JPH02279555A - 高誘電率のセラミック材料 - Google Patents
高誘電率のセラミック材料Info
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- JPH02279555A JPH02279555A JP2051619A JP5161990A JPH02279555A JP H02279555 A JPH02279555 A JP H02279555A JP 2051619 A JP2051619 A JP 2051619A JP 5161990 A JP5161990 A JP 5161990A JP H02279555 A JPH02279555 A JP H02279555A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
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- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
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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。
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、セラミックコンデンサを製造するのに好適な
改良されたビスマス含有誘電性セラミック組成に関し、
広い温度範囲に亘って安定な新規組成を調製するのに混
合イオンによる置換を行いかつドーパントが使用される
。
改良されたビスマス含有誘電性セラミック組成に関し、
広い温度範囲に亘って安定な新規組成を調製するのに混
合イオンによる置換を行いかつドーパントが使用される
。
(従来技術)
コンデンサに使用されるセラミックは大きい誘電率によ
って特徴づけられる。しかしながら、従来のセラミック
では、誘電率は温度に強く依存していることが示されて
いる。温度に対するキャパシタンスの挙動は、キャパシ
タンスの温度係数(Temperature Coef
TIcient o(’ Capacitance ;
以後単にTCCと称する)と呼ばれるものによって定量
化され、TCCは百分の1 (1)pH) /”Cで表
わされる。注意深い材料選択および処理によって、広い
温度範囲に亘って極めて小さいTCCを有する誘電性セ
ラミック体の開発が可能となった。この現象は、正のT
CCを有する各相がそれと等しい値の負のTCCを有す
る1つ以上の相によって平衡されている多相体を形成し
た際に起こる。この補償効果が現れるボディは非常に小
さいTCCを有し、ネガティブ−ポジティブ−ゼロまた
はNPOボディとして知られている。
って特徴づけられる。しかしながら、従来のセラミック
では、誘電率は温度に強く依存していることが示されて
いる。温度に対するキャパシタンスの挙動は、キャパシ
タンスの温度係数(Temperature Coef
TIcient o(’ Capacitance ;
以後単にTCCと称する)と呼ばれるものによって定量
化され、TCCは百分の1 (1)pH) /”Cで表
わされる。注意深い材料選択および処理によって、広い
温度範囲に亘って極めて小さいTCCを有する誘電性セ
ラミック体の開発が可能となった。この現象は、正のT
CCを有する各相がそれと等しい値の負のTCCを有す
る1つ以上の相によって平衡されている多相体を形成し
た際に起こる。この補償効果が現れるボディは非常に小
さいTCCを有し、ネガティブ−ポジティブ−ゼロまた
はNPOボディとして知られている。
頭文字NPOはキャパシタンスが0のバリエーションを
表わしているが、電子工業協会(Electr。
表わしているが、電子工業協会(Electr。
nlc Indnstries As5oclat1o
n: E I A)によって定められたコンデンサにと
っての許容限度は、1KHzまたはI MHzの周波数
において一55℃から125℃の温度範囲に亘って、材
料のキャパシタンスによって室温でのfil定値から±
80ppm /”Cである。
n: E I A)によって定められたコンデンサにと
っての許容限度は、1KHzまたはI MHzの周波数
において一55℃から125℃の温度範囲に亘って、材
料のキャパシタンスによって室温でのfil定値から±
80ppm /”Cである。
同じ規準により、同じ周波数および室温において誘電正
接は0.1%を越えてはならない。
接は0.1%を越えてはならない。
温度補償は、通常、下記のような2つの方法のうちの一
方によって達成されてきた。まず第1の方法は、反対の
符号のTCCを有する2つのタイプのコンパウンドの混
合物を、一方のタイプのコンパウンドにおける正のTC
Cがもう一方のタイプのコンパウンドの負のTCCと釣
り合うように選択する。第2の方法は、5rT10.の
ような、ドーピング処理されたまたはドーピング処理さ
れていない層(doped or undoped 1
ayers)と層化構造コンパウンドの混合物を、層の
正のTCCが層化構造コンパウンドの負のTCCと釣り
合うように選択する。使用するコンパウンドの相対的割
合を変えることによって、種々のTCC値を有する一連
の温度補償コンデンサが得られる。
方によって達成されてきた。まず第1の方法は、反対の
符号のTCCを有する2つのタイプのコンパウンドの混
合物を、一方のタイプのコンパウンドにおける正のTC
Cがもう一方のタイプのコンパウンドの負のTCCと釣
り合うように選択する。第2の方法は、5rT10.の
ような、ドーピング処理されたまたはドーピング処理さ
れていない層(doped or undoped 1
ayers)と層化構造コンパウンドの混合物を、層の
正のTCCが層化構造コンパウンドの負のTCCと釣り
合うように選択する。使用するコンパウンドの相対的割
合を変えることによって、種々のTCC値を有する一連
の温度補償コンデンサが得られる。
温度補償セラミックコンデンサの概念は科学界にとって
新しいものではない。種々の比のMg T103および
TlO2を用いたNPOボディは1930年代の初期に
開発された。それは誘電率15を有していた。同時に、
Sr O”ri oz系の探究は誘電率25のNPOボ
ディをもたらした。それに続<20年間にNPO材料に
ついての多くの研究がなされ、特に誘電率35のNPO
ボディをもたらしたBa O−4,8TI Oz系の探
究が注目された。この研究はまた、希土類酸化物−チタ
ニア系の探究および1960年代の誘電率B2を有する
NPOボディの開発に導いた。今日、NPO型誘型体電
体する開発研究のほとんどは希土類酸化物−チタニア系
に基づくものでありそこでは誘電率80および102の
材料が開発された。これらの材料は今日のセラミックコ
ンデンサ製造の基礎となっている。
新しいものではない。種々の比のMg T103および
TlO2を用いたNPOボディは1930年代の初期に
開発された。それは誘電率15を有していた。同時に、
Sr O”ri oz系の探究は誘電率25のNPOボ
ディをもたらした。それに続<20年間にNPO材料に
ついての多くの研究がなされ、特に誘電率35のNPO
ボディをもたらしたBa O−4,8TI Oz系の探
究が注目された。この研究はまた、希土類酸化物−チタ
ニア系の探究および1960年代の誘電率B2を有する
NPOボディの開発に導いた。今日、NPO型誘型体電
体する開発研究のほとんどは希土類酸化物−チタニア系
に基づくものでありそこでは誘電率80および102の
材料が開発された。これらの材料は今日のセラミックコ
ンデンサ製造の基礎となっている。
セラミックコンデンサはエレクトロニクス業界になくて
はならないものとなった。そこでは容積効率がより強調
されるようになったことによって、新規材料を発見しよ
うとする努力のみならず、シリコンチップの体積縮小に
足並をそろえるようにより小さいコンデンサを作ろうと
する努力にもはくしゃがかけられた。温度安定性セラミ
ックコンデンサは、一定の電圧が必要であるかまたは潜
在的に損傷を引起す電気的サージをそらす必要がある領
域で有用であることがわかった。それらには、タイミン
グ回路、テレビチューナー回路、共振器回路、およびオ
シロスコープの電圧増幅整流器などが含まれる。
はならないものとなった。そこでは容積効率がより強調
されるようになったことによって、新規材料を発見しよ
うとする努力のみならず、シリコンチップの体積縮小に
足並をそろえるようにより小さいコンデンサを作ろうと
する努力にもはくしゃがかけられた。温度安定性セラミ
ックコンデンサは、一定の電圧が必要であるかまたは潜
在的に損傷を引起す電気的サージをそらす必要がある領
域で有用であることがわかった。それらには、タイミン
グ回路、テレビチューナー回路、共振器回路、およびオ
シロスコープの電圧増幅整流器などが含まれる。
前述したように、科学界は以前から温度補償コンデンサ
の概念について認識している。
の概念について認識している。
米国特許第L529.978号は、Bl 2Nb T1
05、 CaBlzNbzOs、 SrBlzNb
zOg、Ba Biz Nbz 0B、Pb
B12 Nbz 05 、 KBi 5 Nb
a Ots、 Na Bi 5 Nbt Ots。
05、 CaBlzNbzOs、 SrBlzNb
zOg、Ba Biz Nbz 0B、Pb
B12 Nbz 05 、 KBi 5 Nb
a Ots、 Na Bi 5 Nbt Ots。
CaBlzNbzOs、 5rBlzTaz05゜B
l 3 Nb Sn o、、Sb3 Nb Tl 05
およびBi 3 Nb Zr Osなどの負の付加材料
の少量と、ZnOまたはMg Oなどの正の付加材料の
少量を配位付加することによって温度係数特性および処
理特性が大きく向上された、実質的にBa TO3から
成る改良された誘電性セラミック組成を記載している。
l 3 Nb Sn o、、Sb3 Nb Tl 05
およびBi 3 Nb Zr Osなどの負の付加材料
の少量と、ZnOまたはMg Oなどの正の付加材料の
少量を配位付加することによって温度係数特性および処
理特性が大きく向上された、実質的にBa TO3から
成る改良された誘電性セラミック組成を記載している。
温度補償はこれらの組成の目的とするところであるが、
混合イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよび/ま
たは酸化マンガンドーピングについて記載していない。
混合イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよび/ま
たは酸化マンガンドーピングについて記載していない。
また、本発明においては、Bl−およびNb含有コンパ
ウンドが組成の主要成分であるが、前記特許第3,52
9.978号においてはBa Tl 03が主要成分で
ある。
ウンドが組成の主要成分であるが、前記特許第3,52
9.978号においてはBa Tl 03が主要成分で
ある。
米国特許第4,058,404号は、18−70vt、
%の5rTI O3,4−75vt、%のBa T10
3 、2.5−7.4wt1%のB120.および1.
