JPS6134208B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6134208B2 JPS6134208B2 JP56206574A JP20657481A JPS6134208B2 JP S6134208 B2 JPS6134208 B2 JP S6134208B2 JP 56206574 A JP56206574 A JP 56206574A JP 20657481 A JP20657481 A JP 20657481A JP S6134208 B2 JPS6134208 B2 JP S6134208B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- parts
- dielectric constant
- capacitance
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
本発明はチタン酸バリウム（BaTiO3）を主体と
し、チタン酸カルシウム（CaTiO3）、酸化タンタ
ル（Ta2O5）に酸化ネオジウム（Nd2O3）等を添加
して得られる高誘電率磁器組成物に関するもので
ある。 従来より、チタン酸バリウムを主体とする高誘
電体磁器組成物は数多く提案され、特に円板型磁
器コンデンサに使用されている。 チタン酸バリウムは強誘電性を有する材料であ
り、そのキユーリー点は120℃付近にある。この
120℃を境にして低温側では正方晶、高温側では
立方晶になる。そして、正方晶の領域では常誘電
性を示すことはよく知られている。かかるチタン
酸バリウム単独での磁器の誘電率は常温付近の温
度特性に於いて極めて温度による変化が大きく誘
電損失も大きいため、単独でコンデンサとして使
用されることはほとんどなく、従来から種々の添
加物を加えてキユーリー点を常温付近に移動さ
せ、また温度変化を少なくする工夫がなされてい
る。この代表的なものとして、CaTiO3、
BaZrO3、SrTiO3、BaSnO3、CaSnO3等が知られ
ている。これらを適量添加し、さらに微量成分に
より補正することにより、EIA規格に基づく
X7R、Y5T、Y5V、Z4V等の特性材料として供給
されている。これらの材料については従来一般に
素子厚みが0.5〜1.0mmと厚い円板の磁器コンデン
サとして利用されているのが実状である。 近年、各種エレクトロニクス関係部品の小型化
が進歩しており、積層セラミツクコンデンサにつ
いてはその最たるものである。積層セラミツクコ
ンデンサは磁器誘電体を25〜100μｍ程度に薄膜
化し、クシ型電極を挾んだ多層構造をなすもので
あり、電極面積及び電極間距離の比率を極めて小
さくすることが可能なため、体積当りの容量が磁
器コンデンサに比して100倍以上も大きくするこ
とができ、同一静電容量を1/10以下と小さい体積
で確保できるため、非常に小型化が容易である。 しかしながら、このような磁器誘電体薄膜を使
用した場合、従来の円板型の磁器組成がすぐに適
用できないのが実状である。すなわち、単位長さ
当りの電圧が従来の10倍以上負荷される事になる
ため、磁器誘電率および誘電損失の電圧依存性の
小さい材料が要求されるに至つた。 また、最近プリント基板への直付け方式によ
り、プリント基板のたわみにより破壊しないよう
な強度を持つた材料が要求されている。さらに周
波数が感度のよい高周波帯へ移行してきているた
め、高周波特性のよいものが必要となつてきてい
る。特にJIS規格でYD特性あるいはEIA規格で
Y5T特性のものが電子チユーナ関係に多数必要と
されており、誘電率が3000以上、tanδが2.0％以
下で１〜100（MHz）の周波帯で等価直列抵抗の
低いものが要求されている。 本発明は上記に鑑みて、電圧依存性が小さく、
曲げ強度の大きいしかも、高周波数特性の良好な
高誘電率磁器組成物の提供を目的とするものであ
る。 本発明は、この目的を達成するため種々実験を
重ねた結果、BaTiO3100重量部に対して、
CaTiO31〜５重量部、Ta2O51〜４重量部、
Nd2O31〜４重量部を添加させてなる高誘電率磁
器組成物を提供するに至つたものである。さらに
好適な実施態様としては、Mn、Cr、Fe、Ni、
Coの酸化物のうち少なくとも一種を主成分に対
して0.01〜0.5wt％含有してなる高誘電率磁器組
成物を提供する。 以下、実施例に基づき本発明を説明する。 実施例 BaTiO3（純度98％）100重量部に対して、各種
添加物を加えてボールミルにて十分に混合する。
この混合物に５％PVA水溶液を少量添加してら
いかい機で混合し、30メツシユのふるいを通過さ
せ造粒する。この造粒粉を13mmの内径の金型で圧
力１ton/cm2をかけ直径13mm厚さ0.5mmの形状の成
型体を作製する。これらの成型体を1250〜1400℃
で１〜２時間焼成する。この後円板の焼結体の両
