JPH04292458A

JPH04292458A - 高誘電率誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH04292458A
Application number: JP3078460A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Kikuchi; 信明菊地; Shoichi Iwatani; 昭一岩谷; Tadashi Ogasawara; 正小笠原
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1992-10-16

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】本発明は高誘電率誘電体磁器組成
物に係り、特に広い温度範囲（−５５℃〜＋１５０℃）
にわたって、静電容量の変化が小さく、かつ誘電体損失
が小さい高誘電率誘電体磁器組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、誘電率が高く、その温度変化の小
さな誘電体磁器組成物として、チタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ３　）にビスマス化合物、例えばＢｉ２　Ｏ３　
・２ＳｎＯ２　やＢｉ２　Ｏ３　・２ＺｒＯ２　とＴａ
２　Ｏ５　やＳｍ２　Ｏ３　等を添加して、その温度変
化率を小さくしたものが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの成
分を含む組成物では誘電率を高くすると、静電容量の変
化率が大きくなり、誘電率を大きくするには、おのずと
限界があった。このためこれらの組成物をコンデンサに
使用した場合、小型で大容量を得ることは困難であった
。

【０００４】また前記の組成物のうち、ビスマス化合物
を含むものは焼成時にビスマス成分が蒸発し、磁器組成
物素体に屈曲を生じたりする問題点があった。

【０００５】さらにビスマスを含有するチタン酸バリウ
ム系積層型磁器コンデンサを作成した場合、内部電極で
あるパラジウムまたは銀−パラジウム合金と誘電体の成
分であるビスマスが反応を起こし、電極としての機能を
失う。このため内部電極として高価な白金等の貴金属を
使用しなければならず、積層型磁器コンデンサのコスト
アップの要因になっていた。

【０００６】従って本発明の目的は広い温度範囲にわた
って静電容量変化が少なく、誘電体損失の小さい優れた
高誘電率磁器組成物を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前期目的を達成するため
、本発明者は鋭意研究の結果、主成分として、ＢａＴｉ
Ｏ３　：９４．０〜９９．０モル％Ｎｂ２　Ｏ５　　　
：　０．５〜　３．０モル％ＣｏＯ　　　　　　：　０
．５〜　３．０モル％に対して、添加物としてＢａＺｒ
Ｏ３　を０．２　〜７．０　重量％含有することにより
キュリー点が高温側へシフトすることを見出した。これ
により、静電容量の温度変化が少ない領域が拡がる。

【０００８】また必要に応じてＮｄ２　Ｏ３　を０．５
　重量％以下含有することにより特性が優れることを見
出した。

【０００９】さらに、これらにＭｎＯを０〜０．３　重
量％添加することにより焼結性が良くなり、特性が一層
向上することも見出した。

【００１０】

【作用】本発明の組成の誘電体磁器組成物を用いること
により、常温での比誘電率が２０００〜４７００という
高い値を有し、誘電体損失（ｔａｎδ）は１．２　％以
下という小さい値であり、静電容量の温度変化はＥＩＡ
Ｊ（日本電子機械工業会規約）に規定する×７Ｒ特性（
−５５℃〜＋１２５℃の温度範囲で静電容量の変化が２
５℃を基準にして±１５％以内）を満足し、さらに×８
Ｒ特性（−５５℃〜＋１５０℃の温度範囲で静電容量の
変化が２５℃を基準にして±１５％以内）を満足するす
ぐれた特性の高誘電率誘電体磁器組成物を得ることがで
きた。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３を参照しつつ
説明する。図１は本発明の誘電体磁器組成物の主成分の
三元組成図、図２は誘電体磁器組成物の製造工程図、図
３は静電容量の温度特性カーブを示す。

【００１２】チタン酸バリウムの出発原料として高純度
のＢａＣＯ３　とＴｉＯ２　を１：１のモル比で調合し
、調合した出発原料を脱水・乾燥する（図２■参照）。

【００１３】次にこれらの原料を仮成形し、１０００〜
１２００℃で２時間安定にして化学反応を行わしめ、Ｂ
ａＴｉＯ３　を形成する仮焼成を行う。得られたＢａＴ
ｉＯ３　を例えばアトマイザー等で微粉砕する（図２■
参照）。

