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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- insulation resistance
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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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