JPH06139819A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH06139819A
JPH06139819A JP4281652A JP28165292A JPH06139819A JP H06139819 A JPH06139819 A JP H06139819A JP 4281652 A JP4281652 A JP 4281652A JP 28165292 A JP28165292 A JP 28165292A JP H06139819 A JPH06139819 A JP H06139819A
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JP
Japan
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composition
dielectric
dielectric ceramic
group
ceramic composition
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JP4281652A
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English (en)
Inventor
Koji Shirota
巧二 城田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 焼結温度が低く、誘電率が高く、しかも、誘
電損失が小さく、絶縁抵抗が大きく、誘電率の温度変化
が小さく、小型で大容量の積層セラミックコンデンサの
誘電体材料に有効に利用可能な誘電体磁器組成物を提供
する。 【構成】 Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 ,Pb(Zn
1/3 Nb2/3 )O3 及びPb(M1/21/2 )O3 を含
み、下記一般式(I)で表わされる組成となるように、
Pb原子のうちの一部を、Ca,Ba及びSrよりなる
群から選ばれる少なくとも1種の原子で置換した組成を
有する主成分100と、副成分としてPb(Al1/2
1/2 )O3 を前記主成分100重量部に対して0.0
1〜0.5重量部含有することを特徴とする誘電体磁器
組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体磁器組成物に係
り、特に、小型大容量の積層コンデンサ等の誘電体材料
に好適な誘電体磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高誘電率磁器組成物として、チタ
ン酸バリウム(BaTiO3 )を主体とする磁器組成物
が一般に使用されている。この磁器組成物は、BaTi
3 を基体とし、これにキュリー点を室温付近に移動さ
せるシフター剤と温度特性を改善するデプレッサ剤、更
に焼結促進剤、還元防止剤などを加えた組成とするのが
一般的である。
【0003】しかし、BaTiO3 を主体とする磁器組
成物は、その焼結温度が1300〜1400℃の高温で
あるため、焼成コストが高く、特にこの磁器組成物を積
層コンデンサとして利用する場合には、内部電極材料と
して、パラジウム、白金などの高価な貴金属を用いなけ
ればならず、このことが積層コンデンサのコスト低減の
大きな障壁になっていた。
【0004】これに対し、近年、鉛系複合型ペロブスカ
イト化合物を主体とする誘電体磁器組成物を用いて、低
温で焼成することにより、積層コンデンサの製造コスト
の低減が図られている。特に、Pb(Fe1/2 Nb
1/2 )O3 を含む磁器組成物は低温焼成可能で、かつ高
誘電率を有しており、この成分系を中心とした様々な磁
器組成物が提案されている(例えば、M.Yoneza
wa:Ceramic Bulletin 62(19
83)1375)。
【0005】また、特開平2−252649号公報に
は、この種の磁器組成物として、Pb(Fe1/2 Nb
1/2 )O3 ,Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 及びPb
(M1/21/2 )O3 を含み、下記一般式(I)で表わ
される組成となるように、Pb原子のうちの一部を、C
a,Ba及びSrよりなる群から選ばれる少なくとも1
種の原子で置換した組成を有する誘電体磁器組成物が開
示されている。
【0006】 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)c]O3 …(I) (式中、RはCa,Ba及びSrよりなる群から選ばれ
る少なくとも1種の原子であり、MはZn,Mg及びN
iよりなる群から選ばれる少なくとも1種の原子であ
り、a,b及びcは、 0.00< a <0.10 0.00<b+c<0.50 を満たす正数である。)この磁器組成物は1000℃程
