JPH0487108A

JPH0487108A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JPH0487108A
Application number: JP2200544A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kuramitsu; 秀紀倉光
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JP2917455B2

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砒器コンデンサの誘電体磁器組
成物に関するものである。

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。誘電
体磁器組成物として下記のような系が知られている。

ＢａＯ−τ１Ｏ２−Ｎｄ２Ｏ．系Ｂａｄ−ＴｉＯ２−５ｍ２Ｏ．系例えば０．０９ＢａＯ−０，６６ＴｉＯ２−０，３６Ｎ
ｄＯ３／２の組成比からなる誘電体磁器組成物を使用し
、誘電体磁器円板を作製し、電気特性を測定して誘電率
：６７．静電容量温度係数＝Ｎ４０ｐｐｍ／°ｃ　、良
好度Ｑ：３０００．絶縁抵抗＝８．。

×１０１２Ｏ．絶縁破壊強度：　３０ｋｖ／Ｈ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、良好度Ｑが低く絶
縁抵抗および絶縁破壊強度が小さく、誘電体磁器の特性
が不十分である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。

良好度Ｑが高く、絶縁抵抗および絶縁破壊強度が大きい
誘電体ｓ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ａ型組酸物は
、一般式Ｘ（（ＢａＯ）（＋−ｕ）ＣＡｅｏ）　ｕ　、
：ｌ　”ｙＴｉＯ２−　ｚＲｅ０．７２で表され、式中
ＡｅはＣａもしくはＳｒのアルカリ土金属でＲｅ１ｄＬ
ａ、Ｐｒ。

Ｎｄ、Ｓｍから選ばれる一種以上の希土類元素であり、
Ｕの値が０．０１≦ｕ≦０．３０なる範囲にある組成を
有し、かつ！、７および２はモル比を表し、　！−）−
７−１−ｚ　＝１でｘ、ｙ、ｚの値が表に示す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）作用この構成によって、ＲｅをＬａ　、Ｐｒ　、）ｆｄ　。

Ｓｍ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る。

また、ＢａＯをＣａＯで置換することにより、良好度Ｑ
を向上させ、絶縁抵抗を大きくすることとなり、ＢａＯ
をＳｒＯで置換することにより、誘電率と良好度Ｑを高
くし絶縁破壊強度を大きくすることとなる。

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ｖ２Ｏ５．Ｌ２Ｌ２Ｏ５
゜Ｐｒ６０１．　、　Ｎｄ２Ｏ，、Ｓｍ２Ｏ３，ＴｉＯ
２，ＣｕＣＯ３オよびＢ　ａ　ＣＯ，粉末を第１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
ム内張りのボ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１０００℃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／ｃｄで
直径１６ｆｆ、厚み０．４ｆｆに成形した。次いで、成
形円板をジ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１表に示す焼成温度で２時間焼成し、
第１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１ｆｉの幅で銀電極の無い部
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、横河ヒユーレット・パラカ
ード■製デジタルＬＣＲメータのモデル４２７６ムを使
用し、測定温度２ｏ″Ｃ１測定電圧１．ＯＶｒｍＳ。

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、２Ｏ’Ｃと８５°Ｃの静電容量を測定し
、次式によシ求めた。

Ｔ　Ｏ−（Ｃ−Ｃｏ　）　／　ＣＯＸ　１　／　６６　
Ｘ　１０６ＴＣ：　静電容量温度係数（ｐｐｍ／℃）Ｃ
ｏ：　　２Ｏ°Ｃでの静電容量（ｐＦ）Ｃ：　８６°Ｃ
での静電容量（ｐＦ　）また、誘電率は次式により求め
た。

ｘ＝１４３，８ＸＣＯＸｔ／Ｄ２に：誘電率ＣＯ：２Ｏ℃での静電容量（ｐＦ）Ｄ：誘電体磁器の直径（ｆｆ）ｔ：誘電体磁器の厚み（ｊｆｆ）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４３２９ムを使用し、測定電圧５
０Ｖ　、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
ＰＨ５３５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６０Ｖ／ｓｅａにより求めた絶縁破壊
電圧を誘電体厚みで除算し、１Ｈ当シの絶縁破壊強度と
した。

測定結果を試料番号１〜１ｏ別に第２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。

ム領域では焼結が著しく困難である。また、Ｂ領域では
良好塵Ｑが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がマイナス側に大き（なシすぎ
て実用的でなくなる。そして、Ｅ領域では静電容量温度
係数がブラヌ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　、Ｈａ　、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デラヌ方向に移行す
ることが可能であわ、Ｌａ　、Ｐｒ　、Ｎｄ　。

Ｓｍの一種あるいは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太きく換えること
なく、良好塵Ｑを向上させ、絶縁抵抗を大きくする効果
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、絶縁抵抗が低下
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、主成分に対し、副成分ｖ２Ｏ５を含有することに
より、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大きくなる効果を有し
、ｖ２Ｏ５の含有量が主成分１００重量部に対し、０．
００６重量部未満は絶縁破壊強度が太きくなく本発明の
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、絶縁抵抗が低下し、実用的でなくな
る。

