JP5825935B2 - Capacitor - Google Patents

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Description

本発明は、チップ型コンデンサ、リード付きコンデンサ等のコンデンサに関する。   The present invention relates to a capacitor such as a chip capacitor and a leaded capacitor.

樹脂中に無機粒子からなる誘電体フィラーを分散させて誘電体フィルムとし、これを誘電体層に適用したコンデンサが知られている(例えば特許文献1及び2)。このようなコンデンサでは、樹脂よりも誘電率が高い無機粒子が樹脂中に分散されることにより、高い容量が実現される。なお、特許文献1では、誘電体フィラーの平均粒径として0.3μm〜0.5μmが開示されており、特許文献2では、誘電体フィラーの平均粒径として0.2μmが開示されている。   A capacitor is known in which a dielectric filler made of inorganic particles is dispersed in a resin to form a dielectric film, which is applied to a dielectric layer (for example, Patent Documents 1 and 2). In such a capacitor, high capacity is realized by dispersing inorganic particles having a dielectric constant higher than that of the resin in the resin. In Patent Document 1, 0.3 μm to 0.5 μm is disclosed as the average particle diameter of the dielectric filler, and in Patent Document 2, 0.2 μm is disclosed as the average particle diameter of the dielectric filler.

特開2006−225484号公報JP 2006-225484 A 特開2008−229849号公報JP 2008-229849 A

上述した無機粒子を分散させた誘電体フィルムは、無機粒子の誘電率が樹脂の誘電率に比較して高いために、印加された電界が無機粒子の周囲に集中しやすく、これにより絶縁耐力が低下する。   In the dielectric film in which the inorganic particles are dispersed as described above, the dielectric constant of the inorganic particles is higher than the dielectric constant of the resin, so that the applied electric field tends to concentrate around the inorganic particles, thereby increasing the dielectric strength. descend.

本発明の目的は、絶縁耐力を向上できるコンデンサを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a capacitor capable of improving the dielectric strength.

本発明の一形態に係るコンデンサは、1対の電極と、前記1対の電極間に位置する誘電体と、を有し、前記誘電体は、粒径が130nm以下の複数の第1の無機粒子と、粒径が160nm以上の複数の第2の無機粒子と、を含み、前記第2の無機粒子同士は、前記複数の第1の無機粒子を互いに結合してなる三次元マトリクス構造を介して連結されている。   A capacitor according to one embodiment of the present invention includes a pair of electrodes and a dielectric positioned between the pair of electrodes, and the dielectric includes a plurality of first inorganic particles having a particle size of 130 nm or less. Particles and a plurality of second inorganic particles having a particle size of 160 nm or more, and the second inorganic particles are connected to each other via a three-dimensional matrix structure formed by bonding the plurality of first inorganic particles to each other. Are connected.

好適には、前記第1の無機粒子および前記第2の無機粒子の少なくとも一方はペロブスカイト構造を有している。   Preferably, at least one of the first inorganic particles and the second inorganic particles has a perovskite structure.

好適には、前記第1の無機粒子および前記第2の無機粒子は第1のネック部を介して結合している。   Suitably, the said 1st inorganic particle and the said 2nd inorganic particle are couple | bonded through the 1st neck part.

好適には、前記第1のネック部が前記第1の無機粒子と同一材料からなる。   Preferably, the first neck portion is made of the same material as the first inorganic particles.

好適には、前記第1の無機粒子同士が第2のネック部を介して互いに結合している。   Preferably, the first inorganic particles are bonded to each other via the second neck portion.

好適には、前記三次元マトリクス構造をなす前記第1の無機粒子間に樹脂が存在する。   Preferably, a resin is present between the first inorganic particles forming the three-dimensional matrix structure.

好適には、前記第2の無機粒子同士は直接結合していない。   Preferably, the second inorganic particles are not directly bonded to each other.

好適には、前記第2のネック部の幅は前記第1のネック部の幅よりも大きい。   Preferably, the width of the second neck portion is larger than the width of the first neck portion.

好適には、前記第1の無機粒子は第1の誘電率を有し、前記第2の無機粒子は前記第1の誘電率よりも高い第2の誘電率を有する。   Preferably, the first inorganic particles have a first dielectric constant, and the second inorganic particles have a second dielectric constant higher than the first dielectric constant.

上記の構成によれば、絶縁耐力を向上できる。   According to said structure, a dielectric strength can be improved.

図1(a)は本発明の実施形態に係るコンデンサの外観を示す斜視図、図1(b)は図1(a)のIb−Ib線における断面図。FIG. 1A is a perspective view showing the appearance of a capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib in FIG. 図2(a)は図1(b)の領域IIaを示す拡大断面図、図2(b)は図2(a)の領域IIbを示す拡大断面図。2A is an enlarged sectional view showing a region IIa in FIG. 1B, and FIG. 2B is an enlarged sectional view showing a region IIb in FIG. 図3(a)〜図3(d)は図1のコンデンサの製造方法を説明する図。3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing the capacitor of FIG. 図4(a)〜図4(c)は図3(d)の続きを示す図。FIG. 4A to FIG. 4C are diagrams showing a continuation of FIG. 図5(a)及び図5(b)は図4(c)の続きを示す図。FIG. 5A and FIG. 5B are diagrams showing a continuation of FIG. 実施例に係る誘電体を電子顕微鏡で撮像した写真。The photograph which imaged the dielectric material concerning an example with the electron microscope. 図6の領域VIIを拡大して示す写真。The photograph which expands and shows the area | region VII of FIG. 実施例に係る誘電体における粒度分布を示す図。The figure which shows the particle size distribution in the dielectric material which concerns on an Example.

図1(a)は、本発明の実施形態に係るコンデンサ1の外観を示す斜視図である。   FIG. 1A is a perspective view showing an appearance of the capacitor 1 according to the embodiment of the present invention.

コンデンサ1は、リード付きコンデンサとして構成されており、本体部3と、本体部3から延出し、電圧が印加される1対のリード4とを有している。本体部3は、例えば、概ね直方体状に形成されており、1対のリード4は、例えば、直方体の一の面から延出している。本体部3の大きさは適宜に設定されてよいが、例えば、1辺が3〜10数ミリである。   The capacitor 1 is configured as a capacitor with leads, and includes a main body 3 and a pair of leads 4 that extend from the main body 3 and to which a voltage is applied. The main body 3 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, for example, and the pair of leads 4 extends from one surface of the rectangular parallelepiped, for example. Although the magnitude | size of the main-body part 3 may be set suitably, for example, one side is 3-10 dozen millimeters.

図1(b)は、図1(a)のIb−Ib線における断面図である。   FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line Ib-Ib in FIG.

本体部3は、例えば、積層型コンデンサとして構成されており、交互に積層された複数の誘電体5及び複数の内部電極7を有している。また、本体部3は、複数の内部電極7に接続された1対の外部電極9と、誘電体5及び外部電極9等を覆う外装部11とを有している。   The main body 3 is configured as a multilayer capacitor, for example, and includes a plurality of dielectrics 5 and a plurality of internal electrodes 7 that are alternately stacked. The main body 3 has a pair of external electrodes 9 connected to the plurality of internal electrodes 7, and an exterior part 11 that covers the dielectric 5, the external electrodes 9, and the like.

複数の誘電体5及び複数の内部電極7は、要求される容量等に応じて適宜な数で積層されている。図1では、内部電極7が8層となるように積層されているが、積層数はこれに限定されるものではなく、例えば、100〜1000層であってもよい。   The plurality of dielectrics 5 and the plurality of internal electrodes 7 are laminated in an appropriate number according to the required capacity and the like. In FIG. 1, the internal electrodes 7 are stacked so as to have 8 layers, but the number of stacked layers is not limited to this, and may be, for example, 100 to 1000 layers.

