JPH04214070A - 高誘電率系磁器製造用原料組成物 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、高誘電率系磁器製造用原料組成
物に係り、特に従来のチタン酸バリウム系のものに比べ
て低温度領域での焼結が可能とされた誘電体磁器製造用
組成物に関するものである。

【０００２】

【背景技術】高誘電率系の誘電体磁器は、それを構成す
る成分を与える原料組成物を焼成せしめることによって
得られているが、このうちチタン酸バリウム系の原料組
成物は、チタン酸バリウム、若しくはチタン酸バリウム
を生成し得る組成物に、シフターとして、Ｓｎ，Ｚｒ等
を混合含有せしめたものであって、従来から、一般に１
３００〜１３８０℃の非常に高い温度領域でなければ焼
結させることは困難であった。

【０００３】一方、従来から、積層磁器コンデンサは、
公知のようにドクターブレード法によって原料組成物と
有機溶剤の混合液で２０〜３０ミクロンの厚さの薄膜シ
ートを作製し、乾燥せしめた後、そのシートの上面にパ
ラジウム系電極塗料を印刷した後、更にその上に、前記
の手法に従って原料組成物の薄膜シートを形成せしめ（
積み重ね）るようにしたものであって、かくして原料組
成物の薄膜シートと電極塗料とを交互に積み重ね、積層
物と為したものである。そして、その積層物を、その積
み重ね面に対して直角な方向において、必要とする大き
さに切断し、これを焼結し、しかる後、その切断面に銀
電極を焼き付けて完成させるのである。勿論、シートと
シートとの間にある電極は、コンデンサが形成されるよ
うに、交互に銀電極にて接合されることとなる。

【０００４】ところで、電極塗料に使用される金属又は
その酸化物は、一般に貴金属からなり、それらは、その
金属特有の温度で、酸化物は金属と酸素に分解し、同時
に焼結せしめられて、目的とする磁器に焼き付けられる
こととなる。従って、磁器組成物は、磁器化する温度で
電極塗料が焼き付けられ、電極が形成される必要がある
のである。

【０００５】しかしながら、焼結温度が高い原料組成物
、例えば上記したチタン酸バリウム系の原料組成物を使
用する場合にあっては、１３５０〜１３８０℃の焼結温
度が必要であるため、かかるチタン酸バリウム系の磁器
の焼き付けに際しては、パラジウムを主体とする電極塗
料を使用しなければならなかった。而して、パラジウム
金属は高価であるために、安価な貴金属が求められてい
るのであり、それの代替金属としては、例えば銀が考え
られるのであるが、銀は８５０℃以上の焼付温度では蒸
発散逸してしまうので、従来のチタン酸バリウム系磁器
原料組成物に対して銀電極を磁器の上に形成することは
不可能であったのである。

【０００６】このため、従来では、電極塗料を出来るだ
け安価なものにするために、チタン酸バリウム系磁器に
対しては、パラジウムと銀との合金を使用することが行
なわれているが、未だ充分に安価なものとは言えず、更
に銀の含有量を多くして、より安価な電極塗料とするこ
とが要望されている。そして、この要望に応えるために
は、出来る限り低温度で焼結可能な磁器原料組成物が、
必要とされているのである。

【０００７】また、このように磁器原料組成物の焼結温
度が高ければ、これに伴って焼結のための炉内温度を上
昇させ、維持するために消費される燃料の必要量が多く
なると共に、かかる炉に用いられる炉材も、そのような
高温度によく耐え得るものを使用しなければならないこ
とになる。そして、この焼結（焼成）に対して、消費さ
れる燃料が多くなれば、それだけ燃料費は高くなり、ま
た耐熱性に優れた炉材も必要とされるが、そのような炉
材は高価であるために、かかる高温での焼成を必要とす
る従来の原料組成物は、必然的に焼成コストが高くなる
といった問題も有しているのである。

【０００８】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景として為されたものであって、その解決すべき課題と
するところは、低温度においても磁器化の可能なチタン
酸バリウム系磁器製造用原料組成物を提供することにあ
る。

【０００９】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明は、チタン酸バリウムまたはチタン酸バリウムを生
成し得る磁器原料組成物中に、酸化アンチモン、酸化ニ
オブ及び酸化タンタルからなる群より選ばれた少なくと
も１種を、１０モル％を越えない割合で含有せしめ、且
つ（Ａ）酸化亜鉛及び酸化カドミウムからなる群より選
ばれた少なくとも１種の１０モル％以下、または（Ｂ）
酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウムからな
る群より選ばれた少なくとも１種の１０モル％以下を含
有せしめると共に、更に酸化銅，酸化ベリリウム及び酸
化イットリウムからなる群より選ばれた少なくとも１種
を、５モル％を越えない割合で含有せしめるようにした
ことにある。

