JPH0645498B2 - 磁器組成物 - Google Patents

磁器組成物

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JPH0645498B2
JPH0645498B2 JP2224419A JP22441990A JPH0645498B2 JP H0645498 B2 JPH0645498 B2 JP H0645498B2 JP 2224419 A JP2224419 A JP 2224419A JP 22441990 A JP22441990 A JP 22441990A JP H0645498 B2 JPH0645498 B2 JP H0645498B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は磁器組成物に関し、特に誘電率、絶縁抵抗が高
く、誘電損失が小さく、かつ1050℃以下の温度で焼結可
能な磁器組成物に関するものである。
[従来の技術] 従来、高誘電率系磁器組成物として、チタン酸バリウム
[BaTiO3]系がよく知られており、チタン酸カル
シウム[CaTiO3]、チタン酸鉛[PbTiO3]な
どを添加、置換することにより、温度特性の改善を図っ
ているが、焼結温度が1300℃以上の高温であるため積層
セラミックコンデンサに使用した場合、内部電極には白
金、パラジウム等の高価な貴金属しか利用できなかっ
た。
[発明が解決しようとする課題] 従来の材料で温度変化率の小さい材料を実現した場合、
得られる誘電率はせいぜい2000程度にすぎず、コンデン
サ用の材料としては小さすぎる。近年、低温で焼結し、
かつ誘電率が高い材料として鉛系複合ペロブスカイト化
合物が報告されている。その中で、特開昭58-161972号
公報において、マグネシウム・タングステン酸塩[Pb
(Mg1/21/2)O3]、チタン酸鉛[PbTiO3]お
よびニッケル・ニオブ酸鉛[Pb(Ni1/3Nb2/3)O
3]からなる3成分組成物は、誘電率を10000以上高くす
ることが可能であることが報告されている。しかしこの
3成分系では誘電率の温度変化が比較的大きいという問
題点がある。
さらに鉛系複合ペロブスカイト化合物を用いた誘電体材
料は酸化鉛の蒸気圧が高いため焼成雰囲気に大きく影響
を受けるという問題点がある。そのため、積層セラミッ
クコンデンサの焼成においても焼成雰囲気を制御しなけ
れば安定した特性が得られない。
本発明の目的は、上記の組成物の誘電率の温度特性を改
善し、かつ焼成雰囲気に対する安定性が高い磁器組成物
を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、マグネシウム・タングステン酸鉛[Pb(M
1/21/2)O3]、チタン酸鉛[PbTiO3]および
ニッケル・ニオブ酸鉛[Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
からなる3成分組成物を[Pb(Mg1/21/2)O3
[PbTiO3[Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
(ただしx+y+z=1.0)と表現したとき、以下の
組成点、 (x=0.693,y=0.297,z=0.01)…(a) (x=0.495,y=0.495,z=0.01)…(b) (x=0.195,y=0.455,z=0.35)…(c) (x=0.10 ,y=0.40 ,z=0.50)…(b) (x=0.06 ,y=0.24 ,z=0.70)…(e) を結ぶ線上、およびこの5点に囲まれる組成範囲内にあ
る主成分組成物において、鉛イオン(Pb2+)をバリウ
ムイオン(Ba2+)、ストロンチウムイオン(Sr2+
のうち少なくとも1種類のイオンで0.5〜30mol%置換し
たことを特徴とする磁器組成物である。
本発明における主成分組成範囲を表す3成分組成図は第
1図で示される。図中、(a)〜(e)は各組成点を表し、本
発明に含まれる組成範囲は図の斜線で示す範囲、および
その境界線上である。
[実施例] 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例1〜20,比較例1〜10 出発原料として酸化鉛(PbO)、酸化タングステン
(WO3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ニオブ
(Nb25)、酸化ニッケル(NiO)、酸化チタン
(TiO2)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)および
炭酸バリウム(BaCO3)を使用し、第1表に示した
配合比となるように各々秤量した。
次に秤量した各材料をボールミル中で湿式混合したの
ち、800〜850℃で仮焼を行い、この粉末をボールミルで
粉砕し、濾過、乾燥後、有機バインダを入れて整粒後プ
レスし、直径約16mm、厚さ約2mmの中板2枚と、直径約
16mm、厚さ約10mmの円柱を作製した。
次に本発明の組成範囲の試料については950〜1050℃の
温度で1時間焼成を行った。焼成した円板の上下面に60
0℃で銀電極を焼付け、デジタルLCRメータで周波数
1kHz、電圧1Vr.m.s、室温で容量と誘電損失を測定
し、誘電率および温度に対する誘電率の変化率を求め
た。
このようにして得られた磁器の主成分[Pb(Mg1/2
1/2)O3[PbTiO3[Pb(Ni1/3Nb
2/3)O3の配合比x,y,zおよびSr2+,Ba2+
の置換量と、室温における誘電率(ε)、誘電損失(ta
nδ)および−30℃、85℃における誘電率の変化率(20
℃における誘電率を基準)を第1表に示す。
第1表からも明らかなように、[Pb(Mg1/21/2
