JPH0534302B2 - - 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、特に誘電率が高く、室
温および高温における絶縁抵抗が高く、しかも機
械的強度の高い磁器組成物に関するものである。 （従来の技術） 従来、高誘電率磁器組成物として、チタン酸バ
リウム（BaTiO₃）が、またチタン酸バリウム
（BaTiO₃）とチタン酸カルシウム（CaTiO₃）、
チタン酸鉛（PbTiO₃）などの固溶体組成物が広
く実用化されているのは周知のとおりである。し
かしながらこれら公知の誘電体磁器組成物で得ら
れる誘電率は高々8000程度にすぎず、特性改善の
ために常温での誘電率を大きくすると誘電率の温
度変化が大きくなり、一方誘電率の温度変化を小
さくすれば誘電率の最大値が減少するなど実用上
種々の問題点があつた。 また、磁器組成物の電気的特性として、誘電損
失が小さく、絶縁抵抗が高いことが要求される。
さらに絶縁抵抗の値に関しては、高信頼性の部品
を要求する米国防総省の規格であるミリタリース
ペシフイケイシヨン（Military Specification）
のMIL−Ｃ−55681Bにおいて、室温における値
のみならず、125℃における値も定められている
ように、信頼性の高い磁器コンデンサを得るため
には、室温における値のみならず、最高使用温度
における絶縁抵抗も高い値をとることが必要であ
る。 また、積層形チツプコンデンサの場合は、チツ
プコンデンサを基板に実装したとき、基板とチツ
プコンデンサを構成している磁器との熱膨張係数
の違いにより、チツプコンデンサに機械的な歪が
加わり、チツプコンデンサにクラツクが発生した
り、破損したりすることがある。また、エポキシ
系樹脂等を外装したデイツプコンデンサの場合
も、外装樹脂の応力で、デイツプコンデンサにク
ラツクが発生する場合がある。 （発明が解決しようとする問題点） いずれの場合も、コンデンサを形成している磁
器の機械的強度が低いほど、クラツクが入りやす
く、容易に破損するため、信頼性が低くなる。し
たがつて、磁器の機械的強度をできるだけ増大さ
せることは実用上極めて重要なことである。従
来、これらの条件を備えた磁器誘電体は少なく、
その実現が望まれていた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上述の要請に鑑み、誘電率が高く、
誘電損失が小さく室温および高温における絶縁抵
抗の値が高い優れた電気特性を有し、更に機械的
強度も大きい信頼性の高い磁器組成物を提供しよ
うとするものであり、その要旨は、マグネシウ
ム、ニオブ酸鉛［Pb（Mg1／3Nb2／３）O₃］、チ
タン酸鉛［PbTiO₃］およびニツケル・ニオブ酸
鉛［Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃］からなる３成分
系組成物を、［Pb（Mg1／3Nb1／３）O₃］ｘ，
［Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃］ｙ［PbTiO₃］ｚと表
わしたときに（ただしｚ＋ｙ＋ｚ＝1.00）この３
成分組成図において以下の組成点 （ｘ＝0.10，ｙ＝0.70，ｚ＝0.20） （ｘ＝0.15，ｙ＝0.60，ｚ＝0.25） （ｘ＝0.15，ｙ＝0.70，ｚ＝0.15） （ｘ＝0.40，ｙ＝0.35，ｚ＝0.25） （ｘ＝0.60，ｙ＝0.20，ｚ＝0.20） （ｘ＝0.70，ｙ＝0.20，ｚ＝0.10） （ｘ＝0.50，ｙ＝0.40，ｚ＝0.10） を結ぶ線上、およびこの７点に囲まれる組成範囲
にある主成分組成物に、副成分としてマンガン・
タンタル酸鉛［Pb（Mn1／3Ta2／３）O₃］を主
成分に対して、0.01〜8mol％添加含有せしめて
なることを特徴とするものである。 （作用） すなわち、本願発明者は既にPb（Mg1／
3Nb2／３）O₃−Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃
（PbTiO₃）からなる３成分系の高誘電率、低誘
電損失の磁器組成物を提案しているが、本発明は
この３成分系に新たに検討した範囲を加え、機械
的強度高温での比抵抗改善を目的としてマンガ
ン・タンタル酸鉛［Pb（Mn1／3Ta2／３）O₃］
を添加含有せしめるもので、室温および高温にお
ける絶縁抵抗の値が高い、優れた電気的特性を有
し、更に機械的強度も大きい、信頼性の高い磁器
組成物を提供しようとするものである。 （実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
主成分組成物の出発原料として純度99.9％以上の
酸化鉛（PbO）、酸化マグネシウム（MgO）、酸
化ニオブ（Nb₂O₅）、酸化ニツケル（NiO）、及び
酸化チタン（TiO₂）を使用し、副成分の出発原
料として酸化鉛（PbO）、炭酸マンガン
（MnCO₃）、及び酸化タンタル（Ta₂O₅）を使用
し、表に示した配合比となるように各々秤量す
る。次に秤量した各材料をボールミル中で湿式混
合した後750〜800℃で予焼を行ない、この粉末を
ボールミルで粉砕し、濾過、乾燥後、有機バイン
ダーを入れ整粒後プレスし、直径16mm、厚さ約２
mmの円板４枚と、直径16mm、厚さ約10mmの円柱を
作成した。次に本発明の組成範囲の試料は空気中
1000〜1080℃の温度で１時間焼結した。焼結した
円板４枚の上下面に600℃で銀電極を焼付け、デ
ジタルLCRメーターで周波数1KHz、電圧1Vr.m.
