JP2521857B2 - 磁器コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

磁器コンデンサ及びその製造方法

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JP2521857B2
JP2521857B2 JP3161035A JP16103591A JP2521857B2 JP 2521857 B2 JP2521857 B2 JP 2521857B2 JP 3161035 A JP3161035 A JP 3161035A JP 16103591 A JP16103591 A JP 16103591A JP 2521857 B2 JP2521857 B2 JP 2521857B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1又は2以上の誘電体
磁器層を少なくとも2以上の内部電極によって各々挟持
させてなる単層または積層構造の磁器コンデンサ及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、積層磁器コンデンサを製造する場
合は、誘電体磁器原料粉末から成る未焼結磁器シート
(グリーンシート)に白金又はパラジウム等の貴金属を
主成分とする導電性ペーストを所望パターンで印刷し、
この未焼結磁器シートを複数枚積み重ねて圧着し、酸化
性雰囲気中において1300℃〜1600℃で焼成させ
ていた。この焼成により、未焼結磁器シートは誘電体磁
器層となり、導電性ペーストは内部電極となるものであ
る。
【0003】そして、このように、導電性ペーストとし
て白金またはパラジウム等の貴金属を主成分とするもの
を使用すれば、酸化性雰囲気中において1300℃〜1
600℃という高温で焼成させても、この導電性ペース
トを酸化させることなく目的とする内部電極を得ること
ができるものである。しかし、白金やパラジウム等の貴
金属は高価であるため、このような積層磁器コンデンサ
を製造すると必然的にコスト高になるという問題があっ
た。
【0004】そこで、上述の問題を解決することができ
るものとして、本件出願人は特公昭60−20851号
公報、特開昭61−147404号公報、特開昭61−
147405号公報、特開昭61−147406号公報
等に開示されている発明を提案した。
【0005】ここで、特公昭60−20851号公報に
は、 {(Bax Cay Srz )O}k (Tin Zr1-n )O2 からなる基本成分と、Li2 OとSiO2 とMO(但
し、MOはBaO,CaO及びSrOから選択された1
種または2種以上の酸化物)からなる添加成分とを含む
誘電体磁器組成物が開示されている。
【0006】また、特開昭61−147404号公報に
は、 {(Ba1-x-y Cax Sry )O}k (Ti1-z Zrz )O2 からなる基本成分と、B23 とSiO2 とLi2 Oか
らなる添加成分とを含む誘電体磁器組成物が開示されて
いる。
【0007】また、特開昭61−147405号公報に
は、 {(Ba1-x-y Cax Sry )O}k (Ti1-z Zrz )O2 からなる基本成分と、B23 とSiO2 からなる添加
成分とを含む誘電体磁器組成物が開示されている。
【0008】また、特開昭61−147406号公報に
は、 {(Ba1-x-y Cax Sry )O}k (Ti1-z Zrz )O2 からなる基本成分と、B23 とSiO2 とMO(但
し、MOはBaO,CaO及びSrOから選択された1
種または2種以上の酸化物)からなる添加成分とを含む
誘電体磁器組成物が開示されている。
【0009】これらの公報に開示されている誘電体磁器
組成物は、比誘電率εが5000以上、抵抗率ρが1×
106 MΩ・cm以上であり、これらの誘電体磁器組成
物を誘電体層として使用すれば、Ni等の卑金属を主成
分とする導電性ペーストを内部電極の材料として用い、
還元性雰囲気中における1200℃以下の温度の焼成
で、電気的特性の優れた磁器コンデンサを低コストで得
ることができるものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
る電子回路の高密度化に伴ない、磁器コンデンサ、特に
積層磁器コンデンサの小型化の要求は非常に強いので、
積層磁器コンデンサの誘電体層を構成する誘電体磁器組
成物の比誘電率εを、他の電気的特性を悪化させること
