JPH04114962A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

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、平坦な温度特性を有し、比誘電率が高く、焼
成温度が低い誘電体磁器組成物に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、チタン酸バリウムを主成分とし、温度特性が比較
的平坦で、比誘電率が高く、焼成温度が低い誘電体磁器
組成物として、Ｎｂ２Ｏ５、酸化チタン、酸化ランタン
、酸化鉛、酸化ビスマスか添加されたものが知られてい
る。（特開昭５８−３０００２号）。

しかし、かかる誘電体磁器組成物は、酸化ビスマスが添
加されているのて、誘電体磁器組成物を積層コンデンサ
の誘電体材料として用いるとき、内部電極のＰｄと反応
を起こし、抗折強度等が大きく劣化してしまい、積層コ
ンデンサの多層化に制限があった。

本発明者らは上記問題点に鑑みて、鋭意研究を重ねた結
果、チタン酸バリウムに、所定量の酸化ネオジウム（Ｎ
ｄ２０２　）　、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニオブ（Ｎ
ｂ２０．）　を添加することにより、積層コンデンサの
内部電極材料のＰｃｔと反応か皆無で、温度特性か比較
的平坦で、比誘電率が高く、焼成温度が低い誘電体磁器
組成物が得られることを知見した。

〔問題点を解決するための具体的な手段〕本発明が要旨
とするところは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ　）
１００重量部に対して、酸化水オジウム（Ｎｄ２０．　
）が０．２〜１．２重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）か０．
３〜１．５重量％、酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）か１．４
〜２８重量％、を添加して成る誘電体磁器組成物である
。

ＢａＴｉＯ２は主成分てあり、Ｎｄ２Ｏ３は温度特性を
制御するものであり、即ち、Ｎｄ２Ｏ３が０．２重量％
未満及び１２重量９６を越えると温度特性か±１５％を
越える。

Ｚｎ○は絶縁抵抗、温度特性、誘電損失を制御するもの
であり、ＺｎＯが０．　３重量％未満では、絶縁抵抗が
下かり、温度特性か大きくなる。また、ＺｎＯが１．５
重量％越えると、絶縁抵抗か下かり、温度特性、誘電損
失が大きくなる。

Ｎｂ２Ｏ５は焼成温度、比誘電率を制御するものであり
、Ｎｂ２Ｏ５か１．４重量％未満ては、焼成温度が高く
なり、また、Ｎｂ２Ｏ５か２．８重量％を越えると比誘
電率か低下してしまう。

誘電体磁器組成物を前記範囲内に設定することにより、
誘電率を２０００１上、温度変化率か５５〜１２５°Ｃ
にわたって±１５９６以内、誘電圧接ｔａｎδを１０未
満の誘電体磁器組成物が得られ、厚みが薄く、誘電率が
高いグリーンシートで達成できるので、積層数の少ない
小型、低背型の積層コンデンサが提供できる。さらに、
焼成温度か１２００°Ｃ以下となり、積層コンデンサの
内部電極材料に比較的安価なＡｇ−Ｐｃｔ　（Ａｇ／Ｐ
ｄ＝６０／４０〜７０／３０）か使用でき、安価な積層
コンデンサか提供できる。さらに、上述の従来の誘電体
材料に比較して、Ｂｉを排除することかでき、内部電極
材料のＰｄとの反応が皆無となり、抗折強度が向上した
積層コンデンサが提供できる。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的に説明する。

出発材料として、水熱合成法により生成されたチタン酸
バリウム１００重量部に対してＮｄ２Ｏ３、Ｚｎ○及び
Ｎｂ２Ｏ５の各粉末を表１に示す配合比になるように秤
量し、ボールミルにて２０時時間式粉砕した後、有機系
粘結剤を添加する。

しかる後攪拌、ドクターブレード法で厚さ２０〜３０μ
ｍのテープに成型した。このテープを４０枚積層して、
熱圧着した。このようにして作成された厚みｉ、Ｏｍｍ
の積層体を直径２０ｍｍの円板状に打ち抜き、酸素雰囲
気にて１１００〜１２００°Ｃて２時間焼成した。さら
に両端面に銀ペーストによる電極を焼きつけ試料とした
。

