にそれぞれ接合され、折り曲げられて、略平行になるように互いに離間して延設され、更に折り曲げられて、双方の離間距離を狭めた状態で略平行に延設されている。   Further, as shown in FIG. 1B, the pair of lead wires 4 and 5 are respectively joined to the second layer electrode 3 so as to cross on the front and back surfaces of the dielectric ceramic substrate 1, bent, and substantially parallel. So as to be spaced apart from each other, and further bent so as to extend in parallel with the distance between the two narrowed.

そして、磁器コンデンサ100の一対のリード線4,5は、回路基板のスルーホールに挿入されて、回路基板の裏面で半田接合され実装されるが、図1(b)に示すように、一対のリード線4,5が離間する距離をスルーホールへの挿入部分で狭くすることによって、リード線4,5の離間距離が大きくなっている部分がストッパとして作用し、挿入部分が規定されることから、外装材6から突出したリード線4,5の全ての部分がスルーホールに入り込むこともない。   The pair of lead wires 4 and 5 of the porcelain capacitor 100 are inserted into the through holes of the circuit board and soldered and mounted on the back surface of the circuit board. As shown in FIG. By narrowing the distance at which the lead wires 4 and 5 are separated from each other at the insertion portion into the through hole, the portion where the separation distance between the lead wires 4 and 5 is increased acts as a stopper and the insertion portion is defined. In addition, all the portions of the lead wires 4 and 5 protruding from the exterior material 6 do not enter the through hole.

また、実装される磁器コンデンサ100の外装材6の最下部と回路基板の間にはリード線4,5の一部が必ず介在するので、半田接合時の熱の影響を受けにくい上、半田フラックスも確実に排出できる。そして、半田接合時の熱の影響を受けにくいので、半田付け温度の高い鉛(Pb)フリー半田が使用可能となる。   In addition, since a part of the lead wires 4 and 5 is necessarily interposed between the lowermost part of the outer packaging material 6 of the ceramic capacitor 100 to be mounted and the circuit board, the solder flux is hardly affected by the soldering. Can be reliably discharged. And since it is hard to receive the influence of the heat | fever at the time of solder joining, lead (Pb) free solder with high soldering temperature can be used.

次に、本発明の実施の形態1における磁器コンデンサの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the ceramic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention will be described.

まず、誘電体磁器組成物を構成する材料を配合し、通常の窯業的手法によって、湿式混合或いは造粒を行い、円板型の形状に加圧成形した後、これを焼成するが、この方法については、後述する。   First, the materials constituting the dielectric porcelain composition are blended, wet-mixed or granulated by a conventional ceramic technique, pressed into a disk shape, and then fired. Will be described later.

そして、得られた誘電体磁器基板1の両主表面に、第1層電極2として例えばZn電極を印刷法によって形成する。具体的には、亜鉛ペーストをスクリーン印刷法によって誘電体磁器基板1の両主表面に形成した後、約600℃で焼き付けを行う。この焼き付けは、中性又は還元雰囲気中で行う必要はなく、大気雰囲気下で行うことができる。なお、Zn電極のその他の形成方法としては、導電ペーストに一部を浸積して塗布するいわゆるディップ塗装や、電着法、鍍金法、蒸着法等の成膜方法を用いることができる。   Then, for example, a Zn electrode is formed as a first layer electrode 2 on both main surfaces of the obtained dielectric ceramic substrate 1 by a printing method. Specifically, zinc paste is formed on both main surfaces of the dielectric ceramic substrate 1 by screen printing, and then baked at about 600 ° C. This baking need not be performed in a neutral or reducing atmosphere, and can be performed in an air atmosphere. As other methods for forming the Zn electrode, a so-called dip coating method in which a part is immersed in a conductive paste and coating methods such as an electrodeposition method, a plating method, and a vapor deposition method can be used.

更に、第1層電極2であるZn電極表面の活性化処理を行う。この表面活性化処理は、Zn電極表面の酸化物を除去するものである。これにより、この上層に積層される第2層電極3のCu,Ni,Ag,Pd,Alから選ばれる少なくとも一つの金属を主体とする電極との密着性を向上させ、Zn電極と例えばCu電極との間に不安定な金属化合物を発生させることもない。Zn電極表面活性化処理としては、化学的エッチングを用いることができ、酸を利用することによって行われる。具体的には、pH3程度の例えばりんご酸を用いて行う。他の方法としては、表面を物理的に粗す等の物理的エッチングによっても良い。   Further, the surface of the Zn electrode that is the first layer electrode 2 is activated. This surface activation treatment is to remove oxide on the surface of the Zn electrode. As a result, the adhesion of the second layer electrode 3 laminated on the upper layer to the electrode mainly composed of at least one metal selected from Cu, Ni, Ag, Pd, and Al is improved. An unstable metal compound is not generated between the two. As the Zn electrode surface activation treatment, chemical etching can be used, and is performed by using an acid. Specifically, for example, malic acid having a pH of about 3 is used. As another method, physical etching such as physically roughing the surface may be used.

次に、第1層電極2であるZn電極の上に、第2層電極3として、例えばCu電極を形成する。第2層電極3であるCu電極の形成は、メッキ法によって行う。このメッキは電解メッキ、或いは、無電解メッキのいずれの方法であってもよいが、無電解メッキがセラミック素子特性を劣化させないと言う理由で好ましい。   Next, for example, a Cu electrode is formed as the second layer electrode 3 on the Zn electrode which is the first layer electrode 2. The formation of the Cu electrode as the second layer electrode 3 is performed by a plating method. This plating may be either electrolytic plating or electroless plating, but electroless plating is preferable because it does not deteriorate ceramic element characteristics.

