JPS6033258A

JPS6033258A - 磁器組成物

Info

Publication number: JPS6033258A
Application number: JP58137995A
Authority: JP
Inventors: 治彦宮本; 米沢　正智
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1983-07-28
Publication date: 1985-02-20
Also published as: JPS6230151B2

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１０５０℃以下の低温で焼
結でき、誘電率が高く、室温および高温における絶縁抵
抗が高く、し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、チタン酸バリクム（Ｂ
ａＴｉＯｓ　）を主成分とする磁器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
酸パリクム（ＢａＴ　ｉｏｎ　）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サ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、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、製造コストが高くつくという欠点がある。積層形コ
ン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１０５０℃以下で焼結できる磁器が
必要である。

また磁器組成物の電気的特性として、誘電率が高く、誘
電損失が小さく、絶縁抵抗が高いことが基本的に要求さ
れる。さらに絶縁抵抗の値に関しては、高信租性の部品
を要求する米国防総省の規格であるミリタリースペシフ
ィケイション（Ｍｉｌｉ−ｔａｒｙ　５ｐｅｃｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ）のＭＩＬ−Ｃ−５５６８１ＢにおＬＩ膚で
、室温における値のみならず、１２５℃における値も定
められているように、ｍ顆性の高い磁器コンデンサを得
るためには、室温における値のみならず、最高使用温度
における絶縁抵抗も高い値をとることが必要である。

また、積層形チップコンデンサの場合は、チ。

プコンデンザ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、りが発生したり、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、プコン
デンサの場合も、外装樹脂の応力で、ディ、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Ｇ）は
ど、クラ、りが入りやすく、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　（Ｍｇ％Ｗ坏）　Ｏｓ　−Ｐ　ｂ　Ｔ
　ｔ　ＯＢ　系磁器組成物については既にエヌ、エヌ、
クライニク、エイ、アイ、マグラノフスカヤＮ、Ｎ、Ｋ
ｒａｉｎｉｋ　ａｎｄＡ、１６人ｇｒａｒｏｖｓｋａｙ
ａ　（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄｏｇｏ　Ｔｅ１ａ、Ｖ
ｏ、２゜ｔ’！ｄ、ｐｐ７０〜７２　、Ｊａｎｖａｒａ
　１９６０）より提案があり。

また（ＳｒｘＰｂｌ−ｘＴｉＯｓ）ａ（ＰｂＭｇＯ書Ｉ
ＩＷＯ−１＋０３）ｂ〔ただし、）（＝Ｑ　〜０．１０
、ａは０．３５〜０．５、ｂは０．５〜０．６５であり
、そしてａ＋ｂ＝ｔ’）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
５２−２１６９９号公報に開示されている。しかしなが
ら、いずれも比抵抗に関する開示は全くされておらず、
これらの磁気組成物の実用性は明らかでなかった。また
、本発明者達は既に９１０〜９５０℃の温度で焼結でき
。

Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）Ｏ，とＰｂＴｉ０．二成分系からな
り、これを、（Ｐｂ　（Ｍｇ％Ｗ％）Ｏｓ）、（ＰｂＴ
ｉＯｓ）＊−８と表わしだときに、Ｘが０．６５＜ｘ≦
１，０００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高く、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。

また、Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）　Ｏｓ　−ＰｂＴ　ｉｏ、系
を含む三成分系については、特開昭５５−１１１０１１
においてＰｂ（Ｍｇ％Ｗ％）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯｓ　”ｂ
（ＭｇＨＮｂｙ）Ｏｓ系が、特開昭５５−１１７８０９
においてＰｂ　（Ｍｇ％Ｗ％）０．−ＰｂＴｉＯ，Ｐｂ
（Ｍｇ、４ＴａＨ）Ｏｓ系が、それぞれ開示されている
。しかしながら、いずれも比抵抗や機械的強度に関する
開示は全くされておらず、これらの磁器組成物の実用性
は明らかでなかった。