なく、上記各公報に開示されている誘電体磁器組成物の
比誘電率εよりも更に増大させることが望まれていた。
【0011】そこで、本発明の目的は、非酸化性雰囲気
中における1200℃以下の温度の焼成で得られるもの
であるにもかかわらず、誘電体層を構成している誘電体
磁器組成物の比誘電率εが7000以上、誘電体損失t
anδが2.5%以下、抵抗率ρが1×106 MΩ・c
m以上と、その電気的特性が従来のものより更に優れた
磁器コンデンサ及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁器コンデ
ンサは、誘電体磁器組成物からなる1又は2以上の誘電
体磁器層と、この誘電体磁器層を挟持している少なくと
も2以上の内部電極とを備えた磁器コンデンサにおい
て、前記誘電体磁器組成物が、100.0重量部の基本
成分と、0.2〜5.0重量部の添加成分との混合物を
焼成したものからなり、前記基本成分が、 {(Ba1-w-x Caw Mgx )O}k (Ti1-y-z Zryz )O2-z/2 (但し、Rは、Sc,Y,Gd,Dy,Ho,Er,Y
b,Tb,Tm及びLuから選択された1種または2種
以上の元素、w,x,y,z,kは、 0.00≦w≦0.27 0.001≦x≦0.03 0.05≦y≦0.26 0.002≦z≦0.04 1.00≦k≦1.04 を満足する数値)で表わされる物質からなり、前記添加
成分がB23 とSiO2 とLi2 Oとからなり、前記
23 と前記SiO2 と前記Li2 Oとの組成範囲
が、これらの組成をモル%で示す三角図において、前記
23 が1モル%、前記SiO2 が50モル%、前記
Li2 Oが49モル%の組成を示す第1の点Aと、前記
23 が50モル%、前記SiO2 が1モル%、前記
Li2 Oが49モル%の組成を示す第2の点Bと、前記
23 が80モル%、前記SiO2 が1モル%、前記
Li2 Oが19モル%の組成を示す第3の点Cと、前記
23 が89モル%、前記SiO2 が10モル%、前
記Li2Oが1モル%の組成を示す第4の点Dと、前記
23 が19モル%、前記SiO2 が80モル%、前
記Li2 Oが1モル%の組成を示す第5の点Eと、前記
23 が1モル%、前記SiO2 が80モル%、前記
Li2 Oが19モル%の組成を示す第6の点Fとをこの
順に結ぶ6本の直線で囲まれた領域内にあるものであ
る。
【0013】ここで、基本成分の組成式中におけるCa
の原子数の割合、すなわちwの値の範囲を0.00≦w
≦0.27としたのは、wの値がこの範囲の場合には、
所望の電気的特性を有し、温度特性が平坦で、抵抗率ρ
の高い誘電体磁器組成物を得ることができるが、wの値
が0.27を越えた場合には、焼成温度が1250℃と
高くなり、比誘電率εs も7000未満となるからであ
る。
【0014】なお、このCaは、上述したように磁器コ
ンデンサの温度特性を平坦にし、また抵抗率ρの向上を
図るために添加する元素であるため、あえて含有させな
くても、すなわちwの値を零としても所望の電気的特性
を有する焼結体を得ることができる。従って、wの値の
下限として零の場合を含めた。
【0015】次に、基本成分の組成式中におけるMgの
原子数の割合、すなわちxの値の範囲を0.001≦x
≦0.03としたのは、xの値がこの範囲の場合には所
望の電気的特性を有する誘電体磁器組成物を得ることが
できるが、xの値が0.03を越えた場合には、誘電体
磁器組成物の比誘電率εs が急激に低下して7000未
満となるからである。
【0016】なお、Mgはキュリー点を低温側にシフト
させるとともに、温度特性を平坦にする作用及び抵抗率
ρを向上させる作用を有するが、xの値が0.03以下
の範囲において極微量であってもそれなりの効果を有す
る。しかし、量産する時の電気的特性のバラツキを考慮
してxの値は0.001以上とすることが望ましい。
【0017】次に、基本成分の組成式中におけるZrの
原子数の割合、すなわちyの値の範囲を0.05≦y≦
0.26としたのは、yの値がこの範囲の場合には所望
の電気的特性を有する誘電体磁器組成物を得ることがで
きるが、yの値が0.05未満及び0.26を越えた場
合には、誘電体磁器組成物の比誘電率εs が7000未
満となるからである。
【0018】また、基本成分の組成式中におけるRの原
子数の割合、すなわちzの値の範囲を0.002≦z≦
0.04としたのは、zの値がこの範囲の場合には所望
の電気的特性を有する誘電体磁器組成物を得ることがで
