JPH08259324A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH08259324A
JPH08259324A JP7062590A JP6259095A JPH08259324A JP H08259324 A JPH08259324 A JP H08259324A JP 7062590 A JP7062590 A JP 7062590A JP 6259095 A JP6259095 A JP 6259095A JP H08259324 A JPH08259324 A JP H08259324A
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JP
Japan
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dielectric
composition
temperature
dielectric ceramic
ceramic composition
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Withdrawn
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JP7062590A
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English (en)
Inventor
Koji Shirota
巧二 城田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 ,Pb(Zn
1/3 Nb2/3 )O3 及びPb(M1/2 W1/2 )O3 を、
一般式(I)の組成となるように、Pb原子の一部を、
Ca,Ba,Srの1種以上の原子で置換した組成を有
する主成分100重量部に対して、副成分としてBi2
O3 を0.20〜0.70重量部含有する誘電体磁器組
成物。 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)
c]O3 …(I) (R=Ca,Ba,Srの1種以上、M=Zn,Mg,
Niの1種以上、0.00<a<0.10,0.00<
b+c<0.50の正数) 【効果】 焼結温度が低く、誘電率、誘電損失、絶縁抵
抗が良好で、特に、高温での誘電損失が小さく、絶縁抵
抗が大きく、小型大容量の積層コンデンサの誘電体材料
に有効に利用可能な誘電体磁器組成物が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体磁器組成物に係
り、特に、小型大容量の積層コンデンサ等の誘電体材料
に好適な誘電体磁器組成物に関する。
【0002】
【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 )を主体とする磁器組成物
が一般に使用されている。この磁器組成物は、BaTi
O3 を基体とし、これにキュリー点を室温付近に移動さ
せるシフター剤と温度特性を改善するデプレッサ剤、更
に焼結促進剤、還元防止剤などを加えた組成とするのが
一般的である。
【0003】しかし、BaTiO3 を主体とする磁器組
成物は、その焼結温度が1300〜1400℃の高温で
あるため、焼成コストが高く、特にこの磁器組成物を積
層コンデンサとして利用する場合には、内部電極材料と
して、パラジウム、白金などの高価な貴金属を用いなけ
ればならず、このことが積層コンデンサのコスト低減の
大きな障壁になっていた。
【0004】これに対し、近年、鉛系複合型ペロブスカ
イト化合物を主体とする誘電体磁器組成物を用いて、低
温で焼成することにより、積層コンデンサの製造コスト
の低減が図られている。特に、Pb(Fe1/2 Nb
1/2 )O3 を含む磁器組成物は低温焼結可能で、かつ高
誘電率を有しており、この成分系を中心とした様々な磁
器組成物が提案されている(例えば、M.Yoneza
wa:Ceramic Bulletin 62(19
83)1375)。
【0005】また、特開平2−252649号公報に
は、この種の磁器組成物として、Pb(Fe1/2 Nb
1/2 )O3 ,Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 及びPb
(M1/2 W1/2 )O3 を含み、下記一般式(I)で表わ
される組成となるように、Pb原子のうちの一部を、C
a,Ba及びSrよりなる群から選ばれる少なくとも1
種の原子で置換した組成を有する誘電体磁器組成物が開
示されている。
【0006】 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)c]O3 …(I) (式中、RはCa,Ba及びSrよりなる群から選ばれ
る少なくとも1種の原子であり、MはZn,Mg及びN
iよりなる群から選ばれる少なくとも1種の原子であ
