JPH06340472A - セラミック組成物、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
セラミック組成物、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ及びその製造方法Info
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- JPH06340472A JPH06340472A JP5125655A JP12565593A JPH06340472A JP H06340472 A JPH06340472 A JP H06340472A JP 5125655 A JP5125655 A JP 5125655A JP 12565593 A JP12565593 A JP 12565593A JP H06340472 A JPH06340472 A JP H06340472A
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Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結により内部電極に使用する金属材料が酸
化されたり誘電体セラミック組成物と反応することのな
いコンデンサ及びバリスタとして機能しうる。 【構成】 １００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜２mo
lのＭｎＯ、及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる誘
電体組成物と、０.０１mol〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５
mol〜１０molのＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣ
ａ(1-X)｝ＳｉＯ3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）の
うちから選ばれた少なくとも一種のガラス成分からなる
第２の組成物とを含有するセラミック組成物によりバリ
スタ機能付き積層セラミックコンデンサを構成する。
化されたり誘電体セラミック組成物と反応することのな
いコンデンサ及びバリスタとして機能しうる。 【構成】 １００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜２mo
lのＭｎＯ、及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる誘
電体組成物と、０.０１mol〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５
mol〜１０molのＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣ
ａ(1-X)｝ＳｉＯ3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）の
うちから選ばれた少なくとも一種のガラス成分からなる
第２の組成物とを含有するセラミック組成物によりバリ
スタ機能付き積層セラミックコンデンサを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通常は電圧の低いノイ
ズや高周波のノイズを吸収するセラミックコンデンサと
して動作し、高電圧のパルスや静電気等の異常電圧が機
器内に侵入したときはバリスタとして動作するバリスタ
機能付き積層セラミックコンデンサに係る。
ズや高周波のノイズを吸収するセラミックコンデンサと
して動作し、高電圧のパルスや静電気等の異常電圧が機
器内に侵入したときはバリスタとして動作するバリスタ
機能付き積層セラミックコンデンサに係る。
【０００２】
【従来の技術】低電圧・微小電流で動作するＩＣを多用
している最近の電子装置のノイズに対する耐性は低下し
ており、ノイズによる誤動作が多々見られる。ノイズに
は持続的で他のノイズ発生源から侵入する比較的電圧の
低い交流ノイズと、電子装置の内部で発生あるいは外部
から侵入する静電気の放電あるいは接点等における放電
による高電圧のインパルスノイズがあり、低電圧の交流
ノイズを除去するためには交流ノイズをバイパスさせる
バイパスコンデンサが用いられている。
している最近の電子装置のノイズに対する耐性は低下し
ており、ノイズによる誤動作が多々見られる。ノイズに
は持続的で他のノイズ発生源から侵入する比較的電圧の
低い交流ノイズと、電子装置の内部で発生あるいは外部
から侵入する静電気の放電あるいは接点等における放電
による高電圧のインパルスノイズがあり、低電圧の交流
ノイズを除去するためには交流ノイズをバイパスさせる
バイパスコンデンサが用いられている。
【０００３】また、高電圧のインパルスノイズを除去す
るためには電圧と電流との関係が非直線性を示すバリス
タを用いてインパルスノイズの通過を阻止している。こ
のように、交流ノイズとインパルスノイズとはその除去
手段が異なり、電子装置には交流ノイズ除去用のコンデ
ンサとインパルスノイズ除去用のバリスタの両方が必要
であったため部品点数が多くなり、そのための回路も複
雑になっていた。
るためには電圧と電流との関係が非直線性を示すバリス
タを用いてインパルスノイズの通過を阻止している。こ
のように、交流ノイズとインパルスノイズとはその除去
手段が異なり、電子装置には交流ノイズ除去用のコンデ
ンサとインパルスノイズ除去用のバリスタの両方が必要
であったため部品点数が多くなり、そのための回路も複
雑になっていた。