このように形成された試料について、比誘電率ε及び誘
電正接ｔａｎδを基準温度２５°Ｃ１周波数１．０ｋＨ
ｚ、測定電圧１．ＯＶｒｍｓで測定した。

その結果を表１に示す。試料番号に＊印を付したものは
本発明の範囲外である。

そして本発明の範囲の評価として、比誘電率εは２００
０以上を良品とした。即ち、比誘電率εが２０００未満
では、充分な比誘電率εが得れず、これにより積層コン
デンサの小型化が困難となってしまう。

また、誘電正接ｔａｎδは１０％未満を良品とした。即
ち、誘電正接ｔａｎδか１０％以上では、積層コンデン
サの誘電正接ｊａｎδ不良となり、シート層の薄膜化か
困難となる。

また、温度特性は±１５％以内を良品とした。

即ち、温度特性は±１５％以外になると、Ｘ７Ｒ（Ｅ　
ＩＡ規格）を満足しなくなる。

また、絶縁抵抗がｌＸｌ０’ＭΩ以上を良品とした。絶
縁抵抗がｌＸ１０５ＭΩ未満では、積層コンデンサを作
成したとき、絶縁不良か発生する。

また、焼成温度は１２００°Ｃ以下が望ましい。

焼成温度が１２００℃を越えると、内部電極にＰｄの含
有率が高い高価な電極材料しか使用できない。

（以下、余白） ＊印は本発明の範囲外である。

度か比較的良好な結果となるものの、温度変化率が±１
５９６を越えて、−］８８．０％−５５°Ｃ）となって
しまう。

従って、本発明のＢａＴｉＯ３に、Ｎｄ２Ｏ。

の添加量によって温度変化率か大きくなる。

結局、Ｎｄ、Ｏ，を０．　２〜１．２重量％添加するこ
とか重要である。

試料番号１０〜１６は誘電体光磁組成物の主成分となる
ＢａＴｉＯｓ　　１００重量部に添加するＺｎ○の添加
量を検討した。即ち、ＺｎＯを０．２〜１．６重量％ま
で変化させた。この時、Ｎｄ。

０、　、Ｎｂ２Ｏ５の添加量を夫々０．６重量％、２．
０〜２．７重量％に設定した。

試料番号１０（Ｚｎ０・０．２重量％）では比誘電率ε
、誘電正接ｔａｎδ及び焼成温度が比較的良好な結果と
なるものの、温度特性が±１５％を越えて一２０％（−
５５°Ｃ）となり、さらに絶縁抵抗かｌＸｌ０’　とな
ってしまう。

試料番号１１〜１５　（ＺｎＯ：　０．　３〜１．　５
重量％）では比誘電率εか２２００以上、誘電圧試料番
号１〜９は誘電体材料の主成分となるＢａＴｉＯ３１０
０重量部に添加するＮｄ２Ｏ３の添加量を検討した。即
ち、Ｎｃ１２０．を０．］重量％から１．３重量％まで
変化させた。この時、Ｚｎ○及びＮ　ｂ　２０　ｓを夫
々０．６重量％、２０重量％に設定した。これは後述の
夫々の添加量で本発明の範囲の中心的な値となるもので
ある。

試料番号１　　（Ｎｄ２０３　：　０．］重量％）では
、比誘電率ε及び誘電正接ｔａｎδか比較的良好な結果
となるものの、温度変化率か±１５％を越えて、１８．
０％（−５５°Ｃ）となってしまう。

また、試料番号２〜８（Ｎｄ、０．３　・０．２〜１２
重量％）では、比誘電率εが２９５０以上、誘電正接ｔ
ａｎδが０５％以下、温度変化率が１２〜１０％、絶縁
抵抗か４Ｘ］０５ＭＱ以上、焼成温度１１６０°Ｃ以下
となり、ＥＩＡ規格のＸ７Ｒ特性を満足する小型の積層
コンデンサ用の誘電体磁器組成物が達成できる。

