JPS6049151B2 - 誘電体磁気組成物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高い誘電率を有し、温度に対する誘電率の変化
が小さい誘電体磁器組成物の製造方法に関するものであ
る。

さらに具体的に官えば、誘電率が高く、損失角が小さく
、かつ誘電体率の電圧依存性が小さいことを特徴とする
誘電体磁器組成物の製造方法に関するものである。

従来より誘電率が１０００景上の高誘電率磁器ではＢａ
Ｔ１Ｏ。

系磁器が広く実用化されているが、誘電率が大きくなる
ほど誘電率の温度変化が大きくなる。すなわち、温度２
０℃において誘電率が約４０００以上になると、温度２
０〜８５℃の範囲でその容量変化率が−４０％以上にな
り、また印加電圧によつても誘電率が大きく変化するた
め、高い誘電率を利用して小型大容量のコンデンサを作
製することは困難であつた。それは温度や電圧による変
化あるいは経時変化が大きいため、容量の初期値に大き
く余裕をとる必要があつたためである。本発明は特にセ
ラミックコンデンサにおいて、上記現象が無視できない
程度に発生していることを実験的に確認し、このような
現象の生じ難い誘・重体磁器組成物を開発し、その結果
、従来のチタン酸バリウム系誘電体を使用した場合に比
べ体積において５分の１程度で使用できる高性能な誘電
体磁器組成物の製造方法を提供するものである。

本発明の磁器誘電体組成物の特徴は、フその組成を ５ｒＴｉ０３３５〜６０ｗｔ％ ＰｂＴｉ００１４〜３５Ｗ”％ Ｂｉ２０３・ Ｔｉ０２１５〜３５Ｗｔ％Ｃａ５ｎ０３
２〜１０ｗｔ％ ５の範囲内とする点にあり、上記の組成物の割合を変化
させることにより温度特性が自由に変化し、誘電率が高
く、損失角が小さく、かつ耐電圧の高い優秀な特性を示
すものである。

なお、従来よりＳｒＴｉＯ３は知られているが誘電率は
３２０と高く、温度係数は−３２００×１Ｃｆ／℃であ
ることは公知である。

これの材料は従来は温度補償用材料として用いられてい
たが、この材料にＰｂＴｌＯ３，Ｂｌ２Ｏ３●ＴｉＯ２
，ＣａＳｎＯ３の３成分を添加することにより誘電率が
高く、温度変化率を小さくすることに成功した。また、
上記の単体材料では良好な磁器を作ることも非常に困難
であり、上記物質の単体では本目的である磁器誘電体組
成物としては価値のないものである。

しかし、本発明者らは数多い実験結果よりＳｒＴｌＯ３
−ＰｂＴ′ＩＯ３−Ｂｌ２Ｏ３●ＴｉＯ２−ＣａＳｎＯ
３系の固溶体による組成物は従来まで得られなかつた磁
器誘電体組成物が得られることを見出したものである。

本発明の組成物において、あらかじめ単一固溶体になつ
ているＳｒＴｉＯ３成分を用いることは、誘電率および
温度変化率を良好にし、再現性のある磁器を作る働きを
する。

また、ＳｒＴｌＯ３成分は高周波での損失角を良好にす
る作用があるが、余り多量に含まれると誘電率を低下さ
せる原因にもなる。ＰｂＴｌＯ３成分が多量に含まれる
と誘電率は高くなるが、温度変化率が大きくなる原因に
なる。

また、Ｂｉ２Ｏ３・ＴｉＯ２成分は多量に含まれると誘
電率の低下する原因になり、また良好な磁器を作ること
もできなくなる。ＣａｓｎＯ３成分は誘電率の低下を最
少限に防止し、さらに温度変化率を著しく良好にする作
用があるが、ＣａｓｎＯ３成分が著しく多くなると逆に
誘電率か低下する。

以上のようにそれぞれの成分の働きを示した．”が、こ
れらの１種類または２種類の成分が欠けた場合は本目的
の磁器を作るのに効果が全くなく、本範囲内の成分が集
まつて本目的てある良好な磁器が得られるものである。

なお、ＳｒＴｉＯ３成分が６０Ｗｔ％を超えた場合には
（誘電率が大きく低下するため好ましくなく、３５Ｗｔ
％未満では高周波の損失角が悪くなる。また、ＰｂＴｌ
Ｏ３成分が３５Ｗｔ％を超えた場合には温度変化率が悪
化し、誘電率が高くなるため好ましくない。一方、Ｐｂ
Ｔ′ＩＯ，成分が１４Ｗｔ％未満では誘電率が著しく低
下するため好ましくない。さらに、Ｂｌ２Ｏ３・ＴｉＯ
２成分が３５ｗＬ％を超えた場合には誘電率が低下し焼
結状態が悪くなり、１５Ｗｔ％未満では温度変化率が悪
くなる。そして、ＣａｓｎＯ３成分が１０Ｗｔ％を超え
た場合には誘電率が低下するため好ましくなく、２Ｗｔ
％未満では温度変化率を良好にする効果が乏しくなるた
め好ましくない。また、本発明においてＢｉ２Ｏ３がＴ
ｉＯ２より少なくなるクと良好な磁器を得ることはでき
なくなる。また、上記の組成物に添加剤としてＭｎＯ２
を０．２〜１．０Ｗｔ％の範囲内で添加することによつ
て容量変化率を本目的の範囲内に近づける効果があり、
かつ高周波での損失角を良好にする効果がある。７ここ
で、ＭｎＯ２が０．２Ｗｔ％未満では高周波の損失角を
良好にする効果が乏しく、１．０Ｗ′ｔ％を超えた場合
には誘電率を低下させるため好ましくない。

