JP3185331B2 - 非還元性誘電体磁器組成物 - Google Patents

非還元性誘電体磁器組成物

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JP3185331B2 JP06904892A JP6904892A JP3185331B2 JP 3185331 B2 JP3185331 B2 JP 3185331B2 JP 06904892 A JP06904892 A JP 06904892A JP 6904892 A JP6904892 A JP 6904892A JP 3185331 B2 JP3185331 B2 JP 3185331B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は非還元性誘電体磁器組
成物に関し、特にたとえば、ニッケルなどの卑金属を内
部電極材料とする積層コンデンサなどの誘電体材料とし
て用いられる、非還元性誘電体磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】BaTiO3 系の誘電体材料は、優れた
誘電特性を有していることから、積層コンデンサをはじ
め種々の用途に幅広く用いられている。
【0003】しかし、従来のBaTiO3 系誘電体磁器
材料は、中性または還元性の低酸素分圧下で焼成する
と、還元され、半導体化を起こすという性質を有してい
た。そのため、積層コンデンサの内部電極材料として
は、誘電体磁器材料の焼結する温度で溶融せず、かつ誘
電体磁器材料を半導体化させない高い酸素分圧下で焼成
しても酸化されない、たとえばPd,Ptなどの貴金属
を用いなければならなかった。これは、製造される積層
コンデンサの低コスト化の大きな妨げとなっていた。
【0004】そこで、上述の問題点を解決するために、
たとえばNiなどの卑金属を内部電極の材料として使用
することが望まれていた。しかし、このような卑金属を
内部電極の材料として使用して、従来の条件で焼成する
と、電極材料が酸化され、電極としての機能を果たさな
い。そのため、このような卑金属を内部電極の材料とし
て使用するためには、酸素分圧の低い中性または還元性
の雰囲気において焼成しても半導体化せず、コンデンサ
用の誘電体材料として、十分な比抵抗と優れた誘電特性
とを有する誘電体磁器材料が必要とされていた。これら
の条件をみたす誘電体磁器材料として、たとえば特開昭
62−256422号のBaTiO3 −CaZrO3
MnO−MgO系の組成や、特公昭61−14611号
のBaTiO3 −(Mg,Zn,Sr,Ca)O−B2
3 −SiO2 系の組成が提案されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−256422号に開示されているBaTiO3
CaZrO3 −MnO−MgO系の非還元性誘電体磁器
組成物では、CaZrO3 や焼成過程で生成するCaT
iO3 がMnOなどとともに異相を生じやすいため、高
温における信頼性の低下につながる危険性があった。
【0006】また、特公昭61−14611号に開示さ
れているBaTiO3 −(Mg,Zn,Sr,Ca)O
−B2 3 −SiO2 系の非還元性誘電体組成物は、得
られる誘電体の誘電率が2000〜2800であり、P
dなどの貴金属を使用している従来からの磁器組成物の
誘電率である3000〜3500と比較すると劣ってい
た。したがって、この組成物をコストダウンのために、
そのまま従来の材料と置き換えるのは、コンデンサの小
型大容量化という点で不利であり、問題が残されてい
た。
【0007】さらに、この組成物の容量温度変化率(T
CC)は、20℃の容量値を基準として、−25℃から
+85℃の温度範囲では±10%であるが、+85℃を
超える高温では、10%を大きく超えてしまい、EIA
に規定されているX7R特性をも大きくはずれてしまう
という欠点があった。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、誘
電率が3000以上、絶縁抵抗がlogIRで11.0
以上であり、さらに誘電率の温度特性が、25℃の容量
値を基準として、−55℃〜125℃の広い範囲にわた
って±15%の範囲内にあることを満足し、低酸素分圧
下であっても、組織が半導体化せず焼成可能である、非
還元性誘電体磁器組成物を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、不純物とし
