JP2643197B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は低損失で比誘電率の高い誘電体磁器組成物
に関するものである。
〈従来の技術とその問題点〉 従来から、低損失を目的とし、しかも比較的比誘電率
の高い誘電体磁器材料として、SrTiO3−CaTiO3−PbTiO3
−Bi2O3−TiO2、あるいはSrTiO3−MgTiO3−PbTiO3−Bi2
O3−TiO2を主成分とした材料が用いられている。
しかしながら、これらの材料の比誘電率の温度変化率
は、−25℃から85℃の温度範囲内で±10%以上と大きく
なる場合が多く、比誘電率の温度変化率が±10%以内と
なる場合では比誘電率が1000以下と低下してしまう。
また、低損失材料とはいっても比誘電率が1000以下で
ある場合を除いて1MHzの交流電場中の誘電正接は2.5%
以上と大きく、高周波、高電圧を印加した場合の電力損
失はかなり大きい。
これに対して、SrTiO3−CaTiO3−PbTiO3−Bi2O3−TiO
2を主成分とし、これにCuOと他の副成分を添加した材料
が前記の問題をある程度まで解消することは特公昭56−
51443号ほかによって知られている。
しかしながら、CuOを添加することにより、85℃を越
える温度域では、比抵抗が低下してしまい、比較的低い
電界強度で絶縁破壊が起こりやすい欠点がある。また比
誘電率を500から1200までの範囲に限定した場合、比誘
電率の温度変化率が±5%以内になるような材料が望ま
れている。
〈発明の目的〉 この発明は上記した従来の誘電体磁器組成物の問題点
に鑑みて、比誘電率が500〜1200の範囲内で、 (1) 1MHzの交流電場中での誘電正接が2.5%以下と
小さい。
(2) 比誘電率の温度変化率が−25℃から85℃の温度
範囲内で±5%以内と小さい。
(3) 85℃での比抵抗が1011Ω・cm以上である。など
の特徴を有する誘電体磁器組成物を提供することを目的
とするものである。
〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために、この発明はSrTiO3、Ca
TiO3、PbTiO3、Bi2O3、TiO2、CuOから構成され、その成
分比が重量比率でSrTiO3:20.0〜27.5%、CaTiO3:6.0〜2
6.0%、PdTiO3:12.0〜26.0%、Bi2O3:19.0〜32.0%、Ti
O2:8.0〜15.0%、CuO:0.05〜0.5%であること、あるい
は、さらにこれらの組成にSnO2:1.0〜3.5%、酸化マン
ガンをMnO2に換算して0.05〜0.3%、La2O3、Nd2O3など
の希土類酸化物を0.1〜0.6%添加した誘電体磁器組成物
を提供するものである。
〈作用〉 この発明の誘電体磁器組成物を構成するSrTiO3、CaTi
O3、PbTiO3、Bi2O3、TiO2、CuOなどの組成範囲の限定理
由について説明すると、SrTiO3を20.0〜27.5重量%とす
るのは、SrTiO3の量がこの範囲以外では比誘電率が500
以下となり、比誘電率の温度変化率が±5%以内になら
ない。
CaTiO3が26.0重量%を越えると、比誘電率が500以下
となり、また6.0重量%以下であると比誘電率が1200以
上となり、1MHzでの誘電損失が2.5%以上となるうえ、
さらに比誘電率の温度変化率が±5%以内にならない。
PbTiO3については、この量が26.0重量%を越えると、
比誘電率が1200以上となり、かつ比誘電率の温度変化率
が±5%以内にならない。また12.0重量%以下では比誘
電率が500以下となる。
Bi2O3の量が32.0重量%を越えると1MHzでの誘電損失
が2.5%以上となり、また19.0重量%以下では比誘電率
の温度変化率が±5%以内にならない。
TiO2の量は、15.0重量%を越えると1MHzでの誘電損失
が2.5%以上となり、また8.0重量%以下では安定した焼
結体が得られない場合があり、仮に安定した磁器が得ら
れたとしても比誘電率が500以下となり、85℃での比抵
抗が1011Ω・cm以下となるので好ましくない。
CuOの量は、0.5重量%を越えると85℃での比抵抗が10
11Ω・cm以下となり、0.05重量%以下では1MHzでの誘電
正接が2.5%以上となり、また比誘電率の温度変化率が
±5%以内にならない。
次に、SnO2と希土類酸化物(例えばLa2O3、Nd2O3