7−20vt、%のTlO2から実質的に成り、Bl
、o3に対するTi Otのモル比が1−18の範囲に
ある焼結セラミック誘電性ボディを記載している。混合
イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよび/または
酸化マンガンドーピングについての記載はない。また、
本発明においては、B1−およびNb含有コンパウンド
が組成の主要成分であるが、この特許においては、Ba
TI O3および/またはSr Ti 03が組成の
主要成分である。
%の5rTI O3,4−75vt、%のBa T10
3 、2.5−7.4wt1%のB120.および1.
7−20vt、%のTlO2から実質的に成り、Bl
、o3に対するTi Otのモル比が1−18の範囲に
ある焼結セラミック誘電性ボディを記載している。混合
イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよび/または
酸化マンガンドーピングについての記載はない。また、
本発明においては、B1−およびNb含有コンパウンド
が組成の主要成分であるが、この特許においては、Ba
TI O3および/またはSr Ti 03が組成の
主要成分である。
米国特許4,459.384号は、多層セラミックコン
デンサを作る際に使用される、Ba Tl 03 、
B1.0.、Nbt0.、T10.およびMnCO3
から成る低焼成セラミック組成を記載している。
デンサを作る際に使用される、Ba Tl 03 、
B1.0.、Nbt0.、T10.およびMnCO3
から成る低焼成セラミック組成を記載している。
混合イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよび/ま
たは酸化マンガンドーピングについての記載はない。ま
た、本発明においては、Bl−およびNb含有コンパウ
ンドが組成の主要成分であるが、この特許においては、
B B T 103が組成の主要成分である。
たは酸化マンガンドーピングについての記載はない。ま
た、本発明においては、Bl−およびNb含有コンパウ
ンドが組成の主要成分であるが、この特許においては、
B B T 103が組成の主要成分である。
米国特許第4,482.984号は、84−70.5v
t、%のSr T103.28−34vt、%のCa
Tt o3および1.5−4.5vt、%のBl z
03またはBi z 03−nT10z(ここでn =
1−5.1ovt、%以下のMgT1(h)から成る
、温度補償コンデンサ用セラミック誘電組成を開示して
いる。混合イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよ
び/または酸化マンガンドーピングについての記載はな
い。また、本発明においては、Bi−およびNb含有コ
ンパウンドが組成の主要成分であるが、この特許におい
てはs Ba Tl 03が組成の主要成分である。
t、%のSr T103.28−34vt、%のCa
Tt o3および1.5−4.5vt、%のBl z
03またはBi z 03−nT10z(ここでn =
1−5.1ovt、%以下のMgT1(h)から成る
、温度補償コンデンサ用セラミック誘電組成を開示して
いる。混合イオンによる置換や、酸化ジルコニウムおよ
び/または酸化マンガンドーピングについての記載はな
い。また、本発明においては、Bi−およびNb含有コ
ンパウンドが組成の主要成分であるが、この特許におい
てはs Ba Tl 03が組成の主要成分である。
米国特許第4.503,482号は、Ba T1031
モル当り0.02−0.12モルの層状圧チタン石Pb
Ba4 T14015またはSr Bi 4 Ti
40.5を与える単相混合結晶セラミックの形態のビス
マス含有BaTiO3を基本とするセラミック誘電性組
成を詳述している。混合イオンによる置換や、酸化ジル
コニウムおよび/または酸化マンガンドーピングについ
ての記載はない。また、本発明においては、Bl−およ
びNb含有コンパウンドが組成の主要成分であるが、こ
の特許においては、BaT103が組成の収容成分であ
る。
モル当り0.02−0.12モルの層状圧チタン石Pb
Ba4 T14015またはSr Bi 4 Ti
40.5を与える単相混合結晶セラミックの形態のビス
マス含有BaTiO3を基本とするセラミック誘電性組
成を詳述している。混合イオンによる置換や、酸化ジル
コニウムおよび/または酸化マンガンドーピングについ
ての記載はない。また、本発明においては、Bl−およ
びNb含有コンパウンドが組成の主要成分であるが、こ
の特許においては、BaT103が組成の収容成分であ
る。
(発明の目的)
本発明の目的は、セラミックコンデンサの開発およびそ
れに限定されない用途に用いる温度補償誘電性セラミッ
クボディのための新規な組成を提供することである。
れに限定されない用途に用いる温度補償誘電性セラミッ
クボディのための新規な組成を提供することである。
本発明のもう1つの目的は、温度に依存しないキャパシ
タンス特性と、従来の材料によるコンデンサより小さい
誘電正接および大きい誘電率とを有する材料組成を提供
することである。
タンス特性と、従来の材料によるコンデンサより小さい
誘電正接および大きい誘電率とを有する材料組成を提供
することである。
本発明のさらにもう1つの目的は、TCCおよび誘電正
接に関するEIA規準に合致するかまたはそれを上まわ
るNPOボディを提供することである。
接に関するEIA規準に合致するかまたはそれを上まわ
るNPOボディを提供することである。
(発明の構成)
これらの目的および以下に述べる目的は、一般式
%式%)
の一般式で示される組成によって達成される。上記式中
、mは1より大きい数、β≧0.γ≧Oであり、そして
δは、ZrおよびMn酸化物の形態で加えられた際のこ
れらZrおよびMnによる酸素寄与によって決定される
。さらに上記式中、AはNB、に、Ca、Sr、Ba、
B1およびpbから成る群より選択される元素であり、
BはT1゜NbおよびTaから実質的に成る群より選択
される元素である。Aが二価イオンの場合、Cao、6
Sro、4およびCa O,5Sr O,4Ba o、
rなどの2つ以上のイオンの混合物で置換してもよい
。従って、温度補償効果を得るためにAおよびBを注意
深く選択しなければならないことを示すのも本発明の目
的に1つである。
、mは1より大きい数、β≧0.γ≧Oであり、そして
δは、ZrおよびMn酸化物の形態で加えられた際のこ
れらZrおよびMnによる酸素寄与によって決定される
。さらに上記式中、AはNB、に、Ca、Sr、Ba、
B1およびpbから成る群より選択される元素であり、
BはT1゜NbおよびTaから実質的に成る群より選択
される元素である。Aが二価イオンの場合、Cao、6
Sro、4およびCa O,5Sr O,4Ba o、
rなどの2つ以上のイオンの混合物で置換してもよい
。従って、温度補償効果を得るためにAおよびBを注意
深く選択しなければならないことを示すのも本発明の目
的に1つである。
一般的から誘導された以下のような組成も本発明の実施
形態に入る。前述したように、δは、Z「およびMnを
ジルコニアおよび酸化マンガンとしてバッチに加えた際
のこれら2「およびMnによる酸素寄与によって形成さ
れ、しかしOより大きい。
形態に入る。前述したように、δは、Z「およびMnを
ジルコニアおよび酸化マンガンとしてバッチに加えた際
のこれら2「およびMnによる酸素寄与によって形成さ
れ、しかしOより大きい。
1、(Big Oz ) ”(A−1−I Bm
Ois++) 2−β−γ−〇 混合イオン置換
のみ Il、(Bi2 0z ) ”(Am−+ Bm M
ny O3m+a+r) ”−β−0,γ〉0 混合
イオン置換+Mnn1.(B10 0f ) ”(Am
−s Bm Zr、Oswa+a*02−β〉0.γ
−0混合イオン置換+Zr IV、(Big Oz ) ”(As−18,Zr。
Ois++) 2−β−γ−〇 混合イオン置換
のみ Il、(Bi2 0z ) ”(Am−+ Bm M
ny O3m+a+r) ”−β−0,γ〉0 混合
イオン置換+Mnn1.(B10 0f ) ”(Am