複数の誘電体5は、例えば、互いに同一の形状及び大きさとされている。各誘電体5は、厚さが概ね一定の平板状(フィルム状)に形成されている。誘電体5の厚さは、印加される電圧及び要求される容量等に応じて適宜に設定されてよいが、例えば、5〜20μmである。誘電体5の平面形状は、適宜に設定されてよいが、例えば矩形である。   For example, the plurality of dielectrics 5 have the same shape and size. Each dielectric 5 is formed in a flat plate shape (film shape) having a substantially constant thickness. The thickness of the dielectric 5 may be appropriately set according to the applied voltage, the required capacity, and the like, and is, for example, 5 to 20 μm. The planar shape of the dielectric 5 may be set as appropriate, but is rectangular, for example.

複数の内部電極7は、例えば、互いに同一の形状及び大きさとされている。各内部電極7は、厚さが概ね一定の平板状(フィルム状)に形成されている。内部電極7の平面形状は、適宜に設定されてよいが、例えば矩形である。複数の内部電極7は、その積層方向において交互に、1対の外部電極9の対向方向において互いにずれて配置されている。そして、複数の内部電極7は、その積層方向において交互に、1対の外部電極9の一方又は他方に、平面形状の矩形の1辺(縁部)が接続されている。内部電極7は、例えば、Al若しくはAl−Zn合金等の金属又はこれらを主成分とする混合材料により形成されている。   For example, the plurality of internal electrodes 7 have the same shape and size. Each internal electrode 7 is formed in a flat plate shape (film shape) having a substantially constant thickness. The planar shape of the internal electrode 7 may be set as appropriate, but is rectangular, for example. The plurality of internal electrodes 7 are alternately arranged in the stacking direction so as to be shifted from each other in the facing direction of the pair of external electrodes 9. The plurality of internal electrodes 7 are alternately connected to one or the other of the pair of external electrodes 9 in the stacking direction in one side (edge) of a planar rectangle. The internal electrode 7 is made of, for example, a metal such as Al or an Al—Zn alloy, or a mixed material containing these as a main component.

外部電極9は、複数の誘電体5及び複数の内部電極7によって構成された積層体8の側面を覆うように形成されており、例えば、Sn、Zn若しくはSn−Zn合金等の金属により形成されている。   The external electrode 9 is formed so as to cover the side surface of the multilayer body 8 constituted by the plurality of dielectrics 5 and the plurality of internal electrodes 7, and is formed of a metal such as Sn, Zn, or Sn—Zn alloy, for example. ing.

外装部11は、積層体8及び1対の外部電極9の全体を覆っており、本体部3の外面全体を構成している。外装部11は、樹脂等の絶縁性材料により形成されている。樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアノレジン樹脂等の熱硬化性樹脂である。   The exterior portion 11 covers the entire laminate 8 and the pair of external electrodes 9 and constitutes the entire outer surface of the main body portion 3. The exterior part 11 is formed of an insulating material such as a resin. The resin is, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, or a cyanoresin resin.

リード4は、金属板若しくは線材からなり、一端側が外部電極9の外側面に接続されており、他端側が外装部11から延出している。リード4は、例えば、Fe、Cu若しくはSn等の金属により形成されている。   The lead 4 is made of a metal plate or a wire, and has one end connected to the outer surface of the external electrode 9 and the other end extending from the exterior portion 11. The lead 4 is made of, for example, a metal such as Fe, Cu, or Sn.

図2(a)は、図1(b)の領域IIaを示す拡大断面図である。図2(b)は、図2(a)の領域IIbを示す拡大断面図である。   FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view showing a region IIa in FIG. FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view showing a region IIb in FIG.

誘電体5は、互いに結合した複数の無機粒子(15、17等)と、これらの隙間に位置する樹脂19とから構成されている。   The dielectric 5 is composed of a plurality of inorganic particles (15, 17, etc.) bonded to each other and a resin 19 located in a gap between them.

例えば、誘電体5は、無機粒子を20体積%以上80%体積以下含み、樹脂19を20体積%以上80体積%以下含み、より好ましくは、無機粒子を50体積%以上80%体積以下含み、樹脂19を20体積%以上50体積%以下含み(無機粒子の体積割合が樹脂19の体積割合以上であり)、さらに好ましくは、無機粒子を60体積%以上70%体積以下含み、樹脂19を30体積%以上40体積%以下含んでいる。   For example, the dielectric 5 includes 20% by volume or more and 80% or less by volume of inorganic particles, 20% by volume or more and 80% or less by volume of the resin 19, more preferably 50% by volume or more and 80% or less by volume of inorganic particles, 20% by volume or more and 50% by volume or less of the resin 19 (the volume ratio of the inorganic particles is equal to or higher than the volume ratio of the resin 19), more preferably 60% by volume or more and 70% or less by volume of the inorganic particles. It is contained in a volume of 40% by volume or more.

複数の無機粒子は、複数の第1の無機粒子15と、複数の第1の無機粒子15よりも粒径が大きい第2の無機粒子17とを有している。第1の無機粒子15の粒径と第2の無機粒子17の粒径との境界は、例えば、150nmである。   The plurality of inorganic particles include a plurality of first inorganic particles 15 and a second inorganic particle 17 having a larger particle diameter than the plurality of first inorganic particles 15. The boundary between the particle size of the first inorganic particles 15 and the particle size of the second inorganic particles 17 is, for example, 150 nm.

第1の無機粒子15の粒径は、130nm以下である。この場合において、好ましくは、第1の無機粒子15は、110nm以下の粒径の粒子を第1の無機粒子15全体の体積に対して80体積%以上含んでいる。また、より好ましくは、第1の無機粒子15は、その全てが110nm以下である。なお、第1の無機粒子15の粒径の下限値は、例えば、3nm若しくは30nmである。   The particle diameter of the first inorganic particles 15 is 130 nm or less. In this case, preferably, the first inorganic particles 15 contain 80% by volume or more of particles having a particle size of 110 nm or less with respect to the total volume of the first inorganic particles 15. More preferably, all of the first inorganic particles 15 are 110 nm or less. In addition, the lower limit of the particle size of the 1st inorganic particle 15 is 3 nm or 30 nm, for example.

第2の無機粒子17の粒径は、160nm以上である。この場合において、好ましくは、第2の無機粒子17は、200nm以上の粒径の粒子を第2の無機粒子17全体の体積に対して90体積%以上含んでいる。また、より好ましくは、第2の無機粒子17は、その全てが200nm以上である。なお、第2の無機粒子17の粒径の上限値は、5μm若しくは600nmである。   The particle diameter of the second inorganic particles 17 is 160 nm or more. In this case, preferably, the second inorganic particles 17 include 90% by volume or more of particles having a particle diameter of 200 nm or more with respect to the total volume of the second inorganic particles 17. More preferably, all of the second inorganic particles 17 are 200 nm or more. The upper limit of the particle size of the second inorganic particles 17 is 5 μm or 600 nm.

さらに、誘電体5に含まれる無機粒子について所定の間隔(例えば10nm毎)で粒度分布をとったときに小径側(第1の無機粒子15)の山の最大頻度を示す粒径と大径側(第2の無機粒子17)の山の最大頻度を示す粒径との差が100nm以上、好ましくは200nm以上であるのがよい。   Further, when the inorganic particles contained in the dielectric 5 have a particle size distribution at a predetermined interval (for example, every 10 nm), the particle diameter and the large diameter side indicate the maximum frequency of the peaks on the small diameter side (first inorganic particles 15). The difference from the particle diameter indicating the maximum frequency of the peaks of the (second inorganic particles 17) is 100 nm or more, preferably 200 nm or more.

第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17の粒径は、例えば、誘電体5の研磨面若しくは破断面をSEM(Scanning Electron Microscope)によって適宜な倍率(例えば30000倍)で撮像して得られるSEI(二次電子像)及び/又はBEI(反射電子像)を観察することにより測定できる。   The particle sizes of the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 are obtained, for example, by imaging the polished surface or fractured surface of the dielectric 5 with a scanning electron microscope (SEM) at an appropriate magnification (for example, 30000 times). It can be measured by observing the SEI (secondary electron image) and / or BEI (reflection electron image).

