JPS6046966A - 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１０５０’Ｃ以下の低温で
焼結でき、誘′ε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−ｉ！Ｉｉ度の高い磁２（
組成物に関するものである。

従来、誘電体磁訂組成物として、チタン酸バリウム（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
バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とするものは、焼結
温度が通當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第４料、例えば白金、パ
ラジウムなどの高価な青金４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
ンサを女く作るためには、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、高信頼性の部品を
要求する米国防総省の規格であるミリタリースベシフイ
ケイション（Ｍｉ　１　ｉ　ｔａｒ７Ｓｐｅｃｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ　）のＭＩＬ　−Ｃ−５５６８１Ｂでは、室
温における値のみならず、１２５℃における値も定めら
れており、これをみてもわかるように信頼性の高い磁器
コンデンサを得るためには温源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。

まだ、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
クが入シやすく、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型費な問題である。

ところでＰｂ（Ｍｇ１７ｘＷｓ７ＪＣｈ　ＰｂＴｉＯｓ
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、Ｋｒａｉｎｉｋ　ａ
ｎｄ　Ａ、Ｉ。

Ａｇｒａｒｏｖｓｋａｙａ（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄ
ｏｇｏ　Ｔｅ１ａ、　Ｖｏ、２．　Ｎｏ。

１・ｐｐ　７０〜７２．　Ｊａｎｖａｒａ　１９６０）
）より提案があり、また（ＳｒｘＰｂ　１−ｘＴｊＯｓ
　）　ａ（ＰｂＭｇ　ｏ、ｓＷｏ、５０３）　Ｂ　（た
だし、ｘ＝ｏ〜０．１０　、ａ＝０．３５〜０．５　、
ｂ＝０．５〜０．６５　、ａ　＋　ｂ＝１　）について
は、モノリシックコンデンサおよびその製造方法どして
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５２−２１６６９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、これらの磁器組成物の実用性は
明らかにされていない。

一方、本発明者等は既に９１０−９５０℃の温度で簡結
でき、Ｐｂ　（Ｍｇｌ／、Ｗｌ、、）□ｓとＰｂ　Ｔ　
ｉ　Ｏｓとの２成分系からなり、これを、［Ｐｂ　（Ｍ
ｇ　Ｉ／□Ｗ、、）０３　）工（ＰｂＴｉＯｓ　）　１
−２と表わしだときに、Ｘが０．６５＜Ｘ≦１．００の
範囲にある組成物を提案した。この組成物は、誘電率と
比抵抗の積の値が高く、誘電損失の小さい優れた電気的
特性を有しているものである。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（Ｍｇ１７ｚＷ１７ｚ）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯｓ
系を含む３成分系についてｔｌ、％開昭５５−１１１０
１１号公報においてＰｂ（ＭｇニアｚＷ＋７ｚ）Ｏｎ　
ＰｂＴｉＯｓ　Ｐｂ（Ｍｇ１７ｓＮｂｚ７ａ）Ｏｓ系が
、特開昭５５−１１７８０９号公報においてｐｂ　（Ｍ
ｇ　１／２　Ｗ□７ＪＯｓ　ＰｂＴｉＯｓ　Ｐｂ（ｈ７
Ｉｇ１７３Ｔａｔ７．）Ｏｘ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
用性も明らかにされていない。

本発明者等も既にＰｂ（Ｍｇ１７□Ｗｚ７ＪＯｓ　Ｐｂ
Ｔｉ０３−Ｐｂ（Ｎｉｌ／３Ｎｂ、、３）Ｏｎ　３成分
組成物を既に提案している。この組成物は、９００〜１
０５０℃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ものである。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、特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
ム管タングステン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ□ｚｔＷｔ／１）Ｏ
ｓ　）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ）およびニッケル・
ニオブ酸鉛（Ｐｂ　（Ｎｉ　、、、Ｎｂ　、、）Ｑ、　
）からなる３成分組成物を、（ｐｂ　（ｍ　ｌ／、ｗｌ
、）Ｏｓ　）工（ＰｂＴｉＯら［ｐｂ　（Ｎｌ　１１Ｂ
Ｎｂ　１／３）Ｏｘ　〕ｚと表わしだときに（ただし、
Ｘ＋３’＋ｚ＝１．ＯＯ）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＝ｏ、４９５　、ｚ
＝０．０１　）（Ｘ＝０．１９５　、　ｙ＝０．４５５
　、　ｚ＝０．３５　）（Ｘ＝０．１０　、　Ｖ＝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ある主成分組成物に、副成分とし
て、マンガン・タンタル酸鉛［：Ｐｂ（Ｄｉｎ□／２Ｔ
ａ　ｓ／□）０．〕を主成分に対して、０．０５〜６ｍ
ｏ１％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）
、Ｃｕｔマグネシウム（ＭｇＯ）　、４Ｒ化タングステ
ン（Ｗｏ、）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ニッケル
（Ｎｉｐ）、酸化ニオブ（Ｎｂ＋　Ｏｓ）、酸化タンク
＃　（Ｔａ２０ｓ）および炭酸マンガン（ＭｎＣＯｓ　
）を使用し、表に示した配合比となるように各々秤量し
た。次に秤量した各材料をボールミル中で湿式混合した
段７５ｏ〜ｓｏｏ’ｃ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、試料としてｍ　’＆　１６　ａｒｍ
　、厚さ約２朋の円板４枚と、直径１６　＊ｘ　ｓ厚さ
約１０朋の円柱を作成した。次に試料は空気中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６０θ℃で銀電極を焼付け
、デジタルＬＣＲメーターで周波数ＩＫＨｚ　、　ｍ圧
ＩＶｒ、ｍ、ｓ、温度２０℃で容是と　’ｔＴｉ、損失
を測定し、誘電率を鍔゛出した。。

