JPS594804B2 - 高誘電率磁器 - Google Patents

高誘電率磁器

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JPS594804B2
JPS594804B2 JP752723A JP272375A JPS594804B2 JP S594804 B2 JPS594804 B2 JP S594804B2 JP 752723 A JP752723 A JP 752723A JP 272375 A JP272375 A JP 272375A JP S594804 B2 JPS594804 B2 JP S594804B2
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JP
Japan
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dielectric constant
component
rate
range
temperature
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Expired
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JP752723A
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English (en)
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JPS5176600A (ja
Inventor
俊彦 宮沢
誠 小川
宏光 多木
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘電率が高く、特にその温度変化率が著しく小
さく、さらに高周波における誘電正接の良好な新しい高
誘電率磁器に関するものである。
従来より高誘電率を持つ磁器誘電体としては、チタン酸
バリウムを主成分とした磁器が用いられている事はすで
に公知である。これらの磁器は高誘電率を持ちコンデン
サ材料として多く用いられているが、誘電率が高くなる
程偏度に対する誘電率の温度変化が大きくなわ、誘電率
が約4000(20℃において)以上にな5 ると変化
率が50%以上(20℃〜85℃において)となシ、ま
た電圧によつても大きく変化するため高誘電率を第1用
して高規格(EIA規格×7R)の小型大容量のコンデ
ンサを作製する事は困難であつた。
10それは温度や電圧による変化あるいは経時変化が大
きいため容量の初期値を大きく余裕をとる必要があるた
め充分その高誘電率が活用されていなかつた。
また温度変化率(+20〜+85℃)が比較的小さなも
のでは誘電率がε=1500以下15になるため十分容
量がとれなく、高周波の損失角が悪くなるなど多くの欠
点があつた。以上のようにチタン酸バリウム系を主体に
改善された材料も多くあるが、今だに無欠点な材料はな
く高規格用(−55℃〜+125℃に渡つて安20定し
た特性を示す。
)のコンデンサ材料としては適さず、最近は誘電率が高
く温度変化率の小さな材料、さらには高周波における損
失角の良好な材料、また高温度下における交流電圧特性
(f■16KHZ、800Vrms/mln)の損失角
の良好な材ク5 料等が要望されている。また現在迄に
比較的変化率の小さな材料としては、BaTi03−ビ
スマス系、BaTi03−PbTi03系、BaTi0
3−PbTiO3−La2O3系PbTi03−La2
O3・3Ti02系等の材料が知られているが、これら
は30誘電率が高くなると変化率が悪く、さらに高周波
の損失角が悪く公害問題においてはPb成分は有害物で
あV)さらにPbOおよびBi2O3等は焼成中におけ
る蒸発が著しく、工業的に安定した磁器を得る事は困難
なものであつた。x 本発明はこのような欠点を改善L
小型大容量の高規格用磁器コンデンサ材料として有用な
新しい高誘電率磁器を提供するものである。
すなわち、本発明は、BaTiO3成分にこのBaTi
O3の重量に対し重量比でMnO2成分を0.05〜0
.6wt01)添加し、その後単一固溶体になる温度で
仮焼成Lその後粉末粒径0.3〜2.0μmの範囲内に
あるBaTiO3粉末成分94.74〜99.55モル
%,5Nb205成分0.43〜4.98モル%,Bl
2O3成分0.02〜0.28モル%Q組成物に対し、
重量比でMnO2成分を0.05〜0.6wt%添加す
る事を特徴とした高誘電率磁器である。
前記範囲内の組成比を変化させる事によつて、誘電率を
約1500〜3000前後の範囲で自由に選ぶことがで
き、しかも温度変化率が−55℃〜+125℃の温度範
