JPH01236515A

JPH01236515A - 誘電体磁器材料

Info

Publication number: JPH01236515A
Application number: JP29658588A
Authority: JP
Inventors: Junji Niihara; 新原　淳二; Minoru Takatani; 稔高谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-11-28
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1989-09-21
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3030558B2

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）本発明は、低温で焼結でき、特性的には？Ａ１！率か低
く、また絶縁抵抗が高く、高いＱを有し、しかも基板と
しても使用可能な誘電体磁器材料に関する。

（従来の技術）電子機器の軽薄短小化に伴い、電子部品のチップ化が進
んでおり、チップ型の磁器コンデンサか数多く使用され
て来ている。従来の磁器コンデンサ用低誘電率材料とし
て、従来より、酸化チタン系の磁器材料か汎用されてい
る。これらの材料を用いて第１図に示すようなセラミッ
クコンデンサ１（図中、２は誘電体、３は内部電極、４
は外部電極である。）を製造する場合は、誘電体材料な
−旦仮焼して粉砕した後、ペースト状にしてがらシート
状の誘電体２ａを形成し、該誘電体２　ａ　Ｊｚに電Ｊ
４ｊ３を塗布し、これを図示のように枯層して焼成した
り、あるいは仮焼して粉砕した後、ペースト状にしてコ
ンデンサの形に誘電体２ａを印刷し、その上に′電極３
を印刷するという工程を繰返して積層化した後、焼成す
ることにより製造していた。

また、電子機器の小形化、高機能化に伴い、最近では多
層磁器基板が数多く使用され始めて来ており、この多層
磁器基板の材料として、一般的にアルミナか使用されて
いる。

（発明か解決しようとする課題）上述のように、従来の磁器コンデンサは、誘電体２か酸
化チタン系の磁器材料により構成されているか、これら
の材料は焼成温度か１２００°Ｃ〜ｌ’１０００Ｃとい
った高温であるため、内部電極３として。

このような高温でも安定なｐｔやＰｄといった非常に高
価な材料を使用しなければならなかった。このため、焼
成のための電力費かかかり、また、コンデンサ等の素子
１個当たりの電極費かあまりにも大きすぎるという問題
点かあった。

また、前記多層磁器基板として使用されるアルミナは、
焼成温度か１５０００Ｃ〜１６００℃であるところから
、Ｗ、　Ｍｏ等の高融点金属か導体材料として用いられ
ているか、これらは前記のように、焼成温度か高く、高
価であるという問題点の他、電気抵抗か大きいために、
電気信号の伝達速度か遅いという問題点かあった。

（課題を解決するための手段）本発明者は、上記の問題点を解決し、安価なＡｇ、　Ａ
ｇ−Ｐｄ’等の導体か焼付は可能な８【）０℃〜１００
０℃で焼成でき、磁器基板としても使用できる誘電体磁
器材料を検討し、下記の組成のものがこの要求を満足す
るものであることを見出した。

すなわち本発明の第１の誘電体磁器材料は、ＭｇＯ・Ｓ
ｉＯ□（ＭｇＯ／５ｉ０２モル比＝１．０〜２．０）１
００重量部に対してＣｕＯを１〜３０重量部、Ｍｎ酸化
物をＭｎＯに換算して０〜５重量部添加したものを主成
分とし、その主成分１００重量部に対してガラスを５〜
２００重星部混合し焼結してなることを特徴とする。

また本発明の第２の誘電体磁器材料は、（Ｃｕ。

Ｍｇ＋−１）ｏ−ｓｉｏ２　（ｘ　＝０．０５〜０．５
０．　　（Ｃｕ、Ｍｇ、−−）０／ＳｉＯ□モル比１０
口〜２．２　）　　１００重量部に対してＭｎ酸化物を
ＭｎＯに換算して０．１〜１５重量部、ＳｉＯ□な０〜
１０重量部添加したものを主成分とし、その主成分１０
０重量部に対して、ガラスを５〜１００を置部混合し、
焼結してなることを特徴とする。