きるが、0.002未満の場合には、誘電体磁器組成物
の誘電体損失tanδが大幅に悪化し、抵抗率ρも1×
104 MΩ・cm未満となり、また、0.04を越えた
場合には、焼成温度が1250℃であっても緻密な焼結
体を得ることができないからである。
【0019】なお、R成分のSc,Y,Gd,Dy,H
o,Er,Yb,Tb,Tm及びLuはほゞ同様に働
き、これ等から選択された1つを使用しても、または複
数を使用しても同様な結果が得られる。また、基本成分
の組成式中におけるR成分のうちで、Tb,Tm及びL
uは後記する表3中に記載しなかったが、これらも他の
R成分と同様の作用効果を有するものである。
【0020】基本成分の組成式中における{(Ba
1-w-x Caw Mgx )O}の割合、すなわちkの値の範
囲を1.00≦k≦1.04としたのは、kの値がこの
範囲の場合には所望の電気的特性を有する誘電体磁器組
成物を得ることができるが、1.00未満になった場合
には、誘電体磁器組成物の抵抗率ρが1×106 MΩ・
cm未満と大幅に低くなり、またtanδが悪化し、
1.04を越えた場合には、焼成温度が1250℃であ
っても緻密な焼結体を得ることができなくなるからであ
る。
【0021】なお、基本成分の中には、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。また、基本成分を得るための出発原料として
は、後述する実施例で示した以外の酸化物を使用しても
よいし、水酸化物またはその他の化合物を使用してもよ
い。
【0022】次に、添加成分の添加量を、100重量部
の基本成分に対して0.2〜5.0重量部としたのは、
添加成分の添加量がこの範囲の場合には1190〜12
00℃の焼成で所望の電気的特性を有する焼結体を得る
ことができるが、添加成分の添加量が0.2重量部未満
になった場合は焼成温度が1250℃であっても緻密な
焼結体を得ることができないし、また、添加成分の添加
量が5.0重量部を越えた場合は比誘電率εs が700
0未満となるからである。
【0023】添加成分の組成を、B23 とSiO2
Li2 Oとの組成をモル%で示す三角図において、前記
した点A〜Fをこの順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲
内としたのは、添加成分の組成をこの範囲の場合には所
望の電気的特性を有する焼結体を得ることができるが、
添加成分の組成がこの範囲を外れた場合は緻密な焼結体
を得ることができないからである。
【0024】次に、本発明に係る磁器コンデンサの製造
方法は、前記の基本成分と添加成分とからなる未焼結の
磁器粉末からなる混合物を調製する工程と、前記混合物
からなる未焼結磁器シートを形成する工程と、前記未焼
結磁器シートを少なくとも2以上の導電性ペースト膜で
挟持させた積層物を形成する工程と、前記積層物を非酸
化性雰囲気中において焼成する工程と、前記焼成を受け
た積層物を酸化性雰囲気中において熱処理する工程とを
備えたものである。
【0025】ここで、非酸化性雰囲気としては、H2
COなどの還元性雰囲気のみならず、N2 やArなどの
中性雰囲気であってもよい。また、非酸化性雰囲気中に
おける焼成温度は、電極材料を考慮して種々変更するこ
とができる。ニッケルを内部電極とする場合には、10
50℃〜1200℃の範囲でニッケル粒子の凝集をほと
んど生じさせることなく熱処理することができる。
【0026】また、酸化性雰囲気中における熱処理の温
度は、非酸化性雰囲気中における焼成温度より低い温度
であればよく、500〜1000℃の範囲が好ましい。
酸化性雰囲気としては、大気雰囲気に限定することな
く、例えば、N2 に数ppmのO2 を混合したような低
酸素濃度の雰囲気から任意の酸素濃度の雰囲気を使用す
ることができる。どのような温度あるいはどのような酸
素濃度の雰囲気にするかは、電極材料(ニッケル等)の
酸化と誘電体磁器層の酸化とを考慮して種々変更する必
要がある。後述する実施例ではこの熱処理の温度を60
0℃としたが、この温度に限定されるものではない。
【0027】また、実施例では非酸化性雰囲気中におけ
る熱処理と、酸化性雰囲気中における熱処理を1つの連
続した焼成プロファイルの中で行なっているが、もちろ
ん非酸化性雰囲気中における焼成工程と、酸化性雰囲気
における熱処理工程とを独立した工程に分けて行なうこ
とも可能である。
【0028】また、実施例では外部電極としてZn電極
を使用しているが、電極の焼付け条件を選択することに