【０００４】このような問題を解決するため、特開昭５
７−２０７３１９号公報，特開昭６０−２０６００１号
公報，特開昭６１−４４４０５号公報等に誘電体セラミ
ックの外側にバリスタ層を設けることによりコンデンサ
とバリスタの両方の機能を有する複合機能素子が、特公
昭４３−２９５００，特開昭５７−２７００１号公報等
にコンデンサを構成する誘電体セラミックの結晶粒界に
バリスタ層を形成した複合機能素子が各々記載されてい
る。
７−２０７３１９号公報，特開昭６０−２０６００１号
公報，特開昭６１−４４４０５号公報等に誘電体セラミ
ックの外側にバリスタ層を設けることによりコンデンサ
とバリスタの両方の機能を有する複合機能素子が、特公
昭４３−２９５００，特開昭５７−２７００１号公報等
にコンデンサを構成する誘電体セラミックの結晶粒界に
バリスタ層を形成した複合機能素子が各々記載されてい
る。
【０００５】図１に積層コンデンサを構成する積層誘電
体セラミックの結晶粒界にバリスタ層が形成された複合
機能素子の一部破断斜視図を示すが、この複合機能素子
は最近多用されている表面実装（ＳＭＴ）型の「チップ
コン」と呼ばれているものである。この複合機能素子１
は、全体の形状が直方体であり、直方体である積層セラ
ミックコンデンサ本体２の１組の対向面に各々端子電極
３，４が設けられている。
体セラミックの結晶粒界にバリスタ層が形成された複合
機能素子の一部破断斜視図を示すが、この複合機能素子
は最近多用されている表面実装（ＳＭＴ）型の「チップ
コン」と呼ばれているものである。この複合機能素子１
は、全体の形状が直方体であり、直方体である積層セラ
ミックコンデンサ本体２の１組の対向面に各々端子電極
３，４が設けられている。
【０００６】この積層セラミックコンデンサ本体２は、
Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ合金，Ｎｉ等の導電体層からなる４枚
の内部電極５，６，７，８の間にＢａＴｉＯ3系誘電体
層９，１０，１１が積層され、さらに内部電極の上面及
び内部電極８の下面には各々この誘電体材料からなる誘
電体層１２及び１３が形成されている。このバリスタ機
能付き積層セラミックコンデンサは通常の積層セラミッ
クコンデンサと異なり、積層された誘電体セラミック層
中の結晶粒界にはバリスタ層が形成されている。
Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ合金，Ｎｉ等の導電体層からなる４枚
の内部電極５，６，７，８の間にＢａＴｉＯ3系誘電体
層９，１０，１１が積層され、さらに内部電極の上面及
び内部電極８の下面には各々この誘電体材料からなる誘
電体層１２及び１３が形成されている。このバリスタ機
能付き積層セラミックコンデンサは通常の積層セラミッ
クコンデンサと異なり、積層された誘電体セラミック層
中の結晶粒界にはバリスタ層が形成されている。
【０００７】内部電極５，６，７，８は１つおきに引出
し電極に接続、すなわち内部電極６，８は引出し電極２
に、内部電極５，７は図示しない他方の引出し電極に接
続されており、このことにより内部電極５と６の間、内
部電極６と７の間及び内部電極７と８の間に並列接続さ
れたコンデンサが形成されている。これらの端子電極
３，４はガラスフリット含有導電ペーストを塗布又は印
刷・焼き付けされた導電層にメッキ層の被覆あるいは金
属キャップの圧入によって構成されている。
し電極に接続、すなわち内部電極６，８は引出し電極２
に、内部電極５，７は図示しない他方の引出し電極に接
続されており、このことにより内部電極５と６の間、内
部電極６と７の間及び内部電極７と８の間に並列接続さ
れたコンデンサが形成されている。これらの端子電極
３，４はガラスフリット含有導電ペーストを塗布又は印
刷・焼き付けされた導電層にメッキ層の被覆あるいは金
属キャップの圧入によって構成されている。
【０００８】このバリスタ機能付きコンデンサは通常使
用状態においては低電圧交流ノイズをバイパスさせるコ
ンデンサとして動作し、高電圧のインパルスノイズが侵
入した場合には、抵抗値が非直線的に低下し異常電圧を
バイパスさせるバリスタとして動作する。
用状態においては低電圧交流ノイズをバイパスさせるコ
ンデンサとして動作し、高電圧のインパルスノイズが侵
入した場合には、抵抗値が非直線的に低下し異常電圧を
バイパスさせるバリスタとして動作する。
【０００９】しかし、このような構成を有する従来のコ
ンデンサ機能とバリスタ機能とを有する複合機能素子
は、通常使用状態における絶縁抵抗が数１,０００Ω程
度と低いため漏れ電流が大きく、コンデンサとしての機
能は充分ではない。また、交流電圧を有効にバイパスさ
せるためにはコンデンサの靜電容量を充分に確保するた
めに、積層構造を採用しているが、積層構造にするとバ
リスタ機能に必要な結晶粒界のバリスタ層を均一に形成
することが極めて困難である。このように、半導体セラ
ミック材料を用いたコンデンサやバリスタの積層チップ
化は困難である。
ンデンサ機能とバリスタ機能とを有する複合機能素子
は、通常使用状態における絶縁抵抗が数１,０００Ω程
度と低いため漏れ電流が大きく、コンデンサとしての機
能は充分ではない。また、交流電圧を有効にバイパスさ
せるためにはコンデンサの靜電容量を充分に確保するた
めに、積層構造を採用しているが、積層構造にするとバ
リスタ機能に必要な結晶粒界のバリスタ層を均一に形成
することが極めて困難である。このように、半導体セラ
ミック材料を用いたコンデンサやバリスタの積層チップ
化は困難である。
【００１０】積層セラミックコンデンサの製造にあたっ
ては、誘電体セラミック組成物シートの上に内部電極と
なる電極ペーストを印刷したものを複数枚積層して熱圧
着し、この積層体を焼結した後、これに端子電極を取り
