JPH01136324A - 非直線性誘電体素子の製造方法 - Google Patents

非直線性誘電体素子の製造方法

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JPH01136324A
JPH01136324A JP62294159A JP29415987A JPH01136324A JP H01136324 A JPH01136324 A JP H01136324A JP 62294159 A JP62294159 A JP 62294159A JP 29415987 A JP29415987 A JP 29415987A JP H01136324 A JPH01136324 A JP H01136324A
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飯田 武伸
Jiyoujirou Shiina
椎名 城治郎
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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】 (産業上の利用分野〕 この発明は、BaTi Oz系多結晶体からなる、非直
線特性の優れた非直線性誘電体素子の製造方法に関する
〔従来の技術〕
一般にBaTi Os系セラミックを中心とす4ペロプ
スカイト形構造を有するABOs系強誘電体の応用分野
としては、その高誘電率や圧電特性を利用する分野の他
に、強誘電体の非直線性を利用した分野が知られている
近年新たな応用例として、このような強誘電体を、蛍光
灯、水銀放電灯、ナトリウム放電灯などの放電灯無接点
始動装置の高圧パルス発生素子として用いることが、特
公昭48−28726号公報などにおいて開示されてい
る。
ところで、かかる用途に使用される非直線性誘電体素子
としては、D−Eヒステリシス曲線の傾斜が急峻でその
温度特性が良好であること、誘電率が高い値でしかも温
度特性が良好であること、すなわち電圧Vと電荷Qの関
係が第4図に示すように角形特性であり、温度に対して
安定であることが要求される。
BaTi Os単結晶は、かかるヒステリシス曲線が角
形特性を示すために非直線性誘電体素子としては有効で
あるが、温度変化に対して非直線特性が不安定であり、
またその製造法も研究段階で実用化に至っていない、し
たがって従来はBaTi Os系多結晶体を用いた非直
線性誘電体素子の利用が考えられているが、このBaT
i Oz系多結晶体は、−般に第5図に示すように、D
−Eヒステリシス曲線がある程度の飽和特性を示すが、
残留分極のばらつきが大きく、また誘電率が温度に対し
て不安定であり、更にはD−Eヒステリシス曲線の傾斜
が緩慢であり、非直線性誘電体素子としては良好な特性
のものが実用化されるに至っていない。
この点を改善するため、特公昭59−125号公報には
、BaTi Osを主成分とする多結晶体からなり、そ
の化学式をA y B * Osと表すとき、そのy/
zのモル比が、0.92≦y/z≦0.99の範囲にあ
ることを特徴とする非直線性誘電体素子が提案されてい
る。この構成をもつ非直線性誘電体素子は、従来のBa
Ti O3系多結晶体からなる非直線性誘電体素子に比
べ、D−Eヒステリシス曲線の傾斜が急峻で誘電率が高
く、しかもBaTi Os単結晶に比べ温度特性が安定
で誘電体損失の少ない優れた特徴を有するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、BaTi Os系多結晶体のy/zのモル比
を等モルではなく 、0.92≦y/z≦0.99とし
たものは上記のように、従来のものに比べかなり特性は
改善されたものであるけれども、パルス発生装置に用い
た場合のパルス発生電圧は、未だ充分高くないという問
題点を有している。
一般に誘電体素子を焼成して作成する場合、その焼成温
度を下げたり、焼成温度範囲を広げたりするために、M
n+ Crの酸化物やカオリンなどを鉱化剤として主成
分に約0.1重量%添加している。
これらの鉱化剤は誘電体素子の焼成温度範囲を広げるば
かりでなく、結晶粒成長もコントロールする機能をもっ
ている。
ところで、このような鉱化剤は焼成中に粒界に析出して
上記の機能を発揮す番ように、なっているものであるが
、誘電体素子の非直線形特性を高めるためには、粒界に
