JPH0536308A

JPH0536308A - 高誘電率誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH0536308A
Application number: JP3212666A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kikuchi; 信明菊地
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高誘電率誘電体組成物に関し、広
い温度範囲にわたって誘電率変化が少なく、誘電体損失
の小さい優れた高誘電率誘電体組成物を提供することを
目的とする。【構成】高誘電率誘電体磁器組成物の主成分としてＢ
ａＴｉＯ₃：94.0〜99.0モル％、Ｎｂ₂Ｏ₅： 0.5〜3.
0 モル％、ＮｉＯ： 0.5〜3.0 モル％に対し、添加物と
して、ＣａＺｒＯ₃を 0.2〜7.0 重量％含有させた。ま
た前記組成物に、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃
の内、いずれか一種類を 0.7重量％以下含有させた。更
に、前記組成物に、ＭｎＯを 0.3重量％以下含有させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高誘電率誘電体磁器組
成物に係り、特に広い温度範囲にわたって誘電率の変化
が小さく、かつ誘電体損失が小さいため、例えば自動車
のエンジンルーム等の高温にさらされる場所での使用可
能な高誘電率誘電体磁器組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘電率が高く、その温度変化の小さな誘
電体磁器組成物として、従来、チタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ₃）にビスマス化合物、例えばＢｉ₂Ｏ₃、２Ｓ
ｎＯ₂や、Ｂｉ₂Ｏ₃、２ＺｒＯ₂とＴａ₂Ｏ₃やＮｂ
₂Ｏ₅等を添加して、その温度特性変化率を小さくした
ものが使用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の成分
を含む組成物では、誘電率を高くすると、静電容量の変
化率が大きくなり、誘電率を大きくするには、おのずと
限界があった。このため、前記組成物をコンデンサに使
用した場合、小型で大容量を得ることは困難であって、
Ｘ７Ｒ特性（−５５℃〜＋１２５℃で静電容量変化率が
±１５％）が限度であった。

【０００４】また、前記組成物のように、ビスマス化合
物を含むものは、焼成時にビスマス成分が蒸発し、磁器
組成物素体に屈曲を生じたりする問題があった。更に、
ビスマスを含有するチタン酸バリウム積層型磁器コンデ
ンサを作製した場合、内部電極であるパラジウム、また
は銀−パラジウム合金と誘電体の成分であるビスマスが
反応を起こし、電極としての機能を失うため、内部電極
として高価な白金を使用しなければならず、積層型磁器
コンデンサのコストアップの要因になっていた。

【０００５】本発明は、このような従来の課題を解決
し、広い温度範囲にわたって誘電率変化が少なく、誘電
体損失の小さい、優れた高誘電率誘電体磁器組成物を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明者は鋭意研究の結果、主成分として、ＢａＴｉＯ₃：94.0〜99.0モル％Ｎｂ₂Ｏ₅ ： 0.5〜 3.0モル％ＮｉＯ： 0.5〜 3.0モル％に対して、添加物として、ＣａＺｒＯ₃を 0.2〜7.0 重
量％含有することにより、キュリー点を温度＋側へシフ
トすることを見いだした。

【０００７】また、必要に応じて、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂
Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃の内、一種類を0.7 重量％以下含有す
ることにより、特性が優れることを見い出した。これら
に更にＭｎＯを０〜0.3 重量％含有することにより特性
が一層向上するものとなる。

【０００８】

【作用】本発明の組成の誘電体磁器組成物を用いること
により、常温での比誘電率が２０００〜４７００という
高誘電率値を有し、誘電体損失（ tanδ）は、 1.2％以
下と言う小さい値であり、誘電率の温度変化はＥＩＡＪ
（日本電子工業会規約）に規定するＸ７Ｒ特性（−５５
℃〜＋１２５℃の温度範囲で誘電率の変化が±１５％以
内）を満足し、更にＸ８Ｒ特性（−５５℃〜＋１５０℃
の温度範囲で誘電率の変化が±１５％以内）を満足し、
抗折強度も強くなるという、優れた特性の高誘電率誘電
体磁器組成物を得ることができた。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図５は、本発明の１実施例を示した図であ
り、図１は高誘電率誘電体磁器組成物の三元組成図、図
２は、高誘電率誘電体磁器組成物の製造工程図、図３は
静電容量の温度特性カーブ、図４は、９８・ＢａＴｉＯ
₃−１・Ｎｂ₂Ｏ₅−１・ＮｉＯ＋ＣａＺｒＯ₃添加量
別のキュリーポイント位置と２５℃における誘電率を示
した図、図５は、９８・ＢａＴｉＯ₃−１・Ｎｂ₂Ｏ₅
−１・ＮｉＯ＋ＣａＺｒＯ₃添加量別時の抗折強度を示
した図である。

