JPS6351992B2 - - Google Patents
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- JPS6351992B2 JPS6351992B2 JP56109592A JP10959281A JPS6351992B2 JP S6351992 B2 JPS6351992 B2 JP S6351992B2 JP 56109592 A JP56109592 A JP 56109592A JP 10959281 A JP10959281 A JP 10959281A JP S6351992 B2 JPS6351992 B2 JP S6351992B2
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Landscapes
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- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明は高誘電率系磁器誘電体組成物に係り、
特に誘電率が著しく高く、しかも誘電率の温度変
化率の小さい、積層コンデンサ用として好適な磁
器誘電体組成物に関するものである。 従来、平担な誘電率温度特性を有する磁器誘電
体としては、チタン酸バリウム(BaTiO3)およ
び酸化ビスマス(Bi2O3)を主成分とし、これに
酸化スズ(SnO2)または酸化チタン酸(TiO2)
あるいは酸化ジルコニウム(ZrO2)を添加した
ものがあるが、何れも−30℃から+85℃の温度範
囲において誘電率の温度変化率を±10%以内にす
ると、誘電率が2000以下と低くなり、また誘電率
が2000以上のものではその誘電率の温度変化率は
上記温度範囲において±10%を越えるものしか得
られなかつた。 一方、かかる問題を解消する磁器誘電体組成物
として、BaTiO3及びBi2O3に、Nb2O5と、CeO2
またはLa2O3とを加え、これによつて±10%以内
の誘電率温度変化率で、しかも300〜3500の誘電
率を達成するものが、特公昭55−21402号公報に
明らかにされている。しかしながら、かかる組成
物中に含まれるBi2O3が、積層コンデンサを作る
場合において、高い焼成温度が採用されると、蒸
発せしめられ、それによつて電極を傷める問題が
あり、それ故Bi2O3の如き成分を含む組成物は、
積層コンデンサ用としては不適当なものであつた
のである。 ここにおいて、本発明者らは、かかる磁器誘電
体組成物について種々検討した結果、その主成分
たるBaTiO3の形成過程において主として出発原
料の炭酸バリウム(BaCO3)から混入する酸化
ストロンチウム(SrO)と酸化カルシウム
(CaO)が誘電率などの電気的特性に悪影響をも
たらし、それ故それらの含有量が特定値以下とな
る高純度のBaTiO3が形成されるようにすると共
に、これに酸化コバルト(Co2O3)、酸化ニオブ
(Nb2O5)、酸化セリウム(CeO2)などを組み合
わせることにより、平担な誘電率温度特性を有
し、しかも高誘電率である、積層コンデンサ用と
して好適な磁器誘電体が得られることを見い出
し、本発明に到達したのである。 すなわち、本発明に係る高誘電率系磁器誘電体
組成物は、SrOとCaOの合計含有量が0.5重量%
以下である高純度のBaTiO395〜99重量%と、
Co2O30.05〜0.5重量%と、Nb2O50.5〜2重量%
と、CeO20.05〜0.5重量%と、TiO2の1.5重量%ま
でとからなるものである。 そして、かくの如き本発明に従う組成の、焼成
品たる磁器誘電体組成物によれば、平担な誘電率
温度特性が達成され、特に−30℃から+80℃の温
度範囲内において+25℃の誘電率を基準としたと
きその誘電率の温度変化率が±10%以内であるも
のが容易に得られるのであり、しかも同時にその
誘電率も容易に3000以上、特に4000〜4500もの高
い値と為し得るのである。 また、かかる本発明に従う磁器誘電体組成物に
あつては、Bi2O3、PbO等の蒸発成分を含有して
いないために、高温の焼成温度が採用されても電
極を傷めるようなことは全くなく、それ故積層コ
ンデンサ用として好適に用いられ得るものであ
る。 さらに、本組成物の磁器誘電体は、後述の実施
例にても示される如く3000時間、10KV/mmの電
圧を印加した後の各種性能において優れた特徴を
有しており、このことは10KV/mm以上の耐電圧
性を有する証左であるのであり、また他の組成に
