JPH0613426B2 - 誘電磁器組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、コンデンサー及び電歪素子の材料として用い
られ、焼結温度が低く、しかも高誘電率である誘電磁器
組成物に関する。

＜従来技術＞ 電子部品の小型化、高周波化及び高信頼化に対応するコ
ンデンサーとして、積層型セラミックコンデンサーが知
られている。

従来の前記積層型セラミックコンデンサーは、チタン酸
バリウム等の高誘電体磁器組成物を薄くシート状にした
ものに、Pt，Pd-Pt等の高温安定性の良い貴金属ペース
トを印刷して電極とし、このシートを多数層積み重ね
て、しかる後に焼結し、さらに前記磁器層（コンデンサ
素体）の各電極を電気的並列に接続し得るように、外部
電極を設けて構成される。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前記した電子部品の小型化に対応するために
は、コンデンサ素体の積層数は、できるだけ少ないこと
が望ましい。このため、コンデンサ素体の静電容量を大
きくするために、前記磁器組成物の誘電率はできるだけ
高いことが要求される。

また、積層型セラミックコンデンサーの形成に際して、
前記したように従来の磁器組成物を用いた場合には1300
℃以上の高温で焼結しなければならず、電極は高温安定
性の良い貴金属ペーストが必要であり、高価なものとな
っている。そこで、低温焼結が可能となれば、Ni，Co，
Fe等の廉価な導電性材料で電極を形成することができ
る。このため、1100℃以下の低温で焼結することが可能
なコンデンサ材料が望まれている。

また電歪素子としても、その歪量を増すために高誘電率
であり、しかも前記と同様の課題から低温焼結が可能な
材料が望まれている。

このほか、前述した積層型のコンデンサ，電歪素子に限
定されず、高誘電率で、低焼結温度の誘電磁器組成物
は、種々の理由によって期待されるところである。

本発明は、かかる要請に対応し、高誘電率を有し、しか
も低温焼結が可能な誘電磁器組成物の提供を目的とする
ものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 第一の発明は、ニッケル・ニオブ酸鉛，チタン酸鉛，マ
グネシウム・鉄・タングステン酸鉛の三成分からなる磁
器組成物であって、 その組成式を Ｘ[Pb(Ni_1/3Nb_2/3O₃]・Ｙ[PbTiO₃]・Ｚ[Pb(Mg_1/4Fe_1/4W
_1/2)O₃] （ただしＸ＋Ｙ＋Ｚ＝1.00） であわらしたとき、第１図に示す。三成分の状態図にお
いて、 Ｘ＝0.78，Ｙ＝0.20，Ｚ＝0.02 の点ａ Ｘ＝0.50，Ｙ＝0.20，Ｚ＝0.30 の点ｂ Ｘ＝0.40，Ｙ＝0.30，Ｚ＝0.30 の点ｃ Ｘ＝0.50，Ｙ＝0.40，Ｚ＝0.10 の点ｄ Ｘ＝0.58，Ｙ＝0.40，Ｚ＝0.02 の点ｅ を順次結んだ多角形ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの組成範囲内に
ある誘電磁器組成物である。

また第二の発明は、前記組成物を基本組成とし、該組成
物に二酸化マンガンを0.1重量％以下含有させてなる誘
電磁器組成物である。

＜第一発明の実施例＞ ・試料 出発原料としての高純度のPb0，NiCO₃，Nb₂O₅，TiO₂，M
gO，Fe₂O₃，WO₃を用い、第一表及び添付図面中に打点さ
れる試料Ａ〜Ｏの組成が得られるように秤量し、これを
アルミナのポットミルで乾式による一次粉砕及び混合を
施した後、大気中８００〜８３０℃で２時間仮焼する。
更にこの仮焼物に適量の有機バインダと水を加え、再び
ポットミルを用い、１６時間の二次粉砕及び混合を施し
た後、噴霧乾燥によって造粒する。この造粒された原料
粉末を１０００Kg/cm²のプレス圧で３０mmφ×１mmtの
円板状に成形する。この成形体を大気中９５０〜１２０
０℃で２時間焼成する。最後に、この焼成体の表裏面
に、銀電極を７２０℃で焼付け、誘電体試料とする。

・第一の発明に関する結果 前記手段により試料を形成し、各試料の特性を調べた結
果、その配合組成に対応して第一表のようになった。

なお、表の誘電率ε及び誘電損失tanδは、周波数１Ｋ
Ｈｚ，１Ｖr.m.s，２５℃の条件で測定した。また比抵
抗は、直流５００Ｖを１分間印加して測定した絶縁抵抗
と、試料の焼成後の寸法により算出した。

また第一表において、Ｊ〜Ｒの試料番号のものは、本発
明の範囲外のものを示す。

前表により明らかなように、第１図の状態図で示される
本発明の範囲内の誘電磁器組成物（試料Ａ〜Ｊ）は、誘
電率εが大きく、しかも焼結温度が低い。

＜第一発明の限定理由＞ 第一発明の組成は、焼成温度が1100℃以下であり、誘電
率εが2000以上であるとともに、誘電損失tanδが５％
である条件を満たす範囲によって限定されるものであ
る。

