JP2620102B2 - 高誘電率系磁器組成物 - Google Patents
高誘電率系磁器組成物Info
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- JP2620102B2 JP2620102B2 JP63071556A JP7155688A JP2620102B2 JP 2620102 B2 JP2620102 B2 JP 2620102B2 JP 63071556 A JP63071556 A JP 63071556A JP 7155688 A JP7155688 A JP 7155688A JP 2620102 B2 JP2620102 B2 JP 2620102B2
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁器コンデンサ等に広く用いられるBaTiO3
−Nb2O5−La2O3系の高誘電率系磁器組成物の改良に関す
るものである。
−Nb2O5−La2O3系の高誘電率系磁器組成物の改良に関す
るものである。
（従来の技術） 高誘電率系磁器コンデンサの材料としては、ほぼ純粋
に近い状態のBaTiO3磁器の特性を利用したものや、BaTi
O3磁器の常温付近の誘電率εＳの温度特性をできるだけ
平坦化して使用し得るεＳの値を広げたもの等が知られ
ている。中でも、例えば、BiTiO3−BaZnO3−BaSnO3−Ca
TiO3系の組成物はJIS規格のＦ特性用のものとして実用
化されており、高誘電率で温度特性の良好なものとして
用いられている。
に近い状態のBaTiO3磁器の特性を利用したものや、BaTi
O3磁器の常温付近の誘電率εＳの温度特性をできるだけ
平坦化して使用し得るεＳの値を広げたもの等が知られ
ている。中でも、例えば、BiTiO3−BaZnO3−BaSnO3−Ca
TiO3系の組成物はJIS規格のＦ特性用のものとして実用
化されており、高誘電率で温度特性の良好なものとして
用いられている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この組成物は第３図に示すようにその
結晶粒径が10乃至20μｍと大きいため、これを用いて積
層コンデンサを製造した場合には、デラミネーション等
（内部電極と誘電体層の剥離等）を惹き起して製造上の
歩留りが悪くなり、また、静電容量抜けや耐電圧も低い
ということが欠点となる。また、主成分であるZn,Snは
焼成時に蒸発して磁器素体がポーラスになり絶縁抵抗
（IR）が劣化して耐電圧が低く実用性に欠けるという問
題もある。更に内部電極にパラジウムが含まれていると
焼結前の酸化物であるZn,Snがパラジウムと反応して金
属化し、不完全な磁器焼結体となり実用性がなくなる等
の大きな欠点があった。そのため、本発明者は、積層コ
ンデンサを製造した時でも前述した欠点の生じない組成
物を実現すべく鋭意研究を行った結果、BiTiO3−Nb2O5
−La2O3を主成分とする組成物に酸化セリューム（Ce
O2）を添加し、また、必要に応じてこれに酸化マンガン
（MnO）を添加すれば、高誘電率で温度特性の良好な、
しかも、結晶粒径の微細化した磁器組成物が得られるこ
とを見出した。
結晶粒径が10乃至20μｍと大きいため、これを用いて積
層コンデンサを製造した場合には、デラミネーション等
（内部電極と誘電体層の剥離等）を惹き起して製造上の
歩留りが悪くなり、また、静電容量抜けや耐電圧も低い
ということが欠点となる。また、主成分であるZn,Snは
焼成時に蒸発して磁器素体がポーラスになり絶縁抵抗
（IR）が劣化して耐電圧が低く実用性に欠けるという問
題もある。更に内部電極にパラジウムが含まれていると
焼結前の酸化物であるZn,Snがパラジウムと反応して金
属化し、不完全な磁器焼結体となり実用性がなくなる等
の大きな欠点があった。そのため、本発明者は、積層コ
ンデンサを製造した時でも前述した欠点の生じない組成
物を実現すべく鋭意研究を行った結果、BiTiO3−Nb2O5
−La2O3を主成分とする組成物に酸化セリューム（Ce
O2）を添加し、また、必要に応じてこれに酸化マンガン
（MnO）を添加すれば、高誘電率で温度特性の良好な、
しかも、結晶粒径の微細化した磁器組成物が得られるこ
とを見出した。
本発明は、この事情に鑑みてなされたもので、誘電率