そして、第2層電極3であるCu電極の上にリード線4,5を鉛フリー半田等で半田付けし、リード線4,5の一部を除いて、絶縁性樹脂等でコーティングし、外装材6を形成する。   Then, the lead wires 4 and 5 are soldered with lead-free solder or the like on the Cu electrode which is the second layer electrode 3, and a part of the lead wires 4 and 5 is removed and coated with an insulating resin or the like. A material 6 is formed.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、リード端子を回路基板のスルーホールに挿通して実装するタイプの磁器コンデンサについて説明したが、本実施の形態では実装型磁器コンデンサについて説明する。
図2は本発明の実施の形態2における面実装型磁器コンデンサを示す断面図であり、図2において、7,8はリード端子であり、200は面実装型磁器コンデンサを示している。なお、実施の形態1で説明したものと同様の部分には、同じ符号を付している。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the type of ceramic capacitor in which the lead terminal is inserted through the through-hole of the circuit board has been described. However, in the present embodiment, the mounting type ceramic capacitor will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a surface-mounted ceramic capacitor according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, 7 and 8 are lead terminals, and 200 is a surface-mounted ceramic capacitor. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was demonstrated in Embodiment 1. FIG.

図2に示すように、面実装型磁器コンデンサ200は、円板状の誘電体磁器基板1の両主表面に、それぞれ第1層電極2、第2層電極3が形成され、更に、第2層電極3に、それぞれ一対のリード端子7,8が半田接合された構成である。   As shown in FIG. 2, the surface mount type ceramic capacitor 200 has a first layer electrode 2 and a second layer electrode 3 formed on both main surfaces of a disk-shaped dielectric ceramic substrate 1, respectively. A pair of lead terminals 7 and 8 are soldered to the layer electrode 3 respectively.

そして、外装材6によって、誘電体磁器基板1、第1層及び第2層の電極2,3、リード端子の一部が埋設される。   The exterior material 6 embeds the dielectric ceramic substrate 1, the first and second layers of electrodes 2 and 3, and part of the lead terminals.

また、リード端子7,8の外装材6から突出した部分は、外部端子形成部を構成するものであり、このリード端子7,8の外部端子形成部を介して回路基板に表面実装できるようになっている。   Moreover, the part which protruded from the exterior material 6 of the lead terminals 7 and 8 comprises an external terminal formation part, and it can be surface-mounted on a circuit board via the external terminal formation part of this lead terminal 7 and 8. It has become.

誘電体磁器基板1としては、実施の形態1で説明したように、本発明の誘電体組成物を主成分とする誘電体磁器が用いられ、同様に、第1層電極2、第2層電極3としては、Zn,Cu,Ni,Ag,Pd,Alから選ばれる少なくとも一つの金属が用いられる。   As the dielectric ceramic substrate 1, as described in the first embodiment, a dielectric ceramic mainly composed of the dielectric composition of the present invention is used. Similarly, the first layer electrode 2 and the second layer electrode are used. As 3, at least one metal selected from Zn, Cu, Ni, Ag, Pd, and Al is used.

また、外装材6としても、実施の形態1で説明したものと同様であり、絶縁性を有する材料を用いられ、ガラス、絶縁性樹脂等を用いることができ、絶縁性樹脂が加工適正、低価格であり好ましく、熱硬化性樹脂が加工適正に優れより好ましく、更に、オプトクレゾールノボラック系,ビフェニール系,ペンタジエン系等のエポキシ樹脂等に代表される熱硬化型のエポキシ樹脂が強度、耐湿性に優れているので特に好ましい。   Further, the exterior material 6 is the same as that described in the first embodiment, and an insulating material is used, and glass, insulating resin, or the like can be used. The thermosetting resin is excellent in processing suitability and more preferable, and the thermosetting epoxy resin typified by an epoxy resin such as an optocresol novolak type, a biphenyl type, or a pentadiene type has high strength and moisture resistance. It is particularly preferable because it is excellent.

リード端子7,8としては、導電材料を用いることができるが、Fe,Cu,Niの少なくとも一つから選択される金属材料が好適に用いられ、電気的特性や加工性の面で有利である。   As the lead terminals 7 and 8, a conductive material can be used, but a metal material selected from at least one of Fe, Cu, and Ni is preferably used, which is advantageous in terms of electrical characteristics and workability. .

次に、本発明の実施の形態2における面実装型磁器コンデンサの製造方法は、実施の形態1で説明したものと同様であるが、リード線4,5ではなく、第2層電極3の上にリード端子7,8が半田付けされ、リード端子7,8の一部を除いて、誘電体磁器基板1、第1層電極2、第2層電極3を絶縁性樹脂等でコーティングし、外装材6を形成し、面実装型磁器コンデンサ200を得ることができる。
なお、前記実施の形態1および2の磁器コンデンサはともに、単体基板を用いて形成したが、電極をはさんで積層した積層型磁器コンデンサについても適用可能であることはいうまでもない。
Next, the method for manufacturing the surface-mount type ceramic capacitor according to the second embodiment of the present invention is the same as that described in the first embodiment, but not on the lead wires 4 and 5 but on the second layer electrode 3. The lead terminals 7 and 8 are soldered to each other, and the dielectric ceramic substrate 1, the first layer electrode 2 and the second layer electrode 3 are coated with an insulating resin or the like except for a part of the lead terminals 7 and 8. By forming the material 6, the surface mount type ceramic capacitor 200 can be obtained.
Although both the ceramic capacitors of the first and second embodiments are formed using a single substrate, it is needless to say that the present invention can also be applied to a laminated ceramic capacitor in which electrodes are stacked.