粒径は、SEI及び/又はBEIにおいて観察される粒子の面積と同等の面積を有する円の直径(円相当径)として算出(測定)されることが好ましい。ただし、最大径が粒径とされるなどしてもよい。   The particle diameter is preferably calculated (measured) as the diameter of a circle having an area equivalent to the area of the particles observed in SEI and / or BEI (equivalent circle diameter). However, the maximum diameter may be a particle diameter.

誘電体5を構成する複数の無機粒子は、例えば、第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17の合計体積に対して、第1の無機粒子15を20体積%以上90体積%以下含み、第2の無機粒子17を10体積%以上80体積%以下含み、より好ましくは、第1の無機粒子15を20体積%以上40体積%以下含み、第2の無機粒子17を60体積%以上80体積%以下含んでいる。   The plurality of inorganic particles constituting the dielectric 5 include, for example, 20% by volume or more and 90% by volume or less of the first inorganic particles 15 with respect to the total volume of the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17. The second inorganic particles 17 are contained in an amount of 10% by volume or more and 80% by volume or less, more preferably, the first inorganic particles 15 are contained in an amount of 20% by volume or more and 40% by volume or less, and the second inorganic particles 17 are contained in an amount of 60% by volume or more. Contains 80% by volume or less.

なお、複数の無機粒子及び樹脂19の好ましい体積割合と併せると、最も好ましくは、誘電体5は、複数の無機粒子(15、17)及び樹脂19の合計体積に対して、第1の無機粒子15を12体積%以上28体積%以下含み、第2の無機粒子17を36体積%以上56体積%以下含み、樹脂19を30体積%以上40体積%以下含む。   In addition, when combined with a preferable volume ratio of the plurality of inorganic particles and the resin 19, the dielectric 5 is most preferably the first inorganic particles with respect to the total volume of the plurality of inorganic particles (15, 17) and the resin 19. 15 is contained in an amount of 12 to 28% by volume, the second inorganic particles 17 are contained in an amount of 36 to 56% by volume, and the resin 19 is contained in an amount of 30 to 40% by volume.

各粒子等の体積%は、例えば、上述のSEI及び/又はBEIにおいて、画像解析装置等を用いて誘電体5に占める各粒子の面積比率(面積%)を複数個所(例えば10箇所)の断面にて測定し、その測定値の平均値を算出して含有量(体積%)とみなすことにより、測定される。   The volume% of each particle or the like is, for example, the cross section of a plurality of (for example, 10) the area ratio (area%) of each particle occupying the dielectric 5 using the image analysis device or the like in the above-described SEI and / or BEI. It is measured by calculating the average value of the measured values and considering it as the content (volume%).

第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17は、例えば、互いに異なる材料により構成されている。この場合において、別の観点では、誘電体5を構成する複数の無機粒子は、複数の第1材料粒子21と、複数の第1材料粒子21とは異なる材料からなる第2材料粒子23とからなる。そして、第2材料粒子23の粒径は、第1材料粒子21の粒径よりも大きいものとされる。   The first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 are made of different materials, for example. In this case, in another aspect, the plurality of inorganic particles constituting the dielectric 5 are composed of the plurality of first material particles 21 and the second material particles 23 made of a material different from the plurality of first material particles 21. Become. The particle size of the second material particles 23 is larger than the particle size of the first material particles 21.

なお、誤差範囲(例えば無機粒子全体の1体積%未満)で第1材料粒子21の粒径よりも粒径が小さい第2材料粒子23が存在してもよい。以下では、特に断りがない限り、第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17と、第1材料粒子21及び第2材料粒子23とを特に区別しないものとし、主として第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17の語を用いる。   In addition, the 2nd material particle 23 with a particle size smaller than the particle size of the 1st material particle 21 in an error range (for example, less than 1 volume% of the whole inorganic particle) may exist. Hereinafter, unless otherwise specified, the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 are not particularly distinguished from the first material particles 21 and the second material particles 23, and the first inorganic particles 15 are mainly used. And the term second inorganic particle 17 is used.

第1材料粒子21と第2材料粒子23との判別(粒子を構成する材料の判別)は、例えば、EDS(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy)による元素分析に基づいて行われる。そして、EDSによって材料判別をした後に、上述のようにSEI及び/又はBEIに基づいて粒径を測定することにより、第1材料粒子21及び第2材料粒子23の粒径をそれぞれ測定することができる。   The discrimination between the first material particle 21 and the second material particle 23 (discrimination of the material constituting the particle) is performed based on, for example, elemental analysis by EDS (Energy Dispersive x-ray Spectroscopy). After determining the material by EDS, the particle diameters of the first material particles 21 and the second material particles 23 can be measured by measuring the particle diameters based on SEI and / or BEI as described above. it can.

第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17は、例えば、比較的誘電率が大きい材料により構成されていることが好ましい。このような誘電率が高い材料としては、例えば、ペロブスカイト構造を有する材料を挙げることができる。ペロブスカイト構造を有する材料は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO、比誘電率:1200〜3000)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO、比誘電率:300)、チタン酸カルシウム(CaTiO、比誘電率:200)、チタン酸バリウムストロンチウム(Ba1−xSrTiO、比誘電率:800〜1500)、チタン酸バリウムカルシウム(Ba1−xCaTiO、比誘電率:600〜1200)である。 The first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 are preferably made of, for example, a material having a relatively large dielectric constant. An example of such a material having a high dielectric constant is a material having a perovskite structure. Examples of the material having a perovskite structure include barium titanate (BaTiO 3 , relative dielectric constant: 1200 to 3000), strontium titanate (SrTiO 3 , relative dielectric constant: 300), calcium titanate (CaTiO 3 , relative dielectric constant: 200), barium strontium titanate (Ba 1-x Sr x TiO 3 , relative dielectric constant: 800-1500), barium calcium titanate (Ba 1-x Ca x TiO 3 , relative dielectric constant: 600-1200). .

また、第2の無機粒子17は、例えば、第1の無機粒子15に比較して、誘電率が大きい材料によって形成されている。例えば、第1の無機粒子15が、シリカ(SiO、比誘電率:3〜4)によって形成されているのに対して、第2の無機粒子17は、アルミナ(Al、比誘電率:8〜11)、二酸化チタン(TiO、比誘電率:83〜183)若しくは上述のペロブスカイト構造を有する材料によって形成されている。また、例えば、第1の無機粒子15が、シリカ、アルミナ若しくは二酸化チタンによって形成されているのに対して、第2の無機粒子17は、上述のペロブスカイト構造を有する材料によって形成されている。また、例えば、第1の無機粒子15が常誘電体(チタン酸ストロンチウム等)によって形成されているのに対し、第2の無機粒子17は強誘電体(チタン酸バリウム等)によって形成されている。 The second inorganic particles 17 are made of a material having a larger dielectric constant than that of the first inorganic particles 15, for example. For example, the first inorganic particles 15 are formed of silica (SiO 2 , relative dielectric constant: 3 to 4), whereas the second inorganic particles 17 are alumina (Al 2 O 3 , relative dielectric constant). Ratio: 8 to 11), titanium dioxide (TiO 2 , relative dielectric constant: 83 to 183) or a material having the perovskite structure described above. Further, for example, the first inorganic particles 15 are formed of silica, alumina, or titanium dioxide, whereas the second inorganic particles 17 are formed of a material having the above-described perovskite structure. Further, for example, the first inorganic particles 15 are formed of a paraelectric material (strontium titanate or the like), whereas the second inorganic particles 17 are formed of a ferroelectric material (barium titanate or the like). .

複数の第1の無機粒子15は、互いに結合して三次元マトリクス構造(三次元網目構造、骨格構造)を構成している。そして、複数の第2の無機粒子17同士は、複数の第1の無機粒子15からなる三次元マトリクス構造を介して互いに連結されている。具体的には、以下のとおりである。   The plurality of first inorganic particles 15 are combined with each other to form a three-dimensional matrix structure (three-dimensional network structure, skeleton structure). The plurality of second inorganic particles 17 are connected to each other via a three-dimensional matrix structure including the plurality of first inorganic particles 15. Specifically, it is as follows.

