JPS6049501A - 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℃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、しかも機櫨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’ＲＵＭとしてこの鋳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賃金間を使用しなければ
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だめには、銀、ニッケルなどを
主成分とする安価な金４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、誘電率が昌く、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ペシフイ
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℃における値が定められ
ており、これをみてもわかるように、信頼性の高い磁ｉ
ｌ！Ｊ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についても高い
値をとることが必要とされているのである。

また、積ＢＳ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
ックが入りやすく、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。

ところでＰｂ　（Ｍｇ１／ｚ　Ｗ工／２）０３　ｐｂ’
ｒｉｏ、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、マダラノフスカヤ（Ｎ、Ｎ、Ｋｒａｉｎｉｋ　ａ
ｎｄ　Ａ、Ｉ。

Ａｇｒａｒｏｖｓｋａｙａ（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄ
ｏｇｏ　Ｔｅ１ａ、Ｖｏ２．Ｎｏ＋１゜ｐｐ　７０〜７
２．Ｊａｎｖａｒａ　１９６０　）より提案があり、ま
た（ＳｒｘＰｂ　ｘ−ｘ　Ｔｉｅｓ　）ａ（ＰｂＭｇ　
ｏ、ｓ　Ｗｏ、５０ｓ　）　ｂ（ただし、。

二〇〜０．１０．ａ＝０．３５〜０．５．ｂ−０，５〜
０．６５．ａ＋ｂ−１〕につｂ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５２−２１６６
２　号公報に開示され、さらに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９１０〜９５０°Ｃの温
度で焼結でき、Ｐｂ（Ｍｇ７／２Ｗｔ／ｚ）Ｏ８とＰ　
ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏｘとの２成分系からなり、これを、（Ｐ
ｂ　（Ｍｇ　ｔ／２Ｗ□／２）Ｏｘ）工〔ＰｂＴｉＯｓ
　）　１−ｚ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、上記組成物はいずれも機械的強度が低い
だめ、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　１／２Ｗ□／２　）０３　ＰｂＴ
　ｉｔｓ系を含む３成分系については１特開昭５５−１
１１０１１においてＰｂ（Ｍｇ□／、Ｗ□／ｚ）Ｏａ　
ｐｂ’ｒｔｏ、ｐｂ（Ｍｇエフ３Ｎｂ　２７３　）Ｏｓ
系が、特開昭５５−１１７８０９　Ｋ　オイテＰｂ（Ｍ
ｇ７／２Ｗｔ／ｚ）Ｏｓ　ＰｂＴｉ０＋＋Ｐｂ（Ｍｇｘ
　／３Ｔａｚ／３）Ｏｓ系が、それぞれ開示されティる
。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Ｐｂ　（Ｍｇ　、／、Ｗｘ７ｚ　）Ｏｓ　
−ＰｂＴｉＯｘ　−Ｐｂ　（Ｎｉ　１７３Ｎｂｚ／３）
Ｏｓ　３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も
のである。しかしながら、この組成物は、矢張り機械的
強度が低いため、その用途は自ら狭い範囲に限牢せざる
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・タングステン酸鉛（Ｐｂ　（Ｍｇ　、／２ｗ□／ｚ
）Ｏｓ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ　〕およびニッケ
ル・ニオブ酸鉛（Ｐｂ　（Ｎｉ　ｘ７３Ｎｂ　２７ｓ　
）Ｏｓ　：Ｉからなる３成分組成物を、（Ｐｂ（Ｍｇ□
７ｚＷ１／、）０３）工（ＰｂＴ　ｉ０３〕ア（Ｐｂ　
（Ｎｉ　ｌ／３Ｎｂ　２／３　）Ｏｓ　）ｚと表わした
ときに（ただしｚ＋ｙ＋ｚ＝ｌ　、　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＝Ｑ、４Ｑ、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・アンチモン酸鉛
（Ｐｂ（Ｍｎ□／２Ｓｂ工／２）０３を主成分に対して
、０．０５〜５ｍｏ１％を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）
、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化タングステンＣへ
入酸化チタン（Ｔｉｅｓ）、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）、
酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｇ　）、酸化アンチモン（Ｓｂｚ
　Ｏｓ　）および炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）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だ後７５０〜
８００℃で予焼を行ない、この粉末をボールミルで粉砕
し、［コ別、乾燥後、有機バインダーを入れ、整粒後プ
レスし、　〕、−゛　試料として直径 １６　ｔｔｒｘ　ｓ厚さ約２龍の円板４枚と、直径１６
隨、厚さ約１０　＊ｘの円柱とを作成した。次に試料を
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Ｉ　ＫＨｚ　＋電圧Ｉ
Ｖｒ　、ｍ、　ｓ一温度２０℃で容量と誘電損失との値
を測定し、その値から誘電率を算出した。

