JPH0461705A - Highpolymer composite dielectric substance - Google Patents

Highpolymer composite dielectric substance

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JPH0461705A
JPH0461705A JP2169423A JP16942390A JPH0461705A JP H0461705 A JPH0461705 A JP H0461705A JP 2169423 A JP2169423 A JP 2169423A JP 16942390 A JP16942390 A JP 16942390A JP H0461705 A JPH0461705 A JP H0461705A
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JP
Japan
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filler
dielectric
highpolymer
dielectric substance
dielectric constant
Prior art date
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Pending
Application number
JP2169423A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Tanaka
哲郎 田中
Hidekazu Kameda
英一 亀田
Toshiyuki Ozawa
利行 小澤
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Daishinku Corp
Original Assignee
Daishinku Corp
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Publication date
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Publication of JPH0461705A publication Critical patent/JPH0461705A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a highpolymer composite dielectric substance having a high dielectric factor without impairing the processing easiness and without increasing the filling rate of filler by dispersing a specific powder of dielectric substance as a filler in a matrix consisting of highpolymer resin. CONSTITUTION:A powder of dielectric substance having the max particle size between 10-500mum is dispersed as a filler in a matrix 2 consisting of highpolymer resin. This yields a highpolymer composite dielectric substance having a larger dielectric factor than the case where filling is made with particles of smaller max. particle sizes with the same volume ratio. This allows provision of high dielectric factor and enables performance of injection molding or the like, so that even a complex configuration can be fabricated through simple manufacture processes.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はコンデンサ等に利用される高分子複合誘電体に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a polymer composite dielectric material used in capacitors and the like.

〈従来の技術〉 ポリエステルやポリプロピレンなどのプラスチックは、
コンデンサなどの誘電体材料としても従来から利用され
ている。しかし、はとんどのプラスチックの誘電率はほ
ぼ5前後の値である。したかって、コンデンサやフィル
タ等、高誘電率を必要とする用途に対応するために、プ
ラスチックの高誘電率化が各方面で検討されている。そ
の一つにプラスチックからなるマトリックス中に、セラ
ミックス系の粉末や繊維をフィラーとして分散させるこ
とが行われている。すなわち、フィラーの充填率を高く
したり、あるいはフィラーの誘電率をさらに高くするこ
とによりプラスチックの高誘電化が行われてきた。また
、フィラーの形状については、分散性を高めるために微
細な程よいとされてきた。
<Conventional technology> Plastics such as polyester and polypropylene are
It has also been used as a dielectric material for capacitors and other devices. However, the dielectric constant of most plastics is around 5. Therefore, increasing the dielectric constant of plastics is being studied in various fields in order to accommodate applications such as capacitors and filters that require a high dielectric constant. One such method is to disperse ceramic powder or fiber as a filler in a plastic matrix. That is, the dielectricity of plastics has been increased by increasing the filler filling rate or by further increasing the dielectric constant of the filler. Furthermore, it has been thought that the shape of the filler should be as fine as possible in order to improve dispersibility.

〈発明が解決しようとする課題〉 高誘電率のセテミックスフィラーをプラスチックに充填
する場合、その充填率を高くするに従って、プラスチッ
クの誘電率を向上することができる。ところが、充填率
を高くすると樹脂本来の性質が損なわれるため、成形方
法が限定されるといぅ問題がある。また、フィラーの誘
電率をより高くすることによっても、誘電率を向上する
ことができるが、誘電率は物質固有の値であり、現在市
販されているものでは約10000が最大であり、限界
が生じている。
<Problems to be Solved by the Invention> When a plastic is filled with a cetemix filler having a high dielectric constant, the dielectric constant of the plastic can be improved as the filling rate is increased. However, if the filling rate is increased, the inherent properties of the resin will be impaired, resulting in a problem in that the molding method will be limited. The dielectric constant can also be improved by increasing the dielectric constant of the filler, but the dielectric constant is a value specific to the material, and the maximum value for currently commercially available products is about 10,000, which is a limit. It is occurring.

本発明では、上述の問題点に鑑み、加工性を失うことな
く、また、セラミックスフィラーの充填率を高めること
なく作成される高誘電率の高分子複合誘電体を提供する
ことを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a high dielectric constant polymer composite dielectric material that can be produced without losing workability or increasing the filling rate of ceramic filler.

く課題を解決するための手段〉 本発明実施例の斜視図である図面に基づいて説明する。Means to solve problems〉 An explanation will be given based on drawings that are perspective views of embodiments of the present invention.

