JPH0195406A

JPH0195406A - 誘電体セラミック用焼結助剤

Info

Publication number: JPH0195406A
Application number: JP62253379A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Mori; 森　嘉朗; Hiroshi Takamoto; 鷹本　洋; Yukio Sakabe; 行雄坂部
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-10-06
Filing date: 1987-10-06
Publication date: 1989-04-13

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）この発明は誘電体セラミック用焼結助剤に関し、特にた
とえば積層コンデンサなどに用いられる誘電体材料の主
成分に添加混合される誘電体セラミック用焼結助剤に関
する。

（従来技術）たとえば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ）　、チタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ（ｈ）　、酸化チタン（
ＴｉＯＸ）などを主体とする誘電体磁器は、通常１３０
０℃以上の温度で焼成される。

（発明が解決しようとする問題点）このような磁器組成物を用いてたとえば積層コンデンサ
を製造する場合には、各セラミック層の間に内部電極が
介在されるが、誘電体組成物は上述したように１３００
℃以上の温度で焼成されるため、未焼成のセラミック積
層体には、内部電極として高融点の白金、パラジウムな
どの貴金属のペーストが用いられる。しかしながら、こ
れらの貴金属は高価なため、積層コンデンサに占める内
部電極の材料費が３０〜５０％にものぼり、積層コンデ
ンサのコストダウンに対応できないことになる。さらに
、厚膜コンデンサでは、８００〜１０００℃で焼成する
低温焼結多層基板上に電極を形成できないなどの問題点
がある。

また、焼成温度が１３００℃以上になれば、使用される
焼成炉の損傷が激しいので、焼成炉の保守、管理コスト
が使用時間の経緯とともに高くなり、しかも、焼成温度
が高いため、磁器化に要するエネルギコストも膨大なも
のとなる。

このため、最近では、低温焼結用の材料として鉛系のコ
ンデンサ材料、内部電極に安価なニッケルを用いた非還
元性のコンデンサ材料、さらには、内部電極として鉛、
鉛−錫合金を用い、あらかじめ積層体に内部電極が形成
される領域に空隙層を形成しておき、この空隙層に溶融
した鉛、鉛−錫合金を注入し、冷却、固化することによ
り、積層コンデンサとしたものがある。

しかしながら、従来よりすでに存在する誘電体材料につ
いて、そのものが有する特性が使用要求レベルに十分に
応えられるものである以上、この特性を損なわずに低温
で焼成できれば、それに越したことはない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、たとえばコンデ
ンサ材料などの誘電体材料の焼成温度を下げることがで
きる、セラミック用焼結助剤を提供することである。

（問題点を解決するための手段）この発明は、ＴｅＯ２を０．５〜４０モル％と、Ｌｉ２
Ｏを１〜２０モル％と、Ｂ２Ｏ３を１０〜４０モル％と
、ＳｉＯ□を１０〜５０モル％と、ＲＯ（ただし、Ｒは
Ｂａ、　Ｃａ、　Ｓｒのうち少なくとも１種類以上）を
２０〜７０モル％含む、誘電体セラミック用焼結助　　
剤である。

（発明の効果）この発明によれば、誘電体材料の焼成温度を下げること
ができる。しかも、この場合、焼結された誘電体磁器は
その誘電損失に悪影舌が与えられない。

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
。

（実施例）この発明の誘電体セラミック用焼結助剤は、主体となる
誘電体材料を焼結する際に、あらかじめ所定の割合で誘
電体材料の主成分に添加混合された後成形体とされ、そ
の後焼成プロセスにもたらされる。この場合、誘電体セ
ラミック用焼結助剤は誘電体材料の主成分に対して、個
々に添加してもよいが、あらかじめセラミック用焼結助
剤を配合しておき、これを熱処理して溶融し、その後ガ
ラス化して粉砕したものを、誘電体材料の主成分に添加
混合してもよい。

ス且■ まず、表に示した組成の焼結助剤が得られるように、各
成分の酸化物、炭酸塩あるいは水酸化物を調合した。こ
れらをジルコニアボールを玉石としてポリポットボール
ミルで１６時時間式混合。

粉砕した後蒸発乾燥して、粉末を得た。得られた粉末を
白金のるつぼに入れ、１０００℃で溶融し、これを急冷
することによってガラス化合物をつくった。このガラス
化合物をボールミルで２００メツシユの篩を通過するよ
うに粗粉砕して、焼結助剤を準備した。

一方、セラミック原料として、８１．５ＢａＴｉＯｚ　
　８ＢａＺｒｏ、−１０ＣａＺｒ０３−０．５ＭｇＴｉ
Ｏ３（モル比）の主成分にＭｎＯ□を０．２重量％添加
した組成物が得られるように、各原料の酸化物または炭
酸塩を調合した。これらをジルコニアボールを玉石とし
てポリポットボールミルで１６時時間式混合、粉砕した
後蒸発乾燥して、粉末を得た。得られた粉末をジルコニ
ア質の匣にいれて１１００℃の温度で２時間焼成した後
、２００メツシユの篩を通過するように粗粉砕して、誘
電体粉末を準備した。