析出するMn等の酸化物やカオリン等の鉱化剤の残留量
を下げる必要があり、最終的にはフラックスのように、
異常粒成長が生じない範囲の高温で、且つ焼成時間を長
くすることによって昇華させてしまうのが好ましいこと
がわかった。そしてこのように鉱化剤を昇華させるのに
必要な温度Tは、1400℃く161450℃であるこ
とが判明した。
ところが、上記特許公報で提案されている、y/2のモ
ル比を0.92≦y/z≦0.99とした非直線誘電体
素子において、更に非直線特性を高めパルス発生電圧を
高めるため焼成温度Tを1400℃〈161450℃と
すると、異常粒成長が生じ、しかもバルク同士が接合し
てしまい、良好な非直線特性が得られないという問題点
があった。
本発明は、上記特許公報記載の非直線性誘電体素子にお
ける上記問題点を解決するためになされたもので、Mn
等の酸化物やカオリン等の鉱化剤を昇華させて、その残
留量を低下させるのに必要な温度T (1400℃く1
61450℃)で焼成を行っても、異常粒成長が生ぜず
、良好な非直線特性が得られるようにした非直線性誘電
体素子の製造方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、焼成したときBaTi Ox
を主成分とする多結晶体からなり、その化学式をA、B
、O,と表したとき、そのA。
Bのモル比y/zを、1.007≦y/z≦1.03の
゛範囲となるように原料粉末を調整し、且つMn+ C
rの酸化物からなる鉱化剤を添加し、1400℃〈T≦
1450℃の焼成温度Tで焼成するものである。
このようにして非直線性誘電体素子を製造することによ
り、1400℃くT≦1450℃の高温度Tで焼成を行
っても異常粒成長を阻止しながら、Mn等の酸化物やカ
オリン等の鉱化剤を昇華させることができ、良好な非線
形特性を持つ非直線性誘電体素子を得ることができる。
なお、BaTi Oxを主成分とする多結晶体の化学式
をA y B −Osと表したときのy/zのモル比を
、1.007未満にすると、従来のもののように異常粒
成長が発生してしまうものであるが、一方モル比y/z
が1.03を越えるようにすると結晶粒の成長が妨げら
れるようになる。
したがってこのモル比y/zは、1 、007≦y/z
≦1.03が適切な範囲となる。
〔実施例〕
以下実施例について説明する。
0第1実施例 原料粉末Ba Or T i Oz r Zr Ozを
第1表の所望組成となるように、且つ8ay(Tlx+
 Zr+−J*Oiのy/2のモル比を同じく第1表の
とおりとし、これにMn、 Cr等の酸化物を鉱化剤と
して0.1重量%添加して磁器ポット、メノーボールを
用いて湿式混合した0次いで脱水乾燥後、1150℃を
保持して2時間仮焼成し、その後再び磁器ポットメノー
ボールを用いて粉砕を行った0次いで水分を蒸発させた
後これに適当量のバインダーを加え、10トンプレスで
18.5φ、0.75mの円板に加圧成型した。
次いで、1400℃〈T≦1450℃の焼成温度Tで2
時間焼成して磁器素子を形成し、これに銀電極を焼き付
けて非直線性誘電体素子を作成した。なお第1表におい
て、試料Na9. to、 14は、対比するため作成
した本発明の範囲外の素子である。
第1表 このようにして得られた非直線性誘電体素子のパルス発
生電圧を、第1図に示すパルス発生回路及びパルス測定
回路を用いて、室温(20℃)で測定した結果、第1表
に示すような結果が得られた。
なおパルス発生回路は、第1図に示すように、上記によ
り作成した各非直線性誘電体素子1と125W水銀灯用
安定器2の直列回路を、200 V 、 50Hzの交
流電源3に接続して構成し、発生パルス電圧を非直線性
誘電体素子1の端子間に接続したオシロスコープ4によ
り測定した。
上記第1表かられかるように、y/zのモル比を、1 
、007≦y/z≦1゜03とした非直線性誘電体素子
のパルス発生電圧は、450〜1000 Vという高い
値を示している。
以上のデータから、本発明はBaTiOsを主成分とす
る多結晶体からなり、その化学式をA、B、O。
と表したとき、そのA、Bのモル比y/zを1.007
≦y/z≦1.03の範囲となるように限定して各原料
粉末を調整し、1400℃〈T≦1450℃の温度Tで
焼成して作成するものである。
また第1表かられかるように、BaTi Osを主成分
とする多結晶体の化学式を8ay(Tix+ Zr+−
x)xO3と表すとき、Xの値はx =0.88〜0.
