JPH04114963A

JPH04114963A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH04114963A
Application number: JP2230804A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Koizumi; 成一小泉; Takao Hashiguchi; 隆生橋口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-15
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3071453B2

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、比誘電率か高く、焼成温度か低い誘電体磁器
組成物として、五酸化ニオブ、チタン酸カルシウム、希
土類元素、酸化マンガンか添加されたものが知られてい
る。（特開昭５９−１８１６２号、特開昭５９−９４３
０２号）。

しかし、かかる誘電体磁器組成物は、比誘電率εが２０
００〜３０００と比較的高い値が得られるものの、誘電
損失ｔａｎδが非常に高い誘電体材料となってしまう。

誘電体磁器単体の誘電損失ｔａｎδが高いと、積層コン
デンサにその磁器を用いた時、そのコンデンサの誘電損
失ｊａｎδ不良となる。この積層コンデンサの誘電損失
ｊａｎδ不良を改善するには、誘電体材料のシート層を
厚くすればよいものの、小型、低背型の積層コンデンサ
が強く求められている現在においては、嵩高い積層コン
デンサになってしまう。

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、五酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ　
）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、プラセオジウム化合物（Ｐｒ
ａ○１．）を添加することにより、温度特性が比較的平
坦で、比誘電率が高く、焼成温度が低く、さらに誘電損
失ｔａｎδか極めて小さい誘電体磁器組成物か得られる
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ＢａＴｉＣＬ　　１
００重量部に対して、五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５’）が
０．５〜２．０重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）か０．１〜
０．８重量％、プラセオジウム化合物（Ｐ　ｒ　ｓ　Ｏ
ｚ）か０．３〜０８重量％添加されて成る誘電体磁器組
成物である。

五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）は磁器密度、温度特性に大
きく関与する。五酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）が０．５重
量％未満ては焼結が不可能となり、２．０重量％を越え
ると、磁器密度か低くなり、結果として比誘電率ε、温
度特性などが劣化してしまう。

酸化亜鉛（Ｚｎ○）は焼結性、比誘電率ε、磁器密度に
大きく関与する。酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含まないと焼結
不可能となり、また０、８重量％を越えると、磁器密度
が低くなり、結果として比誘電率ε、温度特性などが劣
化する。

プラセオジウム化合物（Ｐｒｅ○１．）は焼結性、温度
特性、磁器密度に大きく関与する。プラセオジウム化合
物（Ｐｒｓ○４．）が０８３重量％未満ては焼結不可能
となり、０．８重量％を越えると磁器密度及び温度特性
などが劣化する。

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３０００以上、温度変化率か一５５〜１２５°
Ｃにわたって±１５％以内、誘電損失ｔａｎδを０．７
未満の誘電体磁器組成物か得られ、コンデンサを作製す
るための誘電体磁器シートの厚みを薄くできるので、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。また、焼成温度が１３００°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Δｇ−Ｐｄ　（
Ａｇ／Ｐｄ＝６０／４０〜７０／３０）が使用でき、安
価な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Ｎｂ、○５、ＺｎＯ及び
ＰｒａＯｚ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５
０μｍのテープに成型した。このテープを３０枚積層し
て、熱圧着（１１０°Ｃ）シた。このようにして作成さ
れた積層体を直径２０ｍｍの円板状に打ち抜き、酸素雰
囲気にて１２５０〜１３００°Ｃで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
電損失ｔａｎδを基準温度２５°Ｃ１周波数１．０ｋＨ
ｚ、測定電圧１．ＯＶｒｍｓて測定した。また磁器厚み
、直径、重量を測定し、磁器密度を求めた。容量の温度
変化率（温度特性）は５５°Ｃ〜＋１２５°Ｃ内て求め
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３００
０以上を良品とした。即ち、比誘電率εが３０００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、誘電損失ｔａｎδは０．　７％未満を良品とした
。即ち、誘電損失ｔａｎδが０．７％以上では、積層コ
ンデンサの誘電損失ｔａｎδ不良（２，５％以上）とな
り、容量の応答性が劣化してしまう。

