JP3269989B2 - 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Info
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Description
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又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。
価格、高信頼性を得るために、内部電極の材料としてN
iを用いることが主流となっている。内部電極の材料と
してNiを用いた場合、内部電極の酸化を防止するため
に、積層体チップの焼成を還元性雰囲気中で行わなけれ
ばならない。このため、耐還元性を有する誘電体磁器組
成物が多数提案されている。例えば、次のような誘電体
磁器組成物が本件特許出願人により提案されている。
は、(Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2 -z/2(但し、MはM
g及び/又はZn、LはCa及び/又はSr、RはS
c,Y,Gd,Dy,Ho,Er及びYbから選択され
た1種または2種以上の金属元素)からなる基本成分
と、Li2 O、SiO2 及びMO(但し、MOはBa
O,SrO,CaO,MgO及びZnOから選択された
1種または2種以上の金属酸化物)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。
(Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2-z/2(但し、MはMg及
び/又はZn、LはCa及び/又はSr、RはSc,
Y,Gd,Dy,Ho,Er及びYbから選択された1
種または2種以上の金属元素)からなる基本成分と、B
2 O3 、SiO2 及びMO(但し、MOはBaO,Sr
O,CaO,MgO及びZnOから選択された1種また
は2種以上の金属酸化物)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。
酸化性雰囲気中における1200℃以下の焼成で磁器コ
ンデンサを得ることができ、その比誘電率が3000以
上、誘電損失tanδが2.5%以下、抵抗率ρが1×
106 MΩ.cm以上であり、かつ比誘電率の温度変化
率が−55℃〜125℃で−15%〜+15%(25℃
を基準)、−25℃〜85℃で−10%〜+10%(2
0℃を基準)の範囲にすることができるものである。
回路の小型化、高密度化にともない、磁器コンデンサも
小型大容量化が強く求められている。そして、磁器コン
デンサの小型大容量化のために、グリーンシートの薄層
化による誘電体磁器層の積層数の増加が試みられてい
る。
の誘電体磁器層を薄層化すると、単位厚み当りの電圧が
増し、誘電体磁器層を厚み2μm程度まで薄層化する
と、比誘電率の温度変化率が−55℃〜125℃で−1
5%〜+15%(25℃を基準)、−25℃〜85℃で
−10%〜+10%(20℃を基準)の範囲を満たすこ
とができず、また、破壊電圧が著しく低下するという問
題点が生じてしまう。
まで薄層化しても、比誘電率の温度変化率が−55℃〜
125℃で−15%〜+15%(25℃を基準)、−2
5℃〜85℃で−10%+10%(20℃を基準)の範
囲を満たし、破壊電圧が良好な磁器コンデンサを提供す
ることにある。
ンサは、誘電体磁器組成物からなる1または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、前記誘電体磁器組成物
が100重量部の基本成分と、0.2〜5重量部の添加
成分とからなり、前記基本成分が (Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2-z/2+αBaTi1/2O2 +β
D (但し、MはMg及び/又はZn、LはCa及び/又は
Sr、RはSc,Y,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,
Tm,Yb及びLuから選択された1種または2種以上
の金属元素、DはCr,Mn,Fe,Co及びNiから
選択された1種又は2種以上の酸化物、α,β,k,
x,y,zは 0.001≦α≦0.05 0.0005≦β≦0.03 1.00≦k≦1.049 1.001≦k+α≦1.05 0≦x<0.10 0≦y≦0.05 0.01≦x+y≦0.10 0.002≦z≦0.06 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、Li2 OとSiO2 とMO(MOはBaO,S
rO,CaO,MgO及びZnOから選択された1種ま
たは2種以上の金属酸化物、以下同じ)、及び/又は、
B2 O3 とSiO2 とMOからなる。
BaTi1/2O2 の割合、すなわちαの値は、0.001≦α
≦0.05の範囲が好ましい。αの値が0.001未満
では、誘電体磁器層の厚み2μmの薄層化において、比
誘電率の温度変化率ΔC-55が−15%〜+15%から
外れ、ΔC85が−10%〜+10%から外れ、破壊電圧
が150V未満になり、αの値が0.05を越えると緻
密な焼結体が得られなくなってしまうが、αの値が0.