本発明の高分子複合誘電体は、最大粒子径が10〜50
0μmである誘電体粉末が、高分子樹脂からなるマトリ
ックス2中にフィラー1として分散されていることを特
徴としている。また誘電体粉末がA B Osで表され
るペロブスカイト型化合物および二酸化チタンの少なく
とも1種よりなること、また常温における誘電体粉末の
誘電率が50以上であることを特徴としている。
The polymer composite dielectric of the present invention has a maximum particle size of 10 to 50
It is characterized in that dielectric powder having a diameter of 0 μm is dispersed as a filler 1 in a matrix 2 made of a polymer resin. Further, the dielectric powder is made of at least one of a perovskite compound represented by A B Os and titanium dioxide, and the dielectric powder has a dielectric constant of 50 or more at room temperature.

く作用〉 最大粒子径が10〜500μmである誘電体粒子を樹脂
に充填することにより、最大粒子径の小さな粒子を同体
積比で充填する場合より、大きな誘電率を有する高分子
複合誘電体か得られる。また、ABO2で表されるペロ
ブスカイト型化合物、例えばチタン酸バリウムは強誘電
体であり複合体の分極処理を行うことにより圧電性を付
与することも可能である。また二酸化チタンもまた高誘
電率である。したがって、ABO,で表されるペロブス
カイト型化合物、および二酸化チタンの少なくとも1種
よりなるフィラーが分散されてなる高分子複合誘電体は
高誘電率を有する誘電体となる。
Effect〉 By filling resin with dielectric particles with a maximum particle size of 10 to 500 μm, a polymer composite dielectric with a larger dielectric constant can be produced than when filling resin with particles with a small maximum particle size at the same volume ratio. can get. Further, a perovskite compound represented by ABO2, for example, barium titanate, is a ferroelectric substance, and piezoelectricity can be imparted by polarizing the composite. Titanium dioxide also has a high dielectric constant. Therefore, a polymer composite dielectric material in which a filler consisting of a perovskite compound represented by ABO and at least one of titanium dioxide is dispersed has a high dielectric constant.

また上述した特徴をもつフィラーで、かつ常温における
その誘電率が50以上であるものを分散することにより
作成される高分子複合誘電体は、さらに高誘電率を有す
る誘電体となる。
Further, a polymer composite dielectric material prepared by dispersing a filler having the above-mentioned characteristics and having a dielectric constant of 50 or more at room temperature becomes a dielectric material having an even higher dielectric constant.

〈実施例〉 図は本発明の実施例の斜視図である。本発明実施例の高
分子複合誘電体は、高分子樹脂からなるマトリックス2
中に、誘電体粒子からなるフィラー1が分散されている
<Embodiment> The figure is a perspective view of an embodiment of the present invention. The polymer composite dielectric material of the embodiment of the present invention has a matrix 2 made of polymer resin.
Filler 1 made of dielectric particles is dispersed therein.

以上の構成よりなる本発明実施例の高分子複合誘電体の
作成方法を以下に述べ、得られた高分子複合誘電体につ
いての誘電率を算出した結果を示す。
A method for producing a polymer composite dielectric according to an example of the present invention having the above configuration will be described below, and the results of calculating the dielectric constant of the obtained polymer composite dielectric will be shown.

1)セラミックス粉末の作成 (P bo、*1Sro、as) (Tio、4s・Z
ro、54)Osとなる様に各元素の酸化物を秤量し、
その混合物を仮焼(850℃)する。その後、粉砕し成
形した後、焼成(1250℃)し、20φx l lの
PZT焼結体を作成する。1枚の上述したPZT焼結体
の誘電率は約1300である。次にこの焼結体を5〜2
0φのアルミナボールを入れたアルミナ製ポットで3時
間粉砕し、0.9μm以下、1〜9.9μmS 10〜
45μm146〜100μmS101〜150.czm
、  151〜212μm。
1) Creation of ceramic powder (P bo, *1Sro, as) (Tio, 4s・Z
ro, 54) Weigh the oxide of each element so that it becomes Os,
The mixture is calcined (850°C). Thereafter, after crushing and shaping, it is fired (1250° C.) to create a PZT sintered body of 20φ×11. The dielectric constant of one sheet of the above-mentioned PZT sintered body is about 1300. Next, this sintered body is
Pulverized for 3 hours in an alumina pot containing 0φ alumina balls, 0.9 μm or less, 1 to 9.9 μm S 10 to
45μm146~100μmS101~150. czm
, 151-212 μm.

213〜300μmの範囲は50μm幅にそれぞれ分級
し、300μm以上の粉は再度粉砕、分級を繰り返して
各寸法のセラミックス粉末のフィラー1を作成する。2
)マトリックス2中に上述した粒子種のフィラー1を分
散させることにより複合化を行い、本発明の高分子複合
誘電体を作成する。
The range of 213 to 300 μm is classified into 50 μm widths, and the powder of 300 μm or more is crushed and classified again to create filler 1 of ceramic powder of each size. 2
) Compositeization is performed by dispersing filler 1 of the above-mentioned particle type in matrix 2 to create the polymer composite dielectric of the present invention.