【００１０】

【発明の効果】これによって、磁器原料組成物の焼結温
度を大幅に低下せしめ得て、用いられるパラジウム−銀
系電極塗料における銀の含有量を高めることが可能とな
り、以て材料コスト、焼結コストの低減（省エネルギー
化）を達成し得ると共に、積層コンデンサ等に用いられ
る場合における製品価格の低減に大きく寄与せしめ得る
のである。

【００１１】また、かかる原料組成物の使用により、高
誘電率、小誘電損失にして、誘電率の温度に対する変化
率も小さく為し得た誘電体磁器が得られることとなった
のである。

【００１２】

【具体的構成】ところで、かくの如き本発明に従う磁器
製造用の原料組成物は、チタン酸バリウムを主成分とす
るものであって、当該チタン酸バリウム成分を、チタン
酸バリウム（ＢａＴｉＯ３　）そのものとして、或いは
焼結の過程でＢａＴｉＯ３　を生成し得る炭酸バリウム
（ＢａＣＯ３　）と酸化チタン（ＴｉＯ２　）との混合
物等として含むものである。

【００１３】また、原料組成物中におけるチタン酸バリ
ウム成分の占める割合は、目的とする磁器の電気特性等
に応じて適宜に決定されることとなるが、一般に８５モ
ル％以上、好ましくは９０モル％以上の値が採用される
こととなる。

【００１４】更にまた、かかる組成物には、必要に応じ
て、各種の公知の補助添加剤、例えば着色剤、硬化剤等
としてのＭｎＯ，ＣｅＯ２　，ＣｏＯ，Ｖ２　Ｏ５　，
Ｃｒ２　Ｏ３　等が含有せしめられることとなるが、そ
れらは、一般に０．５重量％以下の割合に制御されるこ
ととなる。

【００１５】そして、本発明は、かかるチタン酸バリウ
ム系の磁器原料組成物に対して、先ず第１副原料として
、酸化アンチモン（一般に、Ｓｂ２　Ｏ３　）、酸化ニ
オブ（一般にＮｂ２　Ｏ５　）及び酸化タンタル（一般
にＴａ２　Ｏ５　）からなる群より選ばれた少なくとも
１種を、１０モル％を越えない割合で（組成物全体に対
して占める割合を示す。以下同じ）含有せしめることが
必要である。なお、余りにも多い第１副原料の含有は、
磁器の電気的特性を低下せしめることとなり、好ましく
ないのである。また、かかる第１副原料の添加の下限量
は、添加効果とも関連し、一義的に限定することは困難
であるが、一般に０．１モル％、好ましくは０．５モル
％以上とされることが望ましく、一方、上限量の好まし
い値としては、約５モル％程度である。

【００１６】また、かかる第１副原料と共に、チタン酸
バリウム系磁器原料組成物に含有せしめられる第２副原
料としては、次のＡ群の化合物またはＢ群の化合物であ
る。即ち、Ａ群としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化
カドミウム（一般にＣｄＯ）からなる群より選ばれた少
なくとも１種の化合物であり、それらはＡ群全体として
１０モル％以下の割合で含有せしめられる。また、Ｂ群
としては、酸化リチウム　　（Ｌｉ２　Ｏ）、酸化ナト
リウム（Ｎａ２　Ｏ）及び酸化カリウム（Ｋ２　Ｏ）か
らなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物であって
、Ｂ群全体として１０モル％以下の割合で含有せしめら
れる。これら２種の第２副原料の群の化合物の添加によ
り、焼成温度が、より効果的に低下せしめられるのであ
る。

【００１７】なお、Ａ群またはＢ群の化合物の含有量は
、何れも、群全体で１０モル％を越えるようになると、
それ以上の焼結温度の低下が殆ど望めないのにも拘わら
ず、温度変化に伴なう誘電率の変化率や誘電率等の電気
的特性が低下して、望ましくない。それ故、Ａ群、Ｂ群
ともその上限量は１０モル％とする必要がある。

【００１８】また、かかるＡ群、Ｂ群の下限量としては
、目的とする添加効果や添加化合物の種類に応じて、適
宜に決定されることとなるが、一般に、Ａ群化合物にあ
っては、略０．１モル％以上とすることが望ましく、ま
たＢ群化合物にあっても、略０．１モル％以上とするこ
とが望ましい。

【００１９】そして、本発明にあっては、上記の第１副
原料並びに第２副原料と共に、更に補助剤として、酸化
銅（一般にＣｕＯ）、酸化ベリリウム（一般にＢｅＯ）
及び酸化イットリウム（Ｙ２　Ｏ３　）からなる群より
選ばれた少なくとも１種を、５モル％を越えない割合で
含有せしめ、これによって、従来よりも極めて低い温度
で焼結せしめ得るようにしたのである。なお、このよう
な補助剤は、多量に含有せしめられると、誘電率等の電
気的特性を低下せしめることとなるので、５モル％以下
とする必要があり、またその下限量は、その目的とする
添加効果によって種々異なるが、一般に０．１モル％以
上とされることとなる。