−s Bm Zr、Oswa+a*02−β〉0.γ
−0混合イオン置換+Zr IV、(Big Oz ) ”(As−18,Zr。
’nv Ois+aヤ、)ト
β〉0.γ〉0 混合イオン置換+Mn、Zr等しい電
荷を有するイオンを置換する混合イオンを含んだ材料は
、小さいTCCと大きい誘電率を示す。しかし、誘電正
接を0.1%未満に下げるためには酸化ジルコニウムと
酸化マンガンの組合せを必要とする。
荷を有するイオンを置換する混合イオンを含んだ材料は
、小さいTCCと大きい誘電率を示す。しかし、誘電正
接を0.1%未満に下げるためには酸化ジルコニウムと
酸化マンガンの組合せを必要とする。
本発明のさらにもう1つの目的は、TCCが小さくかつ
誘電正接が0.1未満である、前記一般的によって示さ
れる組成を提供することである。
誘電正接が0.1未満である、前記一般的によって示さ
れる組成を提供することである。
前記一般式によって規定される多くのコンパウンドは温
度に対するキャパシタンスの直線的依存関係を示す。し
かしながら、 C1/3 ”D2/3 ”I El/I ’“D3/
4’”* F T72 ’+D I/2 ”+ また
はF 2/] ”G I/] ”ここでC”mMg ”
、Zn 2◆、N12◆、Co”Cu ” Cd ” D’”−Nt)’”+ Ta ’” E”mLl ”、NB ”、K”、Cu ”Ag I
+ F”mCr ”、Mn ”、Fe ”、Ajj ”Qa
34.Zn34,71]+ 5b34As ”、
Y”、 Lu ”、 Yb ”Ts
”、 Er ”、 Ho ”、 Dy ”7b3
+、 Gd 34 1:u3+ 5.34および G ”= W”、 Mo 6◆ などの混合イオンによってBを置き替えると、これらの
フンバウンドのTCCが一55℃から125℃の範回の
温度で極めて小さくなる。本発明によれば、これが温度
に対する安定性を得るための方法である。すなわち、こ
れらの材料における誘電率の強い温度依存性を排除する
ために電荷の釣り合った置換体が使用できるのである。
度に対するキャパシタンスの直線的依存関係を示す。し
かしながら、 C1/3 ”D2/3 ”I El/I ’“D3/
4’”* F T72 ’+D I/2 ”+ また
はF 2/] ”G I/] ”ここでC”mMg ”
、Zn 2◆、N12◆、Co”Cu ” Cd ” D’”−Nt)’”+ Ta ’” E”mLl ”、NB ”、K”、Cu ”Ag I
+ F”mCr ”、Mn ”、Fe ”、Ajj ”Qa
34.Zn34,71]+ 5b34As ”、
Y”、 Lu ”、 Yb ”Ts
”、 Er ”、 Ho ”、 Dy ”7b3
+、 Gd 34 1:u3+ 5.34および G ”= W”、 Mo 6◆ などの混合イオンによってBを置き替えると、これらの
フンバウンドのTCCが一55℃から125℃の範回の
温度で極めて小さくなる。本発明によれば、これが温度
に対する安定性を得るための方法である。すなわち、こ
れらの材料における誘電率の強い温度依存性を排除する
ために電荷の釣り合った置換体が使用できるのである。
さらに、この系におけるイオン置換層化構造コンパウン
ドによる改良により、温度安定性および誘電圧接に関す
るNPO規準を満たすあるいはそれを上まわる高品質再
現可能多層セラミックコンデンサを得ることができる。
ドによる改良により、温度安定性および誘電圧接に関す
るNPO規準を満たすあるいはそれを上まわる高品質再
現可能多層セラミックコンデンサを得ることができる。
その結果、0.1未満の誘電正接、小さいTCCおよび
105を越える誘電率を有するNPOボディが得られる
。ここで比較のため述べると、現在製造されているNP
Oコンデンサは、80から102の範囲の誘電率を示す
。
105を越える誘電率を有するNPOボディが得られる
。ここで比較のため述べると、現在製造されているNP
Oコンデンサは、80から102の範囲の誘電率を示す
。
(実 施 例)
本発明を以下の実施例に基づいてさらに詳細に説明する
。
。
本発明の好ましい実施態様の一部は、式%式%)
の範囲内に含まれるコンパウンドから成る。これらの中
で特に好ましい種は、m−4であり、Aが2つ以上のイ
オンの混合物であって、式%式% から成る群より選択される元素であり、A′はKおよび
Naから成る群より選択される元素である)を導く組成
から成る。この場合、TI’+イオンは下記のような混
合イオンによって少なくとも一部が置き替えられる: Cl73 ”D2/3 ”l El/4 ”D3/4
”l Fl/□3+D l/2 ’Z またはF
2/3 ”G l/3 ”ここでC”mMg ”、Zn
”、Nl ”、Co ”Cu ” Cd ” D”+wNb ”l Ta ” E”mLl ”、 Na ”、 K
コ+(u 1+A g I + F”mCr 34.Mn ”、Fe ”、AI”Ga
”、Zn ”、TJ”、Sb ”As’″)、Y”、L
u 3+、yb3+Ti ”、 Er ”、 Ho
”、 Dy ”T b ”r G d 3”+ E
u ’ ”+ S m ’ ”および 66÷−W”、M□ ” このように置き替えを行った組成の例には、Ca B
l a (Mg l/3 Nb 2/S )
a 015+Sr Bl 4 (Mg
l/3 Nb 2/3 ) a O15+C
a Bl 4 N1 4/3 Nb ays
O15+Ca B14 Cu 4/3 Nb ays
0+51 およびCB Bl 4 Fe sys V
J4/s Oss がある。
で特に好ましい種は、m−4であり、Aが2つ以上のイ
オンの混合物であって、式%式% から成る群より選択される元素であり、A′はKおよび
Naから成る群より選択される元素である)を導く組成
から成る。この場合、TI’+イオンは下記のような混
合イオンによって少なくとも一部が置き替えられる: Cl73 ”D2/3 ”l El/4 ”D3/4
”l Fl/□3+D l/2 ’Z またはF
2/3 ”G l/3 ”ここでC”mMg ”、Zn
”、Nl ”、Co ”Cu ” Cd ” D”+wNb ”l Ta ” E”mLl ”、 Na ”、 K
コ+(u 1+A g I + F”mCr 34.Mn ”、Fe ”、AI”Ga
”、Zn ”、TJ”、Sb ”As’″)、Y”、L
u 3+、yb3+Ti ”、 Er ”、 Ho
”、 Dy ”T b ”r G d 3”+ E
u ’ ”+ S m ’ ”および 66÷−W”、M□ ” このように置き替えを行った組成の例には、Ca B
l a (Mg l/3 Nb 2/S )
a 015+Sr Bl 4 (Mg
l/3 Nb 2/3 ) a O15+C
a Bl 4 N1 4/3 Nb ays
O15+Ca B14 Cu 4/3 Nb ays
0+51 およびCB Bl 4 Fe sys V
J4/s Oss がある。
以上に見られるように、独立におよび集合的に誘電率、
誘電正接およびTCCに影響を与えるいくつかのファク
ターが本発明の実施に導入された。
誘電正接およびTCCに影響を与えるいくつかのファク
ターが本発明の実施に導入された。
混合イオンによる置換は誘電率を大きく増大させ、TC
Cを最小にする。実施例1−4はその特徴を示すもので
あり、一般式からZ「とMnが除かれており、イオン置
換の効果が容易にわかる。実施例1−3は式Iの成分B
に代わる混合イオンによる置換の効果を反映しており、
実施例4は式Iの成分A1ご代わる混合イオンによる置
換の効果を示している。
Cを最小にする。実施例1−4はその特徴を示すもので
あり、一般式からZ「とMnが除かれており、イオン置
換の効果が容易にわかる。実施例1−3は式Iの成分B
に代わる混合イオンによる置換の効果を反映しており、
実施例4は式Iの成分A1ご代わる混合イオンによる置
換の効果を示している。
実施例1
組成CB Bl 4 Ti 4015およびCa Bi
a(Mg l/3 Nb 2/3 ) a OS、の
セラミックを下記のように調製した。
a(Mg l/3 Nb 2/3 ) a OS、の
セラミックを下記のように調製した。
Ca Bi A T1 s OSsおよびCa BI
A (Mg1/) Nb 2/3 ) 40+sのバ
ッチを、それぞれ4,29vt、%のCa 0.71.