の温度特性を、JIS規格のＦ特性規格において−25℃乃
至＋85℃の範囲内で＋20℃を基準温度とした時に、誘電
率の温度変化が＋30％乃至−80％内で誘電率が約8000乃
至13000の特性を持ち、しかも、平均結晶粒径が５μｍ
以下である新規な高誘電率系磁器組成物を提供すること
を目的とするものである。
の温度特性を、JIS規格のＦ特性規格において−25℃乃
至＋85℃の範囲内で＋20℃を基準温度とした時に、誘電
率の温度変化が＋30％乃至−80％内で誘電率が約8000乃
至13000の特性を持ち、しかも、平均結晶粒径が５μｍ
以下である新規な高誘電率系磁器組成物を提供すること
を目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この目的を達成するための本発明の請求項１の構成
は、97.0乃至98.25mol％のBaTiO3と、 0.75乃至1.50のmol％のNb2O5と、 0.50乃至2.00mol％のLa2O3とを主成分とする組成物
に、この主成分組成物の100mol％に対し0.2乃至0.8wt％
のCeO2を添加した高誘電率系磁器組成物にある。
は、97.0乃至98.25mol％のBaTiO3と、 0.75乃至1.50のmol％のNb2O5と、 0.50乃至2.00mol％のLa2O3とを主成分とする組成物
に、この主成分組成物の100mol％に対し0.2乃至0.8wt％
のCeO2を添加した高誘電率系磁器組成物にある。
また、請求項２の構成は、前記請求項１記載の高誘電
率系磁器組成物に、更に前記主成分組成物の100mol％に
対して0.01乃至0.3wt％のMnOを添加した高誘電率系磁器
組成物にある。
率系磁器組成物に、更に前記主成分組成物の100mol％に
対して0.01乃至0.3wt％のMnOを添加した高誘電率系磁器
組成物にある。
（作 用） この構成に基づく本発明の請求項１の作用は、高誘電
率系磁器組成物にいおて、誘電率及び破壊電圧を高く保
ち且つ誘電率温度変化率もJIS規格のＦ特性を満足させ
つつ、結晶粒径の微細化を図ったことにある。
率系磁器組成物にいおて、誘電率及び破壊電圧を高く保
ち且つ誘電率温度変化率もJIS規格のＦ特性を満足させ
つつ、結晶粒径の微細化を図ったことにある。
また、請求項２の作用は、前記請求項１の作用を更に
良化向上させたことにある。
良化向上させたことにある。
（実施例） 以下、複数の実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
本発明に係る高誘電率系磁器組成物はその出発材料と
して炭酸バリューム（BaCo3），酸化チタン（TiO2），
五酸化ニオブ（Nb2O5）酸化ランタン（La2O3），酸化セ
リューム（CeO2），炭酸マンガン（MnCo3）を用い次の
条件で組成する。すなわち、BaCo3＋TiO2→BaTiO3＋Co2
の関係で実現されるBaTiO3は、その量を97.0乃至98.25m
ol％の範囲内の値に、前記Nb2O5はその量を0.75乃至1.5
0mol％の範囲内の値に、前記La2O3はその量を0.50乃至
2.00mol％の範囲内の値にそれぞれ設定して主成分の組
成物となしこの主成分組成物に対して添加される関係に
ある前記CeO2は、その量を主成分組成物の100mol％に対
して、0.2乃至0.8wt％範囲内の値に設定する。なお、第
１図に本発明に係る主成分組成物であるBaTiO3−Nb2O5
−La2O3の３成分系図を示す。
して炭酸バリューム（BaCo3），酸化チタン（TiO2），
五酸化ニオブ（Nb2O5）酸化ランタン（La2O3），酸化セ
リューム（CeO2），炭酸マンガン（MnCo3）を用い次の
条件で組成する。すなわち、BaCo3＋TiO2→BaTiO3＋Co2
の関係で実現されるBaTiO3は、その量を97.0乃至98.25m
ol％の範囲内の値に、前記Nb2O5はその量を0.75乃至1.5
0mol％の範囲内の値に、前記La2O3はその量を0.50乃至
2.00mol％の範囲内の値にそれぞれ設定して主成分の組
成物となしこの主成分組成物に対して添加される関係に
ある前記CeO2は、その量を主成分組成物の100mol％に対
して、0.2乃至0.8wt％範囲内の値に設定する。なお、第
１図に本発明に係る主成分組成物であるBaTiO3−Nb2O5
