JPS5826074A - 誘電体磁気組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高い誘電率を有し、温度に対する誘電率の変化
が小さい誘電体磁器組成物に関するものである。

さらに具体的に言えば、誘電率が高く、損失角が小さく
、かつ誘電率の電圧依存性が小さいことを特徴とする誘
電体磁器組成物に関するものである。

従来より誘電率が１ｏＯｏ以上の高誘電率磁器ではＢａ
Ｔｉ０　ｓ系磁器が広く実用化されているが、誘電率が
大きくなるほど誘電率の温度変化が大きくなる。すなわ
ち、温度２０℃において誘電率が約４０００以上になる
と、温度２０〜８５℃の範囲でその容量変化率が一４０
％以−ヒになり、また印加電圧によっても誘電率が大き
く変化するだめ、高い誘電率を利用して小型大容量のコ
ンデンサを作製することは困難であった。それは温度や
電圧３　。

による変化あるいは経時変化が大きいだめ、容量の初期
値に大きく余裕をとる必要があっただめである。

本発明は特にセラミックコンデンサにおいて、上記現象
が無視できない程度に発生していることを実験的に確認
し、このような現象の生じ難い誘電体磁器組成物を開発
し、その結果、従来のチタン酸バリウム系誘電体を使用
した場合に比べ体積において６分の１程度で使用できる
高性能な誘電体磁器組成物を提供するものである。

本発明の磁器誘電体組成物の特徴は、 その組成を ５ｒＴｉＯ５３５〜６０　ｗｔ　ｑ６ ＰｂＴｉＯ３１４〜３５　ｖｒｔ％ Ｂｉ２Ｏ３・Ｔｉ０ｚ　　　１５〜３５　ｖｒｔ％Ｃａ
５ｎ０３２〜１０　ｗｔ％ の範囲内とする点にあり、上記の組成物の割合を変化さ
せることにより温度特性が自由に変化し、誘電率が高く
、損失角が小さく、かつ耐電圧の高い優秀な特性を示す
ものである。

なお、従来より５ｒＴｉＯｓは知られているが誘電率は
３２０と高く、温度係数は一３２００Ｘ　１０　／’Ｃ
であることは公知である。これの材料は従来は温度補償
用材料として用いられていだが、この材料にＰｂＴｉＯ
３，Ｂｉ２０３−ＴｉＯ２，Ｃａ１ｎ’３　の３成分を
添加することにより誘電率が高く、温度変化率を小さく
することに成功した。

まだ、上記の単体材料では良好な磁器を作ることも非常
に困難であり、上記物質の単体では本目的である磁器誘
電体組成物としては価値のないものである。

しかし、本発明者らは数多い実験結果より５ｒＴｉＯｓ
−ＰｂＴｉＯ３−ＢｉｚＯ３＠　ＴｉＯ２−Ｃａ５ｎＯ
ｘ系の固溶体による組成物は従来まで得られなかった磁
器誘電体組成物が得られるととを見出したものである。

本発明の組成物において、あらかじめ単一固溶体になっ
ている５ｒＴｉＯｓ成分を用いることは、誘電率および
温度変化率を良好にし、再現性のある磁器を作る働きを
する。また、ＳｒＴｉＯ３成分は高６、．５ 周波での損失角を良好にする作用があるが、余り多量に
含１れると誘電率を低下させる原因にもなる。

ＰｂＴｉ０３成分が多量に含まれると誘電率は高くなる
が、温度変化率が大きくなる原因になる。また、Ｂｉ２
Ｏ３・ＴｉＯ２成分は多量に含まれると誘電率の低下す
る原因になり、また良好な磁器を作ることもできなくな
る。

ＣａＳｎＯ３成分は誘電率の低下を最少限に防止し、さ
らに温度変化率を著しく良好にする作用があるが、　　
Ｃａ１ｎ’３成分が著しく多くなると逆に誘電率が低下
する。

以上のようにそれぞれの成分の働きを示しだが、これら
の１種類または２種類の成分が欠けた場合は本目的の磁
器を作るのに効果が全くなく、本範囲内の成分が集まっ
て本目的である良好な磁器が得られるものである。

なお、５ｒＴｉＯ３成分が６０Ｗｔ係を超えた場合には
誘電率が大きく低下するため好ましくなく、３５ｗｔ％
未満では高周波の損失角が悪くなる。ま６１．７ た、　ＰｂＴｉＯｓ’成分が３６ｗｔ％を超えた場合に
は温度変化率が悪化し、誘電率が高くなるため好ましく
ない。一方、ＰｂＴｉ０３成分が１４ｗｔ％未満では誘
電率が著しく低下するため好ましくない。さらに、Ｂｉ
２０ｓ−ＴｉＯ２成分が３５　ｖｒｔ　％を超えた場合
には誘電率が低下し焼結状態が悪くなり、１５ｗｔ％未
満では温度変化率が悪くなる。そして、Ｃａ５ｎＯｓ成
分が１ｏｗｔ％を超えた場合には誘電率が低下するため
好′ましくなく、２ｖｒｔ％未満では温度変化率を良好
にする効果が乏しくなるため好゛ましくない。

