JPH10330158A - 誘電体原料粉末、該原料粉末の粒径制御方法及び該原料粉末を用いた誘電体磁器コンデンサ - Google Patents

誘電体原料粉末、該原料粉末の粒径制御方法及び該原料粉末を用いた誘電体磁器コンデンサ

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JPH10330158A
JPH10330158A JP9155938A JP15593897A JPH10330158A JP H10330158 A JPH10330158 A JP H10330158A JP 9155938 A JP9155938 A JP 9155938A JP 15593897 A JP15593897 A JP 15593897A JP H10330158 A JPH10330158 A JP H10330158A
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JP
Japan
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raw material
material powder
dielectric
sample
powder
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Tamotsu Saito
保 斎藤
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体磁器組成物を製造する際に使用される
誘電体原料粉末及びその粒径制御方法並びに該原料粉末
を用いた誘電体磁器を提供する。 【解決手段】 一般式A・B・O3 で表されるBaTi
3 系原料粉末1molに対して、Clを0.05〜
2.0mol%含有することにより、仮焼温度の変動に
対する粉末の粒径の変動を鈍感にして、均一な粒径の粉
末を製造し得るようにした。また、該原料粉末を使用し
て誘電体磁器製品を製造することにより、特性の良好な
製品を製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体磁器組成物
を製造する際に使用される誘電体原料粉末及びその粒径
制御方法及び該原料粉末を用いた磁器コンデンサに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、誘電体磁器組成物を製造する
には、BaCO3 、SrCO3 、CaCO3 、Ti
2 、ZrO2 等の原材料粉末を混合し、仮焼して、一
般式A・B・O3 で表されるBaTiO3 原料粉末を
得、さらに該原料粉末に添加剤を加えて誘電体磁器原料
粉末を構成し、該粉末を成形・焼成して誘電体磁器を製
造している。またこの際、必要に応じてSrCO3 、C
aCO3 を加えてBaの一部をSr、Caで置換し、Z
rO2 を加えてTiの一部をZrで置換することも知ら
れている。この場合、現実には上記の一般式A・B・O
3 におけるA/B比が僅かにずれるのが一般である。
【0003】また、上記の工程中、仮焼された原料粉末
の粒径が磁器組成物の焼結性及びその磁器特性に関連す
ることが知られている。すなわち、仮焼された原料粉末
の粒径が小さいと充填密度が上がらず、良好な磁器特性
が得られず、また粒径が大き過ぎると、焼結性が悪くな
り、良好な焼結体が得られず、その結果充分な磁器特性
が得られない。
【0004】さらに、仮焼された原料粉末は、その粒径
及び該粒径のばらつきが小さいことが望ましいが、一般
的に粒径は0.2〜1μm程度であり、そのばらつきの
程度を標準偏差値/平均値で表現すると、平均粒径の4
0%程度である。
【0005】ところで、誘電体磁器組成物を製造する際
に用いる原料粉末の粒径は、該組成物の焼結性や電気的
特性を大きく左右するものであり、常に同じ大きさの粒
径の粉体を製造することが必要であり、その粒径は、一
般的には前記のように0.2〜1μm程度であり、各誘
電体磁器組成物に適合した特定の粒径の粉体を使用して
いる。
【0006】従って、所望の粒径を有する粉末を得るた
めには、仮焼温度を所定温度に保持することが必要であ
るが、この原料粉末の粒径は、仮焼温度の微小な変動に
よって大きく変動し、しかもばらつきが大きく、仮焼温
度を制御しても均一な粒径の粉末を得ることは困難であ
った。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な課題を解決し、仮焼温度の変動に対して、粒成長が鈍
