JP2571386B2 - 高誘電率系誘電体磁器組成物 - Google Patents
高誘電率系誘電体磁器組成物Info
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- JP2571386B2 JP2571386B2 JP62164733A JP16473387A JP2571386B2 JP 2571386 B2 JP2571386 B2 JP 2571386B2 JP 62164733 A JP62164733 A JP 62164733A JP 16473387 A JP16473387 A JP 16473387A JP 2571386 B2 JP2571386 B2 JP 2571386B2
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- dielectric constant
- dielectric
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁器コンデンサ、特に低温焼成ができる積層
型磁器コンデンサの高誘電率系誘電体磁器組成物に関す
るものである。
型磁器コンデンサの高誘電率系誘電体磁器組成物に関す
るものである。
従来、一般に積層型磁器コンデンサは表面に内部電極
が塗布されたシート状のBaTiO3（チタン酸バリウム）を
主成分とする誘電体を複数枚積層するとともに各シート
の内部電極を交互に並列に一対の外部接続用電極に接続
し、これを焼結一体化することにより形成されている。
このような積層型磁器コンデンサは近年のエレクトロニ
クルの進展に伴い電子部品の小型化が急速に進行し、広
範囲な電子回路に使用されるようになってきている。
が塗布されたシート状のBaTiO3（チタン酸バリウム）を
主成分とする誘電体を複数枚積層するとともに各シート
の内部電極を交互に並列に一対の外部接続用電極に接続
し、これを焼結一体化することにより形成されている。
このような積層型磁器コンデンサは近年のエレクトロニ
クルの進展に伴い電子部品の小型化が急速に進行し、広
範囲な電子回路に使用されるようになってきている。
しかし乍ら、この従来のBaTiO3を主成分とする誘電体
材料に於いては内部電極として前記誘電体の焼成温度に
て溶融することなく、且つ酸化することがない高価な貴
金属であるパラジウム（融点1555℃）またはその合金が
使用されることから、特に静電容量が大きいものでは内
部電極数が大となりコスト高となる。よって、上記従来
の積層型磁器コンデンサの容量効率が高く、その他誘電
的特性に優れ且つ高信頼性にあるにも拘わらず価格面が
その進展に大きな障害となっていた。従って、銀（融点
960℃）、銅（融点1083℃）などの安価な金属を内部電
極として使用するためには、低温とりわけ950℃以下で
焼結可能な高誘電率の誘電体材料が強く望まれていた。
材料に於いては内部電極として前記誘電体の焼成温度に
て溶融することなく、且つ酸化することがない高価な貴
金属であるパラジウム（融点1555℃）またはその合金が
使用されることから、特に静電容量が大きいものでは内
部電極数が大となりコスト高となる。よって、上記従来
の積層型磁器コンデンサの容量効率が高く、その他誘電
的特性に優れ且つ高信頼性にあるにも拘わらず価格面が
その進展に大きな障害となっていた。従って、銀（融点
960℃）、銅（融点1083℃）などの安価な金属を内部電
極として使用するためには、低温とりわけ950℃以下で
焼結可能な高誘電率の誘電体材料が強く望まれていた。
近年、高誘電率系誘電体において、1000℃以下の低温
で焼結できる磁器組成物としていくつかの提案がなされ
ている。それらは低温で焼結できる強誘電体として、Pb