すなわち、安定剤としてジブチルスズマレート7.5g
、滑材としてポリエチレンワックス4g1同じくステア
リン酸モノグリセリド2gを添加した塩化ビニル樹脂1
50gに上述の方法で作成された各寸法のPZT粉末を
30vo1%の割合になるよう秤量し、混合する。次に
表面温度165°Cのロールで5分間混練してシートを
作成する。このシートを所定寸法に切断し、170℃の
温度条件でホットプレスを行い、厚さ2mmの板を作成
する。
That is, 7.5 g of dibutyltin malate as a stabilizer.
, 4g polyethylene wax 1 1 vinyl chloride resin to which 2g stearic acid monoglyceride was added as a lubricant
50 g of PZT powder of each size prepared by the above method is weighed and mixed at a ratio of 30 vol. Next, the mixture is kneaded for 5 minutes using rolls with a surface temperature of 165°C to form a sheet. This sheet is cut into predetermined dimensions and hot pressed at a temperature of 170° C. to produce a plate with a thickness of 2 mm.

3)以上述べた方法により作成された厚さ2mmの高分
子誘電体の板を50mmX50mmに切断し、真空蒸着
でアルミニウムの電極を形成する。
3) A 2 mm thick polymeric dielectric plate prepared by the method described above is cut into 50 mm x 50 mm pieces, and aluminum electrodes are formed by vacuum evaporation.

この試験片をゲインセイズアナライザ(YHP製419
4A、測定周波数IMHz)を用いて容量を測定し、電
極面積と電極間隔により算出された誘電率を表に示す。
This test piece was measured using a Gain Seize Analyzer (419 manufactured by YHP).
4A, measurement frequency IMHz), and the dielectric constant calculated from the electrode area and electrode spacing is shown in the table.

以上の結果から、本発明実施例の誘電率は、セラミック
ス粉末の径が10未満の粒子種を複合化した比較例に比
べ、高い誘電率を示す。すなわち、最大粒子径が10〜
500μmのセラミックス粉末を樹脂に充填することに
より粒子径の小さな粉末を同体積比で充填する場合より
、大きな誘電率を得ることができる。また、最大粒子径
が10〜500μmに限定する理由は、これ以上大きく
しても誘電率の上昇が少なくなり、また大寸法のフィラ
ー1を添加すると樹脂の成形性や表面の平滑性が悪くな
るためである。実用上500μmか限度である。この粉
末の寸法は、その粒子の最長方向の寸法のことでありア
スペクト比5未満の繊維形状なども含む。また、樹脂に
分散したフィラー1の多数を占める粉末の平均的な寸法
であり、必ずしも100%がこの範囲である必要はない
From the above results, the dielectric constant of the example of the present invention is higher than that of the comparative example in which ceramic powder particles having a diameter of less than 10 are composited. That is, the maximum particle size is 10~
By filling the resin with ceramic powder of 500 μm, a larger dielectric constant can be obtained than when filling the resin with powder having a small particle size at the same volume ratio. Also, the reason why the maximum particle size is limited to 10 to 500 μm is that even if it is made larger than this, the increase in dielectric constant will be small, and if a large size filler 1 is added, the moldability of the resin and the smoothness of the surface will deteriorate. It's for a reason. The practical limit is 500 μm. The dimension of this powder refers to the dimension in the longest direction of the particle, and also includes fiber shapes with an aspect ratio of less than 5. Further, it is the average size of the powder that accounts for the majority of the filler 1 dispersed in the resin, and 100% does not necessarily have to be within this range.

本発明に適用されるセラミックス粉末は、酸化チタンお
よびA B Osで表されるペロブスカイト型化合物、
すなわちチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコンチタ
ン酸鉛なとであり、また、これらペロブスカイト型化合
物のAサイトやBサイトの一部またはすべてをストロン
チウム、マグネシウム、カルシウム、スズ、ニオブ、ラ
ンタン、アンチモン、コバルトなどの元素の少なくとも
一種を置換したものである。本発明はこれらの一種また
は二種以上をフィラー1に使うもので、また以上の物質
に限定されるものではない。
The ceramic powder applied to the present invention is a perovskite compound represented by titanium oxide and AB Os,
That is, barium titanate, lead titanate, lead zirconium titanate, etc., and some or all of the A site and B site of these perovskite compounds can be replaced with strontium, magnesium, calcium, tin, niobium, lanthanum, antimony, etc. At least one element such as cobalt is substituted. The present invention uses one or more of these materials for the filler 1, and is not limited to the above materials.