度の温度で焼結可能であって、高い誘電率を示すもので
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の磁
器組成物は、低温焼結が可能で、高誘電率であっても、
誘電損失が大きいか、或いは絶縁抵抗が小さいなどの問
題が依然として残されていた。
【0008】本発明は、焼結温度が低く、誘電率が高
く、しかも、誘電損失が小さく、絶縁抵抗が大きく、誘
電率の温度変化が小さく、小型で大容量の積層セラミッ
クコンデンサの誘電体材料に有効に利用可能な誘電体磁
器組成物を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】請求項1の誘電
体磁器組成物は、Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 ,Pb
(Zn1/3 Nb2/3 )O3 及びPb(M1/21/2 )O
3 を含み、下記一般式(I)で表わされる組成となるよ
うに、Pb原子のうちの一部を、Ca,Ba及びSrよ
りなる群から選ばれる少なくとも1種の原子で置換した
組成を有する主成分と、副成分としてPb(Al1/2
1/2 )O3 を前記主成分100重量部に対して0.0
1〜0.5重量部含有することを特徴とする。
【0010】 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)c]O3 …(I) (式中、RはCa,Ba及びSrよりなる群から選ばれ
る少なくとも1種の原子であり、MはZn,Mg及びN
iよりなる群から選ばれる少なくとも1種の原子であ
り、a,b及びcは、 0.00< a <0.10 0.00<b+c<0.50 を満たす正数である。)請求項2の誘電体磁器組成物は
請求項1の誘電体磁器組成物において、前記一般式
(I)中のb及びcが、 0.00< b ≦0.20 0.00< c ≦0.20 を満たす正数であることを特徴とする。
【0011】以下に本発明を詳細に説明する。
【0012】本発明の誘電体磁器組成物は、前記一般式
(I)で表される主成分と、この主成分に所定の割合で
添加されるPb(Al1/2 Nb1/2 )O3 の副成分とに
より構成される。
【0013】本発明の誘電体磁器組成物の組成域の限定
理由について説明する。
【0014】前記一般式(I)中、aが0.00である
と誘電率の温度変化が急激になり、aが0.10以上で
あると誘電率のピークが著しく低温側に移行するため誘
電率が小さくなる。このため、aの範囲は0.00<a
<0.10とする。
【0015】また、前記一般式(I)中、b≧0.50
を満たす領域においては、通常の固相反応ではペロブス
カイト構造にならないPb(Zn1/3 Nb2/3 )O3
主組成となり、誘電率が低下する。また、c≧0.50
を満たす領域においては、反強誘電体であるPb(M
1/21/2 )O3 (但し、Mは前記の通り)が主組成と
なり、誘電率が低下する。更に、b+c≧0.50かつ
b<0.50、c<0.5を満たす領域においては、前
述の二つの要因が共存するため、やはり誘電率が低下す
る。このため、b+c<0.50でなければならない。
また、b+c=0のときは、Pb(Fe1/2 Nb1/2
3 のPbをR(Rは前記の通り)で置換した組成とな
り、良好な電気特性が得られない。このため、0.00
<b+cとする。
【0016】本発明においては、特に 0.00< b ≦0.20 0.00< c ≦0.20 であることが好ましい。
【0017】上記のごとく限定された組成の主成分に対
して、副成分としてPb(Al1/2Nb1/2 )O3 を添
加した場合、その添加量が多すぎると、電気特性の劣化
を招く。従って、Pb(Al1/2 Nb1/2 )O3 の添加
量は、前記一般式(I)で示される主成分100重量部
に対して、0.01〜0.50重量部とする。
【0018】このような本発明の誘電体磁器組成物を製
造するには、例えば、一酸化鉛、炭酸カルシウム、炭酸
バリウム、炭酸ストロンチウム、酸化第二鉄、五酸化ニ
オブ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸ニッケル、三
酸化タングステン、酸化アルミニウム等の粉末を所定の
割合となるよう秤量し、湿式ボールミル等を用いて十分
に混合する。ここで所定の割合とは後述する焼成により
上記混合粉末が本発明で限定される主成分組成の固溶体
となる割合である。
【0019】次いで、この混合物を脱水し乾燥した後、
600〜800℃程度の温度範囲で数時間程度仮焼す
る。この仮焼は必ずしも行なう必要はないが、これを行
なうことにより粒子がより均一化され、諸電気特性が向
上する傾向がある。仮焼を行なった場合には、仮焼物を
再度湿式ボールミル等により粉砕し、乾燥後、ポリビニ
ルアルコール等の適当なバインダを加えて、顆粒を作
り、これを所定の形状にプレス成形した後、焼成を行な
う。この焼成は、850〜1000℃の温度範囲で0.
