JPH07100622B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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- JPH07100622B2 JPH07100622B2 JP1193930A JP19393089A JPH07100622B2 JP H07100622 B2 JPH07100622 B2 JP H07100622B2 JP 1193930 A JP1193930 A JP 1193930A JP 19393089 A JP19393089 A JP 19393089A JP H07100622 B2 JPH07100622 B2 JP H07100622B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高誘電率を有する鉛系誘電体磁器組成物に関
する。
する。
[従来の技術と発明が解決しようとする課題] 鉛系誘電体磁器組成物として、 Pb(Mg1/3Nb2/3)x(Zn1/2Nb2/3 y(Fe2/3W1/3)zO3
(但し、x+y+z=1) が特開昭59−54666号公報に開示されている。ここに開
示されている誘電体磁器組成物は比較的低温の780℃〜9
60℃で焼成できる。しかし、この誘電体磁器組成物の比
誘電率は6380〜11820であってさほど高くなく、また絶
縁抵抗値及びバイアス特性もよくない。
(但し、x+y+z=1) が特開昭59−54666号公報に開示されている。ここに開
示されている誘電体磁器組成物は比較的低温の780℃〜9
60℃で焼成できる。しかし、この誘電体磁器組成物の比
誘電率は6380〜11820であってさほど高くなく、また絶
縁抵抗値及びバイアス特性もよくない。
特開昭61−191559号公報には、前述の特開昭59−54666
号に開示されている誘電体磁器組成物に、0.01〜0.35重
量%の範囲でMgOを添加することが開示されている。こ
のMgOを添加した誘電体磁器組成物の焼成温度は870℃〜
1000℃であり、比誘電率は6500〜9010である。
号に開示されている誘電体磁器組成物に、0.01〜0.35重
量%の範囲でMgOを添加することが開示されている。こ
のMgOを添加した誘電体磁器組成物の焼成温度は870℃〜
1000℃であり、比誘電率は6500〜9010である。
特開昭62−31907号公報には、 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3− Pb(Zn1/3Nb2/3)O3− PbTiO3 から成る100重量部の主成分と、1.0重量部以下のMgOか
ら成る副成分とを含む誘電体磁器組成物が開示されてい
る。この誘電体磁器組成物の焼成温度は1000℃以上であ
り、比誘電率は10000〜24000である。
ら成る副成分とを含む誘電体磁器組成物が開示されてい
る。この誘電体磁器組成物の焼成温度は1000℃以上であ
り、比誘電率は10000〜24000である。
ところで、コンデンサの小型化を達成するためには、誘
電体磁器組成物の比誘電率は大きいことが必要であり、
誘電体磁器組成物の絶縁抵抗が高いことが望ましい。ま
た、焼成温度が高くなると、PbOの蒸発量が多くなり、
特性値にバラツキが生じたり、過大設備を必要とした
り、高価なPdを固溶させた電極を用いる必要が生じるた
め、焼成温度はできるだけ低い方が望ましい。
電体磁器組成物の比誘電率は大きいことが必要であり、
誘電体磁器組成物の絶縁抵抗が高いことが望ましい。ま
た、焼成温度が高くなると、PbOの蒸発量が多くなり、
特性値にバラツキが生じたり、過大設備を必要とした
り、高価なPdを固溶させた電極を用いる必要が生じるた
め、焼成温度はできるだけ低い方が望ましい。
そこで、本発明の目的は、850℃以下の温度で焼成する
ことが可能であり、且つ10000以上の比誘電率を有し、
且つ25℃における抵抗率が1011Ω・cm以上、150℃の抵
抗率が1010Ω・cm以上であり、且つtanδが3%以下で
ある誘電体磁器組成物を提供することにある。
ことが可能であり、且つ10000以上の比誘電率を有し、
且つ25℃における抵抗率が1011Ω・cm以上、150℃の抵
抗率が1010Ω・cm以上であり、且つtanδが3%以下で
ある誘電体磁器組成物を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための本発明は、100重量部の主成
分と、0.25〜0.60重量部の副成分としてのMgOとから成
り、前記主成分は、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]a− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]b− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]c− [PbTiO3]d (但し、aは0.5〜0.8、bは0.14〜0.35、cは0.05〜0.
20、dは0.01〜0.10を満足する数値)から成ることを特
徴とする誘電体磁器組成物に係わるものである。
分と、0.25〜0.60重量部の副成分としてのMgOとから成
り、前記主成分は、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]a− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]b− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]c− [PbTiO3]d (但し、aは0.5〜0.8、bは0.14〜0.35、cは0.05〜0.