次に、本発明の実施例として、本発明の誘電体磁器組成物およびこれを用いた磁器コンデンサについて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
表1、表2および表3にサンプルNo.1からNo.48までの本発明の実施例および比較例についての固溶体組成(モル%表示、合計100モル%)およびBaCO3およびBi2O3の過剰添加量(モル%表示)、さらにそれぞれのサンプルについて測定した誘電特性および自己発熱特性を示す。
Next, as examples of the present invention, the dielectric ceramic composition of the present invention and a ceramic capacitor using the same will be described in detail. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.
Table 1, Table 2 and Table 3 show the solid solution composition (in mol%, total 100 mol%) and BaCO 3 and Bi 2 O 3 for the examples and comparative examples of the present invention from sample No. 1 to No. 48. Excess amount added (in mol%), and dielectric properties and self-heating characteristics measured for each sample are shown.

まず市販特級試薬BaCO3、TiO2(ルチル)、Bi2O3、Mn2O3、Nb2O5、Ta2O5、SrCO3、SnO2およびZrO2を用い、固溶体組成の合計量が0.1モル量になるように、それぞれの試薬配合重量を求め、電子天秤で秤量した。例えば、サンプルNo.2では、BaCO3 16.686g、TiO2 7.766g、Bi2O3 2.174g、Mn2O3 0.1579g、Nb2O5 0.0665g、SrCO3 0.2953g、SnO2 0.1507g、およびZrO20.0370gである。 First, using commercially available special grade reagents BaCO 3 , TiO 2 (rutile), Bi 2 O 3 , Mn 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SrCO 3 , SnO 2 and ZrO 2 , the total amount of the solid solution composition is Each reagent blending weight was determined so as to be 0.1 mol, and weighed with an electronic balance. For example, in sample No. 2, BaCO 3 16.686 g, TiO 2 7.766 g, Bi 2 O 3 2.174 g, Mn 2 O 3 0.1579 g, Nb 2 O 5 0.0665 g, SrCO 3 0.2953 g, SnO 2 0.1507 g, and ZrO 2 is 0.0370 g.

次に、これらの各成分をらいかい機(メノウ製乳鉢と乳棒)を用いて120分間、乾式混合を行った。この混合粉体を30mmΦの金型(ピストンシリンダー型)を用いて200kg/cm2の圧力で加圧成形した。これらの円柱形の圧粉体をアルミナ板上で、200℃/hの昇温速度で1060℃まで昇温した後2時間保持し、その後約200℃/hで室温まで冷却した。 Next, these components were dry-mixed for 120 minutes using a raking machine (agate mortar and pestle). This mixed powder was pressure-molded at a pressure of 200 kg / cm 2 using a 30 mmφ mold (piston cylinder type). These cylindrical compacts were heated on an alumina plate to 1060 ° C. at a heating rate of 200 ° C./h, held for 2 hours, and then cooled to room temperature at about 200 ° C./h.

この仮焼体をらいかい機(メノウ製乳鉢と乳棒)を用いて90分間乾式粉砕した。次に、ポリビニールアルコール7%水溶液を粉体重量に対し5%添加混合し、50メッシュのふるいを通して、造粒した。   This calcined body was dry-pulverized for 90 minutes using a raking machine (agate mortar and pestle). Next, 7% aqueous solution of polyvinyl alcohol was added and mixed at 5% with respect to the weight of the powder, and granulated through a 50 mesh sieve.

この造粒物を10mmΦの金型を用い700kg/ cm2の加圧力で円板形に加圧成形した。これらの同一サンプルの円板成形体を5〜6枚造粒粉を介して積み重ね、ジルコニア敷粉の上にセットした後、電気炉を用いて本焼成を行った。本焼成条件は、昇温及び降温速度は200℃/h、昇温の途中700℃の温度で3時間保持した後、さらに昇温し、保持温度1200℃(あるいは1220℃)で、2時間保持した。本焼成により得られた誘電体磁器の典型的な大きさは直径約8.3mm、厚さ約1.0mmである。 This granulated product was pressure-molded into a disk shape with a pressing force of 700 kg / cm 2 using a 10 mmφ mold. These same sample disk shaped bodies were stacked via 5-6 granulated powders, set on zirconia bed powder, and then fired using an electric furnace. The main firing conditions are: temperature increase / decrease rate of 200 ° C / h, temperature maintained at 700 ° C for 3 hours, temperature increased further, temperature maintained for 1200 hours (or 1220 ° C) for 2 hours did. The typical size of the dielectric ceramic obtained by the main firing is about 8.3 mm in diameter and about 1.0 mm in thickness.

次に、得られた誘電体磁器の表面に軽く付着している造粒粉を除去し、面取りを行った後、形状寸法をマイクロメーターで測定した後、磁器円板の表面にAg電極を塗布し、700℃で15分間の焼き付けを行った。そしてAg電極両表面に、それぞれリード線を半田付けした。更に、リード線の端部を除いて、エポキシ樹脂をコーティングすることにより、外装材を形成した磁器コンデンサを得た。   Next, after removing the granulated powder lightly adhering to the surface of the obtained dielectric porcelain, chamfering, measuring the shape dimension with a micrometer, and then applying an Ag electrode to the surface of the porcelain disc Then, baking was performed at 700 ° C. for 15 minutes. Then, lead wires were soldered to both surfaces of the Ag electrode. Furthermore, the ceramic capacitor which formed the exterior | packing material was obtained by coating an epoxy resin except the edge part of a lead wire.

