JPH0397662A - 高誘電率誘電体磁器組成物及びその製造方法 - 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〕 本発明は高誘電率誘電体磁器組成物に係り、特に広い温
度範囲にわたって誘電率変化が小さく、かつ誘電体損失
が小さく、素体強度の強い優れた高誘電率誘電体磁器組
成物に関する。

？従来の技術） 磁器コンデンサ等に使用する材料として有用な、誘電率
が高く誘電率の温度変化の小さな磁器ｉ，ｕ，ｔ物とし
て、従来、チタン酸バリウム（　Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ　
３　）にビスマス化合物、例えばＢｉｚＯｉ・ＳｎＯ■
やＢｉ４Ｔｉ＋：＋Ｏ＋３、Ｂｉ．０３・ＺｒＯ．とＴ
ａｚＯｓ、ＮｂｚＯ５等を添加してその温度特性変化率
を小さくしたものが知られていた。

また（Ｂ　ａ−　Ｓ　ｒ）　Ｔ　ｉ　Ｏ　３やＢ　ａ　
（　Ｔ　ｉ　ｓ　Ｓ　ｎ　）　０　３のような固溶体に
してＢ　ａ　Ｔ　ｆ　Ｏ　ｚのキューリー点を常温付近
まで下げていた。

また最近の磁器コンデンサは小型大容量の上、高周波特
性も優れたものが要求されることが多い。

しかしながら、前記の誘電体磁器組成物はこの要求を満
足するに到っていない。

即ち、小型大容量のものは誘電率が大きい方が有利であ
るが、一般に誘電率が大きくなるとその温度による変化
も大きくなるため、誘電率を大きくするにはおのずと限
界があった。

このような難点を解決するため、誘電体の厚みを薄くし
て静電容量の増加を図る方法が知られている。これは誘
電体の厚みを０．１〜０．２ｎ程度にグリーンシ一ト化
し、所定形状に打抜き後焼戒するものである．そして、
′Ｒ膜化した磁器組成物と電極を多層に重ねて所定の大
容量の積層形磁器コンデンサを得る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、薄膜化した磁器組成物の組成中にビスマス化
合物を含有すると、焼戒時にビスマスが蒸発し、磁器組
威物素体に屈曲を生じたり、ビンホールが発生して、緻
密な磁器組威物を得ることが困難であった。

そのために素体強度（セラミック素体本来の強度）も弱
かった。

また焼戒後、焼戒炉内、厘、敷粉などにビスマス雰囲気
が残留し、他の磁器組成物の焼成工程に悪影響を及ぼす
という欠点があった。

さらにビスマスを含有するチタン酸バリウムを誘電体と
して積層形磁器コンデンサを作成した場合、内部電極で
あるパラジウムまたは白金パラジウム合金と誘電体のビ
スマスが反応を起こし電極としての機能を失うため、内
部電極として高価な白金を使用しなければならず、積層
形磁器コンデンサのコストアップの要因になっていた。

その上絶縁耐電圧面からも不安な要因であり、高周波に
おける誘電体損失の大きいという問題点があった。

従って本発明の目的は、広い温度範囲にわたって誘電率
変化が少なく、誘電体損失が小さく、素体強度の強く、
その組或中にビスマスを含有しない高誘電率磁器組成物
を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達或するため、本発明者は鋭意研究の結果、
主成分として、 ＢａＴｉＯｔに換算して９６．００〜９９．００重債％
ＺｎＮｂｚＯ，に換算して　０．５０　〜３．７５重量
％Ｎ　ｄ　ｚ　Ｏ　ｚ　　に換算して　０．１０　〜１
．２５重量％を含有する誘電体磁器組成物が前記目的と
沿うことを見出した． また前記の主成分に、Ｏ重量％〜０．２重量％のＭｎＯ
を含有することによって、その特性が更に向上すること
を見出した。

