JP3289377B2 - 高誘電率誘電体磁器組成物 - Google Patents
高誘電率誘電体磁器組成物Info
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- JP3289377B2 JP3289377B2 JP06959593A JP6959593A JP3289377B2 JP 3289377 B2 JP3289377 B2 JP 3289377B2 JP 06959593 A JP06959593 A JP 06959593A JP 6959593 A JP6959593 A JP 6959593A JP 3289377 B2 JP3289377 B2 JP 3289377B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックコンデンサ用
の誘電体磁器組成物のうち、高誘電率誘電体磁器組成物
に係わり、温度変化率が小さく、かつ誘電損失の小さい
高誘電率誘電体磁器組成物に関するものである。
の誘電体磁器組成物のうち、高誘電率誘電体磁器組成物
に係わり、温度変化率が小さく、かつ誘電損失の小さい
高誘電率誘電体磁器組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より高誘電率系セラミックコンデン
サ用の誘電体材料として、チタン酸バリウム系の磁器組
成物が広く用いられている。このチタン酸バリウム系の
磁器組成物の中でも、高誘電率で温度変化率の小さい材
料としては、一般に、BaTiO3−Bi系、BaTi
O3−Nb2O5−MnO2系をはじめ、数多くの磁器組成
物が知られている。また、最近のセラミック積層コンデ
ンサに対しては、小型大容量の上に、高周波特性の優れ
たものが要求されることが非常に多くなってきている。
サ用の誘電体材料として、チタン酸バリウム系の磁器組
成物が広く用いられている。このチタン酸バリウム系の
磁器組成物の中でも、高誘電率で温度変化率の小さい材
料としては、一般に、BaTiO3−Bi系、BaTi
O3−Nb2O5−MnO2系をはじめ、数多くの磁器組成
物が知られている。また、最近のセラミック積層コンデ
ンサに対しては、小型大容量の上に、高周波特性の優れ
たものが要求されることが非常に多くなってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のチタン酸バリウム系の磁器組成物の中で、BaTi
O3−Bi系磁器組成物では、セラミック積層コンデン
サ用として使用した場合、内部電極にパラジウムまたは
白金パラジウム合金を使用すると誘電体のビスマスと反
応することから、内部電極として高価な白金を使用しな
ければならないという問題があった。
来のチタン酸バリウム系の磁器組成物の中で、BaTi
O3−Bi系磁器組成物では、セラミック積層コンデン
サ用として使用した場合、内部電極にパラジウムまたは
白金パラジウム合金を使用すると誘電体のビスマスと反
応することから、内部電極として高価な白金を使用しな
ければならないという問題があった。
【0004】一方、BaTiO3−Nb2O5−MnO2系
の誘電体磁器組成物は、上記問題点を克服したものであ
るが、BaTiO3におけるBaとTiのモル比、すな
わちBa/Ti比が1以下でなければならず、かつ通常
の製造方法では、得られる焼結体の表面に板状あるいは
針状結晶の2次相が析出し、この2次相がセラミック積
層コンデンサを作製した時、セラミック積層コンデンサ
の素子表面に析出し、これに電解メッキを施した際にメ
ッキのびとなり、外部電極間のショート不良の原因とな
っていた。
の誘電体磁器組成物は、上記問題点を克服したものであ
るが、BaTiO3におけるBaとTiのモル比、すな
わちBa/Ti比が1以下でなければならず、かつ通常
の製造方法では、得られる焼結体の表面に板状あるいは
針状結晶の2次相が析出し、この2次相がセラミック積
層コンデンサを作製した時、セラミック積層コンデンサ
の素子表面に析出し、これに電解メッキを施した際にメ
ッキのびとなり、外部電極間のショート不良の原因とな
っていた。
【0005】また、内部電極と誘電体との界面に2次相
が発生するため、この2次相が焼成中に内部電極を押上
げ、内部電極の不連続点が一部できることから、容量の
ばらつく原因となっていた。さらに、容量の温度変化率
の小さい組成範囲は、大変限定されたものであった。
が発生するため、この2次相が焼成中に内部電極を押上
げ、内部電極の不連続点が一部できることから、容量の
ばらつく原因となっていた。さらに、容量の温度変化率
の小さい組成範囲は、大変限定されたものであった。
【0006】一方、積層セラミックコンデンサ素子を実
装する際、素子表面の2次相の凹凸があるため、素子を
吸着した時に位置ずれを起こし、実装率を低下させるこ
とがあった。
装する際、素子表面の2次相の凹凸があるため、素子を
吸着した時に位置ずれを起こし、実装率を低下させるこ
とがあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の高誘電率誘電体磁器組成物は、主成分とし
て、xBaO+yTiO2+zNdO3/2(但し、x、
y、zはモル比を示しx+y+z=1)と表した時、上
記3元成分が(表1)に示すa,b,c,d,eを結ぶ
直線で囲まれたモル比の範囲にあり、かつ上記主成分に
対して、酸化ニオブをNb2O5の形に換算して0.6〜
2.4wt%添加するとともにさらに、酸化マグネシウ
ムをMgOの形に換算して0.05〜0.80wt%添
加した構成としたものである。
に本発明の高誘電率誘電体磁器組成物は、主成分とし
て、xBaO+yTiO2+zNdO3/2(但し、x、
y、zはモル比を示しx+y+z=1)と表した時、上
記3元成分が(表1)に示すa,b,c,d,eを結ぶ
直線で囲まれたモル比の範囲にあり、かつ上記主成分に
対して、酸化ニオブをNb2O5の形に換算して0.6〜
2.4wt%添加するとともにさらに、酸化マグネシウ
ムをMgOの形に換算して0.05〜0.80wt%添
加した構成としたものである。
【0008】または、上記主成分に対して副成分とし
て、酸化ニオブをNb2O5の形に換算して0.6〜2.
