JPH04357620A - 誘電体磁器組成物 - 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】

【産業上の利用分野】本発明は高い誘電率を有しかつ誘
電損失が小さく、さらに絶縁破壊電圧，絶縁抵抗が大き
く、また結晶粒径が小さい誘電体磁器組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、高い誘電率を有する誘電体磁
器組成物として、ＢａＴｉＯ３にＢａＯ，ＣａＯ，Ｔｉ
Ｏ２，ＺｒＯ２などを適当量添加したものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの誘電
体磁器組成物は結晶粒径が１０〜２０μｍと大きく、気
孔率も高いため、積層セラミックコンデンサのように誘
電体厚みが薄い製品への応用は、誘電損失が大きくなる
、絶縁破壊電圧が低い、外部電極を形成するメッキ処理
時の絶縁破壊電圧および絶縁抵抗が低下するなどの課題
があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明の誘電体磁器組成物は、一般式としてｘＢ
ａＯ・ｙＴｉＯ２・ｚＣｅＯ２で表され、式中のバリウ
ム酸化物（ＢａＯ）をストロンチウム酸化物（ＳｒＯ）
またはカルシウム酸化物（ＣａＯ）で置換し、その置換
率ｍがストロンチウム酸化物（ＳｒＯ）で０．００５≦
ｍ≦０．１００、カルシウム酸化物（ＣａＯ）で０．０
０５≦ｍ≦０．２００の範囲にある組成を有し、かつｘ
，ｙおよびｚはモル比を表し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１でｘ，ｙ
，ｚの値が、 ａはｘ＝０．４３０、ｙ＝０．５２５、ｚ＝０．０４５
、 ｂはｘ＝０．４７５、ｙ＝０．４９０、ｚ＝０．０３５
、 ｃはｘ＝０．４９０、ｙ＝０．５０５、ｚ＝０．００５
、 ｄはｘ＝０．４５０、ｙ＝０．５４５、ｚ＝０．００５
、 で示すａ，ｂ，ｃ，ｄで囲まれるモル比の範囲にある組
成を有するものである。また、上記組成を主成分とし、
副成分としてニオブがＮｂ２Ｏ５の形に換算して０．３
〜３．０重量部添加されてな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。

【０００５】

【作用】この構成により、ＢａＯをＳｒＯで置換するこ
とにより、誘電損失を小さくし、静電容量と絶縁抵抗の
積（ＣＲ積）を大きくすることとなる。また、ＢａＯを
ＣａＯで置換することにより、誘電損失を小さくするこ
ととなる。さらに、副成分としてニオブを添加すること
により、ＣＲ積と絶縁破壊強度を大きくすることとなる
。さらにまた、これらの構成により、結晶粒径を小さく
することとなる。

【０００６】

【実施例】

（実施例１）出発原料には化学的に高純度のＢａＣＯ３
，ＳｒＣＯ３，ＴｉＯ２，ＣｅＯ２および焼結助剤とし
てのＭｎＯ２粉末を下記の（表１）に示す組成比になる
ように秤量し、めのうボールを備えたゴム内張りのボー
ルミルに純水とともに入れ、湿式混合後、脱水乾燥した
。この乾燥粉末を高アルミナ質のルツボに入れ、空気中
で１１００℃にて２時間仮焼した。この仮焼粉末を、め
のうボールを備えたゴム内張りのボールミルに純水とと
もに入れ、湿式粉砕後、脱水乾燥した。この粉砕粉末に
、有機バインダーを加え、均質とした後、３２メッシュ
のふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを用いて成
形圧力１ｔ／ｃｍ２で直径１５ｍｍ，厚み０．４ｍｍに
成形した。次いで、この得られた成形円板をジルコニア
粉末を敷いたアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて（表
１）に示す焼成温度で２時間焼成し、（表１）に示す組
成比の誘電体磁器円板を得た。