複数の第1の無機粒子15は、複数の第2ネック部27を介して互いに結合している。第2ネック部27は、例えば物質の拡散によって形成されるものである。ただし、複数の第1の無機粒子15は、焼成されたセラミックのように緻密化はされておらず、複数の第1の無機粒子15間には複数の第1間隙G1が形成されている。すなわち、複数の第1の無機粒子15は、誘電体5において三次元マトリクス構造を構成している。   The plurality of first inorganic particles 15 are bonded to each other via the plurality of second neck portions 27. The second neck portion 27 is formed by, for example, material diffusion. However, the plurality of first inorganic particles 15 are not densified like a fired ceramic, and a plurality of first gaps G <b> 1 are formed between the plurality of first inorganic particles 15. That is, the plurality of first inorganic particles 15 form a three-dimensional matrix structure in the dielectric 5.

また、各第2の無機粒子17は、複数の第1の無機粒子15に対して複数の第1ネック部25を介して結合している。なお、第1ネック部25も第2ネック部27と同様に例えば物質の拡散によって形成されるものである。そして、複数の第2の無機粒子17は、複数の第1の無機粒子15からなる三次元マトリクス構造を介して互いに連結されている。なお、第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17間においても緻密化はなされておらず、これらの間には第2間隙G2が形成されている。   In addition, each second inorganic particle 17 is bonded to the plurality of first inorganic particles 15 via the plurality of first neck portions 25. Note that the first neck portion 25 is also formed by, for example, diffusion of a substance, like the second neck portion 27. The plurality of second inorganic particles 17 are connected to each other through a three-dimensional matrix structure including the plurality of first inorganic particles 15. The first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 are not densified, and a second gap G2 is formed between them.

複数の第2の無機粒子17同士は、その間に複数の第1の無機粒子15が介在していることから、そのほとんどは、直接当接していない。また、複数の第2の無機粒子17同士は、直接当接していたとしても、互いに結合はしていない(ネック部は形成されていない。)。また、第2ネック部27の幅w2は、第1ネック部25の幅w1よりも大きい。第1ネック部25及び第2ネック部27はいずれも、第1の無機粒子15と同一材料により形成されている。この場合、第1の無機粒子15と同一材料とは、第2の無機粒子17の成分を微量(EPMA分析により求められる測定で0.1質量%以下)含んでいてもよいことを意味する。   Most of the plurality of second inorganic particles 17 are not in direct contact with each other because the plurality of first inorganic particles 15 are interposed therebetween. Further, even if the plurality of second inorganic particles 17 are in direct contact with each other, they are not bonded to each other (the neck portion is not formed). Further, the width w2 of the second neck portion 27 is larger than the width w1 of the first neck portion 25. Both the first neck portion 25 and the second neck portion 27 are made of the same material as the first inorganic particles 15. In this case, the same material as the first inorganic particles 15 means that the component of the second inorganic particles 17 may be included in a trace amount (0.1% by mass or less as measured by EPMA analysis).

第1間隙G1及び第2間隙G2は、第1の無機粒子15が緻密化されないことによって形成されており、その大きさは、概略(オーダー的に)、第1の無機粒子15の粒径程度である。複数の第1間隙G1は、断面図においては閉じられているが、三次元的に互いに連通されている。そして、複数の第1間隙G1は、直接又は間接に誘電体5の主面に通じている。複数の第2間隙G2も、直接又は間接に誘電体5の主面に通じている。   The first gap G1 and the second gap G2 are formed when the first inorganic particles 15 are not densified, and the size is approximately (in order) about the particle size of the first inorganic particles 15. It is. The plurality of first gaps G1 are closed in the cross-sectional view, but are communicated with each other three-dimensionally. The plurality of first gaps G1 communicate with the main surface of the dielectric 5 directly or indirectly. The plurality of second gaps G2 also directly or indirectly communicate with the main surface of the dielectric 5.

複数の第1の無機粒子15及び複数の第2の無機粒子17からなる無機材料には、複数の空隙G3が形成されている。各空隙G3は、その内周面が複数の第1の無機粒子15及び複数の第2の無機粒子17により構成されている。複数の空隙G3も、直接又は間接に誘電体5の主面に通じている。   A plurality of gaps G <b> 3 are formed in the inorganic material composed of the plurality of first inorganic particles 15 and the plurality of second inorganic particles 17. Each gap G <b> 3 is configured with a plurality of first inorganic particles 15 and a plurality of second inorganic particles 17 on the inner peripheral surface thereof. The plurality of gaps G3 also communicate with the main surface of the dielectric 5 directly or indirectly.

樹脂19は、第1間隙G1、第2間隙G2及び空隙G3に充填されている。樹脂19は、例えば、エポキシ樹脂(比誘電率:2.5〜6)、ポリイミド樹脂(比誘電率:3.55)、シアノレジン樹脂(比誘電率:15〜20)、ポリビニルブチラール樹脂(PVB、比誘電率:3.9〜4)、フッ素樹脂(比誘電率:4〜8)、アクリル樹脂(比誘電率:2.7〜4.5)、ポリエチレンテレフタラート樹脂(PET、比誘電率:2.9〜3)、ポリプロピレン樹脂(PP、比誘電率:2.2〜2.3)である。また、樹脂19は、例えば、第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17、又は、第2の無機粒子17に比較して、誘電率が小さいものを用いるのがよい。   The resin 19 is filled in the first gap G1, the second gap G2, and the gap G3. Resin 19 is, for example, epoxy resin (relative dielectric constant: 2.5 to 6), polyimide resin (relative dielectric constant: 3.55), cyanoresin resin (relative dielectric constant: 15 to 20), polyvinyl butyral resin (PVB, Dielectric constant: 3.9-4), fluororesin (dielectric constant: 4-8), acrylic resin (dielectric constant: 2.7-4.5), polyethylene terephthalate resin (PET, relative dielectric constant: 2.9 to 3) and polypropylene resin (PP, relative dielectric constant: 2.2 to 2.3). In addition, as the resin 19, for example, a resin having a smaller dielectric constant than that of the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 or the second inorganic particles 17 may be used.

図3(a)〜図5(b)は、コンデンサ1の製造方法を説明する図である。コンデンサ1の製造方法は、図3(a)から図5(b)へ順次進行する。なお、図3(a)は、ボールミルの模式的な斜視図である。図3(b)及び図3(d)〜図5(b)は、図1(b)に対応する断面図である。図3(c)は、図2(b)と同様に誘電体5の一部拡大断面図である。   FIG. 3A to FIG. 5B are diagrams illustrating a method for manufacturing the capacitor 1. The manufacturing method of the capacitor 1 proceeds sequentially from FIG. 3 (a) to FIG. 5 (b). FIG. 3A is a schematic perspective view of the ball mill. FIG. 3B and FIG. 3D to FIG. 5B are cross-sectional views corresponding to FIG. FIG. 3C is a partially enlarged cross-sectional view of the dielectric 5 as in FIG.

まず、図3(a)に示すように、ボールミルを用いて第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17を所定の配合比で混合するとともに溶剤に分散させてスラリーを調製する。なお、第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17の配合比(体積比)は、上述したように、例えば、2:8〜4:6である。   First, as shown to Fig.3 (a), the 1st inorganic particle 15 and the 2nd inorganic particle 17 are mixed by a predetermined | prescribed compounding ratio using a ball mill, and it disperse | distributes to a solvent, and prepares a slurry. In addition, the compounding ratio (volume ratio) of the 1st inorganic particle 15 and the 2nd inorganic particle 17 is 2: 8-4: 6, for example, as mentioned above.

なお、溶剤は、例えば、メタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、又は、これらから選択された2種以上の混合物を含んだ有機溶剤である。   The solvent is, for example, methanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol, ethylene glycol monopropyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, xylene, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethylacetamide, or from these It is an organic solvent containing a mixture of two or more selected.

次に、図3(b)に示すように、作製したスラリーをキャリアフィルム31上に塗布してシート状に成形し、乾燥(溶剤を蒸発)させることにより、誘電体5(この時点では樹脂19を含まない)が多数個取りされる、無機材料からなる誘電層33を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, the produced slurry is applied onto a carrier film 31, formed into a sheet, and dried (the solvent is evaporated), whereby the dielectric 5 (resin 19 at this time) is formed. A dielectric layer 33 made of an inorganic material is formed.

