JP2514359B2 - 磁器コンデンサ - Google Patents
磁器コンデンサInfo
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- JP2514359B2 JP2514359B2 JP8844087A JP8844087A JP2514359B2 JP 2514359 B2 JP2514359 B2 JP 2514359B2 JP 8844087 A JP8844087 A JP 8844087A JP 8844087 A JP8844087 A JP 8844087A JP 2514359 B2 JP2514359 B2 JP 2514359B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘電体磁器と少なくとも２つの電極とから
成る単層又は積層構造の磁器コンデンサに関し、更に詳
細には、高い抵抗率及び高い曲げ強度を有する磁器コン
デンサに関する。
成る単層又は積層構造の磁器コンデンサに関し、更に詳
細には、高い抵抗率及び高い曲げ強度を有する磁器コン
デンサに関する。
従来、積層磁器コンデンサを製造する際には、誘電体
磁器原料粉末から成るグリーンシート（未焼結磁器シー
ト）に白金又はパラジウム等の貴金属の導電性ペースト
を所望パターンに印刷し、これを複数枚積み重ねて圧着
し、1300℃〜1600℃の酸化性雰囲気中で焼結させた。こ
れにより、誘電体磁器と内部電極とが同時に得られる。
上述の如く、貴金属を使用すれば、酸化性雰囲気中で高
温で焼結させても目的とする内部電極を得ることが出来
る。しかし、白金、パラジウム等の貴金属は高価である
ため、必然的に積層磁器コンデンサがコスト高になつ
た。
磁器原料粉末から成るグリーンシート（未焼結磁器シー
ト）に白金又はパラジウム等の貴金属の導電性ペースト
を所望パターンに印刷し、これを複数枚積み重ねて圧着
し、1300℃〜1600℃の酸化性雰囲気中で焼結させた。こ
れにより、誘電体磁器と内部電極とが同時に得られる。
上述の如く、貴金属を使用すれば、酸化性雰囲気中で高
温で焼結させても目的とする内部電極を得ることが出来
る。しかし、白金、パラジウム等の貴金属は高価である
ため、必然的に積層磁器コンデンサがコスト高になつ
た。
この種の問題を解決するために、CaZrO3とMnO2とから
成る磁器組成物をコンデンサの誘電体として使用するこ
とが、例えば、特開昭53−98099号公報に開示されてい
る。ここに開示されている誘電体磁器組成物は還元性雰
囲気中で焼成可能であるので、ニツケル等の卑金属の酸
化が生じない。
成る磁器組成物をコンデンサの誘電体として使用するこ
とが、例えば、特開昭53−98099号公報に開示されてい
る。ここに開示されている誘電体磁器組成物は還元性雰
囲気中で焼成可能であるので、ニツケル等の卑金属の酸
化が生じない。
ところで、上記のCaZrO3とMnO2とから成る誘電体磁器
組成物は、高温（1350℃〜1380℃）で焼成しなければな
らない。このため、グリーンシートにニツケルを主成分
とする導電性ペーストを印刷して焼成すると、たとえ非
酸化性雰囲気中での焼成であつても、導電性ペースト中
のニツケル粒子が成長しつつ凝集し、ニツケルが玉状に
分布する。また、高温焼成のためにニツケルが誘電体磁
器中に拡散し、誘電体磁器の絶縁劣化が生じる。この結
果、所望の静電容量、及び絶縁抵抗を有する磁器コンデ
ンサを得ることが困難であつた。
組成物は、高温（1350℃〜1380℃）で焼成しなければな
らない。このため、グリーンシートにニツケルを主成分
とする導電性ペーストを印刷して焼成すると、たとえ非
酸化性雰囲気中での焼成であつても、導電性ペースト中
のニツケル粒子が成長しつつ凝集し、ニツケルが玉状に
分布する。また、高温焼成のためにニツケルが誘電体磁
器中に拡散し、誘電体磁器の絶縁劣化が生じる。この結
果、所望の静電容量、及び絶縁抵抗を有する磁器コンデ
ンサを得ることが困難であつた。
そこで、本件出願人は、特願昭60−270543号におい
て、上記の問題を解決するために低温（1200℃以下）で
焼成することができる誘電体磁器組成物を提案した。こ
の組成物は、(CaO)k・Zr1-xTix)O2（但し、ｋ、ｘは各元
素の原子数の割合を示す数値）から成る基本成分と、B2
O3、SiO2、MO（但し、MOはBaO、MgO、ZnO、SrO及びCaO
の内の少なくとも１種の金属酸化物）とから成る添加成
分とを含む。この誘電体磁器組成物を使用して温度補償
用積層磁器コンデンサを得る時には、この誘電体磁器組
成物のグリーンシート（未焼結磁器シート）にニツケル
を主成分とする導電性ペーストを印刷し、非酸化性雰囲
気、1200℃以下の低温で焼成する。この様に低温で焼成
すれば、ニツケル粒子の凝集が抑制される。
て、上記の問題を解決するために低温（1200℃以下）で
焼成することができる誘電体磁器組成物を提案した。こ
の組成物は、(CaO)k・Zr1-xTix)O2（但し、ｋ、ｘは各元
素の原子数の割合を示す数値）から成る基本成分と、B2
O3、SiO2、MO（但し、MOはBaO、MgO、ZnO、SrO及びCaO
の内の少なくとも１種の金属酸化物）とから成る添加成
分とを含む。この誘電体磁器組成物を使用して温度補償
用積層磁器コンデンサを得る時には、この誘電体磁器組
成物のグリーンシート（未焼結磁器シート）にニツケル
を主成分とする導電性ペーストを印刷し、非酸化性雰囲
気、1200℃以下の低温で焼成する。この様に低温で焼成
すれば、ニツケル粒子の凝集が抑制される。
前述の特願昭60−270543号に開示されている誘電体磁
器組成物によれば、比誘電率εｓが30以上、温度係数TC
が−700〜＋30ppm/℃、Ｑが2000以上、抵抗率ρが１×1