96としたとき、発生パルス電圧が600v以上となり
、その範囲外では500v以下となりかなり低下する。
また第2図に示すように、パルス発生電圧の温度特性が
、通常使用される一30〜+60℃において大幅に低下
して不安定であり実用的でない、したがってXの値は0
.88〜0.96に設定するのが好ましい、なお第2図
における各特性曲線に付した番号は、第1表における試
料磁に対応するものである。
0第2実施例 上記第1実施例において最も高いパルス電圧を発生した
磁5の試料と同一の組成、すなわち主成分8ay(Ti
x+ Zr+−*LOsのBaTiOs 92モル%。
BaZr Os 8モル%、y/z−1,02としたも
のにおいて、添加する鉱化剤たるMn、 Crの酸化物
Mn CO31CrlO,の1種又は2種を、その添加
量を第2表に示すように変えて添加し、第1実施例と同
様な工程で非直線性誘電体素子を作成した。そして、か
くして得られた素子のパルス発生電圧を第1図に示した
測定回路を用いて測定したところ第2表に示す結果が得
られた。
第2表 第2表かられかるように、鉱化剤の添加量によって発生
パルス電圧の値は大幅に変化するが、主成分に対して0
.02〜0.5重量%の範囲で満足すべ  1きパルス
電圧が発生しており、そして上記範囲以外では試料11
hl、  6. 7.12.16で示すように、パルス
発生電圧が低下し、満足すべき特性が得られない。すな
わち、添加量が0.02重量%未満では添加による効果
が全く認められないし、0.5重量   1%を越える
と電気的特性が劣化して好ましくない、  4なお本実
施例では、鉱化剤たるMn+ Crの酸化物   」を
、Mn CO3+ Crt Osとして添加したものを
示し   jたが、これに限定されるものではな(、他
の化合物として添加しても同様の効果が得られるもので
ある。
0第3実施例                   
(この実施例は、Ba(Ti、 Zr) Os系組成の
多結晶体において、Ba元素をSr、 Ca+ Pb群
から選ばれた   1少なくとも1種以上の元素で置換
したもので、上記第1実施例において最も高いパルス電
圧を発生したl1h5の試料と同一組成、すなわち主成
分Ba。
(Tix+ Zrl−x)gosのBaTi Osを9
2モル%、 BaZrOsを8モル%、  y/2−1
.02としたものにおいて、Ba元素の一部を上記Sr
、 Ca+ Pb元素で1モル%ま  ゛で置換したと
ころ、第3図に示すように高いパルス電圧が得られ、更
に非直線特性が向上することが確認された。
上記各実施例において、更にOf、 Sb、 Nb、 
St及び鉄族元素の酸化物、粘土質物、希土類元素化合
一を1種又は1種以上を微量添加することにより、克結
に際し磁器の還元防止あるいは緻密焼結を促艙させるこ
とができ、絶縁抵抗の向上を計ることができる。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、焼成して得られるBaTi Osを主成分とする多結
晶体の化学式をA、B、O,と表したとき7) y /
 zのモル比を、1.007≦y/z≦1.03となる
ように原料組成を調整して1400℃くT≦1450℃
の焼成温度Tで焼成を行うようにしたので、異常粒成長
を阻止しながら鉱化剤を昇華させてその残留量を下げる
ことができ、良好な非直線特性をもつ非直線性誘電体素
子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、非直線性誘電体素子のパルス発生回路及びそ
の測定回路を示す図、第2図は、BaTiO3を主成分
とする多結晶体の化学式をBa、 (rig ,Zr1
−11)1103と表したときのXの値の変化させた場
合におけるパルス発生電圧の温度特性を示す図、第3図
は、Haの一部をPbn Sr、 Caで置換した場合
におけるパルス発生電圧特性を示す図、第4図は、Ba
Ti O2単結晶体のD−Eヒステリシス曲線図、第5
図は、従来のBaTiOs多結晶体のD−Eヒステリシ
ス曲線を示す図である。 図において、1は非直線性誘電体素子、2は水銀灯用安
定器、3は交流電源、4はオシロスコープを示す。 第1図 □   温度(0C) 第3図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焼成したときBaTiO_3を主成分とする多結
    晶体からなり、その化学式をA_yB_zO_3と表し
    たとき、そのA,Bのモル比y/zが、1.007≦y
    /z≦1.03の範囲となるように原料粉末を調整し、
    且つMn,Crの酸化物からなる鉱化剤を添加し、14
    00℃<T≦1450℃の焼成温度Tで焼成することを
    特徴とする非直線性誘電体素子の製造方法。
  2. (2)前記多結晶体の化学式を8a_y(Ti_x,Z
    r_1_−_x)_xO_3と表したとき、x=0.8
    8〜0.96に設定したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の非直線性誘電体素子の製造方法。
  3. (3)前記BaTiO_3を主成分とする多結晶体にお
    いて、Baの一部をSr,Ca,Pbの群から選ばれた
    少なくとも1種の元素で10モル%以下置換しているこ
    とを特徴とする非直線性誘電体素子の製造方法。
  4. (4)前記Mn,Crの酸化物からなる鉱化剤は、その
    1種又は2種を、0.02〜0.5重量%添加したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれ
    かに記載の非直線性誘電体素子の製造方法。
  5. (5)Hf,Sb,Nb,Si及び鉄族元素の酸化物,
    粘土質物,希土類元素化合物の1種又は1種以上を含有
    させたことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4
    項のいずれかに記載の非直線性誘電体素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007017043A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 加湿装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6356037B1 (en) 1998-04-08 2002-03-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic and a capacitor using the same
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