（実施例２）実施例１の高純度のｖ２Ｏ５粉末に代えて、高純度のＮ
ｂ２Ｏ５粉末を第３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３表の試料
番号１１〜２ｏ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を測定した結果を試料
番号１１〜２Ｏ別に第４表に示す。

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。

主成分に対し、副成分Ｎｂ２Ｏ５を含有することにより
、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大きくなる効果を有し、Ｎ
ｂ２Ｏ５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本発明の範囲か
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大きくなり実用的で
なくなる。

（実施例３）および（実施例４）実施例１の高純度のｖ２Ｏ５粉末に代えて、高純度ノＴ
ＩＬ２Ｏ５粉末マタはｖ２ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５およびＴ　
ａ　２Ｏ　ｓ粉末を第６表または第７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または第７表の試料番
号３１〜４０に示す組成比の誘電体礎器円板を得、実施
例１と同様に処理して、電気特性を測定した結果を試料
番号２１〜４０別に第６表と第８表に示す。

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。

実施例３において主成分に対し、副成分子　ａ、０５を
含有することにより、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大きく
なる効果を有し、Ｔａ２Ｏ５　　の含有量が主成分１０
０重量部に対し、０．１重量部未満は絶縁破壊強度が大
きくなく本発明の範囲から除外した。

一方、Ｔａ２Ｏ５の含有量が主成分に対し、１０．０重
量部を超えると良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し。

静電容量温度係数がマイナス側に大きくなり実用的でな
くなる。

実施例４において主成分に対し、副成分Ｎｂ２Ｏ５゜Ｔ
ａ２Ｏ５．ｖ２Ｏ５を含有することにょシ、絶縁抵抗、
絶縁破壊強度が犬きくなる効果を有し。

Ｎｂ２ｏ５．Ｔａ２Ｏ５．ｖ２Ｏ５の含有ＪＬノ合計カ
主成分１００重量部に対し、０．００１モル部未満は絶
縁破壊強度が大きくなく本発明の範囲から除外した。一
方、Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５．ｖ２Ｏ５ノ含有量の合計
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
大きくなり実用的でなくなる。

Ｉｆｃ、　Ｎ　ｂｚｏｓ　、ＴＩＬ２Ｏ５　、　ＶｚＯ
ｓから選ばれる二種以上を含有することにより、Ｎｂ２
Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５゜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に優れ、静電容量温度係数を小さくす
ることができる。

（以　下　余　白）（実施例５）実施例１の高純度のＣａＣ０，の粉末に代えて、高純度
の５ｒＣＯ５粉末を第９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９表の
試料番号４１〜６０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を測定した結果を
試料番号４１〜５０別に第１０表に示す。

なお、ＢａＯをＳｒＯで置換することにより、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、誘電
率と良好度Ｑを高ぐ絶縁破壊強度を犬きくする効果を有
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を超えると絶縁抵抗が低下し、静電容量温
度係数もマイナス側に大きくなり実用的でなくなる。

また、主成分に対し、副成分ｖ２Ｏ５を含有することに
より、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大きくなる効果を有し
、ｖ２Ｏ５の含有量が主成分１００重量部に対し、０．
００６重量部未満は絶縁破壊強度が大きくなく本発明の
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
超えると良好塵Ｑ、絶縁抵抗が低下し、実用的でなくな
る。

（以　下　余　白）（実施例６）〜（実施例８）実施例６の高純度のｖ２Ｏ５粉末に代えて、高純度ノＮ
ｂ２Ｏ５粉末、高純度（７）ＴＩＬ２Ｏ５粉末’ｊ　ｆ
ｃ　ｔｄ　Ｖ２Ｏ５゜Ｎｂ２Ｏ５およびＴ　ａ２Ｏ５粉
末を第１１表、第１３表または第１６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６と同様に処理
して第１１表の試料番号６１〜６０．第１３表の試料番
号６１〜７０または第１６表の試料番号７１〜８ｏに示
す組成比の誘電体磁器円板を得、実施例６と同様に処理
して、電気特性を測定した結果を試料６１〜８０別に第
１２表、第１４表および第１６表に示す。

（以　下金　白）実施例６において、主成分に対し、副成分Ｎｂ２Ｏ５を
含有することにより、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大きく
なる効果を有し、Ｎｂ２Ｏ５の含有量が主成分１Ｑ○重
量部に対し、０．３重量部未満は絶縁破壊強度が大きく
なぐ本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犬きくなり実用的でな
くなる。

実施例７において、主成分に対し、副成分子　ａ２Ｏ５
を含有することにより、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大き
く々る効果を有し、Ｔａ２Ｏ５の含有量が主成分１ｏｏ
重量部に対し、０．１重量部未満は絶縁破壊強度が大き
くなく本発明の範囲から除外した。一方、　Ｔａ２Ｏ５
の含有量が主成分に対し。

