JPH02123613A

JPH02123613A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH02123613A
Application number: JP63277807A
Authority: JP
Inventors: Takao Nakamura; 孝男中村; Yuichi Mito; 三戸　勇一; Yoshiharu Watanabe; 渡辺　義春; Tadashi Ogasawara; 正小笠原
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1990-05-11

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以上の高い誘電率を有する誘電体磁
器組成物に関するものである。

従来の技術従来、この種の高誘電率磁器組成物としては、チタン酸
バリウム（ＢａＴｉＯ３）系の磁器組成物を主成分にし
たものが広く実用化されている。

発明が解決しようとする課題然し、この誘電体磁器組成物では電圧印加による誘電率
の減少が大きくしかも破壊電圧も８ｋＶ／１１１と低い
。また、そのチタン酸バリウム系の磁器組成物でカラー
テレビやオシロスコープ等の高電圧回路に使用する高圧
コンデンサを製造する場合には、訓電時の電圧印加に伴
う静電容量の低下を考慮して設計しているところからコ
ンデンサ形状が大きくなることを免れ得ない。

韮において、本発明は誘電率が１０００以上と高くても
電圧印加に伴ってお電率が殆ど減少せず、むしろ増加す
る傾向を呈ししかも破壊電圧の高い誘電体磁器組成物を
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明に係る誘電体磁器組成物においては、チタン酸ス
トロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）：２５〜４５重量％チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯｓ　）：１１〜２４重
量％チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ　）：２０〜４３重量％チタン酸ビスマス（Ｂｉａ　Ｏｓ　−ｎＴｉｏ２）；９
〜２４重量％但し、ｎ：１〜５の範囲からなる主組成物１００重量％に対し、酸化クロ
ム（Ｃｒ＊　Ｏｓ　）：０．０５〜１重量％酸化アルミニウム（Ａｊ２ｚ　Ｏｓ　）　’０〜１重量
％酸化ケイ素（Ｓｉ０２）：０〜１重量％の範囲からなる
添加物を含有させるようにされている。

作用この誘電体磁器組成物では、５ｒＴｉＯｓ　　：２５〜４５重量％ＣａＴｉＯ３：　１１〜２４重量％ＰｂＴｉＯｓ　　：２０〜４３重量％Ｂｉ、ｏｓ　４　ｎＴｉＯ２：９〜２４重量％但し、ｎ
：１〜５で主成分を配合することにより誘電率１０００以上でｔ
ａｎδ、バイアス特性、温度特性を所定値以下にでき、
また、その主成分１００重量％に対してＣｒ２Ｏ，を０
．０５〜１！量％添加することにより内外絶縁抵抗（Ｉ
　Ｒ）の差を小さくできると共に高温負荷寿命を良好に
でき更に、ＡＩＬ２０、と５ｉ０２を夫々０〜１重量％
添加することにより焼結性を良好にできて誘電率が１０
００以上でも電圧印加に伴って誘電率が減少したとして
も小さく抑え得て、むしろ増加する傾向を呈すると共に
破壊電圧が高い誘電体磁器組成物が得られる。

