JPH08301658A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH08301658A
JPH08301658A JP7110437A JP11043795A JPH08301658A JP H08301658 A JPH08301658 A JP H08301658A JP 7110437 A JP7110437 A JP 7110437A JP 11043795 A JP11043795 A JP 11043795A JP H08301658 A JPH08301658 A JP H08301658A
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JP
Japan
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parts
dielectric
dielectric ceramic
weight
main component
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Pending
Application number
JP7110437A
Other languages
English (en)
Inventor
Masafumi Nakayama
雅文 中山
Kazuhiro Komatsu
和博 小松
Hidenori Kuramitsu
秀紀 倉光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁抵抗が高く、絶縁破壊電圧が大きい誘電
体磁器を得ることができる誘電体磁器組成物を提供する
ことを目的とするものである。 【構成】 一般式としてxCaO−yTiO2−zSm2
3で表され、x,y,zはモル比を表し、x+y+z
=1でx,y,zの値が(表1)に表す各点a,b,c
を直線で囲むモル比の範囲である組成物を主成分とし、
主成分100重量部に対し、副成分としてNb25
0.5〜5.0重量部添加したものである。 【表1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電子機器用セ
ラミックコンデンサに用いる誘電体磁器組成物に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、積層セラミックコンデンサの温度
補償用誘電体材料の中で、一般に温度係数が小さく、高
周波回路などにも使用可能な材料として以下の材料系が
知られている。
【0003】・CaO−TiO2−Sm23 例えば、0.40CaO−0.45TiO2−0.15
Sm23の組成比からなる誘電体磁器組成物を使用し
て、誘電体磁器円板を作製し、誘電率、静電容量温度係
数、良好度Q、絶縁抵抗、絶縁破壊強度の電気特性を測
定すると、誘電率:15、静電容量温度係数:N210
ppm/℃、良好度Q:870、絶縁抵抗:5.7×1
9、絶縁破壊電圧:16kv/mmの値が得られた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、高周波Qが小さく、また積層セラミック
コンデンサの大容量化を目的とした内部電極間の誘電体
厚みの薄層化を進めた場合、絶縁抵抗や絶縁破壊強度が
小さいという問題点を有していた。
【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、良好度Qに優れ、絶縁抵抗が高く、絶縁破壊強度
の大きい誘電体磁器組成物を得ることを目的とするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の誘電体磁器組成物は、一般式としてxCaO
−yTiO2−zSm23で表され、x,y,zはモル
比を表し、x+y+z=1でx,y,zの値が(表2)
に示す各点a,b,cを直線で囲むモル比の範囲である
組成物を主成分とし、この主成分100重量部に対し、
副成分としてNb25を0.5〜5.0重量部添加した
ものである。
【0007】
【表2】
【0008】
【作用】この構成により、誘電体磁器の焼結性が向上
し、絶縁抵抗の高い、かつ絶縁破壊強度の大きい誘電体
磁器組成物を得ることができる。その上、これは良好度
Qにも優れたものである。
【0009】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。
【0010】(実施例1)まず、出発原料として化学的
高純度のNb25、CaO、TiO2、Sm23粉末を
(表3)に示す組成比になるように秤量し、ジルコニア
ボールを備えたゴム内張りのボールミルの中に純水と共