よるチタン酸バリウム系高誘電率磁器誘電体の1
〜7KV/mmに比較しても、かなり耐電圧特性が
高く、従つて本発明による磁器組成物は中・高圧
用磁器コンデンサ用としても好適であるのであ
る。 なお、本発明においては、先ず、高純度の
BaTiO3を95〜99重量%、好ましくは97〜99重量
%の割合で組成物中に含有せしめる必要があり、
その含有割合が多過ぎたり、少な過ぎたりする
と、誘電率が著しく低下したり、誘電率の温度変
化が著しくなる等の問題を生じる。そして、この
高純度のBaTiO3は、SrOとCaOを合計量で0.5重
量%以下となるような割合で含むように形成され
ねばならず、この割合を越えるSrO、CaOの含有
は誘電率を低下せしめ、また誘電率の温度変化率
を大きくする。特に、このようなSrO、CaOは、
BaTiO3の出発原料の一つであるBaCO3から混入
し易いので、BaCO3として、SrO及びCaO含有量
の著しく低下せしめられたもの、即ち、従来の97
〜98%程度の純度のBaCO3に代えて、例えば
SrO、CaOの減少せしめられた純度が99%以上、
好ましくは99.5%以上のBaCO3原料の使用が推奨
される。また、BaTiO3の出発原料の他の一つで
あるTiO2としても、通常の98〜99%程度の純度
のものを用いることは可能であるが、好適には99
%以上、より好ましくは99.5%以上の純度の
TiO2原料が有利に用いられ得るのである。 また、本発明に係る組成物を構成するCo2O3と
Nb2O5は、何れも誘電率の温度変化率を平担化せ
しめる成分であり、Co2O3は0.05〜0.5%、好まし
くは0.09〜0.4%;Nb2O5は0.5〜2%、好ましく
は0.9〜1.5%(いずれも重量基準)の割合にて含
有せしめられる必要がある。なお、Co2O3が、
0.05%より少なくなると、誘電率の温度変化率が
大となり、0.5%より多くなると、誘電率が低く
なる。また、Nb2O5が、0.5%より少ないときに
は焼結不良の問題が惹起され、他方2%より多い
ときには誘電率の温度変化率が大きくなる問題を
生じる。 更に、本発明の組成物中のCeO2は焼成温度を
低下せしめる効果があるが、その割合が0.05%よ
りも少ないと焼結不良となり、また0.5%よりも
多くなると誘電率の温度変化率が大となる。それ
故、CeO2の割合は、0.05〜0.5重量%、好ましく
は0.09〜0.3重量%とする必要がある。 更にまた、TiO2は、CeO2と同様に焼成温度の
低下に寄与するものであるが、その割合が多過ぎ
ると誘電率を低下せしめたり、誘電損失(tanδ)
を大きくするので、1.5重量%までの含有割合と
する必要があり、なかでも0.2〜1.0重量%の割合
で含有せしめることにより、その有効な効果が発
揮される。なお、このTiO2量は、前記高純度の
BaTiO3の形成に際して過剰のTiO2をBaCO3と
組み合わせることによつて導入され得るものであ
る他、必要な量のTiO2を別途に組成物中に配合
せしめることによつても導入せしめられ得るもの
である。 このように、本発明にあつては、所定割合の
BaTiO3、Co2O3、Nb2O5、CeO2、TiO2にて磁器
誘電体を構成すると共に、BaTiO3から持ち込ま
れるSrO+CaO量を制御することによつて、焼成
品たる本発明に係る磁器誘電体に誘電率等の優れ
た電気的特性を付与せしめ得たのである。 以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に明
らかにするが、本発明がかかる実施例の記載によ
つて何等の制約も受けるものでないことは言うま
でもないところである。なお、実施例中の部及び
百分率はすべて重量基準で示されている。 実施例 第1表に示される配合割合となるように各成分
原料をボールミルにて均一に湿式混合せしめ、つ
いで900〜1100℃で3時間の間仮焼きして化学反
応を行なわしめた後、再びボールミルにて平均粒
径が1ミクロン程度になるまで粉砕した。なお、
高純度BaTiO3成分を形成するために、SrOと
CaOの合計含有量が種々異なる純度が99.0%以上
のBaCO3と純度が99.9%のTiO2が用いられ、他
の成分と共に、前記ボールミルにて湿式混合せし
められた。 ついで、この混合物を乾燥せしめた後、粘結剤
としてポリビニルアルコールを適当量加え、約1
トン/cm2の圧力にて成形し、直径16m/m、厚さ
0.5m/mの円板上成形物を作製した。 さらに、かくして得られた成形物に対して、約