20、dは0.01〜0.10を満足する数値)から成ることを特
徴とする誘電体磁器組成物に係わるものである。
上記組成式において、Pbは鉛、Mgはマグネシウム、Nbは
ニオブ、Znは亜鉛、Feは鉄、Wはタングステン、Tiはチ
タン、Oは酸素、a、b、c、dはモル比を示す数値で
ある。
ニオブ、Znは亜鉛、Feは鉄、Wはタングステン、Tiはチ
タン、Oは酸素、a、b、c、dはモル比を示す数値で
ある。
なお、前記主成分におけるNbの一部を30モル%以下のTa
(タンタル)で置換することが望ましい。
(タンタル)で置換することが望ましい。
また、前記主成分に対して0.3モル%以下の範囲でMnO2
(酸化マンガン)を添加することが望ましい。
(酸化マンガン)を添加することが望ましい。
[作 用] 本発明の誘電体磁器組成物は、 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3と、 Pb(Zn1/3Nb2/3)O3と、 Pb(Fe2/3W1/3)O3と、 PbTiO3と の4成分を含み、更にMgOを含むので、低温焼成が可能
となると共に、高い誘電率と更に高い抵抗率とをること
が可能になる。
となると共に、高い誘電率と更に高い抵抗率とをること
が可能になる。
Nbの一部をTaで置換すると、比誘電率の温度特性をシフ
トさせることが可能になる。
トさせることが可能になる。
MnO2を添加すると、絶縁抵抗(抵抗率)が高くなる。
[実施例] 次に、本発明の実施例(比較例も含む)を説明する。
実施例及び比較例の誘電体磁器組成物は第1表に示す組
成を有する。第1表において、主成分組成比のa、b、
c、dの欄には、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]a− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]b− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]c− [PbTiO3]d で示される主成分の組成式におけるa、b、c、dの値
が示され、MgO過剰添加量の欄には100重量部の主成分に
対する副成分としてのMgOの量が重量部で示され、NbのT
a置換量の欄にはNbの代りに添加するTaの量がモル%で
示され、MnO2添加量の欄には主成分に対するMnO2の添加
量がモル%で示され、Aサイト/Bサイトの欄には主成分
をABO3のペロブスカイト構造式で示し、AサイトをPb、
BサイトをMg、Nb、Zn、Fe、W、Tiとした時のA/Bがモ
ル%で示されている。
成を有する。第1表において、主成分組成比のa、b、
c、dの欄には、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]a− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]b− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]c− [PbTiO3]d で示される主成分の組成式におけるa、b、c、dの値
が示され、MgO過剰添加量の欄には100重量部の主成分に
対する副成分としてのMgOの量が重量部で示され、NbのT
a置換量の欄にはNbの代りに添加するTaの量がモル%で
示され、MnO2添加量の欄には主成分に対するMnO2の添加
量がモル%で示され、Aサイト/Bサイトの欄には主成分
をABO3のペロブスカイト構造式で示し、AサイトをPb、
BサイトをMg、Nb、Zn、Fe、W、Tiとした時のA/Bがモ
ル%で示されている。
試料No.1に従う誘電体磁器組成物即ち、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.595− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]0.255− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]0.10− [PbTiO3]0.05 の100重量部の主成分と0.50%重量部のMgO(副成分)と
から成る組成物を得る時には、まず、 MgOを9.67g、 ZnOを6.92g、 Nb2O5を75.31g、 Fe2O3を5.32g、 WO3を7.73g それぞれ秤量し、これ等の原料をポリエチレン製ポット
に入れ、ここにエタノールを添加し、ZrO2のボールを用
いて湿式混合し、これを1000℃の温度で2時間仮焼し
た。
から成る組成物を得る時には、まず、 MgOを9.67g、 ZnOを6.92g、 Nb2O5を75.31g、 Fe2O3を5.32g、 WO3を7.73g それぞれ秤量し、これ等の原料をポリエチレン製ポット
に入れ、ここにエタノールを添加し、ZrO2のボールを用
いて湿式混合し、これを1000℃の温度で2時間仮焼し
た。
次に、この仮焼物をボールミルで粉砕し、平均粒径を約
0.7μmとし、これにTiO2の粉末を4.00gPb3O4の粉末を2
33.09g配合し、この配合物をボールミルによって湿式混
合した後、740℃の温度で3時間仮焼して仮焼原料を得
た。
