JPH04331765A - 非還元性誘電体磁器組成物 - Google Patents
非還元性誘電体磁器組成物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
成物に関し、特に、たとえば、卑金属からなる内部電極
材料と同時に焼成することによって作製する磁器積層コ
ンデンサに利用される、非還元性誘電体磁器組成物に関
する。
トロンチウムあるいはチタン酸鉛を主成分とした磁器材
料を誘電体とし、Ag−Pd系,Pt系の合金を内部電
極とした磁器積層コンデンサが、高信頼性を要求する各
種民生用,産業用の電子回路に多用されてきた。磁器積
層コンデンサを製造するためには、たとえば厚み30〜
50μmの磁器グリーンシートをドクターブレード法な
どにより作製し、この磁器グリーンシートの上に内部電
極となる金属導体層を形成し、これらを複数枚積層して
熱圧着し一体化し、その一体化したものを自然雰囲気中
でたとえば1200℃以上の高温で焼成して焼結体を作
り、その焼結体の端面に内部電極と導通する外部引き出
し用電極を焼き付けていた。
ンサにおいては、内部電極の材料として次の2つの条件
を満足する必要があった。第1に、誘電体磁器材料と内
部電極材料とが同時に焼成されるので、誘電体磁器材料
の焼結温度以上の融点を有することであり、第2に、酸
化性の高温雰囲気においても酸化されず、しかも誘電体
と反応しないことである。このような条件を満足する電
極材料として、白金,金,パラジウムあるいはそれらの
合金のような貴金属があり、これまで、磁器積層コンデ
ンサの内部電極材料としては、主としてこれらの貴金属
が使用されてきた。しかしながら、これらの電極材料は
優れた特性を有する反面、高価であり、このため、磁器
積層コンデンサに占める電極材料費の割合が30〜70
%にも達し、コストを上昇させる最大の要因になってい
た。
,Fe,Co,Cuなどの卑金属があるが、近年、電子
部品に対する高周波対応の要求が強まり、磁器積層コン
デンサの内部電極として、導電率が高く、等価直列抵抗
が小さくなるものが必要とされている。このため、卑金
属の内部電極材料の中でも、CuまたはCu系合金を用
いることが考えられている。ところが、CuやCu系合
金などの卑金属は高温の酸化性雰囲気中では容易に酸化
されてしまい、電極としての役目をしなくなってしまう
。このため、これらの卑金属を磁器積層コンデンサの内
部電極に使用するためには、誘電体磁器材料とともに中
性または還元雰囲気中で焼成する必要がある。
、このような還元雰囲気中で焼成すると著しく還元され
てしまい、半導体化してしまうという欠点があった。 また、CuやCu系合金は融点が1080℃以下である
ことから、誘電体材料の焼結温度はそれ以下でなければ
ならない。
化しやすくかつ低融点の金属を積層コンデンサの内部電
極として用いる場合には、耐還元性に優れ、かつ低温で
焼結する誘電体材料が必要である。
080℃以下の低温で焼結し、かつ還元雰囲気で焼成し
ても電気的特性の劣化の生じない、非還元性誘電体磁器
組成物を提供することにある。
(Bi2 O3 ・BTiO2 )+(100−A){
(Sr100−X−Y PbX CaY )TiO3
}(ただし、A,B,XおよびYはモル%)で表され、
A,B,X,Yがそれぞれ 0≦A≦10 0.8≦B≦8 0≦X≦100 0≦Y≦70 の範囲にある主成分に、一般式が aLi2 O+bRO+cB2 O3 +(100−a
−b−c)SiO2 (ただし、RはMg,Ca,Sr
およびBaの中から選ばれる少なくとも1種類、a,b
およびcはモル%)で表され、a,bおよびcが、それ
ぞれ、0≦a<20, 10≦b<55, 0≦c<40 である副成分を0.1〜30重量%含有した、非還元性
誘電体磁器組成物である。
成物は、耐還元性に優れ、還元焼成しても、誘電特性お
よび絶縁抵抗が劣化せず、比抵抗が1010Ωcm以上
、誘電損失が5%以下であるとともに、焼結性にも優れ
、1080℃以下の低温で焼結可能である。したがって
、この発明にかかる非還元性誘電体磁器組成物を磁器積
層コンデンサ材料として用いれば、内部電極材料として
CuまたはCu系合金を用いることができる。そのため
、従来の貴金属を用いたものに比べて、安価でありかつ