円面に銀電極を設ける。 下記の第１表および第２表は各種添加物組成に
対して得られた焼結体の特性を示す。表中ε25は
25℃で1KHz、AC1Vにて測定した静電容量より
求めた誘電率、tanδはこのときの誘電損失を示
す。また、IRはDC50Vで測定した絶縁抵抗の体
積固有抵抗、BDVは昇圧破壊電圧、AC−Ｖは実
効値のAC50V電圧下で1KHzにて測定したtanδ
の値を示す。さらに、TCは20℃を基準とした静
電容量の−30℃及び85℃における変化率を示す。
し、チタン酸カルシウム（CaTiO3）、酸化タンタ
ル（Ta2O5）に酸化ネオジウム（Nd2O3）等を添加
して得られる高誘電率磁器組成物に関するもので
ある。 従来より、チタン酸バリウムを主体とする高誘
電体磁器組成物は数多く提案され、特に円板型磁
器コンデンサに使用されている。 チタン酸バリウムは強誘電性を有する材料であ
り、そのキユーリー点は120℃付近にある。この
120℃を境にして低温側では正方晶、高温側では
立方晶になる。そして、正方晶の領域では常誘電
性を示すことはよく知られている。かかるチタン
酸バリウム単独での磁器の誘電率は常温付近の温
度特性に於いて極めて温度による変化が大きく誘
電損失も大きいため、単独でコンデンサとして使
用されることはほとんどなく、従来から種々の添
加物を加えてキユーリー点を常温付近に移動さ
せ、また温度変化を少なくする工夫がなされてい
る。この代表的なものとして、CaTiO3、
BaZrO3、SrTiO3、BaSnO3、CaSnO3等が知られ
ている。これらを適量添加し、さらに微量成分に
より補正することにより、EIA規格に基づく
X7R、Y5T、Y5V、Z4V等の特性材料として供給
されている。これらの材料については従来一般に
素子厚みが0.5〜1.0mmと厚い円板の磁器コンデン
サとして利用されているのが実状である。 近年、各種エレクトロニクス関係部品の小型化
が進歩しており、積層セラミツクコンデンサにつ
いてはその最たるものである。積層セラミツクコ
ンデンサは磁器誘電体を25〜100μｍ程度に薄膜
化し、クシ型電極を挾んだ多層構造をなすもので
あり、電極面積及び電極間距離の比率を極めて小
さくすることが可能なため、体積当りの容量が磁
器コンデンサに比して100倍以上も大きくするこ
とができ、同一静電容量を1/10以下と小さい体積
で確保できるため、非常に小型化が容易である。 しかしながら、このような磁器誘電体薄膜を使
用した場合、従来の円板型の磁器組成がすぐに適
用できないのが実状である。すなわち、単位長さ
当りの電圧が従来の10倍以上負荷される事になる
ため、磁器誘電率および誘電損失の電圧依存性の
小さい材料が要求されるに至つた。 また、最近プリント基板への直付け方式によ
り、プリント基板のたわみにより破壊しないよう
な強度を持つた材料が要求されている。さらに周
波数が感度のよい高周波帯へ移行してきているた
め、高周波特性のよいものが必要となつてきてい
る。特にJIS規格でYD特性あるいはEIA規格で
Y5T特性のものが電子チユーナ関係に多数必要と
されており、誘電率が3000以上、tanδが2.0％以
下で１〜100（MHz）の周波帯で等価直列抵抗の
低いものが要求されている。 本発明は上記に鑑みて、電圧依存性が小さく、
曲げ強度の大きいしかも、高周波数特性の良好な
高誘電率磁器組成物の提供を目的とするものであ
る。 本発明は、この目的を達成するため種々実験を
重ねた結果、BaTiO3100重量部に対して、
CaTiO31〜５重量部、Ta2O51〜４重量部、
Nd2O31〜４重量部を添加させてなる高誘電率磁
器組成物を提供するに至つたものである。さらに
好適な実施態様としては、Mn、Cr、Fe、Ni、
Coの酸化物のうち少なくとも一種を主成分に対
して0.01〜0.5wt％含有してなる高誘電率磁器組
成物を提供する。 以下、実施例に基づき本発明を説明する。 実施例 BaTiO3（純度98％）100重量部に対して、各種
添加物を加えてボールミルにて十分に混合する。
この混合物に５％PVA水溶液を少量添加してら
いかい機で混合し、30メツシユのふるいを通過さ
せ造粒する。この造粒粉を13mmの内径の金型で圧
力１ton/cm2をかけ直径13mm厚さ0.5mmの形状の成
型体を作製する。これらの成型体を1250〜1400℃
で１〜２時間焼成する。この後円板の焼結体の両
円面に銀電極を設ける。 下記の第１表および第２表は各種添加物組成に
対して得られた焼結体の特性を示す。表中ε25は
25℃で1KHz、AC1Vにて測定した静電容量より
求めた誘電率、tanδはこのときの誘電損失を示
す。また、IRはDC50Vで測定した絶縁抵抗の体
積固有抵抗、BDVは昇圧破壊電圧、AC−Ｖは実
効値のAC50V電圧下で1KHzにて測定したtanδ
の値を示す。さらに、TCは20℃を基準とした静
電容量の−30℃及び85℃における変化率を示す。
