JPS6046969A - 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１１００℃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、チタン酸バリウム（Ｂ
ａＴｉＯｓ）　を主成分とする磁？Ｊ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（ＢａＴｉＯｓ）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
のだ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会４を使用しなければならず
、製Ｚ１□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１１００℃以下で焼結できる磁器
が必要である。

まだ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［有］ｉ　ｌ　１ｔａｒ７Ｓｐｅｃｉｆｉｃ
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
いる。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、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加わり、チップコンデンサに
クラックが発生したシ、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はど、クラッ
クが入りゃすく、容易に破損するだめ、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問題である。

トコロチＰｂ　（Ｍｇ　１，２ｗ１／２）Ｏｓ　Ｐ　ｂ
　Ｔ　１０Ｂ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７７．カヤ（Ｎ、Ｎ、Ｋｒａｉｎｉｋ　
ａｎｄ　Ａ、Ｉ。

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

１、　ｐｐ　７（１−７２，Ｊａｎｖａｒａ　１９６０
））より提案があり、また（ＳｒｘＰｂ　１−Ｘ’ｒｉ
ｏｓ人（ＰｂＭｇ　ｏ、５ｗ。、、ｏ、　）　Ｂ　Ｃた
だし、ｘ＝０〜０．１０　、　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９
１０−９５０　℃の温度で焼結テき、ｐｂ　（Ｍｇ□、
ｗ、、、）ＯｓとＰｂＴｉ０．との２成分系からなり、
これを、　（Ｐｂ　（Ｍｇｖ２ｗ、、３ｏ、　）、　（
ＰｂＴ　ｉ　Ｑ　）、−エと表わしたときに、Ｘが０．
６５（ｘ≦１．００の範囲にある組成物を提案した。こ
の組成物は、誘電率と比抵抗との積の値が高く、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、上記組成物社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（Ｍｇ１．、Ｗ、７２）Ｏｎ　−ＰｂＴｉ０
ｉ系を含む３成分系については、特開昭５５−１１１０
１１号公報においテｐｂ（ｙｔｇｓｙ２ｗ１７Ｊｏｓ　
ＰｂＴｉ０１　ｐｂ（Ｍｇｔ７ｓＮｂ＊７３）ｏｓ系が
、特開昭５５−１１７８０９号公報においてＰｂ　（Ｉ
ｖ’Ｉｇ　１，２ｗ１．、）ｏ、　ＰｂＴｉ０ｉ　Ｐｂ
（Ｍｇｓ７３Ｔａ２７３）Ｏｎ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（ＰＴｉｇｓｙＪ’１７ＪＯｓ　
ＰｂＴｉ（％　−Ｐｂ（Ｉｎ□、Ｎｂ　１．□）０．３
成分組成物を既に提案している。この組成物は、９００
〜１１００℃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ーしかしなが
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、９００〜１１００℃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・タングステン酸鉛（Ｐｂ　（Ｍｇ　１７；Ｗ　ｔ／
□）Ｏ１〕、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ）およびインジ
ウＡ　１１　ニオブ酸鉛（Ｐｂ　（Ｉ　ｎ　１．ｙ２Ｎ
ｂ　ｌ／２）Ｏｓ　）からなる３成分組成物を（Ｐｂ　
（禽、、ｗ１／□）０３〕工（ＰｂＴｉＯｓ）ｙ（Ｐｂ
　（Ｉ　ｎ　１，２Ｎｂ　、、、）ｏｓ　）、と表わし
たときに（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ、ＱＱ　）、この３
成分組成図において、以下の組成点 （Ｘ＝０．７９６　、　）’＝０．１９９　、　ｚ＝０
．００５　）（ｘ＝０．４８　、７＝０．１２　、　ｚ
＝０．４０　）（Ｘ＝０．２１　、３’＝０．０９　、
　ｚ＝０．７０　）（ｘ＝０．１２　、ｙ＝０．１８　
、ｚ＝０．７０（ｘ＝０．３９８　、ｙ＝ｏ、Ｆｉ９７
　、ｚ＝ｏ、ｏ０５を結ぶ線上、およびこの５点に囲ま
れる組成」Ｉ・１Σ囲にちる主成分組成物に、副成分と
して、マンガン・クングスデン酸鉛［Ｐｂ　（Ｍｎ　ｚ
７ｓＷ□、、）０８：）を主成分に対しＣ，０・０５〜
２ｍｏｌｊ　％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。

出発原料として純塵９９．９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（
ＳＸＵ、）、酸化チタｙ　（ＴｉＯｚ）、酸化インジウ
ム（Ｉ　ｎ２０ｓ　）、ｆｌ＋２化ニオブ（Ｎｌ）２０
Ｓ　）、お工び炭酸マンガン（■＋ＣＯ３）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後７５０−８
００°Ｃで予焼を行ない、この粉末ヲボールミルで粉砕
し、日別、乾慄後、有機ノくインダーを入れ、整粒後プ
レスし、試料として直径１６間、ノＪさ約２闘の円板４
枚と、直径１６　ｉｎ　、厚さ約１０　ｍｍの円柱を作
成した。次に試Ｔ斗は空気中９００〜１１００℃の温度
で１局間焼結した。焼結した円板４枚の上−ト面に６０
０℃で銀電極を焼付け、デジタルＬＣＲメーターで周波
数ＩＫＩＩｚ、電圧ＩＶｒ　、ｍ、　ｓ　、温度２０℃
て８縫と誘電４０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、比抵抗を算出
［７た。