に入れ、湿式混合後、脱水乾燥し、解砕後、高純度アル
ミナ質のルツボに入れ、空気中で1100℃にて2時間
仮焼した。
【0011】
【表3】
【0012】次に、この仮焼粉末をジルコニアボールを
備えたゴム内張りのボールミルの中に純水と共に入れ、
湿式粉砕後、脱水乾燥した。この粉砕粉に有機バインダ
ーを加え均質とした後、32メッシュのふるいを通して
整粒し、金型と油圧プレスを用いて成形圧力1ton/
cm2で直径15mm、厚み0.4mmに成形した。次いで、
成形円板をアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて(表
3)に示す温度で2時間焼成し、(表3)の試料番号1
〜20に示す組成比の誘電体磁器円板を得た。
【0013】このようにして得られた誘電体磁器円板の
厚みと直径を測定し、誘電率、Q、静電容量温度係数の
測定用試料は、誘電体磁器円板の両面全体に銀電極を焼
き付け、絶縁抵抗、絶縁破壊強度の測定用試料は、誘電
体磁器円板の外周より内側に1mmの幅で銀電極の無い部
分を設け、両面に銀電極を焼き付けた。そして、誘電
率、Q、静電容量温度係数は、YHP社製デジタルLC
Rメータのモデル4275Aを使用し、測定温度20
℃、測定電圧1.0Vrms、測定周波数:1MHzでの
測定より求めた。なお、静電容量温度係数は、20℃と
85℃の静電容量を測定し、次式により求めた。
【0014】TC=(C−Co)/Co×1/(85−
20)×106 TC:静電容量温度係数(ppm/℃) Co:20℃での静電容量(pF) C :85℃での静電容量(pF) また、誘電率は次式により求めた。
【0015】K=143.8×Co×t/D2 K :誘電率 Co:20℃での静電容量(pF) D :誘電体磁器の直径(mm) t :誘電体磁器の厚み(mm) さらに、絶縁抵抗は、横河ヒューレット・パッカード
(株)製のHRメータのモデル4329Aを使用し、測
定電圧50V.D.C.、測定時間1分間による測定よ
り求めた。
【0016】そして絶縁破壊強度は、菊水電子工業
(株)製高電圧電源PHS35K−3型を使用し、試料
をシリコンオイル中に入れ、昇圧速度50V/secに
より求めた破壊電圧を誘電体厚みで除算し、1mm当たり
の絶縁破壊強度とした。
【0017】上記の測定結果を試料番号1〜20別に
(表4)に示す。
【0018】
【表4】
【0019】また図1は、本発明にかかる組成物の主成
分の組成範囲を示すものであり、図1のように組成範囲
を限定した理由は、Aの領域になると焼結が著しく困難
になるためである。また、主成分100重量部に対し副
成分としてNb25を0.5〜5.0重量部添加するこ
とにより、絶縁抵抗を高くし、絶縁破壊強度を大きくす
る効果を有すると共に、特に良好度Qを向上させること
ができる。しかし主成分100重量部に対し、Nb25
の添加量が0.5重量部未満であると効果がなく、5.
0重量部を越えると良好度Qが劣化し、絶縁抵抗、絶縁
破壊強度が小さくなり実用的でなくなるため本発明の範
囲から除外した。
【0020】(実施例2)実施例1の高純度のNb25
に代えて高純度のTa25粉末を(表5)に示す組成比
になるように秤量し、以降の工程を実施例1と同様に処
理して(表5)の試料番号21〜40の組成比の誘電体
磁器円板を得た。
【0021】
【表5】
【0022】そして実施例1と同様の処理をして特性を
測定し、測定結果を試料番号21〜40別に(表6)に
示す。
【0023】
【表6】
【0024】ここで主成分の組成範囲を限定した理由
は、実施例1と同様であるので説明は省略する。主成分
100重量部に対し副成分としてTa25を0.4〜
8.0重量部添加することにより、良好度Qを向上さ
せ、絶縁抵抗を高くし、絶縁破壊強度を大きくする効果
を有すると共に、特に温度係数を小さくする効果を有す
る。しかし、主成分100重量部に対しTa25の添加
量が0.4重量部未満であると効果がなく、8.0重量
部を越えると、良好度Qが劣化し、絶縁抵抗、絶縁破壊
強度が小さくなり実用的でなくなるため本発明の範囲か
ら除外した。
【0025】(実施例3)実施例1の高純度のNb25
に代えて高純度のV25粉末を(表7)に示す組成比に
なるように秤量し、以降の工程を実施例1と同様に処理
して(表7)の試料番号41〜60の組成比の誘電体磁
器円板を得た。
【0026】
【表7】
【0027】そして実施例1と同様の処理をして特性を
測定し、測定結果を試料番号41〜60別に(表8)に
示す。
【0028】
【表8】
【0029】ここで主成分の組成範囲を限定した理由
は、実施例1と同様であるので説明は省略する。主成分
100重量部に対し副成分としてV25を0.2〜3.