よりNi,Ag,Cu等の電極を用いることができるの
はもちろんであるし、Ni外部電極を未焼成積層体の端
面に塗布して積層体の焼成と外部電極の焼付けを同時に
行なうこともできる。
【0029】なお、本発明は積層磁器コンデンサ以外の
一般的な単層の磁器コンデンサにも勿論適用可能であ
る。
【0030】
【実施例】まず、表3の試料No.1の場合について
説明する。基本成分の調製 表1に示す化合物を各々秤量し、これらの化合物をポッ
トミルに、複数個のアルミナボール及び2.5リットル
の水とともに入れ、15時間攪拌混合して、混合物を得
た。
【0031】
【表1】
【0032】ここで、表1の各化合物の重量(g)は、
前記基本成分の組成式{(Ba1-w-x Caw Mgx
O}k (Ti1-y-z Zryz )O2-z/2 が {(Ba0.925Ca0.07Mg0.005)O}1.01(Ti0.83Zr0.15Er0.02)O1.99 …(1) となるように計算して求めた値である。
【0033】次に、前記混合物をステンレスポットに入
れ、熱風式乾燥器を用い、150℃で4時間乾燥し、こ
の乾燥した混合物を粗粉砕し、この粗粉砕した混合物を
トンネル炉を用い、大気中において約1200℃で2時
間仮焼し、上記組成式(1) で表わされる組成の基本成分
の粉末を得た。
【0034】添加成分の調製 また、表2に示す化合物を各々秤量し、これらの化合物
をポリエチレンポットに、複数個のアルミナボール及び
300ミリリットルのアルコールとともに加え、10時
間攪拌混合して、混合物を得た。
【0035】
【表2】
【0036】ここで、表2の各化合物の重量(g)は、
23 が1モル%、SiO2 が50モル%、Li2
が49モル%の組成となるように計算して求めた値であ
る。
【0037】次に、前記混合物を大気中において約10
00℃の温度で2時間仮焼し、これをアルミナポットに
複数個のアルミナボール及び300ミリリットルの水と
ともに入れ、15時間粉砕し、その後、150℃で4時
間乾燥させ、前記組成の添加成分の粉末を得た。
【0038】スラリーの調製 次に、100重量部(1000g)の前記基本成分と、
2重量部(20g)の前記添加成分とをボールミルに入
れ、更に、これらの基本成分と添加成分との合計重量に
対して15重量%の有機バインダーと50重量%の水を
入れ、これらを混合及び粉砕して誘電体磁器組成物の原
料となるスラリーを得た。ここで、有機バインダーとし
ては、アクリル酸エステルポリマー、グリセリン及び縮
合リン酸塩の水溶液からなるものを使用した。
【0039】未焼結磁器シートの形成 次に、上記スラリーを真空脱泡機に入れて脱泡処理し、
この脱泡処理したスラリーをポリエステルフィルム上に
リバースコータを用いて所定の厚さで塗布し、この塗布
されたスラリーをこのポリエステルフィルムとともに1
00℃で加熱して乾燥させ、厚さ約25μmの長尺な未
焼結磁器シートを得た。そして、この長尺な未焼結磁器
シートを裁断して10cm角の未焼結磁器シートを得
た。
【0040】導電性ペーストの調製と印刷 また、粒径平均1.5μmのニッケル粉末10gと、エ
チルセルロース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て10時間攪拌し、
内部電極用の導電性ペーストを得た。そして、前記未焼
結磁器シートの片面にこの導電性ペーストからなるパタ
ーン(長さ14mm、幅7mm)を50個、スクリーン
印刷法によって形成させ、乾燥させた。
【0041】未焼結磁器シートの積層 次に、この未焼結磁器シートを、導電性ペーストからな
るパターンが形成されている側を上にして2枚積層し
た。この積層の際、隣接する上下の未焼結磁器シート間
において、導電性ペーストからなるパターンが長手方向
に半分程ずれるようにした。そして、更に上記のように
して積層したものの上下両面に厚さ60μmの未焼結磁
器シートを各々4枚ずつ積層して積層物を得た。
【0042】積層物の圧着と裁断 次に、約50℃の温度下において、この積層物に厚さ方
向から約40トンの荷重を加えて、この積層物を構成し
ている未焼結磁器シート相互を圧着させた。そして、こ
の積層物を格子状に裁断して、50個の積層体チップを
得た。
【0043】積層体チップの焼成 次に、この積層体チップを雰囲気焼成が可能な炉に入
れ、この炉内を大気雰囲気にし、100℃/hの速度で
600℃まで昇温させ、未焼結磁器シート中の有機バイ
ンダーを燃焼除去させた。