１０．０重量部を超えると良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し
、静電容量温度係数がマイナス側に大きくなり実用的で
なくなる。

実施例８において、主成分に対し、副成分Ｎｔ）２Ｏ５
　、　Ｔａ２Ｏ５．　Ｖ２Ｏ５を含有することにより。

絶縁抵抗、絶縁破壊強度が大きくなる効果を有し。

Ｎｂ２Ｏ５、ＴＩＬ２Ｏ５　、　Ｖ２Ｏ５ノ含有ｉの合
計カ主成分１００重量部に対し、０．００１モル部未満
は絶縁破壊強度が犬きくなく本発明の範囲から除外した
。

一方、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５　、　ｖ、、ｏ５の含有
量の合計が主成分に対し、Ｃ）、０１０モル部を超える
と良好度Ｑ、絶縁抵抗が低下し、静電容量温度係数がマ
イナス側に犬きくなシ実用的でなくなる。また。

Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５．Ｖ２Ｏ５から選ばれる二種以
上を含有することにより　Ｎ　ｂ２Ｏ５　、　Ｔ　ａ２
Ｏ５　、　Ｖ２Ｏ５から選ばれる一種を含有するものに
比べ、誘電率。

絶縁抵抗と絶縁破壊電圧が大きく、良好度Ｑに優れ、静
電容量温度係数を小さくすることができる。

なお、実施例における誘電体磁器の作製方法では、Ｖ２
Ｏｓ　、　Ｔ’ａ２Ｏｓ　、　Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ５
、Ｐｒ　ｂｏ　１．。

Ｎｄ、、０３．　Ｓｍ、、０３．　ＴｉＯ２，Ｃ２ＬＣ
Ｏ５，ＳｒＣＯ３第１ヒＢａＣＯ３を使用したが、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　Ｂ　ａＴ　１０３などの化合物、あるいは炭酸塩
、水酸化物など空気中での加熱により、　Ｖ２Ｏ５，Ｔ
ａ２Ｏ５．　Ｎｂ２Ｏ５゜Ｌａ２Ｏ５，Ｐｒ６０．、、
Ｎｄ２Ｏ，、Ｓｍ２Ｏ３，ＴｉＯ２゜ＣａＯ、Ｓｒ○お
よびＢａＯとなる化合物を使用しても実施例と同程度の
特性を得ることができる。

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

壕だ、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■偲二酸化チタンに
ムー１０．古河鉱業ｈｇ二酸住チタ：／ＦＡ−６６Ｗに
ｉｊ最大０．４５　重量％ノＮｂ２Ｏ５が含まれるが、
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
外であるが、工業用原料の二酸化チタン中のＮｂ２Ｏ５
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注を得ることができる。

甘だ、上述の基本組成のほかに、５ｉｎ２．　ＭｎＯ２
゜Ｆｅ２Ｏ３，ＺｎＯなど一般にフラックスと考えられ
ている塩類、酸化物などを、特性を損わない範囲で加え
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”　〔（”０）（１−ｕ）　（ＡｅＯ）ｕ〕・ｙ　
ＴｉＯ２−ｚ　ＲｅＯ３／２で表され１式中Ａｅは（ａ
もしくはＳｒのアルカリ土金属でＲｅはＬａ　、　Ｐｒ
。

Ｎ（１，８１１１から選ばれる一種以上の希土類元素で
あり、Ｕの値が０．ｏ１≦ｕ≦０．３０々る範囲にある
組成を有し、かつｘ、ｙおよび２はそル比を表し！＋７
＋Ｚ＝１でｘ、ｙ、ｚの値が表に示す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＄型組酸物を主成分とし。

バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物もし
くばそれらから選ばれる二種以上を副成分として含有さ
せた誘電体磁器組成物の構成により、良好度Ｑが高く、
絶縁抵抗と絶縁破壊強度が大きい誘電体磁器を得ること
が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＿）（Ａ
ｅＯ）＿ｕ〕・ｙＴｉＯ＿２・ｚＲｅＯ＿３＿／＿２で
表され．式中ＡｅはＣａもしくはＳｒのアルカリ土金属
で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の値が０．０１≦ｕ≦０．３０
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０．１〜１．００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〔（ＢａＯ）＿（＿１＿−＿ｕ＿）（Ａ
ｅＯ）＿ｕ〕・ｙＴｉＯ＿２・ｚＲｅＯ＿３＿／＿２で
表され、式中ＡｅはＣａもしくはＳｒのアルカリ土金属
で、ＲｅはＬａ，Ｐｒ，ＮｄＳｍから選ばれる一種以上
の希土類元素であり、ｕの値が０．０１≦ｕ≦０．３０
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Ｖ＿２Ｏ＿
５，Ｎｂ＿２Ｏ＿５，Ｔａ＿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。 ▲数式、化学式、表等があります▼