JP2654112B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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- JP2654112B2 JP2654112B2 JP63200625A JP20062588A JP2654112B2 JP 2654112 B2 JP2654112 B2 JP 2654112B2 JP 63200625 A JP63200625 A JP 63200625A JP 20062588 A JP20062588 A JP 20062588A JP 2654112 B2 JP2654112 B2 JP 2654112B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上に利用分野〕 本発明は誘電体磁器組成物に係り、特に温度補償用磁
器コンデンサ、あるいは積層チップコンデンサへの利用
に適する誘導体磁器組成物に関する。
器コンデンサ、あるいは積層チップコンデンサへの利用
に適する誘導体磁器組成物に関する。
例えば、温度補償用磁器コンデンサ等に用いられる誘
電体磁器組成物は、温度係数が比較的小さく、かつ誘電
率及びＱが高いことが望まれている。従来、比種の誘電
体磁器組成物としては、CaTiO3−MgTiO3系、またはCaTi
O3−La2O3・2TiO2−MgTiO3系等が知られている。そして
これらの組成物によれば、誘電率が20〜140、温度係数
が＋100〜−1000××10-6/℃の範囲のものが得られてい
る。
電体磁器組成物は、温度係数が比較的小さく、かつ誘電
率及びＱが高いことが望まれている。従来、比種の誘電
体磁器組成物としては、CaTiO3−MgTiO3系、またはCaTi
O3−La2O3・2TiO2−MgTiO3系等が知られている。そして
これらの組成物によれば、誘電率が20〜140、温度係数
が＋100〜−1000××10-6/℃の範囲のものが得られてい
る。
しかし、これらの従来の誘電体磁器組成物は、常温で
の誘電率と温度係数の関係が、誘電率が大きくなる程温
度係数の値も大きくなり、また、温度係数の値を小さく
すると誘電率も小さくなるという関係にあった。このた
め従来の誘電体磁器組成物では温度係数が小さくて誘電
率の大きいものを得ることができなかった。
の誘電率と温度係数の関係が、誘電率が大きくなる程温
度係数の値も大きくなり、また、温度係数の値を小さく
すると誘電率も小さくなるという関係にあった。このた
め従来の誘電体磁器組成物では温度係数が小さくて誘電
率の大きいものを得ることができなかった。
また、これらの従来の誘電体磁器組成物は耐還元性に
弱く、銅電極焼付けのため還元性雰囲気で電極焼付けを
行うと誘電体素体が還元され、Ｑの劣化、絶縁抵抗の劣
化等が生じる欠点があった。
弱く、銅電極焼付けのため還元性雰囲気で電極焼付けを
行うと誘電体素体が還元され、Ｑの劣化、絶縁抵抗の劣
化等が生じる欠点があった。
また、これらの従来の誘電体磁器組成物の焼結体では
結晶粒子の焼成温度依存性が大きく、そのため均質で安
定した結晶粒子構造の誘導体素体が得られにくく、これ
が積層セラミックコンデンサを形成した場合に、半田付
け時のサーマルショックによるクラックを発生させる原
因になっていた。
結晶粒子の焼成温度依存性が大きく、そのため均質で安
定した結晶粒子構造の誘導体素体が得られにくく、これ
が積層セラミックコンデンサを形成した場合に、半田付
け時のサーマルショックによるクラックを発生させる原
因になっていた。
本発明は、従来の問題点を解決し、誘電率及びＱが大
きく、しかも温度係数が小さく、耐還元性及び耐サーマ
ルショック性の強い、新規な誘電体磁器組成物を提供す
ることを目的としている。
きく、しかも温度係数が小さく、耐還元性及び耐サーマ
ルショック性の強い、新規な誘電体磁器組成物を提供す
ることを目的としている。
上記の如き問題点を解決するため、本発明ではBaTiO3
−TiO2−Nd2O3・2TiO2系誘電体磁器組成物に対してMnO
を添加しており、上記誘電体磁器組成物は、酸化物に換
算して、BaO:Xモル％、TiO2:Yモル％、NdO3/2:Zモル％
とするとき 1.56≦Ｘ≦13.28 65.97≦Ｙ≦74.89 11.83≦Ｚ≦32.47 Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝100 の組成範囲にある主成分に対してMnOを0.01〜0.3wt％添
加することを特徴とする。
−TiO2−Nd2O3・2TiO2系誘電体磁器組成物に対してMnO
を添加しており、上記誘電体磁器組成物は、酸化物に換
算して、BaO:Xモル％、TiO2:Yモル％、NdO3/2:Zモル％