誘電体磁器の誘電損失ｔａｎδは０７％であっても、誘
電体磁器シートの一枚を３０μｍ以上にすれば、積層コ
ンデンサの誘電損失ｔａｎδ不良は解消されるものの、
嵩高い積層セラミックコンデンサとなってしまう。

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（ＥＩ
Ａ規格）を満足しなくなる。

また、磁器密度は５．７０〜５．８５ｇ／ｃｍ３を良品
とした。磁器密度が５．７０ｇ／ｃｍ３未満では焼成か
充分に起こらず、比誘電率ε、温度特性を劣化させてし
まう。また磁器密度が５８５ｇ／ｃｍ３を越えると、誘
電体磁器が過焼結状態となり、クラックや異常粒成長が
起こり、耐圧特性や抗折強度特性が劣化してしまう。

また、焼成温度は１３００°Ｃ以下が望ましい。

焼成温度は１３００°Ｃを越えると、内部電極にＰｄの
含有率が高い高価な材料を使用しなくては成らなくなる
。

（以下、余白）表１＊印は本発明の範囲外である。

試料番号１〜７は誘電体材料の主成分となるＢａＴｉｏ
３１００重量部に添加するＰｒ６Ｏ１１の添加量を検討
するため、Ｐｒ５Ｏｚを０．２〜０゜９重量％まで変化
させた。この時、Ｎｂ２Ｏ５を０．９〜１．２重量％、
ＺｎＯを０．２〜０．５重量％に設定した。

試料番号１　　（Ｐｒｓ　Ｏｌｌ：　０．２重量％）で
は焼結不可能となる。

試料番号２〜６　（Ｐｒｅ　０１．：０．　３〜０．　
７重量％）では比誘電率εが３７４０以上、誘電損失ｔ
ａｎδが０．６５％以下、温度特性が−９，９〜＋１５
％、焼成温度が１３００°Ｃ以下となり、ＥＩＡ規格の
Ｘ７Ｒ特性を満足する小型・低背型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７　（Ｐｒｅ　Ｏ，：　０．９重量％）では比
誘電率ε、誘電損失ｔａｎδ、磁器密度及び焼成温度が
良好な結果が得られるものの、温度特性か±１５％を越
えて一２０％（−５５°Ｃ）となってしまう。

従って、本発明の１３　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ２に添加するＰ
ｒ６Ｏ１１を減少すると焼結不可能となり、逆にＮｂ２
Ｏ５を増加すると温度特性が極端に劣化する傾向かある
。

結局、Ｐｒ６Ｏ１１の添加量は、０．３〜０．８重量％
の範囲とした。

試料番号８〜１７は誘電体材料の主成分となるＢａＴｉ
０．１００重量部に添加するＮｂ２Ｏ５の添加量を検討
するため、Ｎｂ２Ｏ５を０．４〜２．１重量％まで変化
させた。この時、ＺｎＯを０．２〜０．５重量％、Ｐｒ
６Ｏ１１を０．４〜０゜６重量％に設定した。

試料番号８　（Ｎｂ２０ｓ　　：　０．４重量％）では
、焼結不可能となってしまう。

また、試料番号９〜１６（Ｎｂ２０５　：０５〜２０重
量％）では、比誘電率εが３６００以上、誘電損失ｔａ
ｎδが０．６５％以下、温度変化率か−９，５〜１４．
５％、磁器密度が５．７３〜５７６ｇ／ｃｍ３、焼成温
度１３００°Ｃ以下となり、ＥＴＡ規格のＸ７Ｒ特性を
満足する小型・低背型の積層コンデンザ用の誘電体磁器
組成物か達成できる。

試料番号１７　（Ｎｂ２０ｓ　　：　２．１重量％）で
は磁器密度が５．７５ｇ／ｃｍ３未満の５．６８ｇ／ｃ
ｍ’　となり、比誘電率εが２８６０、温度特性か±１
５％を越えて１７．３％（１２５°Ｃ）となってしまう
。