07ＭΩ・cm以上の実用可能な優れた温度補償用磁器コン
デンサを提供することができる。なお、後述の試料No.5
3から明らかな如く、上記出願に従う誘電体磁器の曲げ
強度（抗折強度）は約1300kg/cm2である。
器組成物によれば、比誘電率εｓが30以上、温度係数TC
が−700〜＋30ppm/℃、Ｑが2000以上、抵抗率ρが１×1
07ＭΩ・cm以上の実用可能な優れた温度補償用磁器コン
デンサを提供することができる。なお、後述の試料No.5
3から明らかな如く、上記出願に従う誘電体磁器の曲げ
強度（抗折強度）は約1300kg/cm2である。
しかし、更に高い抵抗率ρ、曲げ強度σ、比誘電率ε
ｓ等を有する誘電体磁器が要望されている。誘電体磁器
の抵抗率ρを高くすることができれば、コンデンサの高
耐圧化が可能になる。曲げ強度σを大きくすることがで
きれば、磁器コンデンサの製造時及び回路基板に自動装
着する時における磁器コンデンサの破損が少なくなる。
誘電体磁器の比誘電率εｓを大きくすることができれ
ば、静電容量の大きい磁器コンデンサを提供することが
可能になる。また、従来と同じ静電容量を得る場合に
は、比誘電率εｓが大きいと、磁器コンデンサの電極間
距離を大きくし、単位厚み当りの電圧を下げることが可
能になる。
ｓ等を有する誘電体磁器が要望されている。誘電体磁器
の抵抗率ρを高くすることができれば、コンデンサの高
耐圧化が可能になる。曲げ強度σを大きくすることがで
きれば、磁器コンデンサの製造時及び回路基板に自動装
着する時における磁器コンデンサの破損が少なくなる。
誘電体磁器の比誘電率εｓを大きくすることができれ
ば、静電容量の大きい磁器コンデンサを提供することが
可能になる。また、従来と同じ静電容量を得る場合に
は、比誘電率εｓが大きいと、磁器コンデンサの電極間
距離を大きくし、単位厚み当りの電圧を下げることが可
能になる。
そこで、本発明の目的は、非酸化性雰囲気、1200℃以
下の温度での焼成で得るものであるにも拘らず、1.0×1
08ＭΩ・cm以上の抵抗率と1500kg/cm2以上の曲げ強度σ
を有している磁器コンデンサを提供することにある。
下の温度での焼成で得るものであるにも拘らず、1.0×1
08ＭΩ・cm以上の抵抗率と1500kg/cm2以上の曲げ強度σ
を有している磁器コンデンサを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係わる磁器コンデ
ンサは、誘電体磁器と、この磁器に接触している少なく
とも２つの電極とから成る。上記誘電体磁器は、100重
量部の基本成分と、0.2〜10.0重量部の添加成分とから
成る。基本成分は、 (Ca1-xMexO)k(Zr1-y-zTiySiz)O2 （但し、MeはSr（ストロンチウム）、Ba（バリウム）の
内の少なくとも１種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｋは、
0.005≦ｘ≦0.995、０≦ｙ≦0.5、0.005≦ｚ≦0.1、0.8
≦ｋ≦1.25の範囲の数値）から成る。添加成分はB2O
3（酸化硼素）とSiO2（酸化けい素）とMO〔但し、MOはB
aO（酸化バリウム）、ZnO（酸化亜鉛）、SrO（酸化スト
ロンチウム）及びCaO（酸化カルシウム）の内の少なく
とも１種の金属酸化物〕から成る。添加成分のB2O3、Si
O2、MOの割合はこれ等の三角図において、B2O3が１モル
％、SiO2が80モル％、MOが19モル％の点（Ａ）と、B2O3
が１モル％、SiO2が39モル％、MOが60モル％の点（Ｂ）
と、B2O3が29モル％、SiO2が１モル％、MOが70モル％の
点（Ｃ）と、B2O3が90モル％、SiO2が１モル％、MOが９
モル％の点（Ｄ）と、B2O3が90モル％、SiO2が９モル
％、MOが１モル％の点（Ｅ）と、B2O3が19モル％、SiO2
が80モル％、MOが１モル％の点（Ｆ）とを結ぶ６本の直
線で囲まれた領域内とされている。
ンサは、誘電体磁器と、この磁器に接触している少なく
とも２つの電極とから成る。上記誘電体磁器は、100重
量部の基本成分と、0.2〜10.0重量部の添加成分とから
成る。基本成分は、 (Ca1-xMexO)k(Zr1-y-zTiySiz)O2 （但し、MeはSr（ストロンチウム）、Ba（バリウム）の
内の少なくとも１種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｋは、
0.005≦ｘ≦0.995、０≦ｙ≦0.5、0.005≦ｚ≦0.1、0.8
≦ｋ≦1.25の範囲の数値）から成る。添加成分はB2O
3（酸化硼素）とSiO2（酸化けい素）とMO〔但し、MOはB
aO（酸化バリウム）、ZnO（酸化亜鉛）、SrO（酸化スト
ロンチウム）及びCaO（酸化カルシウム）の内の少なく
とも１種の金属酸化物〕から成る。添加成分のB2O3、Si
O2、MOの割合はこれ等の三角図において、B2O3が１モル
％、SiO2が80モル％、MOが19モル％の点（Ａ）と、B2O3
が１モル％、SiO2が39モル％、MOが60モル％の点（Ｂ）
と、B2O3が29モル％、SiO2が１モル％、MOが70モル％の
点（Ｃ）と、B2O3が90モル％、SiO2が１モル％、MOが９
モル％の点（Ｄ）と、B2O3が90モル％、SiO2が９モル
％、MOが１モル％の点（Ｅ）と、B2O3が19モル％、SiO2
が80モル％、MOが１モル％の点（Ｆ）とを結ぶ６本の直
線で囲まれた領域内とされている。
上記発明の磁器コンデンサにおける誘電体磁器を非酸
化性雰囲気、1200℃以下の焼成で得ることができる。従
つて、ニツケル等の卑金属の導電性ペーストをグリーン
シートに塗布し、グリーンシートと導電性ペーストとを