（Fe1/2Nb1/2）O3、Pb（Fe2/3Ｗ1/3）O3、Pb（Mg1/2Ｗ
1/2）O3、Pb（Zn1/3Nb2/3）O3、Pb（Mg1/3Nb2/3）O3、P
b（Ni1/3Nb2/3）３およびPbTiO3のうち二成分または三
成分を組合せ、室温における所望の誘電特性を得ようと
したものである。しかし乍ら、これらは比誘電率が大き
い場合は、誘電損失が大きかったり、あるいは絶縁抵抗
が小さく、絶縁抵抗が大きい場合は比誘電率が10000程
度である前述のBaTiO3の誘電体に比べてその比誘電率が
同等かもしくは小さい等の欠点を有していた。
で焼結できる磁器組成物としていくつかの提案がなされ
ている。それらは低温で焼結できる強誘電体として、Pb
（Fe1/2Nb1/2）O3、Pb（Fe2/3Ｗ1/3）O3、Pb（Mg1/2Ｗ
1/2）O3、Pb（Zn1/3Nb2/3）O3、Pb（Mg1/3Nb2/3）O3、P
b（Ni1/3Nb2/3）３およびPbTiO3のうち二成分または三
成分を組合せ、室温における所望の誘電特性を得ようと
したものである。しかし乍ら、これらは比誘電率が大き
い場合は、誘電損失が大きかったり、あるいは絶縁抵抗
が小さく、絶縁抵抗が大きい場合は比誘電率が10000程
度である前述のBaTiO3の誘電体に比べてその比誘電率が
同等かもしくは小さい等の欠点を有していた。
更に前述した強誘電体の２成分あるいは３成分を組み
合わせた強誘電体磁器組成物は合成成分がいずれも強誘
電体であることからキュリー温度およびキュリー温度近
くの低い温度域での誘電損失が極めて大きいという原理
的な欠点を避けることができない。
合わせた強誘電体磁器組成物は合成成分がいずれも強誘
電体であることからキュリー温度およびキュリー温度近
くの低い温度域での誘電損失が極めて大きいという原理
的な欠点を避けることができない。
本発明は前記欠点を解決することを主たる目的とする
ものであって、詳細には、ペロブスカイト型構造を有す
る誘電体として知られるPb（Fe1/2Nb1/2）O3本来の誘電
特性を改質し誘電損失が小さく絶縁抵抗が大きい、更に
は比誘電率の温度依存性が良好な優れた高誘電率系誘電
体磁器組成物を提供することを目的とする。
ものであって、詳細には、ペロブスカイト型構造を有す
る誘電体として知られるPb（Fe1/2Nb1/2）O3本来の誘電
特性を改質し誘電損失が小さく絶縁抵抗が大きい、更に
は比誘電率の温度依存性が良好な優れた高誘電率系誘電
体磁器組成物を提供することを目的とする。
本発明者等は上記問題点に対し、研究を重ねた結果、
強誘電体であるPb（Fe1/2Nb1/2）O3に対し、同一結晶構
造のペロブスカイト構造を有し、低温で焼結できる常誘
電対であるPb（ND1/2Nb1/2）O3およびBiFeO3を特定の割
合で固溶させることにより上記問題点が解決できること
を見い出した。
強誘電体であるPb（Fe1/2Nb1/2）O3に対し、同一結晶構
造のペロブスカイト構造を有し、低温で焼結できる常誘
電対であるPb（ND1/2Nb1/2）O3およびBiFeO3を特定の割
合で固溶させることにより上記問題点が解決できること
を見い出した。
即ち、本発明における高誘電率磁器組成物はその組成
式が、 Bi2xPb1-2x（Fe1/2＋ｘ−ｙ Ndy Nb1/2−ｘ）O3・・
（１） で表わされるものであり、式（１）中のｘおよびｙの値
が0.01≦ｘ≦0.15、、特に0.05≦ｘ≦0.10、０＜ｙ≦0.
04、特に0.012≦ｙ≦0.024の範囲に設定されるものであ
る。
式が、 Bi2xPb1-2x（Fe1/2＋ｘ−ｙ Ndy Nb1/2−ｘ）O3・・
（１） で表わされるものであり、式（１）中のｘおよびｙの値
が0.01≦ｘ≦0.15、、特に0.05≦ｘ≦0.10、０＜ｙ≦0.