とするとき 1.56≦Ｘ≦13.28 65.97≦Ｙ≦74.89 11.83≦Ｚ≦32.47 Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝100 の組成範囲にある主成分に対してMnOを0.01〜0.3wt％添
加することを特徴とする。
そして、このような組成範囲にすることにより本発明
の目的とする誘電率及びＱが大きく、温度係数が小さ
く、誘電率の温度特性が直線性であり、耐還元性及び耐
サーマルショック性の強い、例えば温度補償用として好
適な誘電体磁器組成物が得られることが判明した。
の目的とする誘電率及びＱが大きく、温度係数が小さ
く、誘電率の温度特性が直線性であり、耐還元性及び耐
サーマルショック性の強い、例えば温度補償用として好
適な誘電体磁器組成物が得られることが判明した。
本発明を実施例にもとづき詳細に説明する。
炭酸バリウム、酸化チタン、酸化ネオジュウム、炭酸
マンガンを酸化物に換算して第１表の組成となるように
配合した。なお、表１においてＸはBaOのモル％、ＹはT
iO2のモル％、ＺはNdO3/2のモル％を表す。また、MnOの
添加量は、主成分に対するwt（重量）％で表してある。
マンガンを酸化物に換算して第１表の組成となるように
配合した。なお、表１においてＸはBaOのモル％、ＹはT
iO2のモル％、ＺはNdO3/2のモル％を表す。また、MnOの
添加量は、主成分に対するwt（重量）％で表してある。
上記出発原料を湿式混合し、脱水乾燥後1100〜1200℃
にて２時間仮焼成した後100μｍ以下となるように粗粉
砕し、その後再びボールミルにて湿式混合、粉砕を行い
脱水乾燥後粘着剤を加えて、これを16.5mmφ×0.6mmtの
円板状に成形し、1280〜1400℃の温度で２時間焼成し
た。なお、上記円板状に成形する際に、２〜３トン/cm2
の圧力を加えた。このようにして得られた誘電体磁器の
両面に銀電極を800℃で焼付けてコンデンサとした後、
その誘電率とＱ値及び温度係数T.C（PPM/℃）、絶縁抵
抗I.Rを測定した。ここで誘電率とＱはIMHzの周波数で
横河電機製作所製Ｑメータを用いて測定した。また、温
度係数Ｔ・Ｃは温度20℃における誘電率ε20の値を基準
にし、次式により算出した。
にて２時間仮焼成した後100μｍ以下となるように粗粉
砕し、その後再びボールミルにて湿式混合、粉砕を行い
脱水乾燥後粘着剤を加えて、これを16.5mmφ×0.6mmtの
円板状に成形し、1280〜1400℃の温度で２時間焼成し
た。なお、上記円板状に成形する際に、２〜３トン/cm2
の圧力を加えた。このようにして得られた誘電体磁器の
両面に銀電極を800℃で焼付けてコンデンサとした後、
その誘電率とＱ値及び温度係数T.C（PPM/℃）、絶縁抵
抗I.Rを測定した。ここで誘電率とＱはIMHzの周波数で
横河電機製作所製Ｑメータを用いて測定した。また、温
度係数Ｔ・Ｃは温度20℃における誘電率ε20の値を基準
にし、次式により算出した。
Ｔ・Ｃ＝εs85℃−εs20℃／εs20℃（T85−T20）×PPM
/℃ 但しεs85℃は温度85℃における誘電率 εs20℃は温度20℃における誘電率 T85は温度85℃ T20は温度20℃ そして、これらの結果を第１表に示す。
/℃ 但しεs85℃は温度85℃における誘電率 εs20℃は温度20℃における誘電率 T85は温度85℃ T20は温度20℃ そして、これらの結果を第１表に示す。
この第１表において試料番号１、２、６、11、12、1
4、16、17、18は本発明の組成範囲外のものであり、試
料番号３、４、５、７、８、９、10、13、15、19、20は
本発明の組成範囲内のものである。
4、16、17、18は本発明の組成範囲外のものであり、試
料番号３、４、５、７、８、９、10、13、15、19、20は
本発明の組成範囲内のものである。
本発明の組成範囲を限定した理由は次の通りである。
BaOが13.28モル％を超えるとＱが低くなり、1.56モル％
未満では誘電率とＱが低くなり、また、焼結性も悪くな
る。TiO2が65.97モル％未満では焼結性が悪く誘電率、
Ｑ、絶縁抵抗（I.R）が低くなり、74.89モル％を超える
と誘電率、Ｑが低く、温度係数（T.C）が−側に大きく
なる。
BaOが13.28モル％を超えるとＱが低くなり、1.56モル％
未満では誘電率とＱが低くなり、また、焼結性も悪くな
る。TiO2が65.97モル％未満では焼結性が悪く誘電率、
Ｑ、絶縁抵抗（I.R）が低くなり、74.89モル％を超える
と誘電率、Ｑが低く、温度係数（T.C）が−側に大きく
なる。
また、NdO3/2が11.83モル％未満では温度係数が−側
へ大きくなり誘電率は小さくＱも小さい。32.47モル％
を超えると誘電率が小さく、温度係数は＋側へ大きくな
り実用的でない。第１図は、本発明の誘電体磁器組成物
の主成分の組成範囲を実線で示している。なお第１表中
試料番号２〜６は試料番号１と同じ位置になる。