同時に焼成する方法によつて磁器コンデンサを製造する
ことが可能になる。誘電体磁器の組成を本発明で特定さ
れた範囲にすることによつて、抵抗率ρが１×108ＭΩ
・cm以上、曲げ強度が1500kg/cm2以上、比誘電率εｓが
34〜139、静電容量の温度係数が−1000〜＋45ppm/℃、1
MHzにおけるＱが5000以上の磁器コンデンサを提供する
ことができる。
化性雰囲気、1200℃以下の焼成で得ることができる。従
つて、ニツケル等の卑金属の導電性ペーストをグリーン
シートに塗布し、グリーンシートと導電性ペーストとを
同時に焼成する方法によつて磁器コンデンサを製造する
ことが可能になる。誘電体磁器の組成を本発明で特定さ
れた範囲にすることによつて、抵抗率ρが１×108ＭΩ
・cm以上、曲げ強度が1500kg/cm2以上、比誘電率εｓが
34〜139、静電容量の温度係数が−1000〜＋45ppm/℃、1
MHzにおけるＱが5000以上の磁器コンデンサを提供する
ことができる。
次に、本発明の実施例（比較例も含む）について説明
する。
する。
第１表の試料No.1のｋ＝1.0、ｘ＝0.2（但しSr＝0.
1、Ba＝0.1）、ｙ＝0.2、ｚ＝0.01に従つて決定される
組成式 (Ca0.8Me0.2O)1.0(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2 より具体的にはMe0.2＝Sr0.1Ba0.1であるので、 (Ca0.8Sr0.1Ba0.1O)1.0(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2から成る
基本成分を得るために、純度99.0％以上のCaCO3（炭酸
カルシウム）、SrCO3（炭酸ストロンチウム）、BaCO
3（炭酸バリウム）、ZrO2（酸化ジルコニウム）、TiO2
（酸化チタン）、SiO2（酸化けい素）を出発原料として
用意し、 CaCO3 350.23g （0.8モル部相当） SrCO3 64.63g （0.1 〃 ） BaCO3 86.39g （0.1 〃 ） ZrO2 426.16g （0.79 〃 ） TiO2 69.96g （0.2モル部相当） SiO2 2.63g （0.01 〃 ） をそれぞれ秤量した。なお、この秤量において不純物は
目方に入れなかつた。次に、秤量されたこれ等の原料を
ポツトミルに入れ、更にアルミナボールと水2.5lとを入
れ、15時間湿式攪拌した後、攪拌物をステンレスポツト
に入れて熱風式乾燥器で150℃、４時間乾燥した。次
に、この乾燥物を粗粉砕し、この粗粉砕物をトンネル炉
にて大気中で1200℃、２時間仮焼し、上記組成式の基本
成分を得た。
1、Ba＝0.1）、ｙ＝0.2、ｚ＝0.01に従つて決定される
組成式 (Ca0.8Me0.2O)1.0(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2 より具体的にはMe0.2＝Sr0.1Ba0.1であるので、 (Ca0.8Sr0.1Ba0.1O)1.0(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2から成る
基本成分を得るために、純度99.0％以上のCaCO3（炭酸
カルシウム）、SrCO3（炭酸ストロンチウム）、BaCO
3（炭酸バリウム）、ZrO2（酸化ジルコニウム）、TiO2
（酸化チタン）、SiO2（酸化けい素）を出発原料として
用意し、 CaCO3 350.23g （0.8モル部相当） SrCO3 64.63g （0.1 〃 ） BaCO3 86.39g （0.1 〃 ） ZrO2 426.16g （0.79 〃 ） TiO2 69.96g （0.2モル部相当） SiO2 2.63g （0.01 〃 ） をそれぞれ秤量した。なお、この秤量において不純物は
目方に入れなかつた。次に、秤量されたこれ等の原料を
ポツトミルに入れ、更にアルミナボールと水2.5lとを入
れ、15時間湿式攪拌した後、攪拌物をステンレスポツト
に入れて熱風式乾燥器で150℃、４時間乾燥した。次
に、この乾燥物を粗粉砕し、この粗粉砕物をトンネル炉
にて大気中で1200℃、２時間仮焼し、上記組成式の基本
成分を得た。
一方、試料No.1の添加成分を得るために B2O3 0.99g （ １モル％） SiO2 68.38g （80 〃 ） BaCO3 10.67g （3.8 〃 ） MgO 2.18g （3.8 〃 ） ZnO 4.40g （3.8 〃 ） SrCO3 7.98g （3.8 〃 ） CaCO3 5.41g （3.8 〃 ） を秤量し、これ等にアルコールを300cc加え、ポリエチ
レンポツトにてアルミナボールを用いて10時間攪拌した
後、大気中1000℃で２時間仮焼成し、これを300ccの水
と共にアルミナポツトに入れ、アルミナボールで15時間
粉砕し、しかる後、150℃で４時間乾燥させてB2O3が１
モル％、SiO2が80モル％、MOが19モル％（BaO 3.8モル
％ MgO 3.8モル％ ZnO 3.8モル％ SrO 3.8モル％ C
aO 3.8モル％）の組成の添加成分の粉末を得た。
レンポツトにてアルミナボールを用いて10時間攪拌した
後、大気中1000℃で２時間仮焼成し、これを300ccの水
と共にアルミナポツトに入れ、アルミナボールで15時間
粉砕し、しかる後、150℃で４時間乾燥させてB2O3が１
モル％、SiO2が80モル％、MOが19モル％（BaO 3.8モル
％ MgO 3.8モル％ ZnO 3.8モル％ SrO 3.8モル％ C
aO 3.8モル％）の組成の添加成分の粉末を得た。
次に、基本成分の粉末1000g（100重量部）に対して上
記添加成分の粉末10g（１重量部）を加え、更に、アク
リル酸エステルポリマー、グリセリン、縮合リン酸塩の