ど)には、CuOの添加によって低下した高温での比抵抗
を上げる効果が認められる。
しかし、SnO2の量が3.5重量%を越えると比誘電率が5
00以下となり、比誘電率の温度変化率が±5%以内にな
らない。
また、希土類元素の酸化物の量が0.6重量%を越える
と、比誘電率が500以下となる。
酸化マンガンは比誘電率を極端に下げることなく、1H
Mzでの誘電正接を低下させる効果があるが、MnO2に換算
して0.3重量%を越えると高温での比抵抗が低下する。
次に、この発明で得られる誘電体磁器組成物の比誘電
率の範囲を500〜1200と限定した理由について述べる
と、機械による部品の自動挿入が普及してきており、そ
れに合わせて部品の外観形状を統一する必要が生じてき
た。これに伴ない、1種類のみの誘電体材料では広範囲
な静電容量を得ることができなくなっている。従って、
広範囲な静電容量を得るために比誘電率の異なる数種類
の誘電体材料を用意する必要がある。
この発明はその目的のために比誘電率の範囲を上記の
ように限定するのである。
〈実施例〉 次に、この発明を実施例により詳細に説明する。ま
ず、原料としてSrCO3、CaCO3、Pb3O4、TiO2、SnO2、Bi2
O3、CuO、MnCO3、La2O3、Nd2O3を用いた。これらの原料
を第1表に示す組成となるように秤量した。次いで秤量
した原料をアルミナボールとともにポットに入れ、16時
間混合した。
得られたスラリーを脱水乾燥したのち、匣に入れ900
℃で2時間仮焼した。
これをポリエチレンポットにアルミナボール、バイン
ダーとともに入れ、16時間の混合、粉砕をしたのち、蒸
発乾燥し、篩を用いて造粒した。
得られた粉末を油圧プレス機により直径12mm、厚さ1.
2mmとなるように成形した。
なお、この成形体の密度は3.5g/cm3であった。この成
形体を匣に入れ、大気中で1100〜1200℃の温度で2時間
焼成した。
このようにして作製された試料の両端面に銀ペースト
を塗布し、800℃で焼付けて電極とした。
かくして得られた試料について、比誘電率、誘電正
接、静電容量の温度変化率(−25℃〜85℃で20℃を基準
とした最大変化率、最小変化率)、85℃での絶縁抵抗値
を測定したところ、第2表に示す結果が得られた。
なお、比誘電率および誘電正接はインピーダンスアナ
ライザーを用い、1KHzと1MHzの周波数で測定した。また
静電容量の温度変化率は−25℃〜85℃の温度範囲で20℃
での静電容量を基準とした容量変化率[100×(C−C
20℃)/C20℃%]の最大値、最小値を測定した。
表中*印を付した試料番号は、この発明の請求範囲外
である。
〈発明の効果〉 以上の実施例から明らかなように、この発明によれば
比誘電率が500〜1200の範囲内で1MHzの交流電場中での
誘電正接が2.5%以下と小さく、比誘電率の温度変化率
が−25℃〜85℃の温度範囲内で±5%以内と小さい値を
示す誘電体磁器組成物を提供することができるのであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂部 行雄 京都府長岡京市天神2丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−29599(JP,A) 特公 昭56−51443(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SrTiO3、CaTiO3、PbTiO3、Bi2O3、TiO2、C
    uOから構成され、その成分比が重量比率で SrTiO3:20.0〜27.5% CaTiO3:6.0〜26.0% PdTiO3:12.0〜26.0% Bi2O3:19.0〜32.0% TiO2:8.0〜15.0% CuO:0.05〜0.5% であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項で示した組成にさら
    に重量比率でSnO2:1.0〜3.5%、酸化マンガンをMnO2
    換算して0.05〜0.3%、希土類元素の酸化物を0.1〜0.6
    %添加したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の誘電体磁器組成物。
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