JPH0137806B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0137806B2 JPH0137806B2 JP56042965A JP4296581A JPH0137806B2 JP H0137806 B2 JPH0137806 B2 JP H0137806B2 JP 56042965 A JP56042965 A JP 56042965A JP 4296581 A JP4296581 A JP 4296581A JP H0137806 B2 JPH0137806 B2 JP H0137806B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric constant
- composition
- value
- product
- porcelain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁器組成物、特に950℃以下の低温で
焼結でき、誘電率と比抵抗の積が高い誘電体磁器
組成物に関するものである。
焼結でき、誘電率と比抵抗の積が高い誘電体磁器
組成物に関するものである。
従来、誘電体磁器組成物として、チタン酸バリ
ウム（BaTiO3）などを主成分とする磁器が広く
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などを主成分とするものは
焼結温度が通常1300〜1400℃の高温である。この
ため、これを積層形コンデンサに利用する場合に
は、内部電極としてこの焼結温度に耐え得る材
料、例えば白金、パラジウムなどの高価な貴金属
を使用しなければならず、製造コストが高くつく
という欠点がある。積層形コンデンサを安く作る
ためには、銀、ニツケルなどを主成分とする安価
な金属が使用できるような、できるだけ低温、特
に銀の融点である960℃より低い温度で焼結でき
る磁器が望まれている。
ウム（BaTiO3）などを主成分とする磁器が広く
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などを主成分とするものは
焼結温度が通常1300〜1400℃の高温である。この
ため、これを積層形コンデンサに利用する場合に
は、内部電極としてこの焼結温度に耐え得る材
料、例えば白金、パラジウムなどの高価な貴金属
を使用しなければならず、製造コストが高くつく
という欠点がある。積層形コンデンサを安く作る
ためには、銀、ニツケルなどを主成分とする安価
な金属が使用できるような、できるだけ低温、特
に銀の融点である960℃より低い温度で焼結でき
る磁器が望まれている。
このため1000℃以下で焼結できるPb（Fe2/3
W1/3）O3−Pb（Fe1/2Nb1/2）O3系（特公昭55−
34962号公報参照。）や1050℃以下で焼結できる
（Sr・Pb）TiO3−Pb（Mg1/2W1/2）O3系（特開昭
52−21699号公報参照。）などが提案されている。
ところで磁器組成物を用い、実用的な積層形コン
デンサを作成する時に磁器組成物の特性として多
くの項目が評価されねばならない。誘電率はでき
るだけ大きく、誘電損失はできるだけ小さく、比
抵抗はできるだけ大きく、誘電率の温度変化率は
小さいことなどが基本的に要求される。ここで積
層コンデンサの容量は磁器の誘電率は比例する
が、磁器の厚みに反比例し、重なり合つた電極面
積および積層数に比例するため、誘電率の値は実
用上、絶対的要因ではない。さらに誘電率の温度
変化率は用途により種々許容された範囲があり、
これも絶対的要因ではない。誘電損失（tanδ）は
用途によりある値以下の限定があり、室温で最大
5.0％、望ましくは2.5％以下、が一般に望まれて
いる。
W1/3）O3−Pb（Fe1/2Nb1/2）O3系（特公昭55−
34962号公報参照。）や1050℃以下で焼結できる
