JPH0317327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は焼結性が良好で著るしく量産性の高い
誘電体磁器組成物に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、誘電体磁器組成物としてチタン酸バリウ
ムを主体とし、ジルコン酸塩、スズ酸塩を添加含
有させたものがある。ジルコン酸塩やスズ酸塩は
チタン酸バリウムの結晶変態点キユリーポイント
を移動させる。いわゆるシフターとして作用す
る。通常、キユリーポイントを常温付近に移動さ
せ、常温での高い誘電率を確保するために添加す
るものである。これを焼成して得られるペロブス
カイト型複合酸化物は強誘電性を有し、自発分極
による高誘電率が確保できるため通常高誘電率系
誘電体磁器と称している。

この高誘電率系誘電体磁器は焼成過程で均一な
ペロブスカイト型酸化物をいかに合成できるかが
重要な製造上の要点となつている。すなわち、固
相反応を伴なう焼結によつて所望の誘電体磁器を
形成する必要があり、微視的観点からその反応生
成物の均一性が問われている。たとえば、
BaTiO₃粉末とCaZrO₃粉末とを固相反応させた
場合、BaTiO₃粒子とCaZrO₃粒子の接触は必ず
交互に起こる確立は小さい。BaTiO₃粒子同士あ
るいはCaZrO₃粒子同士が接触することも必ず生
じてくる。したがつて、固相反応が生じ、 （１−ｘ）BaTiO₃＋xCaZrO₃→ Ba_1-xCa_XTi_1-XZr_XO₃ となるが、ｘの値は微視的には様々な値をとるこ
とになる。このｘ値のバラツキ△ｘをいかに小さ
くすることができるかが問題である。△ｘを小さ
くする方法としては固相反応過程での各元素成分
の拡散速度を上げるか、反応時間を長してやるこ
とが一般的な考え方で、具体的には焼成温度を高
くするか最高温度の保持時間を長くすることが行
われている。

一方、積層チツプ型セラミツクコンデンサが民
生機器をはじめとする電子機器の小型軽量化に伴
なう自動実装回路部品として多量に使用されるに
至つている。この積層チツプ型セラミツクコンデ
ンサ（以下、チツプコンデンサと略す）の最大の
特徴は大静電容量小体積であることである。この
特徴の基本的なベースはコンデンサ並列接続構造
を形成する積層構造にあるが、そこに使用される
誘電体磁器の特性によつてはじめて積層構造が有
意義となる。すなわち、積層される誘電体磁器の
厚みは20μｍ〜100μｍと従来の単板型に比較し、
１／１０以下と薄い。このため極めて均一な組織
（Texture）を有する磁器が望ましく、耐電圧が
高く、静電容量をはじめとする特性変動の小さい
素子群の製造可能なことが必要になつている。

上記背景の下で高誘電率系誘電体磁器をチツプ
コンデンサに適用する際、特にすでに述べた固相
反応生成物の微視的な均一性が極めて重要な品
質・性能上の決定要因となつてくる。現在、常温
で比誘電率が10000〜20000の高誘電率誘電体磁器
材料の代表的なものとしてはチタン酸塩、ジルコ
ン酸塩及びスズ酸塩からなる組成物が利用される
ことが多い。しかしながら、この組成物を利用し
たチツプコンデンサを大量に一度に焼成すると、
炉内の温度分布が影警し、焼結不足を生じ、静電
容量の一定したものが得られない。そこで、従来
上記の主成分に対してアルミナ粉末や酸化ケイ素
粉末、あるいはカオリン粉末を添加混合した組成
物を利用することにより焼結性を改善していた。
しかしながら、焼結温度として1380℃以上の温度
が必要で、炉材の消耗が顕著なため、さらに低温
での焼結可能とすることが望まれていた。

発明の目的 本発明は前記のチタン酸塩、ジルコン酸塩及び
スズ酸塩からなる組成物の焼結性を大巾に改善
し、かつ極めて量産性の優れた誘電体磁器組成物
を提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明は上記の目的を達成するため、チタン酸
塩、ジルコン酸塩、スズ酸塩の総量に対して、ア
ルカリ金属元素を酸化物の形にして0.2〜1.0重量
％添加含有させた誘電体磁器組成物である。

