JP2872502B2 - 誘電体磁器コンデンサ - Google Patents

誘電体磁器コンデンサ

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JP2872502B2
JP2872502B2 JP4276678A JP27667892A JP2872502B2 JP 2872502 B2 JP2872502 B2 JP 2872502B2 JP 4276678 A JP4276678 A JP 4276678A JP 27667892 A JP27667892 A JP 27667892A JP 2872502 B2 JP2872502 B2 JP 2872502B2
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康之 猪又
克之 堀江
広一 茶園
和行 渋谷
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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、高い比誘電率を有し、
比誘電率の温度変化が少ない誘電体磁器及びこれを使用
した単層又は積層の誘電体磁器コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】比誘電率の温度変化率が小さい誘電体磁
器としてBaTiO3 (チタン酸バリウム)にNb2
5 、Cr、Co、Ni等の酸化物を加えた組成物が知ら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、比誘電率の
温度変化率の小さい上記の磁器は、比誘電率が2000
〜3500程度であり、コンデンサの小型化又は大容量
化には不利てある。
【0004】そこで、本発明の目的は、比誘電率の温度
変化率が20%以下のように小さいのにも拘らず400
0以上の比誘電率を有する誘電体磁器及びこれを使用し
たコンデンサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、誘電体磁器基体とこの誘電体磁器基体に接
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
ンサであって、前記誘電体磁器基体が、100モル部の
チタン酸バリウムと、1〜7モル部のジルコン酸カルシ
ウムと、MgOに換算して0.5〜1.5モル部のマグ
ネシウム化合物と、MnOに換算して0.1〜0.3モ
ル部のマンガン化合物と、Re に換算して0.2
〜0.7モル部の希土類化合物(但し、ReはHo、E
r、Tm、Ybから選択された1種又は複数の希土類元
)とから成り、且つこれ等以外の成分を実質的に含ま
ないものであり、且つ空気中で焼成されたものであり、
且つ20℃を基準にして−25℃〜+85℃の温度範囲
における比誘電率の最大変化率が20%以下、tanδ
(誘電体損失)が1.0%未満、抵抗率10 MΩ
cm以上、比誘電率が4000以上であることを特徴と
する誘電体磁器コンデンサに係わるものである。
【0006】
【発明の効果】本発明によれば各成分の相乗効果によっ
て、20℃を基準にして−25℃〜+85℃の温度範囲
における比誘電率の最大変化率が20%以下、tanδ
(誘電体損失)が1.0%未満、抵抗率が10 MΩ
cm以上であると共に比誘電率が4000以上である誘
電体磁器を提供することができる。従って、コンデンサ
特性を良好に保って磁器コンデンサの小型化又は大容量
化を図ることが可能になる。
【0007】
【第1の実施例】本発明の第1の実施例においては、図
1に示す誘電体磁器コンデンサ10を作製した。この磁
器コンデンサ10は、円板状の誘電体磁器基体12と、
この一対の主面に設けられた一対の電極14、16とか
ら成る。
【0008】図1の磁器基体12を形成するために、純
度99.9%のBaTiO3 (チタン酸バリウム)と、
CaZrO3 (ジルコン酸カルシウム)と、マグネシウ
ム化合物としてMgO(酸化マグネシウム)と、マンガ
ン化合物としてMnO(酸化マンガン)と、希土類化合
物としてRe2 3 (希土類酸化物)とを用意した。な
お、Re2 3 (希土類酸化物)としてはEr2
3 (酸化エルビウム)と、Ho2 3 (酸化ホルミウ
ム)と、Tm2 3 (酸化ツリウム)と、Yb2
3(酸化イッテルビウム)とを用意した。次に、BaT
iO3 とCaZrO3 とMgOとMnOとRe2 3
を表1に示すように変化させて19種類の試料のための
19種類の誘電体磁器材料を用意した。なお、Re2