実施例以下、本発明に係る誘電体磁器組成物と共に詳細に説明
すれば、次の通りである。

この誘電体磁器組成物は、チタン酸ストロンチウム（Ｓ
ｒＴｉＯ３）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）、
チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ビスマス（ＢＡ
＊　Ｏｓ　’　ｎＴｉｏ’　）を主成分として組成され
ている。その各成分はＳ　ｒＴ　ｉ　ｏ、を２５〜４５
重量％、ＣａＴｉＯｓを１１〜２４皿量％、ＰｂＴｉ０
ａを２０〜４３重量％、Ｂｉ、ｏ、−ｎＴｉｏ、を９〜
２４重量％で範囲からなるものであり、Ｂ１２ｏｎ・ｎ
ＴｉＯ２のｎは１〜５に設定するとよい、この主成分で
は誘電率が１０００以上となり、ｔａｎδが２％未満で
バイアス特性も一１０％より良くすることができ、また
、温度特性を一３０％より良くすることができるように
なる。それに対し、５ｒＴ１０３が２５重量％よりも少
ないとｔａｎδが２％以上となり、４５重量％を超える
とバイアス特性が一１０％より悪くなる。また、ＣａＴ
ｉ０゜が１１重量％より少ないと上述したと同様にｔａ
ｎδが２％以上になり、２４重量％を超えると誘電率が
１０００以下になってしまう。それと同様にＰ　ｂ　Ｔ
　ｉ　Ｏｓが２０重量％よりも少ないと誘電率が１００
０以下となり、４３重量％を超えるとｔａｎδが２％以
上になる。また、Ｂｉ２Ｏ，・ｎＴｉＯ２が９重量％よ
り少ないと温度特性が一３０％より悪くなり、２４重量
％を超えるとバイアス特性が一１０％より悪くなってし
まう。このＢｉｚ　Ｏｓ　・ｎＴｉｏ２でｎの値が１よ
り小さいと焼結性が悪くなり、５を超えると焼成時素地
が付着し易くなって好ましくない。

また、その主成分に対しては添加物として酸化クロム（
Ｃｒａｂ３）、酸化アルミニウム（Ａｊ！＊Ｏ３）、酸
化ケイ素（ＳｉＯ２）が含有される。この割合は主成分
１００重量％に対し、Ｃｒ、０３を０．０５〜１重量％
添加すると、第１図で示すように磁器の表面層１゜２と
内部層３の８５’における絶縁抵抗（！Ｒ）の差［ＩＲ
不均−性・ｌｏｇ（ＲＩ／　Ｒ＊　）　］を小さくでき
て高温負荷寿命も良好にでき、それに加えて／１２　ｏ
ｓを０〜１重量％、５ｉｌｌを０〜１重量％添加すると
焼結性が良好なものになる。韮で、Ｃｒ。

０３が０．０５重量％よりも少ないと絶縁抵抗（ＩＲ）
不均一性が大きくなって高温負荷寿命が損なわれ、１重
量％を超えると素地が付着し易くなる。また、Ａｌ１２
　ｏｓが１重量％を超えると焼成温度が高くなり、５ｉ
Ｏａが１重量％を超えると素地が付着し易くなる不具合
を招く。

以下余白これは第１表で示すような成分割合で適宜配合し、その
組成物で誘電体磁器を製造することにより電気的特性を
調べた結果で実証されている。

まず、出発原料として５ｒＴｉＯ，、ＣａＴｉＯ３，Ｐ
ｂＴｉＯｓ　、Ｂｉｚ　Ｏｓ　’　　ｎＴｉｏｔを用意
し、それニＣｒ２０３　、　ＡＩＬ２０Ｓ　、　Ｓ　１
０２のうちで適宜選択したものを添加し或いは添加せず
に試料１〜２８として配合した。

次に、各試料を湿式混合で攪拌し、脱水乾燥後１０００
〜１１００℃で２時間仮焼成した後に粗粉砕した。再び
ボールミルで湿式混合させて粉砕を行い、脱水乾燥後に
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして加え
て造粒した。これを１６．５ｍｉφｘ４．７ｍｍｔの円
板状に３　ｔｏｎ／ａｍ”の圧力で成形した後、１１６
０〜１２４０ｔの温度で焼成して誘電体磁器を得た。そ
の各誘電体磁器の両面に銀電極を８００℃で焼付け、リ
ード線を取付けて粉体塗装した。これを測定用試料とし
、その電気的諸特性を測定した。この特性の測定にあた
っては、誘電率（εＳ）及び誘電損失（ｔａｎδ）は周
波数１　ｋＨｚで測定した。温度特性は一２５℃におけ
る誘電率と＋８５℃における誘電率を測定し、２０℃の
誘電率に対する変化率として示した。バイアス特性は、
試料に４　ｋＶ／ａｍの直流電圧を印加したときの誘電
率の変化率を測定した。破壊電圧は、試料の直流破壊電
圧を測定し、それを試料厚みで割り単位厚み当たりの破
壊電圧（Ｅｂ）とした。！Ｒ不不一−性、試料磁器の表
面層及び内部層を切出し、８５℃で夫々の！Ｒ値（絶縁
抵抗値）を測定し、この内外の絶縁抵抗差を示した。高
温負荷寿命は、８５℃の温度下で直流２０ｋＶの電圧を
印加することにより調べた。

