JPH059066A - 非還元性誘電体磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低酸素分圧下でも組織が半導体化せず焼成可
能で、誘電率が３０００以上、絶縁抵抗がｌｏｇＩＲで
１２．０以上で、誘電率の温度特性が２５℃の容量値を
基準とし、−５５℃〜１２５℃の広い範囲で±１５％の
範囲内にあることを満足する非還元性誘電体磁器組成物
を得る。 【構成】 不純物としてのアルカリ金属酸化物含有量
が、０．０４重量％以下のＢａＴｉＯ₃ とＴｂ₂ Ｏ₃ ，
Ｄｙ₂ Ｏ₃ ，Ｈｏ₂ Ｏ₃ ，Ｅｒ₂ Ｏ₃の中の１種類以上
の希土類酸化物（Ｒｅ₂ Ｏ₃ ）とＣｏ₂ Ｏ₃ との配合比
が、ＢａＴｉＯ₃ ９２．０〜９９．４モル％とＲｅ₂ Ｏ
₃ ０．３〜４．０モル％とＣｏ₂ Ｏ₃ ０．３〜４．０モ
ル％との範囲内の主成分１００モル％に、ＢａＯ０．２
〜４．０モル％とＭｎＯ０．２〜３．０モル％とＭｇＯ
０．５〜５．０モル％とからなる副成分を含有し、上記
成分を１００重量部としてＢａＯ−ＳｒＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−
ＳｉＯ₂ を主成分とする酸化物ガラスを０．５〜２．５
重量部含有する非還元性誘電体磁器組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は非還元性誘電体磁器組
成物に関し、特にたとえば、ニッケルなどの卑金属を内
部電極材料とする積層コンデンサなどの誘電体材料とし
て用いられる、非還元性誘電体磁器組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘電体磁器材料は、中性または還
元性の低酸素分圧下で焼成すると、還元され、半導体化
を起こすという性質を有していた。そのため、内部電極
材料としては、誘電体磁器材料の焼結する温度で溶融せ
ず、かつ誘電体磁器材料を半導体化させない高い酸素分
圧下で焼成しても酸化されない、たとえばＰｄ，Ｐｔな
どの貴金属を用いなければならなかった。これは、製造
される積層コンデンサの低コスト化の大きな妨げとなっ
ていた。

【０００３】そこで、上述の問題点を解決するために、
たとえばＮｉなどの卑金属を内部電極の材料として使用
することが望まれていた。しかし、このような卑金属を
内部電極の材料として使用して、従来の条件で焼成する
と、電極材料が酸化してしまい、電極としての機能を果
たさない。そのため、このような卑金属を内部電極の材
料として使用するためには、酸素分圧の低い中性または
還元性の雰囲気において焼成しても半導体化せず、コン
デンサ用の誘電体材料として、十分な比抵抗と優れた誘
電特性とを有する誘電体磁器材料が必要とされていた。
これらの条件をみたす誘電体磁器材料として、たとえば
特開昭６２−２５６４２２号のＢａＴｉＯ₃ −ＣａＺｒ
Ｏ₃ −ＭｎＯ−ＭｇＯ系の組成や、特公昭６１−１４６
１１号のＢａＴｉＯ₃ −（Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ
−Ｂ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系の組成が提案されてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−２５６４２２号に開示されている非還元性誘電体
磁器組成物では、ＣａＺｒＯ₃ や焼成過程で生成するＣ
ａＴｉＯ₃ が、Ｍｎなどとともに二次相を生成しやすい
ため、高温における信頼性の低下につながる危険性があ
った。

【０００５】また、特公昭６１−１４６１１号に開示さ
れている組成物は、得られる誘電体の誘電率が２０００
〜２８００であり、Ｐｄなどの貴金属を使用している従
来からの磁器組成物の誘電率である３０００〜３５００
と比較すると劣っていた。したがって、この組成物をコ
ストダウンのために、そのまま従来の材料と置き換える
のは、コンデンサの小型大容量化という点で不利であ
り、問題が残されていた。

