JPH04242006A

JPH04242006A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH04242006A
Application number: JP3013757A
Authority: JP
Inventors: Osamu Otani; 修大谷; Wataru Takahara; 高原　弥; Ryuichi Tanaka; 隆一田中; Izuru Soma; 出相馬
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-01-11
Filing date: 1991-01-11
Publication date: 1992-08-28
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JP3179119B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘電体磁器組成物に係り
、特に静電容量の温度に対する変化率が小さくかつ非誘
電率が高く、誘電体損失が小さい誘電体磁器組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通信機、電子計算機、テレビ受像機等に
用いるＩＣ回路素子等に広く使用される積層磁器コンデ
ンサの製造方法は大別して、印刷法およびシート法の２
種がある。

【０００３】印刷法は誘電体スラリーを所定の形状に印
刷し、乾燥後その上に電極ペーストを印刷し乾燥する。この上に再び誘電体スラリーを印刷するという方法を繰
返すことにより積層するものである。

【０００４】シート法は誘電体シートを作成し、その上
に電極ペーストを印刷しこれを複数枚積み重ねて熱圧着
して積層化し、この積層体を自然雰囲気中で焼成し焼結
体を作り、これに内部電極と導通する外部引出し電極を
焼付けるものである。

【０００５】この場合、コンデンサの内部電極となる電
極ペーストと誘電体を同時に焼成するため、内部電極の
材料としては誘電体が焼結する温度内で電極が形成でき
ること、自然雰囲気中で加熱しても酸化したり、誘電体
と反応しないことが必要である。

【０００６】これらの条件を満すものとして従来、白金
やパラジウムなどの貴金属が主に使用されていた。しか
し、これらの貴金属は非常に安定であるが、高価であり
、積層磁器コンデンサのコストアップの最大の原因にな
っていた。

【０００７】そのため、安価なニッケル等の卑金属を内
部電極として使用する試みがなされている。しかしニッ
ケルは酸化性雰囲気中で加熱すると酸化し、誘電体と反
応して電極形成が不可能となる。それ故、中性あるいは
還元性雰囲気中で焼成すると、今度は誘電体材料が還元
され、比抵抗が非常に低いものとなってしまい、コンデ
ンサ用誘電体材料として使用できないという欠点がある
。

【０００８】このような欠点を改善するため、従来、誘
電体磁器組成物として、ＢａＴｉＯ３　、ＣａＴｉＯ３
　、ＣａＺｒＯ３　、ＭｎＯ、ＳｉＯ２　等を含有する
種々の誘電体磁器組成物が提案されている（例えば特開
昭６１−１５５２５５号公報、特開昭６２−２４０８号
公報参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところがこれらの誘電
体磁器組成物はその温度特性が大きかったりして必ずし
も満足のいくものではない。

【００１０】従って本発明の目的は、ニッケル等の卑金
属を内部電極として使用した積層磁器コンデンサを形成
出来るように、中性あるいは還元性雰囲気中で焼成して
も、温度特性がよく、比誘電率が高く誘電体損失の小さ
い誘電体磁器組成物を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明ではＢａＴｉＯ３　　　　９４．６５モル％〜９９．００　
モル％ＣａＺｒＯ３　　　　　０．５０モル％〜２．３
２モル％ＣａＴｉＯ３　　　　　０．５０モル％〜３．
０３モル％ＭｎＯ　　　　　　　　　　０．５０モル％
〜２．００モル％Ｙ２　Ｏ３　　　　　　　　　０．０
５モル％〜０．２５モル％（Ｂａα，Ｃａ（１−α））
ＳｉＯ３　（ただし０．４３≦α≦０．６２）０〜１０
．００　モル％の範囲にある組成の誘電体磁器組成物を提供するもので
ある。

【００１２】

【作用】本発明の如き組成の誘電体磁器組成物は還元性
雰囲気中で焼成しても十分高い比抵抗を有し、静電容量
の温度に対する変化率が小さくかつ比誘電率が高く誘電
体損失の小さいものが得られる。

【００１３】これにより特にニッケルを内部電極に有す
る積層磁器コンデンサを形成するのに有用な誘電体磁器
組成物を得ることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１を用いて説明する。

【００１５】図１は本発明の製造工程説明図であり、図
１（ａ）は誘電体磁器組成物の材料製造工程説明図、図
１（ｂ）は本発明の誘電体磁器組成物を用いた積層磁器
コンデンサの形成工程説明図である

