JPS60243904A - 高誘電率磁器組成物 - Google Patents

高誘電率磁器組成物

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JPS60243904A
JPS60243904A JP59097446A JP9744684A JPS60243904A JP S60243904 A JPS60243904 A JP S60243904A JP 59097446 A JP59097446 A JP 59097446A JP 9744684 A JP9744684 A JP 9744684A JP S60243904 A JPS60243904 A JP S60243904A
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JP
Japan
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oxide
dielectric constant
high dielectric
temperature
composition
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Application number
JP59097446A
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English (en)
Inventor
渡部 武栄
半田 喜代二
洋八 山下
光雄 原田
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Marcon Electronics Co Ltd
Toshiba Corp
Original Assignee
Marcon Electronics Co Ltd
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
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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】 「発明の技術分野」 本発明は高誘電率磁器組成物に係り、特に複合酸化物の
固相反応によって合成された低温焼結タイプの高誘電率
積層セラミックコンテンザに適したものである。
[発明の技術的背禁とその問題点] 従来、高誘電率磁器組成物としては、チタン酸バリウム
(BaTiOB)を王by分とし、さらにジルコン酸カ
ルシウム(CaZrOB) 、チタン酸−カルシウム(
CaTiOB )などを加えた複会誘連体磁器材料が広
く用いられている。こノ′シらの磁器材料は通常120
0〜1400°Cの萬温で焼結しなりればならないため
、特に積層セラミックコンテンサの場合には、この焼結
温度に適した内8il電怜として、主成分が貴金属であ
る金、白金、パラジウムまたはこれらの合金を使用しな
ければならないという欠点を有していた。更に両温焼結
であるため多くの電力、ガス等の熱エネルギーを必要と
し、焼成炉および焼成サヤ等の熱劣化が著しく、コスト
上昇の一因となるという欠点も存在した。
このため銀等を主成分とする安価な内部電極を用いてる
ため1000℃以下の低温で焼結が可能であり、かつ誘
電率が大きく誘電体損失が小さい高誘電率磁器組成物の
開発が望まれていた。
これらの要求に対し特開昭52−87700号公報に示
されているような Pb(F’evaWva)x −(Fel/2Nbl/
9)l−XO8(Xが02≦0.5)の材料が知られて
いる。また特開昭53−15591号公報にはこの材料
系にSiOを加えることも試みられている。しかしなが
らこの材料系において誘電体損失(tanδ)の温度特
性が悪く、絶縁抵抗も小さい。さらに機械的強度が弱く
割れ、欠けが発生しやすいため積層セラミックコンデン
サを作成した場合、実用上火きな問題となっていた。
[発明の目的] 上記の欠点を改良し、誘電率、絶縁抵抗が太き(tan
δの温度特性および機械的強度にすぐれ、さらに鍋温負
荷および耐湿性を改良した低温焼結タイプの高誘電率磁
器組成物を提供することを目的とする。
[発明の概要] 本発明は酸化バリウム(Bad)、酸化カルシウム(C
aO)の少なくとも1種、酸化鉛(pbo)、酸化鉄(
Fe20B ) +酸化ニオブ(Nb205)l e化
タングステン(WOa)、酸化銅(CuO)からなりx
Pb(Fe172NJ72)O3−yM(Cu17zW
vz)Oa (ただしMはBa、 Caの少なくとも1