0重量部添加することにより、良好度Qを向上させ、特
に絶縁抵抗を高くし、絶縁破壊強度を大きくする効果を
有する。しかし、主成分100重量部に対しV25の添
加量が0.2重量部未満であると効果がなく、3.0重
量部を越えると、良好度Qが劣化し、絶縁抵抗、絶縁破
壊強度が小さくなり実用的でなくなるため本発明の範囲
から除外した。
【0030】(実施例4)実施例1の高純度のNb25
に代えて高純度のNb25、Ta25、V25粉末を
(表9)に示す組成比になるように秤量し、以降の工程
を実施例1と同様に処理して(表9)の試料番号61〜
80の組成比の誘電体磁器円板を得た。
【0031】
【表9】
【0032】そして実施例1と同様の処理をして特性を
測定し、測定結果を試料番号61〜80別に(表10)
に示す。
【0033】
【表10】
【0034】ここで主成分の組成範囲を限定した理由
は、実施例1と同様であるので説明は省略する。主成分
100重量部に対し副成分としてNb25、Ta25
25のうち少なくとも二種以上の合計が0.002〜
0.020モル部となるように添加することにより、良
好度Qを向上させ、絶縁抵抗を高くし、絶縁破壊強度を
大きくする効果を有する。しかし、主成分100重量部
に対し副成分として添加するNb25、Ta25、V2
5のうち少なくとも二種以上の合計が0.002モル
部未満であると効果がなく、0.020モル部を越える
と、良好度Qが劣化し、絶縁抵抗、絶縁破壊強度が小さ
くなり実用的でなくなるため本発明の範囲から除外し
た。
【0035】また、Nb25、Ta25、V25から選
ばれる二種以上の成分を0.002〜0.020モル部
添加することにより、各成分の一種を添加するものに比
べてさらに、誘電率、良好度Qが高く、絶縁抵抗及び絶
縁破壊強度が大きく、かつ静電容量温度係数が小さい誘
電体磁器組成物を得ることができる。
【0036】なお、実施例における誘電体磁器の作製方
法は、原料としてNb25、Ta25、V25、Ca
O、TiO2、Sm23を使用したが、この方法に限定
されるものではなく、所望の組成比になれるようにCa
TiO3などの化合物、あるいは炭酸塩、水酸化物など
空気中の加熱によりNb25、Ta25、V25、Ca
O、TiO2、Sm23となる化合物を使用しても実施
例と同程度の特性を得ることができる。
【0037】また、主成分をあらかじめ仮焼して、ある
程度反応させた後、副成分を添加しても実施例と同程度
の特性を得ることができる。
【0038】また、誘電体磁器用として一般に使用され
る工業用原料の二酸化チタン、例えばチタン工業製のK
A−10C、古河鉱業(株)製の二酸化チタンFA−5
5Wには最大0.45重量%のNb25が含まれている
が、これらの二酸化チタンを使用して主成分の誘電体磁
器組成物を作製しても、主成分100重量部に対してN
25の含有量は、最大で0.44重量部であり、この
発明の範囲外であるが、工業用原料の二酸化チタンの中
のNb25を考慮して不足分のNb25を添加すること
により、実施例と同様の特性を得ることができる。
【0039】また、上述の基本組成のほかに、Si
2、MnO2、Fe23、ZnO、Al 23など一般に
フラックスと考えられている塩類、酸化物などを、特性
を損なわない範囲で加えることもできる。
【0040】
【発明の効果】以上、本発明の誘電体磁器組成物は、現
時点では明らかではないが、焼結過程において、主成分
の中の未反応物質及び、結晶構造が不安定な中間生成物
質が、副成分として添加したNb25、Ta25、V2
5と反応し、粒界内に偏析し、焼結性が向上すると考
えられ、絶縁抵抗が高く、かつ絶縁破壊強度も大きいの
で、例えば、積層セラミックコンデンサの内部電極間の
誘電体を薄層化でき、小型化、大容量化をさらに推し進
めることができる。また、この誘電体磁器組成物は、良
好度Qにも優れているので、高周波回路などで使用する
温度補償用コンデンサにおいても優れた特性を示すもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体磁器組成物の主成分の組成範囲
を示す三元成分図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式としてxCaO−yTiO2−z
    Sm23で表され、x,y,zはモル比を表し、x+y
    +z=1でx,y,zの値が(表1)に示す各点a,
    b,cを直線で囲むモル比の範囲である組成物を主成分
    とし、この主成分100重量部に対し、副成分としてN
    25を0.5〜5.0重量部添加したことを特徴とす
    る誘電体磁器組成物。 【表1】
  2. 【請求項2】 Nb25に代えて、Ta25を0.4〜
    8.0重量部添加した請求項1記載の誘電体磁器組成
    物。
  3. 【請求項3】 Nb25に代えて、V25を0.2〜
    3.0重量部添加した請求項1記載の誘電体磁器組成
    物。
  4. 【請求項4】 Nb25に代えて、Nb25、Ta
    25、V25のうち少なくとも二種以上をその合計が
    0.002〜0.020モル部となるように添加した請
    求項1記載の誘電体磁器組成物。
JP7110437A 1995-05-09 1995-05-09 誘電体磁器組成物 Pending JPH08301658A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6627570B2 (en) 2000-02-09 2003-09-30 Tdk Corporation Dielectric ceramic composition, electronic device, and method of producing the same
US6645895B2 (en) 2000-03-30 2003-11-11 Tdk Corporation Method of producing ceramic composition and method of producing electronic device
US6656863B2 (en) 2000-02-09 2003-12-02 Tdk Corporation Dielectric ceramic composition, electronic device, and method for producing the same

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US6933256B2 (en) 2000-02-09 2005-08-23 Tdk Corporation Dielectric ceramic composition, electronic device, and method for producing same
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