JPH02123614A

JPH02123614A - 高誘電率系磁器組成物

Info

Publication number: JPH02123614A
Application number: JP63277806A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Mito; 三戸　勇一; Kazushi Tatemoto; 一志立本; Hitoshi Tanaka; 均田中
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1990-05-11

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、（Ｂ　ａ　ｌ−Ｘ　Ｃａｘ　）　ｍ　（Ｔ　
１１−ｙＺｒ、）０３の基本的な化学式構造を有する高
誘電率系磁器組成物に係り主として積層セラミックコン
デンサ、厚膜コンデンサ、ディスク型コンデンサ等に用
いられる高誘電率系磁器組成物に関するものである。

従来の技術一般に高誘電率系磁器組成物としては比誘電率が高いこ
とが必要とされるため、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
ｓ）を主成分とする様々な組成物が合成されている。然
し、これでは比誘電率を高くすると誘電損失（ｔａｎδ
）（ｔａｎδ）の電圧依存性が大きくなりしかも静電容
量の温度に対する変化率も大きくなるという欠点がある
。また、例えば積層セラミックコンデンサでは高容量化
、小型化に伴って認電体の厚みが薄層化の傾向にあるた
めに単位厚み当りに印加する電圧が高くなっているが、
上述したＢａＴｉＯｓ系の組成物では高電圧の印加で誘
電損失（ｔａｎδ）が大幅に増加してしまうことからも
好ましくない。

この欠点を除去するべく、従来、ＢａＴｉ０゜を主成分
とし、添加物としてＣｅＯ２，ＭｎＯ。

を添加することにより常温の比誘電率が５０００以上で
誘電損失（ｔａｎδ）の電圧依存性が小さくしかも誘電
率の温度変化の小さい高誘電率系磁器組成物が提案され
ている（特公昭ａｔ−１６１３２号）。

発明が解決しようとする課題然し、この高誘電率系磁器組成物でも比誘電率が９００
０以上になると誘電損失（ｔａｎδ）の電圧依存性が非
常に大きくなってしまう。

韮において、本発明は比誘電率が９０００以上と高くて
も誘電損失（ｔａｎδ）の電圧依存性が非常に小さく、
また、静電容量の温度に対する変化率の小さい高誘電率
系磁器組成物を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明に係る高誘電率系磁器組成物においては、（Ｂａ
ｔ−ｘ　ｃａＸ　）ｍ　（ＴＩ＋−ｙ　Ｚｒ、）０、の
化学式構造を有し且つＸがＯＮｏ、０９゜ｙが０．１０
〜０．２８．ｍが０．９９８〜１゜０１２の範囲からな
る磁器組成物１００重量％に対し、二酸化セリウム（Ｃ
ｅＯ２）またはその他の酸化ネオジウム（Ｎｄｚ　Ｏｓ
　）。酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３），酸化ランタン（
Ｌａ，Ｏｓ　）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２ｏ３）、
酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）の希土類元素酸化物のな
かから選ばれた一種類以上を０．０２〜１．５重量％並
びに酸化ニッケル（ＮｉＯ）または酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｎ□
０．）のなかから選ばれた一種類以上を１．２皿量％以
下添加してなり、また、副成分として、酸化マンガン（
ＭｎＯ）０１７重量％以下、酸化シリコン（ＳｉＯ２）
０．２５重量％以下を添加することにより組成されてい
る。

作用この高誘電率系磁器組成物は（Ｂａｔ−、Ｃａ。

）ｍ（Ｔｉｌ−ｙＺｒｙ）Ｏｓの基本的な化学式構造を
有する組成物でＸを０〜０．０９．　ｙを０゜１０〜０
．２８．ｒｎを０．９９８〜１．０１２の組成範囲に設
定することにより比誘電率が９０００以上で誘電損失（
ｔａｎδ）の電圧依存性が小さくしかも静電容量の変化
率の小さいものに合成できると共に、それにＣｏＯ２ま
たはＮｄ，Ｏ３　。