て含まれるアルカリ金属酸化物の含有量が0.04重量
%以下のBaTiO3 と、SnO2 と、Co2 3 との
配合比が、BaTiO3 88.0〜99.0モル%
と、SnO2 0.5〜6.0モル%と、Co23
0.5〜6.0モル%との範囲内にある主成分100モ
ル%に対し、副成分として、BaO 0.2〜4.0モ
ル%と、MnO 0.3〜3.0モル%と、MgO
0.5〜5.0モル%とを含有し、さらに上記成分を1
00重量部として、BaO−SrO−Li2 O−SiO
2 を主成分とする酸化物ガラスを0.5〜2.5重量部
含有する、非還元性誘電体磁器組成物である。
【0010】
【発明の効果】この発明にかかる非還元性誘電体磁器組
成物は、中性または還元性の雰囲気において1260〜
1300℃の温度で焼成しても、組織が還元されて半導
体化することがない。さらに、この非還元性誘電体磁器
組成物によって得られる磁器は、logIRで11.0
以上の高い絶縁抵抗値を示すとともに、3000以上の
高誘電率を示し、容量温度変化率もEIAに規定されて
いるX7R特性を満足する。
【0011】したがって、この発明にかかる非還元性誘
電体磁器組成物を積層セラミックコンデンサの誘電体材
料として用いれば、内部電極材料としてNiなどで代表
される卑金属材料を用いることができる。そのため、従
来のPdなどの貴金属を用いたものに比べて、特性の低
下を生じることなく、大幅なコストダウンを行うことが
可能となる。
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、以下の実施例の詳細な説明から一層明
らかとなろう。
【0013】
【実施例】出発原料として、不純物として含まれるアル
カリ金属酸化物の含有量が異なるBaTiO3 ,Ba/
Tiモル比補正のためのBaCO3 ,SnO2 ,Co2
3 ,MnO,MgO,酸化物ガラスを準備した。これ
らの原料を表1に示す組成割合となるように正確に秤量
して、秤量物を得た。なお、試料番号1〜27について
は、アルカリ金属酸化物の含有量が0.03重量%のB
aTiO3 を使用し、試料番号28については、アルカ
リ金属酸化物の含有量が0.05重量%のBaTiO3
を使用し、試料番号29については、アルカリ金属酸化
物の含有量が0.07重量%のBaTiO3 を使用し
た。
【0014】
【表1】
【0015】得られた秤量物に酢酸ビニル系バインダを
5重量%添加した後、PSZボールを用いたボールミル
で十分に湿式混合した。次に、この混合物中の分散媒を
蒸発、乾燥した後、整粒の工程を経て粉末を得た。得ら
れた粉末を2ton/cm2の圧力で、直径10mm、
厚さ1mmの円板状にプレス成形して、成形体を得た。
【0016】次いで、このようにして得られた成形体
を、空気中において400℃で3時間保持の条件で脱バ
インダを行った後、H2 /N2 の体積比率が3/100
の還元雰囲気ガス気流中において、表2に示す温度で2
時間焼成し、焼結体を得た。
【0017】
【表2】
【0018】得られた焼結体の両面に、銀ペーストを塗
布して、焼き付けることにより、銀電極を形成してコン
デンサとした。そして、このコンデンサの室温における
誘電率ε,誘電損失tanδ,絶縁抵抗値(logI
R)および容量温度変化率(TCC)を測定した。その
結果を表2にまとめて示す。
【0019】なお、誘電率ε,誘電損失tanδについ
ては、温度25℃、周波数1kHz、交流電圧1Vの条
件で測定した。また、絶縁抵抗値については、温度25
℃において直流電圧500Vを2分間予備印加して測定
し、その結果を対数値(logIR)で示す。さらに、
温度変化率(TCC)については、25℃の容量値を基
準とした時の−55℃,125℃における変化率(ΔC
-55 /C25,ΔC125/C25)および−55℃〜125
℃の間において、容量温度変化率が最大である値の絶対
値、いわゆる最大変化率(|ΔC/C25max )につい
て示す。
【0020】表2から明らかなように、この発明にかか
る非還元性誘電体磁器組成物は、優れた特性を示す。
【0021】この発明において主成分および副成分の範
囲を上述のように限定する理由は次の通りである。
【0022】まず、主成分の範囲の限定理由について説
明する。
【0023】主成分であるBaTiO3 の構成比率を8
8.0〜99.0モル%とするのは、構成比率が88.