次に、準備した誘電体粉末に焼結助剤を表に示す割合で
添加し、これにポリビニルアルコール系のバインダを加
えてポリポットボールミルで１６時時間式混合した。こ
れを蒸発乾燥し、造粒した後、１０００ｋｇ／ｅＪの圧
力で加圧して直径１０１墓６厚み１１ｍの円板に成形し
て成形体を得た。この成形体を自然雰囲気中において９
００℃〜１３５０℃の温度で２時間焼成して、焼結体を
得た。

得られた焼結体について、密度測定およびふくしん液に
漬けて焼結度の試験を行い、最適焼成温度を決定した。

また、得られた焼結体の両面に電極となる銀ペーストを
印刷塗布し、銀ペーストを空気中において８００℃の温
度で３０分分間−て、電極を形成して、コンデンサ（試
料）を得た。得られたコンデンサ（試料）について２５
℃の温度における１ｋｌｌｚ　、　　ＩＶｒ、ｍ、ｓで
の誘電率（ε）、誘電損失（ｔａｎδ）および＋２０℃
を基準にした一２５〜＋８５℃の温度範囲で誘電率の温
度特性を測定した。

この測定結果を表に示した。

なお、表中、＊印のものはこの発明範囲外のものである
。

この発明のセラミック用焼結助剤の組成範囲を限定した
のは次の理由による。

つまり、試料番号１９のようにＴｅＯ□が０．５モル％
未満になるか、試料番号１４のようにＬｉ２Ｏが１モル
％未満になると、焼成温度が１，３００℃以上になり、
この発明の目的が達成できなくなるからである。一方、
試料番号２４のようにＴｅＯ□が４０モル％を超えるか
、試料番号１８のようにＬｉ２Ｏが２０モル％を超える
と、焼結助剤そのものの溶融温度が低下し、その焼結助
剤を誘電体材料に配合して成形体とし、焼成プロセスに
もたらされる場合、焼結が完了する前に成形体が軟化変
形するため、焼結助剤としての役割を果たさないからで
ある。

また、試料番号３１のように、Ｂ２０．が１０モル％未
満になると、焼成温度が１３００℃以上になるからであ
る。一方、試料番号３６のように、Ｂ２０、が４０モル
％を超えると、焼結助剤そのものの溶融温度が低下し、
その焼結助剤を誘電体材料に配合して成形体とし、焼成
プロセスにもたらされる場合、焼結が完了する前に成形
体が軟化変形するため、焼結助剤としての役割を果たさ
ないからである。

さらに、試料番号３７のようにＳｉＯ□が１０モル％未
満になるか、試料番号４２のようにＳｉｎｇが５０モル
％を超えると、焼成温度が１３００℃以上になってしま
うからである。

また、試料番号２５のようにＲＯが２０モル％未満にな
るか、試料番号３０のようにＲＯが７０モル％を超える
と、焼成温度が１３００℃以上になるからである。

さらに、この発明の誘電体セラミック用焼結助剤を誘電
体材料の主成分に添加する割合は、誘電体材料の主成分
によって異なるが、全体の０．０５〜３０．０重量％の
範囲である。これは、誘電体セラミック用焼結助剤の添
加する割合が試料番号１および２のように０．０５重量
％未満では焼成温度の低減化が実現されず、一方、試料
番号１３のように３０．０重量％を超えると誘電体特性
が著しく損なわれたり、焼成が完了する前に軟化変形す
るからである。

なお、表において、温度特性について、Ｂ、　　Ｃ、Ｄ
、ＥおよびＦの各特性はＪＩＳ規格による温度特性を意
味し、各特性について詳細に説明すれば次のとおりであ
る。

Ｂ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一１０〜＋１０％を超えない。

Ｃ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一２０〜＋２０％を超えない。

Ｂ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一３０〜＋２０％を超えない。

Ｂ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一５５〜＋２０％を超えない。

Ｂ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一８０〜＋３０％を超えない。

この実験例においては、この発明の焼結助剤を誘電体材
料に添加して焼成することによって、焼結助剤を未添加
のものに比べて、焼結温度を低減できることがわかる。

また、焼結助剤の添加量を増加していくと、室温におけ
る誘電率は低下するが、一方では、誘電率の温度特性が
Ｂ特性−Ｂ特性−り特性−Ｃ特性−Ｂ特性のように変化
し、その変化率を徐々に少なくでき、温度特性の改善に
効果がみられることがわかる。さらに、０．０５重量％
の焼結助剤が添加されているときには、誘電率の低下現
象はみられないことがわかる。また、室温における誘電
損失は焼結助剤の添加量にほとんど影響されないことが
わかる。

Claims

【特許請求の範囲】　ＴｅＯ＿２を０．５〜４０モル％、Ｌｉ＿２Ｏを１〜２０モル％、Ｂ＿２Ｏ＿３を１０〜４０モル％、ＳｉＯ＿２を１０〜５０モル％、およびＲＯ（ただし、ＲはＢａ，Ｃａ，Ｓｒのうち少なくとも
１種類以上）を２０〜７０モル％含む、誘電体セラミッ
ク用焼結助剤。