【０００７】

【表１】

【０００８】このようにして得られた誘電体磁器円板は
、厚みと直径を測定し、誘電率，誘電損失，静電容量温
度特性測定用試料は、誘電体磁器円板の両面全体に銀電
極を焼き付け、絶縁破壊電圧および絶縁抵抗測定用試料
は、誘電体磁器円板の外周より内側に１ｍｍの幅で銀電
圧のない部分を設け、銀電極を焼き付けた。そして、誘
電率，誘電損失，静電容量温度特性は、横河・ヒューレ
ット・パッカード（株）製デジタルＬＣＲメータのモデ
ル４２７４Ａを使用し、測定温度２０℃，測定電圧１Ｖ
ｒｍｓ，測定周波数１ＫＨｚでの測定より求めた。

【０００９】なお、静電容量温度変化率は、２０℃を基
準温度とし、−２５℃〜＋８５℃の温度範囲内で適当に
選んだ測定温度における静電容量との変化率で表わすこ
ととし、変化率は次式より求めた。

【００１０】ｄＣ＝（ＣＴ−Ｃｏ）／Ｃｏ×１００ｄＣ
：静電容量温度変化率（％） ＣＴ：Ｔ℃での静電容量（ｐＦ） Ｃｏ：２０℃での静電容量（ｐＦ） そして、誘電率は次式より求めた。

【００１１】Ｋ＝１４３．８×Ｃｏ×ｔ／Ｄ２Ｋ：誘電
率 Ｃｏ：２０℃での静電容量（ｐＦ） Ｄ：誘電体磁器円板の直径（ｍｍ） ｔ：誘電体磁器円板の厚み（ｍｍ） また、絶縁破壊電圧は菊水電子工業（株）製の高圧直流
電源ＰＨＳ３５Ｋ−３形を使用し、試料をシリコンオイ
ル中に入れ、昇圧速度５０Ｖ／ｓにより測定し、次式よ
り誘電体１ｍｍ当たりの絶縁破壊強度として求めた。

【００１２】Ｂ１＝Ｂ０／ｔ Ｂ１：絶縁破壊強度（ｋＶ／ｍｍ） Ｂ０：絶縁破壊電圧（ｋＶ） さらに、絶縁抵抗は、タケダ理研（株）製の高抵抗計を
使用し、測定電圧５０Ｖ．ＤＣ、測定時間１分間による
測定より求め、ＣＲ積として次式より求めた。

【００１３】ＣＲ＝Ｃ０×Ｒ０／１０１２ＣＲ：ＣＲ積
（ＭΩ・μＦ） Ｃ０：２０℃での静電容量（Ｆ） Ｒ０：絶縁抵抗（Ω） さらにまた、結晶粒径は、倍率４００での光学顕微鏡観
察より求めた。

【００１４】上記測定結果を試料番号１〜１０別に（表
２）に示す。

【００１５】

【表２】

【００１６】また図１は本発明にかかる主成分の組成範
囲を示す三元図であり、主成分の組成範囲を限定した理
由を図１を参照しながら説明する。すなわち、Ａ領域で
は誘電率が小さく、実用的でなくなる。また、Ｂ領域で
はキュリー点がマイナス側に大きくなりすぎ、温度特性
の静電容量温度変化率がプラス側に大きくはずれ実用的
でなくなる。さらに、Ｃ領域では焼結が著しく困難であ
る。さらにまた、Ｄ領域では誘電率が小さく、実用的で
なくなる。

【００１７】また、ＢａＯをＳｒＯで置換することによ
り、誘電率，絶縁破壊電圧を大きく変えることなしに誘
電損失を小さくし、静電容量と絶縁抵抗の積（ＣＲ積）
を大きくする効果を有しているが、その置換率ｍが０．
００５未満では効果はなく、一方０．１００を超えると
誘電率が低下し実用的でなくなる。

