JPS63248111A - ジルコン酸チタン酸ランタン鉛と結晶粒界の硼酸塩とからなる誘電体を持つコンデンサ - Google Patents
ジルコン酸チタン酸ランタン鉛と結晶粒界の硼酸塩とからなる誘電体を持つコンデンサInfo
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
又は硼酸亜鉛の小さな相をもつセラミックコンデンサに
関し、一層詳しくはキャパシタンスの温度係数が低く、
且つ焼結中にPLZT相から逃散してきた鉛を吸着して
いる(getLer)そのようなコンデンサに関する。
関し、一層詳しくはキャパシタンスの温度係数が低く、
且つ焼結中にPLZT相から逃散してきた鉛を吸着して
いる(getLer)そのようなコンデンサに関する。
PLZT誘電体セラミックスに焼結用ガラス助剤を用い
る従来技術は本発明者の1977年5月31日に発行さ
れた米国特許第4,027,209号、1979年1月
16日に発行された米国特許第4,135,224号、
1980年8月26日に発行された米国特許第4,21
9,866号、及び1982年4月13日に発行された
米国特許第4.324,750号に開示されている。
る従来技術は本発明者の1977年5月31日に発行さ
れた米国特許第4,027,209号、1979年1月
16日に発行された米国特許第4,135,224号、
1980年8月26日に発行された米国特許第4,21
9,866号、及び1982年4月13日に発行された
米国特許第4.324,750号に開示されている。
米国特許第4.324,750号においては、少量の鉛
が■焼及び焼結の間にPLZTから酸化鉛(PbO)と
して揮発し、逃散する;結晶粒界に半導性PbOが析出
するのでコンデンサの性能がひどく低下する。
が■焼及び焼結の間にPLZTから酸化鉛(PbO)と
して揮発し、逃散する;結晶粒界に半導性PbOが析出
するのでコンデンサの性能がひどく低下する。
米国特許第4.027.209号の場合の焼結用ガラス
助剤の添加はこの性能低下の原因を減少させたが、しか
し単独で用いられたので、その添加は決してその問題点
に対する適切な解決策ではなかった;米国特許第4,3
24,750号の実施例6に見いだされるように、1.
0重量%の硼酸珪酸カドミウム亜鉛を含むPLZTは許
容されない寿命試験結果を示した。米国特許第4,32
4,750号の実施例7及び8においては、開放雰囲気
中、約950℃で約1時間の、焼結後の焼きなまし工程
は望ましくない遊@pboを追放し、そのことによって
良好な寿命試験結果をもたらした。
助剤の添加はこの性能低下の原因を減少させたが、しか
し単独で用いられたので、その添加は決してその問題点
に対する適切な解決策ではなかった;米国特許第4,3
24,750号の実施例6に見いだされるように、1.
0重量%の硼酸珪酸カドミウム亜鉛を含むPLZTは許
容されない寿命試験結果を示した。米国特許第4,32
4,750号の実施例7及び8においては、開放雰囲気
中、約950℃で約1時間の、焼結後の焼きなまし工程
は望ましくない遊@pboを追放し、そのことによって
良好な寿命試験結果をもたらした。
その焼きなまし工程は、遊離Pboの問題に対する解決
策であるが、しかし各々の処方について最適の焼きなま
し時間及び温度を決定しなければならないという不利益
を伴って成就され、またその上に、焼結時の周囲のPb
O圧力と各々の密閉坩堝中で焼結されるセラミックの量
との相関的な要素である。要するに、従来技術の焼きな
まし工程は制御が困難である。
策であるが、しかし各々の処方について最適の焼きなま
し時間及び温度を決定しなければならないという不利益
を伴って成就され、またその上に、焼結時の周囲のPb
O圧力と各々の密閉坩堝中で焼結されるセラミックの量
との相関的な要素である。要するに、従来技術の焼きな
まし工程は制御が困難である。
本発明の特徴は、焼結後の焼きなましを必要としない高
品質のガラス・PLZT誘電体セラミック処方を提供す
ることにある。
品質のガラス・PLZT誘電体セラミック処方を提供す
ることにある。
本発明に従って、ガラス・セラミック誘電体は該誘電体
に接触している、間隔を置いて配置された2明の別個の
電極をもっている。その誘電体は、鉛の0.07〜0.
16モル部がランタンで置換されており且つジルコン酸
イオンの0,10〜0.40モル部がチタン酸イオンで
置換されている反強誘電体ジルコン酸鉛であり、そして
ガラスが該誘電体の0.1〜0.9重量%に等しくなっ
ている。そのガラスは硼酸カドミウム、硼酸亜鉛、及び
それらの組合せから選ばれた硼酸塩からなる。
に接触している、間隔を置いて配置された2明の別個の
電極をもっている。その誘電体は、鉛の0.07〜0.