等価直列抵抗の小さな磁器積層コンデンサを得ることが
できる。
徴および利点は、以下の実施例の詳細な説明から一層明
らかとなろう。
,CaCO3 ,Pb3 O4 ,Bi2 O3 ,
TiO2 などを準備した。これらの原料を表1に示す
組成となるように秤量し、ボールミルで16時間湿式混
合した後、蒸発乾燥して混合粉末を得た。得られた混合
粉末をジルコニア質の匣に入れて、900℃で2時間焼
成し、所定の化合物を得た。
200メッシュの篩を通過するように粗粉砕して、表1
に示す試料番号1〜26および表2に示す試料番号27
〜33における誘電体材料の各所望の配合比となるよう
に配合した。
する場合に誘電体磁器の還元防止に優れた効果がある還
元防止剤、たとえば表3に示す試料番号41〜66およ
び表4に示す試料番号67〜73における還元防止剤を
得るために、各成分の酸化物,炭酸塩あるいは水酸化物
を調合し、これらをボールミルで16時間湿式混合粉砕
した後、蒸発乾燥して粉末を得た。得られた粉末をアル
ミナ製のるつぼに入れて1300℃の温度で1時間放置
し、その後急冷してガラス化した。これを200メッシ
ュの篩を通過するように粗粉砕して、還元防止剤を準備
した。
す割合で還元防止剤を添加した。この場合、表1の試料
番号1〜26および表2の試料番号27〜33では、還
元防止剤として、5Li2 O+20BaO+15Ca
O+5SrO+5MgO+25B2 O3 +25Si
O2 (モル%)の還元防止剤を添加した。また、表3
の試料番号41〜66および表4の試料番号67〜73
では、誘電体材料として、98(Sr50Pb20Ca
30)TiO3 +2(Bi2 O3 ・2TiO3
)(モル%)の誘電体材料を用いた。
および有機溶媒を加えて、ボールミルで16時間湿式混
合し、ドクターブレード法によってシート状に成形する
ことにより、グリーンシートを得た。このグリーンシー
トを乾燥した後、適当な大きさに切断し、切断したグリ
ーンシートにスクリーン印刷法でCu電極ペーストを印
刷した後、所定枚数積み重ね熱圧着することにより積層
体を得た。得られた積層体を所定の規格に切断した後、
外部電極としてCu電極ペーストを塗布して生ユニット
を得た。この生ユニットをN2 ,H2 およびH2
Oの混合ガスを用いてCu電極の酸化しない還元性雰囲
気に調整した電気炉に入れ、920〜1080℃で2時
間焼成して磁器積層コンデンサを得た。
に漬けて焼結度の試験を行い、最適焼成温度を決定した
。さらに、25℃の温度における1kHz,1Vrms
での誘電率ε,誘電損失tanδおよび絶縁抵抗の電気
的特性を測定した。表1の試料番号1〜26,表2の試
料番号27〜33および表3の試料番号41〜66,表
4の試料番号67〜73の最適焼成温度,電気的特性を
表5,表6および表7,表8にそれぞれ示す。
囲を上述のように限定する理由は次の通りである。まず
、主成分の限定理由について説明する。表1の試料番号
1に示すように、還元防止剤の添加量が0.1重量%未
満になると、誘電体が還元され、誘電損失tanδが5
%以上となり、絶縁抵抗が劣化してしまう。表1の試料
番号8,9に示すように、Aの値すなわちBi2 O3
が10モル%を超えると、内部電極であるCuと反応
し、電極切れを生じるため、積層コンデンサとして好ま
しくない。表1の試料番号11,12に示すように、B
の値すなわちTiO2 が0.8未満になるか、試料番
号16,17に示すようにBの値が8を超えると、還元
防止剤を30重量%入れても絶縁抵抗が1010Ωcm
より小さくなって好ましくない。表1の試料番号26お
よび表2の試料番号27,28,30,31,33に示
すように、Yの値が70モル%を超えると、還元防止剤
を添加しても絶縁抵抗が1010Ωcmより小さくなっ
て好ましくない。
た理由について説明する。表3の試料番号47,48,
49,50に示すように、bの値すなわちROが10モ
ル%未満になると、絶縁抵抗が1010Ωcmより小さ
くなって好ましくない。表3の試料番号39,40,4
1,42に示すように、bの値すなわちROが55モル
%以上になると、焼成温度が1080℃以上となり、C
u内部電極が溶出してしまい、コンデンサとして使用で
きない。表3の試料番号55に示すように、aの値すな
