JP3319025B2 - 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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- JP3319025B2 JP3319025B2 JP08840293A JP8840293A JP3319025B2 JP 3319025 B2 JP3319025 B2 JP 3319025B2 JP 08840293 A JP08840293 A JP 08840293A JP 8840293 A JP8840293 A JP 8840293A JP 3319025 B2 JP3319025 B2 JP 3319025B2
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- dielectric constant
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は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、かつ誘電損失が小さ
い高誘電率誘電体磁器組成物に関する。
物に係わり、温度変化率が小さく、かつ誘電損失が小さ
い高誘電率誘電体磁器組成物に関する。
【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。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−ビスマス系、ＢａＴｉ
Ｏ3−Ｎｂ2Ｏ5−ＭｎＯ2系をはじめ数多くの組成物が知
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、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。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−ビスマス系、ＢａＴｉ
Ｏ3−Ｎｂ2Ｏ5−ＭｎＯ2系をはじめ数多くの組成物が知
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、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、上記の
ＢａＴｉＯ3−ビスマス系磁器組成物では、積層コンデ
ンサ用として適用しようとした場合、内部電極であるパ
ラジウムまたは白金パラジウム合金と誘電体中のビスマ
スとが反応することから、内部電極としては高価な白金
を使用しなければならないという問題があった。一方、
ＢａＴｉＯ3−Ｎｂ2Ｏ5−ＭｎＯ2系の誘電体磁器は、上
記問題点を克服したものでしかも高周波特性の優れたも
のであるが、ＢａとＴｉのモル比、すなわちＢａ／Ｔｉ
比が１以下で、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次相が析出する。そし
て、この２次相が積層コンデンサを作製した時、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。また、基板上に実装する
際、素子の表面が２次相の発生で、凹凸状となるため、
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。その上、誘電体と内部電極との界面
に２次相が発生するため、内部電極を焼成中に押上げ、
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。しかも、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。
ＢａＴｉＯ3−ビスマス系磁器組成物では、積層コンデ
ンサ用として適用しようとした場合、内部電極であるパ
ラジウムまたは白金パラジウム合金と誘電体中のビスマ
スとが反応することから、内部電極としては高価な白金
を使用しなければならないという問題があった。一方、
ＢａＴｉＯ3−Ｎｂ2Ｏ5−ＭｎＯ2系の誘電体磁器は、上
記問題点を克服したものでしかも高周波特性の優れたも
のであるが、ＢａとＴｉのモル比、すなわちＢａ／Ｔｉ
比が１以下で、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次相が析出する。そし
て、この２次相が積層コンデンサを作製した時、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。また、基板上に実装する
際、素子の表面が２次相の発生で、凹凸状となるため、
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。その上、誘電体と内部電極との界面
に２次相が発生するため、内部電極を焼成中に押上げ、
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。しかも、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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の誘電体磁器組成物は、主成分として、ｘＢａ
Ｏ＋ｙＴｉＯ2−ｚＣｅＯ2（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）と表わし
た時、上記（表１）に示すａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅで囲まれ
た範囲内にあり、かつ酸化ニオブをＮｂ2Ｏ5の形に換算
して０．６〜２．４ｗｔ％含有するとともに、酸化マン
ガンをＭｎＯ2の形に換算して０．０１〜０．４ｗｔ％
含有してなるものである。
に本発明の誘電体磁器組成物は、主成分として、ｘＢａ
Ｏ＋ｙＴｉＯ2−ｚＣｅＯ2（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）と表わし
た時、上記（表１）に示すａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅで囲まれ
た範囲内にあり、かつ酸化ニオブをＮｂ2Ｏ5の形に換算
して０．６〜２．４ｗｔ％含有するとともに、酸化マン
ガンをＭｎＯ2の形に換算して０．０１〜０．４ｗｔ％
含有してなるものである。
【０００５】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％含有するとともに、酸化コバルトをＣｏ2Ｏ3の
形に換算して０．１〜０．８ｗｔ％含有してなる組成
物、あるい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％含