001≦α≦0.0.の範囲では所望の電気的特性を有
するものが得られるためである。
成分の割合、すなわちβの値は、0.0005≦β≦
0.03の範囲が好ましい。βの値が0.0005未満
では、誘電体磁器層の厚み2μmの薄層化において、比
誘電率の温度変化率ΔC-55 が−15%〜+15%から
外れ、ΔC85が−10%〜+10%から外れ、破壊電圧
が150V未満になり、βの値が0.03を越えると比
誘電率が2000より小さくなるが、βの値が0.00
05≦β≦0.03の範囲では所望の電気的特性を有す
るものが得られるためである。
e,Co,Niの酸化物は各々ほゞ同様に働き、これら
から選択された一つを使用しても、または複数を組み合
わせて使用しても同様な効果が得られる。
の値は1.00≦k≦1.049の範囲が好ましい。k
の値が1.00未満では、抵抗率ρが1×106 MΩ・c
m より小さくなり、静電容量の温度変化率ΔC-55 ,Δ
C125 が−15%〜+15%から外れ、ΔC-25 ,ΔC
85が−10%〜+10%から外れ、kの値が1.049
を越えると緻密な焼結体が得られなくなってしまうが、
kの値が1.00≦k≦1.049の範囲では所望の電
気的特性を有する緻密な焼結体が得られるからである。
で、kの値が1.00≦k≦1.049の範囲にあって
も、(k+α)の値は1.001≦k+α≦1.05の
範囲が好ましい。k+αが1.001未満では、比誘電
率の温度変化率ΔC-55 が−15%〜+15%から外
れ、ΔC85が−10%〜+10%から外れ、破壊電圧が
150V未満になり、k+αの値が1.05を越えると
緻密な焼結体が得られなくなってしまうが、k+αの値
が1.001≦k+α≦1.05の範囲では所望の電気
的特性を有するものが得られるからである。
+yの値は0.01≦x+y≦0.10の範囲が好まし
い。x+yの値が0.01未満では静電容量の温度変化
率ΔC-55 が−15%〜+15%から外れ、x+yの値
が0.10を越えると、静電容量の温度変化率ΔC85が
−10%〜+10%から外れてしまうが、x+yの値が
0.01≦x+y≦0.10の範囲では所望の電気的特
性を有するものが得られるからである。
0.05が好ましい。x+y≦0.10を満足していて
も、yの値が0.05を越えると、静電容量の温度変化
率ΔC85が−10%〜+10%から外れてしまうからで
ある。
でその存在割合が表わされているM成分、すなわちMg
とZnはほゞ同様に働き、0≦x≦0.10を満足する
範囲でMgとZnのうちの一方または両方を使用するこ
とができる。又、前記基本成分の組成式中においてyで
その存在割合が表わされているL成分、すなわちCaと
Srはほゞ同様に働き、0≦y≦0.05を満足する範
囲でCaとSrのうちの一方または両方を使用すること
ができる。
成分の割合、すなわちzの値は、0.002≦z≦0.
06の範囲が好ましい。zの値が0.002未満では静
電容量の温度変化率ΔC-55 が−15%〜+15%から
外れ、ΔC-25 が−10%〜+10%から外れてしま
い、zの値が0.06を越えると緻密な焼結体が得られ
なくなってしまうが、0.002≦z≦0.06の範囲
では、所望の電気的特性を有する緻密な焼結体が得られ
るからである。
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luはほゞ同様に
働き、これらから選択された1つを使用しても、または
複数を組み合わせて使用しても同様な効果が得られる。
て、x,y,z及びkは、前述した基本成分の組成式の
各元素の原子数、すなわち、(Ti+R)の原子数を1
とした場合の各元素の原子数の割合を示し、又、α,β
は、前述した基本成分の組成式の各酸化物の原子数、す
なわち、前述した基本成分の組成式(Bak-(x+y)MxLy)O
k(Ti1-zRz)O2-z/2の分子数を1とした場合の各酸化物の
原子数の割合を示す。
実施例で示したもの以外の化合物形態、例えばBaO,
SrO,CaO等の酸化物または水酸化物その他の化合
物としてもよい。
O2 とMOとからなるもの及び/又はB2 O3 とSiO
2 とMOとからなるものを使用することができる。ここ
で、MOはBaO,SrO,CaO,MgO及びZnO
から選択された1種または2種以上の金属酸化物を使用
することができる。また、添加成分の出発原料は酸化物
のみならず、水酸化物等の他の化合物としてもよい。
らなる場合、Li2 OとSiO2 とMOとの組成範囲
は、これらの組成をモル%で示す三角図における、Li
2 Oが1モル%、SiO2 が80モル%、MOが19モ