また、大きな粒子は微粒子に比べ表面積が小さいため、
充填率を大きくすることが比較的容易であり、誘電率の
大きい高分子複合誘電体が形成できる。
Also, since large particles have a smaller surface area than fine particles,
It is relatively easy to increase the filling factor, and a polymer composite dielectric with a high dielectric constant can be formed.

本発明実施例に適用される樹脂は、塩化ビニル、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリカーボネートなどの熱可塑
性樹脂、エポキシなどの熱硬化性樹脂などであるが、こ
れらに限定されることなく現在市販されているものすべ
ての樹脂が適用可能であり、要求される強度、耐候性能
や誘電損失などの電気的性能から用途に応じて選ぶこと
ができる。
The resins applied to the embodiments of the present invention include thermoplastic resins such as vinyl chloride, polybutylene terephthalate, and polycarbonate, and thermosetting resins such as epoxy, but are not limited to those currently commercially available. All resins are applicable and can be selected depending on the application based on the required strength, weather resistance, and electrical performance such as dielectric loss.

またこれらの樹脂に安定剤、滑剤、反応促進剤およびグ
ラスファイバなどの強化繊維も必要に応じて併用しても
よい。
In addition, stabilizers, lubricants, reaction accelerators, and reinforcing fibers such as glass fibers may be used in combination with these resins, if necessary.

また、本発明実施例の複合誘電体の混練・成形は、押し
出し成形、射出成形およびカレンダーロールなどによる
直接混合成形でも可能であるが、他の混合方法を併用す
るなどこれらの方法に限定されるものではなく、製品形
状、樹脂の種類などによって選択できる。
Further, the kneading and molding of the composite dielectric material of the embodiments of the present invention can be performed by extrusion molding, injection molding, direct mixing molding using calender rolls, etc., but is limited to these methods, such as using other mixing methods in combination. You can choose based on the shape of the product, type of resin, etc.

〈発明の効果〉 以上述べたように、本発明による高分子複合誘電体は、
マトリックス中に分散されt−セラミックス粉末に印加
される電界強度と粒子寸法との関係により求められた最
適の粒子径のフィラーか用いられているので、少ない量
のフィラーを充填することにより高誘電率を有し、また
、射出成形等もてきるので複雑な形状のものでも簡単な
製造工程で作成できる。
<Effects of the Invention> As described above, the polymer composite dielectric material according to the present invention has the following effects:
Since the filler with the optimum particle size determined from the relationship between the electric field strength dispersed in the matrix and applied to the T-ceramic powder and the particle size is used, a high dielectric constant can be achieved by filling a small amount of filler. In addition, injection molding is also possible, so even complex shapes can be manufactured using simple manufacturing processes.

この結果、本発明による高分子複合誘電体は、従来の樹
脂に比べ誘電率が大きいので、小型で高性能なコンデン
サを得ることができる。
As a result, since the polymer composite dielectric material according to the present invention has a larger dielectric constant than conventional resins, a compact and high-performance capacitor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明実施例の斜視図である。 1・・・フィラー 2・・・マトリックス樹脂 The figure is a perspective view of an embodiment of the present invention. 1... filler 2...Matrix resin

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)最大粒子径が10〜500μmである誘電体粉末
が、高分子樹脂からなるマトリックス中にフィラーとし
て分散されてなる高分子複合誘電体。
(1) A polymer composite dielectric material in which dielectric powder having a maximum particle size of 10 to 500 μm is dispersed as a filler in a matrix made of a polymer resin.
(2)誘電体粉末がABO_3で表されるペロブスカイ
ト型化合物および二酸化チタンの少なくとも1種よりな
る特許請求の範囲第1項記載の高分子複合誘電体。
(2) The polymer composite dielectric material according to claim 1, wherein the dielectric powder comprises at least one of a perovskite compound represented by ABO_3 and titanium dioxide.
(3)常温における誘電体粉末の誘電率が50以上であ
る特許請求の範囲第1項および第2項記載の高分子複合
誘電体。
(3) The polymer composite dielectric according to claims 1 and 2, wherein the dielectric powder has a dielectric constant of 50 or more at room temperature.
JP2169423A 1990-06-27 1990-06-27 Highpolymer composite dielectric substance Pending JPH0461705A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130215A (en) * 1993-10-29 1995-05-19 Okaya Electric Ind Co Ltd Compound dielectric film and capacitor
JP2016539316A (en) * 2013-09-25 2016-12-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Compositions, devices and methods for capacitive temperature sensing

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