（Sr・Pb）TiO3−Pb（Mg1/2W1/2）O3系（特開昭
52−21699号公報参照。）などが提案されている。
ところで磁器組成物を用い、実用的な積層形コン
デンサを作成する時に磁器組成物の特性として多
くの項目が評価されねばならない。誘電率はでき
るだけ大きく、誘電損失はできるだけ小さく、比
抵抗はできるだけ大きく、誘電率の温度変化率は
小さいことなどが基本的に要求される。ここで積
層コンデンサの容量は磁器の誘電率は比例する
が、磁器の厚みに反比例し、重なり合つた電極面
積および積層数に比例するため、誘電率の値は実
用上、絶対的要因ではない。さらに誘電率の温度
変化率は用途により種々許容された範囲があり、
これも絶対的要因ではない。誘電損失（tanδ）は
用途によりある値以下の限定があり、室温で最大
5.0％、望ましくは2.5％以下、が一般に望まれて
いる。
比抵抗に関しては、例えばEIAJ規格（日本電
子機械工業会の電子機器用積層磁器コンデンサ
（チツプ形）RC−3698Bに述べられているごと
く、積層コンデンサの絶縁抵抗として10000MΩ
以上または容量・抵抗積（CXR）で500μF・MΩ
以上のいずれか小さい方以上と規定されている。
すなわち磁器組成物の誘電率と比抵抗の積がある
絶対値以上なければ、任意の容量、特に大きな容
量のコンデンサを実用的規格に合せることができ
ず、その用途が非常に限定され、実用的な意味が
なくなる。この点を詳しく説明すると次の様にな
る。積層コンデンサでは、ｎ＋１個の内部電極を
構成して一般にｎ個の同じ厚さの層からなる単一
層コンデンサが積層された構造になつている。こ
の場合、単一層当りの容量をC0、絶縁抵抗をR0
とすれば積層コンデンサのＣはC0のｎ倍になり、
絶縁抵抗ＲはR0の１／ｎになる。ここで磁器組
成物の誘電率をε、真空の誘電率をε0、磁器組成
物の比抵抗をρ、単一層コンデンサの磁器の厚さ
をｄ、重さなる電極面積をＳとすれば、単一層コ
ンデンサのC0は（ε0εS）／ｄとなり、R0は
（ρd）／ｓとなる。従つてｎ層からなる積層コン
デンサの容量と絶縁抵抗の積Ｃ×Ｒは〔（ρd）／
（ns）〕×〔nε0εS）／ｄ〕＝ε0ερとなる。すなわ
ちど
のような容量の積層コンデンサもそのＣ×Ｒは磁
器組成物のεとρの積にε0を乗じた一定値に規格
化される。Ｃ×Ｒが500μF・MΩすなわち500F・
Ω以上ということは、ε0＝8.855×10-14Ｆ／cmよ
り8.855×10-14×ε×ρ（Ｆ／cm）≧500F・Ω、よ
つてερ≧5.65×1015Ω・cmなる要求がある。例え
ばε＝10000ではρ≧5.65×1011Ω・cm、ε＝3000
ではρ≧1.88×1012Ω・cm、ε＝500ではρ≧1.13
×1013Ω・cmが要求される。誘電率に応じてこれ
らの値以上のρを持つ磁器組成物であればどのよ
うな大きな容量の積層コンデンサも500μF・MΩ
を満足する。もしεが3000でρが要求値より１桁
低い1.88×1011Ω・cmとすればε0ερ＝50μF・MΩ
で500μF・MΩは満足せず、絶縁抵抗として
10000MΩすなわち1010Ω以上を満足するには容量
Ｃとして0.005μF以下に限定されねばならない。
それはこの積層コンデンサのＣ×Ｒは常に
50μF・MΩを示しているのでＲが10000MΩのと
きＣは0.005μFとなり、Ｃがこれより大きければ
Ｒは10000MΩより小さくなる。0.005μFが規格を
満たす最高の容量となる。従つて磁器組成物の比
抵抗が低いとその材料の実用性、特に積層形コン
デンサの特長である小型、大容量の特長を生かす
ことはできないし、全く意味のないことにもな
る。よつて磁器組成物の比抵抗と誘電率の積があ
る値以上持つことが実用上極めて重要なことであ
る。
子機械工業会の電子機器用積層磁器コンデンサ
（チツプ形）RC−3698Bに述べられているごと
く、積層コンデンサの絶縁抵抗として10000MΩ