ル%の組成を示す第一の点Aと、Li2 Oが1モル%、
SiO2 が39モル%、MOが60モル%の組成を示す
第二の点Bと、Li2 Oが30モル%、SiO2 が30
モル%、MOが40モル%の組成を示す第三の点Cと、
Li2 Oが50モル%、SiO2 が50モル%、MOが
0モル%の組成を示す第四の点Dと、Li2 Oが20モ
ル%、SiO2 が80モル%、MOが0モル%の組成を
示す第五の点Eとをこの順に結ぶ5本の直線で囲まれた
領域内が好ましい。この添加成分の組成をこの領域外と
すれば、緻密な焼結体を得ることができないが、この領
域内の組成とすれば、所望の電気的特性の焼結体を得る
ことができるからである。
Oとからなる場合、B2 O3 が1モル%、SiO2 が8
0モル%、MOが19モル%の組成を示す第六の点F
と、B2 O3 が1モル%、SiO2 が39モル%、MO
が60モル%の組成を示す第七の点Gと、B2 O3 が2
9モル%、SiO2 が1モル%、MOが70モル%の組
成を示す第八の点Hと、B2 O3 が90モル%、SiO
2 が1モル%、MOが9モル%の組成を示す第九の点I
と、B2 O3 が90モル%、SiO2 が9モル%、MO
が1モル%の組成を示す第十の点Jと、B2 O3 が19
モル%、SiO2が80モル%、MOが1モル%の組成
を示す第十一の点Kとをこの順に結ぶ6本の直線で囲ま
れた領域内が好ましい。この添加成分の組成をこの領域
外とすれば、緻密な焼結体を得ることができないが、こ
の領域内の組成とすれば、所望の電気的特性の焼結体を
得ることができるからである。
成分に対し、0.2〜5重量部の範囲が好ましい。添加
成分の添加量が0.2重量部未満の場合には、焼成温度
が1250℃であっても緻密な焼結体が得られず、添加
成分の添加量が5重量部を越えると、静電容量の温度変
化率ΔC-55 が−15%〜+15%から外れるが、添加
成分が0.2〜5重量部の範囲にある場合は、所望の電
気的特性のものが得られるからである。
μm以下の場合が好ましい。上述した本発明に係る誘電
体磁器組成物によれば、誘電体磁器層をこれらの数値以
下に薄層化しても比誘電率の温度変化率や破壊電圧が悪
化しないからである。
方法は、上記の基本成分と添加成分とからなる未焼結の
磁器粉末の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。
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、非酸化性雰囲気中の
焼成温度は、電極材料を考慮して種々変えることができ
る。ニッケルを内部電極とする場合には、1050℃〜
1200℃の範囲でニッケル粒子の凝集をほとんど生じ
させることなく焼成させることができる。
度は、非酸化性雰囲気中における焼成温度よりも低い温
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、大気雰囲気に限定されるこ
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
処理温度を600℃としたが、この温度に限定されるも
のではない。
ける熱処理と酸化性雰囲気中における熱処理を一つの連
続した焼成プロファイルの中で行なっているが、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。
極を使用しているが、電極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、Ni外部電極を未焼結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
とも可能である。
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。
を中心に説明する。まず、BaCO3 ,MgO,Zn
O,CaCO3 ,SrCO3 及びTiO2 の各化合物の
粉末を表1に示すように各々秤量した。
本成分の組成式 (Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2-z/2+αBaTi1/2O2 +βD…(1) における第1項の (Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2-z/2…(2) が後述する表4の試料番号1の成分組成、すなわち (Ba0.96Mg0.03Zn0.01Ca0.01Sr0.01)O1.02 (Ti0.98Er0.02)O1.99 …(3) となるように計算して求めたものである。また、各化合
