JPH0467512A

JPH0467512A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH0467512A
Application number: JP2180830A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kuramitsu; 秀紀倉光
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1992-03-03
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2936661B2

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電子機器用固定磁器コンデンサの誘電体磁器組
成物に関する。

従来の技術以下に従来の誘電体磁器組成物について説明する。従来
より、誘電体磁器組成物として下記のような系か知られ
ている。

Ｂａ０−ＴｌＯ２・Ｎｄ２Ｏ３系ＢａＯ−ＴｌＯ２・Ｓｍ２Ｏ３系例えば０．０９　Ｂ　ａ　Ｏ・０．５６　Ｔ　ｉ　Ｏ２
・０、３５　Ｎ　ｄ　０３２の組成を有する誘電体磁器
組成物を使用して誘電体磁器円板を作製し、電気特性お
よび結晶粒径を測定して誘電率　６７、静電容量温度係
数　Ｎ４０ｐｌ）ｍ／’Ｃ，良好度Ｑ：３０００゜絶縁
抵抗　８．０Ｘ１０１２Ω、絶縁破壊強度　３０ｋ　ｖ
　／　ｍｍおよび結晶粒径：１〜５μｍの値が得られた
。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記の従来の構成では、結晶粒径が大き
く誘電体磁器中の気孔率が大きくなるとともに結晶粒子
１個当りにかかる電界強度が大きくなるので、絶縁破壊
強度か満足のできる大きな値ではないという問題点を有
していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、結晶粒径
が小さく、絶縁破壊強度が大きい誘電体磁器を得ること
ができる誘電体磁器組成物を提供することを目的とする
。

課題を解決するための手段この課題を解決するために本発明の誘電体磁器組成物は
、一般式ｘ　［（Ｂ　ａ　Ｏ）（＋−ｕ＋（Ｃａ　Ｏ）
ｕ］　・ｙ　［（Ｔ　１ｏ２）（＋−ｖ＋　（Ｚ　ｒｏ
ｚ）　ｖ］・ｚＲｅＯ：＋　＝で表され、式中ＲｅはＬ
ａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍから選ばれる一種以上の希土類元
素であり、ＵおよびＶの値が００１≦ｕ≦０．３０およ
び０．００１≦ｖ≦０．２００なる範囲にある組成を有
し、かっｘ、ｙおよび２はモル比を表し、Ｘ＋ｙ十ｚ＝
ｌでｘ、ｙ、ｚの値が下記の第１表に示すａ、ｂ。

ｃ、ｄ、ｅ、ｆで囲まれるモル比の範囲にある組成を有
する誘電体磁器組成物を主成分とし、バナジウム酸化物
、ニオブ酸化物、タンタル酸化物もしくはそれらから選
ばれる二種以上を副成分として含有させた組成の構成を
有している。

（以　　下　　余　　白）第　　　　１　　　　表作用コノ構成によッテ、ＲｅをＬａ、Ｐｒ、ＮｄＳｍから選
ぶことにより、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの順で静電容量
温度係数をプラス方向に移行することとなり、ＢａＯを
ＣａＯで置換することにより、良好度Ｑを向上し、絶縁
抵抗を大きくすることとなる。

また、Ｔ　ｉ　０２をＺｒＯ２で置換することにより、
結晶粒径を小さくすることとなる。

さらに、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸
化物もしくはそれらから選ばれる二種以上を副成分とし
て含有させることにより、絶縁抵抗と絶縁破壊強度を大
きくすることとなる。

実施例以下、本発明の一実施例について説明する。

（実施例１）出発原料には化学的に高純度のＶ２Ｏ５Ｌ　ａ２０：＋
、Ｐ　ｒ６ｏｚ　ＮＣ］：Ｏ，＋　Ｓｍ：０：＋　Ｚｒ
０−Ｔ　ｉ　０２．　Ｃａ　Ｃ０３，およびＢａＣＯ３
粉末を下記の第２表に示す組成比になるように秤量し、
めのうボールを備えたゴム内張りのホールミルに純水と
ともに入れ、湿式混合後、脱水乾燥した。この乾燥粉末
を高アルミナ質のるつぼに入れ、空気中で１１００℃に
て２時間仮焼した。この仮焼粉末を、めのうボールを備
えたゴム内張りのボールミルに純水とともに入れ、湿式
粉砕後、脱水乾燥した。この粉砕粉末に、有機バインダ
ーを加え、均質とした後、３２メツシユのふるいを通し
て整粒し、金型と油圧プレスを用いて成形圧力１ｔｏｎ
／ａｄで直径１５Ｍ、厚み０．４ｍｍに成形した。次い
で、成形円板をンルコニア粉末を敷いたアルミナ質のさ
やに入れ、空気中にて第２表に示す焼成温度で２時間焼
成し、第２表の試料番号１〜１０に示す組成比の誘電体
磁器円板を得た。