て゛ 次に超絶縁抵抗計５０Ｖの電圧を１分間印加して、△ 絶縁抵抗値を温度２０℃と１２５℃とで測定し、その測
定値から比抵抗を算出した。

機椋的性質を抗折強度で評価するため、焼結した円柱か
ら厚さ帆５間、幅２ｎ、長さ約１３　＊ｙｇの矩形板を
１０枚切９出しだ。支点間距離を９關にとり、　Ｐｍｌ 二点法で破壊荷重Ｐｍ（Ｋｇ）を測定し、τ＝　２　Ｗ
ｔ２〔ｋ！９／ｃｒｌ〕なる式に従い、抗折強度τ〔ユ
佃〕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詣の主成分（Ｐｂ　（Ｍｇ　
ｖｚＷｌｙｘ　）Ｏｓ　：ｌｘ　ＣＰｂ’ｒ　ｔｏｎ　
）ｙ　（Ｐｂ　（Ｎｉ　ｌ／３Ｎｂ　ｚ７ｓ）Ｏｓ〕２
の配合比Ｘ　ｙ　ｙ＋　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
よび抗折強度との関係を次表に示す。

３ 表に示した結果から明らかなようにＰｂ　（Ｍｇ　１７
ｚＷ□／２）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯｓ　Ｐｂ（Ｎｉ１／、Ｎ
ｂｚ／３）Ｏｓからなる３成分組成物に、副成分として
Ｐｂ（Ｍｎｘ７ｔＳｂ□７ｚ）Ｏｓ　を特定の割合いで
添加含有せしめたものは、誘電率が３０３０〜１３３６
０と高く、誘電損失が０．１−２．４％と小さく、比抵
抗が２０℃において２．８Ｘ１０”〜１．９Ｘ１０１３
Ω・鋼と高く、しかも１２５℃においても８．２Ｘ１０
１０〜３．ｌＸ１Ｏ”Ω°ａという高い値を示し、さら
に抗折強度も１０００〜１４４０ｋｇ／ｃｉｔ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１０５０℃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寄与できる
点で極めて優れた効果も生じる・ 本発明の主成分組成物を（Ｐｂ　（Ｍｇ　ｓ／２Ｗｘ７
ｚ　）Ｏｎ）工（ｐｂＴｉｅｓ　）ｙ（Ｐｂ　（Ｎｉ　
ｘ７ｚＮｂｘ／５）ＯｓＪｚ　ト表ｂ　シｆｃ　ト＊　
Ｋ　（７’ｃだし、ｚ＋ｙ、＋ｚ＝１．００）、本発明
の組成物の範囲は、３成分組成図における点 （ｘ＝ｏ、６９３　ｙ、＝０．２９７　ｚ＝０．０１）
（：＋ｃ−０，４９５ｙ二〇。４９５　ｚ＝０．０１）
（Ｘ＝０．１９５　ｙ＝０．４５５　ｚ＝０．３５）（
Ｘ＝０．１０　ｙ＝ｏ、４０　ｚ＝０．５０）（ｘ＝０
．０６　ｙ−０，２４ｚ＝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帆０５壜５ｍｏ　１乃に限定
される。図は本発明における主成分組成範囲を示してい
る。図に示す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。

この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。ま
た組成点６，１３．１７を結ぶ線の外側では、キュリ一
点が実用範囲よシ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　ｘ／ｚ　Ｓｂ　１／
２）Ｏｓの添加量が０．０５ｍｏｌチ未満では抗折強度
の改善効果が小さくなり、５ｍｏ１％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（Ｎい／３Ｎｂ７７３）ｏ３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム拳タングステン酸鉛（Ｐｂ（ＭｇＸ
   ＡＷ０７□）ｏｎ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉ０３〕およ
   びニッケル・ニオブ酸鉛（Ｐｂ　（Ｎｉ　ｓ／ｓＮｂ　
   ＊／３）Ｏｎ　）からなる３成分組成物を（Ｐｂ　（Ｍ
   ｇ　１／２Ｗ１／２　）Ｏｘ　）工（ＰｂＴｉ０３：）
   ｙ（Ｐｂ　（Ｎｉ１７３Ｎｂ　２７３　）Ｏｓ　）　ｚ
   　と表わしたときに、（ただしＸ＋ｙ　＋　ｚ　＝　ｉ
   、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　、７＝０．４９５　、　ｚ＝
   ０．０１）（ｘ＝０．１９５　、　ｙ＝０．４５５　、
   　ｚ＝０．３５）（ｘ＝０．１０　、　ｙ＝０．４０　
   、　ｚ＝０．５０）（Ｘ＝０．０６　、７＝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・アンチモン酸鉛［ｐｂ　（へ牝、／２Ｓｂ、／２
   ）０３〕を主成分に対して０００５〜５ｍｏ、ｇ％添加
   含有せしめてなることを特徴とする磁器組成物。