【００１８】さらに、結晶粒径を５〜１０μｍと小さく
することができる。 （実施例２）実施例１の原料の中で高純度のＳｒＣＯ３
粉末に代えて、高純度のＣａＣＯ３粉末を用いて下記の
（表３）示す組成比になるように秤量し、以降の工程を
実施例１と同様に処理して（表３）の試料番号１１〜２
０に示す組成比の誘電体磁器円板を得、実施例１と同様
に処理して電気特性および結晶粒径を測定した結果を試
料番号１１〜２０別に（表４）に示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】また、図２は本発明にかかる主成分の組成
範囲を示す三元図であり、主成分の組成範囲を限定した
理由を図２を参照しながら説明する。すなわち、Ａ領域
では誘電率が小さく、実用的でなくなる。また、Ｂ領域
ではキュリー点がマイナス側に大きくなりすぎ、温度特
性の静電容量温度変化率がプラス側に大きくはずれ実用
的でなくなる。さらに、Ｃ領域では焼結が著しく困難で
ある。さらにまた、Ｄ領域では誘電率が小さく、実用的
でなくなる。

【００２２】また、ＢａＯをＣａＯで置換することによ
り、誘電率，絶縁破壊電圧およびＣＲ積を大きく変える
ことなしに誘電損失を小さくする効果を有しているが、
その置換率ｍが０．００５未満では効果はなく、一方０
．２００を超えると焼結性が悪くなり、誘電率が低下し
実用的でなくなる。

【００２３】さらに、結晶粒径を５〜１０μｍと小さく
することができる。 （実施例３）実施例１に示す原料に高純度のＮｂ２Ｏ５
粉末を加えて、下記の（表５）に示す組成比になるよう
に秤量し、以降の工程を実施例１と同様に処理して（表
５）の試料番号２１〜３０に示す組成比の誘電体磁器組
成物を得、実施例１と同様に処理して電気特性および結
晶粒径を測定した結果を試料番号２１〜３０別に（表６
）に示す。

【００２４】

【表５】

【００２５】

【表６】

【００２６】ここで主成分の組成範囲を限定した理由は
実施例１と同様であるので説明は省略する。そして、主
成分に対し、副成分としてのＮｂ２Ｏ５を含有すること
により静電容量と絶縁抵抗の積（ＣＲ積）と絶縁破壊電
圧を向上させる効果を有しているが、その含有量が主成
分１００重量部に対し、０．３重量部未満では含有効果
はなく、一方３．０重量部を超えるとキュリー点がマイ
ナス側にずれ、誘電率を低下させ実用的でなくなる。

【００２７】また、結晶粒径を３〜８μｍと小さくする
ことができる。 （実施例４）実施例２に示す原料に高純度のＮｂ２Ｏ５
粉末を加えて、下記の（表７）に示す組成比になるよう
に秤量し、以降の工程を実施例１と同様に処理して（表
７）の試料番号３１〜４０に示す組成比の誘電体磁器円
板を得、実施例１と同様に処理して電気特性および結晶
粒径を測定した結果を試料番号３１〜４０別に（表８）
に示す。

【００２８】

【表７】

【００２９】

【表８】

【００３０】ここで主成分の組成範囲を限定した理由は
実施例２と同様であるので説明は省略する。そして、主
成分に対し、副成分としてのＮｂ２Ｏ５を含有すること
により静電容量と絶縁抵抗の積（ＣＲ積）と絶縁破壊電
圧を向上させる効果を有しているが、その含有量が主成
分１００重量部に対し、０．３重量部未満では含有効果
はなく、一方３．０重量部を超えるとキュリー点がマイ
ナス側にずれ、誘電率を低下させ実用的でなくなる。