また本発明の第３の誘電体磁器材料は、　（Ｃｕ。

Ｍｇ１−、）０・５ｉＯｚ　（ｘ　＝　０．０５〜０．
５０．　（Ｃｕ１１Ｍｇ、−、）０／５ｉｎ２モル比１
．０〜２．２　）　　１００重縁部に対してＭｎ酸化物
なＭｎＯに換算して０．１〜１５ｉ量部、５ｉ０２を０
〜１０重量部添加したものを主成分とし、その主成分１
００重縁部に対して、ガラスを５〜１００重縁部、メタ
ルのＡｇあるいはＡｇ−Ｃｕ合金を０．１〜ｌ口重量部
混合し、焼結してなることを特徴とする。

なお１本発明に用いるガラスとしては、ｐｂｏ系ガラス
、中でもＰｂ０４０％〜６０％、　Ｓｉ０□３０％〜４
５％、Ａｌ２Ｏ３５％〜ｌＯ％、Ｂ２０．０％〜１５％
（重量％）残部かａｍ成分からなるガラスが用られる。

また、Ｚｎ０５０％〜６０％、　５ｉ０２５％〜ｌ口％
、Ｂ２０，２０％〜３０％（重量％）残部か微量成分か
らなるガラスか用いられる。その他、　ＰｂＯ−８２０
，系、ＰｂＯ−８２０３−３ｉｆ□系、あるいはＰｂＯ
、ＺｎＯ、Ｂｉ２０ｉ　、　ＢａＯ。

３２Ｑ、、　５ｉｎ２、ＺｒＯ□、ＴｉＯ２、Ａ１２（
１＋　、　ＣａＯ、ＳｒＯの群から選択された２種以上
の金属酸化物からなるガラスが用いられる。

（作用）本発明において、誘電体磁器材料の組成を上記のように
設定した理由は次の通りである。

前記第１の磁器材料において、ＭｇＯ／　５ｉ０２モル
比が１．０より小さいかあるいは２．０より大きくなる
と、焼成温度が高くなる傾向がある。

また、ＣｕＯは低温焼成を促進するものて、１重量部未
満の場合、焼成温度が高くなる傾向にある。また、Ｃｕ
Ｏか３０重量部を超えるとＱか低くなる傾向かある。

層重酸化物は出発材料としてＭｎＣ０□か加えられ、焼
成により酸化物となるもので、ＣｕＯと同じく低温焼成
を助成する作用と還元防止材としての作用をなすもので
あるか、これはＣｕＯがあれば必ずしも必要ではなく、
またこのＭ＋１酸化物は上述のような焼成温度において
、ＭｎＯｘの形態をなし、Ｘ＝０．５〜２の範囲内にあ
ると考えられるか、ＭｎＯに換算して０．５重量部以下
では効果か薄く、前記５重量部以上の添加量になると、
反対に焼成温度か高くなる傾向かある。

また、焼結助材としてのガラスの量については、前記主
成分１００重量部に対して５重量部より少ないと焼結助
材としての働きか不十分である上、焼成温度か高くなる
傾向があり、また、　２０口重量部を超えると、収縮率
が小さくなる傾向かある。

前記第２および第３の誘電体磁器材料において、（Ｃｕ
、Ｍｇ＋−＋ｉ）　０／５ｉＯｚモル比が、１．０より
小さいかあるいは２．２より大きくなると焼成温度が高
くなる傾向かある。

また、ＣｕＯか５モル％未満の場合、　　（ｘ＜０゜０
５）焼成温度か高くなる傾向にある。また、Ｃｕ０か、
５０〜１ニル％を越えると（ｘ＞０．５　）　Ｑが低く
なる傾向かある。