以上または容量・抵抗積（CXR）で500μF・MΩ
以上のいずれか小さい方以上と規定されている。
すなわち磁器組成物の誘電率と比抵抗の積がある
絶対値以上なければ、任意の容量、特に大きな容
量のコンデンサを実用的規格に合せることができ
ず、その用途が非常に限定され、実用的な意味が
なくなる。この点を詳しく説明すると次の様にな
る。積層コンデンサでは、ｎ＋１個の内部電極を
構成して一般にｎ個の同じ厚さの層からなる単一
層コンデンサが積層された構造になつている。こ
の場合、単一層当りの容量をC0、絶縁抵抗をR0
とすれば積層コンデンサのＣはC0のｎ倍になり、
絶縁抵抗ＲはR0の１／ｎになる。ここで磁器組
成物の誘電率をε、真空の誘電率をε0、磁器組成
物の比抵抗をρ、単一層コンデンサの磁器の厚さ
をｄ、重さなる電極面積をＳとすれば、単一層コ
ンデンサのC0は（ε0εS）／ｄとなり、R0は
（ρd）／ｓとなる。従つてｎ層からなる積層コン
デンサの容量と絶縁抵抗の積Ｃ×Ｒは〔（ρd）／
（ns）〕×〔nε0εS）／ｄ〕＝ε0ερとなる。すなわ
ちど
のような容量の積層コンデンサもそのＣ×Ｒは磁
器組成物のεとρの積にε0を乗じた一定値に規格
化される。Ｃ×Ｒが500μF・MΩすなわち500F・
Ω以上ということは、ε0＝8.855×10-14Ｆ／cmよ
り8.855×10-14×ε×ρ（Ｆ／cm）≧500F・Ω、よ
つてερ≧5.65×1015Ω・cmなる要求がある。例え
ばε＝10000ではρ≧5.65×1011Ω・cm、ε＝3000
ではρ≧1.88×1012Ω・cm、ε＝500ではρ≧1.13
×1013Ω・cmが要求される。誘電率に応じてこれ
らの値以上のρを持つ磁器組成物であればどのよ
うな大きな容量の積層コンデンサも500μF・MΩ
を満足する。もしεが3000でρが要求値より１桁
低い1.88×1011Ω・cmとすればε0ερ＝50μF・MΩ
で500μF・MΩは満足せず、絶縁抵抗として
10000MΩすなわち1010Ω以上を満足するには容量
Ｃとして0.005μF以下に限定されねばならない。
それはこの積層コンデンサのＣ×Ｒは常に
50μF・MΩを示しているのでＲが10000MΩのと
きＣは0.005μFとなり、Ｃがこれより大きければ
Ｒは10000MΩより小さくなる。0.005μFが規格を
満たす最高の容量となる。従つて磁器組成物の比
抵抗が低いとその材料の実用性、特に積層形コン
デンサの特長である小型、大容量の特長を生かす
ことはできないし、全く意味のないことにもな
る。よつて磁器組成物の比抵抗と誘電率の積があ
る値以上持つことが実用上極めて重要なことであ
る。
ところでPb（Mg1/2W1/2）O3−PbTiO3系磁器組
成物については既にN.N.Krainik and A.I.
Aqranovskaya（Fiziko Tverdoqo Tela、Vo.2、
No.１、pp70〜72、Janoary 1960）より提案があ
り、（SrxPb1-xTiO3）a（PbMg0.5W0.5O3）b〔だた
しｘ＝０〜0.10、ａは0.35〜0.5、ｂは0.5〜0.65で
あり、そしてａ＋ｂ＝１〕についてモノリシツク
コンデンサおよびその製造方法として特開昭52−
21662号公報に開示され、また誘電体粉末組成物
として特開昭52−21699号公報に開示されている。
更にPb（Mg1/2W1/2）O3とPbTiO3を主とする組成
物であつて、Pb（Mg1/2W1/2）O3が20.0〜70.0モル
％、PbTiO3が30.0〜80.0モル％の範囲の組成物
に対しMgO量を計算値の30％以下添加含有した
ことを特徴とする高誘電率磁器組成物が特開昭55
−144609号公報として開示されている。しかしな
がらいずれも比抵抗に関する開示は全くされてお
らず、Pb（Mg1/2W1/2）O3−PbTiO3系磁器組成物
の実用性は明らかであつた。
成物については既にN.N.Krainik and A.I.
