JPS5866205A - 磁器組成物 - 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】 本発明は磁器組成物、特に、１０００℃以下の低温で焼
結でき、誘電率と比抵抗の積が高く、シかも機械的強度
の高い磁器組成物に関するものである。

従来、誘電体磁器組成物として、チタン酸バリウム（Ｂ
ａ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ　）を主成分とする磁器組成物が広く
実用化されていることは周知のとおりである。

しかしながら、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ，）を主
成分とするものは、焼結温度が通常１３００〜１４００
℃の高温である。このためこれを積層形コンデン賃に利
用する場合には内部電極としてこの焼結温度に耐え得る
材料１例えば白金、パラジウムなどの高価な貴金属を使
用しなければならず、製造コス）が高くつくという欠点
がある。積層形・フ／デンサを安く作るためには銀、ニ
ッケルなどを主成分とする安価な金属が内部電極に使用
できるような、できるだけ低温、特に１０００℃以下で
焼結できる磁器組成物が必要である。

このため１０００℃以下で焼結できる磁器組成物として
Ｐｂ（ＦＩ＆Ａ％／ｓ　）Ｏｓ−Ｐｂ（Ｆｅｗ／１Ｎｂ
ｔ／２）０、系（特会昭５５−３４９６２号公報参照）
や１０５０℃以下で焼結できる（８　ｒ　−Ｐ　ｂ　）
　Ｔ　ｉ　Ｏｎ　　ｐｂ（Ｍｇ宜７ｚ　Ｗｔ／意）０．
系（特開昭５２−２１６９９号公報参照。）などが提案
されている。

ところで磁器組成物を用い、実用的な積層形コンデンサ
を作製するときに磁器組成物の電気的特性として多くの
項目が評価されなければならない。

一般的に誘電率はできるだけ大きく、誘電損失はできる
だけ小さく、比抵抗はできるだけ大きく、誘電率の温度
変化は小さいことなどが要求される。

しかしながら、実用上積層形コンデンサにおいては誘電
率でなく、まず容量９次に容量の温度変化率、誘電損失
などの値が必要とされる。積層形コンデンサにおいて、
容量は磁器組成物の誘電率に比例するが、しかしその厚
みに反比例し、電極面積、積層数に比例するので、一定
の容量を得るためには磁器組成物の誘電率が大きいこと
は必ずしも絶対的な要因でない。さらに容量の温度変化
率（誘電率の温度変化率）は用途により種々許容された
範囲があり、磁器組成物の誘電率の湿度変（ｔＪも積層
形コンデンサを作製するときの絶対的な要因でない。

一方誘電損失は用途により一定の値以下でなければなら
ないという規定があり室温で最大■Ｉ以下である。さら
に比抵抗に関しては、例えばＰ：ＩＡＪ規格〔日本電子
機械工業金の電子機器用積層磁器コンデンサ（チップ形
→ＲＣ−３６９８Ｂ）に述べられているごとく、積層コ
ンデンサの絶縁抵抗として１１００ＯＯΩ以上または容
量抵抗積で５００μＦ−ＭΩ以上のいずれか小さい方以
上と規定されている。すなわち磁器組成物の誘電率と比
抵抗の積がある絶対値以上なければ、任意の容量。

特に大きな容量のコンデンサを実用的規格に合せること
ができず、その用途が非常に限定され、実用的な意味が
なくなる。この点を詳しく説明すると次の様になる。積
層形コンデンサでは、ｎ＋１個の内部電極を構成して一
般にｎ個の同じ厚さの層からなる単一層コンデンサが積
層された構造になっている。この場合、単一層当りの容
量をＣ（１ｅ絶縁抵抗をＲ，とすれば、積層形コンデン
サの容量ＣはＣ００ｎ倍になり、絶縁抵抗ＢはＢ、の１
　／ｎになる。ここで磁器組成物の誘電率をＣ１真空の
誘電率をＩ・、磁器組成物の比抵抗をρ、単一層コンデ
ンサの磁器の厚さを６１重なる電極面積をＳとすれば、
単一層コンデンサのＣ０は（＃。（Ｓ）／ｄとなり鳥は
（ρａ）／８となる。従ってｎ層からなる積層コンデン
サの容量０と絶縁抵抗■の積Ｃ×Ｒは〔（ρｄ　）／（
ｎｓ　）　］　Ｘ　［（ｎｅｏ　ａｓ）／ｄ　）＝ｔｏ
ｔρとなる。すなわちどのような容量の積層；ンデンサ
もその容量・抵抗積（ＣｘＲ）は、磁器組成物のＣとρ
の積にＣ・を乗じた一定値（ｔ６ｇρ）に規格化される
。容量・抵抗積ＣｘＲが５００μＦ・ＭΩすなわち５０
０Ｆ・Ω以上ということはｓ　’０＝８．８５５　ｘ　
１０”’　Ｆ／ｃＩｎより、ＣｘＲ＝ｔ＠ｇｌ＝８．８
５５　ｘ　１０−１４（Ｐ／ｅｒＲ）　ｘｇ　ｘρ≧５
００Ｆ−Ω。