スラリーの塗布は、例えば、ドクターブレード、ディスペンサー、バーコーター、ダイコーター又はスクリーン印刷を用いて行うことができる。スラリーの乾燥は、例えば加熱及び風乾により行われる。乾燥温度は、例えば、20℃以上且つ溶剤の沸点(二種類以上の溶剤を混合している場合には、最も沸点の低い溶剤の沸点)未満に設定される。   The application of the slurry can be performed using, for example, a doctor blade, a dispenser, a bar coater, a die coater, or screen printing. The slurry is dried by heating and air drying, for example. The drying temperature is set to, for example, 20 ° C. or higher and lower than the boiling point of the solvent (the boiling point of the lowest boiling point when two or more solvents are mixed).

乾燥中、第1の無機粒子15同士の結合が進行し、また、第1の無機粒子15と第2の無機粒子17との結合が進行する。ただし、高温に加熱しないため、ネック構造(第1ネック部25及び第2ネック部27)を維持することができ、第1の無機粒子15による骨格構造が形成される(第1間隙G1および第2間隙G2が形成される。)。   During the drying, the bonding between the first inorganic particles 15 proceeds, and the bonding between the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 proceeds. However, since it is not heated to a high temperature, the neck structure (the first neck portion 25 and the second neck portion 27) can be maintained, and a skeleton structure is formed by the first inorganic particles 15 (the first gap G1 and the first neck portion). 2 gap G2 is formed).

第1の無機粒子15は、第2の無機粒子17に比較して原子の運動が活発なので、第1の無機粒子15同士の第2ネック部27の方が第1の無機粒子15と第2の無機粒子17との第1ネック部25よりも太くなる。また、同様の理由により及び/又は拡散係数の相違により、第1ネック部25は主として第1の無機粒子15によって構成される。また、第2の無機粒子17同士は、第1の無機粒子15が間に介在していて結合が困難であるとともに、仮に互いに当接していても、原子の運動が活発でないことから、結合しにくい。なお、このような結合態様は、第1の無機粒子15の粒径が110nm以下であり、第2の無機粒子17の粒径が200nm以上である場合に好適に生じやすい。   Since the first inorganic particles 15 have more active atomic movements than the second inorganic particles 17, the second neck portion 27 between the first inorganic particles 15 is the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 15. It becomes thicker than the first neck portion 25 with the inorganic particles 17. Further, for the same reason and / or due to a difference in diffusion coefficient, the first neck portion 25 is mainly composed of the first inorganic particles 15. In addition, the second inorganic particles 17 are difficult to bond because the first inorganic particles 15 are interposed between them, and even if they are in contact with each other, the movement of atoms is not active, so the two inorganic particles 17 are bonded. Hateful. Such a binding mode is likely to occur suitably when the particle diameter of the first inorganic particles 15 is 110 nm or less and the particle diameter of the second inorganic particles 17 is 200 nm or more.

また、第1の無機粒子15の結合の進行に伴って複数の第1の無機粒子15全体としての収縮が生じ、空隙G3が形成される。なお、空隙G3は、第1の無機粒子15及び第2の無機粒子17の合計体積に対して、第2の無機粒子17を60体積%以上とするなど、第2の無機粒子17の体積%を比較的大きくすると形成されやすい。   Further, as the bonding of the first inorganic particles 15 progresses, the entire first inorganic particles 15 contract as a whole, and the gap G3 is formed. The gap G3 is, for example, 60% by volume or more of the second inorganic particles 17 with respect to the total volume of the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17; If it is relatively large, it is likely to be formed.

キャリアフィルム31は、樹脂等の適宜な材料により形成されていてよいが、耐熱性、機械的強度及びコストの観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)により形成されていることが好ましい。   The carrier film 31 may be formed of an appropriate material such as a resin, but is preferably formed of polyethylene terephthalate (PET) from the viewpoint of heat resistance, mechanical strength, and cost.

次に、図3(c)に示すように、誘電層33に溶融状態又は液状の樹脂を含浸させる。例えば、スピンコーターによって、樹脂を誘電層33の主面に塗布しつつ誘電層33に含浸しない樹脂は回収する。スクリーン印刷等によって必要十分な量の樹脂を誘電層33に供給してもよい。なお、含浸は、毛細管力によってなされる。含浸した溶融状態又は液状の樹脂が硬化すると、第1間隙G1、第2間隙G2及び空隙G3に充填された樹脂19が形成される。   Next, as shown in FIG. 3C, the dielectric layer 33 is impregnated with a molten or liquid resin. For example, the resin that does not impregnate the dielectric layer 33 while the resin is applied to the main surface of the dielectric layer 33 is recovered by a spin coater. A necessary and sufficient amount of resin may be supplied to the dielectric layer 33 by screen printing or the like. Impregnation is performed by capillary force. When the impregnated molten or liquid resin is cured, the resin 19 filled in the first gap G1, the second gap G2, and the gap G3 is formed.

その後、特に図示しないが、誘電層33に対して加熱処理を行う。これにより、粒子同士の結合は強固になる。この加熱温度は、無機材料の粒成長を抑制するために無機材料の結晶開始温度未満であることが好ましく、また、残存した溶剤を蒸発させるために溶剤の沸点以上であることが好ましい。例えば、第1の無機粒子15がシリカ(結晶開始温度1300℃)からなる場合、加熱温度は100〜600℃である。なお、この加熱処理は、樹脂の誘電層33への含浸よりも前に行われてもよい。   Thereafter, although not particularly illustrated, the dielectric layer 33 is subjected to heat treatment. Thereby, the coupling | bonding of particle | grains becomes strong. This heating temperature is preferably less than the crystal start temperature of the inorganic material in order to suppress grain growth of the inorganic material, and is preferably equal to or higher than the boiling point of the solvent in order to evaporate the remaining solvent. For example, when the 1st inorganic particle 15 consists of silica (crystallization start temperature 1300 degreeC), heating temperature is 100-600 degreeC. In addition, this heat treatment may be performed before impregnation of the dielectric layer 33 with resin.

次に、図3(d)に示すように、内部電極7を誘電体5上に形成する。例えば、メタルマスクを介して内部電極7となる金属を誘電体5に蒸着することによってパターニングされた内部電極7を形成する。なお、内部電極7は、めっき法やフォトリソグラフィーあるいは金属箔の転写等によって形成されてもよい。   Next, as shown in FIG. 3D, the internal electrode 7 is formed on the dielectric 5. For example, the patterned internal electrode 7 is formed by vapor-depositing a metal to be the internal electrode 7 on the dielectric 5 through a metal mask. The internal electrode 7 may be formed by plating, photolithography, metal foil transfer, or the like.

そして、図3(b)〜図3(d)を参照して説明した工程を繰り返すことにより、図4(a)さらには図4(b)に示すように、誘電体5(誘電層33)及び内部電極7を積層していく。なお、このように繰り返しの塗工によって積層していくことにより、キャリアフィルム31の使用量を低減することができる。また、図3(d)に示した内部電極7の形成された誘電層33を、逐次キャリアフィルム31を剥がしながら積層していく工法を用いてもよい。   Then, by repeating the steps described with reference to FIGS. 3B to 3D, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the dielectric 5 (dielectric layer 33). And the internal electrode 7 is laminated | stacked. In addition, the usage-amount of the carrier film 31 can be reduced by laminating | stacking by repeating coating in this way. Alternatively, a method of laminating the dielectric layer 33 formed with the internal electrodes 7 shown in FIG. 3D while sequentially peeling the carrier film 31 may be used.

なお、積層体8は、1軸プレスからなる仮プレス及び静水圧プレスからなる本プレス等を経て、誘電層33と内部電極7との間及び誘電層33間の密着が強化されてよい。   In addition, the laminated body 8 may be strengthened between the dielectric layer 33 and the internal electrode 7 and between the dielectric layers 33 through a temporary press composed of a uniaxial press and a main press composed of an isostatic press.

