JP3404897B2 - セラミック組成物及びコンデンサ - Google Patents

セラミック組成物及びコンデンサ

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JP3404897B2
JP3404897B2 JP14923594A JP14923594A JP3404897B2 JP 3404897 B2 JP3404897 B2 JP 3404897B2 JP 14923594 A JP14923594 A JP 14923594A JP 14923594 A JP14923594 A JP 14923594A JP 3404897 B2 JP3404897 B2 JP 3404897B2
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伸明 永井
浩一 渡辺
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Panasonic Holdings Corp
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  • Ceramic Capacitors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高電圧電源の整流平滑
回路、電子機器のDC高圧回路、OA機器などの高電圧
電源等に好適で、海外安全規格認定セラミックコンデン
サに広く使用されているセラミック組成物及びコンデン
サに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、中高圧セラミックコンデンサ用組
成物としてBaTiO3系を主成分にしたものが一般的
に実用化されている。しかし、BaTiO3系のセラミ
ックコンデンサは強誘電性であるため誘電率は大きい
が、誘電体損失が大きく、交流破壊電圧が1.0〜2.
0KV/mmと低く、電圧特性が悪いという問題点があ
った。これらの問題点を解決するものとして、特開平3
−65558号公報にBaTiO3,CaTiO3,Ba
ZrO3,MgTiO3を主成分とし、添加物としてNi
O,CeO2,MnO,SiO2を添加した誘電体磁器組
成物が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、BaTiO3,CaTiO3,BaZr
3,MgTiO3を主成分とし、添加物としてNiO,
CeO2,MnO,SiO2を添加しているため、誘電体
損失は小さいものの、交流破壊電圧が低く、誘電率が小
さく、静電容量温度変化率が悪いという問題点を有して
いた。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、誘電率が大きく、誘電体損失が小さく、交流破壊電
圧が高く、静電容量温度変化率が良好なセラミック組成
物及びコンデンサを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、BaTiO 3 が64〜71モル%、BaZ
rO 3 が7〜22モル%、CaTiO 3 が14〜22モル
%の範囲から成る主成分100モル%に対して、添加物
としてPbTiO 3 が0.3〜7.0wt%、MnCO 3
が0.03〜0.5wt%、CeO 2 が0.03〜0.
5wt%、MgOが0.01〜0.2wt%、SnO 2
が0.03〜0.4wt%、Bi 2 3 が0.03〜0.
4wt%含まれる構成から成る。
【0006】また、上記セラミック組成物を含む基板で
コンデンサを構成した。
【0007】
【作用】この構成によって、主成分がBaTiO3,B
aZrO3,CaTiO3から成り、添加物としてPbT
iO3,MnCO3,CeO2,MgO,SnO2,Bi2
3を含有するため、誘電率を大きくし、誘電体損失を
小さくし、交流破壊電圧を高くし、静電容量温度変化率
を良好にすることができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について詳細に説明す
る。
【0009】BaTiO3,BaZrO3,CaTi
3,PbTiO3,MnCO3,CeO2,MgO,Sn
2,Bi23を(表1)〜(表4)に示した比率にな
るように電子天秤で秤量し配合物とした。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】次に、配合物100gに対してめのう玉石
を300g、水を150CC加えてリエチレン製ポット
内で24H湿式混合し、脱水乾燥した後、10%ポリビ