水溶液から成る有機バインダを基本成分と添加成分との
合計重量に対して15重量％添加し、更に、50重量％の水
を加え、これ等をボールミルに入れて粉砕及び混合して
磁器原料のスラリーを作製した。
記添加成分の粉末10g（１重量部）を加え、更に、アク
リル酸エステルポリマー、グリセリン、縮合リン酸塩の
水溶液から成る有機バインダを基本成分と添加成分との
合計重量に対して15重量％添加し、更に、50重量％の水
を加え、これ等をボールミルに入れて粉砕及び混合して
磁器原料のスラリーを作製した。
次に、上記スラリーを真空脱泡機に入れて脱泡し、こ
のスラリーをリバースロールコーターに入れ、これを使
用してポリエステルフイルム上にスラリーに基づく薄膜
を形成し、この薄膜をフイルム上で100℃に加熱して乾
燥させ、厚さ約25μｍのグリーンシート（未焼結磁器シ
ート）を得た。このシートは、長尺なものであるが、こ
れを10cm角の正方形に打ち抜いて使用する。
のスラリーをリバースロールコーターに入れ、これを使
用してポリエステルフイルム上にスラリーに基づく薄膜
を形成し、この薄膜をフイルム上で100℃に加熱して乾
燥させ、厚さ約25μｍのグリーンシート（未焼結磁器シ
ート）を得た。このシートは、長尺なものであるが、こ
れを10cm角の正方形に打ち抜いて使用する。
一方、内部電極用の導電ペーストは、粒径平均1.5μ
ｍのニツケル粉末10gと、エチルセルローズ0.9gをブチ
ルカルビトール9.1gに溶解させたものとを攪拌機に入
れ、10時間攪拌することにより得た。この導電ペースト
を長さ14mm、幅7mmのパターンを50個有するスクリーン
を介して上記グリーンシートの片面に印刷した後、これ
を乾燥させた。
ｍのニツケル粉末10gと、エチルセルローズ0.9gをブチ
ルカルビトール9.1gに溶解させたものとを攪拌機に入
れ、10時間攪拌することにより得た。この導電ペースト
を長さ14mm、幅7mmのパターンを50個有するスクリーン
を介して上記グリーンシートの片面に印刷した後、これ
を乾燥させた。
次に、上記印刷面を上にしてグリーンシートを２枚積
層した。この際、隣接する上下のシートにおいて、その
印刷面がパターンの長手方向に約半分程ずれるように配
置した。更に、この積層物の上下両面にそれぞれ４枚ず
つ厚さ60μｍのグリーンシートを積層した。次いで、こ
の積層物を約50℃の温度で厚さ方向に約40トンの荷重を
加えて圧着させた。しかる後、この積層物を格子状に裁
断し、50個の積層体チツプを得た。
層した。この際、隣接する上下のシートにおいて、その
印刷面がパターンの長手方向に約半分程ずれるように配
置した。更に、この積層物の上下両面にそれぞれ４枚ず
つ厚さ60μｍのグリーンシートを積層した。次いで、こ
の積層物を約50℃の温度で厚さ方向に約40トンの荷重を
加えて圧着させた。しかる後、この積層物を格子状に裁
断し、50個の積層体チツプを得た。
次に、この積層体チツプを雰囲気焼成が可能な炉に入
れ、大気雰囲気中で100℃/hの速度で600℃まで昇温し
て、有機バインダを燃焼させた。しかる後、炉の雰囲気
を大気からH2 2体積％＋N2 98体積％の雰囲気に変え
た。そして、炉を上述の如き還元性雰囲気とした状態を
保つて、積層体チツプの加熱温度を600℃から焼結温度
の1170℃まで100℃/hの速度で昇温して1170℃（最高温
度）３時間保持した後、100℃/hの速度で600℃まで降温
し、雰囲気を大気雰囲気（酸化性雰囲気）におきかえ
て、600℃を30分間保持して酸化処理を行い、その後、
室温まで冷却して焼結体チツプを得た。
れ、大気雰囲気中で100℃/hの速度で600℃まで昇温し
て、有機バインダを燃焼させた。しかる後、炉の雰囲気
を大気からH2 2体積％＋N2 98体積％の雰囲気に変え
た。そして、炉を上述の如き還元性雰囲気とした状態を
保つて、積層体チツプの加熱温度を600℃から焼結温度
の1170℃まで100℃/hの速度で昇温して1170℃（最高温
度）３時間保持した後、100℃/hの速度で600℃まで降温
し、雰囲気を大気雰囲気（酸化性雰囲気）におきかえ
て、600℃を30分間保持して酸化処理を行い、その後、
室温まで冷却して焼結体チツプを得た。
次に、電極が露出する焼結体チツプの側面に亜鉛とガ
ラスフリツトとビヒクルとから成る導電性ペーストを塗
布して乾燥し、これを大気中で550℃の温度で15分間焼
付け、亜鉛電極層を形成し、更にこの上に銅を無電解メ
ツキで被着させて、更にこの上に電気メツキ法でPb−Sn
半田層を設けて、一対の外部電極を形成した。
ラスフリツトとビヒクルとから成る導電性ペーストを塗
布して乾燥し、これを大気中で550℃の温度で15分間焼
付け、亜鉛電極層を形成し、更にこの上に銅を無電解メ
ツキで被着させて、更にこの上に電気メツキ法でPb−Sn
半田層を設けて、一対の外部電極を形成した。
これにより、第１図に示す如く、誘電体磁器層（１）
（２）（３）と、一対の内部電極（４）（５）と、一対
の外部電極（６）（７）から成る積層磁器コンデンサ
（８）が得られた。なお、このコンデンサ（８）の誘電
体磁器層（２）の厚さは0.02mm、内部電極（４）、
（５）の対向面積は5mm×5mm＝25mm2である。また、焼
結後の磁器層（１）（２）（３）の組成は、焼結前の基
本成分と添加成分との混合組成と実質的に同じであり、
複合ペロブスカイト（perovskite）型構造の基本成分 {(Ca0.8Sr0.1Ba0.1)O}1.0(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2の結晶
粒子間にB2O3 1モル％とSiO2 80モル％とBaO 3.8モル％
とMgO 3.8モル％とZnO 3.8モル％とSrO 3.8モル％とCaO