【0044】その後、炉内の雰囲気を大気雰囲気から還
元雰囲気{H2(2体積%)+N2(98体積%)}に変
え、炉内の温度を600℃から1130℃まで、100
℃/hの速度で昇温させ、1130℃の温度を3時間保
持し、その後、100℃/hの速度で降温させ、炉内の
雰囲気を大気雰囲気(酸化性雰囲気)に変え、600℃
の温度を30分間保持して酸化処理を行い、その後、室
温まで冷却して積層焼結体チップを得た。
【0045】外部電極の形成 次に、この積層焼結体チップの対向する側面のうちで、
内部電極の端部が露出している側面に一対の外部電極を
形成し、図1に示すような、3層の誘電体磁器層12,
12,12と2層の内部電極14,14とからなる積層
焼結体チップ15の端部に一対の外部電極16,16が
形成された積層磁器コンデンサ10が得られた。
【0046】ここで、外部電極16は、前記側面に亜鉛
とガラスフリット(glass frit)とビヒクル(vehicle) と
からなる導電性ペーストを塗布し、この導電性ペースト
を、乾燥後、大気中において550℃の温度で15分間
焼き付けて亜鉛電極層18とし、更にこの亜鉛電極層1
8の上に無電解メッキ法で銅層20を形成し、更にこの
銅層20の上に電気メッキ法でPb−Sn半田層22を
設けることによって形成した。
【0047】なお、この積層磁器コンデンサ10の誘電
体磁器層12の厚さは0.02mm、一対の内部電極1
4,14の対向面積は5mm×5mm=25mm2 であ
る。また、焼結後の誘電体磁器層12の組成は、焼結前
の基本成分及び添加成分の混合物の組成と実質的に同じ
である。
【0048】電気的特性の測定 次に、積層磁器コンデンサ10の電気的特性を測定し、
その平均値を求めたところ、表4に示すように、比誘
電率εs が15200、tanδが1.4%、抵抗率ρ
が3.28×106 MΩ・cmであった。
【0049】なお、電気的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1kHz、電
圧(実効値)1.0V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14,14の対向面積(25
mm2 )と一対の内部電極14,14間の誘電体磁器層
12の厚さ(0.02mm)から計算で求めた。 (B) 誘電体損失tanδ(%)は、上記した比誘電率ε
s の測定の場合と同一の条件で測定した。 (C) 抵抗率ρ(MΩ・cm)は、温度20℃においてD
C100Vを1分間印加した後に、一対の外部電極1
6,16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。
【0050】以上、No.1の試料について述べたが、
No.2〜92の試料についても、基本成分の組成を表
3〜表3に示すように変え、添加成分の組成及び焼
成温度を表4〜表4に示すように変えた他は、N
o.1の試料と全く同一の方法で積層磁器コンデンサを
作成し、同一の方法で電気的特性を測定した。No.1
〜92の試料の焼成温度及び電気的特性は表4〜表4
に示す通りとなった。
【0051】
【表3】
【0052】
【表3】
【0053】
【表3】
【0054】
【表3】
【0055】
【表3】
【0056】
【表3】
【0057】
【表4】
【0058】
【表4】
【0059】
【表4】
【0060】表3〜表3において、1−w−xの欄
には基本成分の組成式におけるBaの原子数の割合が、
wの欄には基本成分の組成式におけるCaの原子数の割
合が、xの欄には基本成分の組成式におけるMgの原子
数の割合が、1−y−zの欄には基本成分の組成式にお
けるTiの原子数の割合が、yの欄には基本成分の組成
式におけるZrの原子数の割合が示されている。
【0061】また、zの欄には基本成分の組成式におけ
るRの原子数の割合が、kの欄には基本成分の組成式に
おける{(Ba1-w-x Caw Mgx )O}の割合が示さ
れている。zの欄のSc,Y,Gd,Dy,Ho,E
r,Ybは基本成分の組成式中におけるRの内容を示
し、これ等の元素の各欄にはこれ等の元素の原子数の割
合が示され、合計の欄にはこれ等の元素の原子数の割合
の合計値(z値)が示されている。
【0062】また、表4〜表4において、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。
【0063】また、No.1〜15の試料による実験は
添加成分であるガラスの適正範囲を明らかにし、No.