その後、図4(c)に示すように、キャリアフィルム31を剥離し、ダイシングブレード若しくはレーザ等を用いて誘電層33を個片にカットする。   Thereafter, as shown in FIG. 4C, the carrier film 31 is peeled off, and the dielectric layer 33 is cut into individual pieces using a dicing blade or a laser.

次に、図5(a)に示すように外部電極9を形成する。例えば、誘電体5及び内部電極7からなる積層体8の側面に金属を溶射することによって外部電極9を形成する。また、複数の積層体8をディップ治具に整列させて積層体8の側面をめっき液に浸透させることなどにより、外部電極9の外層にSn等のめっきを施してもよい。   Next, the external electrode 9 is formed as shown in FIG. For example, the external electrode 9 is formed by spraying metal on the side surface of the multilayer body 8 including the dielectric 5 and the internal electrode 7. Alternatively, the outer layer of the external electrode 9 may be plated with Sn or the like by aligning the plurality of laminated bodies 8 with a dip jig and allowing the side surfaces of the laminated bodies 8 to penetrate into the plating solution.

次に、図5(b)に示すように、リード4を外部電極9に接合する。例えば、溶接によってリード4を外部電極9に接合する。なお、レーザ溶接を用いる場合においては、リード4及び外部電極9の外装がレーザを吸収しやすいSnによって覆われていることが好ましい。   Next, as shown in FIG. 5B, the lead 4 is bonded to the external electrode 9. For example, the lead 4 is joined to the external electrode 9 by welding. When laser welding is used, it is preferable that the exterior of the lead 4 and the external electrode 9 is covered with Sn that easily absorbs laser.

そして、図2(b)に示すように、外装部11を形成する。例えば、まず、真空雰囲気下で下塗り樹脂をチップ全体に含浸させ、樹脂種に応じて熱硬化若しくは紫外線硬化させる。その後、エポキシを主成分とする樹脂を粉体塗装等によって塗布し、硬化させる。このように外装部11が形成され、ひいては、コンデンサ1が作製される。   And the exterior part 11 is formed as shown in FIG.2 (b). For example, first, an undercoat resin is impregnated in the whole chip in a vacuum atmosphere, and then thermosetting or ultraviolet curing is performed according to the resin type. Thereafter, a resin mainly composed of epoxy is applied by powder coating or the like and cured. Thus, the exterior portion 11 is formed, and as a result, the capacitor 1 is manufactured.

以上のとおり、実施形態のコンデンサ1は、1対の内部電極7と、当該1対の内部電極7間に位置する誘電体5と、を有する。誘電体5は、粒径が130nm以下の複数の第1の無機粒子15と、粒径が160nm以上の複数の第2の無機粒子17と、を含む。第2の無機粒子17同士は、複数の第1の無機粒子15を互いに結合してなる三次元マトリクス構造を介して連結されている。   As described above, the capacitor 1 according to the embodiment includes the pair of internal electrodes 7 and the dielectric 5 positioned between the pair of internal electrodes 7. The dielectric 5 includes a plurality of first inorganic particles 15 having a particle size of 130 nm or less and a plurality of second inorganic particles 17 having a particle size of 160 nm or more. The second inorganic particles 17 are connected to each other through a three-dimensional matrix structure formed by bonding a plurality of first inorganic particles 15 to each other.

従って、三次元マトリクス構造によって第2の無機粒子17の周囲において電界が集中することを抑制でき、絶縁耐圧を高めることができる。また、三次元マトリクス構造のアンカー効果によって誘電体5と内部電極7との接合性も向上する。また、誘電体5は、焼成されず、ひいては、焼成による内部電極7の酸化は生じないことから、内部電極7としてCu等の酸化しやすい金属を利用することが容易化される。また、例えば、第2の無機粒子17のみで誘電体5を構成すると、1つの第2の無機粒子17の周囲に多くの他の第2の無機粒子17を配置することが困難であることから、その三次元マトリックス構造は緻密でなく、電界集中の抑制効果が発揮されなかったり、接触面積が小さくなるが、そのような不都合は生じない。   Therefore, the electric field concentration around the second inorganic particles 17 can be suppressed by the three-dimensional matrix structure, and the withstand voltage can be increased. Further, the bondability between the dielectric 5 and the internal electrode 7 is improved by the anchor effect of the three-dimensional matrix structure. In addition, since the dielectric 5 is not fired, and hence the internal electrode 7 is not oxidized by firing, it is easy to use a metal that is easily oxidized, such as Cu, as the internal electrode 7. In addition, for example, if the dielectric 5 is composed of only the second inorganic particles 17, it is difficult to dispose many other second inorganic particles 17 around one second inorganic particle 17. The three-dimensional matrix structure is not dense, and the effect of suppressing electric field concentration is not exhibited, or the contact area is reduced, but such inconvenience does not occur.

また、コンデンサ1では、第1の無機粒子15および第2の無機粒子17の少なくとも一方はペロブスカイト構造を有している。従って、誘電体5の誘電率を高くすることができ、絶縁耐圧の向上によって高電圧を印加できることと相俟って、容量の大きいコンデンサを実現することができる。   In the capacitor 1, at least one of the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 has a perovskite structure. Accordingly, the dielectric constant of the dielectric 5 can be increased, and in combination with the fact that a high voltage can be applied by improving the withstand voltage, a capacitor having a large capacity can be realized.

また、コンデンサ1では、第1の無機粒子15および第2の無機粒子17は第1ネック部25を介して結合している。従って、第1の無機粒子15と第2の無機粒子17とが単に当接することによって第2の無機粒子17が三次元マトリクス構造に保持されている場合に比較して、誘電体5の強度が向上する。   In the capacitor 1, the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17 are bonded via the first neck portion 25. Therefore, compared with the case where the second inorganic particles 17 are held in a three-dimensional matrix structure by simply contacting the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17, the strength of the dielectric 5 is higher. improves.

また、コンデンサ1では、第1ネック部25が第1の無機粒子15と同一材料からなる。従って、例えば、第2の無機粒子17の外周面に第2の無機粒子17の材料による凹凸が生じることが抑制され、その結果、第2の無機粒子17の誘電率を高くしても、当該外周面の局所において電界集中が生じることが抑制される。また、第1の無機粒子15は結合に好適な材料とし、第2の無機粒子17は誘電率が高い材料とするなどして、強度を向上させつつ誘電率を向上させることができる。   In the capacitor 1, the first neck portion 25 is made of the same material as the first inorganic particles 15. Therefore, for example, unevenness due to the material of the second inorganic particles 17 is suppressed on the outer peripheral surface of the second inorganic particles 17, and as a result, even if the dielectric constant of the second inorganic particles 17 is increased, Electric field concentration is suppressed from occurring locally on the outer peripheral surface. Moreover, the dielectric constant can be improved while improving the strength by using the first inorganic particles 15 as a material suitable for bonding and the second inorganic particles 17 as a material having a high dielectric constant.

また、コンデンサ1では、第1の無機粒子15同士が第2ネック部27を介して互いに結合している。従って、第1の無機粒子15同士は物質の拡散に基づく結合によって結合されており、強固に結合される。また、第1の無機粒子15同士の結合と、第1の無機粒子15と第2の無機粒子17との結合との双方がネック部を介したものであることから、製造方法が簡素化される。   In the capacitor 1, the first inorganic particles 15 are bonded to each other via the second neck portion 27. Accordingly, the first inorganic particles 15 are bonded together by bonding based on the diffusion of the substance, and are firmly bonded. Moreover, since both the coupling | bonding of the 1st inorganic particles 15 and the coupling | bonding of the 1st inorganic particle 15 and the 2nd inorganic particle 17 are via a neck part, a manufacturing method is simplified. The

また、コンデンサ1では、三次元マトリクス構造をなす第1の無機粒子15間に樹脂19が存在する。従って、第1の無機粒子15間の第1間隙G1が真空になっている場合等に比較して、誘電体5内部の誘電率を向上させて容量を大きくすることができるとともに、粒子とその外側との誘電率の差を縮小して電界集中が生じることを抑制し、絶縁耐力を向上させることができる。さらに、樹脂19によって三次元マトリクス構造の強度が補強される。   In the capacitor 1, the resin 19 exists between the first inorganic particles 15 having a three-dimensional matrix structure. Therefore, compared to the case where the first gap G1 between the first inorganic particles 15 is in a vacuum, etc., the dielectric constant inside the dielectric 5 can be improved to increase the capacity, and the particles and their It is possible to reduce the difference in dielectric constant from the outside and suppress the occurrence of electric field concentration and improve the dielectric strength. Furthermore, the strength of the three-dimensional matrix structure is reinforced by the resin 19.