従って、各成分は前記した実験により次の理由で範囲限
定される。

イ）[Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃（Ｘ）を0.40〜0.78にした理由
Ｘが0.40未満では試料Ｏのように誘電率εが小さいか、
試料Ｊのように誘電損失tanδが悪くなって前記条件を
満たさず、また0.78を越えると、試料Ｐのよう焼成温度
が高く、前記条件を満たさない。

ロ）PbTiO₃（Ｙ）を0.20〜0.40にした理由 Ｙが0.20未満では試料Ｐ，Ｒのように焼成温度が高く、
前記条件を満たさず、また0.40を越えると、試料Ｍ，
Ｎ，Ｏのように誘電率ε及び誘電損失tanδが前記条件
を満たさない。

ハ）[Pb(Mg_1/4Fe_1/4W_1/2)O₃（Ｚ）を0.02〜0.30にした
理由 Ｚが0.02未満では試料Ｑのように焼成温度が高く、前記
条件を満たさず、また0.30を越えると、試料Ｊのように
誘電損失tanδが悪く、前記条件を満たさない。

ここで、第２図は、本発明の範囲外の領域を、不足条件
の内容に基づいて区分したものである。すなわち、例え
ば『Ｔ，ε』の記載した領域は、焼成温度と誘電率εに
つき、前記条件を満たさないことを示すものである。

＜第二発明の実施例＞ ・試料 出発原料としての高純度のPb0，NiCO₃，Nb₂O₅，TiO₂，M
gO，Fe₂O₃，WO₃，MnO₂を用い、これを第二表に示す組成
になるよう所定量秤取して、前述の実施例と同一工程及
び同一条件で製作したものを誘電体試料とした。

・第二の発明に関する結果 各試料の特性を調べた結果、その配合組成に対応して第
二表のようになった。

ここで、試料〜までのものは、二酸化マンガンを含
有しない比較試料を示し、試料１〜６は、前記試料と対
応する基本組成のものに、二酸化マンガンを0.03重量％
添加したものを示す。また試料７は二酸化マンガンを0.
02重量％添加したものを示し、試料８は二酸化マンガン
を0.04重量％添加したものを示す。

前表により明らかなように、前記二酸化マンガンの添加
により、誘電損失tanδが顕著に低下した。また焼結温
度は、二酸化マンガンを添加しない場合と同じく、低い
ことが示された。誘電率は、二酸化マンガンを添加しな
い場合に比して、若干低下するが、16000以上の高誘電
率であった。尚、この二酸化マンガンは微量で誘電損失
tanδの改善効果を示すが、過剰の添加は、逆に誘電率
εを低下するので、0.1重量％までが限度である。

＜発明の効果＞ 第一発明にかかる誘電磁器組成物は、前記実験例で明ら
かにしたように、焼結温度が低く、かつ誘電率εが大で
ある。

また第二発明は、前記組成物の特性に重畳して、低い誘
電損失tanδを生じるものである。

このため、コンデンサーや電歪素子の材料として極めて
有用である。

【図面の簡単な説明】 第１，２図は、三成分の状態図を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニッケル・ニオブ酸鉛，チタン酸鉛，マグ
   ネシウム・鉄・タングステン酸鉛の三成分からなる磁器
   組成物であって、 その組成式を Ｘ[Pb(Ni_1/3Nb_2/3O₃]・Ｙ[PbTiO₃]・Ｚ[Pb(Mg_1/4Fe_1/4W
   _1/2)O₃] （ただしＸ＋Ｙ＋Ｚ＝1.00） であわらしたとき、これら三成分の状態図において、 Ｘ＝0.78，Ｙ＝0.20，Ｚ＝0.02 の点ａ Ｘ＝0.50，Ｙ＝0.20，Ｚ＝0.30 の点ｂ Ｘ＝0.40，Ｙ＝0.30，Ｚ＝0.30 の点ｃ Ｘ＝0.50，Ｙ＝0.40，Ｚ＝0.10 の点ｄ Ｘ＝0.58，Ｙ＝0.40，Ｚ＝0.02 の点ｅ を順次結んだ多角形ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの組成範囲内に
   ある誘電磁器組成物。
2. 【請求項２】ニッケル・ニオブ酸鉛，チタン酸鉛，マグ
   ネシウム・鉄・タングステン酸鉛の三成分からなる磁器
   組成物であって、 その組成式を Ｘ[Pb(Ni_1/3Nb_2/3O₃]・Ｙ[PbTiO₃]・Ｚ[Pb(Mg_1/4Fe_1/4W
   _1/2)O₃] （ただしＸ＋Ｙ＋Ｚ＝1.00） であわらしたとき、これら三成分の状態図において、 Ｘ＝0.78，Ｙ＝0.20，Ｚ＝0.02 の点ａ Ｘ＝0.50，Ｙ＝0.20，Ｚ＝0.30 の点ｂ Ｘ＝0.40，Ｙ＝0.30，Ｚ＝0.30 の点ｃ Ｘ＝0.50，Ｙ＝0.40，Ｚ＝0.10 の点ｄ Ｘ＝0.58，Ｙ＝0.40，Ｚ＝0.02 の点ｅ を順次結んだ多角形ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの組成範囲内の
   基本組成物に、二酸化マンガンを0.1重量％以下含有さ
   せてなる誘電磁器組成物。