物の純度は99.0%以上とした。
れ、水を加え、湿式で約20時間混合し、得られた泥漿
を150℃で4時間乾燥し、粉砕した後、大気中におい
て約1200℃で2時間仮焼して、上記組成式(3) で表
わされる成分粉末を得た。
Ti1/2O2 を得るために、BaCO3及びTiO2 の各化
合物の粉末を表2に示すように各々秤量した。
れ、水を加え、湿式で約20時間混合し、得られた泥漿
を150℃で15時間乾燥し、粉砕した後、大気中にお
いて約120℃で2時間仮焼し、BaTi1/2O2 で表わされ
る成分粉末を得た。
994.37g(100モル部)と、第2項の成分粉末
4.12g(0.5モル部)と、第3項の成分(Mn
O)粉末1.51g(0.5モル部)とを湿式で混合し
た後、150℃で乾燥させ、後述する表4の試料番号
1の基本成分を得た。
O,SiO2 ,CaCO3 ,SrCO3 及びBaCO3
の各化合物の粉末を表3に示すように各々秤量した。
ル部は、添加成分の成分組成が後述する表5の試料番
号1の場合、すなわち、Li2 Oが30モル%、SiO
2 が60モル%、MOが10モル%{CaO(8モル
%)+SrO(1モル%)+BaO(1モル%)}とな
るように計算して求めたものである。
ルコールとともにポリエチレンポットに入れ、アルミナ
ボールで10時間混合した後、大気中において1000
℃で2時間仮焼し、この仮焼によって得られたものを3
00ccのアルコールとともにアルミナポットに入れ、
アルミナボールで15時間粉砕し、その後、150℃で
4時間乾燥させ、後述する表5の試料番号1の場合の
添加成分を得た。
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なる有機バインダー
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、これらをボー
ルミルに入れて、粉砕及び混合して磁器原料のスラリー
を作成した。
脱泡し、このスラリーをリバースロールコータに入れ、
ポリエステルフィルム上にこのスラリーからなる薄膜を
形成し、この薄膜をポリエステルフィルム上で100℃
に加熱して乾燥させ、打ち抜き、厚さ約4μmで、10
cm×10cmの正方形のグリーンシートを得た。
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、1
0時間攪拌して、内部電極用の導電性ペーストを得た。
そして、上記グリーンシートにこの導電性ペーストから
なる50個の導電パターン(長さ14mm、幅7mm)
を印刷し、乾燥させた。
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
上下両面に導電パターンの印刷の施されていないグリー
ンシートをそれぞれ50枚ずつ積層した。そして、この
積層物を約50℃の温度で厚さ方向に約40トンの圧力
を加えて圧着させ、その後、この積層物を格子状に裁断
し、50個の積層チップを得た。
な炉に入れ、大気中において100℃/hの速度で60
0℃まで加熱して、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 (9
8体積%)の雰囲気に変えた。そして、炉をこの還元性
雰囲気とした状態を保って、積層チップの加熱温度を6
00℃から焼成温度の1150℃(最高温度)を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)に置き換え
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ップを得た。
に亜鉛とガラスフリットとビヒクルとからなる導電性ペ
ーストを塗布して乾燥させ、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
上に無電解メッキ法で銅層を形成し、更にこの上に電気
メッキ法でPb−Sn半田層を設けて、一対の外部電極
を形成した。
器層12と、内部電極14と、外部電極16とから成る
積層磁器コンデンサ10が得られた。ここで、外部電極
16は亜鉛電極層18と、銅層20と、半田層22とか
ら形成されている。また、誘電体磁器層12の厚さは
0.02mm、一対の内部電極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
合組成と実質的に同じである。
的特性を測定したところ、表6の試料番号1の欄に示
すように、比誘電率εs が2850、tanδが2.