このようにして得られた誘電体磁器円板は、厚みと直径
と重量を測定し、誘電率、良好度Ｑ、静電容量温度係数
測定用試料は、誘電体磁器円板の両面全体に銀電極を焼
き付け、絶縁抵抗、絶縁破壊強度測定用試料は、誘電体
磁器円板の外周より内側に１　ｍｍの幅で銀電極のない
部分を設け、銀電極を焼き付けた。そして、誘電率、良
好度Ｑ、静電容量温度係数は、横河・ヒ＝−レット・パ
ノカード■製デジタルＬＣＲメータのモデル４２７５Ａ
を使用し、測定温度２０°Ｃ９測定電圧ｌ、ＱＶｒｍｓ
測定周波数ＩＭＨｚでの測定より求めた。なお、静電容
量温度係数は、２０℃と８５℃の静電容量を測定し、次
式により求めた。

ＴＣ＝　（Ｃ−Ｃｏ）／Ｃｏｘｌ／６５ｘ１０６ＴＣ静
電容量温度係数（ｐｐｍ／’Ｃ）ＣＯ・２０℃での静電
容量（ｐ　Ｆ）Ｃ８５℃での静電容量（ｐ　Ｆ）また、誘電率は次式より求めた。

Ｋ＝１４３．８ｘＣｏｘ　　ｔ／Ｄ” Ｋ　誘電率００２０℃での静電容Ｊｉ（ｐＦ）Ｄ　　誘電体磁器の直径（ｍｍ　）ｔ　　誘電体磁器の厚み（ｍｍ）さらに、絶縁抵抗は、横河・ヒユーレット・パラカード
■製ＨＲメータのモデル４３２９Ａを使用し、測定電圧
５０Ｖ、Ｄ、Ｃ，測定時間１分間による測定より求めた
。

そして、絶縁破壊強度は、菊水電子工業■製高電圧電源
ＰＨ３３５に一３形を使用し、試料をシリコンオイル中
に入れ、昇圧速度５　Ｑ　Ｖ　／　ｓ　ｅ　ｃにより求
めた絶縁破壊電圧を誘電体厚みで除算し、１　ｍ＋ｎ当
りの絶縁破壊強度とした。

また、結晶粒径は、倍率４００での光学顕微鏡観察より
求めた。この測定結果を試料番号１〜１０別に下記の第
３表に示す。

（以　　下　　余　　白）第１図は本発明にかかる組成物の主成分の組成範囲を示
す三元図であり、主成分の組成範囲を限定した理由を第
１図を参照しながら説明する。すなわち、Ａ領域では焼
結か著しく困難である。また、Ｂ領域では良好度Ｑか低
下し実用的でなくなる。さらに、Ｃ，Ｄ領域では静電容
量温度係数かマイナス側に大きくなりすぎて実用的でな
くなる。そして、Ｅ領域では静電容量温度係数がプラス
方向に移行するが誘電率が小さく実用的でなくなる。ま
た、ＲｅをＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍから選ぶことにより
、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの順で誘電率を大きく下げる
ことなく静電容量温度係数をプラス方向に移行すること
が可能であり、Ｌ　ａ。

Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの１種あるいはそれらの組合せにより
静電容量温度係数の調節が可能である。

また、ＢａＯをＣａＯで置換することにより、誘電率、
静電容量温度係数、絶縁破壊強度の値を大きく変えるこ
となく、良好度Ｑを向上させ、絶縁抵抗を高くする効果
を有し、その置換率Ｕが０．０１未満では置換効果はな
く、一方０．３０を超えると良好度Ｑ、絶縁抵抗か低下
し、静電容量温度係数もマイナス側に大きくなりすぎ実
用的でなくなる。

また、ＴｌＯ２をＺｒＯ２で置換することにより、誘電
率、良好度Ｑ、静電容量温度係数、絶縁抵抗の値を大き
く変えることなく、結晶粒径を小さくし、絶縁破壊強度
を大きくする効果を有し、その置換率ＶがＯ，ＯＯ１未
満では置換効果はなく、一方０．２００を超えると誘電
率、良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下する。

また、主成分に対し、副成分ｖ２０５を含有させること
により、絶縁抵抗と絶縁破壊強度を大きくする効果を有
し、Ｖ２Ｏ５の含有量が主成分１００重量部に対し、０
．００５重量部未満は絶縁破壊強度が大きくなくこの発
明の範囲から除外した。