付けている。この積層体の焼結は空気中で行っている
が、コンデンサの内部電極に使用する金属材料は誘電体
セラミック組成物を焼結する場合に酸化されたりあるい
は誘電体セラミック組成物と反応しないことが必要であ
り、その条件を満足する材料として従来白金やパラジウ
ムなどの貴金属が使用されていた。しかし、これらの貴
金属は非常に高価である。
ては、誘電体セラミック組成物シートの上に内部電極と
なる電極ペーストを印刷したものを複数枚積層して熱圧
着し、この積層体を焼結した後、これに端子電極を取り
付けている。この積層体の焼結は空気中で行っている
が、コンデンサの内部電極に使用する金属材料は誘電体
セラミック組成物を焼結する場合に酸化されたりあるい
は誘電体セラミック組成物と反応しないことが必要であ
り、その条件を満足する材料として従来白金やパラジウ
ムなどの貴金属が使用されていた。しかし、これらの貴
金属は非常に高価である。
【００１１】そのため安価なニッケル等の卑金属を内部
電極として使用する試みがなされているが、ニッケルは
酸化雰囲気中で焼成すると酸化されるとともに誘電体セ
ラミック組成物と反応するため電極形成が不可能とな
る。ニッケルが酸化されないように焼成を中性あるいは
還元性雰囲気中で行う方法もあるが、その場合には誘電
体セラミック組成物が還元されてしまうため比抵抗が非
常に低くなり、コンデンサとして動作することができな
くなる。
電極として使用する試みがなされているが、ニッケルは
酸化雰囲気中で焼成すると酸化されるとともに誘電体セ
ラミック組成物と反応するため電極形成が不可能とな
る。ニッケルが酸化されないように焼成を中性あるいは
還元性雰囲気中で行う方法もあるが、その場合には誘電
体セラミック組成物が還元されてしまうため比抵抗が非
常に低くなり、コンデンサとして動作することができな
くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は上記従来の
問題点、すなわち、通常使用状態における絶縁抵抗が低
く、積層構造中の結晶粒界のバリスタ層が均一に形成さ
れない、焼結を空気中で行うとコンデンサの内部電極に
使用する金属材料が酸化されたりあるいは誘電体セラミ
ック組成物と反応するためコンデンサの機能を果たさな
いとの問題を解決することを課題とする。
問題点、すなわち、通常使用状態における絶縁抵抗が低
く、積層構造中の結晶粒界のバリスタ層が均一に形成さ
れない、焼結を空気中で行うとコンデンサの内部電極に
使用する金属材料が酸化されたりあるいは誘電体セラミ
ック組成物と反応するためコンデンサの機能を果たさな
いとの問題を解決することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願においてはＢａＴｉＯ3を主成分とし、耐還元
雰囲気でも焼成可能なようにＭｎＯを、コンデンサの寿
命を延ばすためＹ2Ｏ3を添加し、さらに静電容量の温度
変化率を改善し結晶粒界でバリスタとしての特性を発現
させるためにＣｒ2Ｏ3を添加しＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉ
Ｏ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ3のうち少なくとも１種
からなるガラス成分を用いたバリスタ機能つき積層セラ
ミックコンデンサに関する発明、すなわち、「１００mo
lのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜２molのＭｎＯ及び０.０
１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる誘電体組成物と、０.０１
mol〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０molのＢａＳ
ｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ3（た
だし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ばれた少な
くとも一種のガラス成分からなるセラミック組成物」で
あることを構成とする発明、「１００molのＢａＴｉ
Ｏ3、０.０１mol〜２molのＭｎＯ及び０.０１〜１０mol
のＹ2Ｏ3からなる第１の誘電体組成物と、０.０１mol〜
１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０molのＢａＳｉ
Ｏ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ3（ただ
し、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ばれた少なく
とも一種のガラス成分からなる第２の組成物とを含有
し、第１の組成物の結晶粒界に第２の組成物の層が形成
されていることを特徴とするバリスタ機能付き積層セラ
ミックコンデンサ」であることを構成とする発明、「内
部電極間のセラミック誘電体の厚さを変化させてバリス
タ電圧を変化させたことを特徴とするバリスタ機能付き
積層セラミックコンデンサ」であることを構成とする発
明及び「１００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜２mol
のＭｎＯ及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる第１の
組成物と、０.０１mo部〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol
〜１０molのＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ
(1-X)｝ＳｉＯ3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のう
ちから選ばれた少なくとも一種のガラス成分からなる第
２の組成物とを含有するセラミック組成物を層状に積層
し、焼成した後に８００℃〜１２００℃の中性雰囲気に
おいてアニールすることを特徴とするバリスタ機能付き
積層セラミックコンデンサの製造方法」であることを構
成とする発明を提供する。
に、本願においてはＢａＴｉＯ3を主成分とし、耐還元
雰囲気でも焼成可能なようにＭｎＯを、コンデンサの寿
命を延ばすためＹ2Ｏ3を添加し、さらに静電容量の温度
変化率を改善し結晶粒界でバリスタとしての特性を発現
させるためにＣｒ2Ｏ3を添加しＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉ
Ｏ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ3のうち少なくとも１種
からなるガラス成分を用いたバリスタ機能つき積層セラ
ミックコンデンサに関する発明、すなわち、「１００mo
lのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜２molのＭｎＯ及び０.０
１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる誘電体組成物と、０.０１
mol〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０molのＢａＳ
ｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ3（た
だし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ばれた少な
くとも一種のガラス成分からなるセラミック組成物」で
あることを構成とする発明、「１００molのＢａＴｉ
Ｏ3、０.０１mol〜２molのＭｎＯ及び０.０１〜１０mol
のＹ2Ｏ3からなる第１の誘電体組成物と、０.０１mol〜
１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０molのＢａＳｉ
Ｏ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ3（ただ
し、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ばれた少なく
とも一種のガラス成分からなる第２の組成物とを含有
し、第１の組成物の結晶粒界に第２の組成物の層が形成
されていることを特徴とするバリスタ機能付き積層セラ
ミックコンデンサ」であることを構成とする発明、「内
部電極間のセラミック誘電体の厚さを変化させてバリス
タ電圧を変化させたことを特徴とするバリスタ機能付き
積層セラミックコンデンサ」であることを構成とする発
明及び「１００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜２mol
のＭｎＯ及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる第１の
組成物と、０.０１mo部〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol
〜１０molのＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ
(1-X)｝ＳｉＯ3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のう
ちから選ばれた少なくとも一種のガラス成分からなる第
２の組成物とを含有するセラミック組成物を層状に積層
し、焼成した後に８００℃〜１２００℃の中性雰囲気に
おいてアニールすることを特徴とするバリスタ機能付き
積層セラミックコンデンサの製造方法」であることを構
成とする発明を提供する。
【００１４】
【作用】本発明に係る半導体セラミック組成物は、非還
元性雰囲気において焼成してもセラミック材料が還元さ
れることがなく、また、バリスタ機能に必要なガラス成
分を積層された層中の結晶粒界に均一に形成することが
できる。そのため、この半導体セラミック組成物を用い
たバリスタ機能付きコンデンサは、通常使用状態におい
ては高絶縁抵抗のコンデンサとして動作し、異常電圧が
侵入時には異常電圧をバイパスさせるバリスタとして動
作する。
元性雰囲気において焼成してもセラミック材料が還元さ
れることがなく、また、バリスタ機能に必要なガラス成
分を積層された層中の結晶粒界に均一に形成することが
できる。そのため、この半導体セラミック組成物を用い
たバリスタ機能付きコンデンサは、通常使用状態におい
ては高絶縁抵抗のコンデンサとして動作し、異常電圧が
侵入時には異常電圧をバイパスさせるバリスタとして動
作する。
【００１５】本発明の実施例を図及び表を用いて説明す
る。図２に示すのは本願発明第１実施例のバリスタ機能
付きセラミックコンデンサの製造工程図であり、（ａ）
は本発明のセラミック組成物の製造する工程の説明図、
（ｂ）は（ａ）で得られたセラミック組成物を用いてバ
リスタ機能付きセラミックコンデンサを製造する工程の
説明図である。
る。図２に示すのは本願発明第１実施例のバリスタ機能
付きセラミックコンデンサの製造工程図であり、（ａ）
は本発明のセラミック組成物の製造する工程の説明図、
（ｂ）は（ａ）で得られたセラミック組成物を用いてバ
リスタ機能付きセラミックコンデンサを製造する工程の
説明図である。