【００３１】また、結晶粒径を３〜８μｍと小さくする
ことができる。なお、上記実施例における誘電体磁器組
成物の作製方法では、ＢａＣＯ３，ＳｒＣＯ３，ＣａＣ
Ｏ３，ＴｉＯ２，ＣｅＯ２，Ｎｂ２Ｏ５およびＭｎＯ２
を使用したが、この方法に限定されるものではなく、所
望の組成比になるようにＢａＴｉＯ３などの化合物、あ
るいは炭酸塩，水酸化物など空気中での加熱により、Ｂ
ａＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ２，ＣｅＯ２，Ｎｂ２Ｏ
５およびＭｎＯ２となる化合物を使用しても実施例と同
程度の特性を得ることができる。

【００３２】また、一般に使用されている工業用ＢａＴ
ｉＯ３のＢａ／Ｔｉ比は０．９８以上であり、ＢａＴｉ
Ｏ３を出発原料として使用した場合、不足分のＢａＯま
たはＴｉＯ２を添加しても実施例と同程度の特性を得る
ことができる。

【００３３】さらに、主成分をあらかじめ仮焼し、副成
分を添加しても実施例と同程度の特性を得ることができ
る。

【００３４】さらにまた、誘電体磁器用として一般に使
用される工業用原料の二酸化チタン、例えばチタン工業
（株）製二酸化チタンＫＡ−１０、古河鉱業（株）製二
酸化チタンＦＡ−５５Ｗには最大０．４５重量％のＮｂ
２Ｏ５が含まれるが、これらの二酸化チタンを使用して
主成分の誘電体磁器を作成しても主成分１００重量％に
対して、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は最大で０．１７重量％で
あり、本発明の範囲外であるが、工業用原料の酸化チタ
ン中のＮｂ２Ｏ５量を考慮し、不足分のＮｂ２Ｏ５を含
有させることにより、実施例と同程度の特性を得ること
ができる。

【００３５】そして、上述の基本組成のほかに、ＭｎＯ
２，ＺｎＯ，ＳｉＯ２，Ｆｅ２Ｏ３など、一般にフラッ
クスと考えられている塩類，酸化物などを特性を損なわ
ない範囲で加えることもできる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高い誘電
率を有しかつ誘電損失が小さく、さらに絶縁破壊電圧，
絶縁抵抗が大きく、また結晶粒径が小さい誘電体磁器が
得られるため誘電体厚みを薄くでき、製品の小型化，大
容量化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における誘電体磁器組成物の
主成分の組成範囲を示す三元図

【図２】本発明の他の実施例における誘電体磁器組成物
の主成分の組成範囲を示す三元図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式としてｘ［（ＢａＯ）（１−ｍ）（
   ＳｒＯ）ｍ］・ｙＴｉＯ２・ｚＣｅＯ２で表され、ｍの
   値が０．００５≦ｍ≦０．１００の範囲にある組成を有
   し、かつｘ，ｙおよびｚはモル比を表し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
   １でｘ，ｙ，ｚの値が、 ａはｘ＝０．４３０、ｙ＝０．５２５、ｚ＝０．０４５
   、 ｂはｘ＝０．４７５、ｙ＝０．４９０、ｚ＝０．０３５
   、 ｃはｘ＝０．４９０、ｙ＝０．５０５、ｚ＝０．００５
   、 ｄはｘ＝０．４５０、ｙ＝０．５４５、ｚ＝０．００５
   、 で示すａ，ｂ，ｃ，ｄで囲まれるモル比の範囲からなる
   組成を有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
2. 【請求項２】ストロンチウム酸化物に代えて、カルシウ
   ム酸化物がＣａＯの形に換算してｍの値が０．００５≦
   ｍ≦０．２００の範囲からなる組成を有することを特徴
   とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。
3. 【請求項３】副成分としてニオブがＮｂ２Ｏ５の形に換
   算して０．３〜３．０重量部添加されてなることを特徴
   とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。
4. 【請求項４】副成分としてニオブがＮｂ２Ｏ５の形に換
   算して０．３〜３．０重量部添加されてなることを特徴
   とする請求項２記載の誘電体磁器組成物。