【００１６】出発原料として市販のＢａＣＯ３　、Ｔｉ
Ｏ２　を用い混合、仮焼し、ＢａＴｉＯ３　を合成し、
ＣａＣＯ３　、ＺｒＯ２　を用いてＣａＺｒＯ３　を、
ＣａＣＯ３　、ＴｉＯ２　を用いＣａＴｉＯ３　を、Ｃ
ａＣＯ３　、ＢａＣＯ３　、ＳｉＯ２　を用いて（Ｂａ
α，Ｃａ１−α）ＳｉＯ３　をそれぞれ合成し、微粉砕
する。ＢａＴｉＯ３　、ＣａＺｒＯ３　、ＣａＴｉＯ２
　、（ＢａαＣａ１−α）ＳｉＯ３　の合成微粉末とＭ
ｎＣＯ３　、Ｙ２　Ｏ３　をそれぞれ最終的焼成後の組
成が表１〜表３に示す如くになるように秤量し調合する
（図１（ａ）の１参照）。また上記ＢａＴｉＯ３　、Ｃ
ａＴｉＯ３　、ＣａＺｒＯ３　は、液相法で合成したも
のを使用しても何ら問題は無い。

【００１７】次にこれらの微粉末を分散剤とともに湿式
混合・粉砕し、脱水・乾燥する（図１（ａ）の２，３参
照）。

【００１８】この脱水・乾燥した組成物を、粉末に解砕
する（図１（ａ）の４参照）。

【００１９】このようにして得られた微粉末を分散剤等
とともに混合して、原料スラリーを調製する。次にこの
原料スラリーに可塑剤とともに有機バインダーを加え、
充分に混合しエナメル化する（図１（ｂ）の１参照）。

【００２０】エナメル化した原料をドクターブレード法
でフィルム状にシート成形し、誘電体シートを得る（図
１（ｂ）の２参照）。

【００２１】得られた誘電体シートに内部電極材料であ
るニッケルペーストを印刷し、（図１（ｂ）の３参照）
、これを複数枚積み重ねて熱圧着し、積層体を形成する
（図１（ｂ）の４参照）。

【００２２】形成した積層体をカッターで切断し、例え
ば４×２ミリメートルの大きさにする（図１（ｂ）の５
参照）。

【００２３】次にこの試料を２５０℃〜４００℃で１５
時間安定にして脱バインダーする（図１（ｂ）の６参照
）。

【００２４】その後、酸素分圧７×１０−９〜９×１０
−１３　ａｔｍ．に制御し、焼成温度１２００℃〜１３
００℃、安定時間２時間で焼成する（図１（ｂ）の７参
照）。

【００２５】このようにして得られた焼成体をさらに中
性雰囲気中で７００℃〜１１００℃、安定時間９時間で
再酸化を行う（図１（ｂ）の８参照）。

【００２６】最後に形成した焼成体の上下両面にインジ
ウム−ガリウム合金から成る端子電極を塗布、形成し、
積層コンデンサ形の測定試料を完成する（図１（ｂ）の
９参照）。

【００２７】この測定試料を周波数１ＫＨｚ　、室温２
０℃の条件で測定し、表１〜表３に示す如き測定結果を
得た（図１（ｂ）の１０参照）。

【００２８】なお、寿命試験条件は印加電圧２００Ｖ、
測定温度２００℃での評価結果である。また絶縁抵抗は
測定電圧５０Ｖ、室温２０℃、３０秒後の値である。

【００２９】このようにして得られた測定結果を表１〜
表３に示す。

【００３０】なお表１の試料Ｎｏ．　２，４，１２，１
３，１４，１６，１７，１９，２０と表２の試料Ｎｏ．
　２１，２２，２３および表３の試料Ｎｏ．　１，２，
３，５，６が本発明の実施例であり、試料Ｎｏ．　の前
に＊印を付した試料は本発明の範囲外である。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】なお、表１、表２、表３の組成を酸化物換
算した値をそれぞれ表４、表５、表６に示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】

【表５】

【００３７】

【表６】

【００３８】表１〜表３から明らかな如く、本発明によ
る組成物は比誘電率が２０００以上と高く、−２５℃か
ら８５℃における静電容量の変化率が±１５％以内と小
さな値を示し、誘電体損失も３．３　以下と小さく、平
均寿命も５０時間と大きな値を示す。

【００３９】次に本発明の誘電体磁器組成物の組成範囲
の限定理由について説明する。

【００４０】ＢａＴｉＯ３　が９４．６５　モル％未満
であると、比誘電率が極端に低くなったり、静電容量変
化率が１５％をこえる高い値を示す（例えば表１の試料
Ｎｏ．　５，７参照）。