よってＣρ≧５．６５Ｘ１０　　Ω０国なる要求がある
。

例えばｔ＝１００００ではρ≧５．６５Ｘ１０”Ω暢謂
。

ξ＝３０００ではρ≧１．８８Ｘ１０．９−備、ｇ＝５
００ではρ≧１．１３Ｘ１０　９０国が要求される。

誘電率に応じてこれらの値以上の−を持つ磁器組成物で
あればどのような大きな容量の積層コンデンサも容量・
抵抗積は５００μＦ、ＭΩを満足する。

もしεが３０００でρが要求値より１桁低い１．８８ｘ
　１　（）１１Ω・αとすればε。Ｃρ＝５０μＦ、Ｍ
Ωで５００ａＦ＊ＭｔＪは満足せず、絶縁抵抗の規格値
である１００００１４７ＧすなわちｂｌＯ”Ω以上を満
足するには容量Ｃとして０．００５ＪＰ以下に限定され
なければならない。それはこの積層コンデンサの容量・
抵抗＠　（Ｃｘ　Ｒ）は常Ｋ　５０　ａＦ−ＭＪ？ヲ示
シテいるので、Ｒが１１００ＯＯ＃のとき、Ｃは０．０
０５＃ｒとなり、Ｃがこれより大きければＲは１０００
０Ｍｇより小さくなり、０．００５μＦが規格を満たす
最高の容量となるためである。従って磁器組成物の比抵
抗が低いとその材料の実用性、特に積層形コンデンすの
特長である小型大容量の特長を生かすことはできないし
、全く意味のないことにもなる。よつて磁器組成物の誘
電率と比抵抗の積がある値以上を持つことが実用上極め
て重要なことである。

また、積層形チップコンデンサの場合は、チップコンデ
ンサを基板に実装したとき、基板とチップコンデンサを
構成している磁器組成物との熱膨張係数の違いにより、
チップコンデンサに機械的な歪が加わり、チップコンデ
ンサにクラックが発生したり、破損したりすることがあ
る。またエポキシ系樹脂等を外装したディップコンデン
サの場合も外装樹脂の応力でディップコンデンサにクラ
ックが発生する場合がある。いずれの場合もコンデンサ
を形成している磁器の機械的強度が低いほど、クラック
が入りやすく容易に破損するため、信頼性が低くなる。

したがって、磁器の機械的強度をできるだけ増大させる
ことは実用上極めて重要なことである。

ところでＰｂ（Ｍｇｔ／ｚＷｘ／ｚ　）Ｏｓ−ＰｂＴｉ
０３系磁器組成物については既にエヌ、エヌ、クライニ
クとエイ、アイ、アグラノ７スカヤ（Ｎ、　Ｎ、　Ｋｒ
ａｉｎｉｋａｎｄ　Ａ、　１．　Ａｇｒａｎｏｖｓｋａ
ｙａ　（Ｆ！ｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄｏｇ。

