JPH01276506A - 高誘電率セラミックス組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電素子材料やコンデンサ材料として有用な
、耐還元性の良い高誘電率セラミックス組成物に関する
ものである。

従来の技術 鉛系複合ペロブスカイト、例えば、 ＰｂＣＭｇ１ｙｘＮｂｚｙｓ）Ｏｓの焼結体は、圧電特
性、高誘電特性などが優れているため、電子ライター、
霧化器、ブザー等の圧電素子材料やコンデンサ材料とし
て利用されている。

ところで、この鉛系複合ペロブスカイトを用いて電子部
品を製造するには、通常セラミックス素材と電極との一
体焼成が行われるが、この場合の電極材料としては酸化
を防止するために、白金、パラジウムのような貴金属を
用いることが必要であり、コスト高になるのを免れない
。このような貴金属電極の使用によるコスト高を避ける
ために、安価な銀−パラジウム合金を代用することが提
案されているが、このものを用いると比抵抗が著しく上
昇し、高周波特性その他の電気特性が低下する上、銀の
配合割合を多くするとマイグレーションの原因になり信
頼性が損なわれるという欠点を生じる。

他方、電極材料としてニッケルや銅のような卑金属を用
いる試みもなされている。この場合にはニッケルや銅が
焼成に際して酸化されるのを防ぐために、低酸素分圧雰
囲気中で焼成することが必要であるが、鉛系複合ペロブ
スカイトを低酸素分圧雰囲気中で焼成すると格子中の酸
素が失われ、その結果、過剰の電子を生じてｎ型半導体
となり抵抗値が低下するのを免れない。

このような欠点を克服するため、鉛系複合ペロプスカイ
トの結晶格子中のＡサイトに位置するＰｂの一部にＣ＠
を導入して、電子を捕捉させ、ｎ型半導体化を抑制した
ものが提案されている（特開昭６２−０４５５号公報）
。

発明が解決しようとする課題 従来の耐還元性鉛系複合ペロプスカイト焼結体は、結晶
格子のＡサイトの２価のＰｂＩ［子の一部にさらに２価
のＣ１原子を導入し、Ａサイト元素の総量をＢサイト元
素の総量より過剰にすることで酸素原子の放出に起因し
て発生しｔ；電子を捕捉するものであるが、このＣ！原
子の導入のために新しい成分、例えばＣｓＯを添加しな
ければならない。しかし、この場合Ａサイトに位置する
ＰｂＩ子と新ｔ；に導入されるＣＡｙＫ子とはイオン半
径が異なるため、置換しにくい上に、Ｃ！０の添加量が
増加するとともに誘電率が低下するという好ましくない
傾向がある。

本発明は、このようなＡサイトの成分を置換する代りに
、Ｂサイトの成分であるＭｌとＮｂの中のＮｂの一部を
Ｍ！で置換することにより、Ａサイトの成分の置換と同
等の電子捕捉効果を発生させるとともに、異種成分の導
入及び置換される金属間のイオン半径の差異に起因する
トラブルを克服しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、鉛系複合ペロブスカイトの耐還元性を改
良するために鋭意研究を重ねた結果、ＰｂＯ，ＭｇＯ及
びＮｂ２Ｏ，を所定の割合で混合し、非酸化性雰囲気中
で焼成して、 一般式 ％式％ で表わされる組成において、 ０．９５≦Ｘ≦１．２０ １／３＜ｙ≦３／Ｓ の条件を満たす焼結体を形成させることによりその目的
を達成しうろことを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、一般式 ％式％（） （式中のＸは前記と同じ意味をもつ） で表わされる高誘電率セラミックス組成物を提供するも
のである。

本発明のセラミックス組成物の中で、特に好適なも、の
は、−１般式 ％式％（） （式中のａはＯ（ａ≦０．２７の範囲の数である）で表
わされるセラミックス組成物である。

本発明のセラミックス組成物においては、Ｂサイト成分
中の５価のＮｂ原子の一部が２価のＭｔＮ子に置き換わ
り、その原子価の差によって、焼成中に酸素の放出によ
って生じる過剰分の電子が捕捉され、ｎ型半導体化が抑
制されているものと考えられる。

前記一般式（１）において、その組成物中のＡサイト成
分のＰｂ原子が０．９５未満あるいは１．２０よりも多
くなると鉛系複合ペロブスカイトの結晶構造が不完全に
なる。