囲で±15%軸の磁器コンデンサを提供できる。
また本発明範囲内で得られたコンデンサ材相社誘電率が
高く、容量温度変化率が小さく、さらに高周波の損失角
(1MHZ)が著しく良好であるとともに耐電圧が高い
特性を示すものである。なお本発明のBaTiO3(M
nO3含有)単一固溶体、Nb2O5,Bi2O3,M
nO2等のそれぞれの成分限定理由は次の如くである。
すなわち単一固溶体になつているBaTiO3(MnO
2含有)成分粉末が99.55モル%以上では、誘電率
か」\さく、さらには高周波の損失角が悪く、温度変化
率が大きくなるため好ましくない。94.74モル%以
下では磁器素体の焼結lが不安定になl)温度変化率が
大きくなるため好ましくない。
Nb2O3成分が4.98モル%以上では誘電率が低下
するため好ましくない。
0.43モル%以下では高周波の損失角が悪化するため
好ましくない。
Bi2O3成分が0.28モル%以上では高周波の損失
角が悪化するため好ましくない。0.02モル%以下で
は誘電率か低下し、さらに誘電率温度変化率が悪化する
ため好ましくない。
またMnO2成分が0.6wt%以上では、温度変化率
は小さくなるが極度に誘電率が低下し損失角も悪くなる
0.05wt%以下では誘電率の温度変化率を小さくす
る効果が乏しくなるため好ましくない。
またBaTiO3成分に含有する所のMnO2成分が0
.6wt%以上では、温度変化率は小さくなるが極度に
誘電率が低下し損失角も悪くなる。0.005wt%以
下では誘電率の温度変化率を小さくする勿果が乏しくな
るため好ましくない。
また仮焼成粉砕后、BaTiO3(MnO2含有)原料
粉末を0.3〜2.0μmの粒径にそろえることは、交
流電圧特性を良好にすると共に、均一な誘電率・損失角
・誘電率温度変化率を得るために必要なことであわ粒径
が2μmより大きいと誘電率が低くなV)Tamδも大
きくなる0.3μmより小さくなると誘電率温度変化率
が悪くなV)Tanδも大きくなるため好ましくない。
尚本発明において、あらかじめ単一固溶体になつている
BaTiO3(MnO2含有)成分粉末を用いる事は、
容量経時変化率さらには温度変化率を小さくすると共に
再現性を得るために必要な条件である。
またMnO2成分の添加は従来BaTiO3系磁器の焼
成に於いては、還元性を防止する為に微量のMnO2を
添加している事は周知の事実であつた。
即ち絶縁抵抗値、又は損失角の特性値の劣化を最小限に
くいとめるため添加していたものであつた。しかしなが
ら本願発明は従来のMnO2の添加の効果とは全くなる
作用効果を発揮するものである。
即ち、MnO2をBaTiO3と同時添加によつてチタ
ン酸バリウムのキユ一り一点をそのままの位置にとめ、
かつ誘電率温度特性交流電圧特性、誘電正接などの特性
に於いて著しい効果を発揮するものである。またBaT
iO3成分に添加しないで全部を生原料のままで添加混
合したのでは、他の成分と容易に固溶してしまい、特性
を改善する効果がなくなるものである。すなわち本発明
は上記組成物範囲内のBaTiO3(MnO2含有単一
固溶体)組成物にNb2O5成分−Bi2O3−MnO
2成分を同時添加する事によつて初めて誘電率が高く、
広い温度範囲に渡つて容量経時変化率さらには容量温度
変化率が小さく、また高周波の損失角が小さく、耐電圧
が高く、交流電圧特性の著し7く良好な特性を得るもの
である。
以下に本発明の実施例を挙げ具体的に説明する。実施例
試料の調整工程としては、まず最初に等モルのBaCO
3とTiO2、さらにMnO2を混合し、その後105
0℃〜1200℃l時間保持で仮焼し粉砕を行ない、そ
の後表に示したそれぞれの粒度になる様に調整し、その
後各成分割合に混合した。
(BaTiO3(MnO2含有)固溶体はX線により単
一固溶体になつている事を確認した。
)な卦磁器の緻密化を促進するために0.1wt(F6
のAl2O3とSiO2をそれぞれ添加した。″混合は
不純物の混入を防止するためウレタン内張ポツトミルお
よびウレタンライニングボールを用い湿式混合を行なつ
た。
その後水分を蒸発させ、成型は15φ×1.2m/Tn
の円板を圧力約750k9/C77fで加圧成型し、焼
成はエレマ発熱体を利用した電気炉で温度1280℃〜
1400℃2時間保持で行なつた。得られた磁気素子は
両面に銀電極液を塗布し750℃15分で焼付しそれぞ
れの電気特性を測定した。なお本実施例に}いてBaT
iO3は計算上等モルの組成比のものを用いたが、0.
5モル%前后その比率がずれても良好な特性を得る事が
出来た。
な訃本実施例にはMnO2を用いたが他のマンガン塩類
でも同じ結果が得られるものである。また、ストロンチ
ウム●カルシウム●マグネシウム等の微量添加は特性の