【００２０】このように、本発明は、チタン酸バリウム
系原料組成物に対して、所定の第１副原料並びに第２副
原料を含有せしめ、更にこれらと共に所定の補助剤を加
えるものであって、かかる得られた原料組成物を用いる
ことによって、従来のチタン酸バリウムにシフターとし
てＳｎ，Ｚｒを混合含有せしめたチタン酸バリウム系が
、一般に１３００〜１３８０℃の高温でなければ焼結し
なかったのに対して、１１４０℃或いはそれ以下にまで
焼結温度を下げることが可能となり、従来の原料組成物
に比較してかなり低いものと為し得るのである。

【００２１】従って、電極塗料として用いられるパラジ
ウム銀系電極塗料においても、その中の銀の含有量を高
めることが出来る、換言すればパラジウムの量を減少せ
しめることが出来るので、該塗料コストは著しく低下せ
しめられ、また燃料費或いは炉の構造、炉材コスト等を
効果的に低下せしめ、ひいては焼成（焼結）コストを極
端に下げることが可能となったのである。更に、添加す
る副原料の組成内容を変更することによって、誘電率の
温度変化率及び誘電率をコントロールすることも可能で
ある。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明を更に具体的に明らかにする
ために、本発明の幾つかの実施例を示すが、本発明は、
かかる実施例並びに上述の具体的構成の記載によって何
等の制限をも受けるものではなく、本発明の趣旨を逸脱
しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々な
る変更、修正、改良等が加えられ得るものであることが
、理解されるべきである。

【００２３】先ず、表１〜表４に示される配合割合とな
るように、各成分原料をボールミルにて湿式混合するか
、或いはかかる湿式混合を行ない、次いで９００〜１１
００℃で３時間仮焼して化学反応を行なわしめた後、再
びボールミルにて平均粒径が１ミクロン程度になるまで
粉砕した。なお、成分原料のうち、水溶性である酸化リ
チウム、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムについては
、本実施例では、それぞれ、炭酸リチウム、炭酸ナトリ
ウム及び炭酸カリウムを使用し、混合媒体としてアルコ
ール（メタノールまたはエタノール）を用いた。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】次いで、この混合物を乾燥せしめた後、粘
結剤としてポリビニルアルコールを適当量加え、約１ト
ン／ｃｍ２　の圧力にて成形し、直径１６ｍｍ、厚さ０
．５ｍｍの円板状成形物を多数作製した。

【００２９】そして、この成形物を用い、各種温度下に
おいて該成形物をそれぞれ３時間の間、本焼成した。次
いで、かかる本焼成によって得られた焼成物について、
磁器化の程度を観察した後、その中で磁器化し、且つ融
着していないものについてその両面に銀電極を焼き付け
ることにより試料と為し、それぞれの電気的特性につい
て、かかる銀電極を焼き付けた後３０００時間経過した
ときに測定し、その測定結果を表５〜表８に示した。

【００３０】

【表５】

【００３１】

【表６】

【００３２】

【表７】

【００３３】

【表８】

【００３４】表５〜表８の結果より明らかなように、本
発明に従って、ＢａＴｉＯ３　成分に第１副原料として
のＮｂ２　Ｏ５　，Ｓｂ２　Ｏ３　及び／又はＴａ２　
Ｏ５　を加え、更に第２副原料としてＺｎ，Ｃｄ（Ａ群
）またはＬｉ，Ｎａ，Ｋ（Ｂ群）のそれぞれの酸化物を
配合せしめ、更にこれらと共に、補助剤としてＣｕ，Ｂ
ｅ，Ｙの酸化物を配合せしめた原料組成物を用いること
により、その焼結温度として、従来の１３００〜１３８
０℃にも達する焼結温度に対して相当低い焼結温度を採
用することができ、特に試料Ｎｏ．　１９〜２１，Ｎｏ
．　３０〜３２，更にはＮｏ．　５０等においては、１
２００℃以下の優れた焼結温度低下効果が得られたので
あり、またそれらから得られる磁器は誘電率の高い、且
つ小誘電損失のものであり、しかも誘電率の温度に対す
る変化率の特性も充分許容されるものであることが認め
られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　チタン酸バリウムまたはチタン酸バリ
   ウムを生成し得る磁器原料組成物中に、酸化アンチモン
   、酸化ニオブ及び酸化タンタルからなる群より選ばれた
   少なくとも１種を、１０モル％を越えない割合で含有せ
   しめ、且つ（Ａ）酸化亜鉛及び酸化カドミウムからなる
   群より選ばれた少なくとも１種の１０モル％以下、また
   は（Ｂ）酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウ
   ムからなる群より選ばれた少なくとも１種の１０モル％
   以下を含有せしめると共に、更に酸化銅，酸化ベリリウ
   ム及び酸化イットリウムからなる群より選ばれた少なく
   とも１種を、５モル％を越えない割合で含有せしめてな
   る高誘電率系磁器製造用原料組成物。