【００１６】（１）基本的成分であるＢａＴｉＯ3、Ｍ
ｎＯ、Ｙ2Ｏ3及びＣｒ2Ｏ3とＢａＳｉＯ3、ＣａＳｉＯ3
又は｛ＢａxＣａ(1-x)｝ＳｉＯ3（以下ＢＣＧと称す
る）のうち少なくとも一種を表１に示す組成に秤量す
る。これらの表に示した実施例は、ＢａＴｉＯ3を主成
分とし添加成分としてＭｎＯ，Ｙ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＢＣ
Ｇ，ＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3を採用したものである。
これらの表に示した添加物量は、主成分のＢａＴｉＯ3
１００mol部に対するmol部で表した。
ｎＯ、Ｙ2Ｏ3及びＣｒ2Ｏ3とＢａＳｉＯ3、ＣａＳｉＯ3
又は｛ＢａxＣａ(1-x)｝ＳｉＯ3（以下ＢＣＧと称す
る）のうち少なくとも一種を表１に示す組成に秤量す
る。これらの表に示した実施例は、ＢａＴｉＯ3を主成
分とし添加成分としてＭｎＯ，Ｙ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＢＣ
Ｇ，ＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3を採用したものである。
これらの表に示した添加物量は、主成分のＢａＴｉＯ3
１００mol部に対するmol部で表した。
【表１】
【００１７】（２）初めに秤量されたＢａＴｉＯ3とＭ
ｎＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3の粉末を調合し、次に調合され
たものにあらかじめ微粉砕されたＢａＳｉＯ3、ＣａＳ
ｉＯ3又は｛ＢａxＣａ(1-x)｝ＳｉＯ3（以下ＢＣＧと称
する）のガラス成分のうち少なくとも一種の粉末を添加
・調合する。
ｎＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3の粉末を調合し、次に調合され
たものにあらかじめ微粉砕されたＢａＳｉＯ3、ＣａＳ
ｉＯ3又は｛ＢａxＣａ(1-x)｝ＳｉＯ3（以下ＢＣＧと称
する）のガラス成分のうち少なくとも一種の粉末を添加
・調合する。
【００１８】（３）調合された微粉末を分散剤とともに
湿式で混合・粉砕する。
湿式で混合・粉砕する。
【００１９】（４）混合・粉砕された微粉末を、脱水・
乾燥する。
乾燥する。
【００２０】（５）脱水・乾燥された組成物を解砕し粉
末にする。
末にする。
【００２１】（６）得られた粉末を分散剤等とともに混
合して原料スラリーを調整し、この原料スラリーに可塑
剤とともに有機バインダーを加えて混合しエナメル化す
る。
合して原料スラリーを調整し、この原料スラリーに可塑
剤とともに有機バインダーを加えて混合しエナメル化す
る。
【００２２】（７）エナメル化された原料スラリーをド
クターブレード法でフィルム状にシート成形し、誘電体
シートを形成する。
クターブレード法でフィルム状にシート成形し、誘電体
シートを形成する。
【００２３】（８）得られた誘電体シートに内部電極材
料になるニッケルペーストを印刷する。
料になるニッケルペーストを印刷する。
【００２４】（９）ニッケルペーストが印刷された誘電
体シートを積み重ねてホットプレスで熱圧着し積層体を
得る。なお、本実施例において積層された誘電体シート
は２１枚である。
体シートを積み重ねてホットプレスで熱圧着し積層体を
得る。なお、本実施例において積層された誘電体シート
は２１枚である。
【００２５】（１０）得られた積層体を所定の形状に切
断して、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ素
材を得る。なお、本実施例においては焼成後の積層体の
形状が３.２mm×１.６mm×０.８mmになるように切断し
た。 （１１）バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ素
材の脱バインダ処理を行う。
断して、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ素
材を得る。なお、本実施例においては焼成後の積層体の
形状が３.２mm×１.６mm×０.８mmになるように切断し
た。 （１１）バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ素
材の脱バインダ処理を行う。
【００２６】（１２）脱バインダ処理されたバリスタ機
能付き積層セラミックコンデンサ素材を温度１,２００
℃〜１,３８０℃、酸素分圧７×１０-9〜９×１０-13ａ
ｔｍの条件で安定させて２時間焼結する。なお、焼結後
の各誘電体層の厚みは８μｍ〜９μｍである。
能付き積層セラミックコンデンサ素材を温度１,２００
℃〜１,３８０℃、酸素分圧７×１０-9〜９×１０-13ａ
ｔｍの条件で安定させて２時間焼結する。なお、焼結後
の各誘電体層の厚みは８μｍ〜９μｍである。
【００２７】（１３）得られた焼結体を、さらに窒素雰
囲気に１００ｐｐｍに酸素を含む中性雰囲気中において
１０００℃の温度で２時間アニールする。
囲気に１００ｐｐｍに酸素を含む中性雰囲気中において
１０００℃の温度で２時間アニールする。
【００２８】（１４）アニールされた焼結体の両端面に
銅ペーストを塗布・焼き付けすることにより端子電極を
形成し、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサを
得る。
銅ペーストを塗布・焼き付けすることにより端子電極を
形成し、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサを
得る。
【００２９】このようにして得られた試料について、横