16モル部がランタンで置換されており且つジルコン酸
イオンの0,10〜0.40モル部がチタン酸イオンで
置換されている反強誘電体ジルコン酸鉛であり、そして
ガラスが該誘電体の0.1〜0.9重量%に等しくなっ
ている。そのガラスは硼酸カドミウム、硼酸亜鉛、及び
それらの組合せから選ばれた硼酸塩からなる。
その硼酸鉛は、ガラス・セラミック誘電体材料を作るの
に用いた出発ガラスの一部であったものではなくて、焼
結中に取得されたものであった。
に用いた出発ガラスの一部であったものではなくて、焼
結中に取得されたものであった。
焼結中に、セラミックPLZT相中の鉛の一部が揮発し
、それで、周知のように、半導性PbOとして結晶粒界
に析出して低い破壊電圧及び封合試験での早期の破壊を
もたらす傾向がある。
、それで、周知のように、半導性PbOとして結晶粒界
に析出して低い破壊電圧及び封合試験での早期の破壊を
もたらす傾向がある。
本発明は、本質的に純粋な硼酸カドミウム、硼酸亜鉛又
はその両者が、焼結の間、望ましくない遊gipboの
有効なゲッターとして独特に作用することを評価する。
はその両者が、焼結の間、望ましくない遊gipboの
有効なゲッターとして独特に作用することを評価する。
亜鉛及びカドミウムのガラス組成物はPLZT組成物に
おける有効なフラックスとしても役立つが、しかしそれ
らはPLZTの電気的性質に対して影響をほとんど及ぼ
さない。
おける有効なフラックスとしても役立つが、しかしそれ
らはPLZTの電気的性質に対して影響をほとんど及ぼ
さない。
PLZTにおいては、ガラスからその結晶粒に大きな陽
イオン部位で入り込むある種の陽イオンは鉛と入れ代わ
り、それで遊離Pboの開墾を悪化させるが、一方カド
ミウム及び亜鉛はそのようにはならないことは明らかで
ある。アルカリ土類金属はそのような鉛と入れ代わるイ
オンである。
イオン部位で入り込むある種の陽イオンは鉛と入れ代わ
り、それで遊離Pboの開墾を悪化させるが、一方カド
ミウム及び亜鉛はそのようにはならないことは明らかで
ある。アルカリ土類金属はそのような鉛と入れ代わるイ
オンである。
他方では、ガラス相がガラス形成物である元素珪素をふ
くむ時には、ランタンはガラス中の珪素と優先的に会合
して珪酸ランタン相を作りそれでPLZTマトリックス
の化学量論を変化させることが見いだされている。それ
ゆえに、珪素を含有するガラスフラックスは避けるべき
である。
くむ時には、ランタンはガラス中の珪素と優先的に会合
して珪酸ランタン相を作りそれでPLZTマトリックス
の化学量論を変化させることが見いだされている。それ
ゆえに、珪素を含有するガラスフラックスは避けるべき
である。
有益なことには、カドミウム及び亜鉛の各々の硼酸塩は
、珪酸塩と比較して、低い溶融温度をもち、そしてその
ガラス溶融温度は、焼結の間に鉛の吸着が進行するにつ
れて、一層低くなる。従って、PLZT及びカドミウム
及び/又は亜鉛の硼酸塩フラックスを慣用温度の110
0℃の近辺で焼結すると、理論的最大値の97%に近い
密度なもつPLZT物体となり、同時に本質的に総ての
遊離PbOがガラス相中に含み込まれ、それで焼結後の
焼きなまし工程の必要性が排除される。
、珪酸塩と比較して、低い溶融温度をもち、そしてその
ガラス溶融温度は、焼結の間に鉛の吸着が進行するにつ
れて、一層低くなる。従って、PLZT及びカドミウム
及び/又は亜鉛の硼酸塩フラックスを慣用温度の110
0℃の近辺で焼結すると、理論的最大値の97%に近い
密度なもつPLZT物体となり、同時に本質的に総ての
遊離PbOがガラス相中に含み込まれ、それで焼結後の
焼きなまし工程の必要性が排除される。
第1図のモノリシックセラミックコンデンサは、セラミ
ック物体IO内に膜電極11が膜電極12と交互に挿入
されている該セラミック物体をもつ、導電性成端コーテ
ィング13及び14がそれぞれ電8i11及び12と接
触している。リード線15及び16がそれぞれはんだ結
合17及び18によって成端13及び14に取り付けら
れている。第1図のコンデンサは、逆に分極した隣接し
ている電極の間に3個の活性セラミック誘電体層をもっ
ているが、本明細書で記載する実験モノリシックコンデ
ンサは一層多くの活性誘電体層をもっている。
ック物体IO内に膜電極11が膜電極12と交互に挿入
されている該セラミック物体をもつ、導電性成端コーテ
ィング13及び14がそれぞれ電8i11及び12と接
触している。リード線15及び16がそれぞれはんだ結
合17及び18によって成端13及び14に取り付けら
れている。第1図のコンデンサは、逆に分極した隣接し
ている電極の間に3個の活性セラミック誘電体層をもっ
ているが、本明細書で記載する実験モノリシックコンデ
ンサは一層多くの活性誘電体層をもっている。
第2図のチップコンデンサはセラミック物体20及びそ
れぞれ該物体20の向かい合っている主要表面上にある
電f!21及び22をもっている。
れぞれ該物体20の向かい合っている主要表面上にある
電f!21及び22をもっている。
チップコンデンサは長方形又は円形であってもよく、そ
して高電圧用途のためには主要表面の最大寸法に等しい
か又は超える厚さをもっていてもよい。
して高電圧用途のためには主要表面の最大寸法に等しい
か又は超える厚さをもっていてもよい。
本発明の実験コンデンサを作るのに用いられる諸工程の
概要は次の通りである: 重量で、55.0のPbo、5,70のLa、O,,3
,40のBaO10,68のA11(金属)、1.47
〜のBi、O,,24,7のZrO,及び9.0のT
i O2からなる粉末配合物を調製した。その配合物を
ボールミル粉砕し、そして790℃で5時間予Oi■焼
した0次いでその生成ケークを機械的に粒状化し、そし
て密閉した高純度アルミニウム製さや中で1090℃で
3時間■焼した。その烟焼したケークを圧潰し、ジェッ
ト微粉砕して微細セラミック粉末を生成させた。
概要は次の通りである: 重量で、55.0のPbo、5,70のLa、O,,3
,40のBaO10,68のA11(金属)、1.47
〜のBi、O,,24,7のZrO,及び9.0のT
i O2からなる粉末配合物を調製した。その配合物を
ボールミル粉砕し、そして790℃で5時間予Oi■焼
した0次いでその生成ケークを機械的に粒状化し、そし
て密閉した高純度アルミニウム製さや中で1090℃で
3時間■焼した。その烟焼したケークを圧潰し、ジェッ
ト微粉砕して微細セラミック粉末を生成させた。