次に、得られた磁器コンデンサの静電容量(C)、誘電損失(tanδ)、温度特性(εr−TC)、自己発熱特性(ΔT)を測定した。
静電容量(C)と誘電損失(tanδ)はYHP製Cメータ4278Aを使用して1V/1KHzの信号電圧下で測定した。これらの静電容量(C)とすでにマイクロメーターを用いて測定した電極面積、電極間距離(厚み)を用いて比誘電率(εr)を計算して求めた。温度特性(εr−TC)は、温度毎の静電容量(C)をYHP製Cメータ4278Aで測定し、20℃での値を基準として−25℃の値/+85℃の値を%表示で求めた。自己発熱特性(ΔT)は磁器コンデンサに、AC500Vp、周波数100KHzを印加し、Φ0.1mmのKタイプの熱電対を磁器コンデンサの外装材表面に密着させ、温度上昇が安定した時の外装材表面の温度を測定し、この表面温度と、その時の雰囲気温度との差を自己発熱特性(ΔT)とした。
Next, the capacitance (C), dielectric loss (tan δ), temperature characteristic (εr−TC), and self-heating characteristic (ΔT) of the obtained ceramic capacitor were measured.
Capacitance (C) and dielectric loss (tan δ) were measured using a YHP C meter 4278A under a signal voltage of 1 V / 1 KHz. The relative dielectric constant (εr) was calculated using the capacitance (C), the electrode area already measured using a micrometer, and the distance (thickness) between the electrodes. For temperature characteristics (εr-TC), the capacitance (C) at each temperature is measured with a YHP C meter 4278A, and the value at -25 ° C / + 85 ° C is displayed as a percentage based on the value at 20 ° C. I asked for it. The self-heating characteristic (ΔT) is applied to the porcelain capacitor by applying AC500Vp, frequency 100KHz, and a Φ0.1mm K-type thermocouple is in close contact with the outer surface of the porcelain capacitor. The temperature was measured, and the difference between the surface temperature and the ambient temperature at that time was defined as a self-heating characteristic (ΔT).

これらの測定結果、およびそれらを用いて計算で求めた結果を表1、2および3に固溶体組成等と共に示した。   These measurement results and the results obtained by calculation using these are shown in Tables 1, 2 and 3 together with the solid solution composition and the like.

Figure 2006273698
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表1、表2および表3の結果から明らかなように、本発明の実施例の組成の誘電体磁器を用いた磁器コンデンサは、鉛を含有せず、比誘電率の温度特性(εr−TC)は±15%以下(R特性)と優れた温度平滑性を示し、しかも比誘電率(εr)は1000以上と高く、かつ自己発熱(ΔT)は40℃以下の低いという全ての特性を満足することができた。   As is clear from the results of Tables 1, 2 and 3, the ceramic capacitor using the dielectric ceramic having the composition of the example of the present invention does not contain lead, and the temperature characteristics of the dielectric constant (εr-TC ) Shows excellent temperature smoothness of ± 15% or less (R characteristics), high dielectric constant (εr) as high as 1000 and self-heating (ΔT) as low as 40 ° C or less. We were able to.

(実施例1)
表1のNo.2からNo.10までの組成をもつ誘電体磁器コンデンサについての結果からわかるように、BiMnO3量が1.0モル%から2.0モル%までの組成は、すべて温度特性が±15%以下(R特)の平滑性を保ち、かつ比誘電率の値は1000以上と高く、しかも自己発熱(ΔT)は40℃以下と低い値を示している。これらに対し、比較例1に示す表1のNo.1の誘電体磁器コンデンサは、BiMnO3量が1.0モル%未満と少なく、したがって、比誘電率の温度特性が変化率±15%以上となりR特性を満たしていない。一方、比較例2のNo.11の誘電体磁器コンデンサは、BiMnO3量が2.0モル%を越えており、したがって誘電損失(tanδ)が1%以上あり、自己発熱(ΔT)が47℃と高く、40℃を越えており実用に供することができない。
(Example 1)
As can be seen from the results for dielectric ceramic capacitors having compositions from No. 2 to No. 10 in Table 1, all compositions with BiMnO 3 content from 1.0 mol% to 2.0 mol% have a temperature characteristic of ± 15%. The following (R characteristics) smoothness is maintained, the relative dielectric constant is as high as 1000 or more, and the self-heating (ΔT) is as low as 40 ° C. or less. On the other hand, the No. 1 dielectric ceramic capacitor of Table 1 shown in Comparative Example 1 has a BiMnO 3 content of less than 1.0 mol%, and therefore, the temperature characteristics of the relative permittivity have a change rate of ± 15% or more and R It does not meet the characteristics. On the other hand, the No. 11 dielectric ceramic capacitor of Comparative Example 2 has a BiMnO 3 content exceeding 2.0 mol%, and therefore has a dielectric loss (tan δ) of 1% or more and a high self-heating (ΔT) of 47 ° C. The temperature exceeds 40 ° C and cannot be put to practical use.