16〜27の試料による実験は添加成分であるガラスの
添加量の適正範囲を明らかにし、No.28〜39の試
料による実験はCaの原子数の割合であるw値の適正範
囲を明らかにし、No.40〜51の試料による実験は
Mgの原子数の割合であるx値の適正範囲を明らかに
し、No.52〜61の試料による実験はZrの原子数
の割合であるy値の適正範囲を明らかにし、No.62
〜70の試料による実験はRの種類の違いによる影響を
明らかにし、No.71〜82の試料による実験はRの
原子数の割合であるz値の適正範囲を明らかにし、N
o.83〜92の試料による実験は{(Ba1-w-x Ca
w Mgx )O}の割合であるk値の適正範囲を明らかに
するものである。
【0064】表3〜表3及び表4〜表4から明
らかなように、本発明に従う試料によれば、非酸化性雰
囲気中における1200℃以下の焼成で、比誘電率εs
が7000以上、誘電体損失tanδが2.5%以下、
抵抗率ρが1×106 MΩ・cm以上の電気的特性を有
する誘電体磁器組成物を備えた磁器コンデンサを得るこ
とができるものである。
【0065】これに対し、No.12〜16,21,2
2,27,33,39,45,51,52,56,5
7,61,71,76,77,82,83,87,88
及び92の試料によれば、所望の電気的特性を有する磁
器コンデンサを得ることができない。従って、これらの
No.の試料は本発明の範囲外のものである。
【0066】次に、本発明に係る磁器コンデンサに用い
られている誘電体磁器組成物の組成の適正範囲につい
て、表3〜表3及び表4〜表4に示す実験結果
を参照しながら検討する。
【0067】まず、基本成分の組成式中におけるCaの
原子数の割合、すなわちwの値の適正範囲について検討
する。wの値が、試料No.32及び38に示すよう
に、0.27の場合には、所望の電気的特性を有する誘
電体磁器組成物焼結体を得ることができるが、試料N
o.33及び39に示すように、0.30の場合には、
焼成温度が1250℃と高くなり、比誘電率εs も70
00未満となる。従って、wの上限値は0.27であ
る。
【0068】また、Caは温度特性を平坦にする作用及
び抵抗率ρを向上させる作用を有するが、wの値が零で
あっても所望の電気的特性の誘電体磁器組成物を得るこ
とができる。従って、wの下限値は零である。
【0069】次に、基本成分の組成式中におけるMgの
原子数の割合、すなわちxの値の適正範囲について検討
する。xの値が、試料No.44及び50に示すように
0.03の場合には、所望の電気的特性を有する誘電体
磁器組成物を得ることができるが、試料No.45及び
51に示すように、0.04の場合には比誘電率εs
急激に低下して7000未満となる。従ってxの上限値
は0.03である。
【0070】また、Mgはキュリー点を低温側にシフト
させるとともに、温度特性を平坦にする作用及び抵抗率
ρを向上させる作用を有するが、xの値が0.03以下
の範囲において極微量であってもそれなりの効果を有す
る。しかし、量産する時の電気的特性のバラツキを考慮
してxの値は0.001以上とすることが望ましい。
【0071】次に、基本成分の組成式中におけるZrの
原子数の割合、すなわちyの値の適正範囲について検討
する。yの値が、試料No.53及び58に示すよう
に、0.05の場合には、所望の電気的特性を有する誘
電体磁器組成物を得ることができるが、試料No.52
及び57に示すように、0.03の場合には、比誘電率
εs が7000未満となる。従って、yの値の下限は
0.05である。
【0072】一方、yの値が、試料No.55及び60
に示すように、0.26の場合には所望の電気的特性の
誘電体磁器組成物を得ることができるが、試料No.5
6及び61に示すように、0.29の場合には比誘電率
εs が7000未満となる。従って、yの値の上限は
0.26である。
【0073】次に、基本成分の組成式中におけるRの原
子数の割合、すなわちzの値の適正範囲について検討す
る。zの値が、試料No.72及び78に示すように、
0.002の場合には所望の電気的特性を有する誘電体
磁器組成物を得ることができるが、試料No.71及び
77に示すように、0.001の場合には、誘電体損失
tanδが大幅に悪化し、抵抗率ρも1×104 MΩ・
cm未満となる。従って、zの下限値は0.002であ
る。
【0074】一方、zの値が、試料No.75及び81
に示すように、0.04の場合には所望の電気的特性を
有する誘電体磁器組成物を得ることができるが、試料N
o.76及び82に示すように、0.06の場合には、
焼成温度が1250℃であっても緻密な焼結体を得るこ
とができない。従って、zの値の上限は0.04であ
る。
【0075】なお、R成分のSc,Y,Dy,Ho,E
r,Ybはほゞ同様に働き、これ等から選択された1つ
を使用しても、または複数を使用しても同様な結果が得
られる。また、R成分のうちで、Tb,Tm及びLuは
表3〜表3中に記載しなかったが、これらも他のR