へ大きくなり誘電率は小さくＱも小さい。32.47モル％
を超えると誘電率が小さく、温度係数は＋側へ大きくな
り実用的でない。第１図は、本発明の誘電体磁器組成物
の主成分の組成範囲を実線で示している。なお第１表中
試料番号２〜６は試料番号１と同じ位置になる。
また、第２図は本発明の範囲内の主成分に対し種々の
量のMnOを添加して誘導体磁器素体を形成し、これに銅
電極を還元性雰囲気中で焼き付けた場合のMnOの添加量
と絶縁抵抗（I.R）の関係を示している。同図から明ら
かなようにMnOの添加量が0.01wt％未満では絶縁抵抗
（I.R）が低く、0.3％を超えるとＱが悪化し焼結体がポ
ーラスになりコンデンサとして実用的でない。
量のMnOを添加して誘導体磁器素体を形成し、これに銅
電極を還元性雰囲気中で焼き付けた場合のMnOの添加量
と絶縁抵抗（I.R）の関係を示している。同図から明ら
かなようにMnOの添加量が0.01wt％未満では絶縁抵抗
（I.R）が低く、0.3％を超えるとＱが悪化し焼結体がポ
ーラスになりコンデンサとして実用的でない。
これに対して、BaOが1.56〜13.28モル％、TiO2が65.9
7〜74.89モル％、NdO3/2が11.83〜32.47モル％の組成範
囲の主成分に対してMnOを0.01〜0.30wt％添加した誘電
体磁器組成物では誘電率が57〜113、Ｑが8000〜15000、
温度係数が＋110〜−360ppm/℃の範囲をカバーしてい
る。これは温度補償用磁器コンデンサのJIS規格に関す
るAH特性（＋100ppm/℃）〜SH特性（−330ppm/℃）の広
い範囲の諸特性を満足している。
7〜74.89モル％、NdO3/2が11.83〜32.47モル％の組成範
囲の主成分に対してMnOを0.01〜0.30wt％添加した誘電
体磁器組成物では誘電率が57〜113、Ｑが8000〜15000、
温度係数が＋110〜−360ppm/℃の範囲をカバーしてい
る。これは温度補償用磁器コンデンサのJIS規格に関す
るAH特性（＋100ppm/℃）〜SH特性（−330ppm/℃）の広
い範囲の諸特性を満足している。
また、MnOの添加により誘電体素体への銅電極の焼付
けが可能となっている。銅電極を焼き付ける場合には銅
の酸化を防ぐため還元性雰囲気での焼付けが必要になる
が、従来の誘電体磁器組成物では還元性雰囲気での焼付
けにより誘電体素体自体の絶縁抵抗が低下するため銅電
極の使用ができなかったが、本発明の誘電体磁器組成物
ではこの恐れがないため、銀電極に比較して安価な銅電
極の使用が可能である。また、銅以外にもNi、Al等、酸
化し易い金属の電極への使用が可能となる。当然のこと
ながら銀電極を使用するとき絶縁抵抗を向上することが
できる。
けが可能となっている。銅電極を焼き付ける場合には銅
の酸化を防ぐため還元性雰囲気での焼付けが必要になる
が、従来の誘電体磁器組成物では還元性雰囲気での焼付
けにより誘電体素体自体の絶縁抵抗が低下するため銅電
極の使用ができなかったが、本発明の誘電体磁器組成物
ではこの恐れがないため、銀電極に比較して安価な銅電
極の使用が可能である。また、銅以外にもNi、Al等、酸
化し易い金属の電極への使用が可能となる。当然のこと
ながら銀電極を使用するとき絶縁抵抗を向上することが
できる。
また、第３図は誘電体磁器素体の結晶状態を2000倍に
拡大した写真であり、第３図Ａは本発明の誘電体磁器組
成物からなる誘電体磁器素体、同図Ｂは従来の誘電体磁
器素体を写している。この図から分かるように本発明に
係る磁器素体は従来のものと比べて棒状の均一な結晶が
マトリックス状に入り組んだ結晶構造をしている。その
ため、本発明に係る誘電体磁器は耐サーマルショック性
が強く、半田付け等の際に受ける300〜400℃の熱衝撃に
対しても抵抗力があり、クラック等の発生が回避でき
る。
拡大した写真であり、第３図Ａは本発明の誘電体磁器組
成物からなる誘電体磁器素体、同図Ｂは従来の誘電体磁
器素体を写している。この図から分かるように本発明に
係る磁器素体は従来のものと比べて棒状の均一な結晶が
マトリックス状に入り組んだ結晶構造をしている。その
ため、本発明に係る誘電体磁器は耐サーマルショック性
が強く、半田付け等の際に受ける300〜400℃の熱衝撃に
対しても抵抗力があり、クラック等の発生が回避でき
る。
なお、本発明の誘電体磁器組成物は添加物としてSi、
Cr、Ca、Zn、La、Pr等を含有する場合にも同等の電機特
性のものが得られる。
Cr、Ca、Zn、La、Pr等を含有する場合にも同等の電機特
性のものが得られる。
また、これらの添加物を含有する場合、誘電体磁器組
成物の焼結性を向上させることができる。
成物の焼結性を向上させることができる。
本発明は上記の如く、誘電率及びＱが大きく、しかも
温度係数が小さい誘電体磁器組成物を提供できる。ま
た、本発明の誘電体磁器組成物は耐還元性が高く、磁器
コンデンサ、積層チップコンデンサ等を形成する場合
