JPH0195404A - 誘電体磁器組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は１１００℃以下で焼成される高誘電率系誘電体
磁器組成物に関し、特に低酸素分圧雰囲気で焼成でき高
い抵抗率の得られる組成物でかつ誘電体磁器の機械的強
度の大きいものに関する。

従来の技術 近年セラミックコンデンサにおいては素子の小型化、大
容量化への要求から積層型セラミックコンデンサが急速
に普及しつつある。積層型セラミックコンデンサは内部
電極とセラミックを一体焼成する工程によって通常製造
される。従来より高誘電率系のセラミックコンデンサ材
料にはチタン酸バリウム系の材料が用いられてきたが、
焼成温度が１３００℃程度と高いため、内部電極材料と
してはＰｔ、　Ｐｄ　　などの高価な金属を用いる必要
があった。

これに対し１１００℃以下の低温度、低酸素分圧下で焼
成でき、銅もしくは銅を主成分とする内部電極をもちい
た積層コンデンサ素子に用いることができる一鉛複合ペ
ロブスカイト系材料や、低酸素分圧雰囲気中で焼成でき
Ｎｉを内部電極として使用できるチタン酸バリウム系材
料が開発されている。後者については特公昭５６−４６
６４１号公報に記載の材料などが知られている。前者に
ついては発明者らはすでに特開昭６２−９６３５７号公
報に記載のＰｂＴｉＯ３Ｐｂ（Ｍｇ＋／３Ｎｂ２／３）
０２を主成分とする誘電体磁器組成物を提案している。

この組成物は、低温度で焼成でき低酸素分圧下で焼成し
た際高い抵抗率を有する特性をもち、銅もしくは銅を主
成分とする内部電極をもちいた積層コンデンサ素子に用
いることができる優れた誘電体磁器組成物である。しか
し焼成後の誘電体磁器は機械的強度が低（、積層コンデ
ンサ素子とした際、素子の抗折強度が低くなる問題点が
あった。セラミック積層コンデンサ素子は面実装部品と
してインサートマシンを用いて回路基板上に装着される
使用法をとることが多（、素子の抗折強度が弱いと、こ
の際素子が破損する。このため積層コンデンサ素子に用
いる誘電体磁器に対しできるだけ大きな機械的強度が求
められている。

発明が解決しようとする問題点 Ｐｂ　ａ　　（（Ｍｇ＋／５Ｎｂ２／ａ）　Ｘ　　Ｔｉ
　　ｙｌｏ２＋ａ　で表される誘電体磁器組成物は、焼
成後の誘電体磁器の機械的強度が弱い問題点を有してい
た。本発明では上記組成物の低温焼結性、誘電特性、低
酸素分圧下で焼成した際高い抵抗率を有する特性をでき
るだけそこなわず、機械的強度の大きい誘電体磁器が得
られる誘電体磁器組成物を提供することを目的としてい
る。

問題点を解決するための手段 Ｐｂ　ａ　ｌ　（Ｍｇ＋／５Ｎｂ２／ｓ）　ｘ　Ｔｉ　
ｙｌｏｚ＋ａ　で表され、（ただしｘ　＋　ｙ−１，０
０）　１．０１０≦ａ≦１．０８５０、８８０≦ｘ≦０
．９８０である主成分に、副成分として、ＳｉＯ２と銅
酸化物の二つの成分を含み、ＳｉＯ２の重量％が０．０
２〜０．３０％、銅酸化物の重量％がＣｕ２Ｏ換算で０
．０４％〜０．６５％である組成物とする。

作用 本発明の誘電体磁器組成物の系において、副成分を含ま
ない組成物では通常の三点曲げ試験の破壊面が全範囲に
わたって粒界破壊を示すのに対し、副成分を含む組成物
は粒界部に二次相が形成され破壊面は一部または全域に
わたって粒内破壊をしめす。すなわち本発明の組成物に
おいては、焼成後の誘電体磁器の粒界の接合強度が増大
し、このため誘電体磁器の機械的強度が増大する。

実施例 出発原料には化学的に高純度なＰ　ｂ　Ｏ１Ｍ　ｇ　Ｏ
ｒＮ　ｂ　２０　ｓ　、　Ｔ　ｉ　Ｏ２、Ｓ　ｉ　Ｏ２
、Ｃｕ　２０を用いた。これらを純度補正をおこなった
うえで所定量を秤量し、直径２ＩｌｌＩＩｌのジルコニ
ア製玉石を用い純水を溶媒としボールミルで１７時時間
式混合した。これを吸引ろ過して水分の大半を分離した
後乾燥し、その後ライカイ機で充分解砕した後粉体量の
５ｗｔ％の水分を加え、直径６０ｍｍ高さ約５０ｍｍの
円柱状に成形圧力２００ｋｇ／ｃｉ２で成形した。これ
をアルミナルツボ中に入れ同質のフタをし、７５０℃で
２時間仮焼した。次に仮焼物をアルミナ乳鉢で粗砕し、
さらにジルコニア製玉石を用い純水を溶媒としてボール
ミルで４０時間粉砕し、これを吸引ろ過し水分の大半を
分離した後乾燥した。この粉末にポリビニルアルコール
６ｗｔ％水溶液を粉体量の６　ｗ　ｔ％加え、３２メツ
シユふるいを通して造粒し、成形圧力１０００ｋｇ／ｃ
ｍ２で成形した。成形物は空気中で６００℃まで昇温し
１時間保持しポリビルアルコール分をバーンアウトした
。