河ヒューレットパッカード社製インピーダンスアナライ
ザ型番ＹＨＰ４２８４Ａを用いて、誘電率ε，誘電体損
失ｔａｎδ（％），バリスタ電圧（Ｖ），電圧−電流非
直線係数α，絶縁抵抗ＩＲ（Ω），静電容量の温度変化
率ΔＣ／Ｃ（％），寿命μ（時間）の電気特性を測定し
た結果を表２及び表３に示す。
河ヒューレットパッカード社製インピーダンスアナライ
ザ型番ＹＨＰ４２８４Ａを用いて、誘電率ε，誘電体損
失ｔａｎδ（％），バリスタ電圧（Ｖ），電圧−電流非
直線係数α，絶縁抵抗ＩＲ（Ω），静電容量の温度変化
率ΔＣ／Ｃ（％），寿命μ（時間）の電気特性を測定し
た結果を表２及び表３に示す。
【００３０】これらのデータは次のようにして得たもの
である。 比誘電率εs及び誘電体損失ｔａｎδは、温度２０
℃、周波数１ＫHzにおける値。 バリスタ電圧Ｖ0.1mAは、電流を０.１ｍＡとしたとき
のバリスタ電圧値。 電圧−電流非直線係数αは、電流を１ｍＡとしたとき
のバリスタ電圧Ｖ1mAとＶ0.1mAとの比からα＝１／ｌｏ
ｇ（Ｖ1mA／Ｖ0.1mA）として求めた。 絶縁抵抗ＩＲは温度２０℃において２５Ｖの直流電圧
を３０秒印加した後に測定し、その抵抗値を常用対数
（ｌｏｇ）で示し、logＩＲとした。 最大静電容量温度変化率ΔＣ／Ｃmaxは、−２５℃〜
８５℃において静電容量温度変化率が最大である値の絶
対値（ΔＣ／Ｃmax＝ＩΔＣ（-25℃〜85℃）／Ｃ20℃／
Ｉmax）（以下、最大容量変化率と称する） 寿命μは、温度２００℃において１００Ｖを印加して
得た加速寿命であり、この加速寿命試験は２４時間まで
行った。
である。 比誘電率εs及び誘電体損失ｔａｎδは、温度２０
℃、周波数１ＫHzにおける値。 バリスタ電圧Ｖ0.1mAは、電流を０.１ｍＡとしたとき
のバリスタ電圧値。 電圧−電流非直線係数αは、電流を１ｍＡとしたとき
のバリスタ電圧Ｖ1mAとＶ0.1mAとの比からα＝１／ｌｏ
ｇ（Ｖ1mA／Ｖ0.1mA）として求めた。 絶縁抵抗ＩＲは温度２０℃において２５Ｖの直流電圧
を３０秒印加した後に測定し、その抵抗値を常用対数
（ｌｏｇ）で示し、logＩＲとした。 最大静電容量温度変化率ΔＣ／Ｃmaxは、−２５℃〜
８５℃において静電容量温度変化率が最大である値の絶
対値（ΔＣ／Ｃmax＝ＩΔＣ（-25℃〜85℃）／Ｃ20℃／
Ｉmax）（以下、最大容量変化率と称する） 寿命μは、温度２００℃において１００Ｖを印加して
得た加速寿命であり、この加速寿命試験は２４時間まで
行った。
【００３１】これらの測定結果の評価にあたり、比誘電
率εsについては積層セラミックコンデンサでは比誘電
率が２０００以下の場合、設計が難しく不適当であるた
め２,０００以上のものを良好であると判定し、それ以
外のものを不良であると判定した。
率εsについては積層セラミックコンデンサでは比誘電
率が２０００以下の場合、設計が難しく不適当であるた
め２,０００以上のものを良好であると判定し、それ以
外のものを不良であると判定した。
【００３２】誘電体損失ｔａｎδについては２％未満、
絶縁抵抗ＩＲは１０8Ω以上（logＩＲ＝８以上）、静電
容量温度変化率ΔＣ／Ｃmaxは１２％以内、寿命μは２
時間以上のものを良好であると判定し、それ以外のもの
を不良であると判定した。また、焼結が困難なもの及び
バリスタ特性を示さないものバリスタ機能付きコンデン
サとして使用することができないため、不良と判定し
た。
絶縁抵抗ＩＲは１０8Ω以上（logＩＲ＝８以上）、静電
容量温度変化率ΔＣ／Ｃmaxは１２％以内、寿命μは２
時間以上のものを良好であると判定し、それ以外のもの
を不良であると判定した。また、焼結が困難なもの及び
バリスタ特性を示さないものバリスタ機能付きコンデン
サとして使用することができないため、不良と判定し
た。
【００３３】本発明に係るバリスタ機能付き積層セラミ
ックコンデンサの各測定値を表２に示す。なお、この表
中番号に下線を付した試料は特許請求に記載した範囲外
のものである。
ックコンデンサの各測定値を表２に示す。なお、この表
中番号に下線を付した試料は特許請求に記載した範囲外
のものである。
【表２】
【００３４】表２より明らかなように本発明の組成物で
は中性あるいは還元雰囲気中で焼成しても比誘電率が
２,０００以上と大きく、−２５℃〜８５℃の広い温度
範囲での静電容量変化率が比較的小さく、ほぼＪＩＳ規
格のＢ特性にはいる。
は中性あるいは還元雰囲気中で焼成しても比誘電率が
２,０００以上と大きく、−２５℃〜８５℃の広い温度
範囲での静電容量変化率が比較的小さく、ほぼＪＩＳ規
格のＢ特性にはいる。
【００３５】次に、各添加物の量について表２に基づい
て説明する。ＭｎＯが０.０１mol未満の場合には、半導
体化してしまう（試料No.１）。一方、ＭｎＯが２molを
越えた場合には、バリスタ特性は有するものの、通常使
用状態においてコンデンサとして動作するために必要な
絶縁抵抗が小さい（試料No.４）。
て説明する。ＭｎＯが０.０１mol未満の場合には、半導
体化してしまう（試料No.１）。一方、ＭｎＯが２molを
越えた場合には、バリスタ特性は有するものの、通常使
用状態においてコンデンサとして動作するために必要な
絶縁抵抗が小さい（試料No.４）。
【００３６】Ｙ2Ｏ3が０.０１mol未満の場合には、寿命
が短い（試料No.５）。Ｙ2Ｏ3が１０mol以上の場合に
は、比誘電率が２,０００以下となる（試料No.９）。
が短い（試料No.５）。Ｙ2Ｏ3が１０mol以上の場合に
は、比誘電率が２,０００以下となる（試料No.９）。
【００３７】ＢＣＧ等のガラス成分が０.５mol未満のと
きにはバリスタ機能が生じない（試料No.１０）。ＢＣ
Ｇ等のガラス成分が１０molを越えた場合には、ガラス
成分の比誘電率が小さく全体の比誘電率が小さくなって