0.7μmとし、これにTiO2の粉末を4.00gPb3O4の粉末を2
33.09g配合し、この配合物をボールミルによって湿式混
合した後、740℃の温度で3時間仮焼して仮焼原料を得
た。
次に、この仮焼原料をボールミルによって湿式粉砕し、
乾燥した後、有機バインダーを加えて造粒し、この造粒
物を直径9.8mm、厚さ0.6mmの円板状に500kg/cm2の圧力
で加圧成形して成形物を得た。
乾燥した後、有機バインダーを加えて造粒し、この造粒
物を直径9.8mm、厚さ0.6mmの円板状に500kg/cm2の圧力
で加圧成形して成形物を得た。
次に、この成形物をジルコニアセッター上に載せて空気
中で850℃の温度で焼成した。
中で850℃の温度で焼成した。
次に、焼成後の磁器素体の両主面に銀ペーストを塗布し
て焼付けることによって一対のコンデンサ電極を作り、
25℃における比誘電率εr、25℃におけるtanδ、25℃
における抵抗率ρ25、150℃における抵抗率ρ150を測定
したところ、εrは16550、tanδは2.9、ρ25は1.2×10
12Ω・cm、ρ150は1.3×1010Ω・cmであった。
て焼付けることによって一対のコンデンサ電極を作り、
25℃における比誘電率εr、25℃におけるtanδ、25℃
における抵抗率ρ25、150℃における抵抗率ρ150を測定
したところ、εrは16550、tanδは2.9、ρ25は1.2×10
12Ω・cm、ρ150は1.3×1010Ω・cmであった。
なお、比誘電率εr、tanδは、周波数1kHz、電圧1V
(実効値)、温度25℃の条件で測定した。
(実効値)、温度25℃の条件で測定した。
また、抵抗率は、コンデンサに100Vの電圧を20秒間印加
した後に抵抗値を求め、この抵抗値から算出した。
した後に抵抗値を求め、この抵抗値から算出した。
試料No.2、3、6〜9、11、12、16〜26、32、36、37、
45〜47においても、主成分の組成式におけるa、b、
c、d又は副成分のMgOを変えた他は、試料No.1と同一
の方法で磁器コンデンサを作り、同一の方法で特性を測
定したところ、第2表に示す結果が得られた。
45〜47においても、主成分の組成式におけるa、b、
c、d又は副成分のMgOを変えた他は、試料No.1と同一
の方法で磁器コンデンサを作り、同一の方法で特性を測
定したところ、第2表に示す結果が得られた。
また、請求項2に従う誘電体磁器組成物を得るために、
試料No.4、5、10、13、14、15、27〜31、38〜42に示す
ようにTaを添加した。即ち、MgO、ZnO、Nb2O5、Fe2O3、
WO3、Ta2O5の原料混合物の仮焼物を試料No.1の場合と同
一の方法で作り、この仮焼物にTiO2とPb3O4を加えて試
料No.1と同一方法で仮焼し、しかる後、これを使用して
試料No.1と同様な成形物を作り、これを焼成する。な
お、NbをTaで置換した場合における主成分の組成比の欄
のa、bはTaを含む組成比で示されている。
試料No.4、5、10、13、14、15、27〜31、38〜42に示す
ようにTaを添加した。即ち、MgO、ZnO、Nb2O5、Fe2O3、
WO3、Ta2O5の原料混合物の仮焼物を試料No.1の場合と同
一の方法で作り、この仮焼物にTiO2とPb3O4を加えて試
料No.1と同一方法で仮焼し、しかる後、これを使用して
試料No.1と同様な成形物を作り、これを焼成する。な
お、NbをTaで置換した場合における主成分の組成比の欄
のa、bはTaを含む組成比で示されている。
また、請求項3に従う誘電体磁器組成物を得るために、
試料No.33、34、35、39〜43に示すようにMnO2を添加
し、試料No.1と同一の方法で磁器コンデンサを作り、同
一の方法で電気的特性を測定した。なお、MnO2はMgO、Z
nO、Nb2O5、Fe2O3、WO3と同時に仮焼した。
試料No.33、34、35、39〜43に示すようにMnO2を添加
し、試料No.1と同一の方法で磁器コンデンサを作り、同
一の方法で電気的特性を測定した。なお、MnO2はMgO、Z
nO、Nb2O5、Fe2O3、WO3と同時に仮焼した。
第1表及び第2表から明らかなように、本発明に従う誘
電体磁器組成物によれば、比誘電率εrが10000以上、t
anδが3%以下、25℃の抵抗率ρ25が1011Ω・cm以上、
150℃の抵抗率ρ150が1010Ω・cm以上の電気的特性を得
ることができる。また、1000℃以下での焼成が可能にな
る。
電体磁器組成物によれば、比誘電率εrが10000以上、t
anδが3%以下、25℃の抵抗率ρ25が1011Ω・cm以上、
150℃の抵抗率ρ150が1010Ω・cm以上の電気的特性を得
ることができる。また、1000℃以下での焼成が可能にな
る。
一方、本発明の組成範囲に属さない試料No.2、3、7、
8、19、20、23、24、25、26、32、43、45は上記の所望
特性を得ることができない。従って、これ等は本発明の
比較例である。
8、19、20、23、24、25、26、32、43、45は上記の所望
特性を得ることができない。従って、これ等は本発明の
比較例である。
次に各成分の限定理由を説明する。
aが0.5よりも小さいと、試料No.8、19、20、24、25に
示すように、比誘電率が10000よりも小さくなるか又は