Aqranovskaya（Fiziko Tverdoqo Tela、Vo.2、
No.１、pp70〜72、Janoary 1960）より提案があ
り、（SrxPb1-xTiO3）a（PbMg0.5W0.5O3）b〔だた
しｘ＝０〜0.10、ａは0.35〜0.5、ｂは0.5〜0.65で
あり、そしてａ＋ｂ＝１〕についてモノリシツク
コンデンサおよびその製造方法として特開昭52−
21662号公報に開示され、また誘電体粉末組成物
として特開昭52−21699号公報に開示されている。
更にPb（Mg1/2W1/2）O3とPbTiO3を主とする組成
物であつて、Pb（Mg1/2W1/2）O3が20.0〜70.0モル
％、PbTiO3が30.0〜80.0モル％の範囲の組成物
に対しMgO量を計算値の30％以下添加含有した
ことを特徴とする高誘電率磁器組成物が特開昭55
−144609号公報として開示されている。しかしな
がらいずれも比抵抗に関する開示は全くされてお
らず、Pb（Mg1/2W1/2）O3−PbTiO3系磁器組成物
の実用性は明らかであつた。
本発明の目的は910℃〜950℃の温度で焼結で
き、静電率と比抵抗の積ερが5.65×1015Ω・cm、
すなわちε0ερが500F・Ω以上の値を持つ磁器組
成物を提供することにある。
き、静電率と比抵抗の積ερが5.65×1015Ω・cm、
すなわちε0ερが500F・Ω以上の値を持つ磁器組
成物を提供することにある。
本発明はPb（Mg1/2W1/2）O3−PbTiO3素二成分
からなりこれを〔Pb（Mg1/2W1/2）O3〕x
〔PbTiO3〕1-xと表わした時に0.7＜ｘ≦1.00の範囲
にあり、910℃〜950℃の温度で焼結でき、誘電率
と比抵抗の積が5.65×1015Ω・cm以上を持つこと
を特長とする磁器組成物である。
からなりこれを〔Pb（Mg1/2W1/2）O3〕x
〔PbTiO3〕1-xと表わした時に0.7＜ｘ≦1.00の範囲
にあり、910℃〜950℃の温度で焼結でき、誘電率
と比抵抗の積が5.65×1015Ω・cm以上を持つこと
を特長とする磁器組成物である。
次に優れた特性を示す本発明を実施例にて詳細
に説明する。
に説明する。
実施例
出発原料として純度99.9％以上の酸化鉛
（PbO）、酸化マグネシウム（MgO）、酸化タング
ステン（WO3）および酸化（TiO2）を使用し、
所定の配合比に秤量する。次にボールミル中で湿
式混合した後750〜800℃で予焼した。その後ボー
ルミルで粉砕し、別、乾燥後、有機バインダー
を入れ整粒後プレスし、直径16mm、厚さ約２mmの
円板を４枚作成した。次に空気中910〜950℃で１
時間焼結した。焼結した円板の上下面に銀電極を
焼付け、デジタルLCRメーターで周波数1KHz、
電圧1Vr.m.s.で容量と誘電損失（tanδ）を測定
し、誘電率を算出した。次に超絶縁抵抗計で50V
の電圧を１分間印加して絶縁抵抗を測定し、比抵
抗を算出した。４個の試料の平均値をとり、その
値をもつて配合比ｘの代表値とした。第１図に誘
電率（ε）の結果を、第２図に誘電損失（tanδ）
の結果を、第３図に誘電率（ε）と比抵抗（ρ）
の積に真空の誘電率（ε0）を乗じた結果をそれぞ
れ焼結温度をパラメーターにして示す。
（PbO）、酸化マグネシウム（MgO）、酸化タング
ステン（WO3）および酸化（TiO2）を使用し、
所定の配合比に秤量する。次にボールミル中で湿
式混合した後750〜800℃で予焼した。その後ボー
ルミルで粉砕し、別、乾燥後、有機バインダー
を入れ整粒後プレスし、直径16mm、厚さ約２mmの
円板を４枚作成した。次に空気中910〜950℃で１
時間焼結した。焼結した円板の上下面に銀電極を
焼付け、デジタルLCRメーターで周波数1KHz、
電圧1Vr.m.s.で容量と誘電損失（tanδ）を測定
し、誘電率を算出した。次に超絶縁抵抗計で50V
の電圧を１分間印加して絶縁抵抗を測定し、比抵
抗を算出した。４個の試料の平均値をとり、その
値をもつて配合比ｘの代表値とした。第１図に誘
電率（ε）の結果を、第２図に誘電損失（tanδ）
の結果を、第３図に誘電率（ε）と比抵抗（ρ）
の積に真空の誘電率（ε0）を乗じた結果をそれぞ
れ焼結温度をパラメーターにして示す。
第１図よりｘが減るとεは増加している。ｘが
0.6では焼結温度によるεの値が大きく変動して
いることがわかる。第２図よりｘが減るとtanδが
大きくなつている。第３図よりε0ερはｘが0.9付
近で最大を示し、特にｘが小さくなると急激に小
さくなる。ｘが0.65より大きければ910〜950℃で
焼結しても常に500MΩ・μF以上を実現している。
すなわち本発明の組成物は910〜950℃という低温
で焼結でき誘電率と比抵抗の積が高く、ε0ερとし
