JPS637448B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は環境の変化、特に熱エージング、熱
衝撃、高温負荷試験などの苛酷な試験に対して安
定な特性を有するセラミツクコンデンサの特性改
善に関するものである。

セラミツクコンデンサの構成材料としては、チ
タン酸バリウム（BaTiO₃）やニオブ酸カリウム
（KNbO₃）などのペロブスカイト型結晶構造や、
その他にニオブ酸カドミウム（CdNb₂O₇）など
のパイロクロア型結晶構造、PbNb₂O₆、
PbTa₂O₆などのタングステンプロンズ型結晶構
造、PbBi₂Nb₂O₉のようなビスマス層状型結晶構
造のものなどがあり、圧電性、強誘電性を持つも
のが多い。

しかし、この種の材料からなるセラミツクコン
デンサは、長時間高温に放置される熱エージング
や、突然に高温に曝す熱衝撃試験などの環境試験
を行うと、容量が変化し、短時間のうちにコンデ
ンサ特性の劣化が認められた。このような現象は
コンデンサを高温に曝すとともに電圧を印加して
行う高温負荷試験においても見られた。

一方、上記した強誘電性セラミツクのほかに、
キユリー点が常温付近にある常誘電性セラミツク
は温度変化にもとづいて常誘電性から強誘電性を
示し、同じく熱エージング、熱衝撃あるいは高温
負荷によつて特性の劣化が見られ、さらには外部
応力によつても特性の劣化が見られた。

したがつて、この発明は強誘電性または常誘電
性から強誘電性を示すセラミツクコンデンサにつ
いて、熱エージング、熱衝撃、高温負荷などのき
びしい熱的環境に対してコンデンサ特性を安定化
させることを目的とする。

すなわち、この発明の要旨とするところは、温
度変化にもとづく自発分極の変化、すなわち焦電
効果により負電荷および正電荷が発生する強誘電
性または常誘電性から強誘電性となるセラミツク
コンデンサであつて、前記負電荷側と正電荷側と
を絶縁性樹脂に導電粉末を混在させた外装材の成
分を介して電気的に直列接続し、自発分極により
発生した負電荷と正電荷を緩和するようにしたも
のである。

以下この発明を実施例に従つて詳述する。

実施例 第１図はこの発明の一実施例を示したものであ
り、積層型セラミツクコンデンサをその例に掲げ
たものである。図において、１は積層型セラミツ
クコンンデンサの本体、２，３は外部電極、４，
５は外部電極２，３に取り付けられたリード線、
６は本体１を絶縁被覆した外装材で、この外装材
が抵抗として機能し、電気的にリード線４，５間
に直列接続された状態となつている。この外装材
６としては、たとえば絶縁性樹脂にカーボンなど
の導電粉末を混在させたものを用いる。また、絶
縁性を上げるために前記外装材をさらにエポキシ
樹脂などの絶縁材で絶縁被覆してもよい。

この他、図示しないが、積層セラミツクコンデ
ンサの他、板状のセラミツクコンデンサについて
も、同様にして構成することができる。

上記した実施例において、負電荷側と正電荷側
間に直列接続した抵抗成分は、その抵抗値がセラ
ミツクコンデンサの抵抗値よりも低いものを用い
る。もちろん抵抗成分の抵抗値が低すぎることの
ないようにしなければならず、セラミツクコンデ
ンサの直流阻止作用に影響を与えないものである
ことが必要である。具体的にはセラミツクコンデ
ンサの抵抗値は一般に10¹²Ω・cm以上であること
から、用いる抵抗成分の抵抗値としては10¹⁰〜
10¹¹Ω・cmがその適当値である。

次に具体的な実施例について説明する。セラミ
ツクコンデンサ材料として、強誘電性である
BaTiO₃系のYY材料（BaTiO₃98wt％−粘土2wt
％からなる主成分にMnO₂を0.2wt％添加）を用
い、公知の方法で得られたセラミツクコンデンサ
を試料とした。このときの試料の大きさは12mmφ
×0.6mmｔの円板状のもので、抵抗値は５×10¹²
Ωであつた。

