JPH02307866A

JPH02307866A - チタン酸バリウム系誘電体磁器材料の製造方法および誘電体磁器の製造方法

Info

Publication number: JPH02307866A
Application number: JP1128170A
Authority: JP
Inventors: Harufumi Bandai; 治文萬代
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-12-21
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0717442B2

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、例えば積層セラミックコンデンサのようなセ
ラミックス電子部品を製造するのに用いられるチタン酸
バリウム系誘電体磁器材料の製造方法及び誘電体磁器の
製造方法の改良に関し、特に出発原料を得る工程が改良
された方法に関する。

〔従来の技術〕

表面実装化が進む中、積層セラミックコンデンサ等の各
種電子部品においては、表面実装に適したチップ部品の
形態とすることが要求されており、チップ部品の需要が
増大してきている。ところで、チップ型の電子部品では
、機器の小型化を図るために、部品自体が軽薄短小であ
ることが強く要求される。しかしながら、チップ型電子
部品を軽薄短小化した場合、熱的あるいは機械的強度が
低下するという問題がある。

また、電子部品装着機やはんだ付は機械における処理の
高速化も図られてきているが、このような処理の高速化
もチップ部品に対して過酷な条件を強いることになって
きている。その結果、部品の装着の際やはんだ付けに際
し、熱的あるいは機械的衝撃によりクランク等の不良が
発生しがちであった。

そこで、従来より、セラミックスの組成や焼成条件等を
変更することにより、熱的あるいは機械的特性の向上が
図られてきた。すなわち、軽薄短小化を図った場合であ
っても、熱的あるいは機械的強度が低下しないような組
成や焼成条件が選択されていた。

〔発明が解決しようとする技術的課題］しかしながら、
セラミックスの組成や焼成条件を選択することにより熱
的あるいは機械的な特性を改善した場合、はとんどの場
合には、誘電率、誘電率温度特性または誘電体損失等の
本来の電気的性能が劣化さゼるを得なかった。

本発明の目的は、誘電率等の電気的性能の劣化を招くこ
とな（、熱的あるいは機械的な特性の向上が図られた新
規な誘電体磁器材料の製造方法及び誘電体磁器の製造方
法を提供することにある。

（技術的課題を解決するための手段〕本発明のチタン酸バリウム系誘電体磁器材料の製造方法
は、下記のように、組成の異なる第１゜第２の重晶石を
混合してなる混合材料を出発材料として用いることを特
徴とする。

すなわち、Ａ２□０３を０．２重量％以下、Ｓｆｏｇを
１．３重量％未満、Ｂ　ａ　Ｓ　Ｏａを９６重量％以上
１００重量％未満含む第１の重晶石と、Ａｌｔｏｓを０
．２重量％以下、Ｓｉｎ、を１゜３０重量％以上３．８
重量％未満、Ｂ　ａ　Ｓ　Ｏａを９６重量％以上１００
重量％未満含む第２の重晶石とを、第１の重晶石が全体
の５０重量％を超えるように混合して混合材料を用意す
る。

しかる後、上記混合材料を素原料とし、化学処理により
ＢａＣ０，を生成する。

次に、ＢａＣＯ５をＴｉｅ、と混合して焼成することに
より、ＢａＴｉＯｓ系誘電体磁器材料を得る。　　。

好ましくは、上記ＢａＴｉＯ３を粉砕してＢａＴｉｅｓ
粉末を得た後に、ＢａＴｉＯｓを８５〜９０重量％、Ｃ
ａＳｎＯ３を５〜１０重量％、ＣａＺｒｏ３を１〜５重
量％並びにアルカリ土類酸化物、遷移金属酸化物及び鉱
化剤からなる群から選択した一種以上の微量添加物を３
重量％未満含む組成物を調製し、焼成することによりチ
タン酸バリウム系誘電体磁器を得る。

また、他の好ましい例では、ＢａＴｉＯｘを９３〜９８
重量％、Ｎｂ＊Ｏｓを１〜２重量％、Ｎｄ２Ｏ，を０．
５〜１重量％並びにアルカリ土類酸化物、遷移金属酸化
物及び鉱化剤からなる群から選択した一種以上の微量添
加物を１重量％未満含む組成物を洲製し、焼成すること
により同様に誘電体磁器を得る。なお、上記においてア
ルカリ土類酸化物としては、例えばＳｒ、Ｍｇ等が、遷
移金属酸化物としては、例えばＣｏ、Ｍｎ等が、さらに
鉱化剤としては、例えばＡ２□Ｏｐ、５ｉＯｔ等が用い
られる。

〔作用〕

チタン酸バリウム系誘電体磁器の原料であるＢａＣ０，
は、従来より、後述する第１表に第２の重晶石として示
す組成を有する１３ａＳＯｎを主として含有する日本産
の１種類の重晶石を素原料として用いることにより製造
されている。すなわち、重晶石をコークスと混合して焼
成することにより、式（１）の反応により、Ｂ　ａ　Ｓｏ、　　＋２　Ｃ−＋Ｂ　ａ　Ｓ＋２　Ｃｏ
ｔ　−（１）ＢａＳを生成させる０次に、水と炭酸ガス
を加えて式（２）により、Ｂ　ａ　ＣＯｓを得ていた。