なお、実施例1では、BiMnO3量とBa1/2NbO3量のモル比が2:1に固定されているが、必ずしもこのモル比に限定されるものではない。ただ、このモル比の近傍組成は、温度特性の平滑化と誘電損失を小さくする効果を同時にバランスよく満たすものである。さらに実施例1の結果からわかるように、BiMnO3量が1.4モル%〜2.0モル%の磁器組成物は、温度特性が変化率±10%以下(B特性)の優れた平滑化を示す。 In Example 1, the molar ratio between the BiMnO 3 content and the Ba 1/2 NbO 3 content is fixed at 2: 1. However, the molar ratio is not necessarily limited to this. However, the composition in the vicinity of this molar ratio satisfies the effect of smoothing the temperature characteristics and reducing the dielectric loss at the same time in a well-balanced manner. Furthermore, as can be seen from the results of Example 1, the porcelain composition having a BiMnO 3 content of 1.4 mol% to 2.0 mol% exhibits excellent smoothing with a temperature characteristic of a change rate of ± 10% or less (B characteristic).

(実施例2)
表1に示した実施例2のNo.13とNo.14はBa1/2NbO3の適切量の限界を示している。すなわち、Ba1/2NbO3量が0.3モル%〜1.2モル%の範囲ではerの値は1000以上、tandは1.0%未満であり、自己発熱(ΔT)は40℃以下であり、比誘電率の温度特性(er−TC)は変化率が±15%以下(R特性)を満たしている。なおBa1/2NbO3量が0.5モル%〜1.0モル%の誘電体磁器については、すでに実施例1に示した通りである。
(Example 2)
No. 13 and No. 14 of Example 2 shown in Table 1 indicate the limit of the appropriate amount of Ba 1/2 NbO 3 . That, Ba 1/2 NbO 3 amount 0.3 mole% to 1.2 the value of e r a mole percent range over 1000, tand is less than 1.0%, the self-heating ([Delta] T) is at 40 ° C. or less, the dielectric The rate temperature characteristic (e r -TC) satisfies the change rate of ± 15% or less (R characteristic). The dielectric ceramic having a Ba 1/2 NbO 3 content of 0.5 mol% to 1.0 mol% is as already described in Example 1.

これに対してBa1/2NbO3量が0.3モル%未満の比較例3のNo.12ではtandが1%を越え、自己発熱(ΔT)が40℃を越えて実用的ではない。またBa1/2NbO3量が1.2モル%を越えた比較例4のNo.15では比誘電率εrが1000未満と小さく、本発明の請求範囲外となる。 On the other hand, in No. 12 of Comparative Example 3 in which the amount of Ba 1/2 NbO 3 is less than 0.3 mol%, tand exceeds 1% and self-heating (ΔT) exceeds 40 ° C., which is not practical. Further, in No. 15 of Comparative Example 4 in which the amount of Ba 1/2 NbO 3 exceeds 1.2 mol%, the relative dielectric constant εr is as small as less than 1000, which is outside the scope of the claims of the present invention.

(実施例3)
表1に示した実施例3の結果からわかることは、Bi2/3TiO3量が9.0モル%から15.0モル%の範囲の誘電体磁器コンデンサは、比誘電率の温度特性が±15%以下(R特性)、tandが1%以下、自己発熱(ΔT)が40℃以下および比誘電率erが1000以上のすべての特性を同時に満足している。なおBi2/3TiO3量が12.0モル%から15.0モル%の範囲については、すでに実施例1において示した通りである。
(Example 3)
From the results of Example 3 shown in Table 1, it can be seen that the dielectric ceramic capacitor whose Bi 2/3 TiO 3 content is in the range of 9.0 mol% to 15.0 mol% has a temperature characteristic of relative dielectric constant of ± 15% or less. (R characteristics), tand 1% or less, self-heating ([Delta] T) is the 40 ° C. or less and the dielectric constant e r are satisfied over 1000 all properties at the same time. The Bi 2/3 TiO 3 content in the range of 12.0 mol% to 15.0 mol% is as already described in Example 1.

これに対し、Bi2/3TiO3量が9.0モル%未満の比較例5のNo.16では温度特性が−17%でありR特性を満たしていない。一方、Bi2/3TiO3量が15.0モル%を越えた比較例6のNo.21では比誘電率εrの値が1000未満となり、本発明の請求範囲外となる。 On the other hand, No. 16 of Comparative Example 5 having a Bi 2/3 TiO 3 content of less than 9.0 mol% has a temperature characteristic of −17% and does not satisfy the R characteristic. On the other hand, in the case of No. 21 of Comparative Example 6 in which the amount of Bi 2/3 TiO 3 exceeds 15.0 mol%, the value of the relative dielectric constant εr is less than 1000, which is outside the scope of the present invention.

