JPH09255421A - 誘電損失の少ない高誘電率磁器組成物 - Google Patents

誘電損失の少ない高誘電率磁器組成物

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JPH09255421A
JPH09255421A JP8070166A JP7016696A JPH09255421A JP H09255421 A JPH09255421 A JP H09255421A JP 8070166 A JP8070166 A JP 8070166A JP 7016696 A JP7016696 A JP 7016696A JP H09255421 A JPH09255421 A JP H09255421A
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JP
Japan
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component
weight
dielectric loss
porcelain composition
zirconate
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Withdrawn
Application number
JP8070166A
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English (en)
Inventor
Seiji Saito
征士 斉藤
Takeshi Kamei
亀井  健
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電損失が小さく、誘電率の温度特性が比較
的平坦な高誘電率磁器組成物を提供する。 【解決手段】 第1成分(BaTiO3 )、第2成分
(CaSnO3 )、第3成分(CaZrO3 ,BaZr
3 ,SrZrO3 の1種又は2種以上)及び第4成分
(酸化コバルト)を含有する高誘電率磁器組成物。第1
成分:83〜87重量%、第2成分及び第3成分の合
計:13〜17重量%、第4成分:第1〜3成分の合計
100重量%に対して0.001〜0.2重量%。 【効果】 BaTiO3 −(CaZrO3 ,BaZrO
3 ,SrZrO3 )−CaSnO3 からなる組成系に、
酸化コバルトを適当量添加することにより、常温付近に
おける誘電損失が0.6%以下で、且つ誘電率10,0
00以上を維持し、しかも温度特性が比較的平坦でJI
S規格のF特性を満足する高誘電率磁器組成物が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタン酸バリウム
を主成分とする高誘電率磁器組成物に係り、特に、コン
デンサ用途として適した誘電損失の少ない高誘電率磁器
組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、チタン酸バリウムを主原料とする
高誘電率磁器コンデンサには、種々の組成系のものが提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいて、常温付近における誘電損失が低く、且つ誘電率
10,000以上を維持し、しかも温度特性が比較的平
坦で、例えばJIS規格のF特性(−25〜+85℃の
温度範囲で20℃基準の容量変化率が+30〜−80%
以内)を満足する磁器組成物は得られていない。
【0004】本発明は、上記従来の問題点を解決し、チ
タン酸バリウムを主原料とする磁器組成物の組成を改良
することにより、常温付近の誘電損失が0.6%以下
で、且つ誘電率10,000以上を維持し、しかも温度
特性が比較的平坦で、例えばJIS規格のF特性(−2
5〜+85℃の温度範囲で20℃基準の容量変化率が+
30〜−80%以内)を満足する高誘電率磁器組成物を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の誘電損失の少な
い高誘電率磁器組成物は、第1成分としてチタン酸バリ
ウム(BaTiO3 )を、第2成分としてスズ酸カルシ
ウム(CaSnO3 )を、第3成分としてジルコン酸カ
ルシウム(CaZrO3 )、ジルコン酸バリウム(Ba
ZrO3 )及びジルコン酸ストロンチウム(SrZrO
3 )よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を、第4
成分として酸化コバルトを、各々下記組成範囲で含有す
ることを特徴とする。
【0006】第1成分:83〜87重量% 第2成分及び第3成分:合計で13〜17重量% 第4成分:第1成分,第2成分及び第3成分の合計10
0重量%に対して0.001〜0.2重量% 即ち、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、BaTi
3 −(CaZrO3,BaZrO3 及びSrZrO3
よりなる群から選ばれる1種又は2種以上)−CaSn
3 からなる組成系に、酸化コバルトを適当量添加する
ことにより、常温付近における誘電損失が0.6%以下
で、且つ誘電率10,000以上を維持し、しかも温度