しまうため、比誘電率が２,０００以下となってしまう
（試料No.１４）。
きにはバリスタ機能が生じない（試料No.１０）。ＢＣ
Ｇ等のガラス成分が１０molを越えた場合には、ガラス
成分の比誘電率が小さく全体の比誘電率が小さくなって
しまうため、比誘電率が２,０００以下となってしまう
（試料No.１４）。
【００３８】Ｃｒ2Ｏ3の添加量が０.０１mol未満の場合
には、誘電体損失ｔａｎδが２％と大きくなり、静電容
量の温度変化率が悪化するとともに、バリスタ機能も生
じない（試料No.１５）。Ｃｒ2Ｏ3の添加量が１mol以上
の場合には組成物が焼成困難となり、実用化することが
できない（試料No.１９）。
には、誘電体損失ｔａｎδが２％と大きくなり、静電容
量の温度変化率が悪化するとともに、バリスタ機能も生
じない（試料No.１５）。Ｃｒ2Ｏ3の添加量が１mol以上
の場合には組成物が焼成困難となり、実用化することが
できない（試料No.１９）。
【００３９】次に、アニール処理の効果を調べるために
試料No.１２の組成物を還元性雰囲気で焼成した後、温
度を変えて２時間アニール処理を行い、同様の測定を行
った結果を表３に示す。
試料No.１２の組成物を還元性雰囲気で焼成した後、温
度を変えて２時間アニール処理を行い、同様の測定を行
った結果を表３に示す。
【表３】
【００４０】アニール温度が８００℃未満の場合には、
比誘電率εは大きくなるものの誘電体損失ｔａｎδが大
きくなり、絶縁抵抗も小さくなるためコンデンサとして
機能しない（試料No.２４）。アニール温度が１,２００
℃を越えた場合には、内部電極のＮｉが酸化してしまう
ため、特性が劣化してしまい特に電圧−電流非直線係数
αは測定不能である（試料No.２８）。
比誘電率εは大きくなるものの誘電体損失ｔａｎδが大
きくなり、絶縁抵抗も小さくなるためコンデンサとして
機能しない（試料No.２４）。アニール温度が１,２００
℃を越えた場合には、内部電極のＮｉが酸化してしまう
ため、特性が劣化してしまい特に電圧−電流非直線係数
αは測定不能である（試料No.２８）。
【００４１】これらに対して、アニール温度が８００℃
〜１２００℃の場合には、比誘電率及び誘電体損失ｔａ
ｎδはほとんど変化しない（試料No.２５，２６，２
７）。絶縁抵抗値は、アニール温度が低くなるとともに
小さくなる傾向にあるが、非直線係数は高くなり、バリ
スタ電圧は低くなる。このようにアニール条件を変える
ことにより所望の特性を得ることができる。
〜１２００℃の場合には、比誘電率及び誘電体損失ｔａ
ｎδはほとんど変化しない（試料No.２５，２６，２
７）。絶縁抵抗値は、アニール温度が低くなるとともに
小さくなる傾向にあるが、非直線係数は高くなり、バリ
スタ電圧は低くなる。このようにアニール条件を変える
ことにより所望の特性を得ることができる。
【００４２】バリスタ電圧はアニール処理温度を変化さ
せる方法の他に、誘電体層の厚みを変えることによって
も制御することができる。したがって、グリーンシート
での内部電極間の誘電体厚みを変えることにより、焼成
後の誘電体の内部電極間厚みを変えればバリスタ電圧を
制御することができる。
せる方法の他に、誘電体層の厚みを変えることによって
も制御することができる。したがって、グリーンシート
での内部電極間の誘電体厚みを変えることにより、焼成
後の誘電体の内部電極間厚みを変えればバリスタ電圧を
制御することができる。
【００４３】そこで、試料No.１２の組成物を用いたバ
リスタ機能付き積層セラミックコンデンサの積層された
誘電体の厚みを変化させた場合のバリスタ電圧を図３に
示す。このグラフから明らかなように内部電極間誘電体
厚みが小さくなるとバリスタ電圧は低くなっており、こ
のことから、内部電極間のセラミック誘電体層の厚さを
コントロールすることにより所望のバリスタ電圧を得る
ことが明かである。
リスタ機能付き積層セラミックコンデンサの積層された
誘電体の厚みを変化させた場合のバリスタ電圧を図３に
示す。このグラフから明らかなように内部電極間誘電体
厚みが小さくなるとバリスタ電圧は低くなっており、こ
のことから、内部電極間のセラミック誘電体層の厚さを
コントロールすることにより所望のバリスタ電圧を得る
ことが明かである。
【００４４】
【発明の効果】本発明のバリスタ機能付き積層セラミッ
クコンデンサは、通常使用状態においては高い絶縁抵抗
を有し、静電容量の温度に対する変化率が小さく、かつ
比誘電率が高く、誘電体損失が小さい上に、静電容量の
経時変化が非常に小さいほぼＪＩＳ規格のＢ特性を示す
コンデンサとして動作するとともにバリスタ層が積層さ
れた層中の結晶粒界に均一に形成されているためインパ
ルス電圧が印加された場合に十分なバリスタ機能を果た
す。
クコンデンサは、通常使用状態においては高い絶縁抵抗
を有し、静電容量の温度に対する変化率が小さく、かつ
比誘電率が高く、誘電体損失が小さい上に、静電容量の
経時変化が非常に小さいほぼＪＩＳ規格のＢ特性を示す
コンデンサとして動作するとともにバリスタ層が積層さ
れた層中の結晶粒界に均一に形成されているためインパ
ルス電圧が印加された場合に十分なバリスタ機能を果た
す。
【００４５】また、本発明のバリスタ機能付き積層セラ
ミックコンデンサは、耐還元性誘電体組成物からなって
おり、ニッケル等の卑金属を内部電極として用いこのニ
ッケルが酸化しないように中性あるいは還元性雰囲気中
で焼成した場合であっても、誘電体セラミック組成物が
還元されることによる比抵抗の低下及び短寿命化がない
ため、従来のパラジウム等高価な内部電極を使用する必
要がない。
ミックコンデンサは、耐還元性誘電体組成物からなって
おり、ニッケル等の卑金属を内部電極として用いこのニ
ッケルが酸化しないように中性あるいは還元性雰囲気中