(実施例4)
表2に示した実施例4では、誘電損失(tanδ)を小さくし、自己発熱(ΔT)を低くする効果をもつ成分としてBa1/2TaO3成分を用いた。これらの結果からわかることは、Ba1/2TaO3量が0.3モル%(No.23に対応)から1.2モル%(No.29に対応)までの範囲の誘電体磁器はBa1/2NbO3成分の場合と同様、比誘電率の温度特性が変化率±15%以下、tandが1%以下、自己発熱(ΔT)が40℃以下、比誘電率erの値が1000以上の特性をすべて同時に満たしている。また、固溶体組成としてBa1/2NbO3成分とBa1/2TaO3成分とを同時に用いても、その合量が単体量と同じであればコンデンサ特性はほぼ同じ値が得られる。
(Example 4)
In Example 4 shown in Table 2, the Ba 1/2 TaO 3 component was used as a component having the effect of reducing the dielectric loss (tan δ) and reducing the self-heating (ΔT). From these results, it can be seen that dielectric ceramics with a Ba 1/2 TaO 3 content ranging from 0.3 mol% (corresponding to No. 23) to 1.2 mol% (corresponding to No. 29) are Ba 1/2 NbO. as in the case of three components, the ratio temperature characteristics of dielectric constant change rate ± 15% or less, tand 1% or less, self-heating ([Delta] T) is 40 ° C. or less, the value of the dielectric constant e r is 1000 or more characteristics of the All meet at the same time. Further, even when the Ba 1/2 NbO 3 component and the Ba 1/2 TaO 3 component are used simultaneously as the solid solution composition, the capacitor characteristics can be almost the same as long as the total amount is the same as the simple substance amount.

さらにBa1/2TaO3成分を用いた場合でも、Ba1/2NbO3成分の場合と同様、BiMnO3量が1.0モル%未満(比較例7のNo.22)では比誘電率の温度特性が±15%以下(R特性)とすることはできない。またBiMnO3量が1.0モル%未満(比較例7のNo.22)では温度特性の変化率±15%以下(R特性)を得ることができない。またBiMnO3量が2.0モル%を越えると(比較例8のNo.30)、tanδが1%を越え、自己発熱が40℃を越えて、実用的ではなくなる。 Furthermore, even when using Ba 1/2 TaO 3 component, as with Ba 1/2 NbO 3 component, BiMnO 3 content is less than 1.0 mol% (No. 22 in Comparative Example 7) and temperature characteristics of relative permittivity. Cannot be less than ± 15% (R characteristic). Further, when the amount of BiMnO 3 is less than 1.0 mol% (No. 22 in Comparative Example 7), the rate of change in temperature characteristic ± 15% or less (R characteristic) cannot be obtained. On the other hand, if the amount of BiMnO 3 exceeds 2.0 mol% (No. 30 in Comparative Example 8), tan δ exceeds 1% and self-heating exceeds 40 ° C., which is not practical.

(実施例5)
表3に示した実施例5および実施例9では、チタン酸バリウムを主成分とする固溶体組成100モル%に対して過剰に添加したBaCO3成分のモル%量に依存して、誘電体磁器コンデンサの特性がどの様に変化するかを示している。これらの結果からわかることは、BaCO3成分の過剰添加量の増加にしたがって比誘電率εr値はわずかではあるが増加し、tanδの値は小さくなる。しかし過剰量が1.0モル%以上になるとδrは減少し始め、tanδは大きくなり始める。そして過剰量が1.5モル%を越えると(No.36)δrの値は1000未満となるため、BaCO3成分の過剰添加量は1.5モル%を越えないようにするのが望ましい。
(Example 5)
In Example 5 and Example 9 are shown in Table 3, depending on the molar% of BaCO 3 ingredients excessively added with respect to the solid solution composition 100 mole% composed mainly of barium titanate, the dielectric ceramic capacitor It shows how the characteristics of the change. As can be seen from these results, the relative dielectric constant εr value slightly increases and the value of tanδ decreases as the amount of excessive addition of the BaCO 3 component increases. However, when the excess amount exceeds 1.0 mol%, δr begins to decrease and tanδ begins to increase. When the excess amount exceeds 1.5 mol% (No. 36), the value of δr becomes less than 1000. Therefore, it is desirable that the excessive addition amount of the BaCO 3 component does not exceed 1.5 mol%.

一方、比誘電率ん温度特性は、BaCO3成分の過剰量の増加と共に平滑化する。しかしBaCO3過剰量が1.5モル%以上になると温度特性の平滑化は逆に疎外される傾向がみられる。 On the other hand, the relative permittivity temperature characteristic smoothes as the excess amount of the BaCO 3 component increases. However, when the excess amount of BaCO 3 is 1.5 mol% or more, the smoothing of temperature characteristics tends to be alienated.

(実施例6)
表3に示した実施例6および実施例10は、固溶体組成100モル%に対して過剰添加したBi2O3成分のモル%量と磁器コンデンサ特性との関係を示している。Bi2O3成分の過剰添加は温度特性をわずかではあるが平滑にし、tanδを小さくし、自己発熱も小さくする実用上好ましい効果をもっているが、同時にεrをわずかではあるが減少させる好ましくない効果ももっている。特に、Bi2O3過剰量が1.0モル%を越えると(No.41)εrの値は1000未満となるため、Bi2O3過剰量は1.0モル%以内にするのが望ましい。
(Example 6)
Example 6 and Example 10 shown in Table 3 show the relationship between the amount of Bi 2 O 3 component added excessively with respect to 100 mol% of the solid solution composition and the characteristics of the ceramic capacitor. Excessive addition of the Bi 2 O 3 component has a practically favorable effect of smoothing the temperature characteristics, reducing tan δ, and reducing self-heating, but also has an undesirable effect of reducing εr slightly. I have. In particular, when the Bi 2 O 3 excess exceeds 1.0 mol% (No. 41), the value of εr is less than 1000, so the Bi 2 O 3 excess is preferably within 1.0 mol%.