3.8モル％とから成る添加成分が均一に分布したものが
得られる。
（２）（３）と、一対の内部電極（４）（５）と、一対
の外部電極（６）（７）から成る積層磁器コンデンサ
（８）が得られた。なお、このコンデンサ（８）の誘電
体磁器層（２）の厚さは0.02mm、内部電極（４）、
（５）の対向面積は5mm×5mm＝25mm2である。また、焼
結後の磁器層（１）（２）（３）の組成は、焼結前の基
本成分と添加成分との混合組成と実質的に同じであり、
複合ペロブスカイト（perovskite）型構造の基本成分 {(Ca0.8Sr0.1Ba0.1)O}1.0(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2の結晶
粒子間にB2O3 1モル％とSiO2 80モル％とBaO 3.8モル％
とMgO 3.8モル％とZnO 3.8モル％とSrO 3.8モル％とCaO
3.8モル％とから成る添加成分が均一に分布したものが
得られる。
次に、完成した積層磁器コンデンサの比誘電率εｓ、
温度係数TC、Ｑ、抵抗率ρ、曲げ強度σを測定したとこ
ろ、第２表の試料No.1に示す如く、εｓは57、TCは−44
0ppm/℃、Ｑは8800、ρは2.9×108ＭΩ・cm、σは1750k
g/cm2であつた。なお、これは温度補償用コンデンサで
あるから、温度係数TCは、コンデンサの通常の使用範囲
でほぼ一定である。
温度係数TC、Ｑ、抵抗率ρ、曲げ強度σを測定したとこ
ろ、第２表の試料No.1に示す如く、εｓは57、TCは−44
0ppm/℃、Ｑは8800、ρは2.9×108ＭΩ・cm、σは1750k
g/cm2であつた。なお、これは温度補償用コンデンサで
あるから、温度係数TCは、コンデンサの通常の使用範囲
でほぼ一定である。
上記諸特性は次の要領で測定した。
（Ａ）比誘電率εｓは、温度20℃、周波数1MHz、交流電
圧〔実効値〕0.5Vの条件で静電容量を測定し、この測定
値と一対の内部電極（４）（５）の対向面積25mm2と磁
器層（２）の厚さ0.02mmから計算で求めた。
圧〔実効値〕0.5Vの条件で静電容量を測定し、この測定
値と一対の内部電極（４）（５）の対向面積25mm2と磁
器層（２）の厚さ0.02mmから計算で求めた。
（Ｂ）温度係数（TC）は、85℃の静電容量（C85）と20
℃の静電容量（C20）とを測定し、 （ppm/℃）で算出した。
℃の静電容量（C20）とを測定し、 （ppm/℃）で算出した。
（Ｃ）Ｑは温度20℃において、周波数1MHz、電圧〔実効
値〕0.5Vの交流でＱメータにより測定した。
値〕0.5Vの交流でＱメータにより測定した。
（Ｄ）抵抗率ρ（ＭΩ・cm）は、温度20℃においてDC50
Vを１分間印加した後に一対の外部電極（６）（７）間
の抵抗値を測定し、この測定値と寸法とに基づいて計算
で求めた。
Vを１分間印加した後に一対の外部電極（６）（７）間
の抵抗値を測定し、この測定値と寸法とに基づいて計算
で求めた。
（Ｅ）曲げ強度σは、第３図に示す如く、支持台（10）
の一対の突起（11）（12）の上に試料即ち磁器コンデン
サ（８）を置き、ゲージ（13）を伴なつている断面形状
円形の加圧棒（14）で磁器コンデンサ（８）の中央を押
圧し、磁器コンデンサ（８）が破壊した時のゲージ（1
3）の値（最大荷重）Ｐを読み取り、次式によつて算出
した。
の一対の突起（11）（12）の上に試料即ち磁器コンデン
サ（８）を置き、ゲージ（13）を伴なつている断面形状
円形の加圧棒（14）で磁器コンデンサ（８）の中央を押
圧し、磁器コンデンサ（８）が破壊した時のゲージ（1
3）の値（最大荷重）Ｐを読み取り、次式によつて算出
した。
ここで、Ｐはゲージ（13）で読み取つた最大荷重〔k
g〕であり、Ｌはレール状に平行に伸びる一対の突起（1
1）（12）の相互間隔〔cm〕であり、ｂは試料即ち磁器
コンデンサの幅〔cm〕であり、ｄは試料即ち磁器コンデ
ンサの厚み〔cm〕である。なお、幅ｂ、厚みｄは各試料
で異なる値を有するが、ｂは約0.52cm、ｄは約0.04cmで
ある。
g〕であり、Ｌはレール状に平行に伸びる一対の突起（1
1）（12）の相互間隔〔cm〕であり、ｂは試料即ち磁器
コンデンサの幅〔cm〕であり、ｄは試料即ち磁器コンデ
ンサの厚み〔cm〕である。なお、幅ｂ、厚みｄは各試料
で異なる値を有するが、ｂは約0.52cm、ｄは約0.04cmで
ある。
以上、試料No.1の作製方法及びその特性について述べ
たが、その他の試料No.2〜79についても、基本成分及び
添加成分の組成、これ等の割合、及び還元性雰囲気（非
酸化性雰囲気）での焼成温度を第１表及び第２表に示す
ように変えた他は、試料No.1と全く同一の方法で積層磁
器コンデンサを作製し、同一方法で特性を測定した。
たが、その他の試料No.2〜79についても、基本成分及び
添加成分の組成、これ等の割合、及び還元性雰囲気（非
酸化性雰囲気）での焼成温度を第１表及び第２表に示す
ように変えた他は、試料No.1と全く同一の方法で積層磁
器コンデンサを作製し、同一方法で特性を測定した。
第１表は、それぞれの試料の基本成分 (Ca1-xMexO)k(Zr1-y-zTiySiz)O2 （但し、MeはSr、Baのうちの少なくとも一方の元素）と
添加成分との組成、及び添加成分のMOの内容を示し、第
２表はそれぞれの試料の還元性雰囲気における焼結のた
めの焼成温度（最高温度）、及び諸特性を示す。なお、
第１表の基本成分の欄のｋ、ｘ、ｙ、ｚは組成式 (Ca1-xMexO)k(Zr1-y-zTiySiz)O2 の各元素の原子数の割合を示す数値である。添加成分の
添加量は基本成分100重量部に対する重量部で示されて
いる。また、MOの内容の欄には、BaO、MgO、ZnO、SrO、
CaOの割合がモル％で示されている。