1、絶縁抵抗IRが5.4×103 MΩ、破壊電圧が2
70V、25℃の静電容量を基準にした−55℃及び+
125℃の静電容量の変化率ΔC-55 ,ΔC125 が−
8.8%,−8.9%、20℃の静電容量を基準にした
−25℃,+85℃の静電容量の変化率ΔC-25 ,ΔC
85が−3.5%,−7.5%であった。
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の対向面積と、一対の内
部電極間の誘電体磁器層の厚さから計算で求めた。 (B) 誘電損失tanδ(%)は、上記した比誘電率の測
定の場合と同一の条件で測定した。 (C) 絶縁抵抗IR(MΩ)は、温度20℃においてDC
25Vを60秒間印加した後に、一対の外部電極間の抵
抗値を測定して得た。 (D) 破壊電圧(V)は、温度20℃において直流電圧を
印加し電流値が2mAを超えた電圧値を測定して得た。 (E) 静電容量の温度特性は、恒温槽の中に試料を入れ、
−55℃,−25℃,0℃,+20℃,+25℃,+5
0℃,+85℃,+110℃,+125℃の各温度にお
いて、周波数1kHz、電圧(実効値)1.0Vの条件
で静電容量を測定し、20℃及び25℃の静電容量に対
する各温度における静電容量の変化率を求めることによ
って得た。
及びその電気的特性の測定について述べたが、試料番号
2〜88についても、基本成分及び添加成分の組成を表
4〜表4及び表5〜表5に示すように変化さ
せ、還元性雰囲気中における焼成温度を表6〜表6
に示すように変化させた他は、試料番号1の場合と全く
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。
組成を示し、表5〜表5は基本成分の組成の続き及
び添加成分の組成を示し、表6〜表6は各々の試料
の焼成温度及び電気的特性を示す。
本成分の組成式(1)のMの内容を示し、yの欄のC
a,Srは、基本成分の組成式(1)のLの内容を示
し、zの欄のSc,Y,Gd,Tb,Dy,Ho,E
r,Tm,Yb及びLuは、前述した基本成分の組成式
(1)のRの内容を示し、βの欄のCr,Mn,Fe,
Co,Niは、前述した基本成分の組成式(1) のDの内
容を示している。
は、基本成分100重量部に対する重量部で示されてお
り、添加成分のMOの内容の欄にはBaO,SrO,C
aO,MgO及びZnOの割合がモル%で示されてい
る。
特性は、25℃の静電容量を基準にした−55℃及び+
125℃の静電容量の変化率をΔC-55 (%)及びΔC
125(%)で、20℃の静電容量を基準にした−25℃
及び+85℃の静電容量の変化率がΔC-25 (%)及び
ΔC85(%)で示されている。
〜表6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
により、誘電体磁器層の比誘電率εs が2000以上、
tanδが2.5%以下、絶縁抵抗IRが1×103 M
Ω以上、破壊電圧が150V以上、静電容量の温度変化
率ΔC-55 及びΔC125 が−15%〜+15%、ΔC
-25 及びΔC85が−10%〜+10%の範囲となり、所
望の特性の積層磁器コンデンサを得ることができるもの
である。
3,23,28,29,31,32,34,38,3
9,44,62〜67,74〜78,83の試料では本
発明の目的を達成することができない。従って、これら
の試料は本発明の範囲外のものである。
ΔC-55 ,ΔC125 ,ΔC-25 ,ΔC85のみが示されて
いるが、本発明の範囲に属する試料の−25℃〜+85
℃の範囲の種々の静電容量の温度変化率ΔCは、−10
%〜+10%の範囲に収まり、また、−55℃〜+12
5℃の範囲の種々の静電容量の変化率ΔCは、−15%
〜+15%の範囲に収まっている。
囲の限定理由について述べる。まず、αの値は、試料番
号2に示すように、α=0.0005の場合は、破壊電
圧が150V未満になり、静電容量の温度変化率ΔC
125 が−15%〜+15%からはずれ、ΔC85が−10
%〜+10%からはずれるが、試料番号3に示すよう
に、α=0.001の場合には、所望の電気的特性が得
られる。また、試料番号5に示すように、α=0.05
1の場合は、緻密な焼結体が得られなくなってしまう
が、試料番号4に示すように、α=0.05の場合に
は、所望の電気的特性が得られる。従って、αの範囲
は、0.001≦α≦0.05でなければならない。
に、k<1.00の場合には、絶縁抵抗IRが1.0×
103 MΩより大幅に小さくなり、静電容量の温度変化
率ΔC-55 ,ΔC125 が−15%〜+15%からはず
れ、ΔC-25 ,ΔC85が−10%〜+10%からはずれ
てしまうが、試料番号35に示すように、k=1.00
の場合には、所望の電気的特性が得られる。一方、kの
値が、試料番号38に示すように、k>1.049の場
合には緻密な焼結体が得られなくなってしまうが、試料
番号37に示すように、k=1.049の場合には、所
望の電気的特性が得られる。従って、kの範囲は、1.
