JPH02210709A - 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 本発明は焼成温度が８００〜１０００℃でかつ大気中、
中性雰囲気中または還元雰囲気中にて短時間で焼成し得
る。誘電体磁器組成物に関するものである。

従来の技術 小型化・大容量化の進むセラミックコンデンサの誘電体
材料としては、従来よｐチタン酸バリウムを主成分とす
る材料が用いられてきたが、この材料を焼結させるには
大気中でかつ焼成温度として１０００℃程度の高温が必
要であるため、積層型セラミックコンデンサを作製する
場合に、電極材料としては高価な白金あるいはパラジウ
ム等の貴金属の使用が不可欠でちゃ、特に大容量化に伴
い内部電極材料が原材料費を押し上げる要因となってい
た。

これに対し、近年チタン酸バリウム系材料に耐還元性を
持たせ、電極材料として安価な卑金属を用いて酸素分圧
の低い雰囲気中で焼成する方法や。

鉛系誘電体材料と安価な銀を主体とする銀−パラジウム
合金の電極材料とを用いて、１ｏＯｏ℃前後の低温で焼
成する方法により積層セラミックコンデンサの低コスト
化が図られている。

一方、小型化や高信頼性が望まれる電子機器においては
、実装密度の高いハイブリッドＩＣ化が進められており
、従来の積層セラミックコンデンサに変わって厚膜コン
デンサに対する要望が高まっている。この厚膜コンデン
サを作製するには。

低温、短時間焼成が可能な誘電体が必要であり。

このための材料としては主に鉛系誘電体が用いらレル。

従って、積層セラミックコンデンサの大容量化あるいは
コンデンサの厚膜化のいずれにも対応できる材料上して
、鉛系誘電体の開発が盛んに進められている。

発明が解決しようとする課題 さて、Ｐｂ（Ｚｎ’１４Ｎｂ２１１３）Ｏ，Ｐｂ（Ｎｉ
Ｖ３ＮｂＨ）Ｏ。

Ｐｂ（ＭｇＨＷＨ）Ｏ，基因容体は、特開昭６１−１９
１５６５号公報で知られているように、１ｏｏＯ℃以下
の大気中で焼成される誘電体損失が小さい誘電体磁器組
成物であるが、誘電率を高め十分緻密な焼結体を得るた
めには、焼成温度にて数時間保持する必要がある。一方
、ノ・イブリッドＩＣ用の厚膜コンデンサを作製する場
合、低温短時間焼成が不可欠となり、このような条件下
では上記誘電体材料は未焼結となるため、所望の特性が
得られないとい５問題が起こる。さらに、長時間の中性
あるいは還元雰囲気における熱処理により誘電体磁器中
に酸素欠陥が生じゃすくな９、誘電体損失が大きくなり
、高周波特性の劣化、絶縁抵抗の低下をきたし、実用上
問題であった。

本発明はかかる問題に鑑み、Ｐｂ（Ｚｎｙ）ｉｂ％）０
３−　Ｐｂ（Ｎｉ１，６Ｎｂ２Ｉ３）Ｏ，−Ｐｂ（Ｍｇ
１１２Ｗ１１２）０．基因容体の持つ誘電率を損なわず
、大気中ならびに中性雰囲気中あるいは還示雰囲気中に
て８００〜１０００℃で短時間焼成が可能な誘電体損失
が小さく、高周波特性に優れた誘電体磁器組成物および
それを用いたセラミックコンデンサまたは厚膜コンデン
サを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の誘電体磁器組成物
は、Ｐｂ　（Ｚｎ、ＨＮｂ、４　）ｘ（ＮｉＨＮｂ、４
　）、（ＭｇＨＷｖ）２０　。

で表される磁器組成分（ただしＸ十τ十Ｚ＝１）におい
て、　Ｐｂ（ＺｎＨＮｂＨ）Ｏ，、Ｐｂ（ＮｉｙＮｂＨ
）０゜２よびＰｂ　（Ｍｇ１，６　ＷＩＡ　）Ｏ、を頂
点とする三角座標で、下記［コ内の数値で表される組成
ム、Ｂ、Ｃ。