添加成分との組成、及び添加成分のMOの内容を示し、第
２表はそれぞれの試料の還元性雰囲気における焼結のた
めの焼成温度（最高温度）、及び諸特性を示す。なお、
第１表の基本成分の欄のｋ、ｘ、ｙ、ｚは組成式 (Ca1-xMexO)k(Zr1-y-zTiySiz)O2 の各元素の原子数の割合を示す数値である。添加成分の
添加量は基本成分100重量部に対する重量部で示されて
いる。また、MOの内容の欄には、BaO、MgO、ZnO、SrO、
CaOの割合がモル％で示されている。
第１表から明らかな如く、本発明に従う試料では、非
酸化性雰囲気、1200℃以下の焼成で、比誘電率εｓが34
〜139、Ｑが5000以上、抵抗率ρが１×108（ＭΩ・cm）
以上、誘電率の温度係数が−1000から＋45ppmの範囲、
曲げ強度σが1500〔kg/cm2〕以上となり、所望の温度補
償用磁器コンデンサを得ることができる。一方、試料N
o.7、８、９、10、11、12、24、29、30、35、36、41、4
7、48、52、53、54、58、59、66、67、72、73、79では
本発明の目的を達成することができない。従つて、これ
等は本発明の範囲外のものである。
酸化性雰囲気、1200℃以下の焼成で、比誘電率εｓが34
〜139、Ｑが5000以上、抵抗率ρが１×108（ＭΩ・cm）
以上、誘電率の温度係数が−1000から＋45ppmの範囲、
曲げ強度σが1500〔kg/cm2〕以上となり、所望の温度補
償用磁器コンデンサを得ることができる。一方、試料N
o.7、８、９、10、11、12、24、29、30、35、36、41、4
7、48、52、53、54、58、59、66、67、72、73、79では
本発明の目的を達成することができない。従つて、これ
等は本発明の範囲外のものである。
次に組成の限定理由について述べる。
添加成分の添加量が零の場合には、試料No.73から明
らかな如く焼成温度が1300℃であつても緻密な焼結体が
得られないが、試料No.74に示す如く、添加量が100重量
部の基本成分に対して0.2重量部の場合には、1180℃の
焼成で所望の特性を有する焼結体が得られる。従つて、
添加成分の添加量の下限は0.2重量部である。一方、試
料No.79に示す如く、添加量が12重量部の場合には、Ｑ
が5000、抵抗率ρが1.0×108ＭΩ・cm、曲げ強度σが15
00〔kg/cm2〕をそれぞれ下回つてしまい、所望の特性が
得られないが、試料No.78に示す如く、添加量が10重量
部の場合には所望の特性を得ることができる。従つて添
加量の上限は10重量部である。
らかな如く焼成温度が1300℃であつても緻密な焼結体が
得られないが、試料No.74に示す如く、添加量が100重量
部の基本成分に対して0.2重量部の場合には、1180℃の
焼成で所望の特性を有する焼結体が得られる。従つて、
添加成分の添加量の下限は0.2重量部である。一方、試
料No.79に示す如く、添加量が12重量部の場合には、Ｑ
が5000、抵抗率ρが1.0×108ＭΩ・cm、曲げ強度σが15
00〔kg/cm2〕をそれぞれ下回つてしまい、所望の特性が
得られないが、試料No.78に示す如く、添加量が10重量
部の場合には所望の特性を得ることができる。従つて添
加量の上限は10重量部である。
ｘの値が試料No.24、30、36に示す如く０の場合や、
試料No.29、35、41に示す如く１の場合には、抵抗率ρ
及び曲げ強度σがそれぞれ１×108ＭΩ・cm、1500kg/cm
2を下回つてしまい、所望の特性を得ることができない
が、試料No.31に示す如く0.005、及び試料No.34に示す
如く0.995の場合及びこれ等の間の範囲では所望の特性
を得ることができる。従つてｘの好ましい範囲は0.005
≦ｘ≦0.995である。
試料No.29、35、41に示す如く１の場合には、抵抗率ρ
及び曲げ強度σがそれぞれ１×108ＭΩ・cm、1500kg/cm
2を下回つてしまい、所望の特性を得ることができない
が、試料No.31に示す如く0.005、及び試料No.34に示す
如く0.995の場合及びこれ等の間の範囲では所望の特性
を得ることができる。従つてｘの好ましい範囲は0.005
≦ｘ≦0.995である。
ｙの値が、試料No.47に示す如く0.55の場合には温度
係数TCが−1000ppm/℃よりも小さくなり所望の特性が得
られないが、ｙの値が０〜0.50の範囲では、＋45ppm/℃
〜−1000ppm/℃の任意のTCを得ることができる。従つて
ｙの値の範囲は０≦ｙ≦0.50である。なお、試料No.42
から明らかな如くｙが零であつても目的とする特性を得
ることができるが、ｙの値を大きくするに従つて比誘電
率が大きくなる。
係数TCが−1000ppm/℃よりも小さくなり所望の特性が得
られないが、ｙの値が０〜0.50の範囲では、＋45ppm/℃
〜−1000ppm/℃の任意のTCを得ることができる。従つて
ｙの値の範囲は０≦ｙ≦0.50である。なお、試料No.42
から明らかな如くｙが零であつても目的とする特性を得
ることができるが、ｙの値を大きくするに従つて比誘電
率が大きくなる。
ｚの値が試料No.48、54に示す如く０の場合には、曲
げ強度σが1500kg/cm2を下回り、所望の曲げ強度を得る
ことができないが、試料No.55に示すようにｙの値が0.0
05の場合には、所望の曲げ強度を得ることができる。ま
た試料No.52、58に示す如くｚの値が0.12、及び0.11に
なると、Ｑ、ρ、σの値が所望値よりも低くなるが、試
料No.57に示す如くｚの値が0.1になると所望の特性が得
られる。従つてｚの好ましい範囲は0.005≦ｚ≦0.1であ
る。
げ強度σが1500kg/cm2を下回り、所望の曲げ強度を得る
ことができないが、試料No.55に示すようにｙの値が0.0