(実施例7)
表3に示す実施例7および実施例11、比較例12は固溶体組成に占めるBaTiO3の主成分量の変化とコンデンサ特性の関係を示している。これらの結果からわかることは、BaTiO3量が88.0モル%を越えると(No.42)、比誘電率は高いが、温度特性についても−25℃での比誘電率の変化率は±15%以上となり、十分なR特性を満たさなくなる。従ってBaTiO3量は88.0モル%とするのが望ましい。一方、BaTiO3量が75.0モル%未満の組成(No.48)ではεrの値が1000未満となると同時に温度特性も上記変化率が±15%を越えるので、本発明の請求範囲外とする。
(Example 7)
Example 7, Example 11, and Comparative Example 12 shown in Table 3 show the relationship between the change in the main component amount of BaTiO 3 in the solid solution composition and the capacitor characteristics. From these results, it can be seen that when the amount of BaTiO 3 exceeds 88.0 mol% (No. 42), the relative permittivity is high, but the change rate of the relative permittivity at −25 ° C. is ± 15% for the temperature characteristics. As a result, sufficient R characteristics are not satisfied. Accordingly, the BaTiO 3 content is desirably 88.0 mol%. On the other hand, in the composition (No. 48) having a BaTiO 3 content of less than 75.0 mol%, the value of εr is less than 1000 and at the same time the rate of change of the temperature characteristics exceeds ± 15%.

ここで、本発明における最も好ましい誘電体磁器組成物について詳細に説明する。それは、下記の誘電体磁器組成物である。すなわち、BiMnO3成分を1.4モル%〜1.8モル%、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分を0.6モル%〜0.9モル%、Bi2/3TiO3成分を11.0モル%〜13.0モル%、SrTiO3成分を1.5モル%〜2.5モル%、BaSnO3成分を0.5モル%〜1.5モル%、BaZrO3成分を0.2モル%〜0.5モル%、およびBaTiO3成分を84.8モル%〜79.8モル%の7成分から成ることを特徴とする合計100モル%のチタン酸バリウムを主成分とする固溶体組成に対して0.3モル%〜1.0モル%のBaCO3成分を過剰添加することを特徴とする誘電体磁器組成物である。 Here, the most preferable dielectric ceramic composition in the present invention will be described in detail. It is the following dielectric ceramic composition. That is, the BiMnO 3 component is 1.4 mol% to 1.8 mol%, the Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component is 0.6 mol% to 0.9 mol%, and the Bi 2/3 TiO 3 component is 11.0 mol% to 13.0 mol%. mol%, SrTiO 3 component 1.5 mol% to 2.5 mol%, BaSnO 3 component 0.5 mol% to 1.5 mol%, BaZrO 3 component 0.2 mol% to 0.5 mol%, and BaTiO 3 components 84.8 mol% ~79.8 mol Dielectrics characterized in that 0.3 mol% to 1.0 mol% of BaCO 3 components are excessively added to a solid solution composition containing 100 mol% of barium titanate as a main component. It is a body porcelain composition.

この組成物に対応する実施例は、実施例1のNo.4、No.5、No.6、No.9、実施例4のNo.25、No.26、実施例5のNo.32、No.33、No.34、実施例6のNo.38である。これらの組成物を用いて作製された誘電体磁器コンデンサは、比誘電率(εr)が1900以上と高く、誘電損失(tanδ)が0.40%以下と小さく、自己発熱の温度は30℃以下と低く、比誘電率の温度特性が変化率±10%以下(Β特性)の平滑性がよい等の優れた特性を全て満たしている実用性の高い中高圧用磁器コンデンサを提供することができる。
なお、ここで比誘電率の温度特性は-25℃のときの値を基準とした変化率であらわすものとする。
Examples corresponding to this composition are No. 4, No. 5, No. 6, No. 9 of Example 1, No. 25, No. 26 of Example 4, No. 32 of Example 5, No. 33, No. 34, No. 38 of Example 6. Dielectric ceramic capacitors made using these compositions have a high relative dielectric constant (εr) of 1900 or higher, a low dielectric loss (tanδ) of 0.40% or lower, and a low self-heating temperature of 30 ° C or lower. In addition, it is possible to provide a highly practical medium- and high-voltage ceramic capacitor that satisfies all of the excellent characteristics such as the smoothness of the temperature characteristics of the relative permittivity being a change rate of ± 10% or less (Β characteristics) and the like.
Here, the temperature characteristic of the relative dielectric constant is expressed by the rate of change based on the value at -25 ° C.

以上説明した様に本発明によれば、誘電率の温度特性が平滑で、比誘電率が高く(1000以上)、自己発熱が低く、全ての特性を満足しつつも、鉛を含有しないことから、種々のデバイスに適用可能である。なお、本発明の誘電体磁器組成物は、板状に成形しその対向表面に電極を形成して磁器コンデンサとし、液晶バックライトインバーターのバラスト回路、スイッチング電源の1次、2次スナバー回路、テレビ・CRTディスプレイなどの水平共振回路、インバーター蛍光灯、電子機器の高圧・パルス回路、通信用モデムの対サージ回路等として広く使用される。また、一つの電子部品として用いることができるのは言うまでもないが、本発明の誘電体磁器を配線基板として、その表面に対向電極を形成し、その部分をコンデンサとし、更に、導体、抵抗体等の電子回路を形成するなど配線基板用の基板材料として用いることもでき、大面積を要することなく、温度特性に優れた付加容量を形成することができる。   As described above, according to the present invention, the temperature characteristic of the dielectric constant is smooth, the relative dielectric constant is high (over 1000), the self-heating is low, and all the characteristics are satisfied, but lead is not contained. It can be applied to various devices. The dielectric porcelain composition of the present invention is formed into a plate shape and electrodes are formed on the opposing surface to form a porcelain capacitor, which is a ballast circuit for a liquid crystal backlight inverter, a primary / secondary snubber circuit for a switching power supply, a television -Widely used as horizontal resonant circuits such as CRT displays, inverter fluorescent lamps, high voltage / pulse circuits for electronic devices, and surge circuits for communication modems. Needless to say, the dielectric ceramic according to the present invention can be used as a wiring board, a counter electrode is formed on the surface thereof, a portion thereof is a capacitor, a conductor, a resistor, etc. It can also be used as a substrate material for a wiring board such as forming an electronic circuit, and an additional capacitor having excellent temperature characteristics can be formed without requiring a large area.