また、本発明者達は既にＰｂ（Ｍｇ％Ｗ％＞０ｎ−ｐｂ
’ｒｔｏ、−Ｐｂ（Ｎｉ、Ｎｂ５）Ｏｎ三成分組成物を
既に提案している。この組成物は、９００〜１０５０℃
の低温領域で焼結でき、誘電率が高く、誘電損失が小さ
く、室温および高温における絶縁抵抗の値が高い優れた
特性を有している。しかしながら、この組成物は、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、９００〜１０５０℃の
低温領域で焼結でき、誘電率が高く、誘電損失が小さく
、室温および高温における絶縁抵抗の値が高い優れた電
気的特性を有し、更に機械的強度も大きい信頼性の高い
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・タンクステン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）０３〕、チ
タン酸鉛（ＰＬ）ＴｉＯｓ）および二、ケル・ニオブ酸
鉛（Ｐｂ（Ｎｉ　５Ｎｂｐｌ　）Ｏｎ）からなる３成分
組成物を、［Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）０．］８（ＰｂＴｉＯ
ｓ　）、（Ｐｂ（Ｎｉ　ＭＮｂ％　）Ｏｎ　：］　、と
表わしたときに（ただしｚ＋ｙ＋ｚ＝１．００）この３
成分組成図において以下の組成点（ｘ”０．６９３　、ｙ＝０．２９７　、ｚ＝０．０１
）（ｘ＝０．４９５　、ｙ＝０．４９５　、ｚ＝０．０
１）（ｘ＝０．１９５　、ｙ＝０．４５５　、ｚ＝０．
３５）（ｘ＝０．１０　、ｙ＝０．４０　、ｚ＝０．５
０）（ｘ＝０．０６　、ｙ＝０．２４　、ｚ＝０．７０
）を結ぶ線上、およびこの５点に囲まれる組成範囲にあ
る主成分組成物に、副成分として、マンガン・タングス
テン酸鉛［Ｐｂ（ＭｎｑＷお）Ｏｓ）を主成分に対して
、０．０５〜２ｍｏ７％添加含存せしめてなることを特
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９９９％以上の酸化鉛（ＰｂＯ）　
。

酸化マグネシクム（ＭｇＯ）、酸化タングステン（ＷＯ
，）。

酸化チタン（ＴｉＯｚ）　、酸化二、ケル（Ｎｉｐ）　
、酸化ニオブ（Ｎｂｔ”ｌ　）　＊および炭酸マンゴｙ
　（ＭｎＣ０３）を使用し、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７５０〜８００℃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１６ｍ厚さ約２１
１ＩＩの円板４枚と、直径１６關、厚さ約１０１＋ｓ＋
の円柱を作成した。次に本発明の組成範匹の試料は空気
中９００〜１０５０℃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℃で銀電極を焼付け、デジ
タルＬＣＲメーターで周波数ＩＫＨ１，電圧ＩＶｒ、ｍ
、ｓ、温度２０℃で容量と誘電損失を測定し、認電率を
算出した。

次に超絶縁抵抗計で５０Ｖの電圧を１分間印加して、絶
縁抵抗を温度２０℃と１２５℃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０．５ｍ−幅２ｍ１１１、長さ約１３１１１１の
矩形板をＩＯ板切り出した。支点間距離を９冒夙にとり
、二点法で破壊荷重Ｐｍ（Ｋｙ〕を測定し、τ＝をめた
。ただし、ｊ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点の平均値よりめた。このように
して得られた磁器の主成分（Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）Ｏｎ　
：ｌ　ｘ　（ＰｂＴｔＯｓ　）　ｙ　（Ｐｂ（Ｎ　ｉ　
ｓ　Ｎｂ　％　）Ｏｓ　）　の配合比ｘ＋Ｙ＋　１およ
び副成分添加量と誘電車、誘電損失、２０℃および１２
５℃における比抵抗、および抗折強度の関係を次表に示
す。

