JPS63239711A - 誘電体磁器組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は低酸素分圧雰囲気１１００℃以下で焼成される
高誘電率系誘電体磁器組成物に関し、特に焼成温度が低
く、高い抵抗率の得られるものに関する。

従来の技術 近年セラミックコンデンサにおいては素子の小型化、大
容量化への要求から積層型セラミックコンデンサが急速
に普及しつつある。積層型セラミックコンデンサは内部
電極とセラミックを一体焼成する工程によって通常製造
される。従来より高誘電率系のセラミックコンデンサ材
料にはチタン酸バリウム系の材料が用いられてきたが、
焼成温度が１３００℃程度と高いため、内部電極材料と
してはＰｔ、Ｐｄなどの高価な金属を用いる必要があっ
た。

これに対し発明者らはすでに低酸素分圧雰囲気１１００
℃以下で焼成でき銅を主成分とする卑金属材料を利用で
きる（Ｐｂ　ａ　　Ｍｅ　　ｂ）ｌ（Ｎｉ１／＋　Ｎｂ
２／Ｇ　）　ｘ　Ｔｉ　ｙ　（Ｎｉ！ｚ２Ｗ１２　）ｚ
ｆ０２　＋ａ＋ｂで表され、ＭｅｆＪ＜Ｃａ、　Ｓｒ、
　Ｂａからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる
組成物を提案している。

この組成物は、低温度で焼成でき低酸素分圧下で焼成し
た際高い抵抗率を有する特性をもち、銅もしくは鋼を主
成分とする内部電極をもちいた積層コンデンサ素子に用
いることができる優れた誘電体磁器組成物である。いっ
ぽう上に述べたセラミック積層コンデンサ素子の製造工
程においては焼成時に内部電極である銅もしくは鋼を主
成分とする合金が酸化せず誘電体セラミックが還元して
低抵抗化しない酸素分圧下での焼成が必要とされる。こ
の酸素分圧の制御においては焼成温度が高いほど最適条
件を得るためのガス混合比の制、御が困難となる。この
ため、誘電セラミックに対してはより低い温度で焼成で
きかつ高い抵抗率を有する組成物が求められていた。

発明が解決しようとする問題点 （Ｐｂ　ａ　Ｍｅ　ｂ）　Ｉ　（Ｎｉｘｚ２Ｎｂｑｔ３
）　　ｘ　Ｔｉ　ｙ（Ｎｉ１ｔｑ　Ｗ１／２　）ｚｆ　
０２　＋窒＋ｌ）で表され、ＭｅがＣａ、Ｓｒ、Ｂａか
らなる群から選ばれた少な（とも一種からなる誘電体磁
器組成物において誘電特性を損なわず焼成温度をより低
くし抵抗率の高い誘電体セラミックが得られる誘電体磁
器組成物を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 （Ｐｂａ　Ｍｅｂ　）（Ｎｉｘｚｓ　Ｎｂ２ｚ３）ＸＴ
ｉ２（Ｎｉｔｚ２Ｗ１／２）ｚ｝Ｏ２　）　０２　＋ａ
＋ｂで表され、ＭｅがＣａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群の少
な（とも一つの成分からなる組成物に対し、副成分とし
て銅酸化物をｃｕ２ｏ換算で０．０３〜０．６５重量％
含有する組成物とする。

作用 本発明の誘電体磁器組成物の系において、添加物を含ま
ない組成物に対し添加物を含む組成物は低い焼成温度で
焼結し、誘電率の低下は少な（、誘電損失の増大も小さ
く、かつ抵抗率は同等ないし向上する。