3]−[PbTiO3]−[Pb(Ni1/3Nb2/3)O
3]3成分系組成物において、Pb2+をSr2+,Ba2+
のうち少なくとも1種類のイオンで0.5〜30mol%置換し
た本発明の磁器組成物は、高い誘電率を保持し、かつ誘
電率の温度による変化が小さく、EIA規格のY5T特
性を満足することが可能である。さらに本発明の磁器組
成物は1050℃以下の低い温度で焼結できるため、積層セ
ラミックコンデンサの内部電極に安価な銀・パラジウム
合金を用いることができる。
実施例21 [Pb(Mg1/21/2)O3[PbTiO3[P
b(Ni1/3Nb2/3)O3という組成式で表される
主組成において、x=0.3,y=0.4,z=0.3としてP
2+をSr2+で15mol%置換した組成物を選択し、実施
例1〜20で示した方法で誘電体粉末を合成した。得られ
た誘電体粉末を有機溶媒中に分散させ、有機バインダと
混練してスラリーを作製し、スラリーを通常のドクター
ブレード法を用いて成膜した。さらに通常のスクリーン
印刷法で内部電極ペーストを印刷し、打ち抜いた後、積
層、熱プレスを行って得た積層体を所定の形状で切断し
てコンデンサのグリーンチップを作製した。グリーンチ
ップを所定の温度サイクルで脱バインダを行った後、所
定の方法で焼成を行った。
この時の焼成方法の模式図を第2図に示す。第2図(a)
は、マグネシアセッター4上に50個のコンデンサグリー
ンチップ5を載せ、下蓋1、枠2および上蓋3よりなる
マグネシア匣鉢中で密閉雰囲気で焼成する方法を示した
もので、方法1とする。第2図(b)は、マグネシアセッ
ター4上に150個のチップ5を載せ、方法1と同様に焼
成する方法を示したもので、方法2とする。第2図(c)
は、マグネシアセッター4にジルコン酸鉛(PbZrO
3)の粉末を敷き、その上に50個のチップ5を載せて開
放雰囲気で焼成する方法を示したもので、方法3とす
る。
得られた各焼結体に銀ペーストで外部電極を形成し、一
定の焼成プロフィールで焼付けを行った。以上のように
して作製した積層セラミックコンデンサの電気的特性を
実施例1〜20で示した方法で測定した。その結果を第2
表に示す。
比較例11 [Pb(Mg1/21/2)O3[PbTiO3[P
b(Ni1/3Nb2/3)O3という組成式で表される
主組成において、x=0.3,y=0.4,z=0.3としてP
2+の置換を行わない組成物を用いて実施例21で示した
方法でグリーンチップを作製し、次いで実施例21と同様
の方法で焼成を行い、電気的特性を測定して、実施例21
で測定した特性と併せて第2表に示した。
第2表に示したように、実施例21で焼成した積層セラミ
ックコンデンサの電気的特性は、コンデンサの焼成数
量、焼成方法によらずほとんど差がないのに対して、比
較例11で焼成した積層セラミックコンデンサの電気的特
性は、焼成数量、焼成方法に大きく影響を受ける。
なお、本発明の主成分の範囲外ではキュリー点が著しく
高温側、あるいは低温側にかたよるため、誘電率が低く
実用的でない。またSr2+あるいはBa2+の置換量が30
molを超えると焼成温度が1100℃以上になり、内部電極
に安価な銀・パラジウム合金を用いることができない。
したがって、本発明の磁器組成物の範囲は前述のように
限定される。
[発明の効果] 本発明の磁器組成物は、誘電率が高く、温度による誘電
率の変化も小さい。また良好な誘電損失の値を持ち、低
い温度で焼結が可能である。したがって温度特性の優れ
た積層セラミックコンデンサを製造することが可能であ
り、かつコンデンサの内部電極に安価な銀・パラジウム
を用いることができる。
また、本発明の磁器組成物を用いて作製した積層セラミ
ックコンデンサは焼成雰囲気、焼成方法に対して安定し
た特性を得ることができ、量産時の焼成工程の管理が容
易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の主成分組成範囲を示す3成分組成図、
第2図は実施例および比較例で用いた焼成方法を説明す
るための説明図である。 1……マグネシア匣鉢の下蓋 2……マグネシア匣鉢の枠 3……マグネシア匣鉢の上蓋 4……マグネシアセッター 5……コンデンサグリーンチップ 6……ジルコン酸鉛(PbZrO3)敷粉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マグネシウム・タングステン酸鉛[Pb
    (Mg1/21/2)O3]、チタン酸鉛[PbTiO3]お
    よびニッケル・ニオブ酸鉛[Pb(Ni1/3Nb2/3)O
    3]からなる3成分組成物を[Pb(Mg1/21/2
    3[PbTiO3[Pb(Ni1/3Nb2/3)O
    3(ただしx+y+z=1.0)と表現したとき、
    以下の組成点、 (x=0.693,y=0.297,z=0.01) (x=0.495,y=0.495,z=0.01) (x=0.195,y=0.455,z=0.35) (x=0.10,y=0.40,z=0.50) (x=0.06,y=0.24,z=0.70) を結ぶ線上、およびこの5点に囲まれる組成範囲内にあ
    る主成分組成物において、鉛イオン(Pb2+)をバリウ
    ムイオン(Ba2+)、ストロンチウムイオン(Sr2+
    のうち少なくとも1種類のイオンで0.5〜30mol%置換し
    たことを特徴とする磁器組成物。
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JP2660010B2 (ja) * 1988-08-31 1997-10-08 株式会社東芝 高誘電率磁器組成物及びセラミックコンデンサ

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