JPH0143405B2 - - Google Patents

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JPH0143405B2
JPH0143405B2 JP56145864A JP14586481A JPH0143405B2 JP H0143405 B2 JPH0143405 B2 JP H0143405B2 JP 56145864 A JP56145864 A JP 56145864A JP 14586481 A JP14586481 A JP 14586481A JP H0143405 B2 JPH0143405 B2 JP H0143405B2
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JP
Japan
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capacitance
composition
dielectric constant
capacitor
resistance
Prior art date
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JP56145864A
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JPS5866205A (ja
Inventor
Haruhiko Myamoto
Masatomo Yonezawa
Tomotoshi Nakai
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS5866205A publication Critical patent/JPS5866205A/ja
Publication of JPH0143405B2 publication Critical patent/JPH0143405B2/ja
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は磁器組成物、特に、1000℃以下の低温
で焼結でき、誘電率と比抵抗の積が高く、しかも
機械的強度の高い磁器組成物に関するものであ
る。 従来、誘電体磁器組成物として、チタン酸バリ
ウム(BaTiO3)を主成分とする磁器組成物が広
く実用化されていることは周知のとおりである。
しかしながら、チタン酸バリウム(BaTiO3)を
主成分とするものは、焼結温度が通常1300〜1400
℃の高温である。このためこれを積層形コンデン
サに利用する場合には内部電極としてこの焼結温
度に耐え得る材料、例えば白金、パラジウムなど
の高価な貴金属を使用しなければならず、製造コ
ストが高くつくという欠点がある。積層形コンデ
ンサを安く作るためには銀、ニツケルなどを主成
分とする安価な金属が内部電極に使用できるよう
な、できるだけ低温、特に1000℃以下で焼結でき
る磁器組成物が必要である。 ところで磁器組成物を用い、実用的な積層形コ
ンデンサを作製するときに磁器組成物の電気的特
性として多くの項目が評価されなければならな
い。一般的に誘電率はできるだけ大きく、誘電損
失はできるだけ小さく、比抵抗はできるだけ大き
く、誘電率の温度変化は小さいことなどが要求さ
れる。 しかしながら、実用上積層形コンデンサにおい
ては誘電率でなく、まず容量、次に容量の温度変
化率、誘電損失などの値が必要とされる。積層形
コンデンサにおいて、容量は磁器組成物の誘電率
に比例するが、しかしその厚みに反比例し、電極
面積、積層数に比例するので、一定の容量を得る
ためには磁器組成物の誘電率が大きいことは必ず
しも絶対的な要因でない。さらに容量の温度変化
率(誘電率の温度変化率)は用途により種々許容
された範囲があり、磁器組成物の誘電率の温度変
化率も積層形コンデンサを作製するときの絶対的
な要因でない。 一方誘電損失は用途により一定の値以下でなけ
ればならないという規定があり室温で最大5.0%
以下である。さらに比抵抗に関しては、例えば
EIAJ規格〔日本電子機械工業会の電子機器用積
層磁器コンデンサ(チツプ形)RC−3698B〕に
述べられているごとく、積層コンデンサの絶縁抵
抗として10000MΩ以上または容量抵抗積で
500μF・MΩ以上のいずれか小さい方以上と規定
されている。すなわち磁器組成物の誘電率と比抵
抗の積がある絶対値以上なければ、任意の容量、
特に大きな容量のコンデンサを実用的規格に合せ
ることができず、その用途が非常に限定され、実
用的な意味がなくなる。この点を詳しく説明する
と次の様になる。積層形コンデンサでは、n+1
個の内部電極を構成して一般にn個の同じ厚さの
層からなる単一層コンデンサが積層された構造に
なつている。この場合、単一層当りの容量をC0
絶縁抵抗をR0とすれば、積層形コンデンサの容
量CはC0のn倍になり、絶縁抵抗RはR0の1/
nになる。ここで磁器組成物の誘電率をε、真空
の誘電率をε0、磁器組成物の比抵抗をρ、単一層
コンデンサの磁器の厚さをd、重なる電極面積を
Sとすれば、単一層コンデンサのC0
(ε0εS)/dとなりR0は(ρd)/Sとなる。従つ
てn層からなる積層コンデンサの容量(C)と絶縁抵
抗(R)の積C×Rは〔(ρd)/(nS)〕×
〔nε0εS)/d〕=ε0をρとなる。すなわちどのよ
うな容量の積層コンデンサもその容量・抵抗積
(C×R)は、磁器組成物のεとρの積にε0を乗
じた一定値(ε0ερ)に規格化される。容量・抵抗
積C×Rが500μF・MΩすなわち500F・Ω以上と
いうことは、ε0=8.855×10-14F/cmより、C×
R=ε0ερ=8.855×10-14(F/cm)×ε×ρ≧
500F・Ω、よつてερ≧5.65×1015Ω・cmなる要求