Ｍｎ酸化物は、ＭｎＯに換算して、０．１未満、あるい
は１５重ｂｋ部より多い添加量になると、Ｑか低くなる
傾向がある。

添加物としての５ｉｎ２は、ａ微粉（０，旧鉢前後）に
より、表面を活性化したもので、低温焼成を助成する作
用をなすものである。

これも、ガラスがあれば、必ずしも必要てはなく、１０
重量部より多い添加量になると、反対に焼成温度が高く
なる傾向がある。

又、焼結助材としてのガラスの量については、前記主成
分１００重欧部に対して５重量部より少ないと焼結助材
としての働きが不十分である上、焼成温度が高くなる傾
向があり、又、　１００屯量部を超えると、収縮率か小
さくなる傾向かある。メタルのＡｇあるいは、Ａｇ−Ｃ
ｕ合金についても、ガラスかあれば、必ずしも必要では
ないが、メタルＡｇあるいはＡｇ−Ｃｕ合金を添加する
と、確かに焼結か促進されていることが、電子顕微鏡写
真により確認された。しかし、添加量か０．１重省部よ
り少ないと、焼結性の向上か顕著ではなく、１０重量部
を超えると、メタルＡｇの析出量が大となり、絶縁抵抗
か大きくばらつく傾向かある。

（実施例）次に本発明の詳細な説明する。

［実施例１］まず重版の酸化マグネシウム、醸化ケイ素、酸化銅、炭
酸マンガンを、Ｍｇ０１２９．４　ｇ、　５ｉ０２１２
０゜６　ｇ、Ｃｕ０２５．Ｏｇ、　ＭｎＣ０ｔ　２．５
　ｇとなるように秤量した。この場合、ＭｇＯ／ＳｉＯ
□モル比は１．６０、ＣｕＯはＭｇ５ｉＯ，１０（１重
量部に対して１０重量部に相当する。これらの粉体の混
合物に対し、木１Ｇ００ｇを加え、ボールミルに入れ、
１６時間混合し、脱水乾燥した。

次にこの乾燥粉体な空気中で７５０°Ｃ１２時間加熱す
ることにより、仮焼成した。

このように仮焼成した粉末１０口重量部に対し、ガラス
（＋）ｂ０４０％〜６０％、５ｉ０２’ｌＯ％〜４５％
、Ａ１□０，５％〜ｌＯ％、Ｂ２０．０％〜１５％（玉
（翳％）。

残部か微に成分からなるガラス）を１００重量部加え、
その混合９５０ｇに木２００ｇを加え、ボールミルに入
れて２４時間混合粉砕し、粉砕後脱水乾燥した。

そして、この乾燥粉末１５ｇに、接着剤としてエチルセ
ルロース（Ｎ−１１３０）の１２％溶液（溶媒はブチル
カルピトール）７．５ｇ、溶剤としてターピネオール２
０ｇを秤量し、ライカイ機で２時間攪拌し、ペーストを
作った。

このペーストおよびへｇ粉のベース１〜をスクリーン印
刷法により交互に積層して乾燥後、焼成寸法４．５　ｘ
　３．２ｏｎのチップに切断し、　８９０℃で２時間空
気中で焼成してチップコンデンサを作成した。

これにより得られた２特性は表１に示す通りであった。

表１において、Ｔ２は焼成温度（’Ｃ）、Ｓｈは収縮率
（％）、ε、は比誘電率、ＩＲは絶縁抵抗１）、Ｖ、は
破壊電圧（Ｖ）て５０ｇ、ｍ間隔の場合を示す。

表１表１から明らかなように、要求通りのコンデンサの特性
か得られたことかわかる。また、図面にホしたコンデン
サｌの表面に各種素子を形成あるいは搭載することによ
り、コンデンサ機能を有する基板として使用するに１分
な絶縁抵抗、破壊゛市川を有し、かつ機械的強度の面に
おいても、十分満足するというこ、とかわかった。

［実施例２］上記実施例１におけるＣｕＯの添加量を変えて、実施例
１と同じ方法でチップコンデンサを製造した。その組成
を表２−１に示し、各試料の諸性性を表２−２に示す。