わちLi2 Oが20モル%以上になるか、試料番号5
7に示すように、cの値すなわちB2 O3 が40モ
ル%以上になると、誘電特性が著しく損なわれたり、焼
結が完了する前に軟化変形したりする。表3の試料番号
34,35に示すように、還元防止剤の添加量が0.1
重量%未満になると、誘電体が還元され絶縁抵抗が劣化
する。 また、表4の試料番号66に示すように、還元防止剤の
添加量が30重量%を超えると、誘電体磁器が軟化し、
さらに変形してしまうため好ましくない。
て、予め所定の割合に配合し高温に熱処理して溶融した
後に粉砕してガラス化したものを主成分に添加混合した
。しかし、還元防止剤の添加方法としては、この他、予
め所定の割合に配合し熱処理を行った粉末を添加するか
、あるいは還元防止剤を主成分に対して個々に添加して
もよい。
ン酸カルシウムあるいはチタン酸ストロンチウムの少な
くともいずれかを含む誘電体材料およびCu系の内部電
極材料からなる積層体を焼成する場合、その誘電体が還
元されず、かつその内部電極が酸化されない酸素雰囲気
下に保持する必要がある。すなわち、誘電体が還元され
ると絶縁抵抗が低下し、内部電極が酸化されると等価直
列抵抗が増大するなどの不具合が生じ、いずれの場合も
コンデンサとしての機能を失う。
材料に還元防止剤を添加したことにより、焼成可能な雰
囲気の酸素分圧が特に低酸素分圧側に広がるために、酸
素分圧を厳密にコントロールしなくても適当な還元雰囲
気下で良品率の高い製品を得ることができる。すなわち
、この発明による非還元性誘電体磁器組成物は還元雰囲
気中で焼成しても還元されにくい。そして、かかる組成
物からなる磁器は、誘電特性や絶縁抵抗が劣化せず、比
抵抗は1010Ωcm以上であり、また、その誘電損失
は5%以下である。さらに、この発明にかかる非還元性
誘電体磁器組成物は、その焼成温度が1080℃以下で
ある。このため、この発明にかかる非還元性誘電体磁器
組成物を積層コンデンサの材料として用いれば、内部電
極用材料としてCuまたはCu系合金などを用いること
ができる。これにより、従来のPd−Ag、あるいはP
t系などの貴金属電極を用いた場合に比べて大幅なコス
トの低減が図られ、また等価直列抵抗の小さな積層セラ
ミックコンデンサが得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】 一般式が A(Bi2 O3 ・BTiO2 )+(100−A)
{(Sr100−X−Y PbX CaY )TiO3
}(ただし、A,B,XおよびYはモル%)で表され
、A,B,X,Yがそれぞれ 0≦A≦10 0.8≦B≦8 0≦X≦100 0≦Y≦70 の範囲にある主成分に、一般式が aLi2 O+bRO+cB2 O3 +(100−a
−b−c)SiO2 (ただし、RはMg,Ca,Sr
およびBaの中から選ばれる少なくとも1種類、a,b
およびcはモル%)で表され、a,bおよびcが、それ
ぞれ、0≦a<20, 10≦b<55, 0≦c<40 である副成分を0.1〜30重量%含有した、非還元性
誘電体磁器組成物。
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---|---|---|---|
JP3130594A JP2669184B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 非還元性誘電体磁器組成物 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2669184B2 JP2669184B2 (ja) | 1997-10-27 |
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JP3130594A Expired - Lifetime JP2669184B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 非還元性誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2669184B2 (ja) |
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