JPH035002B2 - - Google Patents

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JPH035002B2
JPH035002B2 JP57164643A JP16464382A JPH035002B2 JP H035002 B2 JPH035002 B2 JP H035002B2 JP 57164643 A JP57164643 A JP 57164643A JP 16464382 A JP16464382 A JP 16464382A JP H035002 B2 JPH035002 B2 JP H035002B2
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Japan
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mno
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barium titanate
ceramic
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JP57164643A
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JPS5954107A (ja
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Gen Itakura
Takayuki Kuroda
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US06/483,610 priority patent/US4461844A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1218Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
    • H01G4/1227Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はチタン酸バリウムを主体とする高誘電
率でかつ緻密なセラミツク構造を有する高誘電率
磁器組成物に関するものである。
従来の技術 従来より磁器コンデンサの組成物として、チタ
ン酸バリウムを主体とするものが数多く知られて
いる。チタン酸バリウムは周知のように、強誘電
性を有する特異な物質で高温では立方晶系のペロ
ブスカイト形の構造を有し、120℃以下ではC軸
が僅かに伸びて正方晶となり、さらに0℃付近で
斜方晶、−80℃付近で菱面体晶へと変化する。上
記120℃付近の相転移点を特にキユリー点という
が、このキユリー点を境にしてそれより高温で常
誘電性を示し、低温では強誘電性を示す。そし
て、このキユリー点において、誘電率が約10000
と極めて高い値を示す。ここで、チタン酸バリウ
ムだけでは常温で高誘電率とはなり得ない。そし
て、チタン酸バリウムのキユリー点付近の高誘電
率を低温側に移動させる事により、常温付近で適
当な静電容量を有する小型のコンデンサを実用化
する事は従来より数多く行われている。この誘電
率のピーク値のあらわれる温度を移動させる添加
剤はシフターと呼ばれ、BaSnO3、SrSnO3
CaSnO3、PbSnO3、CuSnO3、ZnSnO3、CdSnO3
等のスズ酸塩、BaZrO3、CaZrO3、SrZrO3等の
ジルコン酸塩及びSrTiO3、PbTiO3等のチタン酸
塩が一般的に知られ、上記の順にシフターとして
の効果が強い。これらのシフターを利用したチタ
ン酸バリウム系磁器コンデンサは単板型リード付
タイプのものとして利用されてきた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、最近積層チツプ化技術が進歩
し、30〜100μm程度の誘電体シートが容易に得
られ、この薄膜を電極を挟持する形で幾層も積層
したいわゆる積層セラミツクチツプコンデンサが
種々のエレクトロニクス業界に進出してきてお
り、従来の誘電体磁器組成物をこのような積層薄
膜誘電体として利用する事が多くなってきてい
る。しかしながら、従来の単板型磁器コンデンサ
では誘電体の厚みが100μm〜10000μmと厚いが、
積層セラミツクチツプコンデンサでは10μm〜
20μmと薄いため5〜10倍以上の電界強度を受け
る。したがつて、従来の単板型コンデンサに比較
してより電圧依存性の小さい組成物が要求されて
いる。また、誘電体層が薄くなるにしたがい、セ
ラミツクの構造的な欠陥が特性に出やすくなるの
で、結晶粒子が均一でかつ微細である事と、空孔
が少なくかつ小さい事が望まれる。
このような背景において、本発明者らは特願昭
57−16809号によりすでに高誘電率でかつセラミ
ツクの構造欠陥が少なく、電圧依存性の小さい、
しかも高耐圧な高誘電率磁器組成物を提供してい
る。すなわち、Ba1-xCe2/3xTiO3で表わされるチ
タン酸バリウム系の「完全」固溶体であつて、x
の数値が6/106〜8/108の範囲からなる高誘電率磁
器組成物である。ここで、「完全」固溶体とは未
固溶の成分が残存しない固溶体をいう。
しかしながら、この組成物では絶縁抵抗がやや
低い事、及び発色が鮮明な赤であり、樹脂外装を
行なわない積層セラミツクチツプコンデンサにあ
つてはそのパラジウム電極が透けて見えるために
外観品位をそこなうという問題があった。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の高誘電率磁
器組成物は、チタン酸バリウム系「完全」固溶体
Ba1-xCe2/3xTiO3(x=6/106〜8/108)の100モル部 に対して、Mn成分をMnO2の形にして0.05〜0.2
モル部を含有させたものである。
作 用 この構成により絶縁抵抗が向上し、さらに磁器
の発色の明度を下げ積層セラミツクチツプコンデ
ンサのパラジウム電極が磁器を通して透けて見え
なくなり外観品位が向上するものである。
実施例 以下実施例に基づき詳細に本発明を説明する。
まず、チタン酸バリウム(BaTiO3)を次のよ
うに合成した。すなわち、炭酸バリウム