上記した出発材料は化合物
(Pbo 、7s Lao、l l Baa 、ot
B !o 、a2Ago、o2>(Zro 、a4Ti
e 、*a)O*に相当し、この1ヒ合物は■焼で鉛が
空席となることで形成され、構造的にはそれに続いて焼
結された誘電体中の結晶粒のものである。
B !o 、a2Ago、o2>(Zro 、a4Ti
e 、*a)O*に相当し、この1ヒ合物は■焼で鉛が
空席となることで形成され、構造的にはそれに続いて焼
結された誘電体中の結晶粒のものである。
この物質は、PbOが焼結時にPLZTから逃げるので
、低温溶融の焼結助剤なしで十分に焼結する。pboそ
れ自体は890℃よりも高い温度で溶融し、液相焼結を
促進する。従って、焼結助剤即ちフラックスをPLZT
セラミックに添加することは、今までは、温度係数にお
ける所望の変化をもたらすために、且つ/又は焼結後に
結晶粒界に有害なPbOが存在することを適度にするた
めに、セラミック結晶粒中に含有され得る陽イオン源を
提供することであった。しかしながら、焼結後に結晶粒
界に残留する遊離鉛を本質的に排除する添加剤は未だ知
られてきていない。
、低温溶融の焼結助剤なしで十分に焼結する。pboそ
れ自体は890℃よりも高い温度で溶融し、液相焼結を
促進する。従って、焼結助剤即ちフラックスをPLZT
セラミックに添加することは、今までは、温度係数にお
ける所望の変化をもたらすために、且つ/又は焼結後に
結晶粒界に有害なPbOが存在することを適度にするた
めに、セラミック結晶粒中に含有され得る陽イオン源を
提供することであった。しかしながら、焼結後に結晶粒
界に残留する遊離鉛を本質的に排除する添加剤は未だ知
られてきていない。
このプロセスのこの初期の時点で、その■焼し且つ微粉
砕したPLZT出発粉末に0.5重量%のガラス粉末を
添加する。後記の実験実施例で用いた種々のガラスフラ
ックスは第1表に示す通りである: 第一」−一遣一 ガラス □ム GF−125(PbO)、24(Bizo3)、36(
CdO)、(AI20s)、4(ZnO)、5 (B
20 ff>、5(SiOz)(重量9Cで)GF−2
5CdO・2SiO2 GF 3 BaO・BaO3 GF 43Zno−B20s GF−53CdO・ B20゜ GF−668(3ZnO−B203)、32(3Ccl
O・B20.l)(重量%で)GF−7CdO ・ 2
ZnO−BzOzGF 8 43Zn0 ・
21CdO ・ 21 B20−・ 15A+203 一連の実験において、PLZTガラス誘電体中での4種
のガラス組成物の相対的価値を調査した。これらのガラ
スは第1表においてGF−1,0F−2、GF7、及び
GF 3として識別される。これらのガラスを作るた
めに、ガラス陽イオンの酸化物の粉末及び微粉砕用アル
ミナ製ボールをアセトン中で混合し、そしてポリエチレ
ン製ボトル中で2時間微粉砕した。乾燥した後、そのボ
ールを取り出し、そしてその粉末混合物を550℃で烟
焼して、各々の場合について第1表に示した固溶体を生
成させた。
砕したPLZT出発粉末に0.5重量%のガラス粉末を
添加する。後記の実験実施例で用いた種々のガラスフラ
ックスは第1表に示す通りである: 第一」−一遣一 ガラス □ム GF−125(PbO)、24(Bizo3)、36(
CdO)、(AI20s)、4(ZnO)、5 (B
20 ff>、5(SiOz)(重量9Cで)GF−2
5CdO・2SiO2 GF 3 BaO・BaO3 GF 43Zno−B20s GF−53CdO・ B20゜ GF−668(3ZnO−B203)、32(3Ccl
O・B20.l)(重量%で)GF−7CdO ・ 2
ZnO−BzOzGF 8 43Zn0 ・
21CdO ・ 21 B20−・ 15A+203 一連の実験において、PLZTガラス誘電体中での4種
のガラス組成物の相対的価値を調査した。これらのガラ
スは第1表においてGF−1,0F−2、GF7、及び
GF 3として識別される。これらのガラスを作るた
めに、ガラス陽イオンの酸化物の粉末及び微粉砕用アル
ミナ製ボールをアセトン中で混合し、そしてポリエチレ
ン製ボトル中で2時間微粉砕した。乾燥した後、そのボ
ールを取り出し、そしてその粉末混合物を550℃で烟
焼して、各々の場合について第1表に示した固溶体を生
成させた。
それぞれ実施例1.2.3及び4として識別される4つ
のグループの実験モノリシックセラミックコンデンサは
、それぞれ0.5重量%の4種のガラス粉末GF 1
、GF−2,0F−7及びGF−3を含むPLZTセラ
ミック物体をもっている。
のグループの実験モノリシックセラミックコンデンサは
、それぞれ0.5重量%の4種のガラス粉末GF 1
、GF−2,0F−7及びGF−3を含むPLZTセラ
ミック物体をもっている。
そのPLZTとガラス粉末との混合物を、本質的にテル
ペンチン、6%のパイン油及び5%のレシチンからなる
有機結合剤中で撹拌して、約70重層%の固体を含有す
る分散液又はスラリーを作った。このスラリーを約10
時間ボールミル粉砕した。
ペンチン、6%のパイン油及び5%のレシチンからなる
有機結合剤中で撹拌して、約70重層%の固体を含有す
る分散液又はスラリーを作った。このスラリーを約10
時間ボールミル粉砕した。
上記の微粉砕したスラリーの逐次被膜を基板に塗布し、
各々の層を順次に乾燥し、そして誘電体 ゛物質からな
るその乾燥した(最後の層以外の)各々の層の上に70
%の銀と30%のパラジウム粒子とからなる電極形成ペ
ーストをスクリーン印刷することによって実験モノリシ
ックコンデンサ群を作った。各々の誘電体層は約0.0
25zm(約1ミル)の厚さである。
各々の層を順次に乾燥し、そして誘電体 ゛物質からな
るその乾燥した(最後の層以外の)各々の層の上に70
%の銀と30%のパラジウム粒子とからなる電極形成ペ
ーストをスクリーン印刷することによって実験モノリシ
ックコンデンサ群を作った。各々の誘電体層は約0.0
25zm(約1ミル)の厚さである。
交互に挿入された7層の電極形成ペースト膜をもつこの
乾燥層アセンブリーを次いでさいの目に切断して多数の
正方形物体にし、そして870℃で焼成して有機物質を
除去した。その各々の電極は、さいの目に切断した後に
は、第1図に描かれているように、その各々の物体がそ
の物体の1つの切断端に達している1つ置きの電極をも
ち、そしてその他の′ciがその物体のその向かい側の
切断端に達している状態になるように配置された。