27vt、%のB12O3および24.44vt、%の
T10□と4.02vt、%のCa 0゜8B、75w
t、%のBi z 03 、3J5vt、%のMg O
および25.38wt、%のNbzO,を用いて、振動
ミルで18−20時間混合して合成した。得られた混合
物を、空気中、700°−1050℃の範囲の温度で2
〜3時間焼成した。実施例4に記載する2相混合実験に
おいては、予備反応された粉末を振動ミル磨砕によって
5rT103と混合した。次に全粉末を乾燥し、バイン
ダーとしてカーボワックス(Carbovax)溶液を
加えて再びミル混練した。得られた粉末を乾燥し、20
メツシユ篩を通して凝集サイズを小さくし、ベレットに
圧縮した(最初10kslで機械的に、次に27ksi
でアイソスタティックに圧縮した)。次にこれらベレッ
トをジルコニアセッタープレート(setter pl
ate )上で、900℃−1270℃の範囲の温度に
おいて2時間焼結した。電極として使用するため、前記
ベレットの表面に金を蒸着した。誘電率と誘電正接を、
周波数120KHz。
A (Mg1/) Nb 2/3 ) 40+sのバ
ッチを、それぞれ4,29vt、%のCa 0.71.
27vt、%のB12O3および24.44vt、%の
T10□と4.02vt、%のCa 0゜8B、75w
t、%のBi z 03 、3J5vt、%のMg O
および25.38wt、%のNbzO,を用いて、振動
ミルで18−20時間混合して合成した。得られた混合
物を、空気中、700°−1050℃の範囲の温度で2
〜3時間焼成した。実施例4に記載する2相混合実験に
おいては、予備反応された粉末を振動ミル磨砕によって
5rT103と混合した。次に全粉末を乾燥し、バイン
ダーとしてカーボワックス(Carbovax)溶液を
加えて再びミル混練した。得られた粉末を乾燥し、20
メツシユ篩を通して凝集サイズを小さくし、ベレットに
圧縮した(最初10kslで機械的に、次に27ksi
でアイソスタティックに圧縮した)。次にこれらベレッ
トをジルコニアセッタープレート(setter pl
ate )上で、900℃−1270℃の範囲の温度に
おいて2時間焼結した。電極として使用するため、前記
ベレットの表面に金を蒸着した。誘電率と誘電正接を、
周波数120KHz。
I KHzおよびLOKI(zで一55℃から125℃
の範囲の温度において測定した。試料に関する周波数l
KH2における温度の関数としての誘電率におよび誘電
圧接DFを表1に示す。これらの温度安定性誘電体は、
大きい誘電率、小さい誘電正接および低い温度での焼結
性を有するという特徴的特性を示している。
の範囲の温度において測定した。試料に関する周波数l
KH2における温度の関数としての誘電率におよび誘電
圧接DFを表1に示す。これらの温度安定性誘電体は、
大きい誘電率、小さい誘電正接および低い温度での焼結
性を有するという特徴的特性を示している。
T1に代わるMg+Nbの置換が行われると安定性が増
しかつ誘電正接の減少が見られる。
しかつ誘電正接の減少が見られる。
実施例2
組成Sr Bi 4 Ti a OSsおよびSr B
i 4(Mg l/3 Nb 2/3 ) 40Ssの
セラミックを下記のように調製した。
i 4(Mg l/3 Nb 2/3 ) 40Ssの
セラミックを下記のように調製した。
Sr Bl 4 Tl a OSsとSr B14
(Mg 1/3Nb 2/3 ) A 015のバッチ
を、それぞれ7.85vt。
(Mg 1/3Nb 2/3 ) A 015のバッチ
を、それぞれ7.85vt。
%のSr O,88,77vt、%のB12O3および
23.58vt、’%のTlO2と7.18wt、%の
Sr 0.64.55v【0%のBl zO3,3,7
2vt、%のMg Oおよび24.55vt、%のNb
2O5を用いて合成した。各バッチの成分を計量し、混
合し、378インチ直径のジルコニア粉砕媒体とイソプ
ロピルアルコール(IPA)の入ったポリプロピレンボ
トルに入れ、4−64時間ミル磨砕した。得られたスラ
リーを乾燥用深皿に入れ、80℃のオーブンで乾燥し、
750℃において4時間、ふたをした磁製るつぼで焼成
した。この焼成粉末をビルに圧縮した(まずLOksl
で機械的に、次に27ksiでアイソスタティックに)
。これらの試料を1000” −1100℃の範囲の温
度で2時間焼結し、実施例1のように金フィルム表
1 を用いて電極とし、誘電特性を測定した。それらの特性
を表2に示す。実施例1と同様に、TIに代わるMg
l/3 Nb 2/3の混合イオンによる置換は、温度
に対する誘電率の変化を小さくし、誘電正接を低下させ
た。
23.58vt、’%のTlO2と7.18wt、%の
Sr 0.64.55v【0%のBl zO3,3,7
2vt、%のMg Oおよび24.55vt、%のNb
2O5を用いて合成した。各バッチの成分を計量し、混
合し、378インチ直径のジルコニア粉砕媒体とイソプ
ロピルアルコール(IPA)の入ったポリプロピレンボ
トルに入れ、4−64時間ミル磨砕した。得られたスラ
リーを乾燥用深皿に入れ、80℃のオーブンで乾燥し、
750℃において4時間、ふたをした磁製るつぼで焼成
した。この焼成粉末をビルに圧縮した(まずLOksl
で機械的に、次に27ksiでアイソスタティックに)
。これらの試料を1000” −1100℃の範囲の温
度で2時間焼結し、実施例1のように金フィルム表
1 を用いて電極とし、誘電特性を測定した。それらの特性
を表2に示す。実施例1と同様に、TIに代わるMg
l/3 Nb 2/3の混合イオンによる置換は、温度
に対する誘電率の変化を小さくし、誘電正接を低下させ
た。
表 2
実施例3
Ca Bl a Nl 4/I Nb II/10IL
Ca Bl aCu ays Nb s7s OI5
+およびCaB1aFe11/3 W4/301gを合
成する。際に混合イオンの追加的組合せを用いたo c
a Bl 4 Ni 4/l NbIt/) 0+s+
Ca Bf A Cu 4/l Nb g/i 0+
s+およびCa B14 Fe IS/3 W4/30
15は、それぞれ4.03vt、%のCa 0.8B、
94vt、%のBl 2o、。
Ca Bl aCu ays Nb s7s OI5
+およびCaB1aFe11/3 W4/301gを合
成する。際に混合イオンの追加的組合せを用いたo c
a Bl 4 Ni 4/l NbIt/) 0+s+
Ca Bf A Cu 4/l Nb g/i 0+
s+およびCa B14 Fe IS/3 W4/30
15は、それぞれ4.03vt、%のCa 0.8B、
94vt、%のBl 2o、。
3.58vt、%のN10および25.45vt、%の
Nb2Oコと、4.02vt、%のCa O,66,7
8vt、%のB12O3、3,80vt、%のCuOお
よび25.40vt、%のNb2O3と、4.14vt
、%のCa 0.6g、75vt、%のBl z Os
、 15.71vt、%のFe2O3および11.4
0vt、%のWO3から合成した。いくつかの置換は他
の置換より良好な特性の組合せを付与した。そのことが
表3に示されている。全ての組成に共通しているのは大
きい誘電率であるが、誘電正接が大きくなってしまった
ものもある。
Nb2Oコと、4.02vt、%のCa O,66,7
8vt、%のB12O3、3,80vt、%のCuOお
よび25.40vt、%のNb2O3と、4.14vt
、%のCa 0.6g、75vt、%のBl z Os
、 15.71vt、%のFe2O3および11.4
0vt、%のWO3から合成した。いくつかの置換は他
の置換より良好な特性の組合せを付与した。そのことが
表3に示されている。全ての組成に共通しているのは大
きい誘電率であるが、誘電正接が大きくなってしまった
ものもある。
CaB14 N14/3 Nt)s/i 0ts表
3 CaBla Ml</s Nbs/s 2.00 2.10 2.40 2.80 3.40 4.20 4.30 4.10 2.50 1.10 15[12,50 15B 2.90 154 3.40 154 4.10 150 4.40 14g 3.80 141 2.00 141 1.60 139 1.00 135 0.50 4.50 4.60 4.20 3.50 2、BO 1,60 1,50 2,90 0,90 3,90 3,30 2,50 1,70 1,20 0,80 0,70 1,20 1,00 0,50 CaBi4 Cu4/* Nbs/30+5900℃で
2時間焼結 1KIIz IMIIz 鼻血 興5と五匠5Lム 125 2.10 100 2.20 80 2.50 6G 3.00 40 3.70 20 4.50 0 5.50 −20 7.60 −40 10.7 −55 12.3 239 5.00 232 239 5、lio 228 237 8.60 224 234 7.50 218 229 8.60 2■1 22410.00 204 219 9.10 204 21113.80 178 191112.80 159 179 L()、00 148 Ca81a ’i</3 Nbs/l 0Ss11