Ｔｅ１ａ、　ｖ、、　２．　）ｍｌ、　ｐｐ７０〜７２
．　Ｊａｎｖａｒａ　１９６０））より提案があったが
、積層形コンデンサを作製する際に評価されるべき特性
の中で誘電率とその温度特性の記載しかなく、その実用
性は明らかでなかった。また（８ｒｚＰｌ）１−ａ：Ｔ
ｉ２Ｂ　）ａ（ＰｂＭｇａ、ｓＷｅ、！５０．　）ｂ　
Ｃただし＊　”　”　Ｏ〜０．１０　、　ａは０．３５
−０．５．ｂは０．５−０．６５であり、そしてａ＋ｂ
＝１〕について、モノリシックコンデンサおよびその製
造方法として特開昭５２−２１６６２号公報に開示され
、また誘電体粉末組成物として特開昭５２−２１６’１
Ｇ９号公報に開示されている。ここにおいても組成物の
特性として誘電率が約２０００〜８０００誘電損失が０
．５％〜５．０％という記載はあるが比抵抗あるいは容
量抵抗積については全く記載がなく実用性は明らかでな
かった。さらにＰｂ（Ｍｇｌ／ｚ　Ｗ１／２　）　Ｏｓ
とＰｂＴｆＯ，を主とする組成物テアッテ、Ｐｂ　（Ｍ
ｇｘ／２％／ｚ　）　０．が２０．０〜７０．０モル％
　、　ｐｂ’ｒｉｏ、カ３０．０〜８０．０　モル％の
範囲の組成物に対しＳ　ＭｇＯ量を計算値の３０％以下
添加含有したことを特徴とする高誘電率磁器組成物が特
開昭５５−１４４６０９号公報として開示されている。

しかしながらこの特許においても誘電率が約２３００〜
７１００で誘電損失が０．３％〜２．１％という記載の
ほかに誘電率の温度特性の記載はあるが、比抵抗あるい
は容量抵抗積に関する記載はなくこの結成物についても
実用性は明らかでない。

次に本発明者達は既に９１０℃〜９５０℃の温度で焼結
でき、Ｐ　ｂ　（Ｍｇ　１／２　Ｗｘ／ｚ　）　Ｏ，と
Ｐｂ’ｌ’ｉ０．系二成分からなり、これを［：Ｐｂ（
Ｍｇｘ／ｌＷｘ／ｚ　）　Ｏｓ　ＮＬ−［Ｐ　ｂ　Ｔ　
ｓ　０３　］　１−ｘ　　と表わしたときにＸが０．６
５＜Ｘ≦１．００の範囲にある組成物を提案している。

この組成物は、誘電率と比抵抗の積が５．６５Ｘ１０１
″Ω・鐸以上の高い値を持ち、誘電損失の小さい優れた
電気的特性を有している。しかしながら上記組成物は、
いずれも機械的強度が低いため、その用途は自ら−狭い
範囲に限定せざるを得なかった。

本発明は以上の点にかんがみ９００〜１０００℃の低温
領域で焼結でき、かつ誘電率と比抵抗の積が５．６５　
Ｘ　１０１５Ω・ｍ　（すなわち容−量抵抗積が５００
μＦ　−Ｍｇ）以上の高い値を持ち、誘電損失が小さシ
）侵れた電気的特性を有し、更に機械的強度も大きい磁
器組成物を提供しようとするものであり、マグネシウム
拳タングステン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇｘ／ｚ　Ｗｌ／２　）
　Ｏ，］とチタン酸鉛［Ｐｌ）ＴＩＯ，］からなる二成
分組成物をＰ　ｌ）　（Ｍｇ　ｘ／ｚ　Ｗｓ／ｚ　）　
０１　）ｘ（ＰｂＴｉｅ、　〕ｌ−，ｙと表わしたとき
に２が０．５０≦Ｘ≦ＬＯＧの範囲内にある主成分組成
物に副成分として隻ニオブ（Ｎｂ）、タンタ＃（Ｔ＆）
およびアンチモン（８ｂ）の中から少なくとも一種以上
を選びその元素を主成分に対して０．０２〜１原子％添
加含有せしめることを特徴とするものである。

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

出発原料として純度９９．９％以上の酸化鉛（ＰｂＯ）
。

酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化タングステン（Ｗａ
Ｓ）、酸化チタン（Ｔｉｅ、）、酸化ニオブ（Ｎｂ。

Ｏｓ）、酸化タンタル（Ｔａｇ’ｓ）および酸化アンチ
モン（８ｂｔＯｍ）を使用し１表に示した配合比となる
ように各々秤量する。次に秤量した各材料をボールミル
中で湿式混合した後７５０〜８ｏｏ℃で予焼を行ない、
この粉末をボールミルで粉砕し、日別、乾燥後、有機バ
インダーを入れ整粒後プレスし、直径１６雪、厚さ約２
ｍの円板４枚と、直径１６諺、厚さ約１０鱈の円柱を作
製した。次に空気中９００〜１０００℃の温度で１時間
焼結した。

