JP2608922B2 - 高誘電率セラミックス組成物 - Google Patents
高誘電率セラミックス組成物Info
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- JP2608922B2 JP2608922B2 JP63158437A JP15843788A JP2608922B2 JP 2608922 B2 JP2608922 B2 JP 2608922B2 JP 63158437 A JP63158437 A JP 63158437A JP 15843788 A JP15843788 A JP 15843788A JP 2608922 B2 JP2608922 B2 JP 2608922B2
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- Japan
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- ceramic composition
- dielectric constant
- high dielectric
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- constant ceramic
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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、コンデンサ材料として有用な耐還元性の良
い高誘電率セラミックス組成物に関する。
い高誘電率セラミックス組成物に関する。
従来の技術 鉛系複合ペロブスカイト、例えば、Pb（Mg1/3Nb2/3）
O3−PbTiO3の焼結体は、バイアス特性、高誘電特性など
が優れているため、コンデンサ材料として利用されてい
る。
O3−PbTiO3の焼結体は、バイアス特性、高誘電特性など
が優れているため、コンデンサ材料として利用されてい
る。
ところで、この鉛系複合ペロブスカイトを用いて電子
部品を製造するには、通常セラミックス素材と電極との
一体焼成が行われるが、この場合の電極材料としては酸
化を防止するために、白金、パラジウムのような貴金属
を用いることが必要であり、コスト高になるのを免れな
い。このような貴金属電極の使用によるコスト高を避け
るために、安価な銀−パラジウム合金を代用することが
提案されているが、このものを用いると比抵抗が著しく
上昇し、高周波特性その他の電気特性が低下する上、銀
の配合割合を多くするとマイグレーションの原因になり
信頼性が損なわれるという欠点を生じる。
部品を製造するには、通常セラミックス素材と電極との
一体焼成が行われるが、この場合の電極材料としては酸
化を防止するために、白金、パラジウムのような貴金属
を用いることが必要であり、コスト高になるのを免れな
い。このような貴金属電極の使用によるコスト高を避け
るために、安価な銀−パラジウム合金を代用することが
提案されているが、このものを用いると比抵抗が著しく
上昇し、高周波特性その他の電気特性が低下する上、銀
の配合割合を多くするとマイグレーションの原因になり
信頼性が損なわれるという欠点を生じる。
他方、電極材料としてニッケルや銅のような卑金属を
用いる試みもなされている。この場合にはニッケルや銅
が焼成に際して酸化されるのを防ぐために、低酸素分圧
雰囲気中で焼成することが必要であるが、鉛系複合ペロ
ブスカイトを低酸素分圧雰囲気中で焼成すると格子中の
酸素が失われ、その結果、過剰の電子を生じてｎ型半導
体となり抵抗値が低下するのを免れない。
用いる試みもなされている。この場合にはニッケルや銅
が焼成に際して酸化されるのを防ぐために、低酸素分圧
雰囲気中で焼成することが必要であるが、鉛系複合ペロ
ブスカイトを低酸素分圧雰囲気中で焼成すると格子中の
酸素が失われ、その結果、過剰の電子を生じてｎ型半導
体となり抵抗値が低下するのを免れない。
このような欠点を克服するため、鉛系複合ペロブスカ
イトの結晶格子中のＡサイトに位置するPbの一部にCaを
導入して、半導体化を抑制したものが提案されている
（特開昭62−87455号公報）。
イトの結晶格子中のＡサイトに位置するPbの一部にCaを
導入して、半導体化を抑制したものが提案されている
（特開昭62−87455号公報）。
発明が解決しようとする課題 従来の耐還元性鉛系複合ペロブスカイト焼結体は、結
晶格子のＡサイトの２価のPb原子の一部にさらに２価の
Ca原子を導入し、Ａサイト元素の総量をＢサイト元素の
総量より過剰にすることで酸素原子の放出に起因して発
生した電子を捕捉するものであるが、このCa原子の導入
のために新しい成分、例えばCaOを添加しなければなら