04、特に0.012≦ｙ≦0.024の範囲に設定されるものであ
る。
尚、x,yを上記の範囲内に限定した理由は、ｘ値が0.0
1を下回ると絶縁抵抗が小さくなる傾向にあり、特にｘ
値が０では誘電正接が大きくなる。
1を下回ると絶縁抵抗が小さくなる傾向にあり、特にｘ
値が０では誘電正接が大きくなる。
一方、ｙ値が0.04を越えるとキュリー温度が低く、そ
のため−25℃〜＋85℃の温度範囲で最大の比誘電率と20
℃の比誘電率の比が1.3を越え、実用性を損なう。ｙ値
が０では絶縁抵抗が小さく、誘電正接が極端に大きくな
る傾向にある。
のため−25℃〜＋85℃の温度範囲で最大の比誘電率と20
℃の比誘電率の比が1.3を越え、実用性を損なう。ｙ値
が０では絶縁抵抗が小さく、誘電正接が極端に大きくな
る傾向にある。
本発明を次の例で説明する。
出発原料としてPbO2,Fe2O3,Nb2O5、およびNb2O3を第
１表の組成比となるようにそれぞれ秤量し、分散剤およ
び分散媒とともにボールミルにて湿式混合した後、この
原料スラリーを乾燥し、950℃の温度で３時間仮焼し
た。次いでこの仮焼物を粗砕後、振動ミルにて微粉砕
し、得られた平均粒径0.7〜0.8μｍの微粉末に第１表の
組成比となるようにBi2O3,Fe2O3,およびNd2O3を添加
し、更にポリ酢酸ビニルを重量で約6.0％添加して顆粒
状に造粒した後、約800Kg/cm2の圧力で直径約12mm、厚
さ約1.0mmの円板状に成形した。この円板状成形体中の
ポリ酢酸ビニルを500℃にて焼失せしめた後、900℃〜95
0℃の範囲で２時間、大気中で焼成した。
１表の組成比となるようにそれぞれ秤量し、分散剤およ
び分散媒とともにボールミルにて湿式混合した後、この
原料スラリーを乾燥し、950℃の温度で３時間仮焼し
た。次いでこの仮焼物を粗砕後、振動ミルにて微粉砕
し、得られた平均粒径0.7〜0.8μｍの微粉末に第１表の
組成比となるようにBi2O3,Fe2O3,およびNd2O3を添加
し、更にポリ酢酸ビニルを重量で約6.0％添加して顆粒
状に造粒した後、約800Kg/cm2の圧力で直径約12mm、厚
さ約1.0mmの円板状に成形した。この円板状成形体中の
ポリ酢酸ビニルを500℃にて焼失せしめた後、900℃〜95
0℃の範囲で２時間、大気中で焼成した。
最後に、得られた円板状焼成体の上下両面に銀電極を
750℃にて焼付けた。
750℃にて焼付けた。
こうして得た円板状のコンデンサ試料の諸特性を第１
表に示す。
表に示す。
但し、表中に比誘電率は1.0KHz、1.0Vrmsの入力信号
を用いてキャパシタンスブリッジにて測定した室温での
静電容量値と試料の寸法から計算した値を示し、誘電損
失（tan δ）は室温での1.0KHz,1.0Vrmsの入力信号にお
ける測定値を示す。また絶縁抵抗は、絶縁抵抗計にて直
流電圧50Vを印加して１分後の値と試料の寸法から体積
抵抗率（Ω・cm）を計算した値を示し、比誘電率の温度
特性は−25℃、＋20℃、＋85℃の各温度において上記と
同様の条件にて静電容量を測定し、＋20℃での静電容量
に対する各温度での静電容量の変化率を算出した。ε
-25/ε20およびε85/ε20として示した。
を用いてキャパシタンスブリッジにて測定した室温での
静電容量値と試料の寸法から計算した値を示し、誘電損
失（tan δ）は室温での1.0KHz,1.0Vrmsの入力信号にお
ける測定値を示す。また絶縁抵抗は、絶縁抵抗計にて直
流電圧50Vを印加して１分後の値と試料の寸法から体積
抵抗率（Ω・cm）を計算した値を示し、比誘電率の温度
特性は−25℃、＋20℃、＋85℃の各温度において上記と
同様の条件にて静電容量を測定し、＋20℃での静電容量
に対する各温度での静電容量の変化率を算出した。ε
-25/ε20およびε85/ε20として示した。
結果は第１表に示す。
さらに、ｙ＝0.016を基準としてｘを変化させ比誘電
率の温度特性を調べ、第１図に示した。
率の温度特性を調べ、第１図に示した。
第１表によれば、ｘが０の場合、即ち、BiFeO3がまっ
たく添加されない場合（No.1）、は誘電損失が大きく絶
縁抵抗が低く、第１表から明らかなように温度変化に対
して、比誘電率の変化が大きいことが理解される。
たく添加されない場合（No.1）、は誘電損失が大きく絶
縁抵抗が低く、第１表から明らかなように温度変化に対
して、比誘電率の変化が大きいことが理解される。
ｘの増加に従って、比誘電率は低下する傾向におり、
誘電損失はｘ＝0.050付近で極小となり、絶縁抵抗はｘ
＝0.030付近で極大値を示す。一方、温度特性は第１図
から明らかなように平坦化即ち、温度依存性が小さくな
る傾向を示す。
誘電損失はｘ＝0.050付近で極小となり、絶縁抵抗はｘ
＝0.030付近で極大値を示す。一方、温度特性は第１図
から明らかなように平坦化即ち、温度依存性が小さくな
る傾向を示す。
しかし乍ら、ｘが0.15を越えると誘電損失が極端に大
きくなり、比誘電率、絶縁抵抗も小さくなる。
きくなり、比誘電率、絶縁抵抗も小さくなる。
また、ｙを含まない場合、即ち、全くPb（Nd1/2N
