JPS5936919A - 磁器コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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３０μ
ｍ以下、好ましくは２０１１ｍ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った。

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って得
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１６８ｍ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った
。従っ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、いっ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った。

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査収下とし
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
の課題となっているからであり、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に以下とする必要が
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電体は、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って得られる。０．１
μｍ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（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反別が用いられる。

いま磁器誘電体の厚さが焼成後３０μｍ　で２０層（実
施例１）、同じ（２０ｔｔｍ　で２０層（実施例２）、
同じ（１０μｍ　で２０層（実施例３）の各磁器コン、
デンサはついて、粒子径をその磁器誘電体の厚さの１以
下とした場合の破壊電圧、高圧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１
５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。

第　　２　　表 一層の磁器誘電体の厚さ 層　　　　　　数 ２０　μｍ ０ 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ＭＳ−３１５０にて１０
０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個行った。

故障率（ｐ’ｉ　ｔ　）は、基準条件を１２．５Ｖ、４
０℃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チ推定値に
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。更にチタンインプロポキ
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９２ｍｏｔチ、酸
化セリウム４　ｍｏ１％、酸化チタン４ｍｏｌ−の比に
なる様に秤取し、ボールミル中で２０時時間式混合し、
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９２　ｍｏ１％、しゆう酸セリウムを酸化
セリウムに換算して４　ｍａｔチ、シゆう酸チタンを酸
化チタンに換算して４　ｍａｔ　％の比になる様に秤取
し、ボールミル中で２０時時間式混合、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Ｃｅ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。

材料り 材料りは従来の同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、単層コンデンサ、更には同−
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紙上の如くであるが
、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３０
μｍ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小さく、信頼
性は高い。

従って従来のものに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−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。

出　願　人：三菱鉱業セメント株式会社手続補正書 昭和５７年１０月２１日 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示昭和５７年特　許　願第１４６２５５号
２、　発明の名称 磁器コンデンサ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 ５８補正の対象　　　　明細書の１発明の詳細な説明」
の欄６、補正の内容　　別紙のとおり （１）明細書牙６頁牙６行目の 「コンデンサはついて」を 「コンデンサについて」と訂正する。

（２）同］−同頁矛８行目の 「高圧負荷」を 「高温負荷」と訂正する。

（３）同」−１・１１頁牙３行目の 「各２０個行った。」を ［各２０個とって行った。」と訂正する。

（４）同」二矛１６頁矛９行目〜１・１０行目の［−叙
−１−の如く」を 「如」二の通り」と訂正する。

（５）同」−同頁牙１６行目の 「発生が小さく」を 「発生が少なく」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　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（
   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３０／１ｍ　　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Ｖこ重ね
   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ｆ：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。