4wt%添加し、かつ酸化マグネシウムと酸化マンガン
をそれぞれMgO、MnO2の形に換算して合計で0.
05〜0.80wt%(但し、このうちでMnO2の加
えられる許容範囲は0wt%を含まない0.40wt%
以下)を添加してなる組成物を提案するものである。
て、酸化ニオブをNb2O5の形に換算して0.6〜2.
4wt%添加し、かつ酸化マグネシウムと酸化マンガン
をそれぞれMgO、MnO2の形に換算して合計で0.
05〜0.80wt%(但し、このうちでMnO2の加
えられる許容範囲は0wt%を含まない0.40wt%
以下)を添加してなる組成物を提案するものである。
【0009】
【作用】この構成により、常温での比誘電率が約200
0〜5000という高い値を示し、誘電損失(tan
δ)は1.0%以下という小さい値を示し、さらに誘電
率の温度変化率は、JIS−C−5130に規定するJ
D特性(−25℃〜85℃の温度範囲で、誘電率の温度
変化が20℃を基準にして+20%〜−30%以内)以
内を満足することができる。
0〜5000という高い値を示し、誘電損失(tan
δ)は1.0%以下という小さい値を示し、さらに誘電
率の温度変化率は、JIS−C−5130に規定するJ
D特性(−25℃〜85℃の温度範囲で、誘電率の温度
変化が20℃を基準にして+20%〜−30%以内)以
内を満足することができる。
【0010】また、BaTiO3におけるBa/Ti比
が1より大きくなっているため、Ti過剰分による2次
相の発生が極めて少ないものを得ることができる。
が1より大きくなっているため、Ti過剰分による2次
相の発生が極めて少ないものを得ることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1,図2を用い
て説明する。
て説明する。
【0012】図1は本発明にかかる高誘電率誘電体磁器
組成物の主成分の組成範囲を示す三元組成図であり、図
中のa,b,c,d,eを結ぶ直線で囲まれた領域に含
まれる3元成分が本発明の組成を示すものである。ま
た、図2は本発明の高誘電率誘電体磁器組成物の製造工
程を示す図である。
組成物の主成分の組成範囲を示す三元組成図であり、図
中のa,b,c,d,eを結ぶ直線で囲まれた領域に含
まれる3元成分が本発明の組成を示すものである。ま
た、図2は本発明の高誘電率誘電体磁器組成物の製造工
程を示す図である。
【0013】まず、出発原料としてBa/Tiモル比が
1に調整された高純度のBaTiO3粉末とBaCO3,
Nd2O3,MnO2,MgO,Nb2O5の各粉末を準備
し、焼成後の組成が下記の(表3)に示すようになるよ
うにそれぞれ秤量し、めのうボールを備えたゴム内張り
のボールミルに純水とともに入れ、18時間湿式混合
後、脱水乾燥した。
1に調整された高純度のBaTiO3粉末とBaCO3,
Nd2O3,MnO2,MgO,Nb2O5の各粉末を準備
し、焼成後の組成が下記の(表3)に示すようになるよ
うにそれぞれ秤量し、めのうボールを備えたゴム内張り
のボールミルに純水とともに入れ、18時間湿式混合
後、脱水乾燥した。
【0014】この乾燥粉末に、ポリビニルアルコールバ
インダー5wt%溶液を適量加え、均質とした後、32
メッシュのふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを
用いて成形圧力1.5ton/cm2で直径16mm、厚み
0.6〜0.8mmの円板状に成形した。
インダー5wt%溶液を適量加え、均質とした後、32
メッシュのふるいを通して整粒し、金型と油圧プレスを
用いて成形圧力1.5ton/cm2で直径16mm、厚み
0.6〜0.8mmの円板状に成形した。
【0015】次いで、この成形円板をジルコニア粉末を
敷いたアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて1250〜
1350℃で2時間保持して焼成した。この時、焼結体
の密度が最大となる温度を最適焼成温度とし、得られた
焼結体円板の両面全体に銀電極を塗布後焼き付けしてコ
ンデンサとし、各電気特性を周波数1kHz、室温20
℃の条件で測定し、容量温度変化率は20℃での容量を
基準として測定した。この各測定結果を(表4)に示
す。
敷いたアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて1250〜
1350℃で2時間保持して焼成した。この時、焼結体
の密度が最大となる温度を最適焼成温度とし、得られた
焼結体円板の両面全体に銀電極を塗布後焼き付けしてコ
ンデンサとし、各電気特性を周波数1kHz、室温20
℃の条件で測定し、容量温度変化率は20℃での容量を
基準として測定した。この各測定結果を(表4)に示
す。
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】ここで、(表4)に示すように、試料N
o.1,4,6については、JIS−C−5130規格