00≦k≦1.049である。
05であり、kの範囲が、1.00≦k≦1.049で
あっても、k+αの値は、試料番号6に示すように、k
+αが1.000の場合には破壊電圧が150V未満に
なり、静電容量の温度変化率ΔC125 が−15%〜+1
5%からはずれ、ΔC85が−10%〜+10%からはず
れるが、試料番号7に示すように、k+α=1.001
の場合には、所望の電気的特性が得られる。また、試料
番号9に示すように、k+αが1.06の場合は、緻密
な焼結体が得られなくなってしまうが、試料番号8に示
すように、k+α=1.05の場合には、所望の電気的
特性が得られる。従って、αの範囲は、1.001≦k
+α≦1.05でなければならない。
に、β=0.0002の場合は、破壊電圧が150V未
満になり、静電容量の温度変化率ΔC125 が−15%〜
+15%からはずれ、ΔC85が−10%〜+10%から
はずれるが、試料番号11に示すように、β=0.00
05の場合には、所望の電気的特性が得られる。また、
試料番号13に示すように、β=0.04の場合は、比
誘電率が2000以下になってしまうが、試料番号12
に示すように、β=0.03の場合には、所望の電気的
特性が得られる。従って、βの範囲は、0.0005≦
β≦0.03でなければならない。
Niの酸化物は各々ほゞ同様に働き、これらから選択さ
れた一つを使用しても、または複数を組み合わせて使用
しても同様な効果が得られるものである。
ように、x+y=0の場合には、静電容量の温度変化率
ΔC-55 が−15%〜+15%からはずれるが、試料番
号24,25に示すように、x+y=0.01の場合に
は所望の電気的特性が得られる。また、試料番号29,
31に示すように、x+y=0.11の場合には、静電
容量の温度変化率ΔC85が−10%〜+10%からはず
れてしまうが、試料番号33に示すように、x+y=
0.10の場合には所望の電気的特性が得られる。ただ
し、試料番号28,32に示すように、x+y≦0.1
0であっても、yの値が0.05を越えると静電容量の
温度変化率ΔC85が−10%〜+10%からはずれてし
まう。従って、x+yの範囲は、0.01≦x+y≦
0.10であるが、同時にy≦0.05でなければなら
ない。
aとSrはほゞ同様に働き、0≦x≦0.10を満足す
る範囲ではMgとZnのうちの一方または両方を使用す
ること、また0≦y≦0.05を満足する範囲でCaと
Srのうちの一方または両方を使用することができる。
しかるに、M成分及びL成分の1種または複数種のいず
れの場合においてもx+yの値は0.01〜0.10の
範囲にしなければならない。
に、z=0の場合には、静電容量の温度変化率ΔC-55
が−15%〜+15%からはずれ、ΔC25が−10%〜
+10%からはずれてしまうが、試料番号40に示すよ
うに,z=0.002の場合には所望の電気的特性が得
られる。また、試料番号44に示すように、z=0.0
7の場合には、所望の電気的特性を有する緻密な焼結体
が得られないが、試料番号43に示すように、z=0.
06の場合には、所望の電気的特性が得られる。従っ
て、zの範囲は、0.002≦z≦0.06である。
y,Ho,Er,Tm,Yb及びLuは各々ほゞ同様に
働き、これらから選択された1つを使用しても、または
複数を組み合わせて使用しても同様な結果が得られる。
iO2 −MOの組成比をモル%で示す三角図(図2)の
第一〜五の点A〜Eを順に結ぶ5本の直線で囲まれた範
囲及び/又は、B2 O3 −SiO2 −MOの組成比をモ
ル%で示す三角図(図3)の第六〜十一の点F〜Kを順
に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲である。
で示す三角図(図2)における第一の点Aは、試料番号
52に示すように、Li2 Oが1モル%、SiO2 が8
0モル%、MOが19モル%の組成を示し、第二の点B
は、試料番号53に示すように、Li2 Oが1モル%、
SiO2 が39モル%、MOが60モル%の組成を示
し、第三の点Cは、試料番号54に示すように、Li2
Oが30モル%、SiO2 が30モル%、MOが40モ
ル%の組成を示し、第四の点Dは、試料番号55に示す
ように、Li2 Oが50モル%、SiO2 が50モル
%、MOが0モル%の組成を示し、第五の点Eは、試料
番号56に示すように、Li2 Oが20モル%、SiO
2 が80モル%、MOが0モル%の組成を示す。試料番
号52〜61に示されるように、添加成分の組成範囲
が、Li2 −SiO2 −MOの組成比をモル%で示す三
角図(図2)の第一〜五の点A〜Eを順に結ぶ5本の直
線で囲まれた範囲内にあれば所望の電気的特性を得るこ
とができるが、試料番号62〜67に示されるように、
添加成分の組成を上記範囲外とすれば、緻密な焼結体を
得ることができない。
比をモル%で示す三角図(図3)における第六の点F
は、試料番号68に示すように、B2 O3 が1モル%、
SiO2 が80モル%、MOが19モル%の組成を示