【表】
【表】
【表】
この第１表及び第２表からも明らかなように本
発明の組成物は誘電率が大きく、AC電圧による
容量変化が小さく、また曲げ強度が強いことが認
められる。従来BaZrO3やBaSnO3あるいは
SrTiO3等を添加した組成ではAC電圧特性が50V/
mm下のtanδ値にして約３〜７％程度と高く、曲
げ強度も600〜700Kg/cm2と低かつたことからする
と極めて良好な特性結果と考えられる。ここで
BaTiO3100重量部に対してCaTiO31〜５重量部、
Ta2O51〜４重量部、Nd2O31〜４重量部、および
Mn、Cr、Fe、Ni、Coの微量添加物を0.01〜
0.5wt％と限定したのは、上記結果からも明らか
なようにCaTiO3が１重量部未満では静電容量の
温度特性が劣化し、５重量部を越えると誘電率が
低下する。Ta2O5が１重量部未満になると焼結が
進まず４重量部を越えると誘電率が低下する。
Nd2O3が１重量部未満になると曲げ強度が低下
し、４重量部を越えると静電容量の温度特性、曲
げ強度が低下する。また微量添加物が主成分に対
して0.5wt％を越えると誘電率および静電容量の
温度特性が劣化するからである。 第１表の試料No.15の組成物を使用し、第１図
のような積層セラミツクコンデンサを試作し、特
性を調べた結果を下記の第３表に示す。第３表は
BaTiO3100重量部に対してBaZrO3を３重量部
MgTiO3を0.4重量部、MnO2を0.2重量部添加して
なる従来の代表的な組成物を用いて試作したコン
デンサの特性を合せて示している。 この場合の素体形状は3.07×1.56×0.56mmであ
る。尚第１図に於いて、１は試料No.15の組成物
からなる磁器誘電体、２はパラジウム電極、３は
端子電極（Ag電極）である。また、第３表で静
電容量Ｃおよびtanδは1KHz、AC1Vで測定した
値である。IReはDC50Vにて測定した絶縁抵抗
値、BDVeは昇圧破壊電圧値である。また、抗折
力は2.5mmのスパンで素体を支持し、素体中央部
を0.5mm刃巾のナイフで押えたときの素子破壊直
前の圧力である。
発明の組成物は誘電率が大きく、AC電圧による
容量変化が小さく、また曲げ強度が強いことが認
められる。従来BaZrO3やBaSnO3あるいは
SrTiO3等を添加した組成ではAC電圧特性が50V/
mm下のtanδ値にして約３〜７％程度と高く、曲
げ強度も600〜700Kg/cm2と低かつたことからする
と極めて良好な特性結果と考えられる。ここで
BaTiO3100重量部に対してCaTiO31〜５重量部、
Ta2O51〜４重量部、Nd2O31〜４重量部、および
Mn、Cr、Fe、Ni、Coの微量添加物を0.01〜
0.5wt％と限定したのは、上記結果からも明らか
なようにCaTiO3が１重量部未満では静電容量の
温度特性が劣化し、５重量部を越えると誘電率が
低下する。Ta2O5が１重量部未満になると焼結が
進まず４重量部を越えると誘電率が低下する。
Nd2O3が１重量部未満になると曲げ強度が低下
し、４重量部を越えると静電容量の温度特性、曲
げ強度が低下する。また微量添加物が主成分に対
して0.5wt％を越えると誘電率および静電容量の
温度特性が劣化するからである。 第１表の試料No.15の組成物を使用し、第１図
のような積層セラミツクコンデンサを試作し、特
性を調べた結果を下記の第３表に示す。第３表は
BaTiO3100重量部に対してBaZrO3を３重量部
MgTiO3を0.4重量部、MnO2を0.2重量部添加して
なる従来の代表的な組成物を用いて試作したコン
デンサの特性を合せて示している。 この場合の素体形状は3.07×1.56×0.56mmであ
る。尚第１図に於いて、１は試料No.15の組成物
からなる磁器誘電体、２はパラジウム電極、３は
端子電極（Ag電極）である。また、第３表で静
電容量Ｃおよびtanδは1KHz、AC1Vで測定した
値である。IReはDC50Vにて測定した絶縁抵抗
値、BDVeは昇圧破壊電圧値である。また、抗折
力は2.5mmのスパンで素体を支持し、素体中央部
を0.5mm刃巾のナイフで押えたときの素子破壊直
前の圧力である。
【表】
第２図はこの場合に於ける等価直列抵抗の周波
数特性を示す。従来組成によるコンデンサの特性
Ａに比して、本発明の試料No.15で試作したコン
デンサの特性Ｂは極めて高周波領域の特性が良い
ことが明らかである。また、第３図は同じく本発
明で試作したコンデンサの静電容量の温度変化率
を示す。 以上のように本発明の高誘電率磁器組成物によ
れば、3000以上の高誘電率が得られ、また電圧依
存性が小さいので積層セラミツクコンデンサのよ
うな薄膜状の誘電体として利用価値がきわめて高
く、さらには高周波での等価直列抵抗が小さいの
で特に電子チユーナへの利用価値が高く、しかも
機械的強度が高いのでプリント配線基板への自動
装着に対して優れた信頼性を確保できる。
