JPH0737426A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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- JPH0737426A JPH0737426A JP5204624A JP20462493A JPH0737426A JP H0737426 A JPH0737426 A JP H0737426A JP 5204624 A JP5204624 A JP 5204624A JP 20462493 A JP20462493 A JP 20462493A JP H0737426 A JPH0737426 A JP H0737426A
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Abstract
厚みを5μm〜15μmと薄層化したときに対応できる
ように、DCバイアス電界を2kV/mm印加しても静
電容量の変化率が±20%以内と小さく、また、磁器の
機械的強度が高く、さらに1000以上の高誘電率であ
りながら、+25℃における静電容量を基準としたと
き、−55℃〜+125℃の広い温度範囲にわたって、
静電容量の温度変化率が±15%以内と平坦である、誘
電体磁器組成物を提供する。 【構成】 この発明は、{100−(a+b+c+
d)}BaTiO3 +aZnO+bBi2 O3 +cNb
2 O5 +dRe2 O3 (ただし、ReはLa、Pr、N
d、Sm、Dy、Erの中から選ばれる少なくとも一種
類、a、b、c、およびdはモル%)で表され、a、
b、c、およびdがそれぞれ0.5≦a≦4.5、0.
5≦b≦4.5、0.5≦c≦4.5、0.5≦d≦
5.5の範囲内にあり、SiO2 を主成分とするガラス
からなる第1副成分を0.05〜2.5重量%含有す
る、誘電体磁器組成物である。
Description
し、特に磁器積層コンデンサなどの材料として用いられ
る誘電体磁器組成物に関する。
強度が高く、平坦な誘電率温度特性を有する誘電体磁器
組成物としては、たとえば、BaTiO3 を主成分と
し、これにBi2 O3 −TiO2 、Bi2 O3 −SnO
2 、Bi2 O3 −ZrO2 などのビスマス化合物と希土
類元素とを副成分として添加したものが磁器組成物が広
く知られている。
別に、BaTiO3 を主成分とし、これにNb2 O5 、
希土類酸化物、およびCr、Mn、Fe、Co、Niな
どの遷移金属酸化物を副成分として添加したものも、誘
電率が3000以上の高誘電率でありながら、平坦な誘
電率温度特性が得られることが報告されている。
EIA規格のX7R特性、すなわち−55℃〜+125
℃の温度域で、+25℃における静電容量を基準とした
ときの容量変化率が±15%以内であることを満足する
ものであった。
TiO3 を主成分とし、これにビスマス化合物を添加し
た誘電体磁器組成物は、誘電率が1000程度と低かっ
た。また、誘電率を高くすると、静電容量の温度変化率
が大きくなる。加えて、高温で焼成すると、焼成時にB
i2 O3 が蒸発して、磁器に歪みが生じたり、組成割合
が変化して必要な電気的特性や機械的強度が得られなか
ったり、ばらつきが生じたりするという問題点があっ
た。
Nb2 O5 、希土類酸化物およびCr、Mn、Fe、C
o、Niなどの遷移金属酸化物を副成分として添加した
誘電体磁器組成物は、3000以上の誘電率を有し、平
坦な温度特性を有する。しかし、この誘電体磁器組成物
は、焼成温度が1200℃以上と高かった。
向にあり、特に磁器積層コンデンサでは、小型化かつ大
容量化のために、磁器誘電体層の厚みが5μm〜15μ
mと薄膜化される傾向がある。そのため、誘電体磁器組
成物には、電圧依存性が小さいことが望まれている。
体磁器組成物は、電圧依存性が大きいため、最近の薄膜
化に対応できず、小型大容量の磁器積層コンデンサを作
製することができなかった。また、磁器の強度も低いた
め、実装時に磁器が破壊することがあり、問題となって
いた。
160℃以下で焼成でき、誘電体磁器層の厚みを5μm
〜15μmと薄膜化したときに対応できるように、DC
バイアス電界を2kV/mm印加しても静電容量の変化
率が±20%以内と小さく、また、磁器の機械的強度が
高く、さらに1000以上の高誘電率でありながら、+