【００１０】先ず、図２に基づき、本実施例の高誘電率
誘電体磁器組成物の製造工程を説明する。なお、図２の
各工程番号はカッコ内に示す。

【００１１】出発原料として、ＢａＣＯ₃とＴｉＯ₂を
１：１のモル比で調合し（Ｓ１）、調合した出発原料に
脱水乾燥処理を行う（Ｓ２）。次に、これらの原料を仮
成形し、１０００〜１２００℃で２時間安定にして化学
反応を行わしめ、ＢａＴｉＯ₃を形成する仮焼成を行う
（Ｓ３）。このＢａＴｉＯ₃を例えばアトマイザー等で
粉砕する（Ｓ４）。

【００１２】このようにして得られたＢａＴｉＯ₃、ま
たは溶液法により調整して得られたＢａＴｉＯ₃粉末を
焼成後の組成が所定の組成となるようにＢａＴｉＯ₃、
Ｎｂ₂Ｏ₅、ＮｉＯ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂
Ｏ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＭｎＣＯ₃等を秤量し（Ｓ５）、
湿式混合して（Ｓ６）、脱水、乾燥を行う（Ｓ７）。

【００１３】これに有機バインダーを適当量加え、約３
ｔ／cm²の成形圧力で成形し、直径16.5mm、厚さ 0.6mm
の円板状成形物を作製する。次に、この成形物を１２２
０〜１３４０℃で２時間安定して本焼成を行う（Ｓ
８）。

【００１４】得られた磁器組成物素体の両端に、銀電極
を焼き付けてコンデンサとする（Ｓ９）。最後に、これ
らのコンデンサの各電気特性を、周波数１ＫＨ_Z、室温
２０℃の条件で測定する（Ｓ１０）。前記測定結果は表
１、表２に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】前記の測定では、表１、表２に示したよう
に、試料Ｎo.１〜１０についてのデータを測定した。そ
の結果によれば、表１、表２の試料中、試料Ｎo.１、
３、３−４、３−７、３−９、３−１１、３−１５、３
−１７、６、８、１０は本発明の範囲に含まれない（表
の×印で示した試料）。

【００１８】本発明の誘電体磁器組成物は、ＢａＴｉ
Ｏ₃： 94.00〜99.00 モル％、Ｎｂ₂Ｏ₅：0.50〜3.0
モル％、ＮｉＯ：0.50〜3.0 モル％を主成分とし、添加
物として、ＣａＺｒＯ₃を 0.2〜7.0重量％含有するも
のであり、必要に応じて、添加物、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂
Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃の内一種類を0.70重量％以下含有する
ものである。またＭｎＯを０〜0.3 重量％添加すること
によって、その特性は更に向上する。

【００１９】図１には、前記主成分の組成から成る三元
成分図を示してあり、図１中、各点の番号は、表１中の
試料Ｎo.と一致する。次に、前記のような本発明の組成
範囲の限度理由を、表１、表２を参照しながら説明す
る。なお、表１、表２の試料Ｎo.の前に示した○印は、
本発明の範囲となった試料であり、×印は本発明の範囲
外となった試料である。

【００２０】ＢａＴｉＯ₃が94.00 モル％未満であれ
ば、比誘電率（ε_S）は低くなり（試料Ｎo.６参照）、
99.0モル％を越えると誘電体素体が還元して黒化してし
まう（試料Ｎo.１参照）。

【００２１】また、Ｎｂ₂Ｏ₅が 0.5モル％未満であれ
ば、同様に還元黒化し測定不能となり（試料Ｎo.１参
照）、 3.0モル％を越えるとε_Sは低くなったり（試料
Ｎo.６、１０参照）、ΔＣ／Ｃ２５℃が大きくなる（試
料Ｎo.６、１０参照）。

【００２２】更に、ＮｉＯが 0.5モル％未満であれば、
誘電体素体が還元黒化し測定不能となり（試料Ｎo.１参
照）、 3.0モル％を越えるとε_Sが低くなったり（試料
Ｎo.６参照）、ΔＣ／Ｃ２５℃が大きくなったり（試料
Ｎo.６、８参照）する。

【００２３】Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、の
内、一種類が前記主成分に対して無添加でも、使用上問
題ないが（試料Ｎo.２、３−１、３−２、３−３、３−
５参照）、 0.7重量％以下の添加で焼結性が良くなり
（試料Ｎo.３−６、３−８、３−１０参照）、 0.7重量
％を越えるとΔＣ／Ｃ２５℃が大きくなりＸ８Ｒ特性は
はずれる（試料Ｎo.３−７、３−９、３−１１参照）。