【００１４】このようにして得られたＢａＴｉＯ３　粉
末、または溶液法にて調整して得られたＢａＴｉＯ３　
粉末、Ｎｂ２　Ｏ５　，ＣｏＯ，ＢａＺｒＯ３　，Ｎｄ
２　Ｏ３　，　ＭｎＯを、焼成後の組成が表１の如くに
なるように秤量する（図２■参照）。

【００１５】

【表１】

【００１６】秤量した原料粉末を湿式混合した後、脱水
・乾燥する（図２■参照）。

【００１７】これに有機バインダを適当量加え、約３ｔ
ｏｎ／ｃｍ２　の成形圧力で成形し、直径１６．５ｍｍ
，　厚さ約０．６ｍｍ　の円板状成形物を作成する。次
にこの成形物を１２８０℃〜１３８０℃で２時間安定に
して本焼成を行う（図２■参照）。

【００１８】得られた磁器組成物素体の両端面に銀電極
を焼きつけてコンデンサとする（図２■参照）。

【００１９】これらのコンデンサの各電気的特性、即ち
比誘電率（εｓ　）、誘電体損失（ｔａｎδ）、絶縁抵
抗、静電容量の温度変化率をそれぞれ測定した。なお、
比誘電率、誘電体損失は、周波数１ＫＨＺ　，１Ｖ、室
温２０℃１分後の条件、絶縁抵抗は、ＤＣ，５００Ｖ、
室温２０℃の条件での測定値を求め、静電容量の温度変
化率は、２５℃における値に対する−５５℃、＋１２５
℃、＋１５０℃における値の変化率を求めている（図２
■参照）。

【００２０】各測定結果を表１，表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】ここで表１と表２の試料Ｎｏは共通であり
、同一の番号は同一の試料を示し、表１は各試料の組成
、表２は対応する試料の電気的特性等を示す。

【００２３】また、表１、表２において、×印を付した
試料Ｎｏ１，３−３，３−４，３−８，３−１２，６，
８，１０は本発明の範囲外であり、本発明の実施例との
比較のために示している。

【００２４】表１、表２から明らかな如く、本発明の誘
電体磁器組成物は常温での比誘電率が２０００〜４７０
０と高い値を示し、誘電体損失は１．２　％以下という
小さい値であり、その静電容量の温度変化率はＥＩＡＪ
に規定する×７Ｒ特性、×８Ｒ特性を満足する。

【００２５】図１は、本発明の誘電体磁器組成物の主成
分の組成を示す三元組成図であって、図１中の各点の番
号は表１、表２の試料Ｎｏと共通である。

【００２６】図１から、本発明の主成分は、点２，７，
５，９を結ぶ四辺形の内側の組成になることが明らかで
ある。

【００２７】図３は表１、表２の各試料のうちの３つに
ついて、その静電容量の温度特性カーブを示す。

【００２８】図３において、曲線Ａは表１、表２の試料
Ｎｏ１に対応し、曲線Ａ上の各点（Δ）は表１、表２に
おける静電容量の各温度における変化率に対応する。同
様に、点（・）を含む曲線Ｂは表１、表２における試料
Ｎｏ３−１、点（×）を含む曲線Ｃは表１、表２におけ
る試料Ｎｏ３−３に対応する。

【００２９】図３から明らかな如く、本発明の範囲の組
成の磁器組成物（曲線Ｂ、即ち試料Ｎｏ３−１）は静電
容量の温度変化率が広い温度範囲（−５５℃〜＋１５０
℃）で±１５％以下と小さく、安定している。

【００３０】次に、本発明の誘電体磁器組成物の組成範
囲の限定理由を説明する。ＢａＴｉＯ３　が９４．００
　モル％未満であると、比誘電率は２０００以下と低く
なる（例えば、表１、表２の試料Ｎｏ６参照）。

【００３１】ＢａＴｉＯ３　が９９．００　モル％を越
えると、誘電体損失が１．２　％を越えて大きくなり、
静電容量の温度変化率も大きくなる上、焼結性も悪化す
る（例えば、表１、表２と図３の試料Ｎｏ１参照）。

【００３２】またＮｂ２　Ｏ５　が０．５０モル％未満
であると、誘電体損失が、１．２　％を越えて大きくな
り、静電容量の温度変化率も大きくなる上、焼結性も悪
化する（例えば、表１、表２と図３の試料Ｎｏ１参照）
。