表２−２の特性は、コンデンサの特性として全て満足で
きるものである。また、実施例１と同様に基板として使
用可能な特性を有している。

［実施例３］上記実施例１におけるガラスの添加量を変えて、実施例
１と回し方法でチップコンデンサを製造した。その組成
を表３−１に示し、各諸性性を表３−２に示す。

表３−２の特性は、コンデンサの特性、および基板とし
て使用可能な特性を全て備えたものである。

（以下余白）表２−１　　　＊主成分モル比（ＭｇＯ／５ｉＯｔ＝１
．６０）表２−２表３−１　　　＊主成分モル比（ＭｇＯ／５ｉ０２＝１
．５０）表３−２［実施例４］まず、市販の酸化マクネシウム、酸化ケイ素、酸化銅、
炭酸マンガンなＭｇ０３４．３ｇ　、　５ｉｎ２３６゜
７ｇ、　Ｃｕ０２９．０１Ｈ、ＭｎＣＯ３１０，Ｏｇ　
、　５ｉ０２　　（超微粉）　：１．Ｏｇとなるように
秤量した。

この場合（ｃＵｍＭｇｌ−Ｘ）０〜３ｉ０２は（Ｃｕｏ
、　Ｊｇｏ、　ｔ）０・ＳｉＯ□て、　　（Ｃｕ、、、
　：＋Ｍｇｏ、　？）０／　５ｉ０２モル比は、１．９
９てあり、Ｍｎ（：０．３はＭｎＯに換算して（Ｃｕｅ
、　Ｊｇｏ、　？）０・ＳｉＯ□１００屯ｊｔ部に対し
て、６．２重量部に相当し、５ｈｏ２（超微粉）は３重
駄部に相当する。

これらの粉体の混合物に対し、水４００　ｇを加え、ボ
ールミルに入れ、１６時間混合し、脱水乾燥した。

次にこの乾゛燥粉体を空気中で１０００　’Ｃ１２時間
加熱することにより、仮焼成した。

このように仮焼成した粉体１００重量部に対し、ガラス
（Ｐｂ０４［］〜６０％、　５ｉ０２３０〜４５％、Ａ
文２０３５〜１０％　、　Ｂ２０：＋　０〜１５％　（
ｍ　’４　％　）　、Ｗｃ’％カｌａ　ｉｔ酸成分らな
るガラス）を５重に部加え、その混合物５［１ｇに水１
６０ｇを加え、ボールミルに入れて２４時間混合粉砕し
、粉砕後脱水乾燥した。

そして、この乾燥粉末２０ｇに、接着剤としてエチルセ
ルロース（Ｎ−１００）の１２％溶液（溶媒はソチルカ
ルビトール）１２ｇ、溶剤としてターピネオール１７ｇ
を秤量し、ライカイ機で２時間攪拌し、ペーストを作っ
た・このペーストおよびＡｇ粉末のペーストをスクリーン印
刷法により交互に積層して、乾燥後、焼成寸法４．５　
Ｘ３．２　ａｍのチップに切断し、　８９０’Ｃて２時
間空気中で焼成してチップコンデンサを作成した。

これにより得られた緒特性は表４に示す通ってあった。

表４において、絶縁抵抗ＩＲ（Ω）は７０ｐｍ間隔の場
合を示す。

表　　４表４から明らかなように、要求通りのコンデンサの特性
か得られたことかわかる。又、図面に示したコンデンサ
ｌの表面に各種素子を形成あるいは搭載することにより
、コンデンサ機能を有するノ、（板として使用するに十
分な絶縁抵抗を有し、かつ機械的強度の面においても十
分満足するということかわかった。