数特性を示す。従来組成によるコンデンサの特性
Ａに比して、本発明の試料No.15で試作したコン
デンサの特性Ｂは極めて高周波領域の特性が良い
ことが明らかである。また、第３図は同じく本発
明で試作したコンデンサの静電容量の温度変化率
を示す。 以上のように本発明の高誘電率磁器組成物によ
れば、3000以上の高誘電率が得られ、また電圧依
存性が小さいので積層セラミツクコンデンサのよ
うな薄膜状の誘電体として利用価値がきわめて高
く、さらには高周波での等価直列抵抗が小さいの
で特に電子チユーナへの利用価値が高く、しかも
機械的強度が高いのでプリント配線基板への自動
装着に対して優れた信頼性を確保できる。
第１図は本発明の組成物を用いて試作した積層
セラミツクコンデンサを示す一部断面正面図、第
２図は同セラミツクコンデンサに於ける等価直列
抵抗の周波数特性を示す図、第３図は同じく静電
容量の温度変化を示す図である。 １……磁気誘電体、２……パラジウム電極、３
……端子電極。
セラミツクコンデンサを示す一部断面正面図、第
２図は同セラミツクコンデンサに於ける等価直列
抵抗の周波数特性を示す図、第３図は同じく静電
容量の温度変化を示す図である。 １……磁気誘電体、２……パラジウム電極、３
……端子電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ BaTiO3100重量部に対して、CaTiO31〜５重
量部、Ta2O51〜４重量部、Nd2O31〜４重量部を
添加させてなる高誘電率磁器組成物。 ２ Mn、Cr、Fe、Ni、Coの酸化物のうち少な
くとも一種を主成分に対して0.01〜0.5wt％含有
してなる特許請求の範囲第１項記載の高誘電率磁
器組成物。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206574A JPS58108605A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 高誘電率磁器組成物 |
| AU10437/83A AU548117B2 (en) | 1981-12-21 | 1982-12-20 | High dielectric constant porcelain composition |
| US06/746,011 US4616289A (en) | 1981-12-21 | 1982-12-20 | Ceramic high dielectric composition |
| DE8383900063T DE3270911D1 (en) | 1981-12-21 | 1982-12-20 | High dielectric constant porcelain composition |
| PCT/JP1982/000472 WO1983002270A1 (fr) | 1981-12-21 | 1982-12-20 | Composition de porcelaine a constante dielectrique elevee |
| EP83900063A EP0104257B1 (en) | 1981-12-21 | 1982-12-20 | High dielectric constant porcelain composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206574A JPS58108605A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 高誘電率磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108605A JPS58108605A (ja) | 1983-06-28 |
| JPS6134208B2 true JPS6134208B2 (ja) | 1986-08-06 |
Family
ID=16525653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56206574A Granted JPS58108605A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 高誘電率磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58108605A (ja) |
-
1981
- 1981-12-21 JP JP56206574A patent/JPS58108605A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58108605A (ja) | 1983-06-28 |
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