0モル%未満の場合には、SnO2 およびCo2 3
構成比率が多くなるため、試料番号5に示すように、絶
縁抵抗値および誘電率の低下が生じ好ましくない。ま
た、BaTiO3 の構成比率が99.0モル%を超える
場合には、SnO2 およびCo2 3 の添加の効果がな
く、試料番号3に示すように、キュリー点付近の高温に
おける容量温度変化率が大きく(+)側にはずれ好まし
くない。さらに、BaTiO3 中のアルカリ金属酸化物
含有量を0.04%以下とするのは、0.04%を超え
ると、試料番号28および29に示すように、誘電率の
低下が生じ、実用的でなくなり好ましくない。
【0024】また、SnO2 含有量を0.5〜6.0モ
ル%とするのは、含有量が0.5モル%未満の場合に
は、試料番号3に示すように、誘電率が低下するととも
に、低温部での容量温度変化率が(−)側にはずれ好ま
しくない。また、含有量が6.0モル%を超える場合に
は、試料番号5および6に示すように、高温での容量温
度変化率が(+)側にはずれ好ましくない。
【0025】Co2 3 含有量を0.5〜6.0モル%
とするのは、含有量が0.5モル%未満の場合には、試
料番号3に示すように、高温での容量温度変化率が
(+)側にはずれ好ましくない。また、含有量が6.0
モル%を超える場合には、試料番号5および7に示すよ
うに、誘電率が低下するとともに、低温部での容量温度
変化率が(−)側にはずれ好ましくない。
【0026】次に、副成分の範囲の限定理由について説
明する。
【0027】BaO添加量を0.2〜4.0モル%とす
るのは、添加量が0.2モル%未満の場合には、試料番
号10に示すように、焼成中に組織が半導体化し、絶縁
抵抗値の著しい低下をまねくので好ましくない。また、
添加量が4.0モル%を超える場合には、試料番号13
に示すように、焼結性が低下するので好ましくない。
【0028】また、MnO添加量を0.3〜3.0モル
%とするのは、添加量が0.3モル%未満の場合には、
試料番号18に示すように、組織の耐還元性向上に効果
がなくなり、絶縁抵抗値の著しい低下をまねくので好ま
しくない。また、添加量が3.0モル%を超える場合に
は、試料番号16に示すように、絶縁抵抗値の低下が生
じるので好ましくない。
【0029】MgO添加量を0.5〜5.0モル%とす
るのは、添加量が0.5モル%未満の場合には、試料番
号20に示すように、容量温度変化率をフラットにする
効果がなく、特に低温部で(−)側にはずれる傾向があ
り、絶縁抵抗値向上の効果もなくなるので好ましくな
い。また、添加量が5.0モル%を超える場合には、試
料番号23に示すように、誘電率εおよび絶縁抵抗値の
低下が生じるので好ましくない。
【0030】最後に、BaO−SrO−Li2 O−Si
2 を主成分とする酸化物ガラスの添加量を0.5〜
2.5重量%とするのは、添加量が0.5重量%未満の
場合には、試料番号25に示すように、焼結温度を低下
させる効果および耐還元性向上の効果がなくなるので好
ましくない。また、添加量が2.5重量%を超える場合
には、試料番号27に示すように、誘電率εの低下が生
じるので好ましくない。
【0031】なお、表2に示す特性データは、単板コン
デンサにおいて得られたデータであるが、同じ組成物を
シート成形し、チップ加工を行った積層コンデンサにお
いても、今回のデータとほぼ同等の結果が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−9066(JP,A) 特開 平5−17212(JP,A) 特開 平5−43314(JP,A) 特開 平5−43315(JP,A) 特開 平5−70221(JP,A) 特開 平5−89724(JP,A) 特開 平5−144319(JP,A) 特開 平5−238820(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/42 - 35/49 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物として含まれるアルカリ金属酸化
    物の含有量が0.04重量%以下のBaTiO3 と、S
    nO2 と、Co2 3 との配合比が、 BaTiO3 88.0〜99.0モル%、 SnO2 0.5〜6.0モル%、および Co2 3 0.5〜6.0モル% の範囲内にある主成分100モル%に対し、 副成分として、 BaO 0.2〜4.0モル%、 MnO 0.3〜3.0モル%、および MgO 0.5〜5.0モル%、 を含有し、さらに上記成分を100重量部として、Ba
    O−SrO−Li2 O−SiO2 を主成分とする酸化物
    ガラスを0.5〜2.5重量部含有する、非還元性誘電
    体磁器組成物。
JP06904892A 1992-02-17 1992-02-17 非還元性誘電体磁器組成物 Expired - Lifetime JP3185331B2 (ja)

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