有し、かつ酸化マンガンと酸化コバルトをそれぞれＭｎ
Ｏ2，Ｃｏ2Ｏ3の形に換算して合計で０．１〜０．８ｗ
ｔ％（ただし、このうちでＭｎＯ2の加えられる許容範
囲は０．０１〜０．４０ｗｔ％）含有してなる組成物を
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％含有するとともに、酸化コバルトをＣｏ2Ｏ3の
形に換算して０．１〜０．８ｗｔ％含有してなる組成
物、あるい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％含
有し、かつ酸化マンガンと酸化コバルトをそれぞれＭｎ
Ｏ2，Ｃｏ2Ｏ3の形に換算して合計で０．１〜０．８ｗ
ｔ％（ただし、このうちでＭｎＯ2の加えられる許容範
囲は０．０１〜０．４０ｗｔ％）含有してなる組成物を
提案するものである。
【０００６】
【作用】本発明の組成の誘電体磁器組成物を用いること
により、常温での比誘電率が２０００〜４７００という
高い値を示し、誘電体損失（ｔａｎδ）は、１．１％以
下という小さい値の上、誘電率の温度変化率は、ＪＩＳ
−Ｃ−５１３０に規定するＪＤ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。また、本発
明の組成では、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
のが得られた。
により、常温での比誘電率が２０００〜４７００という
高い値を示し、誘電体損失（ｔａｎδ）は、１．１％以
下という小さい値の上、誘電率の温度変化率は、ＪＩＳ
−Ｃ−５１３０に規定するＪＤ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。また、本発
明の組成では、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
のが得られた。
【０００７】
【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。
【０００８】図１は本発明にかかる高誘電率磁器組成物
の主成分の組成範囲を説明するための三元組成図、図２
は本発明の高誘電率磁器組成物の製造工程を示す図であ
る。
の主成分の組成範囲を説明するための三元組成図、図２
は本発明の高誘電率磁器組成物の製造工程を示す図であ
る。
【０００９】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ＢａＴｉＯ3粉末とＢａＣＯ3，Ｃ
ｅＯ2，ＭｎＯ2，Ｃｏ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5の各粉末を、焼成
後の組成が下記の（表２）に示す如くなるように秤量
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。
これにＰＶＡ（ポリビニルアルコール）バインダー５ｗ
ｔ％溶液を適量加え、造粒した後、１．５ｔｏｎ／cm2
の圧力で直径１６mm、厚さ０．６〜０．８mmの円板状に
成形した。次に、この成形物を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、得られた焼結体の円板
の両面にＡｇ電極を焼き付けてコンデンサとし、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。各
測定結果を（表３）に示す。
１に調整された高純度ＢａＴｉＯ3粉末とＢａＣＯ3，Ｃ
ｅＯ2，ＭｎＯ2，Ｃｏ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5の各粉末を、焼成
後の組成が下記の（表２）に示す如くなるように秤量
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。
これにＰＶＡ（ポリビニルアルコール）バインダー５ｗ
ｔ％溶液を適量加え、造粒した後、１．５ｔｏｎ／cm2
の圧力で直径１６mm、厚さ０．６〜０．８mmの円板状に
成形した。次に、この成形物を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、得られた焼結体の円板
の両面にＡｇ電極を焼き付けてコンデンサとし、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。各
測定結果を（表３）に示す。
【００１０】
【表２】
【００１１】
【表３】
【００１２】ここで、（表３）に示すように、試料No．
１，４，５，７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｜ma xとして
示している。
１，４，５，７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｜ma xとして
示している。
【００１３】図１は上述したように本発明の組成物にお
ける主成分の組成範囲を説明する三元組成図を示してお
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、本発明の組成のものである。
ける主成分の組成範囲を説明する三元組成図を示してお
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、本発明の組成のものである。
【００１４】次に、本発明の組成範囲の限定理由を図１
を参照しつつ説明する。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ＣｅＯ2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。
を参照しつつ説明する。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ＣｅＯ2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。
【００１５】また、副成分としてのＮｂ−Ｍｎ，Ｎｂ−
ＣｏあるいはＮｂ−Ｍｎ−Ｃｏ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、ＭｎＯ2は
０．０１ｗｔ％未満ではその添加効果がなく、一方０．
４０ｗｔ％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、Ｃｏ2Ｏ3
についても同様に０．８ｗｔ％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、一方０．１ｗｔ％未
満ではその添加効果がなく、実用的でなくなる。
ＣｏあるいはＮｂ−Ｍｎ−Ｃｏ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、ＭｎＯ2は