て500MΩ・μF以上を実現し、かつtanδも小さく、
積層コンデンサ用磁器組成物として優れた特長を
有している。なお本発明の磁器組成物はPb
（Mg1/2Ti1/2）xTi1-xO3からなり0.7＜ｘ≦1.00に限
定される。
0.6では焼結温度によるεの値が大きく変動して
いることがわかる。第２図よりｘが減るとtanδが
大きくなつている。第３図よりε0ερはｘが0.9付
近で最大を示し、特にｘが小さくなると急激に小
さくなる。ｘが0.65より大きければ910〜950℃で
焼結しても常に500MΩ・μF以上を実現している。
すなわち本発明の組成物は910〜950℃という低温
で焼結でき誘電率と比抵抗の積が高く、ε0ερとし
て500MΩ・μF以上を実現し、かつtanδも小さく、
積層コンデンサ用磁器組成物として優れた特長を
有している。なお本発明の磁器組成物はPb
（Mg1/2Ti1/2）xTi1-xO3からなり0.7＜ｘ≦1.00に限
定される。
その理由はｘ≦0.7ではε0ερが小さくなるため
である。
である。
以上本発明の磁器組成物は910〜950℃という低
温で焼結でき、銀やニツケルなどの低価格金属を
使用できると共に、省エネルギーや炉材の節約と
いう経済的な観点および誘電率と比抵抗の積が高
いという特性的な観点をみても極めて実用的な材
料となつている。
温で焼結でき、銀やニツケルなどの低価格金属を
使用できると共に、省エネルギーや炉材の節約と
いう経済的な観点および誘電率と比抵抗の積が高
いという特性的な観点をみても極めて実用的な材
料となつている。
第１図〜第３図はそれぞれ本発明の磁器組成物
の配合比と諸特性の関係を示すものであり、第１
図に誘電率（ε）を、第２図に誘電損失（tanδ）
を、第３図に誘電率（ε）と比抵抗（ρ）の積に
真空の誘電率（ε0）を乗じた値をそれぞれ焼結温
度をパラメーターにして示す。
の配合比と諸特性の関係を示すものであり、第１
図に誘電率（ε）を、第２図に誘電損失（tanδ）
を、第３図に誘電率（ε）と比抵抗（ρ）の積に
真空の誘電率（ε0）を乗じた値をそれぞれ焼結温
度をパラメーターにして示す。
Claims (1)
- １ マグネシウム・タングステン酸鉛［Pb
（Mg1/2W1/2）O3］とチタン酸鉛［PbTiO3］から
なる２成分組成物を［Pb（Mg1/2W1/2）O3］x
［PbTiO3］1-xと表わした時に、ｘが0.7＜ｘ≦1.00
の範囲にあり、誘電率と比抵抗の積が5.65×
1015Ω・cm以上であることを特徴とする磁器組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56042965A JPS57157407A (en) | 1981-03-24 | 1981-03-24 | Porcelain composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56042965A JPS57157407A (en) | 1981-03-24 | 1981-03-24 | Porcelain composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57157407A JPS57157407A (en) | 1982-09-29 |
| JPH0137806B2 true JPH0137806B2 (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=12650741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56042965A Granted JPS57157407A (en) | 1981-03-24 | 1981-03-24 | Porcelain composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57157407A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55144609A (en) * | 1979-04-28 | 1980-11-11 | Tdk Electronics Co Ltd | High dielectric series porcelain composition |
-
1981
- 1981-03-24 JP JP56042965A patent/JPS57157407A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57157407A (en) | 1982-09-29 |
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