種)で表わしたときX=90〜99.5 、 y = 
0.5〜10の基本組成物100重量%に対し、添加物
として酸化マグネシウム(MgO)及び酸化コバルト(
CoO)をそれぞれ0.01〜10重童チ含有させた高
誘電率磁器組成物、および必要に応じ該高誘電率磁器組
成物にさらに添加物として酸化マンガフ (MnO)を
0.01−1.0重tit%含有させたものである。
つぎに本発明の組成の限定理由を述べる。まずxPb(
Fe172Ntg72)O3−yM(CuyzWvz)
Oaで表わされる基本組成物のXが90〜99.5.Y
が0.5〜10の組成範囲に限定した理由はx=90未
満では常温における誘電率が低下しコンデンサ材料とし
て適さないためであり、y=0.5未満ではtanδを
低下せしめ、低温焼結に寄与するM(Cuv2Wv2)
08(M:Ba、Ca)の効果がほとんど得られず、y
=10以上では誘電率が低下しtanδが増加するため
である。
またMgOの含有量を0.01〜1.os量係に限定し
た理由は、 o、ol:ax%未満では機械的強度、絶
縁抵抗の向上が期待できず 1.011■を越えた場合
には誘電率、絶縁抵抗が低下し、かつ十分な焼結がなさ
れず比蓮、も小さく実質的に焼結温度が高くなるためで
ある。Cooの含有)で″を0.0X〜1.0重量%に
限定した理由は、0.01.i匍饅禾満ては、焼結体内
部のボア(空孔)を減少させ、比まを高めて、機械的強
度を向上させる効果がほとんど境ゎれず、応じM n 
Oを添加するが、その含有量を0.0X〜1.0重量%
に限定した理由は、0.01沖b%末θjではtanδ
の温度特性を改善し積層コンデンサとしたときの高温負
荷特性および耐湿特性を数置するMnOの効果がほとん
ど表われず、1.0亀b−チを越えた場合にはtanδ
が増加するためである。
[発明の実施例] 本発明に係る尚誘電率仙・器組成物は、たとえば以下の
如く製造される。まず出発加料としてpbo。
Fe 20B、 WOB、 Nb 205. CaCO
3,BaCO3,Cub、 Mgco8゜MnC0B、
 CoC0B 等を用い、第1表に示した配合比になる
ように杵匍した。
これらの&Flをボールミルで湿式混合しA三稜700
〜800°Cで焙焼を行い、再びボールミルで粉砕し乾
燥した粉末にP、 V、 A等のバインダーを添加し約
0.81on/−の圧力で直径17. Oyφ厚み12
顛の円板状試料な作成、シた。これらの成形体をマグネ
シア製のサヤに入れ絵素雰囲気中または空気中で850
〜950℃2峙間0−)本焼成後、焼結体に銀ペースト
を塗イわし600〜700℃で焼付は測定試料とした。
ここで誘電率およびtanδは周波数IKHzで迎1足
し尿1表に示す。
以下余白 第1表において参考例は本発明の岬、回外のものであり
、比較のため示した。
第1表から明らかなように本発明の範囲内のものは誘電
率が太きいもので約22000〜29000の高い値を
示し、誘電体損失(janδlj:0.3二〇、8%程
舵のきわめて小さな値を示しながら900°C以下の低
温での焼成が可能である。
さらに第1図は実施例9、第2図は実施測寸V。
第3図は実施例41、第4図は実施例57のそれぞれの
誘電率およびtanδの温就特性を示した。
捷た参考例として参考例1.29を・第5図に、伶考例
20を第6図に、参考例48を第7図にそれぞれの誘電
率およびtanδの温度特性を示す。
第1表および第1図乃至第7図から明らかなように、本
発明になる磁器組成物はPb(Fe17BNbv2)O
B(’−M(Cu l、/2Wl/2 )08 (M 
:Ba、 Ca )が1治することにより常温における
@電率がPb(Fe172Nb17z)OBがlQQm
o1%の場合に対し3.5〜5倍と飛跡的に向上する。
さらにtanδが約1/10と大幅に低下していること
がわかる。少量のMgO、Cooの除却は比抵抗をMg
Oを冷加しない場合に比して大幅に向上させており、M
gOが存在しても変化しない。また焼結体比重も向上さ
せていることから焼結体の緻密化が促進されている。捷
た少量のMnOの添加は低温(−55℃)におけるta
nδを冷加しない場合に比して1/2から115と大幅
に低下させ、高崗(125℃)においてもtanδを2
/3から1/2に低下させていることかわかる。MgO
,Cod、 MnOのそれぞれの冷加t1が001〜1
−Gチの昶囲での共存下にνいてはそれぞれ単独に作用
し特性を向上させており、お互いの長所を打ち消すよう
な作用は全くないという大きな特徴を治していることが
わかった。
つぎに機械的強度の評価には曲は強度を用いた。