し、第七の点Gは、試料番号69に示すように、B2 O
3 が1モル%、SiO2 が39モル%、MOが60モル
%の組成を示し、第八の点Hは、試料番号70に示すよ
うに、B2 O3 が29モル%、SiO2 が1モル%、M
Oが70モル%の組成を示し、第九の点Iは、試料番号
71に示すように、B2 O3 が90モル%、SiO2 が
1モル%、MOが9モル%の組成を示し、第十の点J
は、試料番号72に示すように、B2 O3 が90モル
%、SiO2 が9モル%、MOが1モル%の組成を示
し、第十一の点Kは、試料番号73に示すように、B2
O3 が19モル%、SiO2 が80モル%、MOが1モ
ル%の組成を示す。試料番号68〜73に示されるよう
に、添加成分の組成範囲が、B2 O3 −SiO2 −MO
の組成比をモル%で示す三角図(図2)の第五〜十一の
点F〜Kを順に結ぶ6本の直線で囲まれた範囲内にあれ
ば所望の電気的特性を得ることができるが、試料番号7
4〜77に示されるように、添加成分の組成を上記範囲
外とすれば、緻密な焼結体を得ることができない。
示されるように、BaO,SrO,CaO,MgO,Z
nOのいずれか1種であってもよいし、他の試料に示す
ように2種以上の適当な比率でもよい。
78に示すように、添加量が0重量部の場合には、その
焼成温度が1250℃であっても、緻密な焼結体は得ら
れないが、試料番号79に示すように、添加量が基本成
分100重量部に対して0.2重量部の場合には、11
90℃の焼成温度で所望の電気的特性が得られる。一
方、試料番号83に示すように、添加成分の添加量が、
基本成分100重量部に対して7.0重量部の場合に
は、静電容量の温度変化率ΔC-55 が−15%〜+15
%からはずれてしまうが、試料番号82に示すように、
添加成分の添加量が、基本成分100重量部に対して
5.0重量部の場合には、所望の電気的特性を得ること
ができる。従って、添加成分の添加量は、基本成分10
0重量部に対して0.2〜5.0重量部の範囲である。
Li2 O−SiO2 −MOとB2 O3 −SiO2 −MO
を単独で用いた場合について説明したが、基本成分10
0重量部に対して0.2〜5.0重量部の範囲であれ
ば、例えば試料番号89に示すように、これら2種類の
添加成分を混合して用いても同様の結果が得られた。
s が2000以上、誘電体層の誘電損失tanδが2.
5%以下、絶縁抵抗IRが1.0×103 MΩ以上、破
壊電圧が150V以上であり、且つ静電容量の温度変化
率が、−55℃〜125℃で−15%〜+15%(25
℃を基準)、−25℃〜85℃で−10%〜+10%
(20℃を基準)の範囲に収まることのできる磁器コン
デンサを提供することができる。
断面図である。
する誘電体磁器組成物の添加成分(Li2 O−SiO2
−MO)の組成範囲を示す三角図である。
する誘電体磁器組成物の添加成分(B2 O3 −SiO2
−MO)の組成範囲を示す三角図である。
Claims (2)
- 【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重量部の基本成分と、
0.2〜5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 (Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2-z/2+αBaTi1/2O2 +β
D (但し、MはMg及び/又はZn、LはCa及び/又は
Sr、RはSc,Y,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,
Tm,Yb及びLuから選択された1種または2種以上
の金属元素、DはCr,Mn,Fe,Co及びNiから
選択された1種又は2種以上の酸化物、α,β,k,
x,y,zは 0.001≦α≦0.05 0.0005≦β≦0.03 1.00≦k≦1.049 1.001≦k+α≦1.05 0≦x<0.10 0≦y≦0.05 0.01≦x+y≦0.10 0.002≦z≦0.06 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、Li2 OとSiO2 とMO(但し、M
OはBaO,SrO,CaO,MgO及びZnOから選
択された1種または2種以上の金属酸化物)、及び/又
は,B2 O3 とSiO2 とMO(但し、MOはBaO,
SrO,CaO,MgO及びZnOから選択された1種
または2種以上の金属酸化物)からなり、 前記Li2 Oと前記SiO2 と前記MOとの組成範囲
が、これらの組成をモル%で示す三角図における、 前記Li2 Oが1モル%、前記SiO2 が80モル%、
前記MOが19モル%の組成を示す第一の点Aと、 前記Li2 Oが1モル%、前記SiO2 が39モル%、
前記MOが60モル%の組成を示す第二の点Bと、 前記Li2 Oが30モル%、前記SiO2 が30モル
%、前記MOが40モル%の組成を示す第三の点Cと、 前記Li2 Oが50モル%、前記SiO2 が50モル