ＢａＳ＋Ｈｇ○＋ＣＯｚ　−Ｂ　ａ　ＣＯｓ　＋　Ｈｚ
　Ｓ・・・・・・・（２）そして、上記のようにして得たＢａＣ０，をＴｉＯ２と
混合して焼成することにより、ＢａＴ　ｉ０３系誘電体
磁器が製造されていた。

他方、重晶石といっても、採掘される場所によって組成
はかなり異なる。本願発明者は、このような各種の組成
の重晶石を用いて種々実験したところ、上述した組成を
有する第１の重晶石及び第２の重晶石を、第１の重晶石
が全体の５０重量％を超えるように混合し、た混合材料
を素原料として用いれば、熱的あるいは機械的強度に優
れかつ電気的性能の劣化の少ない誘電体磁器を得られる
ことを見出し、本発明を成すに至った。

なお、Ｆ３ａＳＯａ原料として重晶石を使用するため、
式（１）により得られたＢａＳが純粋なものであれば、
原料の重晶石の組成の如何に関わらず、生成されるＢ　
ａ　ＣＯｓには差異はないはずであると考えられる。

しかしながら、後述する実施例から明らかなように、第
１及び第２の重晶石を混合した混合材料を用いて誘電体
磁器材料を得れば、得られた誘電体磁器の熱的及び機械
的特性が向上される。これは、必ずしも明らかではない
が、ＢａＣＯ５を得るための重晶石中のＡ２オ０．及び
ＳｉＯ□の含有率が、従来から用いられていた日本産重
晶石の場合に比べて低いことによるものと考えられる。

（以下、余白）〔実施例の説明〕実施例１第　１　表　　（単位：重量％）第１表に示した組成を有する第１の重晶石と、第２の重
晶石とを、第１の重晶石の割合が全体の６０．５０．４
００重量％含れている３種の混合材料を用意した。

上記各混合材料を素原料として、それぞれ、コークスと
混合して焼成することにより、式（１）に従うて、Ｂａ
Ｓを生成させた０次に、水及び炭酸ガスを加えて、Ｂａ
ＣＯ３を得た。

異なる混合材料から得た各Ｂ　ａ　ＣＯｓに対し、それ
ぞれ、Ｔ　ｉ　Ｏｔを等モルの割合で混合し、１１５０
°Ｃの温度で焼成することによりＢａＴｉ０１を得た。

上記のようにして得た各ＢａＴｉＯｓを粉砕し、粉砕さ
れたＢａＴｉ○、を用いて、以下の手順により積層セラ
ミックコンデンサを作成した。

Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏｓを８７重量％、Ｃａ、５ｎＯｓを
８重量％、Ｃａ　Ｚ　ｒ　に）　ｓを３重量％、及び微
量添加物としてＭｇＯ，Ｓｉｎ、及びＭｎＯ，を合計で
２重量％含む組成物に、有＠質バインダを加えて、ドク
ターブレード法により約３０μｍの厚みのセラミックグ
リーンシートを形成した。

上記セラミックグリーンシートの一方面に、銀−パラジ
ウムを主体とする内部電極ペーストを印刷し、適当枚数
積層し、厚み方向に圧着した後に切断し、空気中におい
て１２００〜１３００°Ｃの温度で焼成した。

得られた焼成体に外部電極を印刷・焼付けることにより
積層セラミックコンデンサを得た。チップ寸法は２．Ｏ
ｘ１．２５ｘＯ，８−であり、設計容量は０．０２２μ
Ｆである。

また、比較のために、第１表中の第２〜第４の重晶石の
何れか１種のみを用いて上記と同様にしてＢａＴｉＯｓ
を作成した後に、同一手順で積層セラミックコンデンサ
を得た。

上記のようにして得られた積層セラミックコンデンサを
、下記のサーマルスポーリング試験及び衝撃機械強度試
験により評価した。

サーマルスポーリング試験は、各５０個ずつの試料を４
００℃、４５０℃、５００℃のはんだ槽に２５■／秒の
速度で浸漬し、試料中にクラックが発生しているか否か
を（破壊したものを含む）顕微鏡により観察して行った
。クランク発生数を、下記の第２表に示す。

（以下、余白）第２表第２表から、本発明の範囲内に含まれる重晶石混合材料
Ｘ、Ｙを用いた場合には、従来のように、単一種の重晶
石を用いた場合や本発明外の混合材料Ｚを用いた場合に
比べて、クラックが発生し難いことがわかる。

衝撃機械強度試験は、各５０個ずつの試料に対し、５．
１０，２０ｃ＋ｍの高さから３ｇの金属体を落下させ、
試料中にクランクが発生しているか否かを顕微鏡により
観察することにより行った。クランク発生数を第３表に
示す。