に、銀電極に比べて安価な銅、あるいはAl、Ni等の酸化
し易い金属の電極への使用が可能となる。また、耐サー
マルショック性が高く、そのため誘電体の薄い層を積層
する積層コンデンサ等において、従来しばしば見られた
半田付け時の熱衝撃によるクラックの発生も本発明の誘
電体磁器組成物を用いる場合には回避できる等、実用的
安値も大きい。
温度係数が小さい誘電体磁器組成物を提供できる。ま
た、本発明の誘電体磁器組成物は耐還元性が高く、磁器
コンデンサ、積層チップコンデンサ等を形成する場合
に、銀電極に比べて安価な銅、あるいはAl、Ni等の酸化
し易い金属の電極への使用が可能となる。また、耐サー
マルショック性が高く、そのため誘電体の薄い層を積層
する積層コンデンサ等において、従来しばしば見られた
半田付け時の熱衝撃によるクラックの発生も本発明の誘
電体磁器組成物を用いる場合には回避できる等、実用的
安値も大きい。
第１図は本発明の磁器組成物の主成分の範囲を表す３成
分系図、第２図は銅電極を形成した磁器コンデンサの絶
縁抵抗とMnOとの添加量の関係を表す図、第３図は誘電
体磁器素体の結晶構造を表す写真であり、同図Ａは本発
明のもの、同図Ｂは従来品を示す。
分系図、第２図は銅電極を形成した磁器コンデンサの絶
縁抵抗とMnOとの添加量の関係を表す図、第３図は誘電
体磁器素体の結晶構造を表す写真であり、同図Ａは本発
明のもの、同図Ｂは従来品を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】BaTiO3−TiO2−Nd2O3・2TiO2系誘電体磁器
組成物であって、酸化物に換算して、BaO:Xモル％、TiO
2:Yモル％、NdO3/2:Zモル％とするとき、 1.56≦Ｘ≦13.28 65.97≦Ｙ≦74.89 11.83≦Ｚ≦32.47 Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝100 の組成範囲にある主成分に対してMnOを0.01〜0.30wt％
添加することを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】特許請求の範囲１記載の誘電体磁器組成物
において、添加物としてSi、Cr、Ca、Zr、LaまたはPrの
酸化物を１種類以上含有することを特徴とする誘電体磁
器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200625A JP2654112B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63200625A JP2654112B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0249307A JPH0249307A (ja) | 1990-02-19 |
| JP2654112B2 true JP2654112B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=16427488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63200625A Expired - Lifetime JP2654112B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2654112B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5571767A (en) * | 1995-08-21 | 1996-11-05 | Ferro Corporation | Low fire X7R dielectric compositions and capacitors made therefrom |
| KR100264359B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2000-08-16 | 김종수 | 유전체 자기 조성물 |
| CN108395242B (zh) * | 2018-03-21 | 2020-11-20 | 宜兴市九荣特种陶瓷有限公司 | 一种陶瓷粉体、应用该粉体的导丝轮及其制备方法 |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP63200625A patent/JP2654112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0249307A (ja) | 1990-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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