20℃で2時間焼結 lにHz 1MHz 匪)と五 匪(%) K 31.9 1217 37.2 31.2 998 54.7 40.9 780 68.2 5+1.0 497 59.8 SLfi 279 43.4 19.7 173 28.5 89J 144 22.4 21.7 100 124 12.0・ 82 7.20 7.40 75 5.80 実施例4 2つの末端グループコンパウンドを適切な比で混合する
ことによってへ部位に混合イオンによる置換を行って温
度安定配合物を得た。これら2つの末端グループコンパ
ウンドは、−55℃から125℃の範囲で反対の符号を
もったほぼ一定のTCCを有していなければならない。
3 CaBla Ml</s Nbs/s 2.00 2.10 2.40 2.80 3.40 4.20 4.30 4.10 2.50 1.10 15[12,50 15B 2.90 154 3.40 154 4.10 150 4.40 14g 3.80 141 2.00 141 1.60 139 1.00 135 0.50 4.50 4.60 4.20 3.50 2、BO 1,60 1,50 2,90 0,90 3,90 3,30 2,50 1,70 1,20 0,80 0,70 1,20 1,00 0,50 CaBi4 Cu4/* Nbs/30+5900℃で
2時間焼結 1KIIz IMIIz 鼻血 興5と五匠5Lム 125 2.10 100 2.20 80 2.50 6G 3.00 40 3.70 20 4.50 0 5.50 −20 7.60 −40 10.7 −55 12.3 239 5.00 232 239 5、lio 228 237 8.60 224 234 7.50 218 229 8.60 2■1 22410.00 204 219 9.10 204 21113.80 178 191112.80 159 179 L()、00 148 Ca81a ’i</3 Nbs/l 0Ss11
20℃で2時間焼結 lにHz 1MHz 匪)と五 匪(%) K 31.9 1217 37.2 31.2 998 54.7 40.9 780 68.2 5+1.0 497 59.8 SLfi 279 43.4 19.7 173 28.5 89J 144 22.4 21.7 100 124 12.0・ 82 7.20 7.40 75 5.80 実施例4 2つの末端グループコンパウンドを適切な比で混合する
ことによってへ部位に混合イオンによる置換を行って温
度安定配合物を得た。これら2つの末端グループコンパ
ウンドは、−55℃から125℃の範囲で反対の符号を
もったほぼ一定のTCCを有していなければならない。
例えば、実施例1および2に記載した温度安定性コンパ
ウンドを組み合わせてX [Ca f314 Tl 4
01.] −(1−x)[Sr Bl 4 Tl 40
1!] (0<X<1)を形成すると、優れた値の室
温誘電率(K)と低下した誘電正接(DF)が得られる
。これを表4に示す。種々の割合のXにおけるバッチの
成分(vt、%)を以下に示す。ここでXはCaBia
Tia O+57 Sr Bi 4 Tl a 015
のモル分率である。
ウンドを組み合わせてX [Ca f314 Tl 4
01.] −(1−x)[Sr Bl 4 Tl 40
1!] (0<X<1)を形成すると、優れた値の室
温誘電率(K)と低下した誘電正接(DF)が得られる
。これを表4に示す。種々の割合のXにおけるバッチの
成分(vt、%)を以下に示す。ここでXはCaBia
Tia O+57 Sr Bi 4 Tl a 015
のモル分率である。
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00C
aOO,001,042,LL 3.L9 4.29
SrO7,[i5 5.79 3.89 1.98 0
.00Bi t 03B11.77 69.311 7
0.00 70.83 71.27TI 0223.
5g 23.79 24.00 24.22 24.
44Ca Bl 4 Ti 40+sのモル分率が大き
くなるにつれて誘電率および誘電正接(周波数I KH
zにおける)が小さくなり、一方TCCがより負の値を
増加させていることに留意されたい。
aOO,001,042,LL 3.L9 4.29
SrO7,[i5 5.79 3.89 1.98 0
.00Bi t 03B11.77 69.311 7
0.00 70.83 71.27TI 0223.
5g 23.79 24.00 24.22 24.
44Ca Bl 4 Ti 40+sのモル分率が大き
くなるにつれて誘電率および誘電正接(周波数I KH
zにおける)が小さくなり、一方TCCがより負の値を
増加させていることに留意されたい。
表 4
TCC(pp11/”C) TCC(ppm/”C)x
K DP(%)−55℃to25℃25℃to125
℃02531.7 105 632 0.251851.0 −183 3130.5016
10.9 −218 1670.751850.9 −
583 −1871.00 1130 0.7
−917 −417誘
電率とTCCの良好な値は実施例1−4に共通している
が、誘電正接はまだEIAの定める0、1%の上限値を
越えている。この問題を解決するためにいくつかの研究
を行った。MnとZrを組成Sr Bl 4 (Mg
+、−3Nb 2/3 ) 4015に加えると、小
さいTCCと小さい誘電圧接の非常に良好な組合せを有
するセラミックが得られることを発見した。各個々のド
ーパントの効果を、実施例5ではMnO2について(式
■)、次に実施例6−8ではZr 02について(式■
)測定した。
K DP(%)−55℃to25℃25℃to125
℃02531.7 105 632 0.251851.0 −183 3130.5016
10.9 −218 1670.751850.9 −
583 −1871.00 1130 0.7
−917 −417誘
電率とTCCの良好な値は実施例1−4に共通している
が、誘電正接はまだEIAの定める0、1%の上限値を
越えている。この問題を解決するためにいくつかの研究
を行った。MnとZrを組成Sr Bl 4 (Mg
+、−3Nb 2/3 ) 4015に加えると、小
さいTCCと小さい誘電圧接の非常に良好な組合せを有
するセラミックが得られることを発見した。各個々のド
ーパントの効果を、実施例5ではMnO2について(式
■)、次に実施例6−8ではZr 02について(式■
)測定した。
実施例5
84.55vt、%(626,41g)のBi zO3
,7,18vt、%(99,23g)のS r C03
,3,72wt、%(36,13g)のMg Oおよび
24.55vt、%(238,23g’)のNb2O,
からなるバッチ[Sr Bl a Mg4/3 Nb
8/30ts] 1000gを管状ミキサーで1時間混
合し、16時間振動ミル磨砕の前に8つの125びバッ
チに分割した。バッチの一部を0.00vt、%。
,7,18vt、%(99,23g)のS r C03
,3,72wt、%(36,13g)のMg Oおよび
24.55vt、%(238,23g’)のNb2O,
からなるバッチ[Sr Bl a Mg4/3 Nb
8/30ts] 1000gを管状ミキサーで1時間混
合し、16時間振動ミル磨砕の前に8つの125びバッ
チに分割した。バッチの一部を0.00vt、%。
0.03vt、%、 0.06vt、%および0.12
vL、%のレベルのMn O!粉末を用いてドーピング
し、バッチのもう一つの部分を0.06vt、%Mn
O2、0,12vt、%MnO2および0.24’i/
l、%M n OZのレベルでMn (NO3)2水
溶液を用いてドーピングした。これらの粉末を次にオー
ブンで乾燥し、580℃で2時間焼成し、次いで750
℃まで急加熱して4時間保持した。もう1つとして、同
じ組成の既に焼成されたバッチを同じ手順を用いて同じ
レベルでドーピングした。全てのバッチをIPAおよび
カルボワックス(carbovax)溶液中で16時間
振動ミル磨砕した。得られたスラリーをオーブンで乾燥
し、ベレットに圧縮(まず10ks1で機械的に、次に
27kslでアイソスタティックに) L、1000℃
−IlflO℃の範囲の温度で10分間勾配炉(gra
delnt!’urnacc)にて焼結した。得られた
試料を前記実施例のように電極とし、誘電特性を4−1
定した。そのデータを第1図に示す。第1a図は室温に
おける誘電正接を示しており、第1b図および第1c図
は、それぞれ−55℃および125℃でのキャパシタン
スの温度係数を示している。Mnの増加はTCCの負を
小さくし、一方で誘電正接を増大させることに留意され
たい。
vL、%のレベルのMn O!粉末を用いてドーピング
し、バッチのもう一つの部分を0.06vt、%Mn
O2、0,12vt、%MnO2および0.24’i/
l、%M n OZのレベルでMn (NO3)2水