特性が比較的平坦で例えばJIS規格のF特性を満足す
る高誘電率磁器組成物が得られることを見出し、本発明
を達成した。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明において、第1成分,第2成分,第
3成分及び第4成分を上記組成範囲に限定した理由は、
次の通りである。
【0009】まず、チタン酸バリウムの組成範囲の決定
理由について説明する。
【0010】チタン酸バリウムは、約120℃付近に誘
電率のピーク、即ち、キューリー点を持つので、常温で
高い誘電率を得るためには、このキューリー点を+0℃
〜+40℃に設定する必要がある。
【0011】ここで、ジルコン酸カルシウムは1重量%
の添加当たり、8〜10℃キューリー点を下げ、同様に
ジルコン酸バリウム及びジルコン酸ストロンチウムは9
〜11℃、スズ酸カルシウムは10〜12℃それぞれキ
ューリー点を下げるシフターとしての作用を有する。こ
れらを踏まえて、目標キューリー点である+0℃〜+4
0℃に設定するためのシフター総量、即ち、第2成分と
してのスズ酸カルシウムと、第3成分としてのジルコン
酸カルシウム、ジルコン酸バリウム及びジルコン酸スト
ロンチウムよりなる群から選ばれる1種又は2種以上
と、の合計量の検討を行った結果、これらのシフター総
量は13〜17重量%に限定されることが判明した。従
って、チタン酸バリウム量は、主成分総量からこのシフ
ター総量を差し引くことにより、83〜87重量%に限
定される。
【0012】次に、第2成分(スズ酸カルシウム)と、
第3成分(ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウ
ム、ジルコン酸ストロンチウムよりなる群から選ばれる
1種又は2種以上)について説明する。
【0013】ジルコン酸カルシウムでキューリー点を下
げた場合、誘電率の温度特性が比較的平坦になるという
利点が得られる反面、誘電率の最大値εmax が低くなる
という欠点が生じる。一方、スズ酸カルシウムでキュー
リー点を下げた場合、εmaxが大きくなるという利点が
得られる反面、比較的平坦な誘電率の温度特性が得られ
ないという欠点を生じる。即ち、両成分は互いに相反す
る特性を有している。
【0014】これに対し、本発明者らは、検討の結果、
ジルコン酸バリウム及びジルコン酸ストロンチウムは、
ジルコン酸カルシウムとスズ酸カルシウムの中間の特性
を有しており、これらを適正な組み合わせで配合するこ
とによって、εmax が高く、且つ誘電率の温度特性が比
較的平坦な高誘電率の磁器組成物が得られることを見出
した。
【0015】ここで、第3成分のうち、ジルコン酸カル
シウムと、ジルコン酸バリウム及び/又はジルコン酸ス
トロンチウムとの重量比(CaZrO3 /(BaZrO
3 +SrZrO3 ))が、5を超えるとεmax が目標の
10,000未満に低下し、本発明の優位性が失われる
ので、この重量比は0〜5の範囲に設定することが好ま
しい。
【0016】同様に、第2成分のスズ酸カルシウムと第
3成分のジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム及
びジルコン酸ストロンチウムよりなる群から選ばれる1
種又は2種以上の合計との重量比(CaSnO3 /(C
aZrO3 +BaZrO3 +SrZrO3 ))並びに、
スズ酸カルシウムと、ジルコン酸カルシウム及び/又は
ジルコン酸バリウムとの重量比(CaSnO3 /(Ca
ZrO3 +BaZrO3 ))が、1.25未満ではε
max が10,000未満に低下し、7.5を超すと比較
的平坦な温度特性が得られなくなる。従って、これらの
重量比は1.25〜7.5の範囲に設定することが好ま
しい。
【0017】また、本発明者らは検討の結果、上記第1
成分〜第3成分の合計100重量%に対して、第4成分
として酸化コバルトを0.001〜0.2重量%添加す
ることにより、常温付近での誘電率を10,000以上
に維持し、なお且つ常温付近での誘電損失を0.6%以
下に抑えることが可能であることを見出した。なお、酸
化コバルトとしては、CoO、Co23 、Co3
4 、CoO2 のうちの、1種又は2種以上を用いること
ができる。
【0018】本発明の高誘電率磁器組成物は、以上の第
1成分〜第4成分以外に、必要に応じて焼結助剤を含有
していても良い。
【0019】焼結助剤としては、希土類酸化物、Mn
O、カオリン、SiO2 、Al23、ZnO、Bi2
3 、B23 、WO3 、Fe23 等が挙げられ、こ
れらの1種又は2種以上を用いることができる。ただ
し、高誘電率磁器組成物中の焼結助剤の割合が第1成分
〜第3成分の合計100重量%に対して2.0重量%を
超えるとεmax が10,000未満に低下して、0.0
5重量%未満では誘電体が焼結しにくくなるため、焼結
助剤の含有率は、第1成分、第2成分及び第3成分の合
計100重量%に対して0.05〜2.0重量%とする
ことが好ましい。
【0020】また、誘電体の焼結性向上に際し、焼結助
剤としてTiO2 ,SnO2 ,ZrO2 を別途添加する
ことにより、BaO/TiO2 、CaO/SnO2
(CaO,BaO,SrO)/ZrO2 のモル比を1.
