JPH0610931B2 - 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

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JPH0610931B2
JPH0610931B2 JP59140182A JP14018284A JPH0610931B2 JP H0610931 B2 JPH0610931 B2 JP H0610931B2 JP 59140182 A JP59140182 A JP 59140182A JP 14018284 A JP14018284 A JP 14018284A JP H0610931 B2 JPH0610931 B2 JP H0610931B2
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    • H01G4/002Details
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    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
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Description

【発明の詳細な説明】 〔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、すなわち還元性
雰囲気中で焼成しても高い絶縁抵抗と高い誘電率を有し
かつ小さな誘電損失を有する誘電体磁器組成物に関す
る。
〔従来技術〕
従来、チタン酸塩を主体とした高誘電率磁器材料を誘電
体とし、白金,金,パラジウム或いはこれらの合金を内
部電極とした磁器積層コンデンサが、小型大容量でかつ
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には、厚みたとえば50
〜100μmの磁器グリーンシートを印刷,ドクタブレ
ード法或いはスプレー法で作成し、この磁器グリーンシ
ートの上に内部電極となる金属粉末のペーストを印刷,
塗布し、これらを複数枚積層して熱圧着し、一体化した
ものを、自然雰囲気中たとえば1250〜1400℃で
焼成して焼結体を作り、内部電極と導通する外部引出し
用電極を焼結体の端面に焼付けていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の磁器積層コンデンサにおいては、内部電極の材料
として次のような条件を満足する必要があった。
(a)誘電体磁器と内部電極とが同時に焼成されるの
で、誘電体磁器が焼成される温度以上の融点を有するこ
と。
(b)酸化性の高温雰囲気中においても酸化されず、し
かも、誘電体と反応しないこと。
このような条件を満足する電極材料としては、白金,
金,パラジウム或いはそれらの合金のような貴金属があ
り、これまでは、磁器積層コンデンサの内部電極として
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、この電極材料は優れた特性を有する半
面、高価であった。そのため、磁器積層コンデンサに占
める電極材料費の割合は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。
貴金属以外に高融点をもつものとしてNi,Fe,C
o,W,Moなどの卑金属があるが、これら卑金属は高
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。そのため、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、誘電体磁器とともに中性または還元性雰囲気中
で焼成される必要がある。しかしながら、従来の誘電体
磁器材料ではこのような還元性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。
誘電体磁器を中性または還元雰囲気中で焼成しても還元
されないようにするためには、1963年発行、「ハイ
・パーミティビィティ・セラミック・シンタードイン・
ハイドロゲン」−J.Mハーバート著、或いはアメリカ
合衆国特許第3,920,781号に記載されているよ
うに、遷移金属酸化物の添加が有効であることが知られ
ている。しかしながら、従来知られている非還元性誘電
体磁器組成物は、たとえば積層コンデンサの誘電体とし
て利用するためには、たとえば絶縁抵抗の経時的劣化が
大きいなどの欠点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、還元性雰囲気中
で焼成してもコンデンサ材料として充分に高くかつ経時
的に変化しない絶縁抵抗を有し、優れた誘電特性を持つ
非還元性誘電体磁器組成物を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、主成分がBaO,SrO,MgOおよびT
iOからなり、これを一般式で表したとき、 {(Ba1-x-ySrMg)O}・TiOとな
り、この一般式の各x,y,mが次の関京を満足し、 0.05≦x≦0.30 0.0005≦y≦0.05 1.002≦m≦1.030 かつ、上記主成分100モルに対して、Mn,Fe,C
r,Coの各酸化物をMnO,Fe,Cr
,CoOと表したとき、各酸化物の少なくとも1種以
上がそれぞれ0.02〜2.0モル添加されており、さ
らに0.1〜2.0モルのSiOまたはZnOおよび
0.05〜1.0モルのAlを少なくとも1種類
含む、非還元性誘電体磁器組成物である。
〔発明の効果〕
この発明によれば、酸素分圧P(O)がたとえば10
-8〜10-4MPaのような低酸素分圧下においてたとえ
ば1250〜1350℃で焼成しても、誘電率が100
0以上と高く、誘電正接tanδは3.0%以下で、し
かも常温における容量・絶縁抵抗積C・Rが1000以
上でかつたとえば2000時間の高温負荷ライフ試験後
においても著しい劣化を生じない、優れた誘電特性を有
する、非還元性誘電体磁器組成物が得られる。したがっ
て、たとえば積層コンデンサの内部電極として、従来の
貴金属より安価な卑金属を使用することができ、たとえ
ば積層コンデンサの大幅なコストの低減が期待できる。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点
は以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
(実施例) 実施例I 純度99.8%以上の高純度の素原料BaCO,Sr
CO,MgCO,TiO,MnO,Fe