ニルアルコール溶液を用いて造粒し造粒粉体を得た。次
に、造粒粉体を3000Kg/cm2の圧力で成形し直
径16.0mmφ,厚み2.4mmtの円盤状の成形体
を作成した。次に、成形体を電気炉で1350〜142
0゜Cの温度範囲内で焼成し焼成体を得た後、焼成体の
両面に直径13.5mmφのAgペーストを塗布し80
0〜850゜Cの温度範囲内で熱処理してAg電極を形
成した。次に、リード線をハンダ付けして耐湿処理を行
った後、難燃性塗料を被覆して試料を得た。次いで、得
られた試料について、電気特性として周波数1KHz、
1Vで誘電率の測定、誘電体損失の測定、20゜C基準
の−25゜Cと+85゜Cでの静電容量温度変化率の測
定を行い、さらに交流破壊電圧の測定を行った。その結
果を(表5)〜(表8)に示した。(表5)〜(表8)
の試料Noに※印を記したものは本発明範囲外の試料で
ある。
【0015】
【表5】
【0016】
【表6】
【0017】
【表7】
【0018】
【表8】
【0019】この(表5)〜(表8)から明らかなよう
に、本発明の試料は誘電率が7500以上と大きく、誘
電体損失が0.7%以下と小さく、静電容量温度変化率
が20゜C基準で−25゜Cのとき−30%以内にあり
+85゜Cのとき−50%以内と良好で、しかも交流破
壊電圧が4.0KV/mm以上と高く優れた中高圧セラ
ミックコンデンサ用組成物である事が明かとなった。
【0020】BaTiO3が64モル%未満では誘電率
が小さくなりさらに誘電体損失が大きくなり、また71
モル%以上では交流破壊電圧が低くなりさらに静電容量
温度変化率が悪化する傾向にあった。BaZrO3が7
モル%未満では交流破壊電圧が低く、また22モル%以
上では誘電体損失が大きくなる傾向にあった。CaTi
3が14モル%未満では静電容量温度変化率が悪化
し、また22モル%以上では交流破壊電圧が低くなる傾
向にあった。PbTiO3が0.3wt%未満では誘電
率が小さくなり、また7.0wt%以上では交流破壊電
圧が低くなる傾向にあった。MnCO3が0.03wt
%未満では交流破壊電圧が低くなり、また0.5wt%
以上では誘電率が小さくなりさらに誘電体損失が大きく
なる傾向にあった。CeO2が0.03wt%未満では
誘電体損失が大きくなり、また0.5wt%以上では誘
電率が小さくなる傾向にあった。
【0021】MgOが0.01wt%未満では交流破壊
電圧が低くさらに静電容量温度変化率が悪化し、また
0.2wt%以上では誘電率が小さくなる傾向にあっ
た。SnO2が0.03wt%未満では交流破壊電圧が
低く、また0.4wt%以上では誘電体損失が大きくな
る傾向にあった。Bi23が0.03wt%未満では交
流破壊電圧が低くなり、また0.4wt%以上では誘電
率が小さくなりさらに誘電体損失が大きくなる傾向にあ
った。
【0022】以上の様に本実施例によれば、誘電率が大
きく、誘電体損失が小さく、静電容量温度変化率が良好
で、しかも交流破壊電圧が高い優れたセラミック組成物
を提供する事ができる。上記特性を考慮するとこのセラ
ミック組成物は特に中高圧セラミックコンデンサ用のセ
ラミック組成物として用いられる事が好ましい。
【0023】すなわち上記セラミック組成物をコンデン
サを構成する基板として用いる事によって、優れた電気
特性を有するセラミックコンデンサを提供するする事が
でき、このコンデンサは高電圧電源の整流平滑回路、電
子機器のDC高圧回路、OA機器などの高電圧電源等に
好適で、海外安全規格認定セラミックコンデンサとして
極めて有用であることがわかった。
【0024】
【0025】図1は本発明の一実施例におけるコンデン
サを示す側断面図である。図1において、1は基板で、
基板1は円盤形状に形成されており、更に基板1は上記
セラミック組成物を用いて構成されている。すなわちセ
ラミック組成物は、BaTiO3,BaZrO3,CaT
iO3から成る主成分に対して、添加物としてPbTi
3,MnCO3,CeO2,MgO,SnO2,Bi23
のうち少なくとも1つ以上を含有する構成から成る。更
にセラミック組成物としては主成分がBaTiO3が6
4〜71モル%、BaZrO3が7〜22モル%、Ca
TiO3が14〜22モル%の範囲から成り、前記添加
物が前記主成分100モル%に対してPbTiO3
0.3〜7.0wt%、MnCO3が0.03〜0.5
wt%、CeO 2が0.03〜0.5wt%、MgOが
0.01〜0.2wt%、SnO2が0.03〜0.4
wt%、Bi23が0.03〜0.4wt%含まれる構
成から成る。なお、本実施例では、基板1を円盤形状に
構成したが、方形盤状でもよい。しかしながら量産性や
特性のばらつき等を考慮すると円盤形状の方が好まし