実施例の説明 以下、実施例にて本発明を詳細に説明する。

チタン酸塩としてチタン酸バリウム、及びチタ
ン酸ストロンチウム、ジルコン酸塩としてジルコ
ン酸バリウム、スズ酸塩としてスズ酸カルシウム
を用い、チタン酸バリウム100重量部に対してチ
タン酸ストロンチウム１重量部、ジルコン酸バリ
ウム３重量部、スズ酸カルシウム10重量部を加え
てボールミルにて24時間十分に混合した。この混
合物にさらにアルカリ元素として、リチウム、ナ
トリウム及びカリウムのうち１種類を酸化物の形
にして混合物の重量に対して0.1〜２重量％添加
し、さらにボールミルにて24時間十分に混合し乾
燥した。この混合物とポリビニルブチラール、酢
酸ブチルとジブチルフタレートとを100対８対60
対４の重量比で配合し、ボールミルにて48時間混
練した。この後、ドクターブレード工程により
40μｍのシートを作製した。このシートを80×
160mmに裁断し、その上にパラジウムペーストを
スクリーン印刷した。印刷後のシートを交互に積
層し、その積層体の上下にはパラジウムペースト
を印刷していないシートを貼り合わせた。その
後、積層体上下に加圧し、シートを圧着した。こ
の圧着された積層体を切断し、チツプを作製し
た。この後、チツプを1300℃〜1400℃の範囲で焼
成した。このようにして得た焼結体の端面に銀電
極を形成した。第１図はこのようにして得られた
チツプコンデンサの断面図であり、図中、１は誘
電体磁器、２はパラジウム金属層、３は銀電極で
ある。第２図は上記のチツプコンデンサにおい
て、本発明の誘電体磁器組成物を適用した場合の
誘電率の焼成温度依存性を示す図であり、図中、
ａはアルカリ元素酸化物として、酸化リチウムの
場合、ｂは酸化ナトリウムの場合、ｃは酸化カリ
ウムの場合を示す。また、ｘは添加量を示す。さ
らに点線は比較例である。この結果から明らかな
ように、比誘電率がアルカリ元素酸化物添加量の
多いものほど焼成温度の低い領域まで安定した高
誘電率を示す。しかし、アルカリ元素酸化物が
1.0重量％を越えると素体が変形するため好まし
くない。0.1重量％以下ではアルカリ金属酸化物
による焼結性の改善が十分に見られない。

尚、本実施例ではチタン酸塩として、チタン酸
バリウム及びチタン酸ストロンチウム、ジルコン
酸塩として、ジルコン酸バリウム、スズ酸塩とし
てスズ酸カルシウムを用いたが、これらの化合物
は焼結後、全固溶して （Ba_xSr_yCa_z） （Ti〓Zr〓Sn〓）O₃ ただし ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ α＋β＋γ＝１で、 かつ ｘ、ｙ、ｚ＞０ α、β、γ＞０ のペロブスカイト型複合酸化物となるのは周知の
ごとくであり、したがつて出発原料として、上記
複合酸化物を焼結後に形成するものであるならば
何でもよいことはいうまでもない。

発明の効果 以上、述べたように、アルカリ金属酸化物を添
加したチタン酸塩、ジルコン酸塩及びスズ酸塩を
主体とする本発明の誘電体磁器組成物は焼結性に
優れ1300〜1350℃の低温にて焼成が可能であり、
従来のチタン酸塩、ジルコン酸塩及びスズ酸塩を
主体とする誘電体磁器組成物の焼結不良による焼
成歩留りを大幅に改善することができ、高誘電率
系誘電体磁器の量産上極めて優れた効果を示すの
で産業的価値は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に示すチツプコンデン
サの断面図、第２図ａ〜ｃは本発明の誘電体磁器
組成物を用いたチツプコンデンサの誘電率の焼成
温度依存性を示す特性図である。 １……誘電体磁器、２……パラジウム金属層、
３……銀電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （Ba_xSr_yCa_z）（Ti〓Zr〓Sn〓）O₃（ただし、ｘ
   ＋ｙ＋ｚ＝１、α＋β＋γ＝１で、かつ、ｘ、
   ｙ、ｚ＞０、α、β、γ＞０）で表わされる複合
   ペロブスカイト酸化物の総重量に対して、リチウ
   ム、ナトリウム及びカリウムのうちから選ばれた
   １種類のアルカリ金属元素を酸化物の形にして、
   0.2〜1.0重量％を添加、含有させてなる誘電体磁
   器組成物。