1350〜1400℃の温度で、3時間の本焼成操作を施
した後、得られた焼成物についてその両面に銀電
極を焼き付けることにより試料と為し、ついで
3000時間、試料1mm当り10KV印加の寿命試験を
行なつた後、それぞれの電気的諸特性を測定して
その結果を第2表に示した。 第1表及び第2表の結果より明らかなように、
本発明に従う組成の組成物、即ち各試料No.中の(a)
及び(b)は、いずれも高い、3000以上の誘電率
(ε)を有し、且つ小誘電損失(tanδ)のもので
あると共に、誘電率の温度に対する変化率の小さ
な特性をも具備しているのである。 これに対して、BaTiO3、Co2O3、Nb2O5、
CeO2、TiO2の含量が同様であつても、SrO+
CaOの合計含量が0.5%を越える(c)及び(d)の場合
にあつては、本発明に従う(a)及び(b)の場合に比し
て、誘電率(ε)が著しく劣つたものであつた。
特に誘電率が著しく高く、しかも誘電率の温度変
化率の小さい、積層コンデンサ用として好適な磁
器誘電体組成物に関するものである。 従来、平担な誘電率温度特性を有する磁器誘電
体としては、チタン酸バリウム(BaTiO3)およ
び酸化ビスマス(Bi2O3)を主成分とし、これに
酸化スズ(SnO2)または酸化チタン酸(TiO2)
あるいは酸化ジルコニウム(ZrO2)を添加した
ものがあるが、何れも−30℃から+85℃の温度範
囲において誘電率の温度変化率を±10%以内にす
ると、誘電率が2000以下と低くなり、また誘電率
が2000以上のものではその誘電率の温度変化率は
上記温度範囲において±10%を越えるものしか得
られなかつた。 一方、かかる問題を解消する磁器誘電体組成物
として、BaTiO3及びBi2O3に、Nb2O5と、CeO2
またはLa2O3とを加え、これによつて±10%以内
の誘電率温度変化率で、しかも300〜3500の誘電
率を達成するものが、特公昭55−21402号公報に
明らかにされている。しかしながら、かかる組成
物中に含まれるBi2O3が、積層コンデンサを作る
場合において、高い焼成温度が採用されると、蒸
発せしめられ、それによつて電極を傷める問題が
あり、それ故Bi2O3の如き成分を含む組成物は、
積層コンデンサ用としては不適当なものであつた
のである。 ここにおいて、本発明者らは、かかる磁器誘電
体組成物について種々検討した結果、その主成分
たるBaTiO3の形成過程において主として出発原
料の炭酸バリウム(BaCO3)から混入する酸化
ストロンチウム(SrO)と酸化カルシウム
(CaO)が誘電率などの電気的特性に悪影響をも
たらし、それ故それらの含有量が特定値以下とな
る高純度のBaTiO3が形成されるようにすると共
に、これに酸化コバルト(Co2O3)、酸化ニオブ
(Nb2O5)、酸化セリウム(CeO2)などを組み合
わせることにより、平担な誘電率温度特性を有
し、しかも高誘電率である、積層コンデンサ用と
して好適な磁器誘電体が得られることを見い出
し、本発明に到達したのである。 すなわち、本発明に係る高誘電率系磁器誘電体
組成物は、SrOとCaOの合計含有量が0.5重量%
以下である高純度のBaTiO395〜99重量%と、
Co2O30.05〜0.5重量%と、Nb2O50.5〜2重量%
と、CeO20.05〜0.5重量%と、TiO2の1.5重量%ま
でとからなるものである。 そして、かくの如き本発明に従う組成の、焼成
品たる磁器誘電体組成物によれば、平担な誘電率
温度特性が達成され、特に−30℃から+80℃の温
度範囲内において+25℃の誘電率を基準としたと
きその誘電率の温度変化率が±10%以内であるも
のが容易に得られるのであり、しかも同時にその
誘電率も容易に3000以上、特に4000〜4500もの高
い値と為し得るのである。 また、かかる本発明に従う磁器誘電体組成物に
あつては、Bi2O3、PbO等の蒸発成分を含有して
いないために、高温の焼成温度が採用されても電
極を傷めるようなことは全くなく、それ故積層コ
ンデンサ用として好適に用いられ得るものであ
る。 さらに、本組成物の磁器誘電体は、後述の実施
例にても示される如く3000時間、10KV/mmの電
圧を印加した後の各種性能において優れた特徴を
有しており、このことは10KV/mm以上の耐電圧
性を有する証左であるのであり、また他の組成に
よるチタン酸バリウム系高誘電率磁器誘電体の1
〜7KV/mmに比較しても、かなり耐電圧特性が
高く、従つて本発明による磁器組成物は中・高圧
用磁器コンデンサ用としても好適であるのであ