Ｄを頂点とする四角形の領域内からなる主成分誘電体磁
器組成物の仮焼粉に対して、副成分としてＰｂＯを１，
０〜２６．０モル％、およびＮｉＯまたはＷＯ５を１．
０〜１６．０モル％添加するという構成を備えたもので
ある。

すなわち、本発明の特許請求の範囲の組成物においては
゛、ペロブスカイト構造を有するＰｂ（Ｚｎ１４ＮｂＨ
）Ｏ，Ｐｂ（ＮｉｙＮｂＨ）Ｏ，−Ｐｂ（Ｍｇｙ％）０
３系の仮焼粉体にＰｂＯおよびＮｉＯあるいはＷＯ３を
添加することにより、ＰｂＯとＮｉＯあるいはＰｂＯと
ＷＯ５の共晶組成を利用し低温で液相を発生させ、また
これらの添加物がムサイトとＢサイトとに同時に固溶す
ることで誘電体への拡散を円滑に行え、添加物による粒
界層の形成が抑制されることによって高周波特性に優れ
、１ｏｏＯ℃以下という低い焼成温度で短時間に緻密に
焼成し得る誘電体損失が小さいセラミックコンデンサあ
るいは厚膜コンデンサが得られることになる。

実施例 以下、本発明の実施例を示す。

〈実施例１〉 まず、出発原料としては化学的に高純度なＰｂＯ。

ＺｎＯ、Ｗｂ２０５．　ＮｉＯ、ＭｇＯ、ＷＯ，を用い
た。これらを純度補正を行った上で所定量を秤量し、純
水を加えメノウ製玉石を用いてボールミルで１７時間混
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Ｓ
ｗｔ％の純水を加え、直径６０鵡、高さ約６０■の円柱
状に成型圧力５００ｋｇ／ａｄで成型した。これをアル
ミナルツボ中に入れ同質の蓋をし、７５０℃〜１０００
℃で２時間仮焼した。次に、上記仮焼物をアルミナ乳鉢
で粗砕し、さらにボールミルで１７時間粉砕し、吸引ろ
過した後乾燥した。以上の仮焼粉砕、乾燥を数回繰り返
した。この粉末をＸ線解析法により解析し、ペロブスカ
イト相であることを確認した。

この誘電体粉末に副成分としてＰｂＯと、ＮｉＯあるい
はＷＯ３を添加し、フィカイ機で混合した後。

ポリビニルアルコール６ｗｔ％水溶液を粉体量のＳｗｔ
％加え、３２メツシユふるいを通して造粒し、成型圧力
１０１００ｏ／ａｄで直径１３ｍ、高さ約６簡の円板状
に成型した。次いで、この成型物を大気中６００℃で、
１時間保持して脱バインダーした後、マグネシア磁器容
器に入れて同質の蓋ヲ１７、大気中、中性雰囲気中ある
いは還元雰囲気中で所定温度まで２４ｏＯ℃／ｈｒｓで
昇温し、最高温度で６〜３０分間保持後、２４００℃／
ｈｒｓで降温した。

以上のようにして得られた焼成物を厚さ１１０１の円板
状に加工し、両面に電極としてＣｒ−ムｇｔ−蒸着し、
誘電率、ｔａｎδを１ＫＨｚ　、　１Ｖ／ｓｍの電界下
で測定した。下記のく表１〉に本発明の材料組成と、大
気中にて焼成した焼成物の誘電特性を示す。また、焼成
雰囲気を中性雰囲気である窒素中とした場合、あるいは
１０”−８ａｔｍ以上の酸素分圧を有する窒素−水素混
合ガス中とした場合の９００℃焼成の結果をそれぞれ下
記のく表２〉および〈表３〉に示す。

（以下余　白） 上記のく表１〉〜〈表３〉に示すように、本発明の材料
組成にかかる焼成物は、９００℃短時間焼結にもかかわ
らず、また様々な雰囲気焼成においても、誘電体損失が
小さく、高周波特性に優れた緻密な焼結体が得られた。