25℃における静電容量を基準としたとき、−55℃〜
+125℃の広い温度範囲にわたって、静電容量の温度
変化率が±15%以内と平坦である、諸条件において安
定した特性を有する、誘電体磁器組成物を提供すること
である。
{100−(a+b+c+d)}BaTiO3 +aZn
O+bBi2 O3 +cNb2 O5 +dRe2 O3 (ただ
し、ReはLa、Pr、Nd、Sm、Dy、Erの中か
ら選ばれる少なくとも一種類、a、b、c、およびdは
モル%、0.5≦a≦4.5、0.5≦b≦4.5、
0.5≦c≦4.5、0.5≦d≦5.5)で表される
主成分が97.5〜99.5重量%、SiO2 を主成分
とするガラスからなる第1副成分が0.05〜2.5重
量%、からなる誘電体磁器組成物である。
(a+b+c+d)}BaTiO3 +aZnO+bBi
2 O3 +cNb2 O5 +dRe2 O3 (ただし、Reは
La、Pr、Nd、Sm、Dy、Erの中から選ばれる
少なくとも一種類、a、b、c、およびdはモル%、
0.5≦a≦4.5、0.5≦b≦4.5、0.5≦c
≦4.5、0.5≦d≦5.5)で表される主成分が9
7.0〜99.94重量%、SiO2 を主成分とするガ
ラスからなる第1副成分が0.05〜2.5重量%、C
r、Mn、Fe、Co、およびNiの酸化物の中から選
ばれる少なくとも一種類からなる第2副成分が0.01
〜0.5重量%、からなる誘電体磁器組成物である。
するガラスとしては、たとえば、BaO−SrO−Ca
O−Li2 O−SiO2 がある。このガラスは焼成温度
を1160℃以下にする焼結助剤であり、これに限られ
るものでなく、たとえば、BaO−Li2 O−B2 O3
−SiO2 系などの酸化硼素を含む酸化物ガラスを用い
てもよい。また、SiO2 −B4 C系などの非酸化物を
含む系を用いてもよい。なお、ガラスの酸化硼素を含む
場合、セラミック原料の成形用バインダーとして水系バ
インダーを用いるときは、酸化硼素の原料として水に対
して安定なB4Cを用いるのが好ましい。
1160℃以下の低温で焼成でき、DCバイアス電界を
2kV/mm印加したときにも、静電容量の変化率が±
20%以内と小さい。そのため、誘電体磁器層の厚みを
5μm〜15μmと薄膜化することができる。そして、
磁器積層コンデンサの小型化かつ大容量化を進めること
ができる。
積層コンデンサとして用いる場合に、基板実装時におけ
る割れ、欠けなどの破壊が起こらない。そのため、ショ
−ト不良や発熱による焼損などの事故を防ぐことができ
る。
がら、+25℃における静電容量を基準としたとき、−
55℃〜+125℃の広い温度範囲にわたって、静電容
量の温度変化率が±15%以内と平坦であり、温度的に
も安定している。以上のことから産電市場向けまたは民
生市場向けの誘電体磁器として、広い範囲にわたって用
いることができる。
徴および利点は、以下の実施例の詳細な説明から一層明
らかになろう。
について述べる。出発原料として、工業用原料であるB
aTiO3 、ZnO、Bi2 O3 、Nb2 O5 、Re2
O3 、(ReはLa、Pr、Nd、Sm、Dy、Er)
を準備した。これらの出発原料を、表1に示す組成比と
なるように秤量し、ボ−ルミルで16時間湿式混合粉砕
したのち、蒸発乾燥して混合粉末を得た。得られた混合
粉末をジルコニア質の匣に入れて、自然雰囲気中で10
00℃、2時間仮焼した後、200メッシュの篩を通過
するように粗粉砕して、磁器組成物の主成分の原料粉末
とした。
法について述べる。この実施例では、焼成温度を116
0℃以下にする第1副成分として、組成が8BaO−6
SrO−6CaO−30Li2 O−50SiO2 (モル
%)で表される酸化物ガラスを用いた。出発原料として
工業用原料であるBaCO3 、SrCO3 、CaC
O3 、Li2 O、及びSiO2 を準備した。これらの出
発原料を上記の組成となるように秤量し、ボ−ルミルで
16時間湿式混合粉砕した後、蒸発乾燥して混合粉末を
得た。得られた混合粉末をアルミナ製のるつぼに入れて
1300℃の温度で1時間放置し、その後急冷してガラ
ス化した。これを200メッシュの篩を通過するように
粉砕して、磁器組成物の第1副成分の原料粉末とした。
1副成分の原料粉末を、磁器組成物の主成分の原料粉末
に対して、表1に示す重量比になるように添加した。
るCr2 O3 、MnO2 、Fe2 O3 、Co2 O3 、N