また、コンデンサ1では、第2の無機粒子17同士は直接結合していない。従って、第2の無機粒子17同士が結合した大きな粒子が存在することが抑制され、ひいては、電気特性や機械特性に関して異方性が生じることが抑制される。   In the capacitor 1, the second inorganic particles 17 are not directly bonded to each other. Accordingly, the presence of large particles in which the second inorganic particles 17 are bonded to each other is suppressed, and as a result, the occurrence of anisotropy with respect to the electrical characteristics and mechanical characteristics is suppressed.

また、コンデンサ1では、第2ネック部27の幅w2は第1ネック部25の幅w1よりも大きい。別の観点では、三次元マトリクス構造は、太い部分(第1の無機粒子15)と細い部分(第2ネック部27)との太さの差をもたせていることになる。その結果、第2の無機粒子17の周囲において電界を好適に迂回させることができる。また、三次元マトリクス構造を構成する第1の無機粒子15間の結合がより強固になされることになり、誘電体5の機械的強度も向上する。   In the capacitor 1, the width w 2 of the second neck portion 27 is larger than the width w 1 of the first neck portion 25. From another viewpoint, the three-dimensional matrix structure has a difference in thickness between the thick portion (first inorganic particles 15) and the thin portion (second neck portion 27). As a result, the electric field can be appropriately bypassed around the second inorganic particles 17. In addition, the bonding between the first inorganic particles 15 constituting the three-dimensional matrix structure is made stronger, and the mechanical strength of the dielectric 5 is also improved.

また、コンデンサ1では、第1の無機粒子15は第1の誘電率を有し、第2の無機粒子17は前記第1の誘電率よりも高い第2の誘電率を有する。従って、第1の無機粒子15と第2の無機粒子17との配合比率を適宜に変更することにより、任意の誘電率の誘電体5を得ることなどが可能である。また、一般に、誘電率が高い材料は、誘電損失が大きいことから、第2の誘電率の材料のみで誘電体5を形成する場合に比較して、誘電率と誘電損失とを好適にバランスさせて要求される仕様に応じることが可能となる。   In the capacitor 1, the first inorganic particles 15 have a first dielectric constant, and the second inorganic particles 17 have a second dielectric constant higher than the first dielectric constant. Therefore, it is possible to obtain the dielectric 5 having an arbitrary dielectric constant by appropriately changing the blending ratio of the first inorganic particles 15 and the second inorganic particles 17. In general, since a material having a high dielectric constant has a large dielectric loss, the dielectric constant and the dielectric loss are suitably balanced as compared with the case where the dielectric 5 is formed only from the material having the second dielectric constant. It is possible to meet the required specifications.

(実施例)
実施形態の誘電体5について、具体的な材料の選択及び寸法の設定等を行い、実施例に係る誘電体(試料)を作製し、その研磨面をSEMによって観察し、また、絶縁耐力を調べた。具体的には、以下のとおりである。
(Example)
For the dielectric 5 of the embodiment, specific materials are selected, dimensions are set, etc., the dielectric (sample) according to the example is manufactured, the polished surface is observed by SEM, and the dielectric strength is examined. It was. Specifically, it is as follows.

(実施例の誘電体の製造方法)
まず、以下の第1の無機粒子及び第2の無機粒子を用意した。
第1の無機粒子:
材料:シリカ、粒径:130nm以下(平均粒径60nm)
第2の無機粒子:
材料:チタン酸バリウム、粒径:160nm以上(平均粒径340nm)
(Manufacturing Method of Dielectric of Example)
First, the following first inorganic particles and second inorganic particles were prepared.
First inorganic particles:
Material: Silica, particle size: 130 nm or less (average particle size 60 nm)
Second inorganic particles:
Material: Barium titanate, particle size: 160 nm or more (average particle size 340 nm)

上記の第1の無機粒子及び第2の無機粒子を体積比で3:7になるように配合し、MEK(メチルエチルケトン)中に分散させてスラリーを調製した。   The first inorganic particles and the second inorganic particles were blended in a volume ratio of 3: 7, and dispersed in MEK (methyl ethyl ketone) to prepare a slurry.

この後、上記スラリーをコーターを用いてキャリアフィルム上に塗布してシート状に成形し、乾燥させて、厚み10μmの誘電層33を得た。次に、エポキシ樹脂をシートに含浸させて、80〜250℃の温度で熱処理を行って誘電体5を作製した。   Thereafter, the slurry was applied on a carrier film using a coater, formed into a sheet shape, and dried to obtain a dielectric layer 33 having a thickness of 10 μm. Next, the dielectric material 5 was produced by impregnating the sheet with an epoxy resin and performing heat treatment at a temperature of 80 to 250 ° C.

(比較例の誘電体の製造方法)
比較例として、第2の無機粒子と同じチタン酸バリウム粒子とエポキシ樹脂とを混合して調整したスラリーから作製した厚み10μmのシートを同じ条件(80〜250℃)で加熱して誘電体を作製した。
(Manufacturing method of dielectric of comparative example)
As a comparative example, a 10 μm thick sheet prepared from a slurry prepared by mixing the same barium titanate particles and epoxy resin as the second inorganic particles was heated under the same conditions (80 to 250 ° C.) to produce a dielectric. did.

そして、上記の実施例及び比較例の誘電体のそれぞれの両主面のほぼ全面に蒸着によりAl膜を形成して試料を作製した。   Then, an Al film was formed on almost the entire main surfaces of the dielectrics of the above-described examples and comparative examples to prepare a sample.

(実施例の誘電体の粒径測定方法)
上記のように作製した誘電体5を研磨して第1の無機粒子及び第2の無機粒子を露出させた。
(Method of measuring particle size of dielectric material of example)
The dielectric 5 produced as described above was polished to expose the first inorganic particles and the second inorganic particles.

次に、30000倍の倍率でSEMによりSEI及びBEMを得て、そのうち、縦横の長さが約20μm×約15μmの領域を選択して粒子の解析を行った。   Next, SEI and BEM were obtained by SEM at a magnification of 30000 times. Of these, a region having a length and width of about 20 μm × about 15 μm was selected, and the particles were analyzed.

粒子の解析では、まず、観察した粒子一つ一つをEDSにて元素分析し、シリカとチタン酸バリウムとの判別を行った。   In the analysis of the particles, first, each observed particle was subjected to elemental analysis by EDS to discriminate between silica and barium titanate.

次に、粒子径の測定をマウンテック社製の画像解析式粒度分布測定ソフトウェア「マックビュー」を用いて行った。具体的には、まず、EDSにて判別した粒子を1個ずつ指定し、ソフトウエアの機能により粒子の領域を判定した。次に、ソフトウエアに判別させた領域の面積から、円相当径を算出させ、その値を粒子径とし、粒子径の最大値、最小値および平均値を求めた。なお、シリカ粒子はSEIから粒子径の解析を行った。チタン酸バリウム粒子はBEIから粒子径の解析を行った。   Next, the particle size was measured using image analysis type particle size distribution measurement software “Macview” manufactured by Mountec. Specifically, first, the particles determined by EDS were specified one by one, and the particle region was determined by the software function. Next, the equivalent circle diameter was calculated from the area of the region determined by the software, and the value was defined as the particle diameter, and the maximum value, minimum value, and average value of the particle diameter were obtained. Silica particles were analyzed for particle size from SEI. The particle diameter of the barium titanate particles was analyzed from BEI.

