JPH0195405A - 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１０００℃以下で焼成可能な高誘電率系誘電体
磁器組成物に関し、特に低酸素分圧雰囲気で焼成した時
にチ密で高い抵抗率をもち、誘電率の温度変化の小さい
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。

これに対し発明者らは、特開昭６２−８７４５５号公報
記載の、低酸素分圧雰囲気中、１１００℃以下で焼成で
き、銅を主成分とする卑金属材料を内部電極として使用
できる、（Ｐｂ　ａ　　Ｍｅ　　ｂ）１（Ｎｉｔｚｓ　
Ｎｂｐｚ＊　）　ｘ　Ｔｉ　ｙ　（Ｎｉｔｚｓ＋　Ｗｌ
／２　）Ｚ１０２　＋ａ＋ｂ　　（ＭｅがＣａ、Ｓｒ、
Ｂａ）で表される誘電体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に
高い抵抗率および高誘電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、焼成後得られる誘電体磁器の誘電率の温
度変化は比較的太き（なる問題点があった。

発明が解決しようとする問題点 １０００℃以下で焼成でき、高誘電率で誘電率の温度変
化が小さく、シかも低酸素分圧下で焼成した際に高い抵
抗率をもつ誘電体磁器組成物は知られていない。本発明
では上記の問題点をすべて解決す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（Ｚｎｌ／３Ｎｂ２／３）０３　　ＰｂＴｉＯ３−
Ｍｅ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）０３で表される三成分固
溶系において（Ｍｅは、ＳｒおよびＢａのうちの少なく
とも一種）　、Ｓ　ｒ　ＯおよびＢａＯのうちの少なく
とも一種を上記組成物に対し、モル分率で、０．３％以
上８．０％以下含有する組成物とする。

作用 Ｐｂ　　（Ｚｎ＋　／３Ｎｂ２／３）　　０３−ＰｂＴ
　　ｉ　　０３−Ｎ６　（ＺｎＩ　／　３　Ｎｂ２　／
　３　）　Ｑ　３で表される三成分固溶系に（Ｍｅは、
ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも一種）ＳｒＯおよび
ＢａＯのうちの少なくとも一種を加え、Ａサイト成分を
過剰にすることにより、低酸素分圧下での焼成により発
生する抵抗率の低下を抑制し、かつ低温焼結性を高め、
高誘電率の誘電体磁器組成物を得た。本発明の誘電体磁
器組成物を用いると、小型大容量で、容量の温度変化が
小さ（、シかも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を得ることが可能となる。

実施例 出発原料には、化学的に高純度なＰｂＯ，ＭｅＣＯｓ　
　（Ｍｅ：Ｓｒ、Ｂａ）、ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＴｉＯ
２、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４■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５　ｗ　ｔ％の水分
を加え、直径６０ｍｍ高さ約５０ｍｍの円柱状に成形圧
力５００ｋｇ／ｃｍ２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、７２０℃〜８４０℃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
に直径４ｍｍの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１７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。以上の仮焼、粉砕、乾燥
を数回くりかえした後、この粉末にポリビニルアルコー
ル６　ｗ　ｔ％水溶液を粉体量の５ｗｔ％加え、３２メ
ツシユふるいを通して造粒し、成形圧力１０００ｋｇ／
ｃｍ２で成形した。

成形物は空気中で６５０℃まで昇温し２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２００メツシユＺ　ｒＯｚ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Ｎ２−Ｈ２混合ガステ置換し、酸素分圧（ＰＯ２）
が１．０ｘＯｘ１０−８ａｔこなるようＮ２とＨ２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℃／ｈｒで
降温した。

炉心管内のＰｏ２は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２図に焼成時のマグネシャ磁器容器の構造を、第３図
に炉心管内部をそれぞれ断面図で示す。第２図において
１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２図のように準備されたマグ
ネシア容器１を第３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１ｍの板状に切断し、両面にＣｒ−Ａｕを
蒸着し、２０℃、−２５℃、８５℃での誘電率、ｔａｎ
δを１ｋＨｚ　、　Ｉ　Ｖ／ｖｕａの電界下で測定した
。また抵抗率は１ｋＶ／ｗ＊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太き（なる温度
とした。

第１表に本発明の組成範囲および周辺組成の成分、低酸
素分圧雰囲気で焼成したときの焼成温度、誘電率、ｔａ
ｎδ、抵抗率（各２５℃）誘電率の温度変化を示した。

（以下余白） 第１図は、本発明の主組成を、Ｐｂ　（Ｚ　ｎ　ｌ／３
Ｎ１）２／ｓ）　０３、ＰｂＴｉＯ３、Ｍｅ（Ｚｎ１／
３Ｎｂ２／３）０３を端成分とする三角組成図中に示し
たもので、斜線の範囲が主組成の範囲である。副成分が
０．３％以下のときは、低酸素分圧下で誘電体が還元さ
れ、抵抗率が低（なり、８．０％以上になると、キュー
リー温度が低温側に移動しすぎて、誘電率の温度変化率
が太き（なる。発明の範囲外の組成物では、表１のＮ０
．に＃をつけて示した様に、焼成温度が１０００℃を越
える、誘電率が３０００以下となる、誘電率の温度変化
が、２０℃を基準として、−２５℃から８５℃の範囲で
±２０％を越える、−抵抗率がＩＱ・＋１ΩｃＩ１１以
下となるのうちのいずれかひとつ以上の難点を有し、コ
ンデンサ材料としては適さない。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。なお焼成雰
囲気として選択した低酸素分圧雰囲気Ｐｏ２；　１．　
Ｏｘ　１０−ｅａｔｅは、焼成温度において銅がほとん
ど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、低酸素分圧雰囲気下、１０００℃以下
の焼成で、高誘電率をもち、チ密で抵抗率が高く、かつ
誘電率の温度変化が小さい誘電体磁器が得られる。この
ため、本発明の誘電体磁器組成物を用いると、鋼もしく
は鋼を主成分とする内部電極をもち、小型大容量で、か
つ容量の温度変化率が小さい積層コンデンサ素子の作成
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る誘電体磁器組成物の主成分組成を
示す三角組成図、第２図は焼成時に磁器を入れるマグネ
シャ容器の断面図、第３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。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｐｂ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３−
   ＰｂＴｉＯ＿３−Ｍｅ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／
   ＿３）Ｏ＿３で表される三成分固溶系において（Ｍｅは
   、ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも一種）、 ｘ：Ｐｂ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３
   ｙ：ＰｂＴｉＯ＿３ ｚ：Ｍｅ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３
   を頂点とする三角座標の、下記組成点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
   Ｅ Ａ；ｘ＝０．９０ｙ＝０．００ｚ＝０．１０Ｂ；ｘ＝０
   ．８０ｙ＝０．００ｚ＝０．２０Ｃ；ｘ＝０．４５ｙ＝
   ０．３０ｚ＝０．２５Ｄ；ｘ＝０．４５ｙ＝０．３５ｚ
   ＝０．２０Ｅ；ｘ＝０．６５ｙ＝０．２５ｚ＝０．１０
   を頂点とする五角形の領域内にあり、さらにＳｒＯおよ
   びＢａＯのうちの少なくとも一種を上記組成物に対し、
   モル分率で、０．３％以上８．０％以下含むことを特徴
   とする誘電体磁器組成物。