−La2O3の３成分系図を示す。
このような組成比で秤量した高誘電率系磁器組成物の
具体例は添付した第１表及び第２表に示す通りである。
その内、第１に掲げる組成物には、更に添加物としてMn
Oが添加される。すなわち、MnCo3→MnO＋Co2の形で実現
されるMnOを、その量が主成分組成物の100mol％に対し
て0.01乃至0.3wt％の範囲内の値になるように設定す
る。
具体例は添付した第１表及び第２表に示す通りである。
その内、第１に掲げる組成物には、更に添加物としてMn
Oが添加される。すなわち、MnCo3→MnO＋Co2の形で実現
されるMnOを、その量が主成分組成物の100mol％に対し
て0.01乃至0.3wt％の範囲内の値になるように設定す
る。
さて、このような組成比を持つ高誘電率系磁器組成物
は、各々の出発材料を先ずホットミルクで混合し、これ
を脱水，乾燥した後に仮プレスを行い、これを炉内に入
れて1100℃乃至1200℃の焼成温度で２時間安定の仮焼を
実施する。そして、これを粉砕，脱水，乾燥した後、ポ
リビニルアルコール（PVA）をバインダとして加えて顆
粒状になし、これを3t/cm2の成形圧力をもって直径16.5
mm,厚さ0.6mmの円板状成形物とし、この成形物を空気中
で1280℃乃至1360℃の温度で２時間安定の焼成を施す。
は、各々の出発材料を先ずホットミルクで混合し、これ
を脱水，乾燥した後に仮プレスを行い、これを炉内に入
れて1100℃乃至1200℃の焼成温度で２時間安定の仮焼を
実施する。そして、これを粉砕，脱水，乾燥した後、ポ
リビニルアルコール（PVA）をバインダとして加えて顆
粒状になし、これを3t/cm2の成形圧力をもって直径16.5
mm,厚さ0.6mmの円板状成形物とし、この成形物を空気中
で1280℃乃至1360℃の温度で２時間安定の焼成を施す。
一方、本発明に係る組成物と比較するため、添付した
第３表に示すような他の組成比を持つ比較用磁器組成物
を作成した。
第３表に示すような他の組成比を持つ比較用磁器組成物
を作成した。
このようにして得た本発明の組成物及び比較用磁器組
成物の素体にそれぞれ銀電極を焼付けて試料を作成し、
これらの各試料についてそれぞれ電気的特性を測定し
た。この場合、誘電率εＳ及び誘電体損失tanδについ
ては、室温20℃，周波数1KHzで測定を行い、その際、誘
電率の温度変化率T.Cは、＋20℃を基準として−25℃乃
至＋85℃の誘電率温度変化率（％）を求めた。
成物の素体にそれぞれ銀電極を焼付けて試料を作成し、
これらの各試料についてそれぞれ電気的特性を測定し
た。この場合、誘電率εＳ及び誘電体損失tanδについ
ては、室温20℃，周波数1KHzで測定を行い、その際、誘
電率の温度変化率T.Cは、＋20℃を基準として−25℃乃
至＋85℃の誘電率温度変化率（％）を求めた。
各表のデータからも明らかなように、本発明の高誘電
率系磁器組成物では、誘電率については約8000乃至1300
0という高い値を得ることができ、誘電率温度変化率T.C
についても、−25℃乃至＋85℃の範囲内で＋20℃を基準
温度とした時に＋30％乃至−80％の範囲内のものが得ら
れた。これらは、比較用磁器組成物では得ることのでき
ない特性で、本発明に係る高誘電率系磁器組成物の優秀
性を示して余りあるものといえる。
率系磁器組成物では、誘電率については約8000乃至1300
0という高い値を得ることができ、誘電率温度変化率T.C
についても、−25℃乃至＋85℃の範囲内で＋20℃を基準
温度とした時に＋30％乃至−80％の範囲内のものが得ら
れた。これらは、比較用磁器組成物では得ることのでき
ない特性で、本発明に係る高誘電率系磁器組成物の優秀
性を示して余りあるものといえる。
この場合、主成分である前記BaTiO3,Nb2O5及びLa2O3
は、協同して誘電率εＳを所定範囲に保ち且つ製造時の
焼結性を良好にするための条件であって、BaTiO3の量が
97.0mol％未満であると誘電率εＳが小さくなり、98.25
mol％を超えると焼結性を悪くする。また、前記Nb2O5の
量が0.75mol％未満である時は焼結性を悪くし、1.50mol
％を超えるとその誘電率εＳが小さくなる。そして、La
2O3の量が0.50mol％未満であると誘電体損失tanδが大
きく、焼結性も悪くなると共に絶縁抵抗も悪くなり、2.
