JPH07201225A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH07201225A
JPH07201225A JP5335844A JP33584493A JPH07201225A JP H07201225 A JPH07201225 A JP H07201225A JP 5335844 A JP5335844 A JP 5335844A JP 33584493 A JP33584493 A JP 33584493A JP H07201225 A JPH07201225 A JP H07201225A
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JP
Japan
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mol
dielectric
dielectric ceramic
capacitance
ceramic composition
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JP5335844A
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English (en)
Inventor
Kaori Shiraishi
香織 白石
Shoji Yoro
昭二 養老
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 抗折強度、絶縁耐圧に優れ、静電容量温度特
性の焼成温度依存性を緩和した誘電体磁器組成物を提供
することを目的とする。 【構成】 (SrxCayBaz)TiO3で表され、かつ
x,yおよびzはモル比でx+y+z=1で0.55≦
x≦0.85、0.45≦y≦0.15、0≦z≦5.
0で、添加剤としてBi23が0.5〜8.0mol%
さらにMgOが0.5〜2.0mol%から構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は温度補償用の誘電体磁器
組成物に関するものであり、例えば円板コンデンサやト
リマコンデンサに用いる誘電体磁器組成物に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】トリマコンデンサは、片面に電極を施し
た誘電体素子(ステータ)とその対極としての金属ロー
タとの接触面積を変化させることによって、静電容量を
任意に調節できる可変コンデンサである。しかし、接触
面積はドライバーにより調整ピンを回転させることによ
り変化させるため誘電体素子(ステータ)にかなりのス
トレスがかかってくる。また技術動向として、今後益々
トリマコンデンサの低背化が進み誘電体素子(ステー
タ)の薄型化が要求されることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、(Sr
CaBa)TiO3、Bi23系の組成だけでは誘電体
素子(ステータ)の曲げ強度が弱く、厚みを薄くすると
容量の調節中に割れてしまうという課題があった。ま
た、誘電体素子を薄くすることにより、絶縁耐圧の低下
も起こるようになった。
【0004】さらに厚みとは別に(SrxCayBaz
TiO3、Bi23は静電容量温度特性の焼成温度依存
性が著しいという課題もあった。
【0005】本発明は以上のような従来の欠点を除去
し、抗折強度の向上、絶縁耐圧の向上、静電容量温度特
性の焼成温度依存性を緩和した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】これらの課題を解決する
ために本発明では、一般式として(SrxCayBaz
TiO3で表され、かつx,yおよびzはモル比を表
し、x+y+z=1でx,y,zの値が0.55≦x≦
0.85、0.45≦y≦0.15、0≦z≦0.5で
あり、添加剤としてBi23が0.5〜8.0mol%
さらにMgOが0.5〜2.0mol%からなる誘電体
磁器組成物、添加剤としてBi23とNb 25を0.0
2〜0.5mol%からなる誘電体磁器組成物および添
加剤としてBi23とZrO2を0.01〜0.2mo
l%からなる誘電体磁器組成物を提供する。
【0007】
【作用】一般式として(SrxCayBaz)TiO3で表
され、かつx,yおよびzはモル比を表し、x+y+z
=1でx,y,zの値が0.55≦x≦0.85、0.