【００４１】またＢａＴｉＯ３　が９９．００　モル％
より多くなると、比誘電率が低くなる（例えば表１の試
料Ｎｏ．　１参照）。

【００４２】ＣａＺｒＯ３　が０．５０モル％未満であ
ると、比誘電率が低くなる（例えば表１の試料Ｎｏ．　
１参照）。

【００４３】ＣａＺｒＯ３　が２．３２モル％より多く
なると、静電容量変化率が±１５％以上の高い値を示す
（例えば表１の試料Ｎｏ．　６，７参照）。

【００４４】ＣａＴｉＯ３　が０．５０モル％未満であ
ると、比誘電率が低くなったり静電容量変化率が±１５
％以上の高い値を示す（例えば表１の試料Ｎｏ．　１，
３，６参照）。

【００４５】ＣａＴｉＯ３　が３．０３モル％より多く
なると、比誘電率が極端に低くなる（例えば表１の試料
Ｎｏ．　５参照）。

【００４６】ＭｎＯが０．５０モル％未満であると、誘
電体損失が極めて高くなるとともに絶縁抵抗も１×１０
１０以下と低下し、平均寿命も５時間以下と極端に少な
い（例えば表１の試料Ｎｏ．　８，９参照）。

【００４７】ＭｎＯが２．００モル％より多くなると、
絶縁抵抗が１×１０１０以下と低くなり、実用的誘電体
特性が得られない（例えば表１の試料Ｎｏ．　１８参照
）。

【００４８】即ち、ＭｎＯが０．５０モル％〜２．００
モル％の範囲では絶縁対抗が大きく温度特性も良好であ
る。

【００４９】Ｙ２　Ｏ３　が０．０５モル％未満である
と、平均寿命が５時間以下と極めて短かく実用に適さな
い（例えば表１の試料Ｎｏ．　１０，１１参照）。

【００５０】Ｙ２　Ｏ３　が０．２５モル％より多くな
ると、誘電体損失が２ケタの値と極端に多くなり、絶縁
抵抗も１×１０１０以下と低く、平均寿命も５時間以下
と極端に短かく実用的誘電体特性が得られない（例えば
表１の試料Ｎｏ．　８，１５参照）。

【００５１】次に｛Ｂａα，Ｃａ（１−α）｝ＳｉＯ３
　を添加することにより温度特性が大幅に改善されるが
、１０．００　モル％より多くなると、比誘電率が２０
００以下と極めて低くなる（例えば表２の試料Ｎｏ．２
４参照。ただしこの例ではα＝０．５８である）。

【００５２】さらに｛Ｂａα，Ｃａ（１−α）｝ＳｉＯ
３　の含有量が１０．００　モル％以下でも、αが０．
４３未満であったり、０．６２より多いと、焼結困難と
なり、組成物自体を製造することができない（例えば表
３の試料Ｎｏ．　４，７参照）。

【００５３】コンデンサ材料として実用化する場合、特
開昭６２−２４０８号公報に記載されるような電気特性
以外に寿命（信頼性）が問題となる。特に本発明のよう
な耐還元性材料では、雰囲気中で焼成された場合に、誘
電体が還元を受け、寿命が短かくなるのが一般的である
。本発明は、その点に着目し、Ｙ２　Ｏ３　の添加を行
なったものであり、Ｙ２　Ｏ３が０．０５ｍｏｌ　％よ
りも少ないと平均寿命が５時間以下となり、実用上問題
となる点を大きく改善することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の組成の誘電体磁器組成物は、比
誘電率が高く、誘電体損失も少なく、静電容量の温度に
対する変化率が小さく安定しており、寿命特性も良い信
頼性の高い誘電体磁器組成物を得ることができる。

【００５５】このような誘電体磁器組成物は、特にニッ
ケルを内部電極に有する積層磁器コンデンサ用としてす
ぐれた特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体磁器組成物の製造工程説明図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】組成がＢａＴｉＯ３　　　　９４．６５モル％〜９９．
００　モル％ＣａＺｒＯ３　　　　　０．５０モル％〜
２．３２モル％ＣａＴｉＯ３　　　　　０．５０モル％
〜３．０３モル％ＭｎＯ　　　　　　　　　　０．５０
モル％〜２．００モル％Ｙ２　Ｏ３　　　　　　　　　
０．０５モル％〜０．２５モル％｛Ｂａα，Ｃａ（１−
α）｝ＳｉＯ３　（ただし０．４３≦α≦０．６２）０
〜１０．００　モル％の範囲にあることを特徴とする誘電体磁器組成物。