り、a,b及びcは、 0.00< a <0.10 0.00<b+c<0.50 を満たす正数である。) この磁器組成物は1000℃程度の温度で焼結可能であ
って、高い誘電率を示すものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の磁
器組成物は、低温焼結が可能で、高誘電率であっても、
誘電損失が大きいか、或いは絶縁抵抗が小さいなどの問
題が依然として残されていた。
【0008】本発明は、焼結温度が低く、誘電率が高
く、しかも、誘電損失が小さく、絶縁抵抗が大きく、特
に、高温での誘電損失が小さく、絶縁抵抗が大きく、小
型大容量の積層コンデンサの誘電体材料に有効に利用可
能な誘電体磁器組成物を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】請求項1の誘電
体磁器組成物は、Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 ,Pb
(Zn1/3 Nb2/3 )O3 及びPb(M1/2 W1/2 )O
3 を含み、下記一般式(I)で表わされる組成となるよ
うに、Pb原子のうちの一部を、Ca,Ba及びSrよ
りなる群から選ばれる少なくとも1種の原子で置換した
組成を有する主成分と、副成分としてBi2 O3 を前記
主成分100重量部に対して0.20〜0.70重量部
含有することを特徴とする。
【0010】 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)c]O3 …(I) (式中、RはCa,Ba及びSrよりなる群から選ばれ
る少なくとも1種の原子であり、MはZn,Mg及びN
iよりなる群から選ばれる少なくとも1種の原子であ
り、a,b及びcは、 0.00< a <0.10 0.00<b+c<0.50 を満たす正数である。) 請求項2の誘電体磁器組成物は請求項1の誘電体磁器組
成物において、前記一般式(I)中のb及びcが、 0.00< b ≦0.20 0.00< c ≦0.20 を満たす正数であることを特徴とする。
【0011】以下に本発明を詳細に説明する。
【0012】本発明の誘電体磁器組成物は、前記一般式
(I)で表される主成分と、この主成分に所定の割合で
添加されるBi2 O3 の副成分とにより構成される。
【0013】本発明の誘電体磁器組成物の組成域の限定
理由について説明する。
【0014】前記一般式(I)中、aが0.00である
と誘電率の温度変化が急激になり、aが0.10以上で
あると誘電率のピークが著しく低温側に移行するため誘
電率が小さくなる。このため、aの範囲は0.00<a
<0.10とする。
【0015】また、前記一般式(I)中、b≧0.50
を満たす領域においては、通常の固相反応ではペロブス
カイト構造にならないPb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 が
主組成となり、誘電率が低下する。また、c≧0.50
を満たす領域においては、反強誘電体であるPb(M
1/2 W1/2 )O3 (但し、Mは前記の通り)が主組成と
なり、誘電率が低下する。更に、b+c≧0.50かつ
b<0.50、c<0.5を満たす領域においては、前
述の二つの要因が共存するため、やはり誘電率が低下す
る。このため、b+c<0.50でなければならない。
また、b+c=0のときは、Pb(Fe1/2 Nb1/2 )
O3 のPbをR(Rは前記の通り)で置換した組成とな
り、良好な電気特性が得られない。このため、0.00
<b+cとする。
【0016】本発明においては、特に 0.00< b ≦0.20 0.00< c ≦0.20 であることが好ましい。
【0017】上記のごとく限定された組成の主成分に対
して、副成分としてBi2 O3 を添加した場合、その添
加量が多すぎると、電気特性の劣化を招く。従って、B
i2O3 の添加量は、前記一般式(I)で示される主成
分100重量部に対して、0.20〜0.70重量部と
する。
【0018】このような本発明の誘電体磁器組成物を製
造するには、例えば、一酸化鉛、炭酸カルシウム、炭酸
バリウム、炭酸ストロンチウム、酸化第二鉄、五酸化ニ
オブ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸ニッケル、三
酸化タングステン、酸化ビスマス等の粉末を所定の割合
となるよう秤量し、湿式ボールミル等を用いて十分に混
合する。ここで所定の割合とは後述する焼成により上記
混合粉末が本発明で限定される主成分組成の固溶体とな
る割合である。
【0019】次いで、この混合物を脱水し乾燥した後、
600〜800℃程度の温度範囲で数時間程度仮焼す
る。この仮焼は必ずしも行なう必要はないが、これを行
なうことにより粒子がより均一化され、諸電気特性が向
上する傾向がある。仮焼を行なった場合には、仮焼物を
再度湿式ボールミル等により粉砕し、乾燥後、ポリビニ
ルアルコール等の適当なバインダを加えて、顆粒を作
り、これを所定の形状にプレス成形した後、焼成を行な
う。この焼成は、850〜1000℃の温度範囲で0.