05の場合には、所望の曲げ強度を得ることができる。ま
た試料No.52、58に示す如くｚの値が0.12、及び0.11に
なると、Ｑ、ρ、σの値が所望値よりも低くなるが、試
料No.57に示す如くｚの値が0.1になると所望の特性が得
られる。従つてｚの好ましい範囲は0.005≦ｚ≦0.1であ
る。
ｋの値が試料No.59、67に示す如く0.80よりも小さい
場合、あるいは試料No.66、72に示す如く1.25よりも大
きい場合には、いずれも1300℃の高温で焼成しても緻密
な焼結体が得られないが、試料No.60〜65及び68〜71か
ら明らかな如くｋの値が0.80から1.25の範囲であれば、
緻密な焼結体が得られ、かつ所望の諸特性を得ることが
できる。従つて、ｋの値の範囲は0.80≦ｋ≦1.25であ
る。
場合、あるいは試料No.66、72に示す如く1.25よりも大
きい場合には、いずれも1300℃の高温で焼成しても緻密
な焼結体が得られないが、試料No.60〜65及び68〜71か
ら明らかな如くｋの値が0.80から1.25の範囲であれば、
緻密な焼結体が得られ、かつ所望の諸特性を得ることが
できる。従つて、ｋの値の範囲は0.80≦ｋ≦1.25であ
る。
また試料No.53には基本成分の組成式が (CaO)1.03(Zr0.95Ti0.05)O2 で表わされる従来例が示されている。これと試料No.54
及び55とを比較すると、Me及びSiの両成分を同時に導入
することによつて、特に抵抗率ρ及び曲げ強度σが大幅
に改善されることがわかる。
及び55とを比較すると、Me及びSiの両成分を同時に導入
することによつて、特に抵抗率ρ及び曲げ強度σが大幅
に改善されることがわかる。
添加成分の好ましい組成は、第２図のB2O3−SiO2−MO
の組成比をモル（mol）％で示す三角図に基づいて決定
することができる。三角図の点（Ａ）は、試料No.1のB2
O3 1モル％、SiO2 80モル％、MO 19モル％の組成を示
し、点（Ｂ）は試料No.2のB2O3 1モル％、SiO2 39モル
％、MO 60モル％の組成を示し、点（Ｃ）は試料No.3のB
2O3 29モル％、SiO2 1モル％、MO 70モル％の組成を示
し、点（Ｄ）は試料No.4のB2O3 90モル％、SiO2 1モル
％、MO 9モル％の組成を示し、点（Ｅ）は試料No.5のB2
O3 90モル％、SiO2 9モル％、MO 1モル％の組成を示
し、点（Ｆ）は試料No.6のB2O3 19モル％、SiO2 80モル
％、MO 1モル％の組成を示す。
の組成比をモル（mol）％で示す三角図に基づいて決定
することができる。三角図の点（Ａ）は、試料No.1のB2
O3 1モル％、SiO2 80モル％、MO 19モル％の組成を示
し、点（Ｂ）は試料No.2のB2O3 1モル％、SiO2 39モル
％、MO 60モル％の組成を示し、点（Ｃ）は試料No.3のB
2O3 29モル％、SiO2 1モル％、MO 70モル％の組成を示
し、点（Ｄ）は試料No.4のB2O3 90モル％、SiO2 1モル
％、MO 9モル％の組成を示し、点（Ｅ）は試料No.5のB2
O3 90モル％、SiO2 9モル％、MO 1モル％の組成を示
し、点（Ｆ）は試料No.6のB2O3 19モル％、SiO2 80モル
％、MO 1モル％の組成を示す。
本発明の範囲に属する試料の添加成分の組成は三角図
の第１〜第６の点（Ａ）〜（Ｆ）を順に結ぶ６本の直線
で囲まれた領域内の組成になつている。この領域内の組
成とすれば、所望の電気的特性を得ることができる。
の第１〜第６の点（Ａ）〜（Ｆ）を順に結ぶ６本の直線
で囲まれた領域内の組成になつている。この領域内の組
成とすれば、所望の電気的特性を得ることができる。
一方、試料No.7、８、９、10、11、12のように添加成
分の組成が本発明で特定した範囲外となれば緻密な焼結
体を得ることができない。なお、MO成分は例えば、試料
No.13、14、15、16、17に示す如くBaO、MgO、ZnO、Sr
O、CaOのいずれか一つであつてもよいし、又は他の試料
に示すように適当な比率としてもよい。
分の組成が本発明で特定した範囲外となれば緻密な焼結
体を得ることができない。なお、MO成分は例えば、試料
No.13、14、15、16、17に示す如くBaO、MgO、ZnO、Sr
O、CaOのいずれか一つであつてもよいし、又は他の試料
に示すように適当な比率としてもよい。
以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば次の変形例が可能
なものである。
れに限定されるものではなく、例えば次の変形例が可能
なものである。
（ａ）基本成分の中に、本発明の目的を阻害しない範囲
で微量のMnO2（好ましくは0.05〜0.1重量％）等の鉱化
剤を添加し、焼結性を向上させてもよい。また、その他
の物質を必要に応じて添加してもよい。
で微量のMnO2（好ましくは0.05〜0.1重量％）等の鉱化
剤を添加し、焼結性を向上させてもよい。また、その他
の物質を必要に応じて添加してもよい。
（ｂ）出発原料を、実施例で示したもの以外の酸化物又
は水酸化物又はその他の化合物としてもよい。
は水酸化物又はその他の化合物としてもよい。
（ｃ）焼成時の非酸化性雰囲気での処理の後の酸化性雰
囲気での処理の温度を600℃以外の焼結温度よりも低い
温度（好ましくは500℃〜1000℃の範囲）としてもよ
い。即ち、ニツケル等の電極と磁器の酸化とを考慮して
種々変更することが可能である。
囲気での処理の温度を600℃以外の焼結温度よりも低い
温度（好ましくは500℃〜1000℃の範囲）としてもよ
い。即ち、ニツケル等の電極と磁器の酸化とを考慮して
種々変更することが可能である。
（ｄ）非酸化性雰囲気中の焼成温度を、電極材料を考慮