0よりも小さく設定することが知られているが、本発明
においてもこのような技術を適用して、目的に応じてモ
ル比を変更することができる。
【0021】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り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1,2及び比較例1,2>表1の
実施例1及び比較例1,2は、CaZrO3 /BaZr
3 比、CaSnO3 /(CaZrO3 +BaZrO
3 )比を統一して、チタン酸バリウム量を変化させた場
合の例であり、実施例1は本発明品、比較例1,2はチ
タン酸バリウム量が本発明範囲外の例である。また、実
施例2は、実施例1の組成系でBaZrO3 の代わりに
SrZrO3 を使用した場合の例である。
【0023】第1成分〜第4成分原料、及び焼結助剤と
して酸化セリウム、炭酸マンガン、二酸化ケイ素、二酸
化スズを用意し、表1に示す重量割合となるように各々
秤量し、純水と共に湿式ボールミルで粉砕混合した。こ
こで、酸化コバルト及び焼結助剤は、第1成分〜第3成
分の合計100重量%に対して表1に示す割合で外割り
で添加した。二酸化スズはCaO/SnO2 比を1より
小さくし、焼結性を向上させる目的で添加した。
【0024】次いで、混合物を十分乾燥した後、有機バ
インダー(ポリビニルブチラール)を添加混合し、成形
圧力1,000kgf/cm2 で加圧成形した。
【0025】得られた成形体を600℃で1時間脱バイ
ンダーした後、1325℃で2時間焼結した。これによ
り得られた直径12.0〜12.5mm、厚み0.5〜
0.7mmの円板状磁器素体の両円板面に銀ペーストを
塗布し、750℃で5分間の焼き付け処理をしてコンデ
ンサの電極を形成した。更に、銀電極の焼き付け面にリ
ード線をはんだ付けし、各種特性評価用の試料とした。
【0026】得られた試料について、誘電率(εs)、
誘電損失(tanδ)、誘電率の温度特性(TC)、キ
ューリー点、及び絶縁抵抗(IR)を測定したところ、
表1に示す特性が得られた。なお、誘電率(εs)及び
誘電損失(tanδ)は、LCRメーター(ヒューレッ
ト・パッカード社、4274A)を用いて1KHz、1
V、25℃の条件下で、絶縁抵抗(IR)は、IRメー
ター(ADVANTEST社、R8340A)を用いて
直流500V、60秒間印加、25℃の条件下でそれぞ
れ測定した値を示した。
【0027】また、温度特性(TC)は、−55〜+1
25℃の範囲で静電容量を測定し、JIS規格に従い2
0℃に於ける静電容量を基準として、静電容量の変化率
(ΔC/C(%))を求め、結果を図1に示した。な
お、図1中の太い実線枠は、温度特性の実用範囲を示し
ており、−25℃〜+85℃の温度範囲で、静電容量の
変化率(ΔC/C(%))が−80%〜+30%の範囲
内に入ることが要求されている。
【0028】表1及び図1より明らかなように、チタン
酸バリウム量が本発明範囲から外れた比較例1,2は、
キューリー点が目標範囲(0〜+40℃)外になり、常
温付近におけるεsが低く、更に温度特性も実用範囲か
ら外れていることが分かる。
【0029】
【表1】
【0030】<実施例3〜6及び比較例3,4>表2の
実施例3〜5は、第1成分(BaTiO3 )を84重量
%、第2成分(CaSnO3 )を10.67重量%、第