乾燥層アセンブリーを次いでさいの目に切断して多数の
正方形物体にし、そして870℃で焼成して有機物質を
除去した。その各々の電極は、さいの目に切断した後に
は、第1図に描かれているように、その各々の物体がそ
の物体の1つの切断端に達している1つ置きの電極をも
ち、そしてその他の′ciがその物体のその向かい側の
切断端に達している状態になるように配置された。
次いでその物体を密閉アルミナ坩堝中でピーク温度11
00℃で2.5時間焼結した。容器が焼結すべき物体で
実質的に満たされている状態で密閉容器中で焼結するこ
とが好ましい、何故ならば、このようにすることで酸化
鉛蒸気の正気圧が維持され、このことで焼結助剤として
作用する液体酸化鉛が焼結の間保持され、その結果とし
て高密度化が低い焼結温度で達成されることとなるから
である。rM放雰囲気中での焼結では不完全に焼結した
多孔質物体になり且つPLZT物体から鉛が調節不能で
失われることになる。これらの実験コンデンサにおいて
は、隣接する埋め込まれた電極間の活性′My4電体層
は25μ(1ミル)の厚さである。
00℃で2.5時間焼結した。容器が焼結すべき物体で
実質的に満たされている状態で密閉容器中で焼結するこ
とが好ましい、何故ならば、このようにすることで酸化
鉛蒸気の正気圧が維持され、このことで焼結助剤として
作用する液体酸化鉛が焼結の間保持され、その結果とし
て高密度化が低い焼結温度で達成されることとなるから
である。rM放雰囲気中での焼結では不完全に焼結した
多孔質物体になり且つPLZT物体から鉛が調節不能で
失われることになる。これらの実験コンデンサにおいて
は、隣接する埋め込まれた電極間の活性′My4電体層
は25μ(1ミル)の厚さである。
結晶粒界にある遊離鉛を次いで、その焼結した物体を空
気中、950℃で2.5時間焼きなましすることによっ
て除去した。各々の焼結した物体の両端に銀ペーストを
塗布し、その後その物体を5分間約760℃に加熱して
硬化端子、例えば、第1図の端子13及び14、を形成
した。
気中、950℃で2.5時間焼きなましすることによっ
て除去した。各々の焼結した物体の両端に銀ペーストを
塗布し、その後その物体を5分間約760℃に加熱して
硬化端子、例えば、第1図の端子13及び14、を形成
した。
4つのグループのコンデンサについて160■DC及び
150℃での促進寿命試験を実施した。
150℃での促進寿命試験を実施した。
250時間で発見された破損の数を第2表に示すi2−
民 実1」L(号−ガラス岐0=31しなぶ=1 0F−
11/10 2 GF−29/9 3 GF−70/10 4 GF−33/8 これらの4種の方法を、焼きなまし工程を省いて実施例
5.6.7及び8として繰り返した。硼酸亜鉛カドミウ
ムガラスを含有する実施例7のコンデンサ(この場合に
は、第3表に示されているように同じく破損数0であっ
た)を除いてかなり悪い破損率が経験された。
民 実1」L(号−ガラス岐0=31しなぶ=1 0F−
11/10 2 GF−29/9 3 GF−70/10 4 GF−33/8 これらの4種の方法を、焼きなまし工程を省いて実施例
5.6.7及び8として繰り返した。硼酸亜鉛カドミウ
ムガラスを含有する実施例7のコンデンサ(この場合に
は、第3表に示されているように同じく破損数0であっ
た)を除いてかなり悪い破損率が経験された。
実施例1〜8のその他のコンデンサについては上記した
寿命試験を実施しなかったが、各々のコンデンサが絶縁
破壊するまで室温で電圧を上昇させた。第3〜6図にお
いて、実施例1.2.3及び4の焼きなまししたコンデ
ンサについての絶縁破壊電圧のデータ(○)及び実施例
5.6.7及び8の焼きなまししなかったコンデンサに
ついての比較の絶縁破壊電圧のデータ(X)を、絶縁破
壊電圧対破損数によって定められる領域にプロットする
。各々のグラフにおいて、各データ点は対応する実施例
番号に30をプラスした数字によって指定される曲線と
関連している。
寿命試験を実施しなかったが、各々のコンデンサが絶縁
破壊するまで室温で電圧を上昇させた。第3〜6図にお
いて、実施例1.2.3及び4の焼きなまししたコンデ
ンサについての絶縁破壊電圧のデータ(○)及び実施例
5.6.7及び8の焼きなまししなかったコンデンサに
ついての比較の絶縁破壊電圧のデータ(X)を、絶縁破
壊電圧対破損数によって定められる領域にプロットする
。各々のグラフにおいて、各データ点は対応する実施例
番号に30をプラスした数字によって指定される曲線と
関連している。
第5図においてのみ、焼きなまししたコンデンサについ
ての曲線33及び焼きなまししなかったコンデンサにつ
いての曲線37(これらは総て硼酸亜鉛カドミウムガラ
スフラックスを含んでいる)は本質的に区別できない、
この一連の試験は実施例3及び7の硼酸亜鉛カドミウム
ガラスの優秀性を一層よく示している。
ての曲線33及び焼きなまししなかったコンデンサにつ
いての曲線37(これらは総て硼酸亜鉛カドミウムガラ
スフラックスを含んでいる)は本質的に区別できない、
この一連の試験は実施例3及び7の硼酸亜鉛カドミウム
ガラスの優秀性を一層よく示している。
このシステムにおいて、実施例4及び8のバリウムガラ
スがPLZT結晶格子にその大きな部位で入って一層多
くの鉛を置換し且つかねて重大な遊M鉛の問題を悪化さ
せることをこれらのデータは強く示唆している。ランタ
ンが実施例1及び5並びに実施例2及び6のシリカ含有
ガラス中の珪素に優先的に引き寄せられて、P L Z
T結晶粒からランタンを奪い、そしてPLZTの格子
を変化させることもまた理論立てられる。
スがPLZT結晶格子にその大きな部位で入って一層多
くの鉛を置換し且つかねて重大な遊M鉛の問題を悪化さ
せることをこれらのデータは強く示唆している。ランタ
ンが実施例1及び5並びに実施例2及び6のシリカ含有
ガラス中の珪素に優先的に引き寄せられて、P L Z
T結晶粒からランタンを奪い、そしてPLZTの格子
を変化させることもまた理論立てられる。
l GF−1a 良
良2OF−2a 不良 不良 30F−7a 良 良40F−
3a 不良 不良 50F−1ua 不良 不良 6OF−2ua 不良 不良 70F−7ua 良 良8GF−
3ua 不良 不良 性:a−焼きなましした;b=焼きなまししないカドミ
ウムも亜鉛も、チタン酸バリウム中でのそれらの挙動に
反して、焼結時にいくらか有意の程度にガラスから出て
PLZT結晶粒に入ることはないと考えられる。この理
