JPH0534303B2

JPH0534303B2 -

Info

Publication number: JPH0534303B2
Application number: JP61257336A
Authority: JP
Inventors: Susumu Saito; Kazuaki Uchiumi; Masatomo Yonezawa
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1993-05-21
Also published as: JPS63112452A

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。（従来技術と発明が解決しようとする問題点）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。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ｘ＋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、副成分としてニオブ
（Nb）、タンタル（Ta）、およびアンチモン（Sb）
の中から少なくとも一種以上を選び、主成分に対
して0.02〜３原子％添加含有せしめてなることを
特徴とするものである。すなわち、本発明者達は既にPb（Mg1／
3Nb2／３）O₃−Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃−
（PbTiO₃）かなる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、副成分とし
て、ニオブ（Nb）、タンタル（Ta）、およびアン
チモン（Sb）の中から少なくとも一種以上を選
び、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
料として酸化ニオブ（Nb₂O₅）、酸化タンタル
（Ta₂O₅）、および酸化アンチモン（Sb₂O₅）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℃で仮焼を行ない、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
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にと
り、二点法で破壊荷重Pm［Kg］を測定、τ＝３／２ Pml／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】＊印のついたものは本発明の範囲以外のものであ
る
表からも明らかなようにPb（Mg1／3Nb2／３）
O₃−Pb（Ni1／3Nb2／３）O₃−PbTiO₃３成分組
成物に副成分としてニオブ（Nb）、タンタル
（Ta）、およびアンチモン（Sb）の中から少なく
とも一種以上を主成分に対して0.02〜３原子％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および抗折強度を良好な実用
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、ニオブ（Nb）やタンタル（Ta）、あるいは
アンチモン（Sb）の添加量が0.02原子％未満では
抗折強度の改善効果が小さく、３原子％を越える
と逆に抗折強度が小さくなつたり、焼結温度が高
くなつたりす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。第１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。

【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

【特許請求の範囲】１ Pb（Mg1／3Nb2／３）O₃−Pb（Ni1／
3Nb2／３）O₃−PbTiO₃の３成分系磁器組成物
を［Pb（Mg1／3Nb2／３）O₃］ｘ［Pb（Ni1／
3Nb2／３）Ｏ］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ニオブ（Nb）、
タンタル（Ta）、およびアンチモン（Sb）の中
から少なくとも一種以上を選び、これらの元素を
主成分に対して0.02〜３原子％添加含有せしめて
なることを特徴とする磁器組成物。