JPH029755A - 高誘電率セラミックス組成物 - Google Patents
高誘電率セラミックス組成物Info
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- JPH029755A JPH029755A JP63158436A JP15843688A JPH029755A JP H029755 A JPH029755 A JP H029755A JP 63158436 A JP63158436 A JP 63158436A JP 15843688 A JP15843688 A JP 15843688A JP H029755 A JPH029755 A JP H029755A
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Landscapes
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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。
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、コンデンサ材料として有用な、耐量元性の良
い高誘電率セラミックス組成物に関するものである。
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、
Pb(Mg+zJb2/z)Oz−PbTi03−Pb
(ZntzJ+7z)Otの焼結体は、高誘電特性など
が優れているため、コンデンサ材料として利用されてい
る。
(ZntzJ+7z)Otの焼結体は、高誘電特性など
が優れているため、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一
部昇し、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。
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一
部昇し、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鋼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、鉛系複合へロブ
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。
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、鉛系複合へロブ
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、鉛系複合ペロブスカイ
トの結晶格子中のAサイトに位置するpbの一部にCa
を導入して、半導体化を抑制したものが提案されている
(特開昭62−87455号公報)。
トの結晶格子中のAサイトに位置するpbの一部にCa
を導入して、半導体化を抑制したものが提案されている
(特開昭62−87455号公報)。
発明が解決しようとする:J題
従来の耐還元性鉛系複合ペロブスカイト焼結体は、結晶
格子のAサイトの2価のpb原子の一部にさらに2価の
Ca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
発生した電子を捕捉するものであるが、このCra原子
の導入のために新しい成分、例えばCaOを添加しなけ
ればならない。しかし、この場合A9イトに位置するp
b原子と新たに導入されるCai子とはイオン半径が異
なるため、置換しにくい上に、CaO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。
格子のAサイトの2価のpb原子の一部にさらに2価の
Ca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
発生した電子を捕捉するものであるが、このCra原子
の導入のために新しい成分、例えばCaOを添加しなけ
ればならない。しかし、この場合A9イトに位置するp
b原子と新たに導入されるCai子とはイオン半径が異
なるため、置換しにくい上に、CaO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MgとNbあるいはW、Tiの
中のNb、 W、 Tiの一部をMg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犬に起因するトラブルを克服しよう
とするものである。
、Bサイトの成分であるMgとNbあるいはW、Tiの
中のNb、 W、 Tiの一部をMg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犬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
、 Nb2O6,TiO2,ZnO、WO,及びMnO
□を所定の割合で混合し、非酸化性雰囲気中で焼成して
、 数式 %式% で表ねされる組成において、 0.95≦a≦1.2 0334≦b≦1.0 X+y+z= 1 の条件を満たす焼結体を形成させることによりその[1
的を達成しうろことを見出し、本発明をなすに至った。
良するために鋭意研究を重ねた結果、PbO、Mgo
、 Nb2O6,TiO2,ZnO、WO,及びMnO
□を所定の割合で混合し、非酸化性雰囲気中で焼成して
、 数式 %式% で表ねされる組成において、 0.95≦a≦1.2 0334≦b≦1.0 X+y+z= 1 の条件を満たす焼結体を形成させることによりその[1
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、−数式
%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。
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
、−数式 %式%) (式中のbは0.334≦b≦1.0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。
、−数式 %式%) (式中のbは0.334≦b≦1.0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原子あるいは6価のW原子及び4価のT
i原子の一部が2価のMg原子に置き換わり、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ね、n型半導体化が抑制されている
ものと考えられる。
中の5価のNb原子あるいは6価のW原子及び4価のT
i原子の一部が2価のMg原子に置き換わり、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ね、n型半導体化が抑制されている
ものと考えられる。
前記−数式(I)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
くなると鉛系複合ベロブス力−rトの結晶構造が不完全
になる。
分のpb原子が0.95未満あるいは1.20よりも多
くなると鉛系複合ベロブス力−rトの結晶構造が不完全
になる。
また、Bサイト成分中のMg原子が0.334以下では
耐還元性が得られないし、1.0よりも多くなると誘電
率が低下する。
耐還元性が得られないし、1.0よりも多くなると誘電
率が低下する。
