JPH0510762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁器組成物、特に1200℃程度の低温
で焼結でき、広い温度範囲にわたつて誘電率の変
化率が小さく、誘電率が大きく、かつ誘電損失の
少ない優れた誘電体磁器組成物に関するものであ
る。 （従来の技術） 従来、誘電率が高く、誘電率の温度変化の小さ
な磁器組成物として、BaTiO₃にNb₂O₅−MnOを
添加したもの（特公昭57−41042）、Nb₂O₅−CoO
等を添加したもの（Electrocomponent Science
and Tec.，1976，Vol.2，P.241〜247）、Nb₂O₅
−MgOを添加したもの（特開昭48−53297）、
Nb₂O₅−MgO−CaTiO₃を添加したもの（特公昭
57−23366）、NiNb₂O₆−Sm₂O₃を添加したもの
（特開昭57−88611）など多くのものが知られてい
た。 しかしながら、それらの組成物を焼結する温度
は、いずれも1350〜1400℃の高温である。そのた
め、これを積層形コンデンサーに利用する場合、
内部電極材料として、この高温の焼結温度に耐え
得る白金、パラジウム等の高価な貴金属を使うこ
とが必要であり、コストアツプの最大の原因にな
つていた。それ故、積層形コンデンを安価に製造
するには、銀を主成分とする安価な金属を内部電
極に使用できるような、1200℃程度の低温で焼結
できる磁器組成物が望まれてきている。 現在までに低温で焼結できる磁器組成物とし
て、BaTiO₃にビスマス化合物を添加した組成物
が知られているが、それらは焼成時に成分の蒸発
が著しく安定した性能が得られにくいこと、さら
に、高周波特性における誘電損失が大きいこと等
の欠点があり、積層形コンデンサー用の磁器組成
物として未だ満足できるものではない。 また、ビスマス化合物を含有せずに比較的低温
で焼結できる組成物として、BaTiO₃にNd₂O₃，
Nb₂O₅，SiO₂、MnO₂，CoOを添加したものが知
られている（特開昭57−92575）。しかし、該組成
物の焼結温度は1250℃であり、さらに、得られる
磁器の誘電損失（tanδ）の値は１％と大きく、特
性的にも満足できるものではない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、ビスマス化合物を含有すること
なく低温で焼結でき、なおかつ誘電率が高く、誘
電率の温度変化率が、JISの特級ＹのＢ特あるい
はEIAのX7R特性のように小さく、誘電損失の小
さい誘電体磁器組成物を得ることを目的とし、以
下の発明に至つた。 （問題点を解決するための手段） BaTiO₃にNb₂O₅／MgOのモル比を2.3〜４の
範囲になるようにNb₂O₅とMgOを加え、これに
希土類を0.1〜0.5重量％添加した組成物が特公昭
55−19007に示され、実施例において、焼結の温
度は1200〜1380℃と記載されている。しかし、該
発明の組成を用いても、1200℃では焼結は不十分
で、絶縁抵抗値も小さいものであつた。該発明の
組成で希土類酸化物を0.5重量％以上に増やすこ
とにより、1200℃で十分焼結し、絶縁抵抗値も大
きくなる。しかし、誘電率の温度変化率は大きく
なり、望ましい温度特性のものは得られない。 そこで、本発明者らは、低温焼結性を保ち、な
おかつ高い誘電率と良好な温度特性、低いtanδ値
を持つ組成について鋭意研究を重ねた結果、本発
明の組成物を見出した。すなわち、本発明の磁器
組成物は、チタン酸バリウム95.20〜98.58重量
％、酸化プラセオジウム、酸化ネオジム、酸化サ
マリウム、酸化ジスプロシウムのうち少なくとも
１種を0.52〜1.50重量％、酸化ニオブ0.85〜3.00
重量％、酸化マグネシウム0.05〜0.35重量％を含
み、かつ酸化マグネシウムに対する酸化ニオブの
モル比が１：0.4ないし１：2.2の範囲にあること
を特徴とする。 本発明の組成範囲および組成比のものは、1200
℃程度の低温で焼結が可能となり、比誘電率も
2000程度と高く、広い温度範囲で誘電率の温度変
化率も小さい。さらに驚くべきことには、誘電損
失（tanδ）も0.7％以下と小さく、従来報告され
ているものに比べ著しく改善されたものである。
積層コンデンサーの場合には、tanδのとくに小さ
い組成物が望まれており、その点においても、本
発明の磁器組成物は工業的価値の大きいものであ
る。 本発明で使用されるチタン酸バリウムは、固相
法、液相法、蓚酸塩法、アルコキシド法等のいず