論は、誘電率関数プロット対温度で定義される一層低い
キュリ一温度に変化がないという事実と一致する。
良2OF−2a 不良 不良 30F−7a 良 良40F−
3a 不良 不良 50F−1ua 不良 不良 6OF−2ua 不良 不良 70F−7ua 良 良8GF−
3ua 不良 不良 性:a−焼きなましした;b=焼きなまししないカドミ
ウムも亜鉛も、チタン酸バリウム中でのそれらの挙動に
反して、焼結時にいくらか有意の程度にガラスから出て
PLZT結晶粒に入ることはないと考えられる。この理
論は、誘電率関数プロット対温度で定義される一層低い
キュリ一温度に変化がないという事実と一致する。
カドミウム及び/又は亜鉛のこの安定性を考慮すれば、
ガラスを形成する元素硼素は遊離鉛を吸着するために必
要とされるものであると結論される。しかしながら、ボ
リア又は硼酸は、その両者が吸湿性であるので、許容さ
れない、吸湿性物質は、物体を加熱し焼結する初期の相
において水が追い払われる時にあまりにも激烈な収縮を
引き起こすので、回避される。
ガラスを形成する元素硼素は遊離鉛を吸着するために必
要とされるものであると結論される。しかしながら、ボ
リア又は硼酸は、その両者が吸湿性であるので、許容さ
れない、吸湿性物質は、物体を加熱し焼結する初期の相
において水が追い払われる時にあまりにも激烈な収縮を
引き起こすので、回避される。
さらに、約1.0重量%以上の硼酸塩フラックス添加に
ついては、PLZT処方物が大きく低下した誘電率を示
し始めることがtm察されてきている。0.9重量%未
満の硼酸塩フラックスが好ましいが、PbOの吸着のた
めには少なくとも0.1重置%が必須であると考えられ
る。
ついては、PLZT処方物が大きく低下した誘電率を示
し始めることがtm察されてきている。0.9重量%未
満の硼酸塩フラックスが好ましいが、PbOの吸着のた
めには少なくとも0.1重置%が必須であると考えられ
る。
その他の一連の実験において、PLZTシステムでの簡
単な硼酸カドミウムフラックス及び硼酸亜鉛フラックス
の有効性を上記した硼酸亜鉛カドミウムの有効性と比較
した。ガラスGF−4、GF−5、GF−6、及びGF
−7の各々のサンプルに等重量のPbOを添加した。各
々の場合にその混合物を白金深皿中で加熱して、それら
が実質的に完全に液体となる温度を観察した。第4表は
ほぼ±25℃の範囲内で正確である考えられるこれらの
結果を示している・ 匙−先−民 純粋な場合の 50%のpboを含 ガラス 液」W採Jし麿−む場Δの゛ 線温巴GF−4
1090℃ 725℃ GF−5 1090℃ 675℃GF−686
0℃ 625℃ GF−7860℃ 625℃ Pboの溶融温度は890℃である。従って、これらの
総ての硼酸塩はPLZTセラミックの焼結の間に逃散P
bOとで共晶化合物を同じように作り、それで同じよう
に効率のよい液相焼結となることは明らかである。
単な硼酸カドミウムフラックス及び硼酸亜鉛フラックス
の有効性を上記した硼酸亜鉛カドミウムの有効性と比較
した。ガラスGF−4、GF−5、GF−6、及びGF
−7の各々のサンプルに等重量のPbOを添加した。各
々の場合にその混合物を白金深皿中で加熱して、それら
が実質的に完全に液体となる温度を観察した。第4表は
ほぼ±25℃の範囲内で正確である考えられるこれらの
結果を示している・ 匙−先−民 純粋な場合の 50%のpboを含 ガラス 液」W採Jし麿−む場Δの゛ 線温巴GF−4
1090℃ 725℃ GF−5 1090℃ 675℃GF−686
0℃ 625℃ GF−7860℃ 625℃ Pboの溶融温度は890℃である。従って、これらの
総ての硼酸塩はPLZTセラミックの焼結の間に逃散P
bOとで共晶化合物を同じように作り、それで同じよう
に効率のよい液相焼結となることは明らかである。
これらの4種の各々のガラスをPLZTセラミックにつ
いてフラックスjt0.5重量%で用いた。焼結時の温
度上昇の間、そのフラックスを含んだPLZT物体の収
縮を膨張計によって測定した。その速度及び!&終嵩高
密度化度これらのカドミウム及び亜鉛の硼酸塩について
ほとんど同じであった。このことは道順p b oを吸
着すること及び焼結を助けることについて本質的に等し
い能力を示している。これとは対照的に、開放空気雰囲
気中で焼成した、フラックスをなんら含まないPLZT
物体は1100℃では適切には焼結されない、それはP
bOの揮発性に起因して部分的に多孔質であり、また十
分には焼結されない。このことは焼結助剤としての遊M
酸化鉛の重要性を例証しており、そして低い1100℃
での効率のよい焼結をもたらし且つ同時に、焼結後に後
焼きなまし工程なしで遊M酸化鉛゛を本質的になくする
硼酸カドミウムフラックス及び/又は硼酸亜鉛フラック
スの間の相乗作用を大局観で評価している。
いてフラックスjt0.5重量%で用いた。焼結時の温
度上昇の間、そのフラックスを含んだPLZT物体の収
縮を膨張計によって測定した。その速度及び!&終嵩高
密度化度これらのカドミウム及び亜鉛の硼酸塩について
ほとんど同じであった。このことは道順p b oを吸
着すること及び焼結を助けることについて本質的に等し
い能力を示している。これとは対照的に、開放空気雰囲
気中で焼成した、フラックスをなんら含まないPLZT
物体は1100℃では適切には焼結されない、それはP
bOの揮発性に起因して部分的に多孔質であり、また十
分には焼結されない。このことは焼結助剤としての遊M
酸化鉛の重要性を例証しており、そして低い1100℃
での効率のよい焼結をもたらし且つ同時に、焼結後に後
焼きなまし工程なしで遊M酸化鉛゛を本質的になくする
硼酸カドミウムフラックス及び/又は硼酸亜鉛フラック
スの間の相乗作用を大局観で評価している。
更にその他の実験において、優秀な硼酸亜鉛カドミウム
(GF−7>を用いての結果とアルミナの添加されてい
る同じガラス(GF−8)を用いての結果との比較を得
た。再度、実施PA1.2.3及び4のコンデンサを作
るのに用いた方法と同じ方法によってモノリシックPL
ZTセラミックコンデンサを作った。再び、0.5重量
%のガラスGF−8を用いた。この実験のコンデンサは
、ガラスGF−7を含む実施例3及び7のコンデンサの
キャパシタンス、誘電率、キャパシタンスの温度係数、
及び絶縁破壊の特性的測度とは本質的に区別できないこ
れらの特性を示した。 フラックスを含まないPLZT
物体を空気中、1100℃で焼結している間に、1〜1