実施例 出発原料には化学的に高純度なＰｂＯ，Ｎｉｐ。

ＭｅＣＯｓ　　（Ｍｅ：Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）　　、Ｎｂ
２Ｏ５゜ＴｉＯ２，ＷＯ３，ＣＬＩ２０を用いた。これ
らを純度補正をおこなったうえで所定量を秤量し、ジル
コニア製玉石を用い純水を溶媒としボールミルで１７時
時間式混合した。これを吸引ろ過して水分の大半を分離
した後乾燥し、その後ライカイ機で充分解砕した後粉体
量の５ｗｔ％の水分を加え、直径６０ｍｍ高さ約５０ｍ
ｍの円柱状に成形圧力５００　ｋｇ／ｃｍ２で成形した
。これをアルミナルツボ中に入れ同質のフタをし、６８
０℃〜７６０℃で２時間仮焼した。次に仮焼物をアルミ
ナ乳鉢で粗砕し、さらにジルコニア製玉石を用い純水を
溶媒としてボールミルで１７時間粉砕し、これを吸引ろ
過し水分の大半を分離した後乾燥した。以上の仮焼、粉
砕、乾燥を数回くりかえした後この粉末にポリビニルア
ルコール６ｗｔ％水溶液を粉体量の６ｗｔ％加え、３２
メツシユふるいを通して造粒し、成形圧力１０００ｋｇ
／ｃｉ２で成形した。成形物は空気中で７００℃まで昇
温し１時間保持しポリビルアルコール分をバーンアウト
した。これを上述の仮焼粉を体積の１／３程度敷きつめ
た上に２００メツシユＺｒＯ２粉を約１ｍｍ敷いたマグ
ネシャ磁器容器に移し、同質のフタをし、管状電気炉の
炉心管内に挿入した。炉心管内をロータリーポンプで脱
気したのちＮｏ−８２混合ガスで置換し、酸素分圧（Ｐ
Ｏ２）が１．　Ｏｘ　１０−θａｔｎ＋になるようＮ２
とＨ２ガスの混合比を調節しながら混合ガスを流し、所
定温度まで４００℃／ｈｒで昇温し２時間保持後４００
℃／ｈｒで降温した。炉心管内のＰｏ２は挿入した安定
化ジルコニア酸素センサーにより測定した。第２図に焼
成時のマグネシャ磁器容器の構造を、第３図に炉心管内
部をそれぞれ断面図で示す。

第２図において１はマグネシア容器であり、その上部は
マグネシア容器蓋２で封じた。マグネシア容器１の下部
に仮焼粉３を配置し、その上にマグネシア粉４を配置し
た。さらにその上に試料５を配置した。第２図のように
準備されたマグネシア容６１を第３図のように炉心管６
内に配置した。７は安定化ジルコニア酸素センサーであ
る。

焼成物は厚さ１ｍｍの板状に切断し、両面にＣｒ−Ａｕ
を蒸着し、誘電率、ｔａｎδを１ｋＨｚ、ＩＶ　／　ｍ
　ｍの電界下で測定した。また抵抗率は１ｋＶ／ｍｍの
電圧を印加後１分値から求めた。

なお焼成温度は焼成物の密度がもっとも大きくなる温度
とした。

表１に本発明の組成範囲および周辺組成の成分［ａ、ｂ
、ｘ、ｙ、Ｚは、（Ｐｂａ　Ｍｅｂ）　（Ｎｉｔ、５Ｎ
ｂｐｚｓ　）ｘＴｉｙ（Ｎｉｓｚ２Ｗ１／２）ｚ｝Ｏ２
　）Ｚ　　０２　＋ａ＋ｂ　　と表したときの値】、低
酸素分圧雰囲気で焼成したときの焼成温度、誘電率、ｔ
ａｎδ、抵抗率、密度を示した。

第１図は、本発明の主組成を、 （Ｐｂ　２　Ｍｅ　ｂ）ＴｉＯ２＋）１＋ｌ）　；（Ｐ
ｂ　２　Ｍｅ　ｂ）　（Ｎｉｔｚｓ　Ｎｂ＊／２）０２
　”ａ”ｂ；（Ｐｂ　　ａ　　Ｍｅ　　ｂ）（Ｎｉｉｚ
２　ｗ、、２　）０２　”ａ＋ｂを端成分とする三角組
成図中に示したもので、斜線の範囲が主組成の範囲であ
る。