45≦y≦0.15、0≦z≦0.5であり、添加剤と
してBi23が0.5〜8.0mol%の誘電体磁器組
成物にさらにMgOを0.5〜2.0mol%添加する
ことにより、結晶粒径が均一に且つ小さくなり抗折強度
が向上するものである。またNb25を添加することに
より絶縁耐圧が20(kv/mm)から30(kv/mm)
にすることができる。そしてZrO2を添加することに
より、静電容量温度特性の焼成温度依存性を緩和するこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0009】本発明における誘電体磁器組成物はトリマ
コンデンサなどに用いられる。すなわち、図1に示すよ
うに表面近くの内部に半円状のステータ電極1を内蔵し
た誘電体磁器板2からなるステータ上に、下面に半円状
の凹部3を形成した金属ロータ4を載置し、この金属ロ
ータ4の上面に形成した調整凹部5内にスプリング6を
組込み、このスプリング6の中央の筒状部7を金属ロー
タ4、ステータの中心に貫通させてステータの下面でか
しめてトリマコンデンサを構成している。
【0010】本発明はこのようなトリマコンデンサのス
テータとしての誘電体磁器板2を構成する誘電体磁器組
成物として、抗折強度に優れ、絶縁耐圧に優れ、静電容
量温度特性の焼成依存性を緩和したものを提供するもの
である。
【0011】以下、本発明の誘電体磁器組成物の具体的
実施例を説明する。 (実施例1)出発原料としてSrTiO3、CaTi
3、BaTiO3、Bi23及びMgOを(表1)に示
す組成比になるように秤量し、部分安定化ジルコニアボ
ールを用いて湿式混合後、脱水乾燥を行った。次に11
00℃にて2時間仮焼した。この仮焼粉末を、湿式混合
と同じ条件で湿式粉砕し、脱水乾燥した。この粉砕粉末
に、有機バインダーを加え、均質とした後、32メッシ
ュのふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを用いて
成形圧力1ton/cm2で直径15mm、厚み0.4mmに
成形した。次いで、成形円板をジルコニア粉末を敷いた
アルミナ質のさやに入れ、空気中にて昇降温速度400
℃/h、保持温度1300〜1400℃、保持時間1〜
4h焼成し、(表1)の試料番号1〜30に示す組成比
の誘電体磁器円板を得た。
【0012】このようにして得られた誘電体磁器円板
は、厚みと直径と重量を測定し、誘電率、良好度Q、静
電容量温度係数測定用試料は、誘電体磁器円板の両面全
体に銀電極を焼き付けた。そして、誘電率、良好度Q、
静電容量温度係数は、デジタルLCRメータのモデル4
275A〔横河ヒューレット・パッカード(株)製〕を
使用し、測定温度20℃、測定電圧0.5Vrms、測
定周波数1MHzでの測定より求めた。なお、静電容量温
度係数は、−25℃と85℃の静電容量を測定し、下記
式により求めた。
【0013】TC=(C−Co)/Co×1/110×
106 TC:静電容量温度係数(ppm/℃) Co:−25℃での静電容量(pF) C :85℃での静電容量(pF) また、誘電率は下記式により求めた。
【0014】K=143.8×Co×t/(D/2)2
/π K :誘電率 Co:20℃での静電容量(pF) D :誘電体磁器円板の直径(mm) t :誘電体磁器円板の厚み(mm) 更に、曲げ強度は図2に示すように、JISに従って3
点曲げ強さを測定した。2つの支点8の上に試験片9を
置き、荷重点が一定の曲率半径をもつダイヤルゲージ1
0により試験片9に荷重を加えた。試験片9が破壊した
ときの最大荷重を読み取り下記式により求めた。
【0015】曲げ強度=3PL/(2wt2) P :試験片が破壊したときの最大荷重(kgf/mm2) L :支点間距離(mm) w :試験片の幅(mm) t :試験片の厚さ(mm) 上記測定結果を試料番号1〜30別に(表1)に示す。
【0016】
【表1】
【0017】(表1)でわかるように、SrTiO3
0.55未満だとQの低下がおこり、0.80を越える
と素体が還元されて半導体コンデンサのようになって、
容量が大きくなり、Qが著しく小さくなる。更にマイナ
ス側の温度特性も大きくなってしまう。
【0018】そしてBaTiO3の添加量が0.08を
越えるとQの低下とマイナス側の温度特性が大きくなっ
て実用的でなくなる。
【0019】次にBi23が0.1mol%未満だと、
焼結せず誘電率やQが低い。また8.0mol%を越え
ると焼結性が悪くなり、Qが低下してくる。更にMgO
が0.5mol%未満だと曲げ強度の改善が見られず、
2.0mol%を越えるとQの低下が見られる。MgO
が曲げ強度を向上させる原因として、MgOを添加する
と粒成長を抑制して均質な結晶粒を形成するためと考え
る。
【0020】本実施例ではSr、Ca、Baの出発原料