,CrO,CoO,SiO,ZnOおよびA
を、{(Ba1-x-ySrMg)O}・T
iOの組成式において、表1に示した各試料の組成比
となるように配合した。これらをボールミルで湿式混
合,粉砕した後乾燥させ、1100℃で2時間空気中で
仮焼した。仮焼済み原料に有機バインダ,分散剤,消泡
剤よりなる混合水溶液を15重量%添加し、50重量%
の水とともにボールミルで再び混合,粉砕してスラリを
調製した。このスラリをドクタブレードに流し、平均厚
み50μmのグリーンシートを成形した。得られたグリ
ーンシート上に粒径1μmのニッケル粉末55%を含む
ペーストを印刷し、乾燥後互いに対向電極となるように
積み重ね、熱圧着により一体化した。この積層ブロック
から個々のコンデンサユニットをブレードで切り出し
た。
このようにして得られた生ユニットを空気中500℃ま
で加熱して有機バインダを燃焼させた後、H−N
空気ガスで酸素分圧が10-8〜10-4MPaにコントロ
ールされた還元雰囲気炉に入れ、1250℃〜1350
℃で2時間焼成した。得られた誘電体磁器試料の外部取
出し電極としてその表面に銀ペーストを塗布し、中性雰
囲気中800℃で焼付けし、外部電極を形成した。この
ようにして評価試料を得た。
この実施例で作成したチップ型積層コンデンサの寸法
は、それぞれ、次のとおりである。
外観寸法:幅=4.8mm,長さ=5.6mm,厚み=
1.2mm 有効誘電体層厚:t=33μm 有効誘電体層数:N=19 一層当たりの対向電極面積:S=21.5mm2 また、静電容量(C),誘電正接(tanδ)は自動ブ
リッジで1kHzおよび1V(ボルト)で測定した。絶
縁抵抗(R)は、高絶縁計により、50Vを2分間印加
した後の値を測定し、容量と絶縁抵抗との積(C・R
値)を求めた。誘電率εは静電容量Cをもとに、次式に
より求めた。
ε=(113×C×t)/(S×N) =8.3×10-3×C 高温負荷加速寿命(ライフ)試験としては、各試料を2
0個ずつ125℃の恒温槽に入れて直流150Vを印加
し、2000時間後の絶縁抵抗を測定した。
以上の結果を第2に示した。
表1および表2において、*印を付したのは、この発明
の範囲外の組成物とその特性である。
SrOの量すなわち(x)の値が0.05未満では誘電
率εが1000以下と低くまた誘電正接tanδも3.
0%を超える。さらに、(x)の値が0.30をこえる
と、焼結性が悪くなり、誘電率εの低下,誘電正接ta
nδの増加およびC・R値の低下を生じ、特に2000
時間ライフ試験後における絶縁抵抗の劣化が著しい。
MgOの量すなわち(y)の値が0.0005未満では
誘電正接tanδが増加するばかりでなく、20000
時間ライフ試験後における絶縁抵抗の劣化がみられる。
また、(y)が0.05をこえると、誘電体ε,C・R
値とも低く、誘電正接tanδが3.0%をこえて大き
くなってしまう。
TiOに対する(Ba1-x-ySrMg)0のモル
比を表す(m)については、m<1.002では絶縁抵
抗が著しく低下し、また20000時間ライフ試験後に
おける劣化も大きい。また、m>1.03では焼結性が
悪く、誘電率ε,C・R値ともに低い。
表1において添加物(A)として示した遷移金属酸化物
MnO,Fe,Cr或いはCoOの量が
0.02モル以下では、高温負荷ライフ試験による絶縁
抵抗の劣化が大きい。一方、これらの添加物(A)の量
が2.0モルをこえて添加されると、初期的には高いC
・R値を示すにもかかわらず、高温負荷ライフ試験によ
るその劣下が著しい。
添加物(B)は従来鉱化剤とよばれているもので、Si
またはZnOの量が0.1モル未満、もしくはAl
の量が0.05モル未満では、それぞれ焼結性が
低下し、誘電正接tanδが大きくなる。SiOまた
はZnOが2.0モルをこえ、もしくはAl
1.0モルをこえると、絶縁抵抗が低下し、誘電正接t
anδの増加と2000時間ライフ試験によるC・R値
の低下を生じる。
実施例II この発明の範囲内の代表的な組成物{(Ba0.79Sr
0.20Mg0.01)O}1.01・TiO+0.5モルMnO
+1.0モルSiO+0.5モルZnOを用い、酸
素分圧が1×10-3〜1×10-9MPaの範囲で焼成し
た内部電極をNiとする積層コンデンサの特性を測定し
た。焼成温度は1300℃で2時間保持し、冷却後、外
部電極としての銀ペーストを付与して試料として、静電
容量(C),誘電正接(tanδ)および絶縁抵抗
(R)を測定し、その結果を表3に示した。なお試料の
形状,構造は実施例Iに示したものと同様である。
酸素分圧P(O)が1.0×10-4MPaでは、内部
電極であるNiの酸化が起こり、一部NiOとして誘電
体セラミックス中に拡散するために電極としての働きが
損なわれ充分な容量が得られない。一方、P(O)が
1×10-8MPa以下では、還元雰囲気が強すぎるため
誘電体の絶縁抵抗の低下が生じ、特に誘電正接tanδ
の増加がみられる。この例からこの発明の組成物からな
るNi内部電極の積層コンデンサは、酸素分圧が1×1
-4MPa<P(O)<1×10-8MPaの範囲内で
焼成されなければならないことが判る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主成分がBaO,SrO,MgOおよびT
    iOからなり、これを一般式で表したとき、 {(Ba1-x-ySrMg)O}・TiOとな
    り、この一般式の各x,y,mが次の関係を満足し、 0.05≦x≦0.30 0.0005≦y≦0.05 1.002≦m≦1.030 かつ、上記主成分100モルに対して、Mn,Fe,C
    r,Coの各酸化物をMnO,Fe,Cr
    ,CoOと表したとき、各酸化物の少なくとも1種以
    上がそれぞれ0.02〜2.0モル添加されており、さ
    らに0.1〜2.0モルのSiOまたはZnOおよび
    0.05〜1.0モルのAlを少なくとも1種類
    含む、非還元性誘電体磁器組成物。
JP59140182A 1984-07-05 1984-07-05 非還元性誘電体磁器組成物 Expired - Lifetime JPH0610931B2 (ja)

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JPS6139314A JPS6139314A (ja) 1986-02-25
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JPS6139314A (ja) 1986-02-25

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