【００３３】Ｎｂ２　Ｏ５　が３．０　モル％を越える
と、比誘電率が低くなったり（例えば表１、表２の試料
Ｎｏ６参照）、静電容量の温度変化率が大きくなる（例
えば、表１、表２の試料Ｎｏ８参照）。

【００３４】さらにＣｏＯが０．５　モル％未満である
と、誘電体損失が１．２　％を越えて大きくなり、静電
容量の温度変化率も大きくなる上、焼結性も悪化する（
例えば、表１、表２と図３の試料Ｎｏ１参照）。

【００３５】ＣｏＯが３．０　モル％を越えると、比誘
電率が２０００以下と低くなったり（例えば、表１、表
２の試料Ｎｏ６参照）、静電容量の温度変化率が大きく
なったりする（例えば、表１、表２の試料Ｎｏ１０参照
）。

【００３６】また、添加物のＢａＺｒＯ３　が０．２　
重量％未満では、静電容量の温度変化率が大きくなり、
×８Ｒ特性を満足しなくなる（例えば、表１、表２の試
料Ｎｏ３−４参照）。

【００３７】ＢａＺｒＯ３　が７．０　重量％を越える
と、静電容量の温度変化率が大きくなり、×８Ｒ特性を
はずれてしまう（例えば、表１、表２の試料Ｎｏ３−８
参照）。

【００３８】またＮｄ２　Ｏ３　が上記組成に対して、
無添加でも使用上問題はないが（例えば、表１、表２の
試料Ｎｏ３参照）、０．５　重量％までの添加で焼結性
が良くなる（例えば表１、表２の試料Ｎｏ３−１，３−
２参照）。

【００３９】しかし、Ｎｄ２　Ｏ３　が０．５　重量％
を越えると、静電容量の温度変化率が大きくなり、×８
Ｒ特性を満足しなくなる（例えば、表１、表２と図３の
試料Ｎｏ３−３参照）。

【００４０】ＭｎＯの添加は、無添加でも、使用上問題
はないが（例えば、表１、表２の試料Ｎｏ３−９参照）
、０．３　重量％までの添加で還元防止になり、誘電体
損失が改善され、焼結性も向上する（例えば、表１、表
２の３−１０，３−１１参照）。

【００４１】ＭｎＯの添加量が０．３　重量％を越える
と、静電容量の温度変化率が大きくなり、焼結性は悪化
し、緻密な磁器が得られなくなる（例えば、表１、表２
の試料Ｎｏ３−１２参照）。

【００４２】なお原料中に含まれるアルカリ金属酸化物
、または製造工程より混入する微量の不純物としてのＳ
ｉＯ２　，Ａｌ２　Ｏ３　は特性を著しく悪化させるこ
とはない。

【００４３】

【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率
が約２０００〜４７００という高い値を有し、誘電体損
失は１．２　％以下であり、静電容量の温度変化率はＥ
ＩＡＪで規定する×７Ｒ特性を満足するばかりでなく、
×８Ｒ特性をも満足するすぐれた特性を有し、例えば自
動車のエンジンルーム等に使用可能な優れた高誘電率誘
電体磁器組成物を得ることができる。

【００４４】さらに、この誘電体磁器組成物中にパラジ
ウムまたは銀−パラジウム合金と反応し易いビスマスを
含有しないため、この組成物を誘電体層として積層コン
デンサを製造する場合、内部電極としてパラジウム単独
、または銀−パラジウム合金の使用が可能となる。

【００４５】従って、高価な白金または白金パラジウム
を用いる必要がなくなり、製品の大幅なコストダウンが
実現でき、工業上の利益ははかりしれないものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体磁器組成物の主成分三元組成図
である。

【図２】本発明の実施例の製造工程説明図である。

【図３】各試料の静電容量の温度特性カーブである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　主成分としてＢａＴｉＯ３　：９４．０〜９９．０モル％Ｎｂ２　Ｏ
５　　　：　０．５〜　３．０モル％ＣｏＯ　　　　　
　：　０．５〜　３．０モル％に対して、添加物として
、ＢａＺｒＯ３　を０．２　〜７．０　重量％含有して
なることを特徴とする高誘電率誘電体磁器組成物。
【請求項２】　　前記組成物にＮｄ２　Ｏ３　を０．５
　重量％以下含有してなることを特徴とする請求項１記
載の高誘電率誘電体磁器組成物。
【請求項３】　　前記組成物にＭｎＯを０．３　重量％
以下含有してなることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の高誘電率誘電体磁器組成物。