一方、Ｖ２Ｏ５の含有量が主成分に対し、１．０００重
量部を超えると良好度Ｑ、絶縁抵抗か低下し実用的でな
くなる。

（実施例２）実施例１の高純度の■２０５粉末に代えて、高純度のＮ
　ｂ　２０　ｓ粉末を下記の第４表に示す組成比になる
ように秤量し、以降の工程を実施例１と同様に処理して
第４表の試料番号１１〜２０に示す組成比の誘電体磁器
円板を得、実施例１と同様に処理して電気特性および結
晶粒径を測定した結果を試料番号１１〜２０別に下記の
第５表に示す。

ここで、主成分の組成範囲を限定した理由は実施例１と
同様であるので説明は省略する。

そして、主成分に対し、副成分Ｎｂ２Ｏ５を含有するこ
とにより、絶縁抵抗と絶縁破壊強度を大きくする効果を
有し、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が主成分１００重量部に対し
０．３重量部未満は絶縁破壊強度が大きくなくこの発明
の範囲から除外した。

一方、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が主成分に対し、５．０重量
部を超えると良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し、静電容量温
度係数がマイナス側に太き（なり実用的でなくなる。

（以　　下　　余　　白）（実施例３および４）実施例１の高純度の■２０５粉末に代えて、高純度のＴ
　ａ：０５またはＶ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ、、
０５粉末を下記の第６表および第８表に示す組成比にな
るように秤量し、以降の工程を実施例１と同様に処理し
て第６表の試料番号２１〜３０および第８表の試料番号
３１〜４０に示す組成比の誘電体磁器円板を得、実施例
１と同様に処理して、電気特性および結晶粒径を測定し
た結果を試料番号２１〜４０別に下記の第７表と第９表
に示す。

そして、実施例３において、主成分に対し、副成分子　
ａ　２０　ｓを含有することにより絶縁抵抗と絶縁破壊
強度を大きくする効果を有し、Ｔａ２０５の含有量が主
成分１００重量部に対し、０．１重量部未満は絶縁破壊
強度か大きくなくこの発明の範囲から除外した。一方、
Ｔ　ａ　＝　０５の含有量か主成分に対し、１０．０重
量部を超えると良好度Ｑ絶縁抵抗が低下し、静電容量温
度係数かマイナス側に大きくなり実用的でなくなる。

また、実施例４において、主成分に対し、副成分Ｎ　ｂ
　２０　ｓ　、　Ｔ　ａ　２０５　、　　Ｖ　２０５を
含有させることにより、絶縁抵抗と絶縁破壊強度を大き
くする効果を有し、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔ　ａ２０ｓ、Ｖ：Ｏ
ｓの含有量の合計が主成分１モル部に対し、０．００１
モル部未満は絶縁破壊強度が大きくなくこの発明の範囲
から除外した。一方、Ｎｂ＝０５．Ｔ　ａ：ｏｓ　Ｖ：
Ｏｓの含有量の合計が主成分に対し、０．０１０モル部
を超えると良好塵Ｑ、絶縁抵抗か低下し、静電容量温度
係数がマイナス側に大きくなり実用的でなくなる。また
、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔ　ａ、、Ｏｓ、Ｖ２Ｏ５から選ばれる
二種以上を含有することにより、Ｎｂ２０５Ｔａ２０ｓ
、Ｖ２Ｏ５から選ばれる一種を含有するものに比べ、誘
電率が高く、絶縁抵抗と絶縁破壊電圧が大きく、良好度
Ｑにすぐれ、静電容量温度係数を小さ（することができ
る。

（以　　下　　余　　白）なお、実施例における誘電体磁器の作製方法では、Ｖ２
Ｏ５，Ｔ　ａ２０５．Ｎｂ２Ｏ５，Ｌ　ａ２０：＋Ｐ　
ｒａｏｚ、Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２０：＋、Ｚ　ｒ０２．Ｔ
　ｉ　０２（：　ａ　Ｃ０３，およびＢａＣＯ３を使用
したか、この方法に限定されるものではなく、所望の組
成比になるように、ＢａＴｉＯ３なとの化合物、あるい
は炭酸塩、水酸化物なと空気中での加熱により、Ｖ２Ｏ
５，Ｔａ２０５．Ｎｂ２Ｏ５，Ｌａ：０３．　Ｐ　ｒ　
６０　＋＋。

Ｎｄ−０３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｚ　ｒｏ：、ＴｉＯ２，Ｃａ
ＯおよびＢａＯとなる化合物を使用しても実施例と同程
度の特性を得ることかできる。