がある。例えばε=10000ではρ≧5.65×1011
Ω・cm、ε=3000ではρ≧1.88×1012Ω・cm、ε
=500ではρ≧1.13×1013Ω・cmが要求される。
誘電率に応じてこれらの値以上のρを持つ磁器組
成物であればどのような大きな容量の積層コンデ
ンサも容量・抵抗積は500μF・MΩを満足する。
もしεが3000でρが要求値より1桁低い1.88×
1011Ω・cmとすればε0ερ=50μF・MΩで500μF・
MΩは満足せず、絶縁抵抗の規格値である
10000MΩすなわち、1010Ω以上を満足するには
容量Cとして0.005μF以下に限定されなければな
らない。それはこの積層コンデンサの容量・抵抗
積(C×R)は常に50μF・MΩを示しているの
で、Rが10000MΩのとき、Cは0.005μFとなり、
Cがこれより大きければRは10000MΩより小さ
くなり、0.005μFが規格を満たす最高の容量とな
るためである。従つて磁器組成物の比抵抗が低い
とその材料の実用性、特に積層形コンデンサの特
長である小型大容量の特長を生かすことはできな
いし、全く意味のないことにもなる。よつて磁器
組成物の誘電率と比抵抗の積がある値以上を持つ
ことが高用上極めて重要なことである。 また、積層形チツプコンデンサの場合は、チツ
プコンデンサを基板に実装したとき、基板とチツ
プコンデンサを構成している磁器組成物との熱膨
張係数の違いにより、チツプコンデンサに機械的
な歪が加わり、チツプコンデンサにクラツクが発
生したり、破損したりすることがある。またエポ
キシ系樹脂等を外装したデイツプコンデンサの場
合も外装樹脂の応力でデイツプコンデンサにクラ
ツクが発生する場合がある。いずれの場合もコン
デンサを形成している磁器の機械的強度が低いほ
ど、クラツクが入りやすく容易に破損するため、
信頼性が低くなる。したがつて、磁器の機械的強
度をできるだけ増大させることは実用上極めて重
要なことである。 ところでPb(Mg1/2W1/2)O3−PbTiO3系磁器組
成物については既にエヌ.エヌ.クライニクとエ
イ.アイ.アグラノフスカヤ〔N.N.Krainik
andA.I.Agranovskaya(Fiziko Tverdogo Tela、
Vo.2、No.1、pp70〜72、Janvara 1960)〕より提
案があつたが、積層形コンデンサを作製する際に
評価されるべき特性の中で誘電率とその温度特性
の記載しかなく、その実用性は明らかでなかつ
た。また(SrxPb1-xTiO3)a(PbMg0.5W0.5O3
b〔ただし、x=0〜0.10、aは0.35〜0.5、bは
0.5〜0.65であり、そしてa+b=1〕について、
モノリシツクコンデンサおよびその製造方法とし
て特開昭52−21662号公報に開示され、また誘電
体粉末組成物として特開昭52−21699号公報に開
示されている。ここにおいても組成物の特性とし
て誘電率が約2000〜8000誘電損失が0.5%〜5.0%
という記載はあるが比抵抗あるいは容量抵抗積に
ついては全く記載がなく実用性は明らかでなかつ
た。さらにPb(Mg1/2W1/2)O3とPbTiO3を主とす
る組成物であつて、Pb(Mg1/2W1/2)O3が20.0〜
70.0モル%、PbTiO3が30.0〜80.0モル%の範囲の
組成物に対し、MgO量を計算値の30%以下添加
含有したことを特徴とする高誘電率磁器組成物が
特開昭55−144609号公報として開示されている。
しかしながらこの特許においても誘電率が約2300
〜7100で誘電損失が0.3%〜2.1%という記載のほ
かに誘電率の温度特性の記載はあるが、比抵抗あ
るいは容量抵抗積に関する記載はなくこの組成物
についても実用性は明らかでない。次に本発明質
者達は既に910℃〜950℃の温度で焼結でき、Pb
(Mg1/2W1/2)O3とPbTiO3系二成分からなり、こ
れを〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO31-xと表
わしたときにxが0.65<x≦1.00の範囲にある組
成物を提案している。この組成物は、誘電率と比
抵抗の積が5.65×1015Ω・cm以上の高い値を持
ち、誘電損失の小さい優れた電気的特性を有して
いる。しかしながら上記組成物は、いずれも機械
的強度が低いため、その用途は自ら狭い範囲に限
定せざるを得なかつた。 本発明は以上の点にかんがみ900〜1000℃の低
温領域で焼結でき、かつ誘電率と比抵抗の積が
5.65×1015Ω・cm(すなわち容量抵抗積が
500μF・MΩ)以上の高い値を持ち、誘電損失が
小さい優れた電気的特性を有し、更に機械的強度
も大きい磁器組成物を提供しようとするものであ
り、マグネシウム・タングステン酸鉛〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕とチタン酸鉛〔PbTiO3〕から
なる二成分組成物をPb〔Mg1/2W1/2)O3〕x
〔PbTiO31-xと表わしたときにxが0.50≦x≦
1.00の範囲内にある主成分組成物に副成分とし
て、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)およびアン
チモン(Sb)の中から少なくとも一種以上を選
びその元素を主成分に対して0.02〜1原子%添加
含有せしめることを特徴とするものである。 以下本発明を実施例により詳細に説明する。 出発原料として純度99.9%以上の酸化鉛
(PbO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化タング
ステン(WO3)、酸化チタン(TiO2)、酸化ニオ
ブ(Nb2O5)、酸化タンタル(Ta2O5)および酸