試料番号９　（Ｎｄ２０．：　１．３重量％）では比誘
電率ε、誘電正接ｔａｎδ、絶縁抵抗、焼成温＝　８ 接ｔａｎδか０．７５％以下、温度特性が一１２〜＋１
４％、絶縁抵抗か３ＸＩ０５ＭΩ以上、焼成温度１１６
０°Ｃ以下となり、ＥＩＡ規格のＸ７Ｒ特性を満足する
小型の積層コンデンサ用の誘電体磁器組成物が達成でき
る。

試料番号１６（Ｚｎ０・１．　６重量％）では比誘電率
ε及び焼成温度が良好な結果が得られるものの、誘電正
接ｔａ、ｎδが１．０％を越え１８２％となり、温度変
化率が±１５％を越えて一２５％（−５５°Ｃ）、絶縁
抵抗か５ＸＩＯ’ＭΩとなってしまう。

従って、本発明のＢａＴｉＯ３に添加するＺｎ○の添加
量が所定範囲外となると絶縁抵抗、温度特性が悪化し、
さらにＺｎＯの添加量が増加すれば、誘電正接ｔａｎδ
か小さくなる傾向かあるものの、ある添加量を越えると
極度に誘電正接ｔａｎδが悪化する。

結局、ＺｎＯの添加量は、０．３〜１．５重量％の範囲
とした。

試料番号１７〜２５は誘電体光磁組成物の主成分となる
Ｂ　ａＴ　１０３　１００重量部に添加するＮｂ２Ｏ５
の添加量を検討した。即ち、Ｎ　ｂ　２０　ｓを１．３
〜２９重量％まで変化させた。この時、Ｎｄ２Ｏ３、Ｚ
ｎＯの添加量を夫々０６重量９６．０．３〜１．１重量
％に設定した。

試料番号１７（Ｎｂ、０５　：１３重量％）では比誘電
率ε、誘電正接ｔａｎδ、温度特性及び絶縁抵抗が比較
的良好な結果となるものの、焼成温度がＩ２５０°Ｃを
越えてしまう。

試料番号１８〜２４（Ｎｂ２０５　・１４〜２８重量％
）では比誘電率εが２１００以上、誘電正接ｔａ、ｎδ
か０．６０％以下、温度特性が一１３〜＋１０％、絶縁
抵抗が５Ｘ］０’ＭΩ、焼成温度１２００°Ｃ以下とな
り、ＥＩＡ規格のＸ７Ｒ特性を満足する小型の積層コン
デンサ用の誘電体磁器組成物か達成できる。

試料番号２５　（Ｎｂ２０５　：　２．９重量％）でで
は誘電正接ｔａｎδ、絶縁抵抗、焼成温度が良好な結果
か得られるものの、比誘電率εが１９００、温度変化率
が±１５％を越えて一１６％（−５５°Ｃ）となってし
まう。

従って、本発明のＢ　ａ　Ｔ　１０２に添加するＮｂ２
Ｏ５を減少すると焼成温度か悪化する傾向かある。逆に
Ｎ　ｂ　２０　ｓを増加すると比誘電率εか低下する傾
向がある。

結局、Ｎｂ２Ｏ５の添加量は、１．４〜２．８重量％の
範囲とした。

以上のように、ＢａＴｉＯ．１００重量部に対して、Ｎ
ｄ２Ｏ，が０．２〜１．２重量％、ＺｎＯか０３〜１．
５重量％、Ｎｂ２Ｏ５力刈、４〜２８重量％添加されて
成る誘電体磁器組成物では、比誘電率εか２０００以上
、誘電正接ｔａｎδが１．　０％以下、温度特性か±１
５％（−５５〜＋１２５°Ｃ）、絶縁抵抗がｌＸｌ０５
ＭΩ以上、焼成温度か１２００°Ｃ以下の誘電体磁器組
成物が達成できる。

