JPH04264307A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH04264307A
JPH04264307A JP3047503A JP4750391A JPH04264307A JP H04264307 A JPH04264307 A JP H04264307A JP 3047503 A JP3047503 A JP 3047503A JP 4750391 A JP4750391 A JP 4750391A JP H04264307 A JPH04264307 A JP H04264307A
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Yoshinori Shibata
好規 柴田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、磁器コンデンサとし
て使用される誘電体磁器組成物、特にSrTiO3 −
Bi2 O3 −TiO2 −PbTiO3 系の磁器
誘電体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁器コンデンサ等に多用されてい
るチタン酸バリウム(BaTiO3 )系磁器は強誘電
性及び圧電性磁器であり、強誘電性を示すものはペロブ
スカイト構造を有している。
【0003】一般に上記BaTiO3 系磁器誘電体に
は、誘電率が大きくなるほど誘電率の温度変化、すなわ
ち−25℃〜+85℃での基準値(20℃の値)に対す
る変化が例えば±数10%となるように大きく、また誘
電損失を表わす指標である tanδ(誘電正接という
)が大きいという欠点がある。これに対して、低い周波
数帯域において、比較的 tanδが小さい、つまり誘
電損失が少なく、誘電率の温度変化が小さい磁器誘電体
として、SrTiO3 −Bi2  O3 −TiO2
 −PbTiO3 系の磁器誘電体が用いられるように
なった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記S
rTiO3 −Bi2 O3 −TiO2 −PbTi
O3 系の磁器誘電体は低周波帯域では比較的に ta
nδが小さいものの、500kHz程度の高い周波数帯
域になると tanδが大となりエネルギー損失が大き
いという欠点があった。
【0005】本発明の目的は、前述の磁器誘電体、特に
SrTiO3 −Bi2 O3 −TiO2 −PbT
iO3 系磁器誘電体における欠点を解決して、比較的
高い誘電率と優れた温度特性を有し、高周波帯域での 
tanδが小さく、かつ昇圧破壊電圧が高い磁器コンデ
ンサ用の誘電体磁器組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者らは
前記の目的を達成すべく、従来のSrTiO3 −Bi
2 O3 −TiO2 −PbTiO3 系の磁器誘電
体の各成分(以下主成分と称する)の組成比を検討する
とともに、主成分に対してさらに添加すべき微量成分(
以下添加物と称する)の種類および添加量について研究
を重ねた結果、主成分、特にPbTiO3 の配合量に
より、比較的高い誘電率を持った誘電体とすることがで
きること、また、TiO3 、CaTiO3 、および
CeO2 の配合量により高周波帯域でのtan δを
改善できること、さらに添加成分としてCuOを添加せ
しめることにより優れた温度特性を持たせ得ること、そ
してMgTiO3 を添加することにより昇圧破壊電圧
をより高くすることができること等を見出し本発明に到
達した。
【0007】したがって、本発明は、主成分として以下
の成分: SrTiO3      40.0 〜 55.0 重
量%PbTiO3      10.0 〜 30.0
 重量%Bi2 O3        10.0 〜 
30.0 重量%TiO2           5.
0 〜 15.0 重量%を含有し、かつ上記主成分 
100重量部に対し添加物として以下の成分: MgTiO3      0.5  〜 3.5  重
量部CaTiO3      0.1  〜 3.0 
 重量部CeO2          0.02 〜 
0.30 重量部CuO           0.0
5 〜 0.50 重量部を含有してなる組成を有する
ことを特徴とする誘電体磁器組成物を提供するものであ
る。
【0008】次に、この発明の誘電体磁器組成物におい
て、成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
【0009】(a)SrTiO3  主成分中の含有量が55.0重量%を超えると誘電率が
低下するようになり、含有量の増加につれて焼成温度が
上昇し焼結性が悪くなり、一方その含有量が40.0重
量%未満になると誘電率が低下することから、その含有
量を40.0〜55.0重量%と定めた。
【0010】(b)Bi2 O3  主成分中の含有量が30.0重量%を超えると焼結が困
難となり、焼成温度幅が狭くなる。たとえ焼結したとし
ても多孔質になるため実用的素子を得ることが困難であ
る。 一方、その含有量が10.0重量%未満になると誘電率
がそれ程高くないのに誘電率の温度特性が悪くなること
から、その含有量を10.0〜30.0重量%と定めた
。
【0011】(c)TiO2  TiO2 成分には高周波帯域での tanδを小さく
する作用があるが、主成分の含有量が15.0重量%を
超えると高周波帯域での tanδが大きくなり、一方
その含有量が 5.0重量%未満になると焼結性が悪く
なるので、その含有量を 5.0〜15.0重量%と定
めた。
【0012】(d)PbTiO3  PbTiO3 成分は比較的高い誘電率を持った磁器組
成物とするために配合されるが、主成分中その含有量が
30.0重量%を超えると誘電率の温度特性が悪くなり
、焼結性も劣るようになる。一方、その含有量が10.