00mol％を超えると誘電率εＳが小さくなり、＋85℃に
おける誘電率の温度変化率T.Cが大きくなる。
は、協同して誘電率εＳを所定範囲に保ち且つ製造時の
焼結性を良好にするための条件であって、BaTiO3の量が
97.0mol％未満であると誘電率εＳが小さくなり、98.25
mol％を超えると焼結性を悪くする。また、前記Nb2O5の
量が0.75mol％未満である時は焼結性を悪くし、1.50mol
％を超えるとその誘電率εＳが小さくなる。そして、La
2O3の量が0.50mol％未満であると誘電体損失tanδが大
きく、焼結性も悪くなると共に絶縁抵抗も悪くなり、2.
00mol％を超えると誘電率εＳが小さくなり、＋85℃に
おける誘電率の温度変化率T.Cが大きくなる。
また、添加物である前記CeO2は、キューリ−ポイント
をマイナス側に移動させる（即ち、シフター）の役割を
果たすもので、その量が0.2wt％未満であるとキューリ
−ポイントが常温以上になると共に誘電体損失tanδが
大きく、誘電率εＳも小さくなる。そして、0.8wt％を
超えるとキューリ−ポイントが常温以下になると共に誘
電率εＳが小さくなり、誘電率の温度変化率T.Cが＋85
℃においてJIS規格のＦ特性規格を外れて実用的ではな
くなる。更に、必要に応じて添加される前記MnOは、前
述の主成分組成物の持つ焼結性，絶縁抵抗及び誘電率ε
Ｓの条件をより良化させるためのもので、その量が0.01
wt％未満である時は焼結性及び絶縁抵抗の良化を向上さ
せることができず、0.3wt％を超えるとび誘電率εＳが
低くなって実用的ではなくなる。
をマイナス側に移動させる（即ち、シフター）の役割を
果たすもので、その量が0.2wt％未満であるとキューリ
−ポイントが常温以上になると共に誘電体損失tanδが
大きく、誘電率εＳも小さくなる。そして、0.8wt％を
超えるとキューリ−ポイントが常温以下になると共に誘
電率εＳが小さくなり、誘電率の温度変化率T.Cが＋85
℃においてJIS規格のＦ特性規格を外れて実用的ではな
くなる。更に、必要に応じて添加される前記MnOは、前
述の主成分組成物の持つ焼結性，絶縁抵抗及び誘電率ε
Ｓの条件をより良化させるためのもので、その量が0.01
wt％未満である時は焼結性及び絶縁抵抗の良化を向上さ
せることができず、0.3wt％を超えるとび誘電率εＳが
低くなって実用的ではなくなる。
しかして、本発明に係る高誘電率系磁器組成物は、そ
の平均結晶粒径についても５μｍ以下と著しく微細化し
たものとなる。すなわち、写真２は前述したBaTiO3−Nb
2O5−La2O3−CeO2−MnO系焼結体の自由表面を、顕微鏡
写真で撮影したものを示したのであるが、同様にして撮
影した従来のBaTiO3−BaZnO3−BaSnO3−CaTiO3系組成物
の写真１のものと比べて著しく微細化していることが判
る。
の平均結晶粒径についても５μｍ以下と著しく微細化し
たものとなる。すなわち、写真２は前述したBaTiO3−Nb
2O5−La2O3−CeO2−MnO系焼結体の自由表面を、顕微鏡
写真で撮影したものを示したのであるが、同様にして撮
影した従来のBaTiO3−BaZnO3−BaSnO3−CaTiO3系組成物
の写真１のものと比べて著しく微細化していることが判
る。
以上説明したように、本発明の高誘電率系磁器組成物
では、誘電率εＳが高く、誘電率温度変化率T.CもJIS規
格のＦ特性を満足し、例えば積層コンデンサに応用した
場合にも、結晶粒径の微細化によるデラミネーションの
抑止効果から製造上の歩留りを向上させることができ、
また、破壊電圧についても従来の物に比べて高くするこ
とが可能となり、更に、薄層化による容量取得範囲の拡
大等、従来のBaTiO3−BaZnO3−BaSnO3−CaTiO3系組成物
では考えられなかった種々の利点を得ることができた。
では、誘電率εＳが高く、誘電率温度変化率T.CもJIS規
格のＦ特性を満足し、例えば積層コンデンサに応用した
場合にも、結晶粒径の微細化によるデラミネーションの
抑止効果から製造上の歩留りを向上させることができ、
また、破壊電圧についても従来の物に比べて高くするこ
とが可能となり、更に、薄層化による容量取得範囲の拡
大等、従来のBaTiO3−BaZnO3−BaSnO3−CaTiO3系組成物
では考えられなかった種々の利点を得ることができた。