b1/2）O3を添加しない場合、No.15,18はいずれも誘電損
失が大きく、絶縁抵抗が小さくなる。
b1/2）O3を添加しない場合、No.15,18はいずれも誘電損
失が大きく、絶縁抵抗が小さくなる。
また、Ｙ値が0.04を越えるとNo.12は第１表の各数値
では良好であるが、キュリー温度が低く25℃〜＋85℃の
最大比誘電率が17000と高く、＋20℃における比誘電率
に対し、過大であるため実用的でない。
では良好であるが、キュリー温度が低く25℃〜＋85℃の
最大比誘電率が17000と高く、＋20℃における比誘電率
に対し、過大であるため実用的でない。
このような傾向に対し、本発明の試料No.6〜11,13,1
4,16,17,19は比誘電率3000以上、誘電損失100×10-4以
下、絶縁抵抗2.0×1012Ω・cm以上が達成され、特に0.0
5≦ｘ≦0.10、0.012≦ｙ≦0.024の範囲では良好な温度
特性を有し比誘電率4000以上誘電損失30×10-4以下、絶
縁抵抗4.2×1012Ω・cm以上が達成される。
4,16,17,19は比誘電率3000以上、誘電損失100×10-4以
下、絶縁抵抗2.0×1012Ω・cm以上が達成され、特に0.0
5≦ｘ≦0.10、0.012≦ｙ≦0.024の範囲では良好な温度
特性を有し比誘電率4000以上誘電損失30×10-4以下、絶
縁抵抗4.2×1012Ω・cm以上が達成される。
以上詳述した通り、本発明の高誘電率系誘電体磁器組
成物はPb（Fe1/2Nb1/2）O3に対しPb（Nd1/2Nb1/2）O3お
よびBiFeO3を所定の割合で添加したものであり、この組
成物は900〜950℃の低温にて焼成されるものであり、得
られた磁器組成物は高誘電率、高絶縁抵抗を示し、誘電
損失が低く温度特性を平坦化し得るものであり、銀及び
銅などの安価な金属を内部電極とするコンデンサの誘電
体磁器として有用であるものである。
成物はPb（Fe1/2Nb1/2）O3に対しPb（Nd1/2Nb1/2）O3お
よびBiFeO3を所定の割合で添加したものであり、この組
成物は900〜950℃の低温にて焼成されるものであり、得
られた磁器組成物は高誘電率、高絶縁抵抗を示し、誘電
損失が低く温度特性を平坦化し得るものであり、銀及び
銅などの安価な金属を内部電極とするコンデンサの誘電
体磁器として有用であるものである。
第１図は本発明の磁器組成物におけるｘに対する比誘電
率の温度依存性を示すためのグラフである。
率の温度依存性を示すためのグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】組成式が、 Bi2xPb1-2x（Fe1/2＋ｘ−ｙ Ndy Nb1/2−ｘ）O3 で表され、式のx,yが 0.01≦ｘ≦0.15 ０＜ｙ≦0.04 の範囲にあることを特徴とする高誘電率系誘電体磁器組
成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164733A JP2571386B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 高誘電率系誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164733A JP2571386B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 高誘電率系誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649840A JPS649840A (en) | 1989-01-13 |
| JP2571386B2 true JP2571386B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=15798867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62164733A Expired - Lifetime JP2571386B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 高誘電率系誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2571386B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01232136A (ja) * | 1988-03-12 | 1989-09-18 | Hitachi Ltd | エンジン制御装置 |
-
1987
- 1987-06-30 JP JP62164733A patent/JP2571386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649840A (en) | 1989-01-13 |
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