（以下余白） 発明範囲外の組成物では、副成分が０．０３−ｔ％より
小さいと機械的強度の改善効果が現れず０．６５ｗｔ％
より大きくなると、誘電特性とくに誘電率の低下が大き
くなる。発明の範囲内の組成物では前記の問題が克服さ
れている。主成分の範囲は低酸素分圧雰囲気で焼成した
ときの焼成物のち密性、抵抗率、誘電率および誘電率の
温度変化率より限定されたものである。

なお焼成雰囲気として選択した低酸素分圧雰囲気、ＰＯ
２；　１．　Ｏｘ　１０−８ａｔｍ　　は、焼成温度に
おいて鋼がほとんど酸化しない酸素分圧であり、鋼もし
くは鋼を主成分とする内部電極を含む積層コンデンサの
製造条件を満足するものである。

発明の効果 本発明によれば、低酸素分圧雰囲気１１００℃以下の焼
成で高誘電率、チ密で抵抗率の高い誘電体磁器が得られ
、とくに本発明の添加物により、焼成温度が低下し焼成
時の最適酸素分圧制御が容易になる。このため内部電極
としてＣｕをもちいた積層コンデンサ素子の誘電体に本
発明の組成物を用いた場合、電気的特性を損なうことな
く、より安定な製造条件で素子が製造でき、量産性が向
上する

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁器組成物の主成分組成を示す三
角組成図、第２図は焼成時に磁器を入れるマグネシャ容
器の断面図、第３図は焼成時の炉心管の断面図である。 １・・・・・・マグネシャ容器、２・・・・・・マグネ
シャ容器蓋、　３・・・・・・仮焼粉、　４・・・・・
・マグネシア粉、　５・・・・・・試料、６・・・・・
・マグネシャ容器、７・・・・・・炉心管、８・・・・
・・安定化ジルコニア酸素センサー。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｐｂ＿ａＭｅ＿ｂ）｛（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿
   ／＿３）＿ｘＴｉ＿ｙ（Ｎｉ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿
   ２）＿ｚ｝Ｏ＿２＿＋＿ａ＿＋＿ｂで表される組成を有
   し、（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、ＭｅがＣａ、Ｓｒ、
   Ｂａからなる群から選ばれた少なくとも一種であり、 ０．００１≦ｂ≦０．２５０ １．００１≦ａ＋ｂ≦１．２００ の範囲にあり、この範囲内の各ａ、ｂの値に対し、（Ｐ
   ｂ＿ａＭｅ＿ｂ）（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３
   ）Ｏ＿２＿＋＿ａ＿＋＿ｂ；Ｐｂ＿ａＭｅ＿ｂ）ＴｉＯ
   ＿２＿＋＿ａ＿＋＿ｂ；および（Ｐｂ＿ａＭｅ＿ｂ）（
   Ｎｉ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２）Ｏ＿２＿＋＿ａ＿＋
   ＿ｂを頂点とする三角座標において下記組成点、Ａ、Ｂ
   、Ｃ、Ｄ、Ｅ、 Ａ；ｘ＝０．８５０ｙ＝０．１４９ｚ＝０．００１Ｂ；
   ｘ＝０．４５０ｙ＝０．５４９ｚ＝０．００１Ｃ；ｘ＝
   ０．００１ｙ＝０．７５０ｚ＝０．２４９Ｄ；ｘ＝０．
   ００１ｙ＝０．４００ｚ＝０．５９９を頂点とする四角
   形の領域内にある組成物に対し、副成分として銅酸化物
   をＣｕ＿２Ｏ換算で重量％で０．０３〜０．６５％含有
   することを特徴とする誘電体磁器組成物。