(BaCO3)と酸化チタン(TiO2)を〔Ba〕/
〔Ti〕比が1.000±0.005の精度で混合し、1100〜
1150℃で仮焼後、粉砕してBaTiO3を得た。この
BaTiO3100モル部に対して、 CeO22/3(7±1)モル部及びTiO27±1モ
ル部を添加し、さらにMnO2を種々の割合で添加
して混合した。この混合物にバインダーを加えて
造粒し、角板状に成型して1250〜1350℃の範囲で
焼成した。この後、銀電極を形成した。
第1図A,B,CはMnO2の添加量と電気特性
の関係を示す図である。この第1図から明らかな
ように、同図Aの誘電率εはMnO2の添加量が0.2
モル部を超えると次第に減少する傾向にある。ま
た、第1図Bで示される誘電損失角tanδはMnO2
が0.5モル部を超えると大きくなる傾向がある。
さらに、第1図Cで示される絶縁抵抗I.Rは
MnO2が増加するにしたがい漸増する。
以上述べたMnO2添加量に対する効果は既に特
願昭57−16809号に開示するBa1-xCe2/3xTiO3の表
式で示されるBaサイトをBa原子3個に対してCe
原子2個が置換した「完全」固溶体の生成を妨げ
ない領域があることを示すものであり、0.2モル
部以下のMnO2添加量では前記の完全固溶体から
なるグレイン中にMnO2のほとんどが固溶するも
のと考えられる。しかしながら、0.2モル部を越
えると誘電率が下がり始めることから、粒界に
Mn成分が偏在化することが容易に推察される。
粉末X線回折の結果では0.2モル部以下のMnO2
加量の範囲においてチタン酸バリウム系のペロブ
スカイト形結晶相だけが確認でき、他の結晶相が
存在したとしてもバツクグラウンドに回折ピーク
がかくれ、確認は困難であるが、0.5モル部の
MnO2添加においてはBaTiO3タイプの結晶相以
外にMnO2の未反応相が検出される。
次に、上記のMnO2の各種添加量の組成につい
て、第2図に示すような積層セラミツクチツプコ
ンデンサを試作した。尚、第2図において1は誘
電体で電極間厚さは35μm、2はパラジウム電
極、3は銀端子電極である。
第3図A,B,Cはこのような積層セラミツク
チツプコンデンサについて、MnO2添加量と電気
特性の関係を示したものである。また、斜線部は
パラジウム電極が厚み35μmを誘電体層を通して
透けて見える範囲を示したものである。この第3
図から明らかなように、第1図に示される角板で
の電気特性値に比較してMnO2添加量依存性が比
較的大きい。まず、MnO2を0.2モル部を超えて添
加すると、第3図Aで示されるように誘電率εは
極端に低下するが、02モル部以内ではほとんど誘
電率εは変化しない。また、絶縁抵抗I.Rは第3
図Bで示されるように0.2モル部において、MnO2
無添加の約5倍の値を示す。さらに、第3図Cで
示されるように誘電損失角tanδは0.3モル部以上
で大きくなる。
以上の結果から、MnO2の最適添加量の範囲は
パラジウム電極が透けて見えない0.05モル部と誘
電率が急に下降しはじめる直前の0.2モル部の間
に制限される。
尚、グレインサイズは実施例全般にわたり平均
2〜3μmであり、ポアサイズも2〜3μm以下で
あつた。
発明の効果 以上述べたことから、本発明の組成物は特願昭
57−16809号の組成物と同様グレインが細かく、
ポアが少なく、小さい緻密なセラミツクが得られ
るといった利点を有すると共に、特願昭57−
16809号の絶縁抵抗性の大幅な改善と、積層セラ
ミツクチツプコンデンサとしてパラジウム電極が
透けて見える事のないセラミツクが提供しうるも
のである。特に、EIA規格のY5V特性積層セラ
ミツクチツプコンデンサ用誘電体組成物として極
めて有効であり、その産業的価値は大きいもので
ある。
尚、実施令ではチタン酸バリウムを合成した
が、市販のチタン酸バリウムを用いてもかまわな
いことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第1図A,B,Cは本発明の組成物に関する
MnO2添加量と角板誘電体の特性を示す図、第2
図は本発明の組成物を適用した積層セラミツクチ
ツプコンデンサの断面図、第3図A,B,Cは本
発明の組成物に関するMnO2添加量と積層セラミ
ツクチツプコンデンサの特性を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チタン酸バリウム系「完全」固溶体Ba1-x
    Ce2/3xTiO3〔x=6/106〜8/108〕の100モル部に対
    し て、Mn成分をMnO2の形にして0.05〜0.2モル部
    を含有させたことを特徴とする高誘電率磁器組成
    物。
JP57164643A 1982-02-04 1982-09-20 高誘電率磁器組成物 Granted JPS5954107A (ja)

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EP19830100980 EP0085941B1 (en) 1982-02-04 1983-02-02 Ceramic composition of high dielectric constant
DE8383100980T DE3366166D1 (en) 1982-02-04 1983-02-02 Ceramic composition of high dielectric constant
CA000420798A CA1188089A (en) 1982-02-04 1983-02-03 Ceramic composition of high dielectric constant
US06/483,610 US4461844A (en) 1982-09-20 1983-04-11 Ceramic composition of high dielectric constant

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JPS5954107A JPS5954107A (ja) 1984-03-28
JPH035002B2 true JPH035002B2 (ja) 1991-01-24

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