また、Ｂサイト成分中のＭｔＲ子が１／３以下では耐還
元性が得られないし、３１５よりも多くなると誘電率が
低下する。

前記一般式（Ｉ）のセラミックス組成物はＰｂＯ。

ＭｇＯ及びＮｂ２Ｏ５あるいは焼成によりこれらの酸化
物を生成しうる化合物を、最終的に所望の組成に相当す
る原子割合で混合して仮焼′し、この仮焼物を粉砕後所
望の形状に成形し、非酸化性雰囲気中で焼成することに
より製造される。この際の非酸化性雰囲気としては窒素
、アルゴンのような不活性雰囲気又は−酸化炭素水素の
ような還元性雰囲気が用いられ、酸素分圧はＩ　Ｏ−’
　−１０−”気圧、好ましくは１０−’　−１０−”気
圧にするのがよい。

焼成温度としては、７００〜１３００℃、好ましくは８
００〜ｌ　Ｉ　ＯＯ’Ｃ！の範囲が用いられる。

このようにして得られた本発明のセラミックス組成物は
、銅が酸化されない条件、例えば１０００°Ｃ１酸素分
圧ｉｏ−’気圧という条件で焼成したものについても１
０′３Ωｃｍという高い比抵抗値を示す。

次に、本発明のセラミックス組成物を用いて、積層コン
デンサを製造するには、例えば原料粉末にバインダーと
溶剤を加えてスラリーとし、３０２℃程度のシートに成
形し、銅電極ペーストを印刷後積層し切断する。次いで
、熱処理によりバインダーを除去したのち、酸素分圧を
制御して焼成した。焼成体に外部電極として市販の銅ペ
ーストを塗布し窒素中で焼付け、また外部電極を同時焼
成することも可能である。

発明の効果 本発明の鉛系複合ペロブスカイトセラミックス組成物は
低酸素分圧雰囲気下で焼成しても高抵抗値を保つことが
できることから、卑金属電極の使用が可能となり、低コ
スト化が計れる上、従来のチタン酸バリウム−ニッケル
系コンデンサに比べ、同一容量でも小形となり、バイア
ス特性も優れ、さらにまた焼成温度も低下するので、銅
のような比抵抗の小さい電極の使用も可能となり、高周
波特性が向上するのみでなく、焼成コストも低下すると
いう顕著な効果を奏する。

本発明の鉛系複合ペロブスカイトセラミックス組成物は
電子ライター、霧化器、ブザー等の圧電素子材料やコン
デンサ材料などとして有用である。

実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 高純度のＰｂＯ，ＭｇＯ，ＮｂｚＯｓを所定量秤量し、
ジルコニアポールを用い純水を溶媒としてボールミルで
１５時時間式混合し、吸引ろ過後乾燥したのち、８００
℃で２時間仮焼した。得られｔ；仮焼物を粗砕し、ジル
コニアポールを用い純水を溶媒としてボールミルで１５
時間粉砕したのち、吸引ろ過後乾燥した。以上の仮焼、
粉砕、乾燥を数回繰り返し、原料粉末とした。この粉末
にバインダーとしてのポリビニルアルコール６重量％水
溶液を粉体量の６重量％加え、３２メツシユふるいを通
して造粒し、成形圧力１０００ｋｇ７ｃｍ”で乾式プレ
スにより成形した。この成形物は空気中７００°Ｃで２
時間加熱しバインダーをバーンアウト（焼却）した後、
電気炉によりｃｏ−ｃｏ、混合ガスを流して酸素分が１
．０Ｘ１０’気圧になるように調節しながら、１１００
℃まで４００’ｃ、’ｈｒで昇温し２時間保持した後、
４００°Ｃ／ｈｒで降温して鉛系複合ペロブスカイトセ
ラミックス組成物イ得た。

次の表に該組成物の成分の割合（ｘ、ｙはＰｂＸ　（Ｊ
、Ｎｂｚｚｚ）　Ｏ８／３＋ｍ＋ｙと表わしたときの値
〕、抵抗率、比誘電率を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一般式 Ｐｂ＿ｘ（Ｍｇ＿ｙＮｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿５＿／＿３
   ＿＋＿ｘ＿＋＿ｙ（式中０．９５≦ｘ≦１．２０、１／
   ３＜ｙ≦３／５）で表わされる高誘電率セラミックス組
   成物。