以上数実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、その要旨を変更せざる範囲内で
種々に変形実施することが可能であることを付記する。
定されるものではなく、その要旨を変更せざる範囲内で
種々に変形実施することが可能であることを付記する。
［発明の効果］ 以上述べた通り本発明の請求項１及び２を用いる時
は、誘電率の温度特性を、JIS規格のＦ特性規格におい
て−25℃乃至＋85℃の範囲内で＋20℃を基準温度とした
時、誘電率の温度変化が＋30％乃至−80％内で誘電率が
8000乃至13000の特性を持ち、しかも、平均結晶粒径が
５μｍ以下である新規な高誘電率磁器組成物を実現する
ことが可能となる。
は、誘電率の温度特性を、JIS規格のＦ特性規格におい
て−25℃乃至＋85℃の範囲内で＋20℃を基準温度とした
時、誘電率の温度変化が＋30％乃至−80％内で誘電率が
8000乃至13000の特性を持ち、しかも、平均結晶粒径が
５μｍ以下である新規な高誘電率磁器組成物を実現する
ことが可能となる。
第１図は本発明に係る高誘電率磁器組成物の主成分組成
物であるBaTiO3−Nb2O5−La2O3の３成分系図である。 写真１は顕微鏡写真で撮影した従来のBaTiO3−BaZnO3−
BaSnO3−CaTiO3系組成物の結晶粒径を示す写真、写真２
は顕微鏡写真で撮影した本発明に係るBaTiO3−Nb2O5−L
a2O3−CeO2−MnO系焼結体の結晶粒径を示す写真であ
る。
物であるBaTiO3−Nb2O5−La2O3の３成分系図である。 写真１は顕微鏡写真で撮影した従来のBaTiO3−BaZnO3−
BaSnO3−CaTiO3系組成物の結晶粒径を示す写真、写真２
は顕微鏡写真で撮影した本発明に係るBaTiO3−Nb2O5−L
a2O3−CeO2−MnO系焼結体の結晶粒径を示す写真であ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】97.0乃至98.25mol％のBaTiO3と、 0.75乃至1.50のmol％のNb2O5と、 0.50乃至2.00mol％のLa2O3とを主成分とする組成物に、
この主成分組成物の100mol％に対し0.2乃至0.8wt％のCe
O2を添加して成る高誘電率系磁器組成物。 - 【請求項２】前記請求項１記載の高誘電率系磁器組成物
に、更に前記主成分組成物の100mol％に対して0.01乃至
0.3wt％のMnOを添加して成る高誘電率系磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071556A JP2620102B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 高誘電率系磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071556A JP2620102B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 高誘電率系磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242463A JPH01242463A (ja) | 1989-09-27 |
| JP2620102B2 true JP2620102B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=13464119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071556A Expired - Lifetime JP2620102B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 高誘電率系磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620102B2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP63071556A patent/JP2620102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01242463A (ja) | 1989-09-27 |
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