感で、ばらつきの少ない仮焼された原料粉末及び該粉末
を容易に製造するための粒径制御方法及び該粉末を用い
た誘電体磁器コンデンサを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、一般
式A・B・O3 で表されるBaTiO3 系原料粉末1m
olに対して、Clを0.05〜2.0mol%含有す
ることを特徴とする誘電体原料粉末及び、該誘電体原料
粉末において、Baの一部をSr及び/又はCaで置換
したこと、さらには、これらの誘電体原料粉末におい
て、Tiの一部をZrで置換したことを特徴とするもの
であり、また該誘電体原料粉末を製造するに際し、仮焼
温度を変化させることにより粉末の粒径を制御すること
を特徴とする粒径制御方法及び上記の誘電体原料粉末を
用いることを特徴とする誘電体磁器コンデンサである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
本発明の第一の特徴は、一般式A・B・O3で表される
BaTiO3 系原料粉末の粒成長を伴う仮焼合成過程の
前段階において、BaTiO3 系原料粉末1molに対
して、Clを0.05〜2.0mol%添加することに
ある。このようにすると仮焼温度の変化に対しての粒成
長の変化が緩やかになり、粉末の粒径の制御が容易とな
る。なお、Clの添加は塩化アンモニウムあるいは塩化
バリウム等の形で行うことができるが、添加の形態は特
定されない。なお、Clの添加により粒成長が緩やかに
なる理由は、未だ理論的に解明されていないが、本発明
者は、多数の実験の結果から、上記の知見を経験的に得
た。
【0010】また、BaTiO3 系原料粉末のBaの一
部をSr及び/又はCaで置換し、あるいはTiの一部
をZrで置換した場合も、同様の効果が得られる。
【0011】また、本発明においては、BaTiO3
原料粉末の仮焼温度を制御することによって、粉末の粒
径を制御することができる。
【0012】さらに、本発明は、上記の原料粉末を使用
することにより、コンデンサ等の誘電体磁器製品を製造
すれば、特性の良好な製品を得ることができる。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を示す。出発原料とし
て、BaCO3 、TiO2 、SrCO3 、CaCO3
ZrO2、NH4 Cl、BaCl2 を用い、表1に示す
割合で秤量し、これをボールミルで混合した後に乾燥し
た。この乾燥物を焼成炉において表2に示す温度で各2
時間保持し、仮焼して合成粉体を得た。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表1において、試料No.1はBaTiO
3 からなる従来の例で、Clを含まない場合である。試
料No.2〜6はClを0.02mol%〜3mol%
まで変化させた例を示す。なお、試料No.2及び試料
No.6は、表2及び後述する表3から明らかなように
本発明の範囲外である。また試料No.7、試料No.
8は(Ba0.7 Ca0.2 Sr0.1 )TiO3 において、
試料No.7はClを含まない本発明の範囲外の例、試
料No.8はClを含む例である。一方、試料No.
9、試料No.10はBa(Ti0.8 Zr0.2 )O3
おいて、試料No.9はClを含まない本発明の範囲外
の例、試料No.10はClを含む例である。また、試
料No.11は、Clの供給をNH4 Clに代えてBa
Cl2 とした例である。この場合BaCO3 の値が9
9.75molとなっているが、BaCl2 が0.25
mol加わったからである。
【0017】表2は仮焼温度とその温度で得られた粉体
の平均粒径を示すものである。粉体の粒径は、それぞれ
の仮焼材を5点抜き取りSEMを用い、10000〜3
0000倍で撮影した各写真により100個の一次粒子
の直径を測定し、その平均値とした。通常使用される粒
子の平均粒径は前記のとおり0.2μm〜1.0μm程
度であるので試料の組成により、適用温度範囲が広がっ
ているのが判る。すなわち仮焼温度の変動に対して粒径
の変動が鈍くなっていることが理解される。
【0018】表2についてさらに説明すると、試料N
o.1〜6を比較した場合、Cl量の増加によって温度
範囲が広がることが理解される。但し試料No.6は誘
電率が低下し、誘電損失(tanδ)が悪化するので好
ましくない。また試料No.8からBaの一部を置換
し、あるいは試料No.10からTiの一部を置換して
も、その効果が変わらないことが判る。一方試料No.