る。 なお、本発明においては、先ず、高純度の
BaTiO3を95〜99重量%、好ましくは97〜99重量
%の割合で組成物中に含有せしめる必要があり、
その含有割合が多過ぎたり、少な過ぎたりする
と、誘電率が著しく低下したり、誘電率の温度変
化が著しくなる等の問題を生じる。そして、この
高純度のBaTiO3は、SrOとCaOを合計量で0.5重
量%以下となるような割合で含むように形成され
ねばならず、この割合を越えるSrO、CaOの含有
は誘電率を低下せしめ、また誘電率の温度変化率
を大きくする。特に、このようなSrO、CaOは、
BaTiO3の出発原料の一つであるBaCO3から混入
し易いので、BaCO3として、SrO及びCaO含有量
の著しく低下せしめられたもの、即ち、従来の97
〜98%程度の純度のBaCO3に代えて、例えば
SrO、CaOの減少せしめられた純度が99%以上、
好ましくは99.5%以上のBaCO3原料の使用が推奨
される。また、BaTiO3の出発原料の他の一つで
あるTiO2としても、通常の98〜99%程度の純度
のものを用いることは可能であるが、好適には99
%以上、より好ましくは99.5%以上の純度の
TiO2原料が有利に用いられ得るのである。 また、本発明に係る組成物を構成するCo2O3と
Nb2O5は、何れも誘電率の温度変化率を平担化せ
しめる成分であり、Co2O3は0.05〜0.5%、好まし
くは0.09〜0.4%;Nb2O5は0.5〜2%、好ましく
は0.9〜1.5%(いずれも重量基準)の割合にて含
有せしめられる必要がある。なお、Co2O3が、
0.05%より少なくなると、誘電率の温度変化率が
大となり、0.5%より多くなると、誘電率が低く
なる。また、Nb2O5が、0.5%より少ないときに
は焼結不良の問題が惹起され、他方2%より多い
ときには誘電率の温度変化率が大きくなる問題を
生じる。 更に、本発明の組成物中のCeO2は焼成温度を
低下せしめる効果があるが、その割合が0.05%よ
りも少ないと焼結不良となり、また0.5%よりも
多くなると誘電率の温度変化率が大となる。それ
故、CeO2の割合は、0.05〜0.5重量%、好ましく
は0.09〜0.3重量%とする必要がある。 更にまた、TiO2は、CeO2と同様に焼成温度の
低下に寄与するものであるが、その割合が多過ぎ
ると誘電率を低下せしめたり、誘電損失(tanδ)
を大きくするので、1.5重量%までの含有割合と
する必要があり、なかでも0.2〜1.0重量%の割合
で含有せしめることにより、その有効な効果が発
揮される。なお、このTiO2量は、前記高純度の
BaTiO3の形成に際して過剰のTiO2をBaCO3と
組み合わせることによつて導入され得るものであ
る他、必要な量のTiO2を別途に組成物中に配合
せしめることによつても導入せしめられ得るもの
である。 このように、本発明にあつては、所定割合の
BaTiO3、Co2O3、Nb2O5、CeO2、TiO2にて磁器
誘電体を構成すると共に、BaTiO3から持ち込ま
れるSrO+CaO量を制御することによつて、焼成
品たる本発明に係る磁器誘電体に誘電率等の優れ
た電気的特性を付与せしめ得たのである。 以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に明
らかにするが、本発明がかかる実施例の記載によ
つて何等の制約も受けるものでないことは言うま
でもないところである。なお、実施例中の部及び
百分率はすべて重量基準で示されている。 実施例 第1表に示される配合割合となるように各成分
原料をボールミルにて均一に湿式混合せしめ、つ
いで900〜1100℃で3時間の間仮焼きして化学反
応を行なわしめた後、再びボールミルにて平均粒
径が1ミクロン程度になるまで粉砕した。なお、
高純度BaTiO3成分を形成するために、SrOと
CaOの合計含有量が種々異なる純度が99.0%以上
のBaCO3と純度が99.9%のTiO2が用いられ、他
の成分と共に、前記ボールミルにて湿式混合せし
められた。 ついで、この混合物を乾燥せしめた後、粘結剤
としてポリビニルアルコールを適当量加え、約1
トン/cm2の圧力にて成形し、直径16m/m、厚さ
0.5m/mの円板上成形物を作製した。 さらに、かくして得られた成形物に対して、約
1350〜1400℃の温度で、3時間の本焼成操作を施
した後、得られた焼成物についてその両面に銀電
極を焼き付けることにより試料と為し、ついで
3000時間、試料1mm当り10KV印加の寿命試験を
行なつた後、それぞれの電気的諸特性を測定して