溶液を用いてドーピングした。これらの粉末を次にオー
ブンで乾燥し、580℃で2時間焼成し、次いで750
℃まで急加熱して4時間保持した。もう1つとして、同
じ組成の既に焼成されたバッチを同じ手順を用いて同じ
レベルでドーピングした。全てのバッチをIPAおよび
カルボワックス(carbovax)溶液中で16時間
振動ミル磨砕した。得られたスラリーをオーブンで乾燥
し、ベレットに圧縮(まず10ks1で機械的に、次に
27kslでアイソスタティックに) L、1000℃
−IlflO℃の範囲の温度で10分間勾配炉(gra
delnt!’urnacc)にて焼結した。得られた
試料を前記実施例のように電極とし、誘電特性を4−1
定した。そのデータを第1図に示す。第1a図は室温に
おける誘電正接を示しており、第1b図および第1c図
は、それぞれ−55℃および125℃でのキャパシタン
スの温度係数を示している。Mnの増加はTCCの負を
小さくし、一方で誘電正接を増大させることに留意され
たい。
実施例6
0、口0.2.5 、5.0および1.0.owt、%
のZrO7を加えることによって実施例2の焼成粉末に
関する4つの25gロットを調製した。Mnが加えられ
ていない実施例5の粉末の一部に2,5および7.5v
t、%ZrO2を加えて2つの25gバッチを調製した
。さらに、実施例5のMlを含まない粉末にZ「02と
Nb2O5を加えることによって3つのバッチを調製し
た。結果を第2図に示す。ここで、第2a図は室温にお
ける誘電圧接を示し、第2b図および第2C図は、それ
ぞれ−55℃と125℃におけるキャパシタンスの温度
係数を示す。2.5vt8%を越えるジルコニア添加が
誘電率を上げかつ誘電正接を下げることに留意れたい。
のZrO7を加えることによって実施例2の焼成粉末に
関する4つの25gロットを調製した。Mnが加えられ
ていない実施例5の粉末の一部に2,5および7.5v
t、%ZrO2を加えて2つの25gバッチを調製した
。さらに、実施例5のMlを含まない粉末にZ「02と
Nb2O5を加えることによって3つのバッチを調製し
た。結果を第2図に示す。ここで、第2a図は室温にお
ける誘電圧接を示し、第2b図および第2C図は、それ
ぞれ−55℃と125℃におけるキャパシタンスの温度
係数を示す。2.5vt8%を越えるジルコニア添加が
誘電率を上げかつ誘電正接を下げることに留意れたい。
実施例7
620.41gのB12o3.99.23 gの5rC
0336,13gのMg Oおよび238.23’jの
Nb2O5から成るtooogのバッチ[Sr Bl
a Mg 4/3 Nb11/3015]を管状ミキサ
ーで1時間混合し、16時間振動ミル磨砕する前に8つ
の125 gバッチニ分割した。得られた粉末をオーブ
ンで乾燥し、次に750℃で4時間焼成した。焼成され
たバッチを11vt、%のジルコニアを用いてドーピン
グし、IPAおよびカルボワックス溶液中、16時間振
動ミル磨砕した。得られたスラリーをオーブンで乾燥し
、ベレットに圧縮(まず10ksiで機械的に、次に2
7ksiでアイソスタティックに) L、1050℃で
2時間勾配炉において焼結し、室温まで冷却し、そして
300℃で72時間アニールした。得られた試料を前記
実施例のように電極とし、誘電特性を測定した。そのデ
ータを表5に示す。
0336,13gのMg Oおよび238.23’jの
Nb2O5から成るtooogのバッチ[Sr Bl
a Mg 4/3 Nb11/3015]を管状ミキサ
ーで1時間混合し、16時間振動ミル磨砕する前に8つ
の125 gバッチニ分割した。得られた粉末をオーブ
ンで乾燥し、次に750℃で4時間焼成した。焼成され
たバッチを11vt、%のジルコニアを用いてドーピン
グし、IPAおよびカルボワックス溶液中、16時間振
動ミル磨砕した。得られたスラリーをオーブンで乾燥し
、ベレットに圧縮(まず10ksiで機械的に、次に2
7ksiでアイソスタティックに) L、1050℃で
2時間勾配炉において焼結し、室温まで冷却し、そして
300℃で72時間アニールした。得られた試料を前記
実施例のように電極とし、誘電特性を測定した。そのデ
ータを表5に示す。
表 5
周波数 K DF(%) TCC(−55℃’)
TCC(125℃)lKIlz 1220.040p
pm/’C24ppm/”CIMIIz 1220.0
45ppn/’C−17ppm/’C混合イオンによる
置換に用いる各イオンの相対的割合は、適した特性を有
する材料を調製するのに重要である。より大きいMg
O含有量を有する実施例8はそのファクターを示すもの
である。実施例8は誘電率の激的な低下を示している。
TCC(125℃)lKIlz 1220.040p
pm/’C24ppm/”CIMIIz 1220.0
45ppn/’C−17ppm/’C混合イオンによる
置換に用いる各イオンの相対的割合は、適した特性を有
する材料を調製するのに重要である。より大きいMg
O含有量を有する実施例8はそのファクターを示すもの
である。実施例8は誘電率の激的な低下を示している。
実施例8
IH,384gB I z 03 、29.524gの
Sr CO3。
Sr CO3。
5.3749gのMg Oおよび70.883gのNb
2O,から成るバッチを管状ミキサーで1時間混合し、
16時間振動ミル磨砕した。i9られた粉末をオーブン
で乾燥し、そして750℃で4時間焼成した。この焼成
バッチ(7)28.3388 gに1.4188gのz
ro2を混合し、IPAおよびカルボワックス溶液中で
16時間振動ミル磨砕した。このスラリーをオーブンで
乾燥し、ペレットに圧縮(まず1Oksiで機械的に、
次いで27kslでアイソスタティックに)し、勾配炉
中、1020℃で2時間焼結した。得られた試料を前記
実施例のように電極とし、I KHzの周波数で誘電特
性を測定した。このデータを表6に示す。
2O,から成るバッチを管状ミキサーで1時間混合し、
16時間振動ミル磨砕した。i9られた粉末をオーブン
で乾燥し、そして750℃で4時間焼成した。この焼成
バッチ(7)28.3388 gに1.4188gのz
ro2を混合し、IPAおよびカルボワックス溶液中で
16時間振動ミル磨砕した。このスラリーをオーブンで
乾燥し、ペレットに圧縮(まず1Oksiで機械的に、
次いで27kslでアイソスタティックに)し、勾配炉
中、1020℃で2時間焼結した。得られた試料を前記
実施例のように電極とし、I KHzの周波数で誘電特
性を測定した。このデータを表6に示す。
表 6
K DF(%”) TCC(−55℃) TCC(12
5℃)830.09 18ppII/”C−28ppa
+/℃本発明の最も好ましい実施態様は式■、つまりM
nおよびZ「付加を伴う一般式のB成分に混合イオンに
よる置換を行ったものから成る。このような組成は、大
きい誘電率と、小さい誘電正接と、キャパシタンスの小
さい温度係数との極めて好ましい組合せを与える。実施
例9はそのような材料を示す。
5℃)830.09 18ppII/”C−28ppa
+/℃本発明の最も好ましい実施態様は式■、つまりM
nおよびZ「付加を伴う一般式のB成分に混合イオンに
よる置換を行ったものから成る。このような組成は、大
きい誘電率と、小さい誘電正接と、キャパシタンスの小
さい温度係数との極めて好ましい組合せを与える。実施
例9はそのような材料を示す。
実施例9
64.55vt、%(62G、41 g”)のBl z
03.7.18vt、%(99,23’;i”)のS
r CO3,3,72wt、%(3G、13 g)のM
gOおよび24.55wt、%(238,23g)のN
b2O5から成る[Sr B1 t Mg 4/3Nb
8/30+slの1000 gバッチを管状ミキサー
で15分間乾乾燥台し、2つの500gバッチに分割し
た。各500gバッチを、500 L3の1/4インチ
直径ノルコニア粉砕媒体を有するポリプロピレンボトル
に入れ、ごまでIPAを満たし、15−20時間振動モ
ル磨砕した。内容物を乾燥用深皿にうつし、オーブン中
80℃で乾燥し、50μmメツシュスクリーンを通して
凝集サイズを下げ、磁製るつぼ中、750℃で4時間焼
成した。
03.7.18vt、%(99,23’;i”)のS
r CO3,3,72wt、%(3G、13 g)のM
gOおよび24.55wt、%(238,23g)のN
b2O5から成る[Sr B1 t Mg 4/3Nb
8/30+slの1000 gバッチを管状ミキサー
で15分間乾乾燥台し、2つの500gバッチに分割し
た。各500gバッチを、500 L3の1/4インチ
直径ノルコニア粉砕媒体を有するポリプロピレンボトル
に入れ、ごまでIPAを満たし、15−20時間振動モ
ル磨砕した。内容物を乾燥用深皿にうつし、オーブン中
80℃で乾燥し、50μmメツシュスクリーンを通して
凝集サイズを下げ、磁製るつぼ中、750℃で4時間焼
成した。
このバッチをざらにioo gのバッチに分割した。
その中の一組を5wt、%のZrO2と0.35−0.
