JPH0249307A

JPH0249307A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH0249307A
Application number: JP63200625A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kikuchi; 信明菊地
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-19
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JP2654112B2

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〕本発明は誘電体磁器組成物に係り、特に温度補償用磁器
コンデンサ、あるいは積層チップコンデンサへの利用に
適する誘電体磁器組成物に関する。

〔従来の技術〕

例えば、温度補償用磁器コンデンサ等に用いられる誘電
体磁器組成物は、温度係数が比較的小さく、かつ誘電率
及びＱが高いことが望まれている。

従来、化種の誘電体磁器組成物としては、ＣａＴｉ０ｓ
−ＭｇＴｉＯ３系、またはＣａＴｉ０ａＬａｚＯａ・２
ＴｉＯｚ−ＭｇＴｉＯ３系等が知られている。そしてこ
れらの組成物によれば、誘電率が２０〜１４０、温度係
数が＋１００〜−１０００　Ｘ　１０−’／’Ｃの範囲
のものが得られている。

しかし、これらの従来の誘電体磁器組成物は、常温での
誘電率と温度係数の関係が、誘電率が大きくなる程温度
係数の値も大きくなり、また、温度係数の値を小さくす
ると誘電率も小さくなるという関係にあった。このため
従来の誘電体磁器組成物では温度係数が小さくて誘電率
の大きいものを得ることができなかった。

また、これらの従来の誘電体磁器組成物は耐還元性に弱
く、銅電極焼付けのため還元性雰囲気で電極焼付けを行
うと誘電体素体が還元され、Ｑの劣化、絶縁抵抗の劣化
等が生じる欠点があった。

また、これら従来の誘電体磁器組成物の焼結体では結晶
粒子の焼成温度依存性が大きく、そのため均質で安定し
た結晶粒子構造の誘電体素体が得られにくく、これが積
層セラミックコンデンサを形成した場合に、半田付は時
のサーマルショックによるクラックを発生させる原因に
なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の問題点を解決し、誘電率及びＱが大き
く、しかも温度係数が小さく、耐還元性及び耐サーマル
ショック性の強い、新規な誘電体磁器組成物を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段、作用〕

上記の如き問題点を解決するため、本発明ではＢａＴｉ
Ｏ３−Ｔｉ０２−Ｎｄ２０３・２ＴｉＯ２系誘電体磁器
組成物に対してＭｎＯを添加しており、上記誘電体磁器
組成物は、酸化物に換算して、ＢａＯ：　Ｘモル％、Ｔ
ｉＯ２：Ｙモル％、ＮｄＯＬ：２モル％とするとき１、５６≦Ｘ≦１３．２８６５．９７≦Ｙ≦７４．８９１１．８３≦Ｚ≦３２．４７Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝　ｔ　　ｏ　。

の組成範囲にある主成分に対してＭｎＯを０．Ｏ１〜０
．３ｗｔ％添加することを特徴とする。

そして、このような組成範囲にすることにより本発明の
目的とする誘電率及びＱが大きく、温度係数が小さく、
誘電率の温度特性が直線性であり、耐還元性及び耐サー
マルショック性の強い、例えば温度補償用として好適な
誘電体磁器組成物が得られることが判明した。

〔実施例〕

本発明を実施例にもとづき詳細に説明する。

炭酸バリウム、酸化チタン、酸化ネオジュウム、炭酸マ
ンガンを酸化物に換算して第１表の組成となるように配
合した。なお、表１においてＸはＢａＯのモル％、Ｙは
ＴｉＯ２のモル％、ＺはＮｄＯＴのモル％を表す。また
、ＭｎＯの添加量は、主成分に対するｗｔ（重量）％で
表しである。

上記出発原料を湿式混合し、脱水乾燥後１１００〜１２
００″Ｃにて２時間仮焼成した後ｌ１００ｊ１以下とな
るように粗粉砕し、その後再びボールミルにて湿式混合
、粉砕を行い脱水乾燥後粘着剤を加えて、これを１６．
５ｍｍφＸ０．６ｍｍｔの円板状に成形し、１２８０〜
１４００℃の温度で２時間焼成した。なお、上記円板状
に成形する際に、２〜３トン／ｄの圧力を加えた。この
ようにして得られた誘電体磁器の両面に銀電極を８００
℃で焼付けてコンデンサとした後、その誘電率とＱ値及
び温度係数Ｔ、Ｃ（ＰＰＭ／’Ｃ）　、絶縁抵抗１．　
　Ｒを測定した。ここで誘電率とＱはＩＭＨｚの周波数
で横河電機製作所製Ｑメータを用いて測定した。

また、温度係数Ｔ−Ｃば温度２０℃における誘電率ε２
゜の値を基準にし、次式により算出した。

Ｔ−Ｃ＝ε、８５°Ｃ−ε、２０″Ｃ／ε、２０°Ｃ（
Ｔａｓ−Ｔｚｅ）ｘＰＰＭ／”Ｃ但し　　ε、８５’Ｃは温度８５℃における誘電率ε、
２０℃は温度２０℃における誘電率Ｔ’ｍｓは温度８５
°ＣＴ２゜は温度２０°Ｃそして、これらの結果を第１表に示す。

この第１表において試料番号１．２．６、ｌＬ１２．１
４．１６．１７．１８は本発明の組成範囲外のものであ
り、試料番号３．４．５．７．８．９．１０．１３．１
５．１９．２０は本発明の組成範囲内のものである。