ない。しかし、この場合Ａサイトに位置するPb原子と新
たに導入されるCa原子とはイオン半径が異なるため、置
換しにくい上に、CaOの添加量が増加するとともに誘電
率が低下するという好ましくない傾向がある。
晶格子のＡサイトの２価のPb原子の一部にさらに２価の
Ca原子を導入し、Ａサイト元素の総量をＢサイト元素の
総量より過剰にすることで酸素原子の放出に起因して発
生した電子を捕捉するものであるが、このCa原子の導入
のために新しい成分、例えばCaOを添加しなければなら
ない。しかし、この場合Ａサイトに位置するPb原子と新
たに導入されるCa原子とはイオン半径が異なるため、置
換しにくい上に、CaOの添加量が増加するとともに誘電
率が低下するという好ましくない傾向がある。
本発明は、このようなＡサイトの成分を置換する代り
に、Ｂサイトの成分であるMgとNbあるいはＴの中のNb,T
iの一部をMgで置換することにより、Ａサイトの成分の
置換と同等の電子捕捉効果を発生させるとともに、異種
成分の導入及び置換される金属間のイオン半径の差異に
起因するトラブルを克服しようとするものである。
に、Ｂサイトの成分であるMgとNbあるいはＴの中のNb,T
iの一部をMgで置換することにより、Ａサイトの成分の
置換と同等の電子捕捉効果を発生させるとともに、異種
成分の導入及び置換される金属間のイオン半径の差異に
起因するトラブルを克服しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、鉛系複合ペロブスカイトの耐還元性を
改良するために鋭意研究を重ねた結果、PbO,MgO,Nb2O5,
TiO2,及びMnO2を所定の割合で混合し、非酸化性雰囲気
中で焼成して、 一般式 Pba（MgbNb2/3）xTiyOａ＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2y で表わされる組成において、 0.95≦ａ≦1.2 0.334≦ｂ≦1.0 0.65≦ｘ≦0.97 かつｘ＋ｙ＝１ の条件を満たす焼結体を形成させることによりその目的
を達成しうることを見出し、本発明をなすに至った。
改良するために鋭意研究を重ねた結果、PbO,MgO,Nb2O5,
TiO2,及びMnO2を所定の割合で混合し、非酸化性雰囲気
中で焼成して、 一般式 Pba（MgbNb2/3）xTiyOａ＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2y で表わされる組成において、 0.95≦ａ≦1.2 0.334≦ｂ≦1.0 0.65≦ｘ≦0.97 かつｘ＋ｙ＝１ の条件を満たす焼結体を形成させることによりその目的
を達成しうることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、一般式 Pba（MgbNb2/3）xTiyOａ＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2y …（Ｉ） （式中のa,b,x,yは前記と同じ意味をもつ） で表わされる高誘電率セラミックス組成物を提供するも
のである。
のである。
本発明のセラミックス組成物の中で、特に好適なもの
は、一般式 Pb（MgbNb2/3）xTiyO１＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2y …（II） （式中のｂは0.334≦ｂ≦1.20の範囲の数である） で表わされるセラミックス組成物である。
は、一般式 Pb（MgbNb2/3）xTiyO１＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2y …（II） （式中のｂは0.334≦ｂ≦1.20の範囲の数である） で表わされるセラミックス組成物である。
本発明のセラミックス組成物においては、Ｂサイト成
分中の５価のNb原子あるいは４価のTi原子の一部が２価
のMg原子に置き換わり、その原子価の差によって、焼成
中に酸素の放出によって生じる過剰分の電子が捕捉さ
れ、ｎ型半導体化が抑制されているものと考えられる。
分中の５価のNb原子あるいは４価のTi原子の一部が２価
のMg原子に置き換わり、その原子価の差によって、焼成
中に酸素の放出によって生じる過剰分の電子が捕捉さ
れ、ｎ型半導体化が抑制されているものと考えられる。
前記一般式（Ｉ）において、その組成物中のＡサイト
成分のPb原子が0.95未満あるいは1.20よりも多くなると
鉛系複合ペロブスカイトと結晶構造が不完全となり比誘
電率の小さいパイロクロア相が増大する。
成分のPb原子が0.95未満あるいは1.20よりも多くなると
鉛系複合ペロブスカイトと結晶構造が不完全となり比誘
電率の小さいパイロクロア相が増大する。