%、前記MOが0モル%の組成を示す第四の点Dと、 前記Li2 Oが20モル%、前記SiO2 が80モル
%、前記MOが0モル%の組成を示す第五の点Eとをこ
の順に結ぶ5本の直線で囲まれた領域内にあり、 また、前記B2 O3 と前記SiO2 と前記MOとの組成
範囲が、これらの組成をモル%で示す三角図における、 前記B2 O3 が1モル%、前記SiO2 が80モル%、
前記MOが19モル%の組成を示す第六の点Fと、 前記B2 O3 が1モル%、前記SiO2 が39モル%、
前記MOが60モル%の組成を示す第七の点Gと、 前記B2 O3 が29モル%、前記SiO2 が1モル%、
前記MOが70モル%の組成を示す第八の点Hと、 前記B2 O3 が90モル%、前記SiO2 が1モル%、
前記MOが9モル%の組成を示す第九の点Iと、 前記B2 O3 が90モル%、前記SiO2 が9モル%、
前記MOが1モル%の組成を示す第十の点Jと前記B2
O3 が19モル%、前記SiO2 が80モル%、前記M
Oが1モル%の組成を示す第十一の点K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。 - 【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重量部
の基本成分と、0.2〜5重量部の添加成分とからな
り、 前記基本成分が (Bak-(x+y)MxLy)Ok(Ti1-zRz)O2-z/2+αBaTi1/2O2 +β
D (但し、MはMg及び/又はZn、LはCa及び/又は
Sr、RはSc,Y,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,
Tm,Yb及びLuから選択された1種または2種以上
の金属元素、DはCr,Mn,Fe,Co及びNiから
選択された1種又は2種以上の酸化物、α,β,k,
x,y,zは 0.001≦α≦0.05 0.0005≦β≦0.03 1.00≦k≦1.049 1.001≦k+α≦1.05 0≦x<0.10 0≦y≦0.05 0.01≦x+y≦0.10 0.002≦z≦0.06 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、Li2 OとSiO2 とMO(但し、M
OはBaO,SrO,CaO,MgO及びZnOから選
択された1種または2種以上の金属酸化物)、及び/又
は,B2 O3 とSiO2 とMO(但し、MOはBaO,
SrO,CaO,MgO及びZnOから選択された1種
または2種以上の金属酸化物)からなり、 前記Li2 Oと前記SiO2 と前記MOとの組成範囲
が、これらの組成をモル%で示す三角図における、 前記Li2 Oが1モル%、前記SiO2 が80モル%、
前記MOが19モル%の組成を示す第一の点Aと、 前記Li2 Oが1モル%、前記SiO2 が39モル%、
前記MOが60モル%の組成を示す第二の点Bと、 前記Li2 Oが30モル%、前記SiO2 が30モル
%、前記MOが40モル%の組成を示す第三の点Cと、 前記Li2 Oが50モル%、前記SiO2 が50モル
%、前記MOが0モル%の組成を示す第四の点Dと、 前記Li2 Oが20モル%、前記SiO2 が80モル
%、前記MOが0モル%の組成を示す第五の点Eとをこ
の順に結ぶ5本の直線で囲まれた領域内にあり、 また、前記B2 O3 と前記SiO2 と前記MOとの組成
範囲が、これらの組成をモル%で示す三角図における、 前記B2 O3 が1モル%、前記SiO2 が80モル%、
前記MOが19モル%の組成を示す第六の点Fと、 前記B2 O3 が1モル%、前記SiO2 が39モル%、
前記MOが60モル%の組成を示す第七の点Gと、 前記B2 O3 が29モル%、前記SiO2 が1モル%、
前記MOが70モル%の組成を示す第八の点Hと、 前記B2 O3 が90モル%、前記SiO2 が1モル%、
前記MOが9モル%の組成を示す第九の点Iと、 前記B2 O3 が90モル%、前記SiO2 が9モル%、
前記MOが1モル%の組成を示す第十の点Jと前記B2
O3 が19モル%、前記SiO2 が80モル%、前記M
Oが1モル%の組成を示す第十一の点K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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16537897A JP3269989B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 磁器コンデンサ及びその製造方法 |
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JPH10340824A JPH10340824A (ja) | 1998-12-22 |
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