改善に効果がある。次の表は本発明による組成物の多数
の実施例rある。
上記表においてNO3〜7,11−16,21〜25、
が本発明の範囲内の実施例であ板その他は範囲外の実施
例である。
本発明の範囲内の試料はいずれも非常に緻密な磁器を得
る事が出来る。
また電気特性は従来迄の公知の同一程度の温度変化率を
有する材料に比べ誘覗率が高く、高周波の誘電正接が良
く、さらに交流電圧特性(f=16KHZ800Vrm
シ匍Nl5O℃に卦ける損失率)、容量経時変化率も良
いものである。また温度変化率も広い温度範囲に渡つて
小さく安定した特性を有している。さらに実施例には示
さなかつたが破壊電圧も良好なものである。特にNO5
,6,l3,2l〜24,37〜38は誘電率が高く、
誘電率温度変化率力司・さく、高周波の誘電正接も小さ
く容量経時変化率も小さく、交流電圧唱性(16KHZ
800Vrms/Wn5O℃に卦ける損失角)が著しく
良好である。
特に屋5,6,13,21〜24,37〜38は誘電率
が高く、誘電率温度変化率が小さく、高周波の誘電正接
も小さく容量経時変化率も小さく交流電圧特姓(18K
HZ800Vrms/Mln5O℃に卦ける損失角)が
著しく良好である。
f).1は、BaTiO3作製時にMnO3を含まない
所の試料安定径時変化率、誘電率温度変化率、交流電圧
特性が非常に悪くコンデンサとし好ましくない。
試料黒1〜9迄はBaTiO3作製時に含む所のMnO
2の許容量を調べた結果である。範囲外f)Jf6.l
,2、は誘電率温度変化率・交流電圧特性が非常に悪く
、黒8,9は誘電率が小さく容量経時変化率が大きいも
のであつた。試料應10−18はMnO2を含むBaT
iO3単一固溶体の粉末粒径と特性を調べた結果である
範囲外のX).10は誘電率温度変化率・交流電圧特性
力俳常に悪く、應17,18は誘電率も小さく、容量経
時変化率が大きく誘電率温度変化率・交流.電圧特性が
非常に悪いものである。試料黒19〜27は範囲内のM
nO2、粉末粒径のBaTiO3単一固溶体に、範囲内
のNb2O5,Bi2O3を含んだ組成物にさらに添加
物としてのMnO3の添加量の許容量を調べた結果であ
る。
範囲外のX).19,20、は容量経時変化率が非常に
悪くコンデンサとして悪いものである。また黒26,2
7は誘電率も小さく誘電率温度変化率容量経時変化率も
悪いものである。試料黒28〜45は範囲内のMnO2
、粉末粒径のBaTlO3単一固溶体に、Nb2O5,
Bi2O3,MnO2を添加せしめた時の結果である。
範囲外の屋41〜45は、誘電率温度変化率が悪く、容
量経時変化率が大きく、交流電圧特性も非常に悪くコン
デンサとして悪いものである。以上のように、本発明は
範囲内のMnO2が含有されているBaTiO3固溶体
粉末卦よび粉末粒径の原料を用い、範囲内の副成分を添
加することによつて、始めて良好な特性を得ることが出
来るものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 BaTiO_3の重量に対する重量比で0.05〜
    0.6wt%の範囲内のMnO_2成分が添加物として
    含まれているBaTiO_3固溶体粉末において、その
    粉末粒度が0.3〜2.0μmの範囲内にあるBaTi
    O_3成分粉末94.74〜99.55モル%、Nb_
    2O_5成分0.43〜4.98モル%、Bi_2O_
    3成分0.02〜0.28モル%の範囲内より成る組成
    物に対し、さらに添加物として前記組成物の重量に対す
    る重量比でMnO_2成分を0.05〜0.6wt%添
    加する事を特徴とした高誘電率磁器。
JP752723A 1974-12-27 1974-12-27 高誘電率磁器 Expired JPS594804B2 (ja)

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JP752723A JPS594804B2 (ja) 1974-12-27 1974-12-27 高誘電率磁器

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JP752723A JPS594804B2 (ja) 1974-12-27 1974-12-27 高誘電率磁器

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JPS5176600A JPS5176600A (ja) 1976-07-02
JPS594804B2 true JPS594804B2 (ja) 1984-02-01

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