5〜数時間程度行なう。
【0020】なお、上記製造条件は最も好適な値であっ
て、本発明の磁器組成物は上記以外の条件もしくは方法
によって製造されても良い。
【0021】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
【0022】実施例1 出発原料としてPbO,CaCO3 ,Fe23 ,Nb
25 ,ZnO,NiO,WO3 及びAl23 を使用
し、これらを前記一般式(I)において、a=0.0
4,b=0.05,c=0.04,R=Ca,M=Ni
の配合比となるように秤量し、ボールミル中で純水と共
に約20時間湿式混合した。Pb(Al1/2 Nb1/2
3 については表1に示すように、前記一般式(I)で
表される主成分100重量部に対して0.00〜0.6
0重量部添加した。次いでこの混合物を脱水し乾燥した
後、700〜750℃で2時間保持して仮焼した。この
仮焼物を再びボールミル中で純水と共に約20時間湿式
粉砕した後、脱水し乾燥した。
【0023】得られた粉末にバインダとしてポリビニル
ブチラールエタノール溶液を加え、成形圧力約3t/c
2 で、直径約15mm、厚さ約0.7mmの円板に加
圧成形した。表1の試料No.1〜7の配合比に基づく
7種類の成形物を約600℃で1時間保持してバインダ
を除いた後、マグネシア磁器容器に入れて、表1に示す
温度で2時間焼成した。
【0024】得られた焼結体の両面に、銀電極を650
〜750℃で焼き付けて平行平板コンデンサとし、その
電気特性を調べた。結果を表1及び図1,2に示す。
【0025】なお、誘電率及び誘電損失はYHPデジタ
ルLCRメータモデル4274Aを用い、測定周波数1
kHz、測定電圧1.0Vrms、温度25℃にて測定
した。また、絶縁抵抗はYHPアナログIRメータ43
29Aを使用し、温度25℃で印加電圧100Vにて1
分後の値を測定した。
【0026】
【表1】
【0027】表1より明らかなように、副成分のPb
(Al1/2 Nb1/2 )O3 が添加されている本発明の実
施例の誘電体磁器組成物(試料No.3〜6)はいずれ
も副成分が添加されていない比較例の誘電体磁器組成物
(試料No.1,2)に比較して、誘電損失及び絶縁抵
抗の特性が優れていることが判る。また、副成分の添加
量が0.50重量部を超えた比較例の誘電体磁器組成物
(試料No.7)では誘電損失は低く抑えられているも
のの、誘電率及び絶縁抵抗が低下し、副成分が添加され
ていない比較例の誘電体磁器組成物(試料No.1,
2)に比較して特性の優位性が見られないことが判る。
【0028】また、図1は試料No.4(実施例)、図
2は試料No.2(比較例)の誘電率及び誘電損失の温
度特性をそれぞれ示す。但し、誘電率は25℃の値を基
準とし、その変化率の温度特性を示した。
【0029】図1及び図2より明らかなように、副成分
Pb(Al1/2 Nb1/2 )O3 が本発明範囲内の量で添
加されている実施例の磁器組成物試料No.4は、副成
分が添加されていない比較例の磁器組成物試料No.2
に比べて、誘電損失の温度変化が小さい。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の誘電体磁器
組成物は、900〜950℃の比較的低温で焼結可能で
あって、しかも、誘電率が高く誘電損失が低く、絶縁抵
抗が大きく、かつ誘電損失の温度変化が小さい。このた
め、このような本発明の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ることにより、
小型で大容量のコンデンサを得ることができる。
【0031】また、本発明の誘電体磁器組成物は、低い
温度で焼結可能であるため、焼成コストが小さく、しか
も、積層セラミックコンデンサの材料に用いた場合、内
部電極に高価なパラジウムや白金などの貴金属を使用す
ることなく、比較的安価な銀系等の金属を使用すること
ができる。これにより、積層コンデンサの製造コストを
大幅に低減することができる。
【0032】特に、請求項2の誘電体磁器組成物によれ
ば、より一層優れた特性を有する誘電体磁器組成物が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る誘電体磁器組成物試料N
o.4の誘電率の変化率及び誘電損失の温度特性を示す
図である。
【図2】比較例に係る誘電体磁器組成物試料No.2の
誘電率の変化率及び誘電損失の温度特性を示す図であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pb(Fe1/2 Nb1/2 )O3 ,Pb
    (Zn1/3 Nb2/3 )O3 及びPb(M1/21/2 )O
    3 を含み、下記一般式(I)で表わされる組成となるよ
    うに、Pb原子のうちの一部を、Ca,Ba及びSrよ
    りなる群から選ばれる少なくとも1種の原子で置換した
    組成を有する主成分と、副成分としてPb(Al1/2
    1/2 )O3 を前記主成分100重量部に対して0.0
    1〜0.5重量部含有することを特徴とする誘電体磁器
    組成物。 (Pb1-aRa)[(Fe1/2Nb1/2)1-b-c(Zn1/3Nb2/3)b(M1/2W1/2)c]O3 …(I) (式中、RはCa,Ba及びSrよりなる群から選ばれ
    る少なくとも1種の原子であり、MはZn,Mg及びN
    iよりなる群から選ばれる少なくとも1種の原子であ
    り、a,b及びcは、 0.00< a <0.10 0.00<b+c<0.50 を満たす正数である。)
  2. 【請求項2】 前記一般式(I)中のb及びcが、 0.00< b ≦0.20 0.00< c ≦0.20 を満たす正数であることを特徴とする請求項1に記載の
    誘電体磁器組成物。
JP4281652A 1992-10-20 1992-10-20 誘電体磁器組成物 Withdrawn JPH06139819A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111908918A (zh) * 2020-06-23 2020-11-10 太原理工大学 一种负温度系数陶瓷介质材料及其制备方法

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CN111908918A (zh) * 2020-06-23 2020-11-10 太原理工大学 一种负温度系数陶瓷介质材料及其制备方法

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Effective date: 20000104