い。また、基板1は上記セラミック組成物100%で構
成してもよいし、上記セラミック組成物を含有した組成
物で構成してもよい。
【0026】2,3はそれぞれ基板1の両端に形成され
た電極で、電極2,3としては例えばNiの無電界鍍金
膜を用いても良いし、銀を焼付けた膜で構成しても良
い。また本実施例では電極2,3は基板1の縁まで届く
様に形成したが、これは製造方法が非常に簡単になり生
産性が向上するためである。更に放電などを防止するた
めには、電極2,3と端部と基板1の縁の間に間隔を設
けること、すなわち電極2,3を基板1の中心部付近に
設ける事が好ましい。
【0027】4,5は電極2,3にそれぞれ接合された
リードで、リード4,5は接合材6,7で電極2,3に
接合されている。この時接合材6,7としては半田や同
伝性接着材等が用いられる。
【0028】8は基板1および電極2,3を覆うように
設けられた外装材で、外装材8は絶縁材料から構成され
ている。また外装材8は絶縁性に加えて中の基板1や電
極2,3の腐食や変質などを防止するために耐候性を持
った材料で構成してもよい。更に外装材8としては難燃
性塗料で構成する事によって耐熱性をもたせても良い。
又外装材8の具体的材料としてはエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂が好ましい。
【0029】以上の様に本実施例では、容量が大きくし
かも損失が小さく更に静電容量温度変化率が良好で、し
かも交流破壊電圧が高い優れたコンデンサを提供する事
ができる。
【0030】なお本実施例では、リード付のコンデンサ
を説明したが、両端に電極だけを形成した面実装用のコ
ンデンサについても同様の効果を得る事ができる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明は、BaTiO 3
64〜71モル%、BaZrO 3 が7〜22モル%、C
aTiO 3 が14〜22モル%の範囲から成る主成分1
00モル%に対して、添加物としてPbTiO 3 が0.
3〜7.0wt%、MnCO 3 が0.03〜0.5wt
%、CeO 2 が0.03〜0.5wt%、MgOが0.
01〜0.2wt%、SnO 2 が0.03〜0.4wt
%、Bi 2 3 が0.03〜0.4wt%含み、誘電率が
7500以上と大きく、誘電体損失が0.7%以下と小
さく、静電容量温度変化率が20゜C基準で−25゜C
のとき−30%以内にあり+85゜Cのとき−50%以
内と良好で、しかも交流破壊電圧が4.0KV/mm以
上と高いため、高電圧電源の整流平滑回路、電子機器の
DC高圧回路、OA機器などの高電圧電源等に好適で、
海外安全規格認定セラミックコンデンサに広く使用され
ているセラミック組成物を実現することができるもので
ある。
【0032】更に上記セラミック組成物を用いたコンデ
ンサは、容量が大きくしかも損失が小さく更に静電容量
温度変化率が良好で、しかも交流破壊電圧が高く優れて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるコンデンサを示す側
断面図
【符号の説明】 1 基板 2,3 電極 4,5 リード 6,7 接合材 8 外装材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/42 - 35/50 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BaTiO3が64〜71モル%、Ba
    ZrO3が7〜22モル%、CaTiO3が14〜22モ
    ル%の範囲から成る主成分100モル%に対して、添加
    物としてPbTiO3が0.3〜7.0wt%、MnC
    3が0.03〜0.5wt%、CeO2が0.03〜
    0.5wt%、MgOが0.01〜0.2wt%、Sn
    2が0.03〜0.4wt%、Bi23が0.03〜
    0.4wt%含有することを特徴とするセラミック組成
    物。
  2. 【請求項2】 基板と、前記基板の両端に設けられた電
    極を備え、前記基板請求項1記載のセラミック組成物
    を含む事を特徴とするコンデンサ。
  3. 【請求項3】 基板と、前記基板の両端に設けられた電
    極と、前記電極にそれぞれ接続された端子と、前記基板
    および電極を覆う外装材とを備え、前記基板請求項1
    記載のセラミック組成物を含む事を特徴とするコンデン
    サ。
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