［実施例５］前記、実施例４におけるＭｎＯの添加量を変えて、実施
例１と回し方法でチップコンデンサを製造した。

その組成を表５−１に示し、各試料の緒特性を表５−２
に示す。

表５−２の特性は、コンデンサの特性として全て満足て
きるものである。

又、実施例４と同様に基板として使用可廓な特性を有し
ている。

［実施例６］前記実施例４におけるＣｕＯの置換措を変えて、実施例
４と回し方法でチップコンデンサを製造した。

その組成を表６−１に示し、各緒特性を表６−２に示す
。

表６−２の特性は、コンデンサの特性、および基板とし
て使用ｏ７能な特性を全て備えたものである。

［実施例７］前記実施例４におけるＳｉＯ□（超微粉）の添加量を変
えて実施例４と同じ方法でチップコンデンサを製造した
。

その組成を表７−１に示し、各緒特性を表７−２に示す
。

表７−２の特性は、コンデンサの特性、および基板とし
て使用可能な特性を全て備えたものである。

［実施例日］前記実施例４におけるガラスの添加量を変えて実施例４
と回し方法てチップコンデンサを製造した。

その組成を表８−１に示し、各緒特性を表８＝２に示す
。

表８−２の特性は、コンデンサの特性、および基板とし
て使用可能な特性を全て備えたものである。

［実施例９１前記実施例４におけるメタルＡｇおよびＡｇ−Ｃｕ合金
の添加量を変えて実施例４と回し方法てチウブコンデン
サを製造した。

その組成を表９−１に示し、各諸性性を表９−２に示す
。

表９−２の特性は、コンデンサの特性、および基板とし
て使用可能な特性を全て備えたものである。

（以下余白）表５−１表５−２表６−１表６−２表７−２表８−１表８−２表９−１表９−２（発明の効果）本発明によれば、焼結温度を＋０００°Ｃ以下に低温化
することかてきるため、焼成に要する電力費か低減され
ると共に、電極としてＡｇ、　Ａｇ−Ｐｄ　ｋ４の導体
か続刊は可能となり、これによって電極の価格低減かＩ
ＪＴ能となる。また、従来技術によるチップコンデンサ
と比較しても劣らぬ特性のものを得ることかでき、また
、コンデンサ機能を具備した基板として使用「り能な特
性のものを得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象の一例であるチップコンデン
サを示す側面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１．ＭｇＯ・ＳｉＯ＿２（ＭｇＯ／ＳｉＯ＿２モル比＝
１．０〜２．０）１００重量部に対してＣｕＯを１〜３
０重量部、Ｍｎ酸化物をＭｎＯに換算して０〜５重量部
添加したものを主成分とし、その主成分１００重量部に
対してガラスを５〜２００重量部混合し焼結してなるこ
とを特徴とする誘電体磁器材料。
２．（Ｃｕ＿ｘＭｇ＿１＿−＿ｘ）Ｏ・ＳｉＯ＿２｛ｘ
＝０．０５〜０．５０，（Ｃｕ＿ｘＭｇ＿１＿−＿ｘ）
Ｏ／ＳｉＯ＿２モル比１．０〜２．２｝１００重量部に
対してＭｎ酸化物をＭｎＯに換算して０．１〜１５重量
、ＳｉＯ＿２を０〜１０重量部添加したものを主成分と
し、その主成分１００重量部に対して、ガラスを５〜１
００重量部混合し、焼結してなることを特徴とする誘電
体磁器材料。
３．（Ｃｕ＿ｘＭｇ＿１＿−＿ｘ）Ｏ・ＳｉＯ＿２｛ｘ
＝０．０５〜０．５０，（Ｃｕ＿ｘＭｇ＿１＿−＿ｘ）
Ｏ／ＳｉＯ＿２モル比１．０〜２．２｝１００重量部に
対してＭｎ酸化物をＭｎＯに換算して０．１〜１５重量
部、ＳｉＯ＿２を０〜１０重量部添加したものを主成分
とし、その主成分１００重量部に対して、ガラスを５〜
１００重量部、メタルのＡｇあるいはＡｇ−Ｃｕ合金を
０．１〜１０重量部混合し，焼結してなることを特徴と
する誘電体磁器材料。