でのJD特性を満足しており、その時の−25℃および
85℃での容量変化率と、並びにキュリー点での変化率
を(ΔC/C20)maxとして示している。一方、その他
の試料については、より規格のきびしいJIS−C−5
130規格でのDR特性を満足しており、−25℃およ
び85℃での容量変化率と、並びにその時の−55〜1
25℃の範囲の最大変化率を|ΔC/C20|maxとして
示している。
o.1,4,6については、JIS−C−5130規格
でのJD特性を満足しており、その時の−25℃および
85℃での容量変化率と、並びにキュリー点での変化率
を(ΔC/C20)maxとして示している。一方、その他
の試料については、より規格のきびしいJIS−C−5
130規格でのDR特性を満足しており、−25℃およ
び85℃での容量変化率と、並びにその時の−55〜1
25℃の範囲の最大変化率を|ΔC/C20|maxとして
示している。
【0019】次に、本発明の組成範囲の限定理由を図1
を参照して説明する。まず、直線a−eより上部では容
量変化率が大きくなり、JIS−C−5130規格での
JD特性を満足しない。また、直線a−b−cより左部
では焼結しにくくなり、実用的ではない。さらに、直線
c−dより下部では、Nd2O3を入れた効果が薄く、誘
電率が低下し焼結性も劣る。そして、直線d−eより右
部では焼結体の表面に2次相の発生が著しく、誘電率も
低下方向にあるので実用的ではない。
を参照して説明する。まず、直線a−eより上部では容
量変化率が大きくなり、JIS−C−5130規格での
JD特性を満足しない。また、直線a−b−cより左部
では焼結しにくくなり、実用的ではない。さらに、直線
c−dより下部では、Nd2O3を入れた効果が薄く、誘
電率が低下し焼結性も劣る。そして、直線d−eより右
部では焼結体の表面に2次相の発生が著しく、誘電率も
低下方向にあるので実用的ではない。
【0020】また、副成分としてのNb−Mgあるいは
Nb−Mg−Mnの組み合わせにおいて、Nb2O5が
0.6wt%未満では、焼結性が悪化し、誘電体損失が
大きくなり、一方2.4wt%を超えると誘電率が低下
し、実用的でなくなる。また、MgOは0.05wt%
未満ではその添加効果がなく、一方0.80wt%を超
えると誘電率が低下し、容量温度変化率が大きくなるた
め、実用的ではない。さらに、MgOとMnO2の両者
を添加する場合、その合計が0.05wt%以上であれ
ば添加効果が得られるが、その合計の添加量が0.8w
t%を超えると誘電率が低下し、容量温度変化率が大き
くなり、実用的でなくなる。また、MnO 2の添加量が
0.04wt%を超えると同様に誘電率が低下し、容量
温度変化率が大きくなり、実用的ではない。
Nb−Mg−Mnの組み合わせにおいて、Nb2O5が
0.6wt%未満では、焼結性が悪化し、誘電体損失が
大きくなり、一方2.4wt%を超えると誘電率が低下
し、実用的でなくなる。また、MgOは0.05wt%
未満ではその添加効果がなく、一方0.80wt%を超
えると誘電率が低下し、容量温度変化率が大きくなるた
め、実用的ではない。さらに、MgOとMnO2の両者
を添加する場合、その合計が0.05wt%以上であれ
ば添加効果が得られるが、その合計の添加量が0.8w
t%を超えると誘電率が低下し、容量温度変化率が大き
くなり、実用的でなくなる。また、MnO 2の添加量が
0.04wt%を超えると同様に誘電率が低下し、容量
温度変化率が大きくなり、実用的ではない。
【0021】尚、本実施例における高誘電率誘電体磁器
の製造方法では、BaCO3,Nb2O5,MnO2,Nd
2O3等の酸化物を用いたが、これらの方法に限定される
ものではなく、焼成した後所望の組成となるように、炭
酸塩、水酸化物等を用いても同様な特性を得ることがで
きる。また、主成分をあらかじめ仮焼してから、副成分
を添加しても本実施例と同等な特性を得ることができ
る。
の製造方法では、BaCO3,Nb2O5,MnO2,Nd
2O3等の酸化物を用いたが、これらの方法に限定される
ものではなく、焼成した後所望の組成となるように、炭
酸塩、水酸化物等を用いても同様な特性を得ることがで
きる。また、主成分をあらかじめ仮焼してから、副成分
を添加しても本実施例と同等な特性を得ることができ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明の高誘電率誘電体磁器組成物は、
比誘電率が約2000〜5000と高い値を示し、誘電
体損失(tanδ)は1.0%以下という小さい値を示
すばかりでなく、誘電体の温度変化率は、JIS−C−
5130に規定するJD特性を満足し、多くはより規格
のきびしいJIS−C−5130に規定するDR特性を
満足し、且つ、焼結体の2次相の析出を防止し外部電極
間のショート不良を防止することができる。
比誘電率が約2000〜5000と高い値を示し、誘電
体損失(tanδ)は1.0%以下という小さい値を示
すばかりでなく、誘電体の温度変化率は、JIS−C−