捷だ、本発明においてＢｉ２Ｏ５がＴｉＯ２より少なく
なると良好な磁器を得ることはできなくなる。

まだ、上記の組成物に添加剤としてＭｎＯ２を０．２〜
１．０ｗｔ％の範囲内で添加することによって容量変化
率を本目的の範囲内に近づける効果があり、かつ高周波
での損失角を良好にする効果がある。ここで、ＭｎＯ２
が０．２ｗｔ％未満では高周波の損失角を良好にする効
果が乏しく　１．０ｗｔ％を超えん場合には誘電率を低
下させるため好ましくない。特に、０．４〜ｏ、ｓ　ｗ
ｔ　％の範囲内の添加にＳｉＯ２を０．０５　ｗｔ　％
　〜１　、Ｏｗｔ％の範囲内で添加することで温度変化
率を安定させる効果があるが、０．０５　ｗｔ　４未満
では高温側（＋８５℃）の温度変化率が悪化し、１．０
ｗｔ％を超えた場合には低温側（−２５℃）の温度変化
率が悪化する。そして、ＣｅＯ２を０．０５〜０，４　
ｗｔ　％の範囲内で添加することで高周波の損失角を良
好にする。この範囲外では高周波の損失角が悪化する。

本実施例において５ｒＴｉＯｓは計算上等モルの組成比
のものを用いたが、０．６モル前後の比率がずれても良
好な特性を得ることができた。

次に、このような条件に基づいて実施した一実施例につ
いてその内容を以下に説明する。

まず試料の調整工程としては、最初に等モルの５ｒＣＯ
ｓとＴｉＯ２，ＰｂＯとＴｉ０ｚ　、　ＣａＣＯ３とＳ
ｎＯ２をそれぞれ混合し、その後１０５０’Ｃ〜１２０
０℃で２時間保持で仮焼した後、粉砕を行い各粒度に選
別した。その後、下記の第１表に示しだように各材料を
それぞれの割合になるように混合した（　５ｒＴｉＯ５
，ＰｂＴｉＯ３，ＣａＳｎＯ３の各固溶体はＸ線により
単一固溶体になっていることを確認した）。

また、焼成はエレマ発熱体を使用した。なお、前記混合
は不純物の混入を防止するためウレタン内張ポットミル
及びウレタンライニングボールを用いて湿式混合を行い
、その後水分を蒸発させ、最終成形は１了φ×１．０ｉ
ｍの円板を圧力約１Ｑｏ○”ｔ／ｃｌｒで加圧成形した
。′まだ、焼成はエレマ発熱体を使用した電気炉で温度
１１ｏｏ℃〜１２６０°Ｃで２時間保持で行った。なお
、これによって得られた磁器素子は内外両面に銀電極液
を塗布し、８００℃で焼付しそれぞれの電気特性を測定
した。

この測定結果を下記の第２表に示す。

なお、第１表中のＣθ０２成分に代えてＬａｚＯｓ　。

Ｎｄ２Ｏ３，Ｐｒ６ｏ１１．Ｙ２Ｏ３ノ原材料を用いて
も良好な特性が得られる。

（以τγら） ９　、・−７ １０１、 １１、。

特開昭５ａ−２ｅｏ７４（４） １ｊ、−。

上記第１表、第２表において本発明範囲内の実施例はＮ
１１５〜１ＩｋＬ１１に示すものであり、その他は範囲
外の実施例である。

実施例より明らかなように本発明範囲内の組成物では良
好な特性が得られる。特に隘７は誘電率が高く、高周波
（ＩＭＨｚ）における損失角も低く、温度特性も良好で
あゆ、湿中、高温負荷寿命も良好であった。

なお、本実施例ではＭｎＯ２，ＣｅＯ２の酸化物を用い
たが、本発明成分において炭酸塩の原料を用いても良好
な特性が得られる。

以上のように本発明は範囲内の組成物において容量変化
率の小さな温度特性を有し、高い誘電率と低い損失角を
有し、湿中、高温負荷寿命の良好イ な誘電体磁器を得られるものであり、工業的にも量産化
に適合したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）あらかじめ単一固溶体になっているｓｒ’ｒ１ｏ
   ３゜ＰｂＴｉＯ３、ＣａＳｎＯ３成分を用い、５ｒＴｉ
   Ｏｓ　３５〜６０　”％　＋　ＰｂＴｉｏａ　１４〜３
   ５　ｗｔ％　、　Ｃａ５Ｈ０３２〜１ｏｗｔチとＢ１２
   ０ｓ　＠　ＴｉＯ２成分１５〜３６ｖｒｔ％の成分組成
   よりなる誘電体磁器組成物。 （２１Ｂｉ２Ｏ３，Ｔｉ０ｚ　）割合は、ＢｉｚＯｓ　
   １．０　：　Ｔｉ０ｚ’Ｃｏ　〜Ｂｉ２Ｏ３２，０：　
   ＴｉＯ２１，０の比率より形成するＢｉ２Ｏ５・Ｔ工０
   ２　　成分よりなる特許請求の範囲第（１）項記載の誘
   電体磁器組成物。 （３）あらかじめ単一固溶体になっている５ｒＴｉＯ３
   。 ＰｂＴｉＯｓ　、　Ｃａ１ｎ’ｓ成分を用い、５ｒＴｉ
   Ｏｓ　ａ　５〜６０　ｖｒｔ％　、　ＰｂＴｉＯ３１４
   〜３５　ｗｔ％　、　Ｇａ１ｎ’ｓ２〜１ｏｖｒｔ％と
   Ｂｉ２Ｏ！！　ａ　ＴｉＯ２成分１６〜３５ｗｔ％の成
   分組成よりなる組成物１００ｗｔ％　に対し、ＭｎＯ２
   ０，２ン１　ｗｔ％　、　５ｉ０２０．０５　Ｐ−０，
   ６ｖｒｔ％　、　Ｃｅｎ２．　ｌａ２’ｓ　、　Ｎｄ２
   Ｏ３，Ｐｒ６Ｃ）＋　＋　、　７２０ｇ　ノ内の１種を
   ０．０５〜Ｑ　４　ｗｔ％の少なくとも１種類以上を外
   削で添加したことを特徴とする誘電体磁器組成物。