これを、上述の仮焼粉を体積の１／３程度敷きつめた上
に１５０メツシュＭｇＯ粉を約１ｍｍ敷いたマグネシャ
磁器容器に移し、同質のフタをし管状電気炉の炉心管内
に挿入し、炉心管内をロータリーポンプで脱気したのち
Ｎ　２−　Ｈ２混合ガスで置換し、焼成最高温度での酸
素分圧（ＰＯ２）が１．ＯＯｘ１０８ａｔになるようＮ
２、Ｎ２とＮ２０ガスの混合比を調節しながら混合ガス
を流し、所定温度まで４００℃／ｈｒで昇温し２時間保
持後４００℃／　ｈ　ｒで降温した。炉心管内のＰＯ２
は試料容器直上に挿入した安定化ジルコニア酸素センサ
ーにより測定した。

第１図に焼成時のマグネシャ磁器容器の構造を、第２図
に炉心管内部をそれぞれ断面図で示す。第１図において
ｌはマグネシア容器であり、その上部はマグネシア容器
蓋２で封じた。マグネシア容器１の下部に仮焼粉３を配
置し、その上にジルコニア粉４を配置した。さらにその
上に試料５を配置した。第１図のように準備されたマグ
ネシア容器１を第２図のように炉心管６内に配置した。

７は安定化ジルコニア酸素センサーである。

焼成物は厚さ１　ｍｍの板状に切断し、両面にＣｒ−Ａ
ｕを蒸着し、誘電率、ｔａｎδを１ｋＨｚ、ＩＶ　／　
ｍａの電界下で測定した。また抵抗率は１ｋＶ／鴫の電
圧を印加後１分値から求めた。

なお焼成温度は焼成物の密度がもっとも大きくなる温度
とした。

誘電体磁器の機械的強度は、焼成物を厚さ３ｍｍ幅５ｍ
ｍ、長さ１５ｍｍの角柱状に切り出し、各面を粒径約０
．６μｍのアルミナで研摩した後、支持点間隔１０ｍｍ
の三点曲げ装置を用い、曲げ破壊過電（Ｗｋｇ）を測定
し、この値より次式を用いて機械的強度を求めた。機械
的強度は２０試料の平均値よりもとめた。

ａ＝３３．３Ｗ　　（ｋｇ／ｃｍ２） 第１表に本発明の組成範囲および周辺組成の成分［ａ、
ｘは、Ｐｂ　ａ　ｌ（Ｍｇ　ｒ／３Ｎｂ２／ｓ）　Ｘ　
Ｔｉ　ｙｌＱ２＋ａ　　と表したときの値］、低酸素分
圧雰囲気で焼成したときの焼成温度、誘電率、ｔａｎδ
、抵抗率、密度機械的強度を示した。

本発明の範囲外の組成物では、副成分のうち、５ｉｎ２
が０．０２ｗｔ％より小さい、またはＣｕｚＯが０．０
４ｗｔ＄より小さいと機械的強度の改善効果が現れず、
Ｓ　ｉ　Ｏ２が０．３０ｗｔ％より大きい、またはＣｕ
’ｚＯが０．６５ｗｔネより太き（なると、機械的強度
が再び低下するかもしくは誘電特性とくに誘電率の低下
が太き（なる。発明の範囲内の組成物では前記の問題が
いずれも克服されている。特に副成分の５ｉｎ２．Ｃｕ
ｚＯのいずれか一方を含むものより両者を含むもののほ
うが副成分の添加による誘電特性、抵抗率の劣化が小さ
（優れている。主成分の範囲は低酸素分圧雰囲気で焼成
したときの焼成物のち密性、抵抗率、誘電率および誘電
率の温度変化率より限定される。なお焼成雰囲気として
選択した低酸素分圧雰囲気Ｐｏ２；１、ＯＯｘ１０８ａ
ｔは、焼成温度において銅が酸化しない酸素分圧であり
、銅もしくは銅を主成分とする内部電極を含む積層コン
デンサの製造条件を満足するものである。

発明の効果 本発明によれば、低酸素分圧雰囲気１０５０８Ｃ以下の
焼成で、高誘電率、チ密で抵抗率の高（、かつ機械的強
度の大きい誘電体磁器が得られる。

このため内部電極としてＣｕを用いた積層コンデンサ素
子の誘電体に本発明の組成物を用いた場合、電気的特性
を損なうことなく、大きな抗折強度が得られ、回路基板
状への実装時に素子の破損が防がれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼成時に磁器を入れるマグネシャ容器の断面図
、第２図は焼成時の炉心管の断面図を示す。 １・・・・・・マグネシャ容器、２・・・・・・マグネ
シャ容器蓋、３・・・・・・仮焼粉、４・・・・・・ジ
ルコニア粉、５・・・・・・試料、６・・・・・・マグ
ネシャ容器、７・・・・・・炉心管、８・・・・・・安
定化ジルコニア酸素センサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｐｂ＿ａ｛（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿
   ｘＴｉ＿ｙ｝Ｏ＿２＿＋＿ａ＿＋＿ｂで表される組成を
   有し（ただし、ｘ＋ｙ＝１）、１．０１０≦ａ≦１．０
   ８５ ０．８８０≦ｘ≦０．９８０の範囲にある組成物に、副
   成分として、ＳｉＯ＿２と銅酸化物の二つの成分を含み
   ，ＳｉＯ＿２の重量％が０．０２〜０．３０％、銅酸化
   物の重量％がＣｕ＿２Ｏ換算で０．０４％〜０．６５％
   であることを特徴とする誘電体磁器組成物。