.5重量%のPbOが失われる。この損失は標準的に予
想され、それで鉛に富んだ出発組成物を用いることによ
って前もって償われる。鉛のその上の損失を引き起こさ
ないフラックスを選ぶべきである。フラックスはPLZ
T結晶粒中の元素引きずり込んだり、不純物原子をその
結晶粒に加えたりして、その結晶粒中の化学量論及び/
又は電荷の平衡に不均衡を引き起こすべきではない。
(GF−7>を用いての結果とアルミナの添加されてい
る同じガラス(GF−8)を用いての結果との比較を得
た。再度、実施PA1.2.3及び4のコンデンサを作
るのに用いた方法と同じ方法によってモノリシックPL
ZTセラミックコンデンサを作った。再び、0.5重量
%のガラスGF−8を用いた。この実験のコンデンサは
、ガラスGF−7を含む実施例3及び7のコンデンサの
キャパシタンス、誘電率、キャパシタンスの温度係数、
及び絶縁破壊の特性的測度とは本質的に区別できないこ
れらの特性を示した。 フラックスを含まないPLZT
物体を空気中、1100℃で焼結している間に、1〜1
.5重量%のPbOが失われる。この損失は標準的に予
想され、それで鉛に富んだ出発組成物を用いることによ
って前もって償われる。鉛のその上の損失を引き起こさ
ないフラックスを選ぶべきである。フラックスはPLZ
T結晶粒中の元素引きずり込んだり、不純物原子をその
結晶粒に加えたりして、その結晶粒中の化学量論及び/
又は電荷の平衡に不均衡を引き起こすべきではない。
添加剤としてのチタニア及びジルコニアは遊雛鉛を吸着
するが、しかし焼結温度を低下させることはなく、また
結晶粒を平衡のままにしておくための上記の基準を満足
しない、さらに、たとえフラックスの量が1重量%未満
であっても、出発フラックス組成物それ自体は約2.0
重量%未満のアルカリ金属、Ba、Ca、Sr、及びC
u並びに遷移金属(Ni= Co、Fe及びMnを包含
する)の酸化物を含有すべきである。その上に、フラッ
クスは2.0重量%未満のSn、SJ Nb、Tn及び
Biの酸化物を含むべきであり、それらの総てが追加的
にPLZT結晶粒に入り込む傾向があり且つPLZT物
質のキュリ一温度に対するかなりの変更作用をもってい
る。Siはその結晶粒には入り込まないが、5iOzも
また前記した理由ではフラックスの2.0重量%未満の
量であるべきである。
するが、しかし焼結温度を低下させることはなく、また
結晶粒を平衡のままにしておくための上記の基準を満足
しない、さらに、たとえフラックスの量が1重量%未満
であっても、出発フラックス組成物それ自体は約2.0
重量%未満のアルカリ金属、Ba、Ca、Sr、及びC
u並びに遷移金属(Ni= Co、Fe及びMnを包含
する)の酸化物を含有すべきである。その上に、フラッ
クスは2.0重量%未満のSn、SJ Nb、Tn及び
Biの酸化物を含むべきであり、それらの総てが追加的
にPLZT結晶粒に入り込む傾向があり且つPLZT物
質のキュリ一温度に対するかなりの変更作用をもってい
る。Siはその結晶粒には入り込まないが、5iOzも
また前記した理由ではフラックスの2.0重量%未満の
量であるべきである。
本発明で用いるカドミウム/亜鉛フラックスにかなりの
量のAl2O3を添加すると、実際にPbO吸着能力が
改良されることになるが、実施し本明細書に記載した比
較試験はそのような優秀性を示すようには企てられなか
った。このことは、ガラス組成物へのアルミナの添加が
ガラス組成物の適合できる陽イオンの量を拡張し得る追
加のガラス形成物質として作用するとして知られている
事実に一致する0本発明のフラックスは20重足置まで
のアルミナを含有してもよいことが判断される。
量のAl2O3を添加すると、実際にPbO吸着能力が
改良されることになるが、実施し本明細書に記載した比
較試験はそのような優秀性を示すようには企てられなか
った。このことは、ガラス組成物へのアルミナの添加が
ガラス組成物の適合できる陽イオンの量を拡張し得る追
加のガラス形成物質として作用するとして知られている
事実に一致する0本発明のフラックスは20重足置まで
のアルミナを含有してもよいことが判断される。
第1図はモノリシックセラミックコンデンサの側断面図
を示しており、 第2図はセラミックチップの側断面図を示しており、そ
して 第3〜6図はそれぞれ、逐次上昇中の電圧応力下でのコ
ンデンサ破損数対破損が発生した電圧のグラフを示して
おり;第5図は本発明のコンデンサを示している。 図中、10及び20はセラミンク物体、11及び12は
膜電極、13及び14は導電作成端コーティング、15
及び16はリード線、17及び18ははんだ結合、21
及び22は電極である。 二、−)
を示しており、 第2図はセラミックチップの側断面図を示しており、そ
して 第3〜6図はそれぞれ、逐次上昇中の電圧応力下でのコ
ンデンサ破損数対破損が発生した電圧のグラフを示して
おり;第5図は本発明のコンデンサを示している。 図中、10及び20はセラミンク物体、11及び12は
膜電極、13及び14は導電作成端コーティング、15
及び16はリード線、17及び18ははんだ結合、21
及び22は電極である。 二、−)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、焼結されたガラス・セラミック誘電体及び該誘電体
と接触している、間隔を置いて配置された2個の別個の
電極を含むセラミックコンデンサであって、該誘電体は
(A)鉛の0.07〜0.16モル部がランタンで置換
されており且つジルコン酸イオンの0.10〜0.40
モル部がチタン酸イオンで置換されている反強誘電体ジ
ルコン酸鉛相、及び(B)該誘電体の0.1〜0.9重
量%に等しいガラス相からなり、該ガラス相は本質的に
硼酸鉛カドミウム、硼酸鉛アルミニウムカドミウム、硼
酸鉛亜鉛、硼酸鉛アルミニウム亜鉛及びそれらの組み合
わせから選ばれた硼酸塩からなり、該ガラス相中の該鉛
は焼結の間に該ジルコン酸チタン酸ランタン鉛(PLZ
T)相から揮発してきて該ガラス相によって吸着された
ものである、ことを特徴とする上記のセラミックコンデ
ンサ。 2、該硼酸塩がCdO・2ZnO・xPbO・B_2O
_3である、請求項1記載のセラミックコンデンサ。 3、該硼酸塩中の該アルミナが20重量%以下の量であ
る、請求項1記載のセラミックコンデンサ。 4、該ガラス相が2重量%以下の、元素Ba、Ca、S
r、Ni、Co、Fe、Mn、Sn、Sb、Nb、Ta
、Bi及びSiの酸化物を含む、請求項1記載のセラミ