3 として試料NO. 1〜16においてはEr2 3 が使用
され、試料NO. 17においてはHo2 3 が使用され、
試料NO. 18においてはTm2 3 が使用され、試料N
O. 19においてはYb2 3 が使用されている。
【0009】試料NO. 1の誘電体磁器材料に従うコンデ
ンサを作製するために、 BaTiO3 100モル部 CaZrO3 1.0モル部 MgO 1.0モル部 MnO 0.15モル部 Er2 3 0.5モル部 の割合になるように各成分を秤量し、ボールミルで24
時間湿式混合し、脱水乾燥後有機バインダーを加えて造
粒し、これを使用して直径10mm、厚さ0.6mmの
円板状成形体をプレス成形によって形成した。次に、こ
の磁器材料の成形体を空気中1300℃で2時間焼成し
て焼結体から成る図1に示した誘電体磁器基体12を得
た。次に、この磁器基体12の一方及び両方の主面に銀
ペーストを印刷法で塗布し、しかる後800℃で焼付け
ることによって一対の電極14、16を形成し、磁器コ
ンデサ10を完成させた。なお、焼成後の磁器基体11
の組成は焼成前の磁器材料の組成と実質的に同一であ
る。
【0010】次に、完成した磁器コンデサの比誘電率ε
rとtanδと比誘電率の温度変化率△εと抵抗率ρと
を次の要領で測定した。 (a) 比誘電率εr 磁器コンデンサを恒温槽に入れて20℃、1kHz、1
Vrmsの条件で容量を測定し、この容量と磁器基体と
の寸法に基づいて比誘電率を計算した。 (b) tanδ(誘電体損失) 20℃におけるtanδを測定した。 (c) 温度変化率△ε 磁器コンデンサの温度を−25〜+85℃の範囲で変化
させ、比誘電率を求め、20℃の比誘電率に対する最大
の変化率を求めた。 (d) 抵抗率ρ 磁器コンデンサを150℃にして一対の電極14、16
間に直流50Vを20秒間印加して絶縁抵抗を測定し、
この絶縁抵抗の値と磁器基体12の寸法とから抵抗率ρ
を計算した。
【0011】試料NO. 1の場合には、表1に示すよう
に、εrは4630、tanδは0.65、△εは1
7.3%、ρは6.8×105 MΩ・cmであった。
【0012】試料NO. 2〜19においても試料NO. 1と
同様な方法で磁器コンデンサを作り、同様な方法でε
r、tanδ、△ε、ρを測定した。
【0013】
【表1】
【0014】表1から明らかなように、本発明で特定し
た組成を満足する試料NO. 1、3、6、9、12、14
〜19の磁器コンデンサは、本発明で目標としている比
誘電率εrが4000以上、20℃のtanδが1.0
%以下、△εが20%以下、150℃における抵抗率ρ
が1×105 MΩ・cm以上を満足している。表1の試
料NO. 2、4、5、7、8、10、11、13の磁器コ
ンデンサは、本発明で目標とする特性を得ることができ
ないので、本発明以外のものである。
【0015】誘電体磁器の組成の限定理由を次に述べ
る。CaZrO3 が0.5モル部の場合は、試料NO. 2
に示すように△εが所望範囲よりも大きくなる。しか
し、試料NO. 1に示すようにCaZrO3 が1.0モル
部になると、所望特性が得られる。CaZrO3 の下限
は1.0モル部である。試料NO. 4に示すようにCaZ
rO3 が8.0モル部の場合は、△εが所望範囲外にな
る。しかし、試料NO. 15に示すようにCaZrO3
7.0モル部の場合には所望の特性が得られる。従っ
て、CaZrO3 の上限は7.0モル部である。
【0016】試料NO. 5に示すようにMgOが0.2モ
ル部の場合にはεr、tanδ、△εのいずれも所望範
囲外になる。しかし、試料NO. 14に示すようにMgO
が0.5モル部の場合には所望の特性が得られる。従っ
て、MgOの下限は0.5モル部である。試料NO. 7に
示すようにMgOが1.7モル部の場合には緻密な焼結
体を得ることができない。しかし、試料NO. 9に示すよ
うにMgOが1.5モル部の場合には所望の特性を得る
ことができる。従って、MgOの上限は1.5モル部で
ある。
【0017】試料NO. 11に示すようにMnOが0.0
6モル部の場合にはρが所望範囲外になる。しかし、試
料NO. 16に示すようにMnOが0.10モル部の場合
には所望の特性が得られる。従って、MnOの下限は
0.10モル部である。試料NO. 13に示すようにMn
Oが0.33モル部の場合にはρが所望範囲外になる。
しかし、試料NO. 12に示すようにMnOが0.3モル
部の場合には所望の特性が得られる。従って、MnOの
上限は0.3モル部である。
【0018】試料NO. 8に示すようにRe2 3 が0.