をチタン酸化合物で行ったが酸化物または炭酸化物と酸
化チタンで行っても特性に大きな差は無い。その際、1
000℃〜1200℃で仮焼を行うと、バラツキの小さ
い安定した特性を得ることができる。
【0021】(実施例2)Nb25を(表2)に示す組
成比になるように秤量し、(実施例1)と同じ製造方法
で試料を作成した。
【0022】誘電率、良好度Q、静電容量温度特性に関
しては(実施例1)と同じ方法で行った。そして、絶縁
破壊強度は、高電圧電源PHS35K−3形〔菊水電子
工業(株)製〕を使用し、試料をシリコンオイル中に入
れ、昇圧速度50V/secにより求めた絶縁破壊電圧を
誘電体厚みで除算し、1mm当りの絶縁破壊強度とした。
【0023】上記測定結果を試料番号31〜35別に
(表2)に示す。
【0024】
【表2】
【0025】(表2)からもわかるようにNb25を入
れない試料の絶縁耐圧が20(kv/mm)に対して、N
25の添加した試料は絶縁耐圧が向上している。しか
し0.5mol%を越えると静電容量温度特性がマイナ
ス側に大きくなってしまい、実用的でなくなる。
【0026】(実施例3)ZrO2を(表3)に示す組
成比になるように秤量し、(実施例1)と同じ製造方法
で試料を作成した。電気特性は(実施例1)の測定方法
と同じである。
【0027】上記測定結果を試料番号36〜40別に
(表3)に示す。
【0028】
【表3】
【0029】(表3)からもわかるようにZrO2を入
れない試料の焼成温度依存性は非常に大きいが0.01
mol%を越えると焼成温度依存性が小さくなってく
る。そして0.2mol%を越えると焼結阻害を起こし
てしまう。
【0030】また実施例ではMgOとNb25、ZrO
2を別々に添加しているが、少なくとも2つの元素を同
時に添加してもそれぞれの特徴を損なうことなく効果を
発揮することも確認している。
【0031】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明は、一般式として(SrxCayBaz)TiO3
で表され、かつx,yおよびzはモル比を表し、x+y
+z=1でx,y,zの値が0.55≦x≦0.85、
0.45≦y≦0.15、0≦z≦5.0であり、(S
xCayBaz)TiO3に対して添加剤としてBi23
が0.5〜8.0mol%さらにMgOが0.5〜2.
0mol%からなる曲げ強度の大きい誘電体磁器組成物
を、また添加剤としてBi23とNb25を0.02〜
0.5mol%からなる絶縁耐圧の大きい誘電体磁器組
成物を、そして添加剤としてBi23とZrO2を0.
01〜0.2mol%からなる静電容量焼成温度依存性
の小さい誘電体磁器組成物を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体磁器組成物を用いたトリマコン
デンサの断面図
【図2】同じく曲げ強度測定装着のイメージ図
【符号の説明】
1 ステータ電極 2 誘電体磁器板 3 凹部 4 金属ロータ 5 調整用凹部 6 スプリング 7 筒部 8 支点 9 試験片 10 ダイヤルゲージ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式として(SrxCayBaz)Ti
    3で表され、かつx,yおよびzはモル比を表し、x
    +y+z=1でx,y,zの値が0.55≦x≦0.8
    5、0.45≦y≦0.15、0≦z≦5.0であり、
    (SrxCayBa z)TiO3に対して添加剤としてBi
    23が0.5〜8.0mol%さらにMgOが0.5〜
    2.0mol%からなる誘電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】 一般式として(SrxCayBaz)Ti
    3で表され、かつx,yおよびzはモル比を表し、x
    +y+z=1でx,y,zの値が0.55≦x≦0.8
    5、0.45≦y≦0.15、0≦z≦5.0であり、
    (SrxCayBa z)TiO3に対して添加剤としてBi
    23が0.5〜8.0mol%さらにNb 25が0.0
    2〜0.5mol%からなる誘電体磁器組成物。
  3. 【請求項3】 一般式として(SrxCayBaz)Ti
    3で表され、かつx,yおよびzはモル比を表し、x
    +y+z=1でx,y,zの値が0.55≦x≦0.8
    5、0.45≦y≦0.15、0≦z≦5.0であり、
    (SrxCayBa z)TiO3に対して添加剤としてBi
    23が0.5〜8.0mol%さらにZrO2が0.0
    1〜0.2mol%からなる誘電体磁器組成物。
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