ックコンデンサ。 5、a)本質的に Pb_1_−_xLa_x(Zr_yTi_1_−_y
)O_3(式中、xは0.07〜0.16であり、yは
0.60〜0.90である) からなるPLZTセラミックの粉末を用意すること; b)本質的に硼酸カドミウム、硼酸アルミニウムカドミ
ウム、硼酸亜鉛、硼酸アルミニウム亜鉛及びそれらの組
み合わせから選ばれた硼酸塩からなるガラスフラックス
粉末を用意すること;c)該PLZTと該ガラスフラッ
クス粉末との混合物であつて該フラックスが該混合物の
0.1〜0.9重量%の量である該混合物を生成させる
こと; d)該粉末混合物の物体を形成すること; e)該物体と接触している、間隔を置いて配置された少
なくとも2個の電極を形成すること;及び f)該物体を十分に焼結させ且つ該PLZTから揮発す
るPbOを該フラックスに吸着させるために、該物体を
約1100℃で十分に焼成すること、 を特徴とするセラミックコンデンサの製造法。 6、該焼結の間多数の本質的に同一のPLZT物体の周
囲に調節PbO雰囲気を提供するために、該物体の該焼
成を該多数の本質的に同一のPLZT物体を収容してい
る密閉坩堝中で実施する、請求項5記載の方法。 7、該ガラスフラックスがCdO・2ZnO・B_2O
_3である、請求項5記載の方法。 8、該ガラス相が2重量%以下の、元素B、Ca、Sr
、Ni、Co、Fe、Mn、Sn、Sb、Nb、Ta、
Bi及びSiの酸化物を含む、請求項5記載の方法。 9、該鉛の約2モル%が等モル量の銀によって置換され
ている、請求項5記載の方法。 10、該鉛の約2モル%が等モル量のビスマスによって
置換されている、請求項5記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/018,635 US4706163A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Capacitor with dielectric of PLZT and an intergranular borate |
| US18635 | 1998-02-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248111A true JPS63248111A (ja) | 1988-10-14 |
Family
ID=21788982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63043275A Pending JPS63248111A (ja) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | ジルコン酸チタン酸ランタン鉛と結晶粒界の硼酸塩とからなる誘電体を持つコンデンサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4706163A (ja) |
| EP (1) | EP0281260A3 (ja) |
| JP (1) | JPS63248111A (ja) |
| CA (1) | CA1277378C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5059566A (en) * | 1988-12-27 | 1991-10-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High-dielectric constant ceramic composite and ceramic capacitor elements |
| JP2004331492A (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-25 | Asahi Glass Co Ltd | チタン酸ジルコン酸鉛微粒子の製造方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398904A (ja) * | 1986-10-15 | 1988-04-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 高誘電率磁器組成物 |
| US4845062A (en) * | 1987-10-19 | 1989-07-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Low-firing dielectric composition |
| US5010443A (en) * | 1990-01-11 | 1991-04-23 | Mra Laboratories, Inc. | Capacitor with fine grained BaTiO3 body and method for making |
| CA2033582A1 (en) | 1990-01-11 | 1991-07-12 | Galeb H. Maher | Fine grained batio3 powder mixture and method for making |
| US5286322A (en) * | 1991-10-18 | 1994-02-15 | Allied-Signal, Inc. | Rapid thermal processing of multilayer tapes for fuel cell applications |
| ES2049628B1 (es) * | 1992-02-04 | 1994-12-16 | Consejo Superior Investigacion | Procedimiento de fabricacion de materiales piezoelectricos compuestos. |
| US5270268A (en) * | 1992-09-23 | 1993-12-14 | Aluminum Company Of America | Aluminum borate devitrification inhibitor in low dielectric borosilicate glass |
| US5367430A (en) * | 1992-10-21 | 1994-11-22 | Presidio Components, Inc. | Monolithic multiple capacitor |