5〜数時間程度行なう。
【0020】なお、上記製造条件は最も好適な値であっ
て、本発明の磁器組成物は上記以外の条件もしくは方法
によって製造されても良い。
【0021】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
【0022】実施例1 出発原料としてPbO,CaCO3 ,Fe2 O3 ,Nb
2 O5 ,ZnO,NiO,WO3 及びBi2 O3 を使用
し、これらを前記一般式(I)において、a=0.0
4,b=0.05,c=0.04,R=Ca,M=Ni
の配合比となるように秤量し、ボールミル中で純水と共
に約20時間湿式混合した。Bi2 O3 については表1
に示すように、前記一般式(I)で表される主成分10
0重量部に対して0.00〜1.00重量部添加した。
次いでこの混合物を脱水し乾燥した後、700〜750
℃で2時間保持して仮焼した。この仮焼物を再びボール
ミル中で純水と共に約20時間湿式粉砕した後、脱水し
乾燥した。
【0023】得られた粉末にバインダとしてポリビニル
ブチラールエタノール溶液を加え、成形圧力約3t/c
m2 で、直径約15mm、厚さ約0.7mmの円板に加
圧成形した。表1の試料No.1〜7の配合比に基づく
7種類の成形物を約600℃で1時間保持してバインダ
を除いた後、マグネシア磁器容器に入れて、表1に示す
温度で2時間焼成した。
【0024】得られた焼結体の両面に、銀電極を650
〜750℃で焼き付けて平行平板コンデンサとし、その
電気特性を調べた。結果を表1及び図1,2に示す。
【0025】なお、誘電率及び誘電損失はYHPデジタ
ルLCRメータモデル4274Aを用い、測定周波数1
kHz、測定電圧1.0Vrms、温度25℃にて測定
した。また、絶縁抵抗はYHPアナログIRメータ43
29Aを使用し、温度25℃で印加電圧100Vにて1
分後の値を測定した。また、125℃での電気特性は、
試料を恒温シリコンオイルバス中に10分間保持した
後、そのままの状態で、上記測定装置を用いて測定し
た。
【0026】
【表1】
【0027】表1より明らかなように、副成分のBi2
O3 が添加されている本発明の実施例の誘電体磁器組成
物(試料No.3〜6)はいずれも副成分が添加されて
いない比較例の誘電体磁器組成物(試料No.1,2)
に比較して、高温での誘電損失及び絶縁抵抗の特性が優
れていることが判る。また、副成分の添加量が0.70
重量部を超えた比較例の誘電体磁器組成物(試料No.
7)では誘電損失及び絶縁抵抗は比較的良好であるもの
の、誘電率が低下し、副成分が添加されていない比較例
の誘電体磁器組成物(試料No.1,2)に比較して特
性の優位性が見られないことが判る。
【0028】また、図1は試料No.5(実施例)、図
2は試料No.1(比較例)の誘電損失の温度特性をそ
れぞれ示す。
【0029】図1及び図2より明らかなように、副成分
Bi2 O3 が本発明範囲内の量で添加されている実施例
の磁器組成物試料No.5は、副成分が添加されていな
い比較例の磁器組成物試料No.1に比べて、誘電損失
の温度変化が小さい。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の誘電体磁器
組成物は、950℃程度の比較的低温で焼結可能であっ
て、しかも、誘電率が高く誘電損失が低く、絶縁抵抗が
大きく、かつ誘電損失の温度変化が小さい。特に、高温
での誘電損失が小さく絶縁抵抗が大きい。このため、こ
のような本発明の誘電体磁器組成物を積層セラミックコ
ンデンサの誘電体材料として用いることにより、小型で
大容量のコンデンサを得ることができる。
【0031】また、本発明の誘電体磁器組成物は、低い
温度で焼結可能であるため、焼成コストが小さく、しか
も、積層セラミックコンデンサの材料に用いた場合、内
部電極に高価なパラジウムや白金などの貴金属を使用す
ることなく、比較的安価な銀系等の金属を使用すること
ができる。これにより、積層コンデンサの製造コストを
大幅に低減することができる。
【0032】特に、請求項2の誘電体磁器組成物によれ
ば、より一層優れた特性を有する誘電体磁器組成物が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る誘電体磁器組成物試料N
o.5の誘電損失の温度特性を示す図である。
【図2】比較例に係る誘電体磁器組成物試料No.1の
誘電損失の温度特性を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 ,Pb
    (Zn1/3 Nb2/3 )O3 及びPb(M1/2 W1/2 )O
    3 を含み、下記一般式(I)で表わされる組成となるよ
    うに、Pb原子のうちの一部を、Ca,Ba及びSrよ
    りなる群から選ばれる少なくとも1種の原子で置換した
    組成を有する主成分と、副成分としてBi2 O3 を前記
    主成分100重量部に対して0.20〜0.70重量部
    含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)c]O3 …(I) (式中、RはCa,Ba及びSrよりなる群から選ばれ
    る少なくとも1種の原子であり、MはZn,Mg及びN
    iよりなる群から選ばれる少なくとも1種の原子であ
    り、a,b及びcは、 0.00< a <0.10 0.00<b+c<0.50 を満たす正数である。)
  2. 【請求項2】 前記一般式(I)中のb及びcが、 0.00< b ≦0.20 0.00< c ≦0.20 を満たす正数であることを特徴とする請求項1に記載の
    誘電体磁器組成物。
JP7062590A 1995-03-22 1995-03-22 誘電体磁器組成物 Withdrawn JPH08259324A (ja)

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Effective date: 20020604