JPS6042277A - 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】 木兄８Ａは、磁器組成物、特に１０００℃以下の低温で
焼結でき、誘電率ガ高く、室温および高温における絶縁
抵抗が高く、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
ａＴｉＯ３）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シである。しかしながら、チタン酸
バリウム（ＢａＴｉ０ｇ）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Ｅ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おる。積層形コンデ
ンサを安く作るた）には、銀、＝、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、出来る
だけ低温、特に１０００℃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＜、
ｕ’を損失が小さく、絶縁抵抗が高いことが基本的に要
求される。さらに、磁器コンデンサの寿命特性を考える
と、一般、に絶縁抵抗の値が小さいと寿命が短くなる傾
向わマわり、またこのような磁器組成物は、温度が高く
なると絶縁抵抗は小さくなるため、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
。しだがって、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らる０ ところで、Ｐｂ（Ｍｇ、ＬＭ〜）Ｏ，−ＰｂＴｉＯ，系
磁器組成物については既にエヌ・エヌ９クライニクとエ
イＱアイーアグラノフスカヤ（フィジコートペルドゴ中
テラＶｏ１．．２．ｆｔｈ　１．　ｐｐ７０〜１９６０
　）　Ｎ、　Ｎ、　ＫｒａｉｎｉｋａｎｄＡ、Ｉ。Ａｇ
ｒａｎｏｖｓｋａｙａ　（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｏｒａｄ
ｏｇｏ　Ｔｅ１ａ、　Ｖｏｌ。

２、隘１．　ｐｐ７０〜７２　、　Ｊａｎｏａｒａ　１
９６０　）よシ提案があシまた、（Ｓｒ　ｐｂ　Ｔｉｅ
ｓ）　（ｐｂＭｇｏ、Ｗｏ、ｏ、凡〔ただ＄　１−ｘ　
＠ しｘ＝０〜０．１０　、　ａは０．３５〜０．５　、　
ｂは０．５〜０．６５であり、そしてａ＋ｂ＝１）につ
いても、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５２−２１．６６２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なさ
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９１０〜９５０℃の温
度で焼結でき、Ｐｂ　（Ｍｇ、Ｑ、）０３とＰｂＴｉ０
．系二成分からなシ、これを（Ｐｂ（Ｍｇψ鴇）０．〕
工ＣＰｂＴ　ｋＯｓ　〕ｉ−ｘと表わしたときにＸが０
．６５＜ｘ≦１．００の範囲にある組成物を提案してい
る。仁の組成物は、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−ｐｂＴｉｏ、系を含む
三成分系については特開１１＋４５５−１１１０１１号
においてＰｂ　（Ｍ蛎、）Ｏｘ−ＰｂＴ１０ａ−Ｐｂ（
Ｍｇ、Ｎｂ、）Ｏ，系が、特開昭５５−１１７８０９　
Ｋ　オいて、Ｐｂ（Ｍｇ＞％）Ｏｓ−ＰｂＴｉ０３　Ｐ
ｂ（’ｇ３４Ｔａ３００ｓ系がそれぞれ開示されている
。しか１７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、これらの磁器組成物の実用性は明らかで
なく、またＰｂ（Ｍｇ％〜）０３　ＰｂＴ１０ｓ　Ｐｂ
（ＭｇイＴ〜預３系（特開昭５５＝１１７８０９号）の
焼結温度は、１０００〜１１５０℃の高温であるため、
銀、ニッケル等を主成分とする安価な金属を内部電極と
して使用するのは困難であった。

さらに、特開昭５６−４８００４においてＰｂＺｒＯ３
−Ｐｂ（Ｍｇ３ＡＮｂ％）０５−Ｐｂ　（Ｍｇ３ｙ％）
０．系が開示されているが、焼結温度が１０００〜１１
５０℃の高温であるため、銀、ニッケル等を主成分とす
る安価な金属を内部電極として使用するのは困難であっ
た。

−また、本発明者達は、既にＰｂ　（Ｍｇめ６）０３　
ＰｂＴ１（％−ＰｂＺｒＯ，三成分組成物を既に提案し
ている（特願昭５６−１５７３１９　）。この組成物は
、９００〜１０００℃の低温領域で焼結でき、誘電率が
高く、誘電率の温度変化がｌトさく誘電率と比抵抗の積
が高く、誘電損失の小さ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つた。

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、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
・タングステン酸鉛（ｐｂ（Ｍｇ才〜）ｏｗ）、チタン
酸鉛（ＰｂＴ１０ｓ　）およびジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ
０３　）なる三成分組成物を（Ｐｂ（Ｍｇ、Ａｏｏｇ　
〕、１：ＰｂＴｉＯｓ　：］、ＣＰｂＺｒ０．Ｊ。