次いで外装材としてエポキシ樹脂にカーボン粉
末を混在させて抵抗値を１×10¹¹Ωに調整し、セ
ラミツクコンデンサ本体をこの外装材で被覆し
た。さらにセラミツクコンデンサの本体をエポキ
シ樹脂にて絶縁被覆した。

このようにして得られたセラミツクコンデンサ
について熱衝撃試験を行つた。熱衝撃試験の条件
は、−60℃と＋100℃の温度にそれぞれ60分間保持
し、−60℃から＋100℃に移行させるのを１サイク
ルとしてこれを繰り返し、初期の容量（Co）と
試験後の容量（C₁）との変化比を求めたもので
ある。第２図にその結果を実線で示した。なお、
第２図中の破線は上記セラミツクコンデンサにつ
いて抵抗を接続していないものを試料として、同
様に試験を行つた結果を示したものである。

第２図から明らかなように、この発明にかかる
構成のものは熱衝撃試験に対して安定であり、従
来のものにくらべてほとんど特性の劣化が認めら
れない。

また、セラミツクコンデンサ材料として、常温
で常誘電性であり温度変化により強誘電性となる
もの、たとえばBaTiO₃−SrTiO₃系のYZ材料
（BaTiO₃80モル％、SrTiO₃10モル％、CaZrO₃10
モル％）を用い、上記した内容と同様に熱衝撃試
験を行つたところ、これも熱衝撃試験に対して容
量の変化はほとんど認められなかつた。

上記した結果から、この発明において、熱衝撃
試験などのきびしい熱的環境に対して良好な特性
を示すのは、次のような理由によるものと推察さ
れる。

すなわち、強誘電性または温度変化により常誘
電性から強誘電性となるセラミツクコンデンサ
は、周囲の温度変化により、その電極部分に自発
分極の変化にもとづく焦電効果により、電極上に
電荷が発生し、この電荷がセラミツクコンデンサ
内部で容量を変化させるように働らき、その結果
コンデンサ特性を劣化させるものと考えられる。

このような現象に対して、この発明のように負
電荷および正電荷が蓄積される電極間を外装材の
抵抗成分を介して直列接続することにより、温度
変化にもとづく自発分極から発生した電荷を緩和
することができ、容量変化などのコンデンサ特性
の劣化を防ぐ判断ができる。

この発明は上記した高誘電率系のセラミツクコ
ンデンサ材料のほか、温度補償用のセラミツクコ
ンデンサにも適用することができる。

以上この発明によれば、負電荷、正電荷が蓄積
される電極間を外装材の抵抗成分を介して直列接
続することによつて、熱エージング、熱衝撃など
の苛酷な温度環境に対してコンデンサ特性の安定
なセラミツクコンデンサを提供することができ
る。

また、回路的な方法でコンデンサ特性を安定化
でき、工業的生産上きわめて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるセラミツクコンデン
サを示す概略平面図、第２図は熱衝撃試験におけ
る容量変化比を示す図である。 １……セラミツクコンデンサ本体、２，３……
外部電極、４，５……リード線、６……外装材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温度変化にもとづく自発分極の変化、すなわ
   ち焦電効果により負電荷および正電荷が発生する
   強誘電性または常誘電性から強誘電性となるセラ
   ミツクコンデンサであつて、前記負電荷側と正電
   荷側とを絶縁性樹脂に導電粉末を混在させた外装
   材の抵抗成分を介して電気的に直列接続し、自発
   分極により発生した負電荷と正電荷を緩和するよ
   うにしたセラミツクコンデンサ。 ２ 抵抗成分の抵抗値はセラミツクコンデンサの
   抵抗値よりも低いものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のセラミツクコンデン
   サ。 ３ 抵抗成分の抵抗値はセラミツクコンデンサの
   直流阻止作用に影響を与えないものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミツ
   クコンデンサ。 ４ 抵抗成分の抵抗値はセラミツクコンデンサの
   抵抗値よりも低く、10¹⁰〜10¹¹Ω・cmの値を有す
   るものである特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のセラミツクコンデンサ。