この表から明らかなように、本発明に係る誘電体磁器組
成物の配合範囲にある試料１〜４，７゜１０．１４〜１
フ、２０．２３〜２５では、誘電率がｉ　ｏｏｏ以上で
しかも電圧印加によって誘電率が増加し若しくは減少が
殆どなく、更に破壊電圧の高い誘電体磁器として得られ
た。

これに対し、試料５．６．１１のように５ｖＴｉｅ、が
２５重量％より少ないとｔａｎδが２％以上となり、４
５！ｉ量％を超えるとバイアス特性が一１０％以上とな
っている。また、試料８．１２の如＜ＣａＴｉ０．が１
１重量％より少ないとｔａｎδが２％以上となり、２４
１量％を超えると誘電率が１０００以下となってしまう
。これと同様に、試料５．９のようにＰ　ｂ　Ｔ　ｉ　
Ｏ３が２０重量％より少ないと誘電率が１０００以下と
なり、４３１量％を超えるとｔａｎδが２％以上となる
。

また、試料１３．１８の如＜Ｂｉ２Ｏ５・ｎＴｉＯ２が
９重量％より少ないと温度特性が一３０％以上となって
２４重量％を超えるとバイアス特性が一１０％以上とな
り、ｎの値が１より小さいと焼結性が悪くて５を超える
と素地が付着し易くなってしまう、添加物としては試料
１９，２１゜２２のようにＣｒ２Ｏ３が０．０５重量％
より少ないとＩＲ不不一−性大きくて高温負荷寿命が悪
く、１！量％を超えると素地が付着し易くなる。

また、Ａｊ２．Ｏ，が１！ｉ量％を超えると焼成温度が
高くなり、Ｓｉｎ、が１！！量％を超えると焼成時素地
が付着し易くなってしまう。

ｎで、上述した如き諸欠点を有する試料を表中で＊印で
示し、これを本発明に係る誘電体磁器組成物の請求範囲
から除外した。

なお、本発明に係る組成物の範囲内にある試料３と従来
例に係る組成物から得た誘電体磁器の直流バイアス特性
を調べたところ、第２図で示す通りであった。

発明の効果以上の如く、本発明に係る誘電体磁器組成物によれば誘
電率１０００以上を有し、しかも電圧印加時に誘電率が
増加するか減少しても減少量が小さく、更には破壊電圧
が高い誘電体磁器組成物としてカラーテレビやオシロス
コープ等の高電圧回路に使用するのに好適な小型の高圧
コンデンサを可能にするものである。

【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で形成した磁器
の表面層と内部層を示す断面図、第２図は本発明に係る
誘電体磁器組成物の試料３と従来例に係るＢ　ａ　Ｔ　
ｉ　Ｏｓ系磁器組成物から得た誘電体磁器の直流バイア
ス特性を比較して示すグラフである。特許出願人ティーデイ−ケイ株式会社第図第図Ｊｌａ−ノシ７ス電尺（ＫＶ／ｍｍ）

Claims

【特許請求の範囲】チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ＿３）：２５〜４
５重量％チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ＿３）：１１〜２４重量％チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ＿３）：２０〜４３重量％チタン酸ビスマス（Ｂｉ＿２Ｏ＿３・ｎＴｉＯ＿２）：
９〜２４重量％但し、ｎ：１〜５の範囲からなる主組成物１００重量％に対し、酸化クロ
ム（Ｃｒ＿２Ｏ＿３）：０．０５〜１重量％酸化アルミニウム（Ａｌ＿２Ｏ＿３）：０〜１重量％酸化ケイ素（ＳｉＯ＿２）：０〜１重量％の範囲からなる添加物を含有させてなることを特徴とす
る誘電体磁器組成物。