JPH0424847B2 - - Google Patents

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JPH0424847B2
JPH0424847B2 JP57146233A JP14623382A JPH0424847B2 JP H0424847 B2 JPH0424847 B2 JP H0424847B2 JP 57146233 A JP57146233 A JP 57146233A JP 14623382 A JP14623382 A JP 14623382A JP H0424847 B2 JPH0424847 B2 JP H0424847B2
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Japan
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ceramic
thickness
dielectric material
dielectric
capacitors
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JPS5936919A (ja
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Noboru Tomuro
Isao Ishiguchi
Shinjiro Tsujikawa
Masao Kashima
Yasuo Myashita
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics

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  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、小型、大容量かつ高い信頼性を有す
る多結晶質の磁器コンデンサに関する。 最近、積層磁器コンデンサの磁器誘電体の厚さ
を30μm以下、好ましくは20μm以下と薄くして
単位体積当りの取得容量範囲を向上させ、電極枚
数の低減、及び部品の小型化を図ろうとする試み
がなされている。しかしながら誘電体の厚みを薄
くすると、それだけ破壊電圧が低下すると共に寿
命が短かくなり、信頼性の高い製品の製造が出来
なかつた。 この点を、誘電体の粒子径に着目して更に詳し
く述べる。 即ち、従来の磁器コンデンサの誘電体用原料
は、例えば、炭酸バリウムと酸化チタンとを湿式
混合し、脱水乾燥後1000℃〜1200℃にて仮焼した
後、湿式粉砕して得られるチタン酸バリウムの様
に固相反応によつて得られる材料を用いて来た。
この様にして得られた材料は、その構成粒子の粒
子径が1〜3μmと大きく、かつその分布が広く、
かかる材料を加圧成形の後焼成して得られる磁器
コンデンサを構成する誘電体粒子径は、不純物、
粒子径の不揃いのために、焼成時に結晶の部分的
粒成長が起こり、3μmをはるかに越え、6μm以
上の巨大粒子が生じ、かつ粒子径のバラツキも大
きくなる。この様な材料を用いて製造した磁器コ
ンデンサは、粒子径が不揃いであるから、これに
電圧を印加した場合、巨大粒子に電界が集中する
ために破壊電圧は低くなり、かつその分布は低電
圧側へ裾を引く形となり、寿命は短かく、故障の
発生が多く、信頼性が低いという欠点があつた。
従つてこのような磁器誘電体をそのまま薄くして
コンデンサとした場合、いつそう破壊電圧は低下
し、寿命の劣化も著しく、実用上極めて問題であ
つた。 本発明者等は、こうした事情に鑑み、磁器誘電
体を構成する粒子径と該誘電体厚さとの関係が磁
器コンデンサの性能に及ぼす効果について、鋭意
研究を重ねた結果、従来の欠陥を一掃した新規な
構成の磁器コンデンサの開発に成功したものであ
る。 以下本願に係る磁器コンデンサにつき詳説する
に、まずその要旨とするところは、多結晶質磁器
誘電体と導電性材料からなる複数の電極とから構
成される磁器コンデンサに於いて、少なくとも一
対の相対向する電極間に介在する磁器誘電体の厚
さを30μm以下とし、かつ該磁器誘電体を構成す
る粒子径を該誘電体の厚さの1/5以下とした磁器
コンデンサにある。 ここに磁器誘電体の厚さを30μm以下としたの
は、前記の如く、そのような磁器コンデンサの実
用化が現在での課題となつているからであり、粒
子径の最大径を限定したのは、後述する実施例に
於ける各種測定結果の検討から明らかなように、
磁器誘電体の厚さが30μm以下の極めて薄い磁器
コンデンサに於いては、実用上十分な破壊電圧と
寿命とを得るためには、磁器誘電体を構成する粒
子の最大径を該誘電体の厚さの1/5以下とする必
要があるからである。 なお本発明に係る磁器コンデンサの磁器誘導体
は、微細で均質な可能な限り狭い粒度分布を持つ
精選された材料を用い、高度に制御された焼成プ
ロセスに於いて初めて得られるものである。 このような材料の一例としては、化学組成的に
均質なチタン酸バリウムを合成し、その際に各種
添加成分も溶液反応で形成・共沈させる様な方
式、例えばしゆう酸バリウムチタニルの熱分解、
