JPH0127015B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁器組成物、特に高誘電率で焼結温
度の低い磁器組成物に関するものである。 従来高誘電率系誘電体として、チタン酸バリウ
ム〔BaTiO₃〕を主成分とするものが広く実用化
されていることは周知のとおりである。しかしな
がら、BaTiO₃を主成分とするものは焼結温度が
通常1300℃〜1400℃の高温であり、特に積層コン
デンサの場合には、この焼結温度に適した内部電
極として、主成分が白金またはパラジウム等の高
価な貴金属を使用しなければならないという欠点
を有していた。 このため銀、ニツケル等を主成分とする安価な
内部電極を使用可能とするためには、焼結温度が
できるだけ低温、特に1000℃以下の温度で焼結で
きる誘電体が強く要望されていた。 本発明の目的は、1000℃以下の温度で焼結で
き、誘電率が高く、誘電損失が小さく、しかも比
抵抗の高い組成物を提供することにある。 更に本発明の目的は、焼結磁器のの粒径成長を
抑制し、かつ焼結密度を高めて、機械的強度を増
大させ、信頼性の高い積層コンデンサー用組成物
を提供することにある。すなわち、チツプコンデ
ンサの場合は、基板に実装した時の、基板とセラ
ミツクの熱膨張係数の違いにより、チツプコンデ
ンサに機械的な歪がかかり、微少なクラツクの発
生やひどい場合にはチツプコンデンサが破損する
場合が生じる。またエポキシ樹脂等を外装したデ
イツプコンデンサの場合も外装樹脂の応力で磁器
にクラツクを発生させる場合がある。いずれの場
合も磁器の抗折強度が低いほどクラツクが入りや
すく、破損しやすく、信頼性が低くなる。したが
つて、セラミツクの機械的強度をできるだけ増大
させることは実用上、極めて重要なことである。 ところで、1000℃以下の低温で焼結できる磁器
組成物の一つとしてPb（Fe2／3W1／３）O₃―
PbZrO₃からなる二成分組成物は既に提案されて
いる。しかしながら上記二成分物組成物は誘電損
失が高く、しかも比抵抗が低く、より改善が望ま
れていた。このため第三成分としてPb（Mn2／
3W1／３）O₃等を添加し、上記欠点を改善する
提案がなされている（特開昭55−23058）。しかし
ながら上記Pb（Fe2／3W1／３）O₃―PbZrO₃およ
びこれにPb（Mn2／3W1／３）O₃等を添加したも
のはいずれも磁器の抗折強度が低く、積層コンデ
ンサ用組成物としての用途は自ら狭い範囲に限定
せざるを得なかつた。 本発明は、Pb（Fe2／3W1／３）O₃、PbZrO₃お
よびPb（Zn1／3Nb2／３）O₃からなり、上記欠点
をすべて改良したものである。すなわち、本発明
の三成分系を〔Pb（Fe2／3W1／３）O₃〕_X
〔PbZrO₃〕_Y（Pb（Zn1／3Nb2／３）O₃〕_Zと表わし
たときに、（ただし、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝1.00）配合比
Ｘ、Ｙ、Ｚがこの三成分組成図において（Ｘ＝
0.792、Ｙ＝0.198、Ｚ＝0.01）、（Ｘ＝0.40、Ｙ＝
0.10、Ｚ＝0.50）、（Ｘ＝0.25、Ｙ＝0.25、Ｚ＝
0.50）及び（Ｘ＝0.495、Ｙ＝0.495、Ｚ＝0.01）
の４組成点を結ぶ線上並びにこの線の範囲内にあ
ることを特徴とするものであり、1000℃以下の温
度で焼結でき、機械的強度が高く、しかも誘電率
が高く、誘電率の温度変化率が良好で、誘電損失
が小さく、比抵抗も高いという秀れた特性を保持
し、かつ信頼性の高い、量産性に富む材料を提供
するものである。 以下本発明を実施例にて詳細に説明する。 出発原料として、酸化鉛（PbO）、酸化鉄
（Fe₂O₃）、酸化タングステン（WO₃）、酸化ジル
コニウム（ZrO₂）、酸化ニオブ（Nb₂O₅）および
酸化亜鉛を使用し、所定の配合比に秤量する。次
にボールシル中で湿式混合した後700℃〜800℃で
予焼し、その後0.7ton／cm²の圧力で、直径16mm、