iOを準備した。主成分の組成が93.0BaTiO3
−1.5ZnO−1.5Bi2 O3 −2.0Nb2 O5
−2.0Nd2 O3 (モル%)で、上記の第1副成分を
1.0重量%添加したものに対して、表2に示す組成比
となるように第2副成分を添加した。
で16時間湿式混合したのち、蒸発乾燥し、乾燥物を得
た。さらに、この乾燥物を200メッシュの篩を通して
造粒したのち、2000kg/cm2 の圧力で直径10
mm、厚さ1mmの円板状にプレス成形して成形体を得
た。そののち、この成形体をそれぞれ表3、および表4
に示す焼成温度で2時間焼成し、円板状の磁器を得た。
焼き付けて測定試料(単板コンデンサ)として、その室
温での誘電率(ε)、誘電損失(tanδ)、DC電圧
印加時の静電容量の変化率(DCバイアス特性)、およ
び温度変化に対する静電容量の変化率(TCC)を測定
した。
(tanδ)は、温度25℃、1kHz、1Vrmsの
条件下で測定した。また、DCバイアス特性について
は、上記の測定条件下でDC電圧を測定試料に重畳した
ときの静電容量を測定して、印加電圧0Vのときの静電
容量を基準としてその変化率を求めた。さらにTCCに
ついては、25℃での静電容量(C25)を基準として、
−55℃〜+125℃の間における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 )を求めた。
定した。まず、表1および表2に示したそれぞれの組成
の原料を長さ35mm、幅7mm、厚さ1.2mmにプ
レス成形して成形体を得た。その後、それぞれ表3、表
4に示す焼成温度で2時間焼成し、短冊状の磁器を得
た。このようにして、それぞれの組成で20本の試料に
ついて抗折強度を測定し、その平均をもって各組成の抗
折強度とした。
ける結果を表3、表2の組成物における結果を表4にそ
れぞれ併せて示す。
および第2副成分量の範囲を限定した理由を説明する。
する。
囲を0.5〜4.5モル%としたのは、試料番号9に示
すように、aの値すなわちZnOが0.5モル%未満に
なると、TCCがΔCmax で15%を超え、また抗折強
度も1500kg/cm2 以下の低い値となって好まし
くない。一方、試料番号10に示すように、aの値が
4.5モル%を超えると、DCバイアス特性が2kV/
mm印加時で−20%を越える変化となり、またTCC
もΔCmax で15%を超えるため好ましくない。
の範囲を0.5〜4.5モル%としたのは、表1の試料
番号11に示すように、bの値すなわちBi2 O3 が
0.5モル%未満になると、TCCがΔCmax で15%
を超え、また抗折強度も1500kg/cm2 以下の低
い値となって好ましくない。一方、試料番号12に示す
ように、bの値が4.5モル%を越えると、誘電率
(ε)が1000未満になって好ましくない。
の範囲を0.5〜4.5モル%としたのは、表1の試料
番号13に示すように、cの値すなわちNb2 O5 が
0.5モル%未満になるか、あるいは試料番号14に示
すように、cの値が4.5モル%を超えると、TCCが
ΔCmax で15%を越えるため好ましくない。
の範囲を0.5〜5.5モル%としたのは、表1の試料
番号15に示すように、dの値すなわちRe2 O3 が
0.5モル%未満になると、DCバイアス特性が2kV
/mm印加時で−20%を超え、またTCCがΔCmax
で15%を越えるため好ましくない。一方、試料番号1
6に示すようにdの値が5.5モル%を超えると、TC
CがΔCmax で15%を越えるため好ましくない。
て説明する。
5〜2.5重量%としたのは、表1の試料番号17に示
すように、第1副成分量が0.05重量%未満になる
と、焼成温度が1160℃を越えるため好ましくない。
一方、試料番号20に示すように第1副成分量が2.5
重量%を越えると、誘電率(ε)が1000未満となり
好ましくない。
て説明する。
するためのものであり、第2副成分量について、その範
囲を0.01〜0.5重量%としたのは、第2副成分量
が0.01重量%未満であると還元防止の効果がなく、
表2の試料番号30に示すように、0.5重量%を超え
ると、tanδが2.5%を超える大きな値となるため
好ましくない。
比に調合し、高温に熱処理して溶融した後に粉砕してガ
ラス化した副成分を、磁器組成物の主成分に添加配合し