また、主成分をあらかしめ仮焼し、副成分を添加しても
実施例と同程度の特性を得ることかできる。

また、誘電体磁器用として一般に使用される工業用原料
の二酸化チタン、例えばチタン工業■製二酸化チタンＫ
Ａ−１０，古河鉱業■製二酸化チタンＦＡ−５５Ｗには
最大０．４５重量％のＮｂ２Ｏ５か含まれるが、これら
の二酸化チタンを使用して主成分の誘電体磁器を作製し
ても主成分１００重量部に対して、Ｎｂ２Ｏ５の含有量
は最大で０．２３重量部であり、この発明の範囲外であ
るか５、工業用原料の二酸化チタン中のＮｂ：Ｏｓ量を
考慮し、不足分のＮｂ２Ｏ５を含有させることにより、
実施例と同程度の特性を得ることかできる。

また、上述の基本組成のほかに、ＳｉＯ：＋、Ｍｎ０２
Ｆｅ９Ｃ）：＋、ＺｎＯなと一般にフラックスと考えら
れている塩類、酸化物なとを、特性を損なわない範囲で
加えることもできる。

発明の効果以上の実施例の説明からも明らかなように本発明は、一
般式ｘ　［（Ｂ　ａ　Ｏ）　＋＋−ｕ、（Ｃａ　Ｏ）　
ｕ］・ｙ　［（Ｔ　Ｉ　Ｏ２）、１〜１ｌ　（Ｚ　ｒ　
Ｏ２）　、コ　・ｚ　　Ｒｅ　　Ｏ］　　。

で表され、式中ＲｅはＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍから選ば
れる一種以上の希土類元素であり、ＵおよびＶの値が０
．０１≦ｕ≦０．３０および０．００１≦ｖ≦０．２０
０なる範囲にある組成を有し、かっｘ、ｙおよび２はモ
ル比を表し、Ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ　＝　１でＸ、ｙ、ｚ
の値が下記の表に示すａ、ｂ、ｃｄ、ｅ、ｆで囲まれる
モル比の範囲にある組成を有する誘電体磁器組成物を主
成分とし、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル
酸化物もしくはそれらから選ばれる二種以上を副成分と
して含有させた誘電体組成物の構成により、結晶粒径が
小さくて、絶縁破壊強度か大きく、誘電率が高く、絶縁
抵抗か大きく、良好度Ｑを大幅に改善し、静電容量温度
係数か小さい誘電体磁器を得ることかできる優れた誘電
体磁器組成物を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の誘電体磁器組成物の主成分
の組成範囲を説明する三元図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式ｘ［（ＢａＯ）＿（＿１＿−＿ｕ＿）（Ｃ
ａＯ）＿ｕ］・ｙ［（ＴｉＯ＿２）＿（＿１＿−＿ｖ＿
）（ＺｒＯ＿２）＿ｖ］・ｚＲｅＯ＿３＿／＿２で表さ
れ、式中ＲｅはＬａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍから選ばれる一
種以上の希土類元素であり、ｕおよびｖの値が０．０１
≦ｕ≦０．３０および０．００１≦ｖ≦０．２００なる
範囲にある組成を有し、かつｘ，ｙおよびｚはモル比を
表し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１でｘ，ｙ，ｚの値が下記の表に示
すａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆで囲まれるモル比の範囲にあ
る組成を有する誘電体磁器組成物１００重量部およびバ
ナジウム酸化物をＶ＿２Ｏ＿５に換算して０．００５〜
１．０００重量部からなる誘電体磁器組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼
（２）バナジウム酸化物に代えて、ニオブ酸化物がＮｂ
＿２Ｏ＿５に換算して０．３〜５．０重量部からなる請
求項１記載の誘電体磁器組成物。
（３）バナジウム酸化物に代えて、タンタル酸化物がＴ
ａ＿２Ｏ＿５に換算して０．１〜１０．０重量部からな
る請求項１記載の誘電体磁器組成物。
（４）一般式ｘ　▲数式、化学式、表等があります▼ で表され、式中ＲｅはＬａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍから選ば
れる一種以上の希土類元素であり、ｕおよびｖの値が０
．０１≦ｕ≦０．３０および０．００１≦ｖ≦２．００
なる範囲にある組成を有し、かつｘ，ｙおよびｚはモル
比を表し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１でｘ，ｙ，ｚの値が下記の表
に示すａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆで囲まれるモル比の範囲
にある組成を有する誘電体磁器組成物１モル部およびＮ
ｂ＿２Ｏ＿５，Ｔａ＿２Ｏ＿５，Ｖ＿２Ｏ＿５から選ば
れる二種以上の合計が０．００１〜０．０１０モル部か
らなる誘電体磁器組成物。