(実施例の解析結果)
図6は、実施例の誘電体5に係るSEIの一例であり、図7は、図6の領域VIIの拡大像である。ただし、これらの写真は、樹脂の含浸前のものである。これらの写真に示されるように、第2の無機粒子23同士は、複数の第1の無機粒子21によって形成された三次元マトリクス構造によって連結されている。
(Analysis result of Example)
FIG. 6 is an example of SEI related to the dielectric 5 of the embodiment, and FIG. 7 is an enlarged image of a region VII in FIG. However, these photographs are before resin impregnation. As shown in these photographs, the second inorganic particles 23 are connected by a three-dimensional matrix structure formed by the plurality of first inorganic particles 21.

図8は、解析の結果から得られた実施例に係る粒径の分布を示す図である。横軸は、粒径を対数軸で示し、縦軸は、体積%を示している。体積%は、解析対象の領域における全粒子の体積に対する各粒子の体積割合である。実線L1は第1の無機粒子の粒径及び体積%を示し、実線L2は第2の無機粒子の粒径及び体積%を示し、実線L3は全粒子の累積体積%を示している。   FIG. 8 is a diagram showing the particle size distribution according to the example obtained from the result of the analysis. The horizontal axis indicates the particle size by a logarithmic axis, and the vertical axis indicates volume%. Volume% is the volume ratio of each particle to the volume of all particles in the region to be analyzed. A solid line L1 indicates the particle diameter and volume% of the first inorganic particles, a solid line L2 indicates the particle diameter and volume% of the second inorganic particles, and a solid line L3 indicates the cumulative volume% of all particles.

この実施例における第1の無機粒子及び第2の無機粒子の粒径の最小値、最大値及び平均値は以下のとおりであった。
最小値(nm) 最大値(nm) 平均値(nm)
第1材料粒子 31 123 56
第2材料粒子 161 539 332
The minimum value, the maximum value, and the average value of the particle diameters of the first inorganic particles and the second inorganic particles in this example were as follows.
Minimum value (nm) Maximum value (nm) Average value (nm)
First material particles 31 123 56
Second material particles 161 539 332

作製した試料について交流電源を用いて破壊電界強度を測定した。その結果は、以下のとおりであった。
比較例:43.2(V/μm)
実施例:57.3(V/μm)
このように、実施例は比較例よりも高い破壊電界強度を示した。
The breakdown electric field strength of the produced sample was measured using an AC power source. The results were as follows.
Comparative example: 43.2 (V / μm)
Example: 57.3 (V / μm)
Thus, the example showed a higher breakdown field strength than the comparative example.

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.

コンデンサは、積層型のものに限定されず、例えば、一の誘電体のみを有する単板型のものであってもよいし、誘電体及び電極が巻かれた巻き型のものであってもよい。また、コンデンサは、リード付きのものに限定されず、例えば、表面実装されるチップ型のものであってもよい。また、コンデンサは、回路基板の一部として構成されたものであってもよい。また、コンデンサは、2重に重ねられた電極が誘電体を挟んで対向するものであってもよいし、複数対の電極が直列に接続されるものであってもよい。   The capacitor is not limited to the multilayer type, and may be, for example, a single plate type having only one dielectric, or a wound type in which a dielectric and an electrode are wound. . Further, the capacitor is not limited to the one with leads, and may be, for example, a chip type that is surface-mounted. The capacitor may be configured as a part of the circuit board. In addition, the capacitor may be one in which two stacked electrodes are opposed to each other with a dielectric interposed therebetween, or a plurality of pairs of electrodes may be connected in series.

また、コンデンサが積層型のものである場合において、誘電体が複数積層されたブロック体を接着層を介して積層してもよい。この接着層は、誘電体間に位置してもよいし、電極間に位置してもよい。最外層は誘電体(電極よりも外側の誘電体)に代えて樹脂層としてもよい。   In the case where the capacitor is a multilayer type, a block body in which a plurality of dielectrics are stacked may be stacked via an adhesive layer. This adhesive layer may be located between the dielectrics or between the electrodes. The outermost layer may be a resin layer instead of the dielectric (dielectric outside the electrode).

第1の無機粒子及び第2の無機粒子は、互いに同一の材料によって構成されていてもよい。例えば、第1の無機粒子及び第2の無機粒子の双方がシリカによって構成されていてもよい。   The first inorganic particles and the second inorganic particles may be composed of the same material. For example, both the first inorganic particles and the second inorganic particles may be made of silica.

1…コンデンサ、5…誘電体、7…内部電極(電極)、15…第1の無機粒子、17…第2の無機粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Capacitor, 5 ... Dielectric, 7 ... Internal electrode (electrode), 15 ... 1st inorganic particle, 17 ... 2nd inorganic particle.

Claims (8)

1対の電極と、
前記1対の電極間に位置し、樹脂を含む誘電体と、
を有し、
前記誘電体は、
粒径が130nm以下の複数の無常誘電体粒子と、
粒径が160nm以上の複数の無強誘電体粒子と、を含み、
粒度分布において前記無機常誘電体粒子の山の最大頻度を示す粒径と前記無機強誘電体粒子の山の最大頻度を示す粒径との差が100nm以上であり、
記無強誘電体粒子同士は、前記複数の無常誘電体粒子を互いに結合してなる三次元マトリクス構造を介して連結されている
コンデンサ。
A pair of electrodes;
A dielectric located between the pair of electrodes and comprising a resin ;
Have
The dielectric is
Particle size and more of the following non-aircraft paraelectric particles 130 nm,
Particle size comprises a plurality of non-aircraft ferroelectric particles above 160 nm,
The difference between the particle size indicating the maximum frequency of the peaks of the inorganic paraelectric particles and the particle size indicating the maximum frequency of the peaks of the inorganic ferroelectric particles in the particle size distribution is 100 nm or more,
Before cinchona machine ferroelectric particles each other, capacitors that are connected via a three-dimensional matrix structure formed by combining the plurality of non-aircraft paraelectric particles together.
記無常誘電体粒子および前記無強誘電体粒子の少なくとも一方はペロブスカイト構造を有している
請求項1に記載のコンデンサ。
Capacitor of claim 1 wherein at least one of the previous cinchona machine paraelectric particles and before quinic machine ferroelectric particles having a perovskite structure.
記無常誘電体粒子および前記無強誘電体粒子は第1のネック部を介して結合している
請求項1または2に記載のコンデンサ。
Before cinchona machine paraelectric particles and before quinic machine ferroelectric particles capacitor according to claim 1 or 2 is attached via a first neck portion.
前記第1のネック部が前記無常誘電体粒子と同一材料からなる
請求項3に記載のコンデンサ。
Capacitor according to claim 3, wherein the first neck portion is made of pre-quinic machine paraelectric particles of the same material.
記無常誘電体粒子同士が第2のネック部を介して互いに結合している
請求項3に記載のコンデンサ。
Capacitor according to claim 3 before quinic machine paraelectric grains are bonded to each other through a second neck portion.
前記三次元マトリクス構造をなす前記無常誘電体粒子間に樹脂が存在する
請求項1に記載のコンデンサ。
Capacitor according to claim 1, there is a resin to between quinic machine paraelectric particles before forming the three-dimensional matrix structure.
記無強誘電体粒子それぞれに当接している他の前記無強誘電体粒子の数は、前記無強誘電体粒子それぞれに当接している前記無常誘電体粒子の数よりも少ない
請求項3に記載のコンデンサ。
The number of other pre-quinic machine ferroelectric particles in contact with the front respectively quinic machine ferroelectric particles, prefrontal each quinic machine ferroelectric particles in contact with quinic machine paraelectric particles The capacitor according to claim 3.
記無常誘電体粒子は第1の誘電率を有し、前記無強誘電体粒子は前記第1の誘電率よりも高い第2の誘電率を有する
請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載のコンデンサ。
Before cinchona machine paraelectric particles have a first dielectric constant, pre-quinic machine ferroelectric particles of claims 1 to 7 having a second dielectric constant higher than the first dielectric constant The capacitor according to any one of the above items.
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