た。しかし、第1副成分の添加方法としては、この他、
予め所定の割合に調合して溶融しない程度に加熱し、出
発原料を改質したものを添加するか、あるいは第1副成
分の各構成元素を、例えば金属アルコキシドといった任
意の状態で主成分に対して個々に添加し、焼成中に溶融
反応してガラス化するようにしても良い。
例では、最初から酸化物の形で添加したが、原料作製時
の出発原料としては、各元素の炭酸物など、仮焼、焼成
の段階で酸化物になるものを用いてもよい。
Claims (2)
- 【請求項1】 次の一般式、 {100−(a+b+c+d)}BaTiO3 +aZn
O+bBi2 O3 +cNb2 O5 +dRe2 O3 (ただ
し、ReはLa、Pr、Nd、Sm、Dy、Erの中か
ら選ばれる少なくとも一種類、a、b、c、およびdは
モル%)で表される主成分が97.5〜99.95重量
%、 ただし、前記一般式のa、b、cおよびdがそれぞれ次
の範囲にある 0.5≦a≦4.5 0.5≦b≦4.5 0.5≦c≦4.5 0.5≦d≦5.5 SiO2 を主成分とするガラスからなる第1副成分が
0.05〜2.5重量%、からなる誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】 次の一般式、 {100−(a+b+c+d)}BaTiO3 +aZn
O+bBi2 O3 +cNb2 O5 +dRe2 O3 (ただ
し、ReはLa、Pr、Nd、Sm、Dy、Erの中か
ら選ばれる少なくとも一種類、a、b、c、およびdは
モル%)で表される主成分が97.0〜99.94重量
%、 ただし、前記一般式のa、b、cおよびdがそれぞれ次
の範囲にある 0.5≦a≦4.5 0.5≦b≦4.5 0.5≦c≦4.5 0.5≦d≦5.5 SiO2 を主成分とするガラスからなる第1副成分が
0.05〜2.5重量%、 Cr、Mn、Fe、Co、
およびNiの酸化物の中から選ばれる少なくとも一種類
からなる第2副成分が0.01〜0.5重量%、からな
る誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20462493A JP3303453B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20462493A JP3303453B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0737426A true JPH0737426A (ja) | 1995-02-07 |
JP3303453B2 JP3303453B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=16493559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20462493A Expired - Lifetime JP3303453B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3303453B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0740310A1 (en) * | 1995-04-26 | 1996-10-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric ceramic compositions |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP20462493A patent/JP3303453B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0740310A1 (en) * | 1995-04-26 | 1996-10-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric ceramic compositions |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3303453B2 (ja) | 2002-07-22 |
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