1モル部の場合には△εが所望範囲外になる。しかし、
試料NO. 6に示すようにRe2 3 が0.2モル部の場
合には所望の特性が得られる。従って、Re2 3 の下
限は0.2モル部である。試料NO. 10に示すようにR
2 3 が0.8モル部の場合には緻密な焼結体を得る
ことができない。しかし、試料NO. 9に示すようにRe
2 3 が0.7モル部の場合には所望の特性を得ること
ができる。従って、Re2 3 の上限は0.7モル部で
ある。なお、試料NO. 17、18、19から明らかなよ
うに、Re2 3 としてEr2 3 の代りにHo
2 3 、Tm2 3 、Yb2 3 を使用しても同様な作
用効果を得ることができる。また、表1には示されてい
ないが、Er23 、Ho2 3 、Tm2 3 、Yb2
3 の複数種を混合しても同様な作用効果が得られるこ
とが確認されている。
【0019】
【第2の実施例】図2は第2の実施例の積層型磁器コン
デンサ18を示す。この磁器コンデンサ18は誘電体磁
器基体20と、複数の第1の内部電極22と、複数の第
2の内部電極24と、第1及び第2の外部電極26、2
8とから成る。誘電体磁器基体20は、図1の誘電体磁
器基体12と同様に、 BaTiO3 100モル部 CaZrO3 1〜7モル部 MgO 0.5〜1.5モル部 MnO 0.1〜0.3モル部 Re2 3 0.2〜0.7モル部 から成る組成物で形成されている。第1及び第2の内部
電極22、24は誘電体磁器基体20にそれぞれ埋設さ
れ、これ等の一端が誘電体磁器基体20の一対の側面に
露出し、ここに設けられた第1及び第2の外部電極2
6、28に接続されている。第1及び第2の内部電極2
2、24は誘電体磁器基体20の一部から成る誘電体磁
器層を介して互いに対向しているので、これ等の間に容
量を得ることができる。
【0020】積層型磁器コンデンサを製造する時には、
周知のように、誘電体磁器材料からなるグリーンシート
(非焼成シート)を複数枚用意する。次に複数のグリー
ンシートに第1及び第2の内部電極22、24を得るた
めの導電ペーストを所望パターンに塗布して積層し、更
にこの上下に導電ペーストを重ね、これ等を圧着した後
に、所望形状にカッティングして焼成する。これによ
り、図2に示す第1及び第2の内部電極22、24を伴
った磁器基体20が得られる。しかる後、磁器基体20
の側面に導電ペーストを塗布して焼付けることによって
第1及び第2の外部電極26、28を形成する。
【0021】図2の積層コンデンサ18においても、本
発明で特定された範囲内の組成の磁器材料を使用するこ
とによって本発明の目標特性を満足するコンデンサが得
られた。
【0022】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 成形体の焼成温度を1000〜1400℃の範
囲で変えることができる。 (2) MgOの代りにMgCO3 等の化合物を出発物
質として使用することができる。 (3) 誘電体磁器材料の出発物質としてMnOの代り
にMn3 4 、Mn23 、MnO2 等の酸化物、Mn
(OH)2 、MnO(OH)等の水酸化物又はMnCO
3 を使用することができる。 (4) Re2 3 (希土類酸化物)の代りに、Re
(OH)3 等の水酸化物を出発物質として使用すること
ができる。尚、このときのモル部は、Re2 3に換算
して0.2〜0.7モル部になるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の磁器コンデンサを示す正面図で
ある。
【図2】第2の実施例の積層磁器コンデンサを示す断面
図である。
【符号の説明】
12 誘電体磁器基体 14、16 電極書類名】 要約書
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 和行 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 平3−171712(JP,A) 特開 平4−218207(JP,A) 特開 昭62−157603(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体磁器基体とこの誘電体磁器基体に
    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
    デンサであって、前記誘電体磁器基体が、 100モル部のチタン酸バリウムと、 1〜7モル部のジルコン酸カルシウムと、MgOに換算して 0.5〜1.5モル部のマグネシウム
    化合物と、MnOに換算して 0.1〜0.3モル部のマンガン化合
    物と、Re に換算して0.2〜0.7モル部の希土類化
    合物(但し、ReはHo、Er、Tm、Ybから選択さ
    れた1種又は複数の希土類元素)とから成り、且つこれ
    等以外の成分を実質的に含まないものであり、且つ空気
    中で焼成されたものであり、且つ20℃を基準にして−
    25℃〜+85℃の温度範囲における比誘電率の最大変
    化率が20%以下、tanδ(誘電体損失)が1.0%
    未満、抵抗率10 MΩ・cm以上、比誘電率が40
    00以上であることを特徴とする誘電体磁器コンデン
    サ。
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