焼結しない。一方、aが0.8よりも大きいと、試料No.46
に示すように比誘電率が10000よりも小さくなる。従っ
て、aの好ましい範囲は0.5〜0.8である。
示すように、比誘電率が10000よりも小さくなるか又は
焼結しない。一方、aが0.8よりも大きいと、試料No.46
に示すように比誘電率が10000よりも小さくなる。従っ
て、aの好ましい範囲は0.5〜0.8である。
bの値が0.14の場合には試料No.45に示すように所望の
特性を得ることができるが、bの値が0.14未満の場合に
は試料No.45に示すように比誘電率が10000未満になる。
また、bの値が0.35の場合には試料No.13、38に示すよ
うに所望の特性を得ることができるが、bの値がこれよ
りも大きくなると所望の特性を得ることができなくな
る。従って、bの好ましい範囲は0.14〜0.35である。
特性を得ることができるが、bの値が0.14未満の場合に
は試料No.45に示すように比誘電率が10000未満になる。
また、bの値が0.35の場合には試料No.13、38に示すよ
うに所望の特性を得ることができるが、bの値がこれよ
りも大きくなると所望の特性を得ることができなくな
る。従って、bの好ましい範囲は0.14〜0.35である。
cの値が0.05及び0.20の場合には試料No.17、18、21に
示すように所望の特性を得ることができるが、試料No.2
5に示すようにcが0.3になると、比誘電率及び150℃の
抵抗率が所望特性よりも悪くなる。またcが0.05よりも
小さくなると、低温焼成が不可能になる。従って、cの
好ましい範囲は0.05〜0.20である。
示すように所望の特性を得ることができるが、試料No.2
5に示すようにcが0.3になると、比誘電率及び150℃の
抵抗率が所望特性よりも悪くなる。またcが0.05よりも
小さくなると、低温焼成が不可能になる。従って、cの
好ましい範囲は0.05〜0.20である。
dの値が0の場合は試料No.32に示すように比誘電率が1
0000未満となるが、dの値が0.01の場合は試料No.16、1
8に示すように所望特性を得ることができる。またdの
値が0.1の場合には試料No.38に示すように所望特性を得
ることができるが、dの値が0.2の場合には試料No.7に
示すように比誘電率が目標値よりも大幅に小さくなる。
従って、dの好ましい範囲は0.01〜0.10である。
0000未満となるが、dの値が0.01の場合は試料No.16、1
8に示すように所望特性を得ることができる。またdの
値が0.1の場合には試料No.38に示すように所望特性を得
ることができるが、dの値が0.2の場合には試料No.7に
示すように比誘電率が目標値よりも大幅に小さくなる。
従って、dの好ましい範囲は0.01〜0.10である。
MgOの過剰添加量が0.15重量部の場合には試料No.3に示
すように焼結しないが、0.25重量部になると試料No.4に
示すように所望の特性を得ることができる。また、MgO
の量が0.75重量部の場合は試料No.6、43に示すように所
望特性が得られるが、1.00重量部になると試料No.44に
示すように比誘電率、tanδ、150℃の抵抗率が所望特性
よりも悪くなる。従って、MgOの好ましい範囲は0.25〜
0.75重量部である。
すように焼結しないが、0.25重量部になると試料No.4に
示すように所望の特性を得ることができる。また、MgO
の量が0.75重量部の場合は試料No.6、43に示すように所
望特性が得られるが、1.00重量部になると試料No.44に
示すように比誘電率、tanδ、150℃の抵抗率が所望特性
よりも悪くなる。従って、MgOの好ましい範囲は0.25〜
0.75重量部である。
Taの量が試料No.4、5、10、13、14、15、27、28、30、
31、37、38、39、40、41に示すように30モル%以下の場
合には所望の特性を得ることができる。このTaはコンデ
ンサの温度特性のシフタとして使用される。図面の特性
線A、B、Cは試料No.12、31、32、27の誘電率の温度
特性を示す。これから明らかなようにTaの量を増やすに
従って特性線が左側にシフトする。このTaの量を30モル
%よりも多くすると、比誘電率が低下するので、30モル
%以下にすることが望ましい。
31、37、38、39、40、41に示すように30モル%以下の場
合には所望の特性を得ることができる。このTaはコンデ
ンサの温度特性のシフタとして使用される。図面の特性
線A、B、Cは試料No.12、31、32、27の誘電率の温度
特性を示す。これから明らかなようにTaの量を増やすに
従って特性線が左側にシフトする。このTaの量を30モル
%よりも多くすると、比誘電率が低下するので、30モル
%以下にすることが望ましい。
MnO2の添加量が零の場合であっても所望の特性が得られ
る。しかし、試料No.33、34、35に示すように0.3モル%
以下の範囲で添加すると、抵抗率が高くなる。なお、Mn
O2が0.3モル%よりも多くなると比誘電率が10000よりも
小さくなる。従って、MnO2の好ましい添加量は0.3モル
%以下である。
る。しかし、試料No.33、34、35に示すように0.3モル%