45vt。
45vt。
%の範囲で変化するレベルのMn O2とを用いてドー
ピングしたもう一組を0.4vt、%のMn 02と4
.5−5.5vt、%の範囲で変化するレベルのZr0
1とを用いてドーピングした。どちらの組も4時間振動
ミル磨砕してドーパントの均質混合を達成した。振動ミ
ル磨砕は、200gの1/4インチ直径ジルコニア粉砕
媒体とIPAを有したポリプロピレンボトル内で行った
。得らたスラリーをオーブンで乾燥し、下記の手順を用
いてスリップにした:8、 389の蒸留水、 0.1
.69のTritonCF−10(市販の湿滑剤) 、
0.8−2.59のポリアンモニウムビニルスルホネ
ート(分散AIJ) 、 450 gt))3/8イン
チ直径ジルコニウム粉砕媒体および100 gのセラミ
ック粉末を列挙した順序で混合し、スリップを形成した
。
ピングしたもう一組を0.4vt、%のMn 02と4
.5−5.5vt、%の範囲で変化するレベルのZr0
1とを用いてドーピングした。どちらの組も4時間振動
ミル磨砕してドーパントの均質混合を達成した。振動ミ
ル磨砕は、200gの1/4インチ直径ジルコニア粉砕
媒体とIPAを有したポリプロピレンボトル内で行った
。得らたスラリーをオーブンで乾燥し、下記の手順を用
いてスリップにした:8、 389の蒸留水、 0.1
.69のTritonCF−10(市販の湿滑剤) 、
0.8−2.59のポリアンモニウムビニルスルホネ
ート(分散AIJ) 、 450 gt))3/8イン
チ直径ジルコニウム粉砕媒体および100 gのセラミ
ック粉末を列挙した順序で混合し、スリップを形成した
。
b、 このスリップをローラーミルで1時間ロール練り
し、7.0gのB 60A Rhoplexバインダ
ー7.0gのA c 61 Rhoplexバインダー
および0,13qのW P −L Rhol)lcx可
塑剤を加えた。
し、7.0gのB 60A Rhoplexバインダ
ー7.0gのA c 61 Rhoplexバインダー
および0,13qのW P −L Rhol)lcx可
塑剤を加えた。
C0スリップを簡単にシェイクし、混合物が濃厚過ぎる
場合はさらに分散剤を加えた。
場合はさらに分散剤を加えた。
d、 スリップを粉砕媒体からポリプロピレンボトルに
注き込み、1時間ロール練りすることによって脱気した
。
注き込み、1時間ロール練りすることによって脱気した
。
e、 スリップを、使用前に真空脱気した。
表面を約50℃に加熱しながらスリップをコートされた
剥離紙にキャストした(沈降を防止するために、スリッ
プの未使用部分にはロール練りをゆっくり続けた)。薄
い有機テープの適正サイズ柱上に電極パターンをスクリ
ーンプリントし、仕上げられた部品が頂部と底部に8つ
の非有効層と中央に5つの有孔層とを有しかつこの集合
体が3つのレギュラーおよび3つのオフセットプリント
層を要するようにプリントおよびブランクテープをダイ
に積み重ねた。このダイを90℃で1時間べ−りし、1
0000psiで90秒間圧縮して積層構造を形成した
。テーブルを約60℃に加熱しながら、約70℃に加熱
された切断グレードを用いてこの積層物を個々のコンデ
ンサにダイシングした。
剥離紙にキャストした(沈降を防止するために、スリッ
プの未使用部分にはロール練りをゆっくり続けた)。薄
い有機テープの適正サイズ柱上に電極パターンをスクリ
ーンプリントし、仕上げられた部品が頂部と底部に8つ
の非有効層と中央に5つの有孔層とを有しかつこの集合
体が3つのレギュラーおよび3つのオフセットプリント
層を要するようにプリントおよびブランクテープをダイ
に積み重ねた。このダイを90℃で1時間べ−りし、1
0000psiで90秒間圧縮して積層構造を形成した
。テーブルを約60℃に加熱しながら、約70℃に加熱
された切断グレードを用いてこの積層物を個々のコンデ
ンサにダイシングした。
個々のコンデンサを、1000’−1100℃の範囲の
温度で10分間、アルミナまたはジルコニアセッタープ
レー) (Setter plates)上にて焼結し
た。誘電率4p1定のための正方形片を積み重ね体の無
電極端(electrodeless edges)か
ら切断し、誘電率を′API定するのに用いる生コンデ
ンサと共に焼結した。
温度で10分間、アルミナまたはジルコニアセッタープ
レー) (Setter plates)上にて焼結し
た。誘電率4p1定のための正方形片を積み重ね体の無
電極端(electrodeless edges)か
ら切断し、誘電率を′API定するのに用いる生コンデ
ンサと共に焼結した。
銀ペーストターミネーションを焼結コンデンサに施した
。ターミネーションを、徐冷がま中、移動ベルト上で、
100℃から825℃まで16分間かけて加熱するプロ
グラムによって焼結し、10分間で100℃まで温度降
下した。合計の処理時間は約45分間であった。
。ターミネーションを、徐冷がま中、移動ベルト上で、
100℃から825℃まで16分間かけて加熱するプロ
グラムによって焼結し、10分間で100℃まで温度降
下した。合計の処理時間は約45分間であった。
ターミネーションを存する部品を5%のSn。
93.5%のPBおよび1.5%のAgからなる320
℃の浴中で含浸させ、電極を形成した。20(lpsl
の射出過圧を90秒間加えた。これら部品におけるキャ
パシタンスの温度依存度を、20分間のソーク(sOa
k)後、1 )1112において一55℃、25℃およ
び1.25℃の加熱サイクルで測定した。誘電圧接を、
温度依存度試験を始める前に温度チャンバーの外でIF
16047 C試験備品を用いて測定した。−55℃お
よび125℃におけるキャパシタンスの温度係数(pp
m1℃)を計算する際の規準として25℃で測定された
値を使用した。これらのデータは第3図および第4図に
示している。第3図は5wt、%のZrO2を用いてド
ーピングしたボディについてd11ノ定した値を示して
おり、第4図は0.4vt、%のMnO2を用いてドー
ピングしたボディについて測定した値を示している。第
3a図および第4a図は室温における誘電正接を示して
おり、第3b図および第3c図と第4b図および第4C
図は、それぞれ−55℃および125℃におけるキャパ
シタンスの温度係数を示している。小さいTCCと小さ
い誘電圧接の極めて良好な組合せが1015℃から10
55℃までの広範囲な焼成’jH度に亘って得られるこ
とに留意されたい。また、この範囲における多くの組成
が、NPO材料としてのEIA規準を満足するTCCお
よび誘電正接を示すことに留意されたい。第3図および
第4図において、実線は1055℃の焼成温度を用いた
もの、点線は1035℃の焼成温度を用いたもの、そし
て破線は1月5℃の焼成温度を用いたものを示す。
℃の浴中で含浸させ、電極を形成した。20(lpsl
の射出過圧を90秒間加えた。これら部品におけるキャ
パシタンスの温度依存度を、20分間のソーク(sOa
k)後、1 )1112において一55℃、25℃およ
び1.25℃の加熱サイクルで測定した。誘電圧接を、
温度依存度試験を始める前に温度チャンバーの外でIF
16047 C試験備品を用いて測定した。−55℃お
よび125℃におけるキャパシタンスの温度係数(pp
m1℃)を計算する際の規準として25℃で測定された
値を使用した。これらのデータは第3図および第4図に
示している。第3図は5wt、%のZrO2を用いてド
ーピングしたボディについてd11ノ定した値を示して
おり、第4図は0.4vt、%のMnO2を用いてドー
ピングしたボディについて測定した値を示している。第
3a図および第4a図は室温における誘電正接を示して
おり、第3b図および第3c図と第4b図および第4C
図は、それぞれ−55℃および125℃におけるキャパ
シタンスの温度係数を示している。小さいTCCと小さ
い誘電圧接の極めて良好な組合せが1015℃から10
55℃までの広範囲な焼成’jH度に亘って得られるこ
とに留意されたい。また、この範囲における多くの組成
が、NPO材料としてのEIA規準を満足するTCCお
よび誘電正接を示すことに留意されたい。第3図および
第4図において、実線は1055℃の焼成温度を用いた
もの、点線は1035℃の焼成温度を用いたもの、そし
て破線は1月5℃の焼成温度を用いたものを示す。
第1図〜第4図は、本発明による材料から成る試料につ
いて1lFI定した1秀電率、誘電正接、およびキャパ
シタンスの温度係数を示すグラフである。
いて1lFI定した1秀電率、誘電正接、およびキャパ
シタンスの温度係数を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)材料のキャパシタンスに依存した、1KHzまたは