曲は強度の御1足は得られた誘電体セラミック円板を厚
さ1Mまで両面研削を行って競市に仕上け、その後仁ダ
・イヤモンドカッターでむ円板の中心部分から幅3緒の
試料板を切り出し、切断面の傷の影響を増り除<7hめ
に切断面をSiCサンドベーパ# 一−C1唄次800 →1500 →2000”と研磨
したのちエツジを丸めて仕上け、インストロン万能試験
機を用いて三点曲は法で行った。
曲げ強度(抗折力)は次式による。
 Pmt 抗折力=2azw ここで Pm:最大破壊荷重(にt) t;支点間距離 (−) d :試料の厚さ (譚) W:試料の幅 (圀) である。
本発明の実施例のデータを参考例とともに第2表に示す
以下余白 第2表 この結果第2表から明らかなように少旬のMgO。
Cooを添加することにより機械的強度も大幅に改善で
きることが明らかである。この事実は回路基板上に直接
半田付されるチップ部品として非常に有利である。なお
、10重8%を越えるMgO,Coo。
M n Oの添加では、機械的強度の向上はみられない
つぎに尚温負舘試験および酬湿性試か)を行った。
この高温負荷試験および耐湿性試験に用いた積層コンデ
ンサは、焙焼後の粉体にたとえばポリビニルブチラール
、ポリエチレングリコール、オクチルフタレート等のバ
インダーとトリクロールエチレン、エチルアルコール等
の溶剤を適当遺、加え、通常のスラリーを作成しドクタ
ープレイド装置を用いて50μm厚みのシートを作成し
、′小、極を印刷り、、 8層・切断の後に焼成し、外
部電極を取りつけて4.5 X 3.2 amで1μF
の積層チップ形コンデンサを作成した。この積層コンデ
ンサ100個に対して日本電子機械工業会規格RC−3
698B軍子機器用槓層コンデンサ(チップ形)に示さ
れている高温負荷試験および耐湿性試験を行い、試験後
の故障率および容量の変化を調べ、それぞれ第3表およ
び第4表に示す。
なお各試験は上記規格に基づき尚温負荷試験は50V、
DC印加状B、 125°Cx 1000 時ftJl
後ノ%性ヲ、また耐湿性試験け25V、DC印加状態、
40℃、95%RH,500時間後の特性を評価した。
以下余白 第3表および第4表から明らかなように、少量のMnO
を添加することにより大幅に故障率が改谷され容量の変
化率も小さくなり、市温負荷特性、駒湿性にすぐれてい
ることが確認された。
なお上記実施例では出発原料として酸化物、炭酸化物を
用いたが、他に高温において酸化物に代わるシュウ酸化
物等の有機金属化合物を用いても同様の効果が得られる
ことは1゛うまでもない。
[発明の効果] 以上のように本発明では防電率が太き(、tanδの温
度特性、機械的強度にすぐれ、特に少量のMgO,Co
oを含有させることにより比抵抗を大幅に向上させ、さ
らに少量のM n Oを含有させることにより高温負荷
特性および胴湿性を改善した低温焼結タイプの高誘電率
磁器組成物が付られ、■梁上きわめてすぐれたものと言
える。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明に係る高誘電率磁器組成物の
特性例を示す曲線図、第5図乃至m7図は参考例として
の高誘電率磁器組成物の特性例を示す曲線図である。 代理人 ヲ]ユ理士 則 近 沙k 佑(ほか1名)第
 1 図 第 2 図 P!L友(a(:’) 第 3 図 温展C’C) 第 4 図 一5θ θ 6θ /θθ /6ρ 第 5 図 う瓢皮(6c) 第 6 図 益友(・C) 9=−L(−C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 酸化バリウム、酸化カルシウムの少々くともl
    s、酸化鉛、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化タングステン、
    酸化銅からなり、y、Pb (Fe]72NbV2 )
    OB−yM (Cu172W17z)Os (ただしM
    はBa、 Caの少なくとも1種)で表わしたとき、X
    −90〜99.5 y−0,5〜lOの基本組成物10
    0重鋤チに対し、添加物として酸化マグネシウム及び酸
    化コバルトをそれぞれ0.01〜1.0 :mj、量%
    官有させたことを特徴とする高誘電率磁器組成物〇 (2、特許請求の範囲第(11項記載の高誘電率磁器組
    成物においで添加物としてさらに酸化マンガンを0,0
    1〜10皿量チ含有させたことを特徴とする高誘電率磁
    器組成物。
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