Ｓｍ，Ｏ６　、Ｌａ２ｏ２　Ｔ　Ｄ３ｒ２ｏ１１　Ｙ，
ＯＳの希土類元素酸化物のなかから選ばれた一種以上を
０．０２〜１．５重量％添加し、これと同時にＮ　ｉ　
Ｏ，Ｃｏｏ、ＺｎＯ，Ａ、Ｑ，ＯＢのなかから選らばれ
た一種以上を１．２重量％以下添加することにより誘電
損失（ｔａｎδ）の電圧依存性を更に著しく他派できる
ようになる。また、その副成分としてＭｎＯを０．７重
量％以下、５ｉｏ２を０．２５重量％以下添加すること
により焼成温度の低下があり焼結性の向上がある。

実施例以下、本発明に係る高誘電率系６ｉ１器組成物を実施例
と共に説明すれば、次の通りである。

この高誘電率系磁器組成物は炭酸バリウム（ＢａＣＯｓ
）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯｓ）、二酸化チタン（Ｔ
　１０２　）　＊二酸化ジルコニウム（ＺｒＯｚ）で（
Ｂｉｔ　＋，Ｃａｘ　）　ｍ　（Ｔ　１１−ｙＺｒ、）
０３の基本的な化学式構造が構成されている。その基本
的な組成物中でＸＷＯ〜０．０９、ｙｓ＋０．１０〜０
．２８．ｍｅｍｏ、９９８〜１．０１２の範囲からなり
、また、この組成物ｌｏｏ重量％に対して二酸化セリウ
ム（Ｃ８０２）またはこの他の酸化ネオジウム（Ｎｄ、
０３　）。

酸化サマリウム（Ｓｍ，Ｏ３）　、酸化ランタン（Ｌａ
，Ｏｓ　）−酸化ジスプロシウム（Ｄｙ，Ｏコ）、酸化
イツトリウム（Ｙ，Ｏａ）の希土類元素酸化物のなかか
ら運ばれた一種類以上を０．０２〜１．５重量％並びに
酸化ニッケル（ＮｉＯ）または酸化コバルト（ＣｏＯ）
。酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（ＡＪ！ｚ　
０３　）のなかから選ばれた一種類以上を１．２重量％
以下添加し、更に副成分として、酸化マンガン（Ｍｎｏ
）Ｏ，７重量％以下、酸化シリコン（ｓｉ０２）０．２
５重量％以下を添加すれば比誘電率が９０００以上で屈
電損失（ｔａｎ６）の電圧依存性並びに静電容量の温度
変化率がいずれも小さくて焼結不足を招くことのない高
誘電率系磁器組成物が得られる。それがｘ　ｍ　Ｏｚ　
０　、０９　、　ｙ　ｍＯ，１０〜０．２８．ｍ＝ｏ、
９９８〜ｔ、０１２の範囲外であると比誘電率が９００
０未満で温度特性が悪くなりしかも誘電損失（ｔａｎδ
）の電圧依存性が大きくなって焼結不足を招くことにな
る。また、これに添加するいずれかの希土類元素酸化物
が０．０２重量％未満では誘電損失（ｔａｎδ）の電圧
依存性が大きくなって１．５１ｉ量％を超えると比誘電
率が減少するものであり、更に、酸化ニッケル（Ｎ　ｉ
　Ｏ）　、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ
）、酸化アルミニウム（ＡＪ！，Ｏｓ　）の添加するい
ずれかが１．２重量％を超えて１．５１ｉ量％以上にな
ると著しく比誘電率が減少してしまう。また、焼成温度
を低下するべく副成分として添加する酸化マンガン（Ｍ
ｎＯ）が０．７ｇ量％を超えると屈電損失（ｔａｎδ）
の電圧依存性が大きくなって温度特性も悪くなり、酸化
シリコン（ｓｉｏ２）が０．　２５重量％を超えると比
誘電率が減少することになる。

これを裏付けするべく、（Ｂ　ａ　ｌ　−Ｘ　Ｃａｘ　
）　ｍ（Ｔｉｘ−ｙ　Ｚｒ、）Ｏｓで表わされる基本組
成物のｘ、ｙ、ｍの値を変化させ、その基本組成物に希
土類元素酸化物であるＣｅＯ２、Ｎｄ，Ｏ３　。