s.温度20℃で容量と誘電損失を測定し、誘電率を
算出した。 次に超絶縁抵抗計で50Vの電圧を１分間印加し
て、絶縁抵抗を温度20℃と125℃で測定し、比抵
抗を算出した。 機械的性質を抗折強度で評価するため、焼結し
た円柱から厚さ0.5mm、幅２mm、長さ約13mmの矩
形板を10枚切り出した。支点間距離を９mmとり、
二点法で破壊荷重Pm［Kg］を測定、τ＝３／２ Pm／Wt²［Kg／cm²］なる式に従い、抗折強度τ ［Kg／cm²］を求めた。ただし、ｌは支点間距離、
ｔは試料の厚み、Ｗは試料の幅である。電気的特
性は円板試料４点の平均値、抗折強度は矩形板試
料10点の平均値より求めた。このようにして得ら
れた磁器の主成分［Pb（Mg1／3Nb2／３）O₃］
ｘ ［Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃］ｙ［PbTiO₃］
ｚの配合比ｘ，ｙ，ｚおよび副成分添加量と誘電
率、誘電損失、20℃および125℃における比抵抗、
および抗折強度の関係を次表に示す。

【表】

【表】 試料番号に＊印を付したものは本発明の範囲に含まれ
ない。
表からも明らかなように、Pb（Mg1／3Nb1／
３）O₃−Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃−PbTiO₃三成
分組成物に副成分であるPb（Mn1／3Ta2／３）
O₃を主成分に対して0.01〜8mol％添加含有せし
めた本発明は高い誘電率を保持しながら、誘電損
失や比抵抗を良好かつ実用的なレベルにまで高め
ており、積層コンデンサ用磁器組成物として優れ
た材料を提供するものである。 なお、本発明の主成分組成範囲外では焼結温度
が高くなつたり、誘電率が低下し実用的でないた
め、前述のように限定される。また、副成分であ
る、Pb（Mn1／3Ta2／３）O₃の添加量が0.01mol
％未満では抗折強度の改善効果が小さく、8mol
％を越えると逆に抗折強度が小さくなるため、実
用的ではない。 なお、第１図に本発明の主成分組成範囲を示
す、図に示した番号は、表に示した主成分配合比
の番号に対応する。 （発明の効果） 以上のように本発明により高い機械的強度が高
く、高誘電率、低誘電損失な磁器組成物が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の主成分組成範囲と実施例に
示した組成点を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Pb（Mg1／3Nb2／３）O₃−Pb（Ni1／
   3Nb2／３）O₃−PbTiO₃の３成分系固溶体組成
   物を［Pb（Mg1／3Nb2／３）O₃］ｘ［Pb（Ni1／
   3Nb2／３）O₃］ｙ［PbTiO₃］ｚ（ただしｘ＋ｙ
   ＋ｚ＝1.0）と表現したとき （ｘ＝0.10，ｙ＝0.70，ｚ＝0.20） （ｘ＝0.15，ｙ＝0.60，ｚ＝0.25） （ｘ＝0.15，ｙ＝0.70，ｚ＝0.15） （ｘ＝0.40，ｙ＝0.35，ｚ＝0.25） （ｘ＝0.60，ｙ＝0.20，ｚ＝0.20） （ｘ＝0.70，ｙ＝0.20，ｚ＝0.10） （ｘ＝0.50，ｙ＝0.40，ｚ＝0.10） を結ぶ線上およびこの７点に囲まれる組成範囲に
   ある主成分組成物に副成分としてマンガン・タン
   タル酸鉛［Pb（Mn1／3Ta2／３）O₃］を主成分
   に対して0.01〜8mol％添加含有せしめてなるこ
   とを特徴とする磁器組成物。