5130に規定するJD特性を満足し、多くはより規格
のきびしいJIS−C−5130に規定するDR特性を
満足し、且つ、焼結体の2次相の析出を防止し外部電極
間のショート不良を防止することができる。
【0023】また、組成中にパラジウムと反応しやすい
ビスマスを含有しないため、内部電極としてパラジウム
単体の使用が可能である。さらに、焼結体表面の2次相
発生が極めて少ないため、積層セラミックコンデンサに
使用する際、メッキのび、容量ばらつきの少ない安定し
た積層セラミックコンデンサ素子を製造することが可能
となる。また、基板上に実装する際に同素子を安定して
装着が可能となり、工業上利用価値の非常に高いもので
ある。
ビスマスを含有しないため、内部電極としてパラジウム
単体の使用が可能である。さらに、焼結体表面の2次相
発生が極めて少ないため、積層セラミックコンデンサに
使用する際、メッキのび、容量ばらつきの少ない安定し
た積層セラミックコンデンサ素子を製造することが可能
となる。また、基板上に実装する際に同素子を安定して
装着が可能となり、工業上利用価値の非常に高いもので
ある。
【図1】本発明にかかる高誘電率誘電体磁器組成物の主
成分の組成範囲を説明する三元組成図
成分の組成範囲を説明する三元組成図
【図2】本発明にかかる高誘電率誘電体磁器組成物の製
造工程を示す図
造工程を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 3/12 303 C04B 35/46 H01G 4/12 358
Claims (2)
- 【請求項1】 主成分として、xBaO+yTiO2+
zNdO3/2(但し、x、y、zはモル比を示しx+y
+z=1)と表した時、 【表1】 に示すa,b,c,d,eを結ぶ直線で囲まれた範囲に
あり、かつ上記主成分に対して副成分として、酸化ニオ
ブをNb2O5の形に換算して0.6〜2.4wt%添加
するとともに、酸化マグネシウムをMgOの形に換算し
て0.05〜0.80wt%添加してなる高誘電率誘電
体磁器組成物。 - 【請求項2】 主成分として、xBaO+yTiO2+
zNdO3/2(但し、x、y、zはモル比を示しx+y
+z=1)と表した時、(表2)に示すa,b,c,
d,eを結ぶ直線で囲まれた範囲にあり、かつ上記主成
分に対し副成分として、酸化ニオブをNb2O5の形に換
算して0.6〜2.4wt%添加し、かつ酸化マグネシ
ウムと酸化マンガンをそれぞれMgO、MnO2の形に
換算して合計で0.05〜0.80wt%(但し、この
うちでMnO2の加えられる許容範囲は0wt%を含ま
ない0.40wt%以下)を添加してなる高誘電率誘電
体磁器組成物。【表2】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06959593A JP3289377B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 高誘電率誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06959593A JP3289377B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 高誘電率誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06283027A JPH06283027A (ja) | 1994-10-07 |
JP3289377B2 true JP3289377B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=13407349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06959593A Expired - Fee Related JP3289377B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 高誘電率誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3289377B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2733707B2 (ja) * | 1990-08-31 | 1998-03-30 | ファナック株式会社 | 射出成形機の部品保守警告方法 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP06959593A patent/JP3289377B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06283027A (ja) | 1994-10-07 |
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