れの製法より得られるものでもよい。平均粒径が
0.07〜0.5μmで粒径のそろつたものを用いた場合、
均一な微構造の磁器が得られ、絶縁抵抗値がさら
に大きくなり、その値のばらつきも小さいものに
なる。また、本発明では、酸化プラセオジウム、
酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ジスプロシ
ウム、酸化ニオブ、酸化マグネシウムとして酸化
物をそのまま用いることができるが、水酸化物、
炭酸塩、硝酸塩、蓚酸塩、アルコキシド等、焼結
温度以下で分解し酸化物となるものであれば、い
ずれのものも使用できる。酸化物となつた時の平
均粒径が3μm以下であるものが、より好適に使用
できる。 本発明における磁器組成物中のチタン酸バリウ
ムの割合は、BaTiO₃として95.20〜98.58重量％
であり、その割合が98.58重量％を超えると焼結
困難で、さらに、誘電率の温度変化率も大きくな
る。95.20重量％未満では誘電率が小さく、実用
的でない。酸化プラセオジウム、酸化ネオジム、
酸化サマリウム、酸化ジスプロシウムの割合は、
Pr₆O₁₁，Nd₂O₃，Sm₂O₃，Dy₂O₃として合計0.52
〜1.50重量％であり、その割合が0.52重量％未満
では焼結困難で、絶縁抵抗値が低くなる。1.50重
量％を超えると誘電率の温度変化率が大きくな
る。酸化ニオブの割合は、Nb₂O₅として0.85〜
3.00重量％であり、その割合が0.85重量％未満で
は焼結結困難となり、3.00重量％を超えると誘電
率が小さく、温度変化率も大きくなる。酸化マグ
ネシウムの割合は、MgOとして0.05〜0.35重量％
であり、その割合が0.05重量％未満では温度変化
率が大きく、0.35重量％を超えると誘電率が小さ
い。MgOとNb₂O₅のモル比は0.4〜2.2の範囲であ
り、そのモル比が0.4未満では誘電率が小さく、
2.2を超えると誘電率の温度変化率が大きく、
tanδも大きくなる。また、Pr₆O₁₁，Nd₂O₃，Sm₂
O₃，Dy₂O₃の合計当量とMgOの当量の比が４／
３〜４／５の場合、得られる磁器組成物は高誘電
率で、温度特性も良好になり好ましい。 （実施例） 以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。 出発原料として、SEM粒径の平均粒径が0.2〜
0.3μmで、比表面積が５〜８m²／ｇであるチタン
酸バリウムに、酸化プラセオジウム、酸化ネオジ
ム、酸化サマリウム、酸化ジスプロシウムから選
ばれた少なくとも１種、酸化ニオブ、および酸化
マグネシウムを第１表の割合で添加し、純水を加
え混合する。混合物を乾燥した後に、粘結剤とし
てポリビニルアルコールを適当量加え、2t／cm²の
成形圧力で直径15mm、厚さ0.6mmの円板状成形物
を作成した。次に、これを1220℃で５時間焼結し
た。焼結した円板の両端面に10mmφの銀電極を
740℃で焼付け、それぞれの電気特性を評価した。
ここで、誘電率と誘電損失（tanδ）をLCRメー
ターを用いて1kHzで測定した。絶縁抵抗値は高
絶縁抵抗値を用い、500Vの電圧を印加した場合
の読み取り値である。誘電率の変化率％は20℃を
基準とした。 第１表において、試料No.１，７，８，11，12は
本発明の範囲外のものである。 第１表より明らかなように、本発明の範囲内の
ものは1220℃で焼結可能で、その磁器特性も比誘
電率が2000程度と高い値を示し、誘電率の変化率
も小さく、かつ誘電損失が小さいことがわかる。 （発明の効果） 以下のように、本発明により次の効果が見出さ
れた。 (1) ビスマス化合物を含まず、1200℃程度の低温
焼結が可能である。 (2) 特性面において比誘電率が2000以上と高く、
しかも、その温度による変化率が小さい。 (3) 誘電損失が小さい。 したがつて、本発明の磁器組成物は、電気特性
的にもきわめて優れており、コスト面からもきわ
めて有利であるので、工業上価値の大きいもので
ある。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン酸バリウム95.20〜98.58重量％、酸化
   プラセオジウム、酸化ネオジム、酸化サマリウ
   ム、酸化ジスプロシウムのうち少なくとも１種を
   0.52〜1.50重量％、酸化ニオブ0.85〜3.00重量％、
   酸化マグネシウム0.05〜0.35重量％を含み、かつ
   酸化マグネシウムに対する酸化ニオブのモル比が
   １：0.4ないし１：2.2の範囲にあることを特徴と
   する磁器誘電体組成物。