と表わした時に（ただし、Ｘ　十ｙ＋　ｚ　＝　１．　
ＯＯ）この三成分組成図において、 （ｘ＝０．７２　、ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０　）
（ｘ＝０．７９２　、ｙ＝０．１９８　、ｚ＝ｏ、ｏｌ
　）（ｘ＝０．３９６　、ｙ＝０．５９４　、ｚ＝ｏ、
ｏｌ　）（ｘ＝０．１５　．７＝０．３５　、ｚ＝０．
５０　）（ｘ＝０．２７　、ｙ＝０．０３　、ｚ＝０．
７０　）の各点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（
Ｍｎ）を主成分に対して０．０１〜２原子チ添加含有せ
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シ詳細に説明する。

出発原料として純度９９９チ以上の酸化鉛（ＰｂＯ）酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）　、酸化タングステン（ＷＯ
，）酸化チタン（ＴｉＯ７）、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ２）および炭酸マンガン（Ｍｎ　ＣＯｓ　）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關、厚さ約２ａｍの円板４枚と、直径１
６ｍｍ、厚さ１（Ｊｔｒｒｍ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℃で銀電極を焼外付け、
デジタルＬＣＲメーターで周波数Ｉ　ＫＨｚ　、電圧Ｉ
ＶｒＡｓ温度２０℃で容量と誘電損失を測定し、誘電率
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
抵抗を箕田した。機緘的性質を抗折強度で評価するだめ
、焼結した円柱から厚さ０．５　ｍｍ　、幅２闘長さ１
３鉗の矩形板を１０枚切り出した。支点間距離を９日に
よシ、三点法で破壊荷重Ｐｍ（Ｋ９）を測定し　Ｐｍｌ τ±２　；ｔ２　（ＫＰ／ｉ〕なる式に従い、抗折強度
τ（Ｋｐ　／　ｃＪ−：）をめた。ただし、ｌは支点間
距離ｔは試料の厚み、ｗＦｉ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（ＭｇＡ）Ｏｓ　’：’　ｘ　ＣＰｂＴ　ｉ
Ｏｓ　］　ｙ　（ＰｂｚｒＯｓ　）　ｚの配合比！　＋
　）’　＊　ｚおよび副成分添加量と防電率誘電損失、
２０℃および１２５℃における比抵抗および抗折強度の
関係を次表に示す。

表に示した結果から明らかなように、Ｐｂ（Ｍｇ？ｇ）
Ｏｓ−ＰｂＴｉＯ，−ＰｂＺｒＯ３三成分組成物に副成
分として、Ｍ　ｎを添加含有せしめた本発明の範囲内の
ものけ誘電率が１１３０〜３８５０と高く、誘電損失が
０．２〜４６チと小さく、比抵抗が２０℃において３．
０Ｘ１０〜５．４Ｘ１０１３Ω・ａノｌ　と高く、しか
も１２５℃においても５．３Ｘ１０”〜１．９　’Ｘ　
１０１３Ω・ｃｍという高い値を示し、さらに、抗折強
度も１０１０〜１４３０　Ｋ９／ａｌと実用上十分高い
値を示す信頼性の高い実用性の極めて高い磁器組成物で
あることがわかる。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、本発明の主成分組成物を（ｐｂ（λ’ｇｓｆｓ）
Ｏｓ　：］工（ＰｂＴｉＯ，）　［ＰｂＺｒ０．］　と
表わしたときに（ただしｘ’＋ｙ＋ｚ−１，００）その
組成は、三成分組成図において隘３，６，１６　、１８
．５で表示される。

３：（ｘ＝０．７２　、ｙ　＝０．０８　、ｚ＝０．２
０　）６：（ｘ＝０．７９２．ｙ＝０．１９８．ｚ＝ｏ
、ｏｌ）１６：　（ｘ＝０．３９６．　ｙ＝０．５９４
．　ｚ＝ｏ、ｏｌ　）１８：　（Ｘ＝０．１５　、ｙ＝
０．３５　、ｚ＝０．５０　）５　：　（ｘ＝０．２７
　、ｙ＝０．０３　、ｚ＝０．７０　）の各点を結ぶ線
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０．０１〜２原子
チに限定される。主成分組成範囲を表わす三成分組成図
において、点６．３゜５、１８　、１６を結ぶ線の外側
では誘電率が小さくなり実用的でない。点６．１６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。

また、副成分であるＭ　ｎの添加量が０．０１原子チ未
満では抗折強度の改善効果が小さく、２原子チを超える
と逆に抗折強度が小さくなるため実用的でない。

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、表に示した主成分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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １００）この３成分組成図において、 （ｘ＝０．７２　、ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０　）
   （ｘ＝０．７９２　、　ｙ＝０．１９８　、ｚ＝０．０
   １　）（ｘ＝０．３９６　、ｙ＝０．５９４　、ｚ＝（
   １，０１）（Ｘ＝０．１５　、ｙ＝ｏ、３５　’、ｚ　
   ＝０．５０　）（ｘ＝０．２７　、ｙ＝０．０３　、ｚ
   ＝０．７０　）の各点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（Ｍｎ）を主成分に対して００１〜２原子チ添加含有
   せしめてなることを特徴とする磁器組成物。