また、第１図には本発明の主成分の組成範囲を、Ｐｂ　
（ＺｎｙＮｂ２ｙ、）Ｏ、、Ｐｂ　（Ｎｉ１４ＮｂＨ）
０３．　Ｐｂ　（ＭｇＨＷｙ　）ｏ　。

を主成分とする三角組成図中に示した。

ここで、本発明において特許請求の範囲を、Ｐｂ（Ｚｎ
１，６ＮｂＨ）、（ＮｉＨＮｂＨ）、（Ｍｇ、ＨＷ１７
）、０３テ表される磁器組成分（ただしＸｆＹ＋Ｚ＝１
　）において、Ｐｂ（ＺｎＨＮｂＨ）０３．　Ｐｂ（Ｎ
ｉＨＮｂＨ）０３オよびＰｂ（ＭｇＩＡＷ１４）Ｏ，ｆ
頂点とするＥ角座標で、組成ム、Ｂ、Ｃ，Ｄｉ頂点とす
る四角形の領域内からなる主成分誘電体磁器組成物の仮
焼粉に対して、副成分としてＰｂＯ’ｉ１．０〜２６．
０モル％、およびＮｉＯまたはＷＯ，を１．０〜１６．
０モル％添加することを特徴とする誘電体磁器組成物 〔ムはＸ＝５６．０　、７＝４０．０　、　Ｚ＝５．０
　。

Ｂは！＝８５．０　、　Ｆ＝１０．０　、　Ｚ＝５．０
　。

Ｃはｘ　＝４０．０　、７　＝１０．０　、　ｚ　＝５
０．０　。

Ｄはｘ＝１ｏ、ｏ　、ｙ＝＋ｏ、ｏ　、ｚ＝ｓｏ、ｏ（
単位はいずれもモル％）〕と具体的に限定した理由は、
く表１〉、〈表２〉、く表３〉の比較例に示すように限
定範囲外の組成では、９ｏｏ℃焼成温度で焼結体の誘電
率が８００以下あるいは誘電体損失が０．３％以上とな
シ、焼結が不十分となるものである。また％８００℃よ
シ低い温度での焼成では焼結が不十分となり、１０００
℃より高い温度での焼成では誘電率の低下等の問題を生
じ、所望の特性は得られないためである。

〈実施例２〉 上記実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥した誘電体粉末
に、副成分としてＰｂＯと、ＮｉＯあるいはＷＯ３を添
加し、ボールミルにて湿式混合した後乾燥し、エチルセ
ルロースを主成分とする樹脂を溶媒で溶かしたビヒクル
を加え、三段ロールにて混練し誘電体ペーストラ作製し
た。一方、純度９６％のアルミナ基板上に２×２−の形
状を有する厚膜コンデンサを形成するために、下部電極
とじて銅電極を印刷し乾燥させた。次に、誘電体層とし
て上記誘電体ペーストラ厚み６０〜６０μｍになるよう
に二度印刷乾燥を行い、さらに上部電標として下部電極
と同じ銅電極を印刷し乾燥することにより、電極−誘電
体−電極の三層構造の印刷厚膜を形成し、ベルト炉を用
いて最高温度ＳＯＯ〜１０００℃１保持時間５〜３０分
間窒素中で焼成した。このようにして得られた厚膜コン
デンサの誘電率、ｊａｎδを１ＫＨｚ　、　Ｉ　Ｖ／１
ｍの電界下で測定した。下記のく表４〉に本発明の材料
組成と。

窒素中９００℃で焼成した焼成物の誘電特性を示す。

（以下余　白） 上記く表４〉に示すように、本発明の材料組成にかかる
焼成物は、短時間低温焼結にもかかわらず、緻密な焼結
体からなる誘電体損失が小さく、高周波特性に優れた厚
膜コンデンサが得・られた。

また、特許請求の範囲を限定した理由は、実施例１と同
様に、〈表４〉の比較例に示すように、限定範囲外の組
成物では、ＳＯＯ〜１０００℃の、焼成温度、で焼結体
の誘電率が８００以下あるいは誘電体損失が０．３％以
上とな夛焼結等が不十分となるためである。