更にこの誘電体磁器組成物を形戒するための本焼成前の
原料粉末の粒子径を０．１〜１．３μｍにすることによ
って焼結体が緻密になり、抗折強度が著しく向上した。

その結果、従来の積層形コンデンサでは素体の厚みを２
０〜５０μｍ程度の薄層にすると機械的強度が弱かった
が、これらの欠点も改善できる。

なお、本発明の誘電体磁器組成物のＭｉ威を単味酸化物
の形で表示すると下記の通りになる。

酸化バリウム（Ｂａｄ）　　　６３．２１〜６５．０８
重量％酸化チタン（　Ｔ　ｉ　Ｏ　ｚ）　　　３２．８
４〜３３．９２重景％酸化亜鉛（ＺｎＯ）　　　　　０
．１２　〜０．８８重景％五酸化ニオブ（ＮｂｚＯｓ）
　　０．３８〜２．８７重量％酸化ネオジウム（　Ｎ　
ａ　ｚ○．）　０．１０〜１，２５重量％〔作用〕 本発明の紐成の誘電体磁器Ｍ威物を用いることにより、
常温での比誘電率が約２０００〜４５００という高い値
を有し、誘電体損失（ｔａｎδ）は１．２％以下という
小さい値の上、誘電率の温度変化はＪＩＳに規定するＢ
特性（−２５℃〜＋８５℃の温度範囲内で誘電率の変化
が２０℃を基準にして±１０％以内）とＥＩＡＪ　（日
本電子機械工業会規約）に規定するＸ７Ｒ特性（一５５
℃〜＋１２５℃の温度範囲内で誘電率の変化が２５℃を
基準にして±１５％以内〉との両特性を満足する優れた
特性の高誘電率誘電体磁器組或物を得ることができた。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図、第２図を用いて説明する。

第１図は本発明の高誘電率誘電体磁器組底物の三元組成
図、第２図は本発明の高誘電率誘電体磁器Ｍｉ戒物の製
造工程説明図である。

出発原料として炭酸バリウム（ＢａＣＯ：＋）と酸化チ
タン（　Ｔ　ｉ　Ｏ　ｔ　）を１：１のモル比で調合す
る（第２図Ｉ参照〉。

調合した出発原料に脱水乾燥処理を行う（第２図■参照
）。

次にこれらの原料を仮或形し、１０００〜１２００℃で
２時間仮焼成を行い、化学反応を行わしめＢａＴｉ○，
を形威する（第２図■参照）。

このＢａＴｉＯｓをアトマイザー等で粉砕する（第２図
■参照）。

粉砕したＢａＴｉＯ．、Ｎｂｚｏｓ、Ｚ　ｎ　Ｏ　ＸＮ
　ｄ　ｚ　Ｏ，、Ｍ　ｎ　Ｃ　Ｏ　３の各原料の粉末を
、焼威後の′ｌＪｌ威が第ｌ表の如くになるように秤量
、添加、混合し、５０％粒子径が０．１〜１．３μｍの
粉末になるように粉砕し乾燥する（第２図Ｖ参照）。

これにＰＶＡバインダーを適当量加え、約３トン／ｃＩ
１２の戒形圧力で或形し、直径１６．５ｎ、厚さ約０　
．　６　ｍｍの円板状戒形吻を作戒する。次にこの戒形
物を約１２４０〜１３４０℃で２時間加熱安定にして本
焼成を行う（第２図■参照〉。

得られた磁器組成物素体の両端に銀電極を焼付けてコン
デンサとする（第２図■参照）。

これらのコンデンサの各電気特性を周波数ＩＫＩＩ２、
室温２０℃の条件で測定する（第２図■参照）。

以下余白 各測定結果は第１表に示す。

なお、第１表中資料Ｎｏｌ、４、５、６−５、６−６、
６−１ｌ、１１、ｌ２、１３は本発明の実施例には含ま
れない。

第１表から明らかな如く、本発明の誘電体磁器組成物ぱ
ＢａＴｉＯ＊：９６．００〜９９．ＯＱ重量％、ＺｎＮ
ｂｚｏｂ　：　０．５０〜３．７５重景％、Ｎｄ２０３
：０．１０〜ｌ．２５重量％を主成分とし、必要に応じ
て上記主成分に対して、ＭｎＯを０〜０．２重量％を含
有するものである。第１図には、上記主成分の組成を示
しており、図中のＡ，ＢＳＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆを結ぶ直線で
囲まれた領域に含まれる三元成分が、本発明の組威のも
のであり、第１図中の各点の番号は第ｌ表中の資料番号
と一致する． また、本発明の誘電体磁器組成物を形威する原料粉末の
本焼成前の粒子径を０．１−１．３μｍにすることによ
って、焼結体が緻密となる。