前記−数式<1)のセラミックス組成物はPbO、Mg
O、NbzOs 、TiO2,7,nO、[03及びM
nO2あるいは焼成によりこれらの酸化物を生成しつる
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。
O、NbzOs 、TiO2,7,nO、[03及びM
nO2あるいは焼成によりこれらの酸化物を生成しつる
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10−4〜10−12気圧、
好ましくは10−6〜10−10気圧にするのがよい。
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10−4〜10−12気圧、
好ましくは10−6〜10−10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
00〜1000℃の範囲が用いられる。
00〜1000℃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970℃、酸素分圧1
0−7気圧という条件で焼成したものについても101
2ΩcrM以上という高い比抵抗値を示す。
、銅が酸化されない条件、例えば970℃、酸素分圧1
0−7気圧という条件で焼成したものについても101
2ΩcrM以上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、30μ巾程度のシートに成
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。
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、30μ巾程度のシートに成
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、壁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m著な効果を奏する。
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、壁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m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
コンデンサ材料として有用である。
コンデンサ材料として有用である。
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、Nb2O5、TiO2,Zn
O、VI03 。
O、VI03 。
MnO2を所定量秤量し、ジルコニアボールを用い純水
を溶媒としてボールミルで15時時間式混合し、吸引ろ
通接乾燥したのち、800℃で2時間仮焼した。得られ
た仮焼物を粗砕し、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、吸引ろ通接
乾燥した。以上の仮焼、粉砕、乾燥を数回縁り返し、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6fi量%加え
、32メツシユふるいを通して造粒し、成形圧力IQO
Okg/ c+++”で乾式プレスにより成形した。こ
の成形物は空気中700℃で2時間加熱しバインダーを
バーンアウト(焼却)した徨、電気炉によりco−co
2混合ガスを流して酸素分圧か1.0x10−7気圧に
なるように調節しながら、970℃まで400℃/hr
で昇温し2時間保持した後、400℃/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を得た。
を溶媒としてボールミルで15時時間式混合し、吸引ろ
通接乾燥したのち、800℃で2時間仮焼した。得られ
た仮焼物を粗砕し、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、吸引ろ通接
乾燥した。以上の仮焼、粉砕、乾燥を数回縁り返し、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6fi量%加え
、32メツシユふるいを通して造粒し、成形圧力IQO
Okg/ c+++”で乾式プレスにより成形した。こ
の成形物は空気中700℃で2時間加熱しバインダーを
バーンアウト(焼却)した徨、電気炉によりco−co
2混合ガスを流して酸素分圧か1.0x10−7気圧に
なるように調節しながら、970℃まで400℃/hr
で昇温し2時間保持した後、400℃/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を得た。
次の第1表に該組成物の成分の割合(a、b。
x+yは
Pb、(MgbNb2z+)、Tiy(Zn+zJ+z
z)Oah (b+5/31 K+2 (y+ilと表
わしたときの値〕、抵抗率、比訪電率を示した。
z)Oah (b+5/31 K+2 (y+ilと表
わしたときの値〕、抵抗率、比訪電率を示した。
なお第1表中*印を付したものはこの発明(1)の範囲
外のものである。
外のものである。
第1図は第1表に示した各試料を
Pba(MgbNbtz:+)Oa+b+s/i 、P
bJjOa+z 。
bJjOa+z 。
PbjZn+/zW+zz)Oa*zを端成分とする三
角組成図中に示したもので、斜線の範囲が発明の範囲で
ある。
角組成図中に示したもので、斜線の範囲が発明の範囲で
ある。
図中のカッコ内の数字は試料陽である。
第1図において、A〜Dは本発明の範囲である四角形の
頂点であり、各頂点の組成は下記の通りである。
頂点であり、各頂点の組成は下記の通りである。
O,960
0,600
0,010
o、oi。
O,039
0,399
0,710
0,100
0,00i
o、oot
O,2150
0,890
(以下余白)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による組成範囲を示す3角組成図である
。 第1
。 第1
Claims (2)
- (1)一般式 Pb_a(Mg_bNb_2_/_3)_xTi_y(
Zn_1_/_2W_1_/_2)_zO_a_+_(
_b_+_5_/_3_)_x_+_2_(_y_+_
z_)(式中0.95≦a≦1.2 0.334≦b≦1.0 x+y+z=1) の範囲内にあり、各a、bの値に対し Pb_a(Mg_bNb_2_/_3)O_a_+_b
_+_5_/_3,Pb_aTiO_a_+_2,Pb
_a(Zn_1_/_2W_1_/_2)O_a_+_
2を頂点とする三角座標において下記組成点A,B,C
,Dを頂点とする四角形の領域内の組成物から成ること
を特徴とする高誘電率セラミックス組成物。 x y z A 0.960 0.039 0.001 B 0.600 0.399 0.001 C 0.010 0.710 0.280 D 0.010 0.108 0.890 - (2)請求項1の組成物に対し、MnO_2をモル比で
0.001≦MnO_2≦0.02 の範囲含有することを特徴とする高誘電率セラミックス
組成物。
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1988
- 1988-06-27 JP JP63158436A patent/JP2608921B2/ja not_active Expired - Lifetime
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