また、Ｂサイト成分中のMg原子が0.334以下では耐還
元性が得られないし、1.0よりも多くなると誘電率が低
下する。
元性が得られないし、1.0よりも多くなると誘電率が低
下する。
前記一般式（Ｉ）のセラミックス組成物はPbO,MgO,Nb
2O5,TiO2及びMnO2あるいは焼成によりこれらの酸化物を
生成しうる化合物を、最終的に所望の組成に相当する原
子割合で混合して仮焼し、この仮焼物を粉砕後所望の形
状に成形し、非酸化性雰囲気中で焼成することにより製
造される。この際の非酸化性雰囲気として窒素、アルゴ
ンのような不活性雰囲気又は一酸化炭素、水素のような
還元性雰囲気が用いられ、酸素分圧は10-4〜10-12気
圧、好ましくは10-6〜10-10気圧にするのがよい。焼成
温度としては、700〜1300℃、好ましくは800〜1000℃の
範囲が用いられる。
2O5,TiO2及びMnO2あるいは焼成によりこれらの酸化物を
生成しうる化合物を、最終的に所望の組成に相当する原
子割合で混合して仮焼し、この仮焼物を粉砕後所望の形
状に成形し、非酸化性雰囲気中で焼成することにより製
造される。この際の非酸化性雰囲気として窒素、アルゴ
ンのような不活性雰囲気又は一酸化炭素、水素のような
還元性雰囲気が用いられ、酸素分圧は10-4〜10-12気
圧、好ましくは10-6〜10-10気圧にするのがよい。焼成
温度としては、700〜1300℃、好ましくは800〜1000℃の
範囲が用いられる。
このようにして得られた本発明のセラミックス組成物
は、銅が酸化されない条件、例えば970℃、酸素分圧10
-7気圧という条件で焼成したものについても1012Ωcm以
上という高い非抵抗値を示す。
は、銅が酸化されない条件、例えば970℃、酸素分圧10
-7気圧という条件で焼成したものについても1012Ωcm以
上という高い非抵抗値を示す。
次に、本発明のセラミックス組成物を用いて、積層コ
ンデンサを製造するには、例えば原料粉末にバインダー
と溶剤を加えてスラリーとし、厚さ15μｍ程度のシート
に成形し、銅電極ペーストを印刷後積層し切断する。次
いで、熱処理によりバインダーを除去したのち、酸素分
圧を制御して焼成した。焼成体に外部電極として市販の
銅ペーストを塗布し窒素中で焼付け、また外部電極を同
時焼成することも可能である。
ンデンサを製造するには、例えば原料粉末にバインダー
と溶剤を加えてスラリーとし、厚さ15μｍ程度のシート
に成形し、銅電極ペーストを印刷後積層し切断する。次
いで、熱処理によりバインダーを除去したのち、酸素分
圧を制御して焼成した。焼成体に外部電極として市販の
銅ペーストを塗布し窒素中で焼付け、また外部電極を同
時焼成することも可能である。
発明の効果 本発明の鉛系複合ペロブスカイトセラミックス組成物
は低酸素分圧雰囲気下で焼成しても高抵抗値を保つこと
ができることから、卑金属電極の使用が可能となり、低
コスト化が計れる上、従来のチタン酸バリウム−ニッケ
ル系コンデンサに比べ、同一容量でも小形となり、バイ
アス特性も優れ、さらにまた焼成温度も低下するので、
銅のような比抵抗の小さい電極の使用も可能となり、高
周波特性が向上するのみでなく、焼成コストも低下する
という顕著な効果を奏する。
は低酸素分圧雰囲気下で焼成しても高抵抗値を保つこと
ができることから、卑金属電極の使用が可能となり、低
コスト化が計れる上、従来のチタン酸バリウム−ニッケ
ル系コンデンサに比べ、同一容量でも小形となり、バイ
アス特性も優れ、さらにまた焼成温度も低下するので、
銅のような比抵抗の小さい電極の使用も可能となり、高
周波特性が向上するのみでなく、焼成コストも低下する
という顕著な効果を奏する。
本発明の鉛系複合ペロブスカイトセラミックス組成物
はコンデンサ材料などとして有用である。
はコンデンサ材料などとして有用である。
実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１ 高純度のPbO,MgO,Nb2O5,TiO2 MnO2を所定量秤量し、
ジルコニアボールを用い純水を溶媒としてボールミルで
15時間湿式混合し、吸引ろ過後乾燥したのち、800℃で
２時間仮焼した。得られた仮焼物を粗砕し、ジルコニア
ボールを用い純水を溶媒としてボールミルで15時間粉砕
したのち、吸引ろ過後乾燥した。以上の仮焼、粉砕、乾
燥を数回繰り返し、原料粉末とした。この粉末にバイン
ダーとしてのポリビニルアルコール６重量％水溶液を粉
体量の６重量％加え、32メッシュふるいを通して造粒
し、成形圧力1000kg/cm2で乾式プレスにより成形した。
この成形物は空気中700℃で２時間加熱しバインダーを
バーンアウト（焼却）した後、電気炉によりCO−CO2混
合ガスを流して酸素分圧が1.0×10-7気圧になるように