本発明の実施の形態1の誘電体磁器コンデンサを示す図The figure which shows the dielectric material ceramic capacitor of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2の誘電体磁器コンデンサを示す図The figure which shows the dielectric material ceramic capacitor of Embodiment 2 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

100 磁器コンデンサ
1 誘電体磁器基板
2 第1層電極
3 第2層電極
4、5 リード線
6 外装材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Ceramic capacitor 1 Dielectric ceramic substrate 2 1st layer electrode 3 2nd layer electrode 4, 5 Lead wire 6 Exterior material

Claims (6)

チタン酸バリウムを主成分とする固溶体であって、
BiMnO3成分を1.0モル%〜2.0モル%、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分を0.3モル%〜1.2モル%およびBi2/3TiO3成分を9.0モル%〜15.0モル%含有する誘電体磁器組成物。
A solid solution mainly composed of barium titanate,
BiMnO 3 component 1.0 mol% to 2.0 mol%, Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component 0.3 mol% to 1.2 mol% and Bi 2/3 TiO 3 component 9.0 mol% to 15.0 mol% Dielectric ceramic composition containing.
請求項1に記載の誘電体磁器組成物であって、
チタン酸バリウムを主成分とする固溶体組成が、88.0モル%〜75.0モル%のBaTiO3成分、1.0モル%〜4.0モル%のSrTiO3成分、0.5モル%〜3.0モル%のBaSnO3成分、および0.1モル%〜3.0モル%のBaZrO3成分を含有する誘電体磁器組成物。
The dielectric ceramic composition according to claim 1,
Solid solution composition as a main component barium titanate, 88.0 mol% ~75.0 mole% of BaTiO 3 components, 1.0 mol% to 4.0 mol% of SrTiO 3 components, 0.5 mol% to 3.0 mol% of BaSnO 3 components and 0.1, A dielectric ceramic composition containing 3 % by mole to 3 % by mole of BaZrO 3 component.
請求項1または2に記載の誘電体磁器組成物であって、
チタン酸バリウムを主成分とする固溶体組成の合計量100モル%に対して、1.5モル%以下のBaCO3成分を添加する誘電体磁器組成物。
The dielectric ceramic composition according to claim 1 or 2, wherein
A dielectric ceramic composition comprising 1.5 mol% or less of BaCO 3 component added to a total amount of 100 mol% of a solid solution composition mainly composed of barium titanate.
請求項1または2に記載の誘電体磁器組成物であって、
チタン酸バリウムを主成分とする固溶体組成の合計量100モル%に対して、1.0モル%以下のBi2O3成分を添加する誘電体磁器組成物。
The dielectric ceramic composition according to claim 1 or 2, wherein
A dielectric ceramic composition comprising 1.0 mol% or less of a Bi 2 O 3 component added to a total amount of 100 mol% of a solid solution composition mainly composed of barium titanate.
請求項1または2に記載の誘電体磁器組成物であって、
BiMnO3成分を1.4モル%〜1.8モル%、Ba1/2NbO3またはBa1/2TaO3成分を0.6モル%〜0.9モル%、Bi2/3TiO3成分を11.0モル%〜13.0モル%、SrTiO3成分を1.5モル%〜2.5モル%、BaSnO3成分を0.5モル%〜1.5モル%、BaZrO3成分を0.2モル%〜0.5モル%、およびBaTiO3成分を84.8モル%〜79.8モル%の7成分から成る合計100モル%のチタン酸バリウムを主成分とする固溶体組成に対して0.3モル%〜1.0モル%のBaCO3成分を添加した誘電体磁器組成物。
The dielectric ceramic composition according to claim 1 or 2, wherein
BiMnO 3 component 1.4 mol% to 1.8 mol%, Ba 1/2 NbO 3 or Ba 1/2 TaO 3 component 0.6 mol% to 0.9 mol%, Bi 2/3 TiO 3 component 11.0 mol% to 13.0 mol% SrTiO 3 component 1.5 mol% to 2.5 mol%, BaSnO 3 component 0.5 mol% to 1.5 mol%, BaZrO 3 component 0.2 mol% to 0.5 mol%, and BaTiO 3 component 84.8 mol% to 79.8 mol% A dielectric ceramic composition in which 0.3 mol% to 1.0 mol% of BaCO 3 components are added to a solid solution composition composed mainly of 100 mol% of barium titanate composed of 7 components.
請求項1乃至5のいずれかに記載の誘電体磁器組成物を誘電体基板とし、
前記誘電体基板を第1および第2の電極ではさんだ誘電体磁器コンデンサ。
The dielectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 5 is used as a dielectric substrate,
A dielectric ceramic capacitor having the dielectric substrate sandwiched between first and second electrodes.
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