従って、本発明のＦ３　ａ　Ｔ　ｉ　０２に添加するＮ
ｂ２Ｏ□を０．５〜２．０重量％とした。

試料番号１８〜２５は誘電体磁器成物の主成分となるＢ
ａＴｉ０．１００重量部に添加するＺｎ○の添加量を検
討するため、Ｚｎ○を０〜０゜９重量％まで変化させた
。この時、Ｎｂ２Ｏ５の添加量を０．９〜１３重量％に
、Ｐｒ６０３．の添加量を０４〜０．６重量％に設定し
た。

試料番号１８　（ＺｎＯ：　０）では、焼結不可能とな
ってしまう。

試料番号１９〜２４　（ＺｎＯ：０．１〜０．８重量％
）では比誘電率εが３５００以上、誘電損失ｔａｎδが
０．６５％以下、温度特性が−１０゜０〜＋１４．２％
、磁器密度か５．７４〜５８０ｇ／ｃｒｒ＋３、焼成温
度が１３００°Ｃ以下となり、ＥＩＡ規格のＸ７Ｒ特性
を満足する小型で低背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２５（Ｚｎ０・０．９重量％）では磁器密度が
５．７５ｇ／ｃｍ’未満の５．６３ｇ／　ｃ　ｍ″′と
なり、比誘電率εが２８２０、温度特性が±１５％を大
きく越えて一４０〜２６％となってしまう。

従ってＺｎＯの添加量は、０．１〜０．８重量％の範囲
とした。

以上のように、チタン酸バリウムＢａＴｉＯ３１００重
量部に対して、Ｎｂ２Ｏ５が０．５〜２．０重量％、Ｚ
ｎＯが０．　１〜０．　８重量％、Ｐｒｅ○３．が０．
　３〜０．８重量％添加されて成る誘電体磁器組成物で
は、比誘電率εが３０００以上、誘電損失ｔａ、ｎδが
０７％以下、温度特性が±１５％（−５５〜＋１２５°
Ｃ）、磁器密度が５、　７〜５．　８５ｇ／ｃｍ″、焼
成温度が１３００°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　ｒＡ規格
）を満足し、誘電損失ｔａｎδが大変に小さいため、磁
器シートの厚みを３０μｍ以下としても、容量の応答性
の優れた積層コンデンサが可能となり、コンデンサの低
背化が達成できる。

さらには焼成温度カ月３００°Ｃ以下であるため、内部
電極材料にＡｇ−Ｐｄ　（Ａｇ／６０／４０〜７０／３
０）の安価な材料が使用でき、安価な積層コンデンサが
達成される。

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、粒形状が一定化す
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、Ｎｂ２Ｏ５を１．０重量％、Ｚｎ○を０．
２重量％、Ｐｒ５Ｏｘを０．５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が１
３．７％、温度特性が１５〜＋２７％、磁器密度が５．
０６ｇ／ｃｍ２及び焼成温度が１３２０°Ｃとなり良品
の範囲を越えてしまうものがある。

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、Ｎｂ、０５を１．０重量％、ＺｎＯを０，２
重量％、ＰｒｇＯｚを０．５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が２２
．６％、温度特性か２４〜＋８．６％、磁器密度が５．
３４ｇ／ｃｍ″となり良品の範囲を越えてしまうものが
ある。

したがって、水熱合成法てチタン酸バリウムを生成する
方法か望ましい。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か容易に得られ、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。したがって、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、誘電損失ｔａｎδが極
めて小さく且つ高比誘電率εで、温度特性に優れた誘電
体磁器組成物となる。

また、誘電損失ｔａｎδか極めて小さいため、層の磁器
シートの薄い、低背型の積層コンデンサを可能とする誘
電体磁器組成物となる。

さらに焼成温度か低いため、内部電極に安価なＡｇ−Ｐ
ｄ材料を用いた積層コンデンサに使用できる誘電体磁器
組成物となり、安価で且っ抗折強度に優れた積層コンデ
ンサを可能とする誘電体磁器組成物となる。

Claims

【特許請求の範囲】チタン酸バリウムＢａＴｉＯ＿３１００重量部に対して
、Ｎｂ＿２Ｏ＿５が０．５〜２．０重量％、ＺｎＯが０．１〜０．８重量％、Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１が０．３〜０．８重量％添加されて
成る誘電体磁器組成物。