1MHzにおける、室温で測定されたキャパシタンスに
比較した−55℃から125℃までの温度範囲に亘るキ
ャパシタンスの温度係数が小さく、かつ1KHzまたは
1MHzにおける室温で測定された誘電率が105を超
えるセラミック材料であって、該材料が、 I.▲数式、化学式、表等があります▼ II.▲数式、化学式、表等があります▼ および III.▲数式、化学式、表等があります▼ から成る群より選択される1つの式に包含される組成を
有し、 ここで上記式中mは1より大きい数、βは0より大きい
数、γは0より大きい数、そしてδは0より大きい数で
あり、AはNa,K,Ca,Sr,Ba,BiおよびP
bから成る群より選択される1つ以上の元素から実質的
に成り、BはNb,TaおよびTiから成る群より選択
される1つ以上の元素から実質的に成り、少なくともそ
の一部が、 (1)C_1_/_3^2^+D_2_/_3^5^+
,(2)E_1_/_4^1^+D_3_/_4^5^
+,(3)F_1_/_2^3^+D_1_/_3^5
^+,および(4)F_2_/_3^3^+G_1_/
_3^6^+から成る群より選択される混合イオンによ
って置換されており、ここでC^2^+イオンはMg^
2^+,Zn^2^+,Ni^2^+,Co^2^+,
Cu^2^+およびCd^2^+から成る群より選択さ
れ、D^5^+イオンはNb^5^+およびTa^5^
+から成る群より選択され、E^+イオンはLi^+,
Na^+,K^+,Cu^+およびAg^+から成る群
より選択され、F^3^+イオンはCr^3^+,Fe
^3^+,Al^3^+,Ga^3^+,Tl^3^+
,As^3^+,Sb^3^+Y^3^+,Lu^3^
+,Yb^3^+,Tm^3^+,Er^3^+,Ho
^3^+,Dy^3^+,Tb^3^+,Gd^3^+
,Eu^3^+,およびSm^3^+から成る群より選
択され、G^6^+イオンはW^6^+およびMo^6
^+から成る群より選択されることを特徴とするセラミ
ック材料。 2)AがCa_0_._6Sr_0_._4およびCa
_0_._5Sr_0_._4Ba_0_._1から成
る群より選択される少なくとも1つの混合イオンから成
ることを特徴とする請求項1記載のセラミック材料。 3)前記式1に包含される前記セラミック材料であって
、 ABi_4Ti_4O_1_5およびA’_0_._5
Bi_4_._5Ti_4O_1_5から成る群より選
択される特定の式を有し、ここでAはCa,Sr,Ba
,BiおよびPbから成る群より選択される元素であり
、A’はNaおよびKから成る群より選択される元素で
あり、Tiは少なくともその一部が前記(1),(2)
,(3)および(4)から成る群より選択される混合イ
オンによって置換されていることを特徴とする請求項1
記載のセラミック材料。 4)前記式Iに包含される前記セラミック材料であって
、 CaBi_4(Mg_1_/_3Nb_2_/_3)_
4O_1_5,SrBi_4.(Mg_1_/_3Nb
_2_/_3)_4O_1_5,CaBi_4Ni_4
_/_3,Nb_8_/_3O_1_5,CaBi_4
Cu_4_/_3Nb_8_/_3O_1_5,および
CaBi_4Fe_8_/_3W_4_/_3O_1_
5から成る群より選択される特定の式を有することを特
徴とする請求項1記載のセラミック材料。 5)前記式IIに包含される前記セラミック材料であって
、 ▲数式、化学式、表等があります▼ および▲数式、化学式、表等があります▼ から成る群より選択される特定の式を有し、ここでγは
0より大きい数、そしてMnの酸化物寄与であるδは0
より大きい数であることを特徴とする請求項1記載のセ
ラミック材料。 6)前記式IIIに包含される前記セラミック材料であっ
て、 ▲数式、化学式、表等があります▼ および▲数式、化学式、表等があります▼ から成る群より選択される特定の式を有し、ここでβは
0より大きい数、そしてZrの酸化物寄与であるδは0
より大きい数であることを特徴とする請求項1記載のセ
ラミック材料。 7)材料のキャパシタンスに依存した、1KHzまたは
1MHzにおける、室温で測定されたキャパシタンスに
比較した−55℃から125℃までの温度範囲に亘るキ
ャパシタンスの温度係数が±30ppm/℃以下であり
、1KHzまたは1MHzにおける室温で測定された誘
電率が105より大きく、さらに1KHzまたは1MH
zにおける室温で測定された誘電正接が0.1%以下で
あるセラミック材料であって、該材料が、 ▲数式、化学式、表等があります▼ の式に包含される組成を有し、 ここで上記式中mは1より大きい数、βは0より大きい
数、γは0より大きい数、そしてδは0より大きい数で
あり、AはNa,K,Ca,Sr,Ba,BiおよびP
bから成る群より選択される1つ以上の元素から実質的
に成り、Bは (1)C_1_/_3^2^+D_2_/_3^5^+
,(2)E_1_/_4^1^+D_3_/_4^5^
+,(3)F_1_/_2^3^+D_1_/_3^5
^+,および(4)F_2_/_3^3^+G_1_/
_3^6^+から成る群より選択される少なくとも1つ
のエレメントであり、ここでC^2^+イオンはMg^
2^+,Zn^2^+,Ni^2^+,Co^2^+,
Cu^2^+およびCd^2^+から成る群より選択さ
れ、D^5^+イオンはNb^5^+およびTa^5^
+から成る群より選択され、E^+イオンはLi^+,
Na^+,K^+,Cu^+およびAg^+から成る群
より選択され、F^3^+イオンはCr^3^+,Fe
^3^+,Al^3^+,Ga^3^+,Tl^3^+
,As^3^+,Sb^3^+,Y^3^+,Lu^3
^+,Yb^3^+,Tm^3^+,Er^3^+,H
o^3^+,Dy^3^+,Tb^3^+,Gd^3^
+,Eu^3^+,およびSm^3^+から成る群より
選択され、G^6^+イオンはW^6^+およびMo^
6^+から成る群より選択されることを特徴とするセラ
ミック材料。 8)CaBi_4(Mg_4_/_3Nb_8_/_3
)O_1_5およびSrBi_4Mg_4_/_3Nb
_8_/_3O_1_5から成る群より選択される特定
の式を有し、そして約4−6重量%のZrO_2および
0.3−0.5重量%のMnO_2を含むことを特徴と
する請求項7記載のセラミック材料。 9)ZrO_2が約4.5−5.5重量%の量で含まれ
、そしてMnO_2が約0.35−0.45重量%の量
で含まれることを特徴とする請求項8記載のセラミック
材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/318,698 US4978646A (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | Capacitors and high dielectric constant ceramics therefor |
| US318698 | 1989-03-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02279555A true JPH02279555A (ja) | 1990-11-15 |
Family
ID=23239240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2051619A Pending JPH02279555A (ja) | 1989-03-03 | 1990-03-02 | 高誘電率のセラミック材料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4978646A (ja) |
| JP (1) | JPH02279555A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996000704A1 (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-11 | Hitachi, Ltd. | Layered bismuth oxide ferroelectric material |
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1990
- 1990-03-02 JP JP2051619A patent/JPH02279555A/ja active Pending
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