この誘電体磁器組成物を用いて、積層コンデンサを作成
すると、高い比誘電率で温度特性Ｘ７Ｒ（Ｅ　ＴＡ規格
）を満足し、小型のコンデンサが達成てきる。また、ビ
スマス（Ｂｉ）を含有していないため、内部電極材料に
含まれるＰｄとの反応が発生しない安定かつ抗折強度の
高いコンデンサか達成できる。さらには焼成温度が１２
００’Ｃ以下であるため、内部電極材料にＡｇ−Ｐｄ　
（Ａｇ／６０／４０〜７０／３０）の安価な材料が使用
でき、安価な積層コンデンサか達成される。

尚、表１の試料番号２６．２７はＮｄ２Ｏ３、ＺｎＯ，
Ｎｂ２Ｏ５か全て範囲外のものである。

試料番号２６はすへての添加量か範囲を満たないもの（
Ｎｄ２０．ｌが０２重量％、ＺｎＯか０゜２重量％、Ｎ
ｂ２Ｏ５が１．３重量％）である。

測定の結果、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、絶縁抵抗
に関して良好な結果が得られるものの、温度特性が一１
８〜１２％、焼成温度が１２８０°Ｃとなってしまう。

また、試料番号２７はすへての添加量が範囲を越えたも
の（Ｎｄ２０３が１３重量％、Ｚｎ○が１．６重量％、
Ｎｂ２Ｏ５が２．９重量％）である。測定の結果、比誘
電率ε、誘電正接ｔａｎδ、絶縁抵抗及び焼成温度に関
して良好な結果か得られるものの、温度特性が一２２〜
０％となってしまう。

次に、チタン酸バリウムの生成方法について検討する。

一般にチタン酸バリウムの生成方法には、上述の実施例
で採用される水熱合成方法の他に固相法、蓚酸法が知ら
れている。上述の実施例で採用した水熱合成法で生成し
たチタン酸バリウムは粒径が小さく、粒形状か一定化す
る。このため、焼結温度が他の生成方法で作製したもの
よりも約１００°Ｃも小さくでき、粒子の異常成長がな
く、より緻密な磁器が達成できる。しかし、その他の固
相法や蓚酸法で生成したチタン酸バリウムでは粒径や形
状が不揃いとなり、安定した特性が得られないことがあ
る。

例えば、固相法で生成したチタン酸バリウム１００重量
部に対して、Ｎｄ２Ｏ３を０．５重量％、ＺｎＯを０．
６重量％、Ｎｂ２Ｏ５を２，０重量％添加して、その特
性を測定すると、試料の中には、誘電損失ｔａｎδか０
，７５％、温度特性か１５〜＋２７％、及び焼成温度が
１３２０°Ｃと！４ なり良品の範囲を越えてしまうものかある。

また、蓚酸法で生成したチタン酸バリウム１００重量部
に対して、Ｎｄ２Ｏ，を０．５重量％、ＺｎＯを０．６
重量９６、Ｎｂ２Ｏ５を２０重量％添加して、その特性
を測定すると、試料の中には、誘電損失ｔａｎδか０．
６５％と良品の範囲を越えて、絶縁抵抗かｌＸ１０５Ｍ
Ωになるものかある。

したがって、水熱合成法でチタン酸バリウムを生成する
方法が望ましい。これにより、粒径が小さく、粒形状が
一定化したチタン酸バリウムが容易に得られ、焼結温度
か他の生成方法で作製したものよりも約１００°Ｃも小
さくてき、粒子の異常成長かなく、より緻密な磁器が達
成できる。したかって、抗折強度に優れ、耐圧特性が向
上した磁器となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、比誘電率ε、誘電正接
ｔａｎδ、絶縁抵抗に優れ、さらに温度特性がＸ７Ｒに
対応した誘電体磁器組成物となる。

また、低温焼成が可能で、且つ内部電極と反応か起こら
ないため、積層コンデンサの内部電極に安価なＡｇ−Ｐ
ｄ材料を用いることができ、安価で且つ抗折強度に優れ
た誘電体磁器組成物となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 チタン酸バリウムＢａＴｉＯ＿３１００重量部に対して
   、 Ｎｄ＿２Ｏ＿３が０．２〜１．２重量％、 ＺｎＯが０．３〜１．５重量％、 Ｎｂ＿２Ｏ＿５が１．４〜２．８重量％、 添加されて成る誘電体磁器組成物。