第３表第３表から、衝撃機械強度試験においても、本発明の範
囲内に入る重晶石混合材料を用いた試料ではクランクの
発生が、従来品に比べて少ないことがわかる。

災立１第１表に示した第１の重晶石と第２の重晶石とを混合し
て、第１の重晶石が、７０，５０．３００重量％含れて
いる複数種の重晶石混合材料を得た。このような複数種
の重晶石混合材料を用いて、実施例１と同様にして、そ
れぞれ、ＢａＴｉ０＝誘電体磁器を作製した。

得られたＢａＴｉ○、磁器を粉砕して粉末原１４とし、
該ＢａＴｉ０．を９７重量％、Ｎｂ２ｏ。

を１．５重量％、Ｎｄ２Ｏ２を０．７重量％、並びにＣ
ｏｔ　Ｏｓ　、ＭｎＯ及びＳｉｎ、の添加物を合計で０
．８重量％含む組成物を作成した。得られた組成物を用
いて、実施例１と同様の手法により積層セラミックコン
デンサを作製した０作製したセラミックコンデンサの寸
法は、２．ＯＸＩ。

２５Ｘ０．７閣であり、容量は、０．Ｏ１μＦである。

比較のために、第１表中の第１〜４の重晶石の何れか１
種のみを用いてＢａＴｉＯ３粉末を作製し、そのＢａＴ
ｉ０．粉末を用いて同様にして得られた積層セラミック
コンデンサを比較例として用意した。

上述した重晶石混合材料を用いた積層セラミックコンデ
ンサ及び比較例の積層セラミックコンデンサにつき、実
施例１と同様にサーマルスポーリング試験及び衝撃機械
強度試験を同一手順により行った。クランク発生数を、
第５表及び第６表に示す。

第５表第６表第５表及び第６表から明らかなように、本発明の範囲内
に相当する混合材料ｏ、Ｐでは、本発明外の重晶石混合
材料Ｑを用いた例や比較例に比べて、熱的及び機械的強
度が効果的に高められていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、／ｌ！　０３を０．２
重量％以下、Ｓｔｏｗを１．３０重重畳未満、Ｂａ５Ｏ
ｎを９６重量％以上１００重量％未満を含む第１の重晶
石と、Ａｕｔｏｓを０．２重量％以下、Ｓｉｎ、を１．
３０重量％以上３．８重量％未満、Ｂａ５Ｏｎを９６重
量％以上１００％未満含む第２の重晶石とが、第１の重
晶石を全体の５０重量％を超えるように混合した混合材
料を用いてＢａＣＯ５系誘電体磁器を作製するため、誘
電率等の電気的性能を低下させることなく、熱的及び機
械的特性に優れた誘電体磁器を得ることあく可能となる
。よって、単に素原料を選択するだけで、従来品では実
現することができなかった優れた熱的及び機械的特性を
有するセラミック電子部品を得ることが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ＿２Ｏ＿３を０．２重量％以下、ＳｉＯ＿２
を１．３重量％未満、ＢａＳＯ＿４を９６重量％以上１
００重量％未満含む第１の重晶石と、Ａｌ＿２Ｏ＿３を０．２重量％以下、ＳｉＯ＿２を１．
３重量％以上３．８％未満、ＢａＳＯ＿４を９６重量％
以上１００重量％未満含む第２の重晶石とを、第１の重
晶石が全体の５０重量％を超えるように混合した混合材
料を用意する工程と、前記混合材料を素原料として化学処理によりＢａＣＯ＿
３を生成する工程と、前記ＢａＣＯ＿３をＴｉＯ＿２と混合して焼成すること
によりＢａＴｉＯ＿３を得る工程とを備えることを特徴
とする、チタン酸バリウム系誘電体磁器材料の製造方法
。
（２）請求項１に記載のＢａＴｉＯ＿３を粉砕してＢａ
ＴｉＯ＿３粉末を得た後に、ＢａＴｉＯ＿３粉末を８５
〜９０重量％、ＣａＳｎＯ＿３を５〜１０重量％、Ｃａ
ＺｒＯ＿３を１〜５重量％、並びにアルカリ土類酸化物
，遷移金属酸化物及び鉛化剤からなる群から選択した一
種以上の微量添加物を３重量％未満含む組成物を調製し
、焼成する工程を備えるチタン酸バリウム系誘電体磁器
の製造方法。
（３）請求項１に記載のＢａＴｉＯ＿３を粉砕してＢａ
ＴｉＯ＿３を得た後に、ＢａＴｉＯ＿３を９３〜９８重
量％、Ｎｂ＿２Ｏ＿５を１〜２重量％、Ｎｄ＿２Ｏ＿３
を０．５〜１重量％並びにアルカリ土類酸化物、遷移金
属酸化物及び鉱化剤からなる群から選択した一種以上の
微量添加物を１重量％未満を含む組成物を鋼製し、焼成
する工程を備えるチタン酸バリウム系誘電体磁器の製造
方法。