0重量%未満になると誘電率が低下するようになること
から、その含有量を10.0〜30.0重量%と定めた
。
【0013】(e)MgTiO3  MgTiO3 成分には昇圧破壊電圧を高くする作用が
あるが、主成分 100重量部に対して 3.5重量部
を超えると高周波側の tanδが増大する。一方、同
じ基準で0.5 重量部未満ではその添加効果が認めら
れないので、その添加量を主成分100 重量部に対し
 0.5〜3.5 重量部と定めた。
【0014】(f)CaTiO3  CaTiO3 成分には、高周波帯域での tanδを
小さくする作用があるが、主成分 100重量部に対し
て3.0 重量部を超えると、誘電率が低下する。一方
、その含有量が上の基準で 0.1重量部未満では、添
加効果が認められないので、その添加量を主成分 10
0重量部に対し、 0.1〜3.0 重量部と定めた。
【0015】(g)CeO2  CeO2 成分には、CaTiO3 、TiO2 と同
様、高周波帯域での tanδを小さくする作用がある
が、主成分 100重量部に対して0.30重量部を超
えると、誘電率が低下する。一方、その含有量が上の基
準で0.02重量部未満では、添加効果が認められない
ので、その添加量を主成分 100重量部に対し、0.
02〜0.30重量部と定めた。
【0016】(h)CuO CuO成分には温度特性に貢献する作用があるが、主成
分 100重量部に対して0.50重量部を超えると 
tanδを増大させる。一方、同じ基準で0.05重量
部未満では誘電率の温度特性改善効果が認められないの
で、その添加量を主成分 100重量部に対し0.05
〜0.50重量部と定めた。
【0017】以下、本発明の誘電体磁器組成物を実施例
により比較例と対比して説明する。
【0018】
【実施例】それぞれ98%以上の純度を有するSrTi
O3 、Bi2 O3 、TiO2 およびPbTiO
3 (以上主成分)および添加物としてMgTiO3 
、CaTiO3 、CeO2 およびCuOを表1に示
す組成比になるように秤量した。この際、添加物の量は
主成分 100重量部に対する重量割合で示されている
。次に、不純物の混入を防止するためにポリエチレンポ
ットおよびウレタンボールを用いて上記組成比の材料を
湿式混合した。次いで混合物の脱水および乾燥を行った
後、バインダーとしてポリビニルアルコール水溶液を添
加し、直径16mm、厚さ1mmの円板に、2,000
 kg/cm2 の圧力で加圧成形した。
【0019】次いで、成形体をエレマ発熱体を用いる電
気トンネル炉に装入して約 1,200〜1,300 
℃の温度で本焼成を行って試料 1〜19を得た。
【0020】
【表1】 表1中*印を付した番号の試料は、本発明の範囲外の、
組成を持つものであることを示し、下線を施した数値は
適正範囲外の数値であることを示す。
【0021】このようにして得られた磁器素子に銀電極
を焼き付け、特性試験を行い、誘電率ε、1kHz お
よび500kHzにおける tanδ(%)、誘電率の
温度変化率TC(%)、すなわち−25℃および+85
℃での基準値(20℃の値)に対する変化、ならびにB
DVと表示されている昇圧破壊電圧(kV/mm)を測
定した。これらの結果を表2に示した。
【0022】
【表2】 表2中下線を施した数値は目標範囲外の数値であること
を示す。
【0023】表2に示された結果から明らかであるよう
に、本発明の範囲外の組成を持つ試料は、目標とする比
較的高い誘電率(1,500〜2,300)を有してい
ないか、あるいは所望の tanδ条件(周波数1kH
zで 0.1〜0.3 %、500kHzで 2.5%
以下)を満たしていないかいずれかの欠陥を有している
ことがわかる。
【0024】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明に係る磁器組成物によるコンデンサの製造に
ついては実施例以外の方法でもよく、また組成について
通常用いられる酸化物、すなわち、SrTiO3 、B
i2O3 、TiO2 、PbTiO3 、MgTiO
3 、CaTiO3 、CeO2 およびCuOで示し
たが出発原料はこれらに限られるものではなく、要する
にSr、Ti、Bi、Pb、Ca、Ce、Cu、Mgな
どがその代表的な酸化物に換算して本発明の組成となる
ように含まれていればよい。
【0025】すなわち、焼結によってペロブスカイト構
造が得られるようなSrまたはSr化合物とTiまたは
Ti化合物、焼結によってBi2 O3 を得ることが
可能なBiまたはBi化合物、焼結によってTiO2 
を得ることが可能なTiまたはTi化合物、焼結によっ
てPbTiO3 を得ることが可能なPbまたはPb化
合物、添加物MgTiO3 、CaTiO3 、CeO
2 についても焼結によってこれらを得ることが可能な
それぞれの金属またはその化合物を出発原料として差し
支えない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
 1,500〜2,300 程度の比較的高い誘電率を
有し、その誘電率の温度変化率が−25℃〜+85℃に
おいて±10%以内という優れた温度特性を持ち、誘電
損失を表わす指標である tanδが周波数1kHzで
 0.1〜 0.3(%)、特に高周波帯域500kH
zで小さく 2.5%以下であって、かつ1mm当たり
の昇圧破壊電圧が10kV以上である等、優れた特性を
具備した誘電体磁器組成物が提供されることになる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  主成分として以下の成分:SrTiO
    3      40.0 〜 55.0 重量%PbT
    iO3      10.0 〜 30.0 重量%B
    i2  O3      10.0 〜 30.0 重
    量%TiO2           5.0 〜 15
    .0 重量%を含有し、かつ上記主成分 100重量部
    に対し添加物として以下の成分: MgTiO3      0.5  〜 3.5  重
    量部CaTiO3      0.1  〜 3.0 
     重量部CeO2          0.02 〜 
    0.30 重量部CuO           0.0
    5 〜 0.50 重量部を含有してなる組成を有する
    ことを特徴とする誘電体磁器組成物。
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