【００２４】ＣａＺｒＯ₃を 0.2重量％未満ではΔＣ／
Ｃ２５℃が大きくなり、Ｘ８Ｒ特性をはずれ（試料Ｎo.
３参照）、 7.0重量％を越えてもΔＣ／Ｃ２５℃が大き
くなり、Ｘ８Ｒ特性を満足しなくなる（試料Ｎo.３−４
参照）。

【００２５】ＭｎＯの添加は、無添加でも使用上問題な
いが（試料Ｎo.２、３−１、３−２、３−３、３−５、
３−６、３−８、３−１０、３−１６、４、５、７、９
参照）、 0.3Wt％以下の添加で還元防止になり、 tanδ
が改善され、焼結性も向上する（試料Ｎo.３−１２、３
−１３、３−１４）。

【００２６】また、ＭｎＯの添加が 0.3重量％を越える
と、ΔＣ／Ｃ２５℃が大きくなり、tanδは悪化し、緻
密な磁器が得られなくなる（試料Ｎo.３−１５参照）。
更に、原料中に含まれるアルカリ金属酸化物または製造
工程より混入する微量の不純物としてのＳｉＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃は、焼結性を良くすることはあるが、特性を悪化
させることはない。

【００２７】その他、ＮｉＯとＮｂ₂Ｏ₅の添加方法
は、．ＮｉＯとＮｂ₂Ｏ₅それぞれ単味で添加しても、
ＮｉＯ，Ｎｂ₂Ｏ₅と化合物にして添加しても効果は同
じであった。

【００２８】図３に静電容量の温度特性カーブを示す。
図中の番号は表１中の試料Ｎo.と一致する。図３から明
らかなように、本発明の範囲の組成を有する磁器組成物
は、温度変化率（ΔＣ／Ｃ２５℃）が広い温度範囲で少
なく、安定している。

【００２９】また、図４には、９８・ＢａＴｉＯ₃−１
・Ｎｂ₂Ｏ₅−１・ＮｉＯ＋ＣａＺｒＯ₃添加量別のキ
ュリーポイント位置と、２５℃における誘電率を示して
ある。この図より、前記本発明の範囲の組成では、キュ
リーポイントが高く、比誘電率も高くなっていることが
明らかである。

【００３０】更に、図５には、９８・ＢａＴｉＯ₃−１
・Ｎｂ₂Ｏ₅−ＮｉＯ＋ＣａＺｒＯ₃添加量別の抗折強
度を示してある。この図より、前記本発明の範囲では、
抗折強度が大きく、優れた特性の組成物となっているこ
とが明らかである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 (1) 本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率が約２００
０〜４７００という高い値を有し、誘電体損失は 1.2％
以下という小さい値であり、静電容量の温度変化率は、
ＥＩＡＪに規定するＸ７Ｒ特性を満足し、更にＸ８Ｒ特
性も満足する。

【００３２】(2) 抗折強度の強い特性の高誘電率誘電体
磁器組成物を得ることができる。 (3) 誘電体磁器組成物中に、パラジウムまたは銀パラジ
ウム合金と反応し易いビスマスを含めないため、この組
成物を誘電体層として積層コンデンサを製造する場合、
内部電極としてパラジウム単独または銀パラジウム合金
の使用が可能となる。従って、高価な白金または白金パ
ラジウム合金を用いる必要がなく、製品の大幅なコスト
ダウンが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における高誘電率誘電体磁
器組成物の三元組成図である。

【図２】同実施例における高誘電率誘電体磁器組成物の
製造工程を示した図である。

【図３】同実施例における静電容量の温度特性カーブで
ある。

【図４】同実施例における９８・ＢａＴｉＯ₃−１・Ｎ
ｂ₂Ｏ₅−ＮｉＯ＋ＣａＺｒＯ₃添加量別のキュリーポ
イント位置と、２５℃における誘電率を示した図であ
る。

【図５】同実施例における９８・ＢａＴｉＯ₃−１・Ｎ
ｂ₂Ｏ₅−１・ＮｉＯ＋ＣａＺｒＯ₃添加量別時の抗折
強度を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主成分として、ＢａＴｉＯ₃：94.0〜99.0モル％Ｎｂ₂Ｏ₅ ： 0.5〜 3.0モル％ＮｉＯ： 0.5〜 3.0モル％に対して、添加物として、ＣａＺｒＯ₃を 0.2〜7.0 重
量％含有してなることを特徴とする高誘電率誘電体磁器
組成物。
【請求項２】前記組成物に、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ
₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、の内、いずれか一種類を 0.7重量
％以下含有することを特徴とする請求項１記載の高誘電
率誘電体磁器組成物。
【請求項３】上記組成物に、ＭｎＯを 0.3重量％以下
含有することを特徴とする請求項１記載の高誘電率誘電
体磁器組成物。