次に本発明のＭｉ威範囲の限定理由を第１表を参照しつ
つ説明する。

ＢａＴｉ○，が９６．００重量％未満では比誘電率（ε
Ｓ）が小さくなり（第１表資料Ｎ０１２、１３参照〉、
９９．００重量％を越えると比誘電率は高くなるが、誘
電率の温度特性（Ｔ−Ｃ）が悪化し、ｔａｎδが大きく
なり焼結性も悪化する（第１表資料Ｎｏｌ参照〉。

またＺｎＮｂ．０．が０．５０重量％未満では、Ｔ−Ｃ
とＬａｎδが大きくなり焼結性も悪化する（第１表資料
ＮＯＩ参照）し、３．７５ｉＵ量％を越えるとεＳが小
さくなり、Ｔ−Ｃは大きくなる（第１表資料Ｎｏｌ３参
照）。

更にＮｄ２０３が０．１０重景％未満では抗折強度が弱
く、また焼結性が悪い（第１表資料Ｎｏ４参照）し、１
．２５重量％を越えると、Ｔ−Ｃが大きくなり実用性に
乏しくなる（第１表資料Ｎｏ５、１１参照）。

ＭｎＯの添加は添加しなくても実用上十分満足な特性が
得られるが、０．２０重景％まで添加することによって
焼結性とｔａｎδが改善される（第１表資料Ｎｏ６−２
、６−３、６−４参照）。しかし、０．２０重量％を越
えると、焼結性が劣り緻密な磁器組成物が得られなくな
り、抗折強度も弱くなり、絶縁抵抗（ｒＲ）　も低下し
、Ｔ−Ｃも大きくなり実用的でなくなる（第１表資料Ｎ
ｏ６−５参照）。

また、本発明の誘電体磁器Ｕ戒物を形成する原料粉末の
本焼成前の粒子径が０．１０μｍ未満ではεＳが小さく
なり、ｔａｎδもＴ−Ｃも大きくなり（第１表資料Ｎｏ
６−６参照）　、１．３０ｐｍを越えると、焼結性が悪
化し、抗折強度も弱くなる（第１表資料Ｎｏ６−１１参
照）。

〔発明の効果〕

本発明の誘電体磁器組成物は比誘電率が約２０００〜４
５００と高い値を示し、絶縁抵抗も２×１０”〜７Ｘ１
０”Ωと高く、抗折強度も強い。

静電容量の温度変化特性はＪＴＳの規定するＢ特性、Ｅ
ＩＡＪの規定するＸ７Ｒ特性を満足する極めて優れた特
性を有する。

更に組或中にパラジムと反応し易いビスマスを含有しな
いため、本発明の誘電体磁器組或物を誘電体として使用
して積層型コンデンサ等の容量素子を製造する場合、内
部電極としてパラジウム単独の使用が可能となる。

従って、高価な白金または白金パラジム合金を用いる必
要がなく、製品の大幅なコストダウンが実現出来、工業
上の利益は計りしれないものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の誘電体磁器組成物の三元組或図、 第２図は本発明の誘電体磁器組成物の製造工程図である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主成分として、 ＢａＴｉＯ＿３に換算して９６．００〜９９．００重量
   ％ＺｎＮｂ＿２Ｏ＿６に換算して０．５０〜３．７５重
   量％Ｎｄ＿２Ｏ＿３に換算して０．１０〜１．２５重量
   ％を含有することを特徴とする高誘電率誘電体磁器組成
   物。
2. （２）前記主成分に対して添加物として、 ＭｎＯに換算して０．２重量％以下（但し０重量％を除
   く）を含有することを特徴とする請求項（１）記載の高
   誘電率誘電体磁器組成物。
3. （３）ＢａＴｉＯ＿３、ＺｎＮｂ＿２Ｏ＿６、Ｎｄ＿２
   Ｏ＿３、ＭｎＯを所定の割合で混合した後、本焼成前の
   粉末粒子径が０．１〜１．３μｍの範囲になるように粉
   砕し、所定温度で焼成することを特徴とする請求項（１
   ）（２）記載の高誘電率磁器組成物の製造方法。