本実施例では窒素中にて焼成が可能であることを示した
が、アルゴン、ヘリウム等の中性雰囲気中でも焼成が可
能であることは容易に推察される。

なお１本発明で用いられる電極としては、大気中、中性
雰囲気中あるいは還元雰囲気中にて８００〜１ｏｏＯ℃
の焼成可能な電極が適宜選択され、使用されるものであ
る。

発明の効果 以上述べたように本発明は、Ｐｂ（Ｚｎ１４Ｎｂｈ　）
ｘ（Ｎ１ｙＮｂ２１Ｊ）７　（Ｍｇ虻−）ＺＯ３で表さ
れる磁器組成分（ただし、Ｘ十Ｙ＋ｚ＝１）において、
Ｐｂ（Ｚｎ１４ＮｂＨ）Ｏ，、Ｐｂ（Ｎｉ１４ＮｂＨ）
Ｏ，オよびＰｂ（Ｍｇ１１２Ｗ１１２）Ｏ，を頂点とす
る三角座標で、組成ム、Ｂ、Ｃ，ＤＩ頂点とする四角形
の領域内からなる主成分誘電体磁器組成物の仮焼粉に対
して、副成分としてＰｂＯを１．０〜２６．０モル％、
およびＮ１０あるいはＮ０３を１．０〜１６．０モル％
添加することを特徴とする誘電体磁器組成物 〔ムはｘ＝６５．０　、　ｙ＝４０．０　、　ｚ＝５．
０　、　ＢはＸ＝８５．０　、７＝１０．０　、　！＝
５．０．　ＣはＸ＝４０．０　、７　＝１０．０　、　
！　＝＝５０．０　、　ＤはＸ＝１α０　、７＝４０．
０　、　Ｚ＝５０．０　（単位はいずれもモル％）〕と
することにより、ＳＯＯ〜１０００℃の温度にて短時間
でかつ大気中または中性雰囲気中あるいは還元雰囲気中
においても焼成可能なセラミックコンデンサおよび厚膜
コンデンサを提供し得るといり優れた効果を発揮するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の組成範囲を示すＰｂ（Ｚｎｌ、６Ｎｂ
％）０゜Ｐｂ（ＮｉＶｓＮｂＨ）Ｏ，、Ｐｂ（ＭｇＨＷ
Ｈ）０３　金主成分とする三角組成図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｐｂ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿
   ｘ（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿ｙ（Ｍｇ＿
   １＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２）＿ｚＯ＿３で表される磁器
   組成分（ただしＸ＋Ｙ＋Ｚ＝１）において、Ｐｂ（Ｚｎ
   ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３、Ｐｂ（Ｎｉ＿
   １＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿３およびＰｂ（Ｍｇ
   ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２）Ｏ＿３を頂点とする三角
   座標で、下記［］内の数値で表される組成Ａ，Ｂ，Ｃ，
   Ｄを頂点とする四角形の領域内からなる主成分誘電体磁
   器組成物の仮焼粉に対して、副成分としてＰｂＯを１．
   ０〜２５．０モル％、およびＮｉＯを１．０〜１５．０
   モル％添加することを特徴とする誘電体磁器組成物。 Ａはｘ＝５５．０，ｙ＝４０．０，ｚ＝５．０、Ｂはｘ
   ＝８５．０，ｙ＝１０．０，ｚ＝５．０、Ｃはｘ＝４０
   ．０，ｙ＝１０．０，ｚ＝５０．０、Ｄはｘ＝１０．０
   ，ｙ＝４０．０，ｚ＝５０．０（単位はいずれもモル％
   ）。
2. （２）　請求項，記載の主成分誘電体磁器組成物の仮焼
   粉に対して、副成分としてＰｂＯを１．０〜２５．０モ
   ル％、およびＷＯ＿３を１．０〜１５．０モル％添加す
   ることを特徴とする誘電体磁器組成物。
3. （３）　請求項１または２記載の誘電体磁器組成物を用
   い、大気中にて８００〜１０００℃で焼成可能な電極と
   で構成されたことを特徴とするセラミックコンデンサ。
4. （４）　請求項１または２記載の誘電体磁器組成物を用
   い、中性雰囲気中あるいは還元雰囲気中にて８００〜１
   ０００℃で焼成可能な電極とで構成されたことを特徴と
   するセラミックコンデンサ。
5. （５）　セラミック基板上に、請求項１または２記載の
   誘電体磁器組成物からなる誘電体層と８００〜１０００
   ℃で焼成可能な電極とを設けて構成されたことを特徴と
   する厚膜コンデンサ。