成分と同様の作用効果を有するものである。
【0076】次に、基本成分の組成式中における{(B
1-w-x Caw Mgx )O}の割合、すなわちkの値の
適正範囲について検討する。kの値が、試料No.84
及び89に示すように、1.00の場合には、所望の電
気的特性を有する誘電体磁器組成物を得ることができる
が、試料No.83及び88に示すように、0.99の
場合には、抵抗率ρが1×106 MΩ・cm未満と、大
幅に低くなり、tanδが悪化する。従って、kの下限
値は1.00である。
【0077】一方、kの値が、試料No.86及び91
に示すように、1.04の場合には所望の電気的特性の
誘電体磁器組成物を得ることができるが、試料No.8
7及び92に示すように、1.05の場合には、緻密な
焼結体を得ることができない。従って、kの上限値は
1.04である。
【0078】次に、添加成分の添加量の適正範囲につい
て検討する。添加成分の添加量が、試料No.17及び
23に示すように、100重量部の基本成分に対して
0.2重量部の場合には、1190〜1200℃の焼成
で所望の電気的特性を有する誘電体磁器組成物を得るこ
とができるが、添加成分の添加量が零の場合には、試料
No.16及び22に示すように、焼成温度が1250
℃であっても緻密な焼結体を得ることができない。従っ
て、添加成分の添加量の下限値は、100重量部の基本
成分に対して0.2重量部である。
【0079】一方、添加成分の添加量が、試料No.2
0及び26に示すように、100重量部の基本成分に対
して5重量部の場合には、所望の電気的特性を有する誘
電体磁器組成物を得ることができるが、添加成分の添加
量が、試料No.21及び27に示すように、100重
量部の基本成分に対して7重量部の場合には、比誘電率
εs が7000未満となる。従って、添加成分の添加量
の上限値は、100重量部の基本成分に対して5重量部
である。
【0080】次に添加成分の好ましい組成範囲について
検討する。添加成分の好ましい組成範囲は、図2に示し
たB23 −SiO2 −Li2 Oの組成比を示す三角図
に基づいて決定することができる。
【0081】三角図の第1の点Aは、試料No.1のB
23が1モル%、SiO2 が50モル%、Li2 Oが
49モル%の組成を示し、第2の点Bは、試料No.2
のB23 が50モル%、SiO2 が1モル%、Li2
Oが49モル%の組成を示し、第3の点Cは、試料N
o.3のB23 が80モル%、SiO2 が1モル%、
Li2 Oが19モル%の組成を示し、第4の点Dは、試
料No.4のB23 が89モル%、SiO2 が10モ
ル%、Li2 Oが1モル%の組成を示し、第5の点E
は、試料No.5のB23 が19モル%、SiO2
80モル%、Li2Oが1モル%の組成を示し、第6の
点Fは、試料No.6のB23 が1モル%、SiO2
が80モル%、Li2 Oが19モル%の組成を示す。
【0082】本発明の組成範囲に属する試料の添加成分
は、図2に示す三角図の第1〜6の点A〜Fをこの順に
結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内となっている。添加成
分の組成をこの範囲内のものとすれば、所望の電気的特
性を有する誘電体磁器組成物を得ることができる。一
方、試料No.12〜15のように、添加成分の組成を
本発明で特定した範囲外とすれば、緻密な焼結体を得る
ことができない。
【0083】
【発明の効果】本発明によれば、磁器コンデンサの誘電
体層を構成している誘電体磁器組成物の組成を前述した
ように構成したので、非酸化性雰囲気中における120
0℃以下の焼成であるにもかかわらず、その比誘電率ε
s を7000〜18800と飛躍的に向上させることが
でき、従って、磁器コンデンサの小型大容量化を図るこ
とが可能になった。
【0084】そして、磁器コンデンサの小型大容量化を
図ることができるようになったので、ニッケル等の卑金
属の導電性ペーストを内部電極の形成に用いることと相
まって、磁器コンデンサの低コスト化を図ることが可能
になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る積層磁器コンデンサの断
面図である。
【図2】添加成分の適正範囲を示す三角図である。
【符号の説明】
12 誘電体磁器層 14 内部電極 15 積層焼結体チップ 16 外部電極 18 亜鉛電極層 20 銅層 22 Pb−Sn半田層
【表3○1】
【表3○2】
【表3○3】
【表3○4】
【表3○5】
【表3○6】
【表4○1】
【表4○2】
【表4○3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 博 東京都台東区上野6丁目16番20号 太陽 誘電株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−37900(JP,A) 特開 昭61−147404(JP,A) 特開 平2−226613(JP,A) 特開 平4−206109(JP,A) 特開 平4−115409(JP,A) 特開 平4−260660(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体磁器組成物からなる1又は2以上