硝酸バリウムと四塩化チタンによる合成方法、更
にはチタン及びバリウムのアルコキシドの加水分
解による合成方法によつて得られる。0.1μm以下
の粒子径を持ち、粒度分布幅が極めて小さく、か
つ、ナトリウム,カリウム等のアルカリ金属酸化
物、カルシウム,ストロンチウム等のバリウムを
除くアルカリ土類金属酸化物、酸化珪素、酸化ア
ルミニウム及び硫酸化合物の少ない原料が用いら
れる。 いま磁器誘電体の厚さが焼成後30μmで20層
(実施例1)、同じく20μmで20層(実施例2)、
同じく10μmで20層(実施例3)の各磁器コンデ
ンサについて、粒子径をその磁器誘電体の厚さの
1/5以下とした場合の破壊電圧、高温負荷寿命の
測定結果を、それぞれ第1、第2、第3表に示
す。 表中試料番号1〜5、8〜10、13および14は本
発明のコンデンサ、試料番号6、7、11、12およ
び15は本発明の範囲外の比較例である。 焼成条件(温度、保持時間)は表中に記載の通
りであり、材料の製法は後述する。ただし積層コ
ンデンサの製法は従来通りである。
【表】
【表】
【表】
【表】 なお上掲の表に於いて、最大粒子径は、焼成後
の素体を研磨して断面を観察できるようにした
後、熱エツチングにより粒子径を明らかにし、
1000倍の金属顕微鏡にて測定した。 破壊電圧は、日新電機製モデルNS−3150にて
100個測定した。 高温負荷寿命試験は、100VDCを印加し、150℃
の条件に加速し実施した。試験数は各20個とつて
行つた。 故障率(Fit)は、基準条件を12.5V、40℃と
し、電圧3乗則、温度10℃則(k=2)として
5000時間での値を60%信頼水準、95%推定値にて
算出した。 また表中の材料A〜Dはそれぞれ下記の方法で
得たものである。 材料A バリウムイソプロポキシドと、チタンイソプロ
ポキシドとをモル比で1:1の割合になる様に秤
取し、これをベンゼン中で良く混合し、70℃で十
分反応させた後、水を添加して加水分解すると、
白色のチタン酸バリウム沈殿物を得る。又、セリ
ウムイソプロポキシドをベンゼン中に入れ、70℃
で水を添加して加水分解すると、黄色の酸化セリ
ウム沈殿物を得る。更にチタンイソプロポキシド
をベンゼン中に入れ、70℃で水を添加して加水分
解すると、白色の酸化チタン沈殿物を得る。原材
料として上述のチタン酸バリウム92mol%、酸化
セリウム4mol%、酸化チタン4mol%の比になる
様に秤取し、ボールミル中で20時間湿式混合し、
脱水、乾燥後、調合材料を得る。これが材料Aで
ある。 材料C 試薬特級のしゆう酸バリウムチタニルをチタン
酸バリウムに換算して92mol%、しゆう酸セリウ
ムを酸化セリウムに換算して4mol%、しゆう酸
チタンを酸化チタンに換算して4mol%の比にな
る様に秤取し、ボールミル中で20時間湿式混合、
粉砕し、脱水、乾燥後700℃に1時間保持し熱分
解して0.1μm以下の粒子径を持つ材料を得る。こ
れが材料Cである。 材料B 材料Cを乾式粉砕にて粉砕し、更に微細な材料
を得る。これが材料Bである。 材料D 材料Dは従来の固相反応による材料である。 なお上述した実施例は、いずれも積層コンデン
サであるが、本発明はその要旨を越えない限り、
これに限定されるものではなく、例えば、単相コ
ンデンサ、更には同一素体中に2個以上のコンデ
ンサを形成するよう構成することができる。 本願に係る磁器コンデンサの構成は如上の通り
であるが、その構成から次のような特有の作用効
果を奏する。 即ち、本発明のコンデンサは、磁器誘電体の厚
さを30μm以下の極めて薄いものとしたにもかか
わらず、上掲の各表から明らかなように、破壊電
圧は充分高く、そのバラツキも小さい。そのため
故障の発生が少なく、信頼性は高い。 従つて従来のものにも比し小型で容量が大き
く、かつ高性能の磁器コンデンサを提供すること
ができる。 また、同一素体中に2個以上のコンデンサを形
成せしめると、それぞれ別個の複数のコンデンサ
を取付ける場合に比し、取付けが簡単になる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チタン酸バリウムを主成分とした、多結晶質
    磁器誘電体と、導電性材料からなる複数の電極と
    から構成される磁器コンデンサに於いて、少なく
    とも一対の相対向する電極間に介在する磁器誘電
    体の厚さを30μm以下とし、かつ該磁器誘電体を
    構成する焼成後の粒子径を該誘電体の厚さの1/5
    以下としたことを特徴とする磁器コンデンサ。 2 複数の磁器誘電体と複数の電極とを交互に重
    ね積層状とした、特許請求の範囲第1項記載の磁
    器コンデンサ。 3 少なくとも一対の電極間に同種又は異種の磁
    器誘電体を介在させて2個以上のコンデンサを形
    成させた、特許請求の範囲第1項又は第2項いず
    れか記載の磁器コンデンサ。
JP57146233A 1982-08-25 1982-08-25 磁器コンデンサ Granted JPS5936919A (ja)

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