機緘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０．５　ｖｔｒｔｔ、＠２　ｍｙｔ、長さ約」３
間の矩形板金１０枚切り出した。支点間距離を９門にと
り、二点法で破壊荷重ＰｍＣＵ］を測定し、τ−３Ｐｍ
Ｌ　〔Ｗｔｊ ｋｇ／ｃｒｉ”Ｊなる式に従い、抗折強度τ（ｋｇｙａ
Ａ　１１をめた。

ただし、ｌ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　、／ｍＷ１／２
）０３　〕、　ＣＰｂＴ　ｉ　Ｏｓ　）ｙ（Ｐｂ　（Ｉ
ｎ　、、Ｎｂ　、、２）Ｏｓ　：）　、の配合比Ｘ　＋
　”Ｉ　＋　Ｚおよび副成分添加量と誘電率、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　１
／□”１／２）Ｏｓ　Ｐ　ｂＴ　ｔ　Ｏａ　Ｐｂ　（Ｉ
　ｎ　１／□Ｎｂ　ｔ７ｚ）Ｏｘ　３成分組成物にＰｂ
　（励ｔ７ｓＷｓ／３）Ｑ、を特定の割合いで添加含有
せしめたものは、誘電率が９８０〜３４４０と高く、誘
電損失が０．２〜３．１％と小さく、比抵抗が２０℃に
おいて１．４　×１０１２〜７．５　ＸＩＱ１３Ω・儂
と高く、しかも１２５℃においてもａ　、　ａ　ｘ　ｔ
ｏｌＱ〜９．４Ｘ　１０１２Ω・αという高い値を示し
、さらに抗折強度も９７０〜１４１０ｋｇ／／ＣＴＬと
実用上十分高い値を示す信頼性の高す実用性の極めて高
い磁器組成物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組成物は焼結温度が１１００℃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（Ｐｂ（Ｍｇ□７２Ｗ＋／ｚ）Ｏａ　−’ｘ’
−ＰｂＴｉＯａ　）ｙ［Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ　１／２
）Ｏｎ　］　２と表わしたときに（ただし、Ｘ　＋　７
　＋ｚ＝１．ｏｏ）、この３成分組成図において、以下
の組成点 （ｘ＝０．７９６　、　ｙ＝０．１９９　、　ｚ＝０．
００５　）（Ｘに０．４８　、　ｙ＝０．１２　、　ｚ
＝０．４０　）（Ｘ＝０．２１　、　ｙ＝０．０９　、
　ｚ＝０．７０　）（ｘ＝０．１２　、７＝ｏ、１ｓ　
、　ｚ＝０．７０　）（ｘ＝０．３９８　、　７＝０．
５９７　、ｚ＝０．００５　）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０．０５〜２ｍｏ１％に限定される
。主成分組成範囲において、組成点２，１５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１５．１６，７，３．２を結ぶ線の外側では誘
電率が小さくなり実用的でない。また副成分であるＰｂ
　（Ｍｎ　ｚ／３　Ｗ１７３）Ｏｓの添加量が０．０５
ｍｏｌチ未満では抗折強度の改善効果が小さく、２ｍｏ
ｌＺ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。

【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)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム・タングステン酸鉛ＣＰｂ　（Ｍｇ
   　１／□Ｗ□７２）Ｏｓ　〕、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ
   ｓ）およびインジウム・ニオブ酸鉛〔Ｐｂ（ＩｎＸ／２
   Ｎｂ１／２）０．〕からなる３成分組成物を（Ｐｂ（Ｍ
   ｇ１／ｚＷ１／ｚ）Ｏｎ　）ｘ［ＰｂＴｉｏｓ　）ｙ（
   Ｐｂ（Ｉｎ□７□Ｎｂ工／２）Ｏ３）２と表わしたとき
   に（ただし、Ｘ　＋　ｙ＋ｚ＝１．ｏＯ）、この３成分
   組成図において、以下の組成点 （ｘ＝０．７９６　、ｙ＝０．１９９　、ｚ＝０．００
   ５　）（ｘ＝０．４８　、　ｙ＝０．１２　、　ｚ＝０
   ．４０　）（Ｘ＝０．２１　、７＝０．０９　、　ｚ＝
   ０．７０　）（ｘ＝０．１２　、　ｙ＝ｏ、ｉａ　、　
   ｚ＝０．７０　）（Ｘ＝０．３９８　、　ｙ＝０．５９
   ７　、　ｚ＝０．００５　）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　（Ｍｎ　２
   ／３Ｗｌ／３）０１　）を主成分に対して０．０５〜２
   ｍｏ１％添加含有せしめてなることを特徴とする磁器組
   成物。