特に、０．４〜０．８Ｗｔ％の範囲内の添加において高
周波の損失角を良好にする。さらに、ＳｉＯ２を）０．
０５Ｗｔ％〜１．０Ｗｔ％の範囲内で添加することで温
度変化率を安定させる効果があるが、０．０５Ｗｔ％未
満では高温側（＋８５℃）の温度変化率が悪化し、１．
０Ｗｔ％を超えた場合には低温側（−２５℃）の温度変
化率が悪化する。そして、ＣｅＯ２を０．０５〜０．４
Ｗｔ％の範囲内で添加することで高周波の損失角を良好
にする。この範囲外では高周波の損失角が悪化する。本
実施例においてＳｒＴｉＯ３は計算上等モルの組成比の
ものを用いたが、０．５モル前後の比率がずれても良好
な特性を得ることができた。

次に、このような条件に基づいて実施した一実施例につ
いてその内容を以下に説明する。

まず試料の調整工程としては、最初に等モルのＳｒｃＯ
３とＴｌＯ２，Ｐｌ）０（５Ｔｉ０２，ＣａＣ０３とＳ
ｎＯ２をそれぞれ混合し、その後１０５００Ｃ〜１２０
０℃で２時間保持で仮焼した後、粉砕を行い各粒度に選
別した。

その後、下記の第１表に示したように各材料をそれぞれ
の割合になるように混合した（ＳｒＴｉＯ３，ＰｂＴｉ
Ｏ３，ＣａＳｎＯ３の各固溶体はＸ線により単一固溶体
になつていることを確認した）。また、焼成はエレマ発
熱体を使用した。なお、前記混合は不純物の混入を防止
するためウレタン内張ポットミル及びウレタンライニン
グボールを用いて湿式混合を行い、その後水分を蒸発さ
せ、最終成形は１７φ×１．０ｒＴ１１ｍの円板を圧力
約１０００ｋ９１ｃｒ１で加圧成形した。また、焼成は
エレマ発熱体を使用した電気炉で温度１１００はＣ〜１
２５０℃で２時間保持で行つた。なお、これによつて得
られた磁器素子は内外両面に銀電極液を塗布し、８００
℃で焼付しそれぞれの罎８電気特性を測定した。この測
定結果を下記の第２表に示す。なお、第１表中のＣｅＯ
２成分に代えてＬａ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ３，ｐｒ６Ｏｌｌ
，Ｙ２Ｏ３の原材料を用いても良好な特性が得られる。

上記第１表、第２表において本発明範囲内の実施例はＮ
Ｏ．５〜ＮＯ泪に示すものであり、その他は範囲外の実
施例である。

実施例より明らかなように本発明範囲内の組成物ては良
好な特性が得られる。

特にＮＯ．７は誘電率が高く、高周波（１Ｍ比）におけ
る損失角も低く、温度特性も良好であり、湿中、高温負
荷寿命も良好であつた。なお、本実施例ではＭｎＯ２，
ｃｅＯ２の酸化物を用いたが、本発明成分において炭酸
塩の原料を用いても良好な特性が得られる。

以上のように本発明は範囲内の組成物において容量変化
率の小さな温度特性を有し、高い誘電率と低い損失角を
有し、湿中、高温負荷寿命の良好な誘電体磁器が得られ
るものであり、工業的にも量産化に適合したものである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれが単一固溶成分であるＳｒＴｉＯ＿３３５
   〜６０ｗｔ％、ＰｂＴｉＯ＿３１４〜３５ｗｔ％、Ｃａ
   ＳｎＯ＿３２〜１０ｗｔ％、Ｂｉ＿２Ｏ＿３・ＴｉＯ＿
   ２成分１５〜３５ｗｔ％の成分範囲よりなる組成物を焼
   成することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。 ２ Ｂｉ＿２Ｏ＿３・ＴｉＯ＿２の割合は、Ｂｉ＿２Ｏ
   ＿３１．０：ＴｉＯ＿２１．０〜Ｂｉ＿２Ｏ＿３２．０
   ：ＴｉＯ＿２１．０であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の誘電体磁器組成物の製造方法。３ そ
   れぞれが単一固溶成分であるＳｒＴｉＯ＿３３５〜６０
   ｗｔ％、ＰｂＴｉＯ＿３１４〜３５ｗｔ％、ＣａＳｎＯ
   ＿３２〜１０ｗｔ％、Ｂｉ＿２Ｏ＿３・ＴｉＯ＿２成分
   １５〜３５ｗｔ％の成分範囲よりなる組成物１００ｗｔ
   ％に対し、ＭｎＯ＿２０．２〜１．０ｗｔ％、ＳｉＯ＿
   ２０．０５〜０．５ｗｔ％、ＣｅＯ＿２、Ｌａ＿２Ｏ＿
   ３、Ｎｂ＿２Ｏ＿３、Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１、Ｙ＿２Ｏ＿
   ３の内の少なくとも１種を０．０５〜０．４ｗｔ％外割
   で添加し焼成することを特徴とする誘電体磁器組成物の
   製造方法。