化アンチモン(Sb2O3)を使用し、表に示した配
合比となるように各々秤量する。次に秤量した各
材料をボールミル中で湿式混合した後750〜800℃
で予焼を行ない、この粉末をボールミルで粉砕
し、口別、乾燥後、有機バインダーを入れ整粒後
プレスし、直径16mm、厚さ約2mmの円板4枚と、
直径16mm、厚さ約10mmの円柱を作製した。次に空
気中900〜1000℃の温度で1時間焼結した。焼結
した円板4枚の上下面に600℃で銀電極を焼付け、
デジタルLCRメーターで周波数1KHz、電圧1Vr.
m.s、温度20℃で容量と誘電損失を測定し、誘電
率を算出した。次に超絶縁抵抗計で50Vの電圧を
1分間印加して絶縁抵抗を温度20℃で測定し、比
抵抗を算出した。機械的性質を抗折強度で評価す
るため、焼結した円柱から厚さ0.5mm、幅2mm、
長さ約13mmの矩形板を10枚切り出した。支点間距
離を9mmにより、三点法で破壊荷重Pm〔Kg〕を
測定し、τ=3Pml/2wt2〔Kg/cm2〕なる式に従い、抗 折強度τ〔Kg/cm2〕を求めた。ただしlは支点間
距離、tは試料の厚み、wは試料の幅である。電
気的特性は円板試料4点の平均値、抗折強度は矩
形板試料10点の平均値より求めた。このようにし
て得られた磁器の主成分〔Pb(Mg1/2W1/2)O3
x〔PbTiO31-xの配合比xおよび副成分添加量と
抗折強度、誘電率、誘電損失および容量抵抗積
(表ではε0ερと表示した)の関係を表に示す。
【表】
【表】
【表】 表に示した結果からも明らかなように副成分と
して、Nb、Ta、Sbの中から少なくとも一種以上
を添加含有せしめることにより、抗折強度および
容量抵抗積を共に高め、しかも低い誘電損失の値
を保つた信頼性の高い実用性に富む優れた高誘電
率磁器組成物が得られることがわかる。こうした
優れた特性を示す本発明の磁器組成物は焼結温度
が1000℃以下の低温であるため積層コンデンサの
内部電極の低価格化を実現できると共に、省エネ
ルギーや炉材の節約にもなるという極めて優れた
効果も生じる。 なお主成分配合比xが0.5未満では、容量抵抗
積が規格値より小さくなり、誘電損失も5.0%を
超えるため実用的でない。また副成分であNb、
Ta、Sbはそのうち1種以上の元素の添加量が
0.02原子%未満では抗折強度の改善効果が小さ
く、1原子%を超えると逆に抗折強度が小さくな
るため実用的でない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 マグネシウム・タングステン酸鉛〔Pb
    (Mg1/2W1/2)O3〕とチタン酸鉛〔PbTiO3〕から
    なる二成分組成物を〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x
    〔PbTiO31-xと表わしたときにxが0.50≦x≦
    1.00の範囲内にある主成分組成物に副成分として
    ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)およびアンチモ
    ン(Sb)の中から少なくとも一種以上を選び、
    その元素を主成分に対して0.02〜1原子%添加含
    有せしめることを特徴とする磁器組成物。
JP56145864A 1981-09-16 1981-09-16 磁器組成物 Granted JPS5866205A (ja)

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JP56145864A JPS5866205A (ja) 1981-09-16 1981-09-16 磁器組成物

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JP56145864A JPS5866205A (ja) 1981-09-16 1981-09-16 磁器組成物

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Publication Number Publication Date
JPS5866205A JPS5866205A (ja) 1983-04-20
JPH0143405B2 true JPH0143405B2 (ja) 1989-09-20

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55111011A (en) * 1979-02-19 1980-08-27 Tdk Electronics Co Ltd High dielectric porcelain composition
JPS55117809A (en) * 1979-03-02 1980-09-10 Tdk Electronics Co Ltd High dielectric porcelain composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55111011A (en) * 1979-02-19 1980-08-27 Tdk Electronics Co Ltd High dielectric porcelain composition
JPS55117809A (en) * 1979-03-02 1980-09-10 Tdk Electronics Co Ltd High dielectric porcelain composition

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JPS5866205A (ja) 1983-04-20

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