次に超絶縁抵抗計で５０Ｖの電用を１分間印加して、絶
縁抵抗を温度２０°Ｃと１２５°Ｃテ１ｉｌｌ定し、比
抵抗を算出した。

機械的性質を抗折強仰でｔＹ価するため、焼結した円柱
から厚さ帆５　ｍｍ、幅２＋１１１１１．長さ約１：３
朋の矩形板を１０枚切り出しだ。支点間距離を９藷にと
り、ｋｑ／ωｄ〕なる式に従い、抗折強度τＣ／に９／
ｃｖＩ〕をめた。

ただし、ｌは支点間圧ｊ准、ｔは試料の厚み、Ｗ　＋＝
ま試料の幅である。電気的特性（弓、円板試料４点の甲
−均値、抗折強度は矩形板試料１０点の平均値よりめた
。このようにしてイリら２１．た磁器の主成分〔Ｐｂ（
Ｍｇ　１／ｘＷｘ／２）Ｏｓ　）Ｘ［Ｐ　ｂＴ　ｉ　Ｏ
ｓ　＋ｌｙ　（Ｐｂ　（Ｎｉ　、／３Ｎｂ　、／３）Ｏ
ｓ　）　２の配合比Ｘ、Ｖ＋ｚおよび副成分添加量と１
透１［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　（］ＶＩｇ　
ｓｙ□Ｗ１７□）Ｏｓ　Ｐ　ｂ　Ｔ　１０ｓ　Ｐｂ　（
Ｎｌ　１／３Ｎｂ　、／３）Ｏｓ　３成分組成物に副成
分として、ｐｂ　（Ｍｎ　１／、Ｔａ　ｌ／１）０３を
特定の割合いで添加含有せしめたものは、誘電率が３１
００〜１３５３０と高く、誘電損失が０．１〜２．２％
と小さく、比抵抗が２０℃において２．ａ　ｘ　ｔｏｉ
２〜１．５　ＸＩＱ１３Ω・ぼと高く、しかも１２５℃
においても１．Ｉ　ＸＩＯ”〜４．Ｉ　ＸＩＯ”Ω・儂
という高い値を示し、さらに抗折強度も１０１０〜１４
５０　ｋｇ／ｃｄ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であることがわかる。こ
のように優れた特性を示す本発明の磁器は焼結温度が１
０５０℃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。図
は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させである。

本発明は、主成分組成物を（ｐｂ（Ｍｇ、、□Ｗ１／ρ
ｏｎ）工（ＰｂＴｉＯｓ）アＩ：ｐｂ　（Ｎｉ　１７３
Ｎｂ　２７３）Ｏｓ　：）２と表わしたときに（ただし
、ｘ十Ｙ＋ｚ＝１．ｏＯ）、その組成は３成分組成図に
おける点 （ｘ＝０．６９３　、　ｙ＝０．２９７　、　ｚ＝（１
，０１）（ｘ＝０．４９５　、３’＝０．４９５　、　
ｚ＝０．０１　）（ｘ＝０．１９５　、　ｙ＝０．４５
５　、　ｚ＝０．３５　）（ｘ＝０．１０　、　ｙ＝ｏ
、４ｏ　、　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０．０５〜６ｍｏ１％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を結ぶ腺の外側では、キュリ一点
が実用範囲より高温側に大きくずれるため、誘電率が小
さくなり、組成点１９，２を結ぶ線の外側では、キュリ
一点が実用範囲より低温側に大きくずれるため、誘電率
が小さくなり、実用的ではない。

また副成分である、Ｐｂ　（Ｍｎ　１７２’ｌ’ａ　１
．）Ｏｎの添加量がＱ、０５　ｍｏノチ未満では抗折強
度の改善効果が小さく、６　ｍｏｌチを超えると逆に抗
折強度が小さくなるため実用的ではない。

【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。 特許出願人　日本電気株式会社 Ｐｂ（ＮＬ１／３Ｎｂ２／３）０３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシラノ、ψタング：１．　テア　ｒｌｌ　
   ＠”ｌ　［Ｐｂ　（Ｍｇ　、／２　）Ｗ、／□）０３〕
   、チタン酸鉛ＣＰｂＴｉ０３）およびニッケル・ニオブ
   酸鉛（ｐｂ　（Ｎｌ　ｌ／３Ｎｂ　２／３）Ｏｓ　〕か
   らなる３成３成成物を（ｐｂ（へ句、／２Ｗ１／□）０
   ．）、ＣＰｂＴｉ０３）、ＣＰｂ（Ｎｉ、。 Ｎｂ２７３）０３〕２と表わしたときに、（ただし、Ｘ
   　＋　ｙ＋ｚ＝１．００）この３成分組成図に訃いて、
   以下の組成点 （ｘ＝０．６９３　、ｙ＝０．２９７　、ｚ＝０．０１
   　）（ｘ＝（１，４９５＋　ｙ：０．４９５　、ｚ＝０
   ．０１　）（ｘ””０．１９５　、　３’＝０．４５５
   　、ｚ　＝０．３５　）（ｘ＝０．１０　、ｙ＝ｏ、４
   ｏ　、ｚ＝０．５０　）（ｘ＝０．０６　、ｙ＝０．２
   ４　、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・タンタル酸鉛［Ｐｂ　（Ｍｎ　Ｉ／２Ｔａ　１
   ７２）Ｏｓ　）を主成分に対して０．０５〜６ｍｏ４チ
   添加含有せしめてなることを特徴とする磁器組成物。