Ｓｍ２ｏ３　、Ｌａ＝　０３　、Ｄｙ２ｏ３　、Ｙ，Ｏ
３のなかから一種以上を選らび、並びにＮｉｐ。

ＣＯＯ、Ｚ　ｎ　Ｏ、Ａ　ｊ！　，Ｏ　ｓのなかから一
種以上を選んで様々な割合で添加し、更にＭｎＯや５ｔ
Ｏ２も様々な割合で添加した試料を作成することにより
、それぞれの特性を測定した。

まず、原料としてはＢａＣＯ５、ＣａＣＯ５。

Ｔｉｅ，ＺｒＯ，を用意し、また、ＣｅＯ２゜Ｎ　ｄｉ
　０３　、Ｓｍ，Ｏ９．Ｌａ，Ｏ３　、Ｄ３’，Ｏ３、
Ｙ，Ｏ３のなかから一種類及びＮ　１．　Ｏ。

Ｃｏｏ、ＺｎＯ，ＡＪ２１０ｓのなかから一種及びＭｎ
Ｏ，５ｉ０２を用意し、それらを下掲第１表ａ、ｂで示
す各配合比で秤量した。この秤量した原料配合物をボー
ルミルによる湿式混合で，Ｏ時間攪拌し、その後に脱水
乾燥して１１００〜１，Ｏ０℃で仮焼成することにより
化学反応させた。

これを再び微粉砕し、それに有機結合剤としてポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）を添加することにより造粒・整
粒を行って顆粒粉末とし、この粉末を約３　ｔ／ｃｍ２
の成形圧力で１６．５φＸ０．６ｔ１の円板状に成形し
た。その成形物を４００〜５００℃で焼成することによ
り脱バインダーを行い、また、空気中で１３００〜１４
５０℃の温度下で約２時間本焼成することにより磁器素
体を得た。

この磁器素体の両面に銀ペーストを塗布して焼付は処理
を行い、リード線を半田付けすることにより電極を形成
した。それを測定用試料Ｎｏ１〜３７とＩノ、その電気
的諸特性を測定したところ下掲第１表ａ、ｂで示す通り
であった・ｎで比誘電率（εＳ）は常温下で測定周波数１ｋＨ２，
測定電圧ＡＣ１ｖで測定し、誘電損失（ｔａｎδ）の電
圧依存性はＡ　ＣＩ　Ｖ／ｍｍとＡ　Ｃ５０Ｖ／ｍｍで
測定した。また、静電容量の温度特性は＋２５℃〜−８
５℃の温度範囲で，Ｏ℃の静電容量を基準に容量変化率
どして算出し、誘電損失（ｔａｎδ）の電圧依存性は電
圧を任意に変化させた時の誘電損失（ｔａ口δ）として
得た。

この表から明らかなように上述した範囲内の組成比を有
する試料Ｎｏ１〜４．７〜９，１２゜１３．１６〜１８
．２１，２２，２４，２５゜２７．２８．３０〜３７は
比誘電率が９０００以上で誘電損失（ｔａｎδ）の電圧
依存性が非常に小さく、静電容量の温度に対する変化率
が小さい高誘電率磁器組成物として得られることが判る
。

それに対し、基本組成物（Ｂａｉ−ｘ　Ｃａ、）ｍ（Ｔ
　ｉ　ｌ−ｙ　Ｚ　ｒ、　）　０３でｘ−０〜ｏ、０９
．ｙ＝０．１０〜０．２Ｂ、ｍ＝０．９９８〜１．０１
２の範囲外の試料Ｎｏ５，６，１０，１４．ＩＳ、１９
は比誘電率が９０００未満か、誘電損失（ｔａｎδ）の
電圧依存性が大きいか、静電容量の温度に対する変化率
が大きいか或いは焼結不足が起きたりするかのいずれか
の不具合があり、また、ＣｅＯ２の添加例で試料Ｎｏ１
ｌ、１４のように０．０２重量％未満では誘電損失（ｔ
、ａｎδ）の電圧依存性が大きくなって１．５重量％を
超えると比誘電率が減少している。更にＮｉＯの添加例
で試料Ｎ０２３のように１．２重量％を超えて１３５重
量％以上であると比誘電率が著しく減少している。また
、試料Ｎｏ２６の如＜ＭｎＯが０．７重量％を超えると
誘電損失（ｔａｎδ）の電圧依存性が大きくなフて温度
特性が悪くなり、試料Ｎｏ２９のように５ｉ０２が０．
２５重量％を超えると比誘電率が減少する。