以下余白本発明の組成範囲を限定した理由は次の通りである。Ｂ
ａＯが１３．２８モル％を超えるとＱが低くなり、１．
５６モル％未満では誘電率とＱが低（なり、また、焼結
性も悪くなる。ＴｉＯ２が６５．９７モル％未満では焼
結性が悪く誘電率、Ｑ、絶縁抵抗（］、Ｒ）が低くなり
、７４．８９モル％を超えると誘電率、Ｑが低く、温度
係数（Ｔ。

Ｃ）が−側に大きくなる。

また、ＮｄＯ３／２が１１．８３モル％未満では温度係
数が一例へ太き（なり、誘電率は小さくＱも小さい、３
２．４７モル％を超えると誘電率が小さく、温度係数は
＋側へ大きくなり実用的でない。第１図は、本発明の誘
電体磁器組成物の主成分の組成範囲を実線で示している
。なお第１表中試料番号２〜６は試料番号ｌと同じ位置
になる。

また、第２図は本発明の範囲内の主成分に対し種々の量
のＭｎＯを添加して誘電体磁器素体を形成し、これに銅
電極を還元性雰囲気中で焼き付けた場合のＭｎＯの添加
量と絶縁抵抗（１，Ｒ）の関係を示している。同図から
明らかなようにＭｎ０の添加量が０．０１ｗｔ％未満で
は絶縁抵抗（１，Ｒ）が低く、０．３％を超えるとＱが
悪化し焼結体がポーラスになりコンデンサとして実用的
でない。

これに対して、ＢａＯが１．５６〜１３．２８モル％、
ＴｉＯ２が６５．９７〜７４．８９モル％、Ｎ　ｄ　Ｏ
３／２力月１．８３〜３２．４７モル％の組成範囲の主
成分に対してＭｎＯを０．０１〜０．３ＱｗＬ％添加し
た誘電体磁器組成物では誘電率が５７〜１１３、Ｑが８
０００〜１５０００、温度係数が＋１１０〜−３６０ｐ
ｐｍ／”Ｃの範囲をカバーしている。これは温度補償用
磁器コンデンサのＪＩＳ規格に関するＡＨ特性（＋１１
００ｐｐ／°Ｃ）〜ＳＨ特性（−３３０ｐ　ｐ　ｍ／”
Ｃ）の広い範囲の緒特性を満足している。

また、ＭｎＯの添加により誘電体素体への銅電極の焼付
けが可能となっている。銅電極を焼き付ける場合には銅
の酸化を防ぐため還元性雰囲気での焼付けが必要になる
が、従来の誘電体磁器組成物では還元性雰囲気での焼付
けにより誘電体素体自体の絶縁抵抗が低下するため銅電
極の使用ができなかったが、本発明の誘電体磁器組成物
ではこの恐れがないため、銀電極に比較して安価な銅電
極の使用が可能である。また、銅基外にもＮｉ、へ！等
、酸化し易い金属の電極への使用が可能となる。当然の
ことながら銀電極を使用するとき絶縁抵抗を向上するこ
とができる。

また、第３図は誘電体磁器素体の結晶状態を２０００倍
に拡大した写真であり、第３図Ａは本発明の誘電体磁器
組成物からなる誘電体磁器素体、同図Ｂは従来の誘電体
磁器素体を写している。この図から分かるように本発明
に係る磁器素体は従来のものと比べて棒状の均一な結晶
がマトリックス状に入り組んだ結晶構造をしている。そ
のため、本発明に係る誘電体磁器は耐サーマルショック
性が強く、半田付は等の際に受ける３００〜４００℃の
熱衝撃に対しても抵抗力があり、クラック等の発生が回
避できる。

なお、本発明の誘電体磁器組成物は添加物としてＳｉ、
Ｃｒ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｌａ、Ｐｒ等を含有する場合にも同
等の電気特性のものが得られる。

また、これらの添加物を含有する場合、誘電体磁器組成
物の焼結性を向上させることができる。

〔効果〕

本発明は上記の如く、誘電率及びＱが大きく、しかも温
度係数が小さい誘電体磁器組成物を提供できる。また、
本発明の誘電体磁器組成物は耐還元性が高く、磁器コン
デンサ、積層チップコンデンサ等を形成する場合に、銀
電極に比べて安価な銅、あるいはＡｆ、Ｎｉ等の酸化し
易い金属の電極への使用が可能となる。また、耐サーマ
ルショック性が高く、そのため誘電体の薄い層を積層す
る積層コンデンサ等において、従来しばしば見られた半
田付は時の熱衝撃によるクラックの発生も本発明の誘電
体磁器組成物を用いる場合には回避できる等、実用的安
値も大きい。

表す３成分系図、第２図は銅電極を形成した磁器コンデ
ンサの絶縁抵抗とＭｎＯとの添加量の関係を表す図、第
３図は誘電体磁器素体の結晶構造を表す写真であり、同
図Ａは本発明のもの、同図Ｂは従来品を示す。

Claims

【特許請求の範囲】（１）ＢａＴｉＯ＿３−ＴｉＯ＿２−Ｎｄ＿２Ｏ＿３・
２ＴｉＯ＿２系誘電体磁器組成物であって、酸化物に換
算して、ＢａＯ：Ｘモル％、ＴｉＯ＿２：Ｙモル％、Ｎ
ｄＯ３／２：Ｚモル％とするとき、１．５６≦Ｘ≦１３．２８６５．９７≦Ｙ≦７４．８９１１．８３≦Ｚ≦３２．４７Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００の組成範囲にある主成分に対してＭｎＯを０．０１〜０
．３０ｗｔ％添加することを特徴とする誘電体磁器組成
物。（２）特許請求の範囲１記載の誘電体磁器組成物におい
て、添加物としてＳｉ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｌａまたは
Ｐｒの酸化物を１種以上含有することを特徴とする誘電
体磁器組成物。