焼結した円板４枚の上下面に６００℃で銀！檎を焼付け
、デジタルＬＣＲメーターで周波数ＩＫＨｚ。

電圧Ｉ　Ｖｒ、−８、温度２０℃で容量と誘電損失を測
定し、誘１＆ｉ、年を算出した。次に超絶縁抵抗計で５
０Ｖの電圧を１分間印加して絶縁抵抗を温度２０℃で測
定し、比抵抗を算出した。機械的性質を抗折強度で評価
するため、焼結した円柱から厚さ０．５日９幅２ガ、長
さ約１３簡の矩形板を１０枚切り出した。支点間距離を
９ＩＩＩＩにより、三点法なる式に従い、抗折強度τ〔
曝−〕を求めた。ただし！は支点間距離、ｔは試料の厚
み、Ｗは試料の幅である。電気的特性は円板試料４点の
平均値。

抗折強度は矩形板試料１０点の平均値より求めた。

こ、のようにして得られた磁器の主成分（Ｐ　ｂ　（Ｍ
ｇ１／ｚＷｌ／２　）　０３　ｌｒ　（Ｐ　ｂ　Ｔ　ｔ
　０３　）ｔ−ｚの配合比Ｘおよび副成分添加量と抗折
強度、誘電率、誘電損失および容量抵抗積（表ではε。

Ｃρと表示した）の関係を表に示す。

□ 表に示した結果からも明らかなようｋｌｌ成分としてｓ
　Ｎｂ、Ｔａ、ｓｂの中から少なくとも一種以上を添加
含有せしめることにより１抗折強度および容量抵抗積を
共に高め、しかも低い誘電損失の値を保フた信頼性の高
い実用性に富む優れた高誘電率磁器組成物が得られるこ
とがわかる。こうした優れた特性を示す本発明の磁器組
成物は焼結温度が１０００℃以下の低温であるため積層
コンデンサの内部電極の低価格化を実現できると共に、
省エネルギーや炉材の節約にもなるという極めて優れた
効果も生じる。

なお主成分配合比Ｘが０．５未満では、容量抵抗積が規
格値より小さくなり、誘電損失も＆Ｏ％を越えるため実
用的でない。また副成分であるＮｂ。

Ｔａ、ｓｂはそのうち１種以上の元素の添加量が。

０．０２原子％未満では抗折強度の改善効果が小さく、
１原子％を超えると逆に抗折強度が小さくなるため実用
的でない。

手続補正書（自制 御、事件の表示　　　昭和５６年特　許　願第１４５８
６４号２°発明０名称　　　磁器、組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人東京都港区芝五
丁目３３番１号 （４２３）　　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 〒１０８　　東京都港区芝五丁目３７番８号　住友三田
ビル電話東京（０３）４５６−３１１１（大代表）５、
補正の対象 明細書の元側の詳細な誘明の欄。

６、補正の内容 （１）明細書−２貞・淋１５行目〜第２０行目に［こ０
）ため１０００℃以下で焼結でき６１１ａ器組成物とし
てＰｂ　（Ｆｅ　２７３ＶＶ　ｌ、／、　）　０３Ｐｂ
　（Ｆｅ　１．、、Ｎｂ　η）　０３系（特公昭５５−
３４９６２号公報参照）や１０５０℃以ドで’ｔｓｇで
き６　（５ｒ−Ｐ　ｂ　）　ＴｔＯａ　−ｐｂ　（Ｍｇ
ｔ７２ｗ＋７．　）０３糸（特υｉ４　ｊＬｉ５２　２
１６９９号公報参照）などが提案さｎ′Ｃいる。」とあ
るのを削除する。

（２）明−ｉ１！’−Ａ　５　ｍｍ　４行目にｒ　［（
、ｆ’ｄ）　／　（ｎｓ））ｘ　［（ｎｇｏｔｓ）　／
ｄ　）　Ｊとあるのを１　〔（Ｊ）ｄ）　／　（ｎｓ）
　’）×〔（ｎε。εＳ）　／ｄ　）　Ｊと補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マグネシウム嗜タングステンｆｌｌＥｔ　（Ｐｂ（Ｍｇ
   ｔ／ｚと表わしたときにＸが０．５０≦５≦１．００の
   範囲内にある主成分組成物に副成分としてニオブα昧タ
   ン門ル（Ｔａ）およびアンチモｙ（８ｂ）の中から少な
   くとも一種以上を選び、その元素を主成分に４対してＱ
   、０２〜１原、、芋％添加含有せしめることを特徴とす
   る磁器組成物。