衣に示した結果から明らかなよ５　Ｋ　Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ
％）０．−ＰｂＴｉ　ｏ、−Ｐｂ（Ｎｉ　、Ｎｂ、　）
　０３三成分組成物に副成分として、　Ｐｂ（Ｍｎ％Ｗ
、　）　Ｏ，を添加含有せしめた本発明の範囲内のもの
は、誘電率が３０００〜１３１１０と高く、誘電損失が
０．１〜２３％と小さく、比抵抗が２０℃において２．
ｌＸ１０”〜１．２ＸｌＯ”Ω・傭と高く、しかも１２
５℃においても５．０ｘｌＯ〜２．５Ｘ１０”Ω・儂と
いう高い値を示し、さらに抗折強度も９９０〜１３９０
Ｋｐ／ｃ１ｉ　と実用上十分高いイムを示す信頼性の高
い実用性の極めて高い磁器組成であることがわかる。こ
うした倹れた特性を示す本発明の磁器は焼結温度が１０
　ｊＯ℃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４
羽の節約にもなるという極めて段れた効果も生じる。

なお、本発明の主成分組成物を〔Ｐｂ（Ｎ１ｇ２Ｗ％）
Ｏｓ　）　ｘ　（Ｐｂ　ＴｌＯｓ　：）　ｙ　［：　Ｐ
　ｂ　（Ｎ　ｉ　ｓＮｂ　％　）Ｏｓ　）　ｚと表わし
たときに（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．ＯＯ）、その組成
は３成分組成図における点（ｒ”０．６９３　、ｙ＝０．２９７　、ｚ＝＝ｏ、ｏ
ｌ）（ｘ＝０．４９５　、ｙ＝０．４９５　、ｚ＝０．
０１）（ｘ＝ｏ、１９５　、ｙ＝０．４５５　、ｚ”０
．３５）（ｘ　＝０．１０　、ｙ　＝０．４０　、ｚ＝
０．５０）（Ｘ＝０．０６　、ｙ　＝０．２４　、ｚ＝
０．７０）を結ぶ線上、およびこの５点に囲まれる組成
範囲に限定され、副成分の添加含有量は主成分に対して
００５〜２ｍｏＪ％に限定される。主成分組成範囲を表
わす３成分組成図において、組成点２，６および組成点
１７．１９を結ぶ線の外側では、高温における比抵抗が
小さくなり、実用的でない。組成点６，１３．１７を結
ぶ線の外側では、ギーリ一点が実用範囲より高温側に大
きくずれるだめ、訪電率が小さくなり、組成点１９，２
を結ふ線の外側では、キュリ一点が実用範囲より低温側
に大きくずれるため、晶型率か小さくなり、実用的では
ない。

また副成分である、Ｐｂ　（Ｍｎ　ｓＷｓ　）　Ｏａの
添加量が０．０５ｍｏＪ％未満では抗折強度の改善効果
が小さく、２ｍｏ１％を超えると逆に抗折強度が小さく
なるため実用的ではない。

なお、図に本発明の主成分組成範囲を示す。図に示した
番号は、表に示した生成物配合比の番号に対応する。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の主成分組成範囲と実施例に示した組成点
を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】マグネシウム・タングステン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）
０１〕、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ　）およびニッケル
・ニオブ酸鉛（Ｐｂ（ＮｉＨＮｂｑ）Ｏｎ）からなる３
成分組成物を（Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）０．〕、［ＰｂＴｉ
０．）、［Ｉ）ｂ（Ｎｉ。Ｎｂ、　）Ｏｓ　）　と表わしたときに、（ただしＸ　
＋　ｙ＋ｚ＝１．００）この３成分組成図において、以
下の組成点（ｘ＝０．６９３　、ｙ＝０．２９７　、ｚ＝０．０１
）（ｘ＝０．４９５　、ｙ＝０．４９５　、ｚ＝０．０
１）（Ｘ＝０．１９５　、ｙ＝０．４５ｊ、ｚ＝０．３
５）（ｘ＝Ｑ、ＩＱ　、ｙ＝ｏ、４ｏ　、ｚ＝＝ｏ、５
ｏ）（ｘ＝０．０６　、ｙ＝０．２４　、ｚ＝０．７０
）を結ぷ線上、およびこの５点に囲まれる組成範囲にあ
る主成分組成物に副成分としてマンガン・タングステン
酸鉛［Ｐｂ（ＭｎｇＷ、５）Ｏｎ’）　を主成分に対し
て０．０５〜２ｍｏＩ！％　添加含有せしめてなること
を特徴とする磁器組成物。