その結果を第2表に示した。 第1表及び第2表の結果より明らかなように、
本発明に従う組成の組成物、即ち各試料No.中の(a)
及び(b)は、いずれも高い、3000以上の誘電率
(ε)を有し、且つ小誘電損失(tanδ)のもので
あると共に、誘電率の温度に対する変化率の小さ
な特性をも具備しているのである。 これに対して、BaTiO3、Co2O3、Nb2O5、
CeO2、TiO2の含量が同様であつても、SrO+
CaOの合計含量が0.5%を越える(c)及び(d)の場合
にあつては、本発明に従う(a)及び(b)の場合に比し
て、誘電率(ε)が著しく劣つたものであつた。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 1 酸化ストロンチウムと酸化カルシウムの合計
含有量が0.5重量%以下である高純度のチタン酸
バリウム95〜99重量%と、酸化コバルト0.05〜
0.5重量%と、酸化ニオブ0.5〜2重量%と、酸化
セリウム0.05〜0.5重量%と、酸化チタンの1.5重
量%までとからなる高誘電率系磁器誘電体組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56109592A JPS5815078A (ja) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | 高誘電率系磁器誘電体組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56109592A JPS5815078A (ja) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | 高誘電率系磁器誘電体組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5815078A JPS5815078A (ja) | 1983-01-28 |
| JPS6351992B2 true JPS6351992B2 (ja) | 1988-10-17 |
Family
ID=14514166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56109592A Granted JPS5815078A (ja) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | 高誘電率系磁器誘電体組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5815078A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61275164A (ja) * | 1985-05-03 | 1986-12-05 | タム セラミツクス インコ−ポレイテツド | 誘電体セラミック組成物 |
| DE3775855D1 (de) * | 1986-08-11 | 1992-02-20 | Tdk Corp | Keramische halbleiterzusammensetzung. |
| US4939108A (en) * | 1986-11-03 | 1990-07-03 | Tam Ceramics, Inc. | Process for producing dielectric ceramic composition with high dielectric constant, low dissipation factor and flat TC characteristics |
| KR940008696B1 (ko) * | 1991-12-28 | 1994-09-24 | 삼성전기 주식회사 | 고유전율계 자기조성물 |
| US5550092A (en) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Tam Ceramics Inc. | Ceramic dielectrics compositions |
-
1981
- 1981-07-14 JP JP56109592A patent/JPS5815078A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5815078A (ja) | 1983-01-28 |
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