そのため、これら電気的諸特性に劣る試料を＊印で示し
、本発明に係る高誘電率系磁器組成物の請求範囲外とし
て設定した。

因みに、本発明に係る高誘電率系磁器組成物の範囲内で
ＣｅＯ２の添加量を変えて電圧を任意に変化させたとき
の誘電損失（ｔａｎδ）値を測定したところ第１図に示
す通りであり、それは従来例に係るＢａＴｉＯ３系の高
誘電率系磁器組成物によるものよりも特性的に優れ、ま
た、ｍの値を変えて、第１図で示す場合と同様に電圧を
任意に変化させることにより誘電損失（ｔａｎδ）値を
測定したところ第２図で示す通りでありた。また、この
磁器組成物のなかから最良と思われるものを選択するこ
とにより層間厚み１０μｍの積層コンデンサを試作し、
各種の特性を測定したところ下掲第２表で示す通りであ
った。ｎで、絶縁抵抗（■Ｒ）はＤＣ５０Ｖを印加しつ
つ常温で測定した数値である。

第２表発明の効果以上の如く、本発明に係る高誘電率系磁器組成物に依れ
ば、比誘電率が９０００以上でも誘電損失（ｔａｎδ）
の電圧依存性が非常に小さく、静電容量の温度に対する
変化率が小さい磁器組成物が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高話電率系磁器組成物でＣｅＯ２
の量を変えて製造した積層セラミックコンデンサの電圧
を任意に変化させたときのお電損失（ｔａｎδ）の値を
測定した結果を従来例と比較して示すグラフ、第２図は
同コンデンサでｍの値を変えて電圧を任意に変化させた
ときの誘電損失（ｔａｎδ）の値を示すグラフである。第図ＡＣ！ＩＩ芝ｔＪＥ　（Ｖ／＋ｗ＋　）第図ＡＣ渭−１定電圧（ｖＡｍｅ　）口ｌｌ１ｍ１．ｏ１２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　（Ｂａ＿１＿−＿ｘＣａ＿ｘ）ｍ（Ｔｉ＿１＿
−＿ｙＺｒ＿ｙ）Ｏ＿３の化学式構造を有し且つｘが０
〜０．０９，ｙが０．１０〜０．２８，ｍが０．９９８
〜１．０１２の範囲からなる磁器組成物１００重量％に
対し、二酸化セリウム（ＣｅＯ＿２）またはその他の酸
化ネオジウム（Ｎｄ＿２Ｏ＿３），酸化サマリウム（Ｓ
ｍ＿２Ｏ＿３），酸化ランタン（Ｌａ＿２Ｏ＿３），酸
化ジスプロシウム（Ｄｙ＿２Ｏ＿３），酸化イットリウ
ム（Ｙ，Ｏ＿３）の希土類元素酸化物のなかから選ばれ
た一種類以上を０．０２〜１．５重量％並びに酸化ニッ
ケル（ＮｉＯ）または酸化コバルト（ＣｏＯ），酸化亜
鉛（ＺｎＯ），酸化アルミニウム（Ａｌ＿２Ｏ＿３）の
なかから選ばれた一種類以上を１．２重量％以下添加し
てなることを特徴とする高誘電率系磁器組成物。
（２）副成分として、酸化マンガン（ＭｎＯ）０．７重
量％以下、酸化シリコン（ＳｉＯ＿２）０．２５重量％
以下を添加してなることを特徴とする請求項１記載の高
誘電率系磁器組成物。