    の誘電体磁器層と、この誘電体磁器層を挟持している少
    なくとも2以上の内部電極とを備えた磁器コンデンサに
    おいて、前記誘電体磁器組成物が、100.0重量部の
    基本成分と、0.2〜5.0重量部の添加成分との混合
    物を焼成したものからなり、前記基本成分が、 {(Ba1-w-x Caw Mgx )O}k (Ti1-y-z Zryz )O2-z/2 (但し、Rは、Sc,Y,Gd,Dy,Ho,Er,Y
    b,Tb,Tm及びLuから選択された1種または2種
    以上の元素、w,x,y,z,kは、 0.00≦w≦0.27 0.001≦x≦0.03 0.05≦y≦0.26 0.002≦z≦0.04 1.00≦k≦1.04 を満足する数値)で表わされる物質からなり、前記添加
    成分がB23 とSiO2 とLi2 Oとからなり、前記
    23 と前記SiO2 と前記Li2 Oとの組成範囲
    が、これらの組成をモル%で示す三角図において、前記
    23 が1モル%、前記SiO2 が50モル%、前記
    Li2 Oが49モル%の組成を示す第1の点Aと、前記
    23 が50モル%、前記SiO2 が1モル%、前記
    Li2 Oが49モル%の組成を示す第2の点Bと、前記
    23 が80モル%、前記SiO2 が1モル%、前記
    Li2 Oが19モル%の組成を示す第3の点Cと、前記
    23 が89モル%、前記SiO2 が10モル%、前
    記Li2Oが1モル%の組成を示す第4の点Dと、前記
    23 が19モル%、前記SiO2 が80モル%、前
    記Li2 Oが1モル%の組成を示す第5の点Eと、前記
    23 が1モル%、前記SiO2 が80モル%、前記
    Li2 Oが19モル%の組成を示す第6の点Fとをこの
    順に結ぶ6本の直線で囲まれた領域内にあることを特徴
    とする磁器コンデンサ。
  2. 【請求項2】 未焼結の磁器粉末からなる混合物を調製
    する工程と、前記混合物からなる未焼結磁器シートを形
    成する工程と、前記未焼結磁器シートを少なくとも2以
    上の導電性ペースト膜で挟持させた積層物を形成する工
    程と、前記積層物を非酸化性雰囲気中において焼成する
    工程と、前記焼成を受けた積層物を酸化性雰囲気中にお
    いて熱処理する工程とを備え、前記未焼結の磁器粉末か
    らなる混合物が、100.0重量部の基本成分と、0.
    2〜5.0重量部の添加成分とからなり、前記基本成分
    が、 {(Ba1-w-x Caw Mgx )O}k (Ti1-y-z Zryz )O2-z/2 (但し、Rは、Sc,Y,Gd,Dy,Ho,Er,Y
    b,Tb,Tm及びLuから選択された1種または2種
    以上の元素、w,x,y,z,kは、 0.00≦w≦0.27 0.001≦x≦0.03 0.05≦y≦0.26 0.002≦z≦0.04 1.00≦k≦1.04 を満足する数値)で表わされる物質からなり、前記添加
    成分がB23 とSiO2 とLi2 Oとからなり、前記
    23 と前記SiO2 と前記Li2 Oとの組成範囲
    が、これらの組成をモル%で示す三角図において、前記
    23 が1モル%、前記SiO2 が50モル%、前記
    Li2 Oが49モル%の組成を示す第1の点Aと、前記
    23 が50モル%、前記SiO2 が1モル%、前記
    Li2 Oが49モル%の組成を示す第2の点Bと、前記
    23 が80モル%、前記SiO2 が1モル%、前記
    Li2 Oが19モル%の組成を示す第3の点Cと、前記
    23 が89モル%、前記SiO2 が10モル%、前
    記Li2Oが1モル%の組成を示す第4の点Dと、前記
    23 が19モル%、前記SiO2 が80モル%、前
    記Li2 Oが1モル%の組成を示す第5の点Eと、前記
    23 が1モル%、前記SiO2 が80モル%、前記
    Li2 Oが19モル%の組成を示す第6の点Fとをこの
    順に結ぶ6本の直線で囲まれた領域内にあることを特徴
    とする磁器コンデンサの製造方法。
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DE69201108T DE69201108T2 (de) 1991-06-05 1992-06-04 Keramischer Kondensator und sein Herstellungsverfahren.
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