０．０１ｗｔ％未満ではその添加効果がなく、一方０．
４０ｗｔ％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、Ｃｏ2Ｏ3
についても同様に０．８ｗｔ％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、一方０．１ｗｔ％未
満ではその添加効果がなく、実用的でなくなる。
【００１６】また、Ｎｂ−Ｍｎ−Ｃｏの組み合わせにお
いては、主成分に対してＭｎＯ2とＣｏ2Ｏ3を合計で
０．１〜０．８ｗｔ％添加すれば良いものであるが、こ
の時、ＭｎＯ2の加えられる許容範囲は、上記の説明か
らも明らかなように０．０１〜０．４０ｗｔ％となるも
のである。
いては、主成分に対してＭｎＯ2とＣｏ2Ｏ3を合計で
０．１〜０．８ｗｔ％添加すれば良いものであるが、こ
の時、ＭｎＯ2の加えられる許容範囲は、上記の説明か
らも明らかなように０．０１〜０．４０ｗｔ％となるも
のである。
【００１７】尚、実施例における誘電体磁器の作製方法
では、ＢａＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＭｎＯ2，ＣｅＯ2等の酸
化物を用いたが、こ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、副成分を添加しても実施例
と同等の特性を得ることができる。
では、ＢａＣＯ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＭｎＯ2，ＣｅＯ2等の酸
化物を用いたが、こ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、副成分を添加しても実施例
と同等の特性を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率
が約２０００〜４６００と高い値を示し、誘電体損失
（ｔａｎδ）は１．１％以下という小さい値の上、誘電
率の温度変化率は、ＪＩＳ−Ｃ−５１３０に規定するＪ
Ｄ特性以内を満足する。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次相の発生が極めて少ないものとなるため、積層
チップコンデンサに使用する場合、メッキのび、容量ば
らつきの少ない安定した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、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。
が約２０００〜４６００と高い値を示し、誘電体損失
（ｔａｎδ）は１．１％以下という小さい値の上、誘電
率の温度変化率は、ＪＩＳ−Ｃ−５１３０に規定するＪ
Ｄ特性以内を満足する。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次相の発生が極めて少ないものとなるため、積層
チップコンデンサに使用する場合、メッキのび、容量ば
らつきの少ない安定した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、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 (56)参考文献 特開 平２−64060（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−53007（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−54717（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 3/12 303 C04B 35/46 H01G 4/12 358
Claims (3)
- 【請求項１】 主成分として、ｘＢａＯ＋ｙＴｉＯ2＋
ｚＣｅＯ2（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％含有
するとともに、酸化マンガンをＭｎＯ2の形に換算して
０．０１〜０．４０ｗｔ％含有してなる高誘電率誘電体
磁器組成物。 - 【請求項２】 請求項１に記載の副成分のうち、酸化マ
ンガンを酸化コバルトに置き換え、Ｃｏ2Ｏ3に換算して
０．１〜０．８ｗｔ％含有してなる請求項１に記載の高
誘電率誘電体磁器組成物。 - 【請求項３】 請求項１に記載の副成分のうち、酸化マ
ンガンを酸化マンガンと酸化コバルトに置き換え、それ
ぞれＭｎＯ2、Ｃｏ2Ｏ3に換算して合計で０．１〜０．
８ｗｔ％（ただし、このうちでＭｎＯ2の加えられる許
容範囲は０．０１〜０．４０ｗｔ％）含有してなる請求
項１に記載の高誘電率誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08840293A JP3319025B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 高誘電率誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08840293A JP3319025B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 高誘電率誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06302217A JPH06302217A (ja) | 1994-10-28 |
| JP3319025B2 true JP3319025B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=13941810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08840293A Expired - Lifetime JP3319025B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 高誘電率誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319025B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP08840293A patent/JP3319025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06302217A (ja) | 1994-10-28 |
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