以下の範囲で添加すると、抵抗率が高くなる。なお、Mn
O2が0.3モル%よりも多くなると比誘電率が10000よりも
小さくなる。従って、MnO2の好ましい添加量は0.3モル
%以下である。
Aサイト/Bサイトの比は抵抗率の低下及び絶縁破壊電圧
の低下を防止する観点から1.01〜1.04の範囲にすること
が望ましい。
の低下を防止する観点から1.01〜1.04の範囲にすること
が望ましい。
[変形例] 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。
次の変形が可能なものである。
(1) 実施例では焼成温度が850℃であるが、約700℃
〜1000℃の範囲の種々の温度にすることができる。
〜1000℃の範囲の種々の温度にすることができる。
(2) 主成分の原料を酸化物以外の炭酸化物、水酸化
物等にすることができる。
物等にすることができる。
(3) 積層コンデンサにも適用可能である。
[発明の効果] 各請求項の発明によって850℃以下で焼成可能であり、
比誘電率が10000以上、tanδが3%以下、25℃の抵抗率
が1011Ω・cm以上、150℃の抵抗率が1010Ω・cm以上の
誘電体磁器組成物を提供することができる。
比誘電率が10000以上、tanδが3%以下、25℃の抵抗率
が1011Ω・cm以上、150℃の抵抗率が1010Ω・cm以上の
誘電体磁器組成物を提供することができる。
図面はTaによって比誘電率の温度特性が変化することを
示す図である。
示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】100重量部の主成分と、0.25〜0.60重量部
の副成分としてのMgOとから成り、 前記主成分は、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]a− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]b− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]c− [PbTiO3]d (但し、aは0.5〜0.8、bは0.14〜0.35、cは0.05〜0.
20、dは0.01〜0.10を満足する数値) から成ることを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】100重量部の主成分と、0.25〜0.75重量部
の副成分としてのMgOとから成り、 前記主成分は、 [Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]a− [Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]b− [Pb(Fe2/3W1/3)O3]c− [PbTiO3]d (但し、aは0.5〜0.8、bは0.14〜0.35、cは0.05〜0.
20、dは0.01〜0.10を満足する数値)から成り、 且つ前記主成分におけるNbの一部が30モル%以下のTaで
置換されていることを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項3】更に、前記主成分に対して0.3モル%以下
のMnO2を添付したことを特徴とする請求項1又は2記載
の誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193930A JPH07100622B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1193930A JPH07100622B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360453A JPH0360453A (ja) | 1991-03-15 |
| JPH07100622B2 true JPH07100622B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=16316110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1193930A Expired - Lifetime JPH07100622B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07100622B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4953351B2 (ja) * | 2005-08-23 | 2012-06-13 | キヤノン株式会社 | ペロブスカイト型酸化物、これを用いた圧電素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1193930A patent/JPH07100622B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360453A (ja) | 1991-03-15 |
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