して種々変えることが出来る。ニツケルを内部電極とす
る場合には、1050℃〜1200℃の範囲でニツケル粒子の凝
集がほとんど生じない。
して種々変えることが出来る。ニツケルを内部電極とす
る場合には、1050℃〜1200℃の範囲でニツケル粒子の凝
集がほとんど生じない。
（ｅ）焼結を中性雰囲気で行つてもよい。
（ｆ）積層磁器コンデンサ以外の一般的な磁器コンデン
サにも勿論適用可能である。
サにも勿論適用可能である。
第１図は本発明の実施例に係わる積層型磁器コンデンサ
を示す断面図、第２図は添加成分の組成範囲を示す三角
図、第３図は曲げ強度を測定する装置の概略図である。 １、２、３…磁器層、４、５…内部電極。
を示す断面図、第２図は添加成分の組成範囲を示す三角
図、第３図は曲げ強度を測定する装置の概略図である。 １、２、３…磁器層、４、５…内部電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 弘志 東京都台東区上野１丁目２番12号 太陽 誘電株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−255666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−86315（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】誘電体磁器と、前記磁器に接触している少
なくとも２つの電極とから成る磁器コンデンサにおい
て、 前記磁器が、100重量部の基本成分と、0.2〜10.0重量部
の添加成分とから成り、 前記基本成分が、 (Ca1-xMexO)k(Zr1-y-zTiySiz)O2 （但し、MeはSr及びBaの内の少なくとも１種の元素であ
り、ｘ、ｙ、ｚ、ｋは、0.005≦ｘ≦0.995、０≦ｙ≦0.
5、0.005≦ｚ≦0.100、0.8≦ｋ≦1.25の範囲の数値）で
あり、 前記添加成分が、B2O3とSiO2とMO（但し、MOはBaO、Mg
O、ZnO、SrO及びCaOの内の少なくとも１種の金属酸化
物）との組成を示す三角図における、 前記B2O3が１モル％、前記SiO2が80モル％、前記MOが19
モル％の点（Ａ）と、 前記B2O3が１モル％、前記SiO2が39モル％、前記MOが60
モル％の点（Ｂ）と、 前記B2O3が29モル％、前記SiO2が１モル％、前記MOが70
モル％の点（Ｃ）と、 前記B2O3が90モル％、前記SiO2が１モル％、前記MOが９
モル％の点（Ｄ）と、 前記B2O3が90モル％、前記SiO2が９モル％、前記MOが１
モル％の点（Ｅ）と、 前記B2O3が19モル％、前記SiO2が80モル％、前記MOが１
モル％の点（Ｆ）と を順に結ぶ６本の直線で囲まれた領域内のものであるこ
とを特徴とする磁器コンデンサ。 - 【請求項２】前記電極は、前記磁器の中に埋められたも
のである特許請求の範囲第１項記載の磁器コンデンサ。 - 【請求項３】前記電極は、卑金属で形成されたものであ
る特許請求の範囲第１項記載の磁器コンデンサ。 - 【請求項４】前記卑金属はニツケルである特許請求の範
囲第３項記載の磁器コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844087A JP2514359B2 (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 磁器コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844087A JP2514359B2 (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 磁器コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63254602A JPS63254602A (ja) | 1988-10-21 |
| JP2514359B2 true JP2514359B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=13942859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8844087A Expired - Lifetime JP2514359B2 (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 磁器コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2514359B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000018701A1 (fr) | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Tdk Corporation | Matiere ceramique dielectrique non reduite, procede de production de ladite matiere et condensateur ceramique a couches |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP8844087A patent/JP2514359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63254602A (ja) | 1988-10-21 |
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