9及び試料No.10からTiの一部をZrで置換する
と、仮焼温度が高くなるが、この場合も同様の効果を示
すことが判る。
【0019】
【表3】
【0020】さらに、表3は表2に対応する粒径の標準
偏差σ/平均値を示すものである。この表3からも、本
発明の効果がみられる。すなわち試料No.1〜6にお
いて、Clの量によりばらつきが小さくなっていること
が理解される。またBaの一部、Tiの一部を置換した
ものでも同様の効果を示すことが判る。
【0021】次に、表1における試料No.1、試料N
o.4及び試料No.6の試料を用い積層コンデンサを
作成し評価を行った。いずれも粒径が0.45μmにな
るように、No.1は1066℃、No.4は1080
℃、No.6は1090℃で仮焼を行った。さらに各材
料の安定性を確認するためにClを含まない例として試
料No.1を、Clを含む例としてNo.4をそれぞれ
10ロット作成し、個別に仮焼を行った。これらの各材
料の仮焼後の粒径及び標準偏差/平均値を表4に示す。
Clを含む試料No.4の組成は、Clを含まない試料
No.1の組成と比較してロット間のばらつきが少なく
安定していることが判る。
【0022】
【表4】
【0023】さらに、これらの仮焼材に対して、MnO
=0.1mol%、MgO=0.3mol%、Dy2
3 =1.0mol%、とLi2 O−SiO2 −BaO
(各々20、60、20mol%)のガラス組成物を
1.0wt%秤量して添加する。この混合物をウレタン
ボールを用い湿式分散し、乾燥後1000℃で熱処理を
行った。
【0024】これに、有機バインダー及び可塑剤を添加
し、ウレタンボールを用い、ボールミルで分散した後ド
クターブレード法によりシート化してセラミックグリー
ンシートを得た。さらに得られたグリーンシートの一面
に内部Ni電極形成用導電ペーストを長さ14mm、幅7
mmのパターンを50個有するスクリーンを介して印刷
し、乾燥後10層になるように積層した。この際、隣接
する上下のシートにおいて印刷面が長手方向に半分ずれ
るように配置した。さらにこの積層物の上下両面にそれ
ぞれ印刷されていないグリーンシートを50枚づつ積層
し、これを圧着した後、格子状に裁断し積層チップを得
た。
【0025】次に、この積層チップを300℃で2時間
熱処理して有機バインダーを燃焼させ、N2 +H2 (H
2 体積2%)の還元雰囲気中で1200℃で2時間焼成
し、さらに600℃で30分間酸化処理を行い、積層焼
結体チップを得た。
【0026】次に、電極が露出する焼結体チップの側面
に、亜鉛とガラスフリットとビヒクルとからなる導電性
ペーストを塗布して乾燥し、これを大気中で550℃で
15分間焼き付けて亜鉛電極を形成し、さらにその上に
銅を無電解メッキにより被着させ、その上に電気メッキ
法によりPb−Sn半田層を設けて、一対の外部電極を
形成して積層コンデンサを得た。
【0027】次いで、各条件毎に得られた積層コンデン
サについて、各20個ずつ比誘電率εs及び誘電損失t
anδを求めた。比誘電率εsは、温度20℃、周波数
1KHz、電圧1Vで静電容量及び誘電損失tanδを
測定し、この静電容量と電極を有する積層数と内部電極
の対向面積と内部電極間の誘電体磁器層の厚みから計算
で求めた。得られた値の個々の平均値及び比誘電率の標
準偏差/平均値を表5に示す。この表5に示されたデー
タは、表4の原料粉末で得られた結果と同様の結果が得
られていることを示している。すなわちBaTiO3
料粉末のばらつきの少なさが、製品の特性のばらつきの
少なさをもたらしていることを示している。またClを
含有する試料No.4の組成は、Clを含有しない試料
No.1の組成に比べ、ロット間のばらつきが少なく安
定していることが判る。またClを3mol%含有する
試料No.6は、誘電率が低下し、誘電損失tanδが
悪化していることから、Clの添加量としては好ましく
ない。
【0028】
【表5】
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、BaTiO3 系原
料粉末にClを含有させることにより、粉体を製造する
際、仮焼温度の変動に対して粒成長が鈍感になるので、
仮焼温度の許容幅が広くなり、従ってばらつきが少な
く、常に安定して同一粒径の粉体を製造することが可能
となり、また仮焼温度を制御することにより粉末の粒径
を所望の大きさに制御することができる。従って、該原
料粉末を使用することにより誘電体磁器組成物を安定し
て製造することができるので、実用上極めて効果的であ
る。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式A・B・O3 で表されるBaTi
    3 系原料粉末1molに対して、Clを0.05〜
    2.0mol%含有することを特徴とする誘電体原料粉
    末。
  2. 【請求項2】 Baの一部をSr及び/又はCaで置換
    したことを特徴とする請求項1記載の誘電体原料粉末。
  3. 【請求項3】 Tiの一部をZrで置換したことを特徴
    とする請求項1又は請求項2記載の誘電体原料粉末。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3記載の誘電体原料
    粉末の仮焼温度を変化させることにより粉末の粒径を制
    御することを特徴とする誘電体原料粉末の粒径制御方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3記載の誘電体原料粉末を
    用いることを特徴とする誘電体磁器コンデンサ。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の誘電体原料粉末の粒径制
    御方法により製造した誘電体原料粉末を用いることを特
    徴とする誘電体磁器コンデンサ。
JP9155938A 1997-05-28 1997-05-28 誘電体原料粉末、該原料粉末の粒径制御方法及び該原料粉末を用いた誘電体磁器コンデンサ Pending JPH10330158A (ja)

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