厚さ約10mmの円柱状に加圧成形し、800℃〜950℃
で焼結した。 得られた焼結体を切断し、１mmの円板４枚と
0.5mmの円板５枚を得た。１mmの円板の両面に銀
電極を焼付け電気的特性を評価した。誘電率およ
び誘電損失は周波数1kHz、温度20℃で測定した。
絶縁抵抗は50Vの電圧を印加し、１分後、温度20
℃で測定した。 温度特性は、室温20℃を基準として＋85℃での
容量変化率を求めた。 機械的性質を抗折強度で評価するため、0.5mm
の円板から巾２mm、長さ約13mmの矩形板を切り出
した。支点間距離を９mmにとり三点法で破壊荷重
Pm〔Kg〕を測定し、γ＝3Pml／2Wt²〔Kg／cm²〕 なる式により抗折強度を求めた。ただし、ｌは支
点間距離、ｔは試料の厚み、Ｗは試料の巾であ
る。

【表】

【表】 電気的特性は試料４点の平均値、抗折強度は試
料10点の平均値より求めた。このようにして得ら
れた磁器の配合比と諸特性の関係を表及び第１図
〜第６図に示す。図中の横軸はPb（Zn1／3Nb2／
３）O₃またはPbZrO₃のモル分率を示し、表に示
した組成に該当する部分に表の試料番号を明示し
ている。また図中の曲線ａは誘電率、ｂは誘電損
失、ｃは比抵抗、ｄは温度特性、ｅは抗折強度の
特性を各々示している。 この結果から明らかなように、本発明のPb
（Fe2／3W1／３）O₃―PbZrO₃―Pb（Zn1／
3Nb2／３）O₃からなる三成分系磁器は1000℃以
下の低温で焼結でき、誘電率が高く、その温度特
性が良好で、誘電損失が小さく、比抵抗が高く、
抗折強度が大きい。すなわち優れた特性をもち、
かつ信頼性の高い横層コンデンサ用の高誘電率磁
器組成物が得られることがわかる。 なお本発明の組成物は〔Pb（Fe2／3W1／３）
O₃〕_X〔PbZrO₃〕_Y〔Pb（Zn1／3Nb2／３）O₃〕_Zと
表わした時に、第７図に示した如くＸ、Ｙ、Ｚが
それぞれ、この三成分組成図において（Ｘ＝
0.792、Ｙ＝0.198、Ｚ＝0.01）、（Ｘ＝0.40、Ｙ＝
0.10、Ｚ＝0.50）、（Ｘ＝0.25、Ｙ＝0.25、Ｚ＝
0.50）及び（Ｘ＝0.495、Ｙ＝0.495、Ｚ＝0.01）
の４組成点を結ぶ線上並びにこの線の範囲内に限
定される。尚、第７図中の数字１〜25は表に示し
た試料番号を示している。 Ｘ＞0.792の範囲と、Ｙ＜0.2で本発明の範囲外
の部分ではキユリー温度が実用温度範囲より低
く、Ｘ＜0.25の範囲とＹ＞0.25で本発明の範囲外
の部分ではキユリー温度が実用温度範囲より高
く、いづれも室温での誘電率が低下する。一方Ｚ
＜0.01では抗折強度が低くなり、比抵抗が低下
し、誘電損失が増大する。Ｚ＞0.50では誘電損失
が大きくなる。 以上の理由により上記組成範囲に限定される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図までは表の各組成とその特性
の関係を示した図である。図中の曲線のａは誘電
率、ｂは誘電損失、ｃは比抵抗、ｄは温度変化、
ｅは抗折強度の特性をそれぞれ示している。第７
図は本発明の組成範囲と実施例に示した配合比の
組成点を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄・タングステン酸鉛〔Pb（Fe2／3W1／３）
   O₃〕、ジルコン酸鉛〔PbZrO₃〕および亜鉛・ニ
   オブ酸鉛〔Pb（Zn1／3Nb2／３）O₃〕からなる三
   成分組成物を（Pb（Fe2／3W1／３）O₃〕_X
   〔PbZrO₃〕_Y（Pb（Zn1／3Nb2／３）O₃〕_Zと表わし
   たときに（ただしＸ＋Ｙ＋Ｚ＝1.00）、この三成
   分組成図において配合比Ｘ、Ｙ、Ｚがそれぞれ
   （Ｘ＝0.792、Ｙ＝0.198、Ｚ＝0.01）、（Ｘ＝0.40、
   Ｙ＝0.10、Ｚ＝0.50）、（Ｘ＝0.25、Ｙ＝0.25、Ｚ
   ＝0.50）及び（Ｘ＝0.495、Ｙ＝0.495、Ｚ＝0.01）
   の４組成点を結ぶ線で囲まれた領域内（線上も含
   む）にあることを特徴とする磁器組成物。