【０００６】さらに、この組成物の誘電率の温度変化率
（ＴＣＣ）は、２０℃の容量値を基準として、−２５℃
から＋８５℃の温度範囲では±１０％であるが、＋８５
℃を超える高温では、１０％を大きく超えてしまい、Ｅ
ＩＡに規定されているＸ７Ｒ特性をも大きくはずれてし
まうという欠点があった。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、低
酸素分圧下であっても、組織が半導体化せず焼成可能で
あり、かつ誘電率が３０００以上、絶縁抵抗がｌｏｇＩ
Ｒで１２．０以上であり、さらに誘電率の温度特性が、
２５℃の容量値を基準として、−５５℃〜１２５℃の広
い範囲にわたって±１５％の範囲内にあることを満足す
る、非還元性誘電体磁器組成物を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、不純物とし
て含まれるアルカリ金属酸化物の含有量が０．０４重量
％以下のＢａＴｉＯ₃ と、Ｔｂ₂ Ｏ₃ ，Ｄｙ₂ Ｏ₃ ，Ｈ
ｏ₂ Ｏ₃ ，Ｅｒ₂ Ｏ₃ の中から選ばれる少なくとも１種
類の希土類酸化物（Ｒｅ₂ Ｏ₃ ）と、Ｃｏ₂ Ｏ₃ との配
合比が、ＢａＴｉＯ₃ ９２．０〜９９．４モル％と、
Ｒｅ₂ Ｏ₃ ０．３〜４．０モル％と、Ｃｏ₂ Ｏ₃
０．３〜４．０モル％との範囲内にある主成分１００モ
ル％に対し、副成分として、ＢａＯ ０．２〜４．０モ
ル％と、ＭｎＯ ０．２〜３．０モル％と、ＭｇＯ
０．５〜５．０モル％とを含有し、さらに上記成分を１
００重量部として、ＢａＯ−ＳｒＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−ＳｉＯ
₂を主成分とする酸化物ガラスを０．５〜２．５重量部
含有する、非還元性誘電体磁器組成物である。

【０００９】

【発明の効果】この発明にかかる非還元性誘電体磁器組
成物は、中性または還元性の雰囲気において１２６０〜
１３００℃の温度で焼成しても、組織が還元されて半導
体化することがない。さらに、この非還元性誘電体磁器
組成物は、ｌｏｇＩＲで１２．０以上の高い絶縁抵抗値
を示すとともに、３０００以上の高誘電率を示し、容量
温度変化率もＥＩＡに規定されているＸ７Ｒ特性を満足
する。

【００１０】したがって、この発明にかかる非還元性誘
電体磁器組成物を積層セラミックコンデンサの誘電体材
料として用いれば、内部電極材料としてＮｉなどで代表
される卑金属材料を用いることができる。そのため、従
来のＰｄなどの貴金属を用いたものに比べて、特性を落
とすことなく、大幅なコストダウンを行うことが可能と
なる。

【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１２】

【実施例】出発原料として、不純物として含まれるアル
カリ金属酸化物の含有量が異なるＢａＴｉＯ₃ ，Ｂａ／
Ｔｉモル比補正のためのＢａＣＯ₃ ，希土類酸化物，Ｃ
ｏ₂ Ｏ₃ ，ＭｎＯ，ＭｇＯ，酸化物ガラスを準備した。
これらの原料を表１に示す組成割合となるように秤量し
て、秤量物を得た。なお、試料番号１〜２７について
は、アルカリ金属酸化物の含有量が０．０３重量％のＢ
ａＴｉＯ₃ を使用し、試料番号２８については、アルカ
リ金属酸化物の含有量が０．０５重量％のＢａＴｉＯ₃
を使用し、試料番号２９については、アルカリ金属酸化
物の含有量が０．０７重量％のＢａＴｉＯ₃ を使用し
た。

【００１３】

【表１】

【００１４】得られた秤量物に酢酸ビニル系バインダを
５重量％添加した後、ＰＳＺボールを用いたボールミル
で十分に湿式混合した。次に、この混合物中の分散媒を
蒸発、乾燥した後、整粒の工程を経て粉末を得た。得ら
れた粉末を２ｔｏｎ／ｃｍ² の圧力で、直径１０ｍｍ、
厚さ１ｍｍの円板状にプレス成形して、成形体を得た。

【００１５】次いで、このようにして得られた成形体
を、空気中において４００℃で３時間保持の条件で脱バ
インダを行った後、Ｈ₂ ／Ｎ₂ の体積比率が３／１００
の還元雰囲気ガス気流中において、表２に示す温度で２
時間焼成し、磁器を得た。

【００１６】

【表２】

【００１７】得られた磁器の両面に、銀ペーストを塗布
して、焼き付けることにより、銀電極を形成してコンデ
ンサとした。そして、このコンデンサの室温における誘
電率ε，誘電損失ｔａｎδ，絶縁抵抗値（ｌｏｇＩＲ）
および容量の温度変化率（ＴＣＣ）を測定した。その結
果を表２に示す。

【００１８】なお、誘電率ε，誘電損失ｔａｎδについ
ては、温度２５℃、周波数１ｋＨｚ、交流電圧１Ｖの条
件で測定した。また、絶縁抵抗値については、温度２５
℃において直流電圧５００Ｖを２分間印加して測定し、
その結果を対数値（ｌｏｇＩＲ）で示す。さらに、温度
変化率（ＴＣＣ）については、２５℃の容量値を基準と
した時の−５５℃，１２５℃における変化率（ΔＣ_-55
／Ｃ₂₅，ΔＣ₊₁₂₅／Ｃ₂₅）および−５５℃〜＋１２５℃
の間において、容量温度変化率が最大である値の絶対
値、いわゆる最大変化率（｜ΔＣ／Ｃ₂₅｜_max ）につい
て示す。