調節しながら、970℃まで400℃/hrで昇温し２時間保持
した後、400℃/hrで降温して鉛系複合ペロブスカイトセ
ラミックス組成物を得た。
ジルコニアボールを用い純水を溶媒としてボールミルで
15時間湿式混合し、吸引ろ過後乾燥したのち、800℃で
２時間仮焼した。得られた仮焼物を粗砕し、ジルコニア
ボールを用い純水を溶媒としてボールミルで15時間粉砕
したのち、吸引ろ過後乾燥した。以上の仮焼、粉砕、乾
燥を数回繰り返し、原料粉末とした。この粉末にバイン
ダーとしてのポリビニルアルコール６重量％水溶液を粉
体量の６重量％加え、32メッシュふるいを通して造粒
し、成形圧力1000kg/cm2で乾式プレスにより成形した。
この成形物は空気中700℃で２時間加熱しバインダーを
バーンアウト（焼却）した後、電気炉によりCO−CO2混
合ガスを流して酸素分圧が1.0×10-7気圧になるように
調節しながら、970℃まで400℃/hrで昇温し２時間保持
した後、400℃/hrで降温して鉛系複合ペロブスカイトセ
ラミックス組成物を得た。
次の第１表に該組成物の成分の割合〔a,b,x,yはPb
a（MgbNb2/3）xTiyOａ＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2yと表わした
ときの値〕、抵抗率、比誘電率を示した。
a（MgbNb2/3）xTiyOａ＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2yと表わした
ときの値〕、抵抗率、比誘電率を示した。
なお第１表中＊印を付したものはこの発明（１）の範
囲外のものである。
囲外のものである。
Claims (2)
- 【請求項１】一般式 Pba（MgbNb2/3）xTiyOａ＋（ｂ＋5/3）ｘ＋2y （式中0.95≦ａ≦1.2 0.334≦ｂ≦1.0 0.65≦ｘ≦0.97 かつｘ＋ｙ＝１） で表わされることを特徴とする高誘電率セラミックス組
成物。 - 【請求項２】請求項１の組成物に対し、MnO2をモル比で 0.001≦MnO2≦0.02 の範囲含有することを特徴とする高誘電率セラミックス
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63158437A JP2608922B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 高誘電率セラミックス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63158437A JP2608922B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 高誘電率セラミックス組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH029756A JPH029756A (ja) | 1990-01-12 |
| JP2608922B2 true JP2608922B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=15671747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63158437A Expired - Lifetime JP2608922B2 (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 高誘電率セラミックス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2608922B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5560069A (en) * | 1978-10-30 | 1980-05-06 | Tdk Electronics Co Ltd | High dielectric constant ceramic composition |
| JPS5676111A (en) * | 1979-11-26 | 1981-06-23 | Tdk Electronics Co Ltd | Ferrodielectric porcelain composition |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP63158437A patent/JP2608922B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH029756A (ja) | 1990-01-12 |
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