で焼成した場合であっても、誘電体セラミック組成物が
還元されることによる比抵抗の低下及び短寿命化がない
ため、従来のパラジウム等高価な内部電極を使用する必
要がない。
【図１】バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサの
構造説明図。
構造説明図。
【図２】本発明のバリスタ機能付き積層セラミックコン
デンサの製造方法の工程図。
デンサの製造方法の工程図。
【図３】試料番号１２の内部電極間の誘電体厚みとバリ
スタ特性のグラフ。
スタ特性のグラフ。
１ 複合機能素子 ２ 積層セラミックコンデンサ本体 ３，４ 端子電極 ５，６，７，８ 内部電極 ９，１０，１１，１２，１３ 誘電体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｇ 4/40 ３０４ 9174−5Ｅ
Claims (4)
- 【請求項１】 １００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜
２molのＭｎＯ及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる
誘電体組成物と、 ０.０１mol〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０molの
ＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ
3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ばれ
た少なくとも一種のガラス成分からなるセラミック組成
物。 - 【請求項２】 １００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜
２molのＭｎＯ及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる
第１の誘電体組成物と、 ０.０１mol〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０molの
ＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝ＳｉＯ
3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ばれ
た少なくとも一種のガラス成分からなる第２の組成物と
を含有し、 前記第１の組成物の結晶粒界に第２の組成物の層が形成
されていることを特徴とするバリスタ機能付き積層セラ
ミックコンデンサ。 - 【請求項３】 内部電極間のセラミック誘電体の厚さを
変化させてバリスタ電圧を変化させたことを特徴とする
請求項２記載のバリスタ機能付き積層セラミックコンデ
ンサ。 - 【請求項４】 １００molのＢａＴｉＯ3、０.０１mol〜
２molのＭｎＯ及び０.０１〜１０molのＹ2Ｏ3からなる
第１の組成物と、 ０.０１mo部〜１molのＣｒ2Ｏ3及び０.５mol〜１０mol
のＢａＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，｛ＢａxＣａ(1-X)｝Ｓｉ
Ｏ3（ただし、０.４３≦ｘ≦０.６２）のうちから選ば
れた少なくとも一種のガラス成分からなる第２の組成物
とを含有するセラミック組成物を層状に積層し、焼成し
た後に８００℃〜１２００℃の中性雰囲気においてアニ
ールすることを特徴とするバリスタ機能付き積層セラミ
ックコンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125655A JPH06340472A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | セラミック組成物、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125655A JPH06340472A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | セラミック組成物、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06340472A true JPH06340472A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=14915392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125655A Pending JPH06340472A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | セラミック組成物、バリスタ機能付き積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06340472A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US8178458B2 (en) * | 2009-12-01 | 2012-05-15 | National Taiwan University Technology | Dielectric ceramic composition |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5125655A patent/JPH06340472A/ja active Pending
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