【００１９】表２から明らかなように、この発明にかか
る非還元性誘電体磁器組成物は、優れた特性を示す。

【００２０】この発明において主成分および副成分の範
囲を上述のように限定する理由は次の通りである。

【００２１】まず、主成分の範囲の限定理由について説
明する。

【００２２】主成分であるＢａＴｉＯ₃ の構成比率を９
２．０〜９９．４モル％とするのは、構成比率が９２．
０モル％未満の場合には、希土類元素およびＣｏ₂ Ｏ₃
の構成比率が多くなるため、試料番号４に示すように、
絶縁抵抗値および誘電率の低下が生じ好ましくない。ま
た、ＢａＴｉＯ₃ の構成比率が９９．４モル％を超える
場合には、希土類元素およびＣｏ₂ Ｏ₃ の添加の効果が
なく、試料番号３に示すように、高温部（キュリー点付
近）の容量温度変化率が大きく（＋）側にはずれ好まし
くない。さらに、ＢａＴｉＯ₃ 中のアルカリ金属酸化物
含有量を０．０４％以下とするのは、０．０４％を超え
ると、試料番号２８および２９に示すように、誘電率の
低下が生じ、実用的でなくなり好ましくない。

【００２３】次に、副成分の範囲の限定理由について説
明する。

【００２４】ＢａＯ添加量を０．２〜４．０モル％とす
るのは、添加量が０．２モル％未満の場合には、試料番
号９に示すように、雰囲気焼成中に組織が半導体化し、
絶縁抵抗値の著しい低下をまねくので好ましくない。ま
た、添加量が４．０モル％を超える場合には、試料番号
１２に示すように、焼結性が低下するので好ましくな
い。

【００２５】また、ＭｎＯ添加量を０．２〜３．０モル
％とするのは、添加量が０．２モル％未満の場合には、
試料番号１７に示すように、組織の耐還元性向上に効果
がなくなり、絶縁抵抗値の著しい低下をまねくので好ま
しくない。また、添加量が３．０モル％を超える場合に
は、試料番号１５に示すように、絶縁抵抗値の低下が生
じるので好ましくない。

【００２６】ＭｇＯ添加量を０．５〜５．０モル％とす
るのは、添加量が０．５モル％未満の場合には、試料番
号２２および２３に示すように、容量温度変化率をフラ
ットにする効果がなく、特に低温側で（−）側にはずれ
る傾向があるとともに、絶縁抵抗値向上の効果もなくな
るので好ましくない。また、添加量が５．０モル％を超
える場合には、試料番号２７に示すように、誘電率εお
よび絶縁抵抗値の低下が生じるので好ましくない。

【００２７】最後に、ＢａＯ−ＳｒＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−Ｓｉ
Ｏ₂ を主成分とする酸化物ガラスの添加量を０．５〜
２．５重量％とするのは、添加量が０．５重量％未満の
場合には、試料番号２１に示すように、焼結温度が低下
し、耐還元性向上の効果がなくなるので好ましくない。
また、添加量が２．５重量％を超える場合には、試料番
号１９に示すように、誘電率εの低下が生じるので好ま
しくない。

【００２８】なお、表２に示す特性データは、単板コン
デンサにおいて得られたデータであるが、同じ組成物を
シート成形し、チップ加工を行った積層コンデンサにお
いても、今回のデータとほぼ同等の結果が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 不純物として含まれるアルカリ金属酸化
   物の含有量が０．０４重量％以下のＢａＴｉＯ₃ と、Ｔ
   ｂ₂ Ｏ₃ ，Ｄｙ₂ Ｏ₃ ，Ｈｏ₂ Ｏ₃ ，Ｅｒ₂ Ｏ₃ の中か
   ら選ばれる少なくとも１種類の希土類酸化物（Ｒｅ₂ Ｏ
   ₃ ）と、Ｃｏ₂ Ｏ₃ との配合比が、 ＢａＴｉＯ₃ ９２．０〜９９．４モル％、 Ｒｅ₂ Ｏ₃ ０．３〜４．０モル％、および Ｃｏ₂ Ｏ₃ ０．３〜４．０モル％ の範囲内にある主成分１００モル％に対し、 副成分として、 ＢａＯ ０．２〜４．０モル％、 ＭｎＯ ０．２〜３．０モル％、および ＭｇＯ ０．５〜５．０モル％ を含有し、さらに上記成分を１００重量部として、Ｂａ
   Ｏ−ＳｒＯ−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂ を主成分とする酸化物
   ガラスを０．５〜２．５重量部含有する、非還元性誘電
   体磁器組成物。