| US5545184A (en) * | 1995-04-19 | 1996-08-13 | The Penn State Research Foundation | Cardiac defibrillator with high energy storage antiferroelectric capacitor |
| US5607632A (en) * | 1995-05-30 | 1997-03-04 | Rockwell International Corporation | Method of fabricating PLZT piezoelectric ceramics |
| US5728138A (en) * | 1996-07-31 | 1998-03-17 | The Penn State Research Foundation | Cardiac defibrillator with multi-phase ferroelectric/antiferroelectric capacitor |
| US6043174A (en) * | 1997-06-26 | 2000-03-28 | Mra Laboratories | High dielectric constant X7R ceramic capacitor, and powder for making |
| US8734713B2 (en) * | 2009-07-03 | 2014-05-27 | Universiti Putra Malaysia | Energy storage ceramic dielectric component and method thereof |
| WO2018138070A2 (de) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | Ceramtec Gmbh | Verfahren zur herstellung eines keramischen teils auf basis von blei-zirkonat-titanat |
| AT521100A1 (de) * | 2018-04-13 | 2019-10-15 | Ceracap Engel Kg | Wechselrichter mit Zwischenkreis |
| CN112960981B (zh) * | 2021-05-07 | 2022-07-01 | 重庆文理学院 | 一种镧、锡掺杂的锆钛酸铅陶瓷材料的制备方法 |
| CN113429203A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-09-24 | 广东工业大学 | 一种高耐击穿电场的锆锡酸铅厚膜陶瓷材料及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3558332A (en) * | 1968-06-17 | 1971-01-26 | Ibm | Low firing phosphate-bonded alumina dielectric having improved adhesion to metal |
| JPS4924737B1 (ja) * | 1968-11-18 | 1974-06-25 | ||
| US4027209A (en) * | 1975-10-02 | 1977-05-31 | Sprague Electric Company | Ceramic capacitor having a silver doped dielectric of (Pb,La)(Zr,Ti)O3 |
| US4219866A (en) * | 1979-01-12 | 1980-08-26 | Sprague Electric Company | Ceramic capacitor having a dielectric of (Pb,La) (Zr,Ti)O3 and BaTiO3 |
| US4283753A (en) * | 1979-09-28 | 1981-08-11 | Sprague Electric Company | Low firing monolithic ceramic capacitor with high dielectric constant |
| US4266265A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-05 | Sprague Electric Company | Ceramic capacitor and method for making the same |
-
1987
- 1987-02-25 US US07/018,635 patent/US4706163A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-01-11 CA CA000556194A patent/CA1277378C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-09 EP EP88301059A patent/EP0281260A3/en not_active Ceased
- 1988-02-25 JP JP63043275A patent/JPS63248111A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| US5059566A (en) * | 1988-12-27 | 1991-10-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High-dielectric constant ceramic composite and ceramic capacitor elements |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4706163A (en) | 1987-11-10 |
| EP0281260A3 (en) | 1989-04-05 |
| CA1277378C (en) | 1990-12-04 |
| EP0281260A2 (en) | 1988-09-07 |
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