3成分(BaZrO3 )を5.33重量%に統一し、第
4成分(Co34 )の添加量を変化させた例であり、
実施例6及び比較例3,4は、第1成分(BaTiO
3 )を85重量%、第2成分(CaSnO3 )を10重
量%、第3成分(BaZrO3 )を5重量%に統一し、
第4成分(Co34 )の第1成分〜第3成分の合計1
00重量%に対する外割りの添加量を変化させた例であ
る。
【0031】いずれの試料とも焼結助剤として酸化セリ
ウム0.2重量%、炭酸マンガン0.1重量%、カオリ
ン0.2重量%を、第1成分〜第3成分の合計100重
量%に対して外割りで添加し、BaO/TiO2 比及び
CaO/SnO2 比は、1に統一した。なお、実施例2
〜5は本発明品、比較例3,4は本発明範囲外品であ
る。
【0032】主成分原料及びその他の焼成助剤等の配合
割合を表2に示す割合としたこと以外は、実施例1と同
様の処理を行ってコンデンサ試料を得、同様に各種特性
評価を行い(ただし、実施例3〜6及び比較例3,4に
おいては、ΔC/C(%)のみならず、tanδ(%)
についても同様に温度特性を調べた。)、結果を表2及
び図2〜5に示した。
【0033】表2及び図2〜5より、本発明範囲内で第
4成分(Co34 )の添加量を変化させた実施例3〜
5について見ると、Co34 量が増えるに従ってεs
が低下する一方、静電容量の変化率ΔC/C(%)及び
誘電損失tanδ(%)の温度特性が平坦化することが
分かる。
【0034】また、Co34 未添加でキューリー点2
5℃の組成に調整した本発明範囲外の比較例3は、表2
及び図4,5より明らかなように、εsは約20,00
0に達するものの、ΔC/C(%)の温度特性曲線の平
坦性が失われてJIS規格のF特性から外れる上に、常
温付近における誘電損失が大きいことが分かる。
【0035】実施例6及び比較例4は、比較例3と同じ
組成で実施例2〜3よりもCo34 量を多くした例で
あるが、Co34 量が本発明範囲から外れた比較例4
は、静電容量の変化率ΔC/C(%)及び誘電損失ta
nδ(%)の温度特性が平坦化する一方、常温付近にお
けるεsが著しく低下し、コンデンサとしての実用に適
さなくなる。
【0036】従って、εsを10,000以上に維持
し、且つ誘電損失を0.6%以下に抑えるための第4成
分(Co34 )量は、第1成分〜第3成分の合計10
0重量%に対し、外割りで0.001〜0.2重量%の
範囲に限定される。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の誘電損失の
少ない高誘電率磁器組成物によれば、常温付近の誘電損
失が0.6%以下で、且つ誘電率10,000以上を維
持し、しかも温度特性が比較的平坦で、例えばJIS規
格のF特性(−25〜+85℃の温度範囲で20℃基準
の容量変化率が+30〜−80%以内)を満足するコン
デンサ等の実用用途に適した高特性磁器組成物が提供さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1,2及び比較例1,2におけるΔC/
C(%)の温度特性の測定結果を示すグラフである。
【図2】実施例3〜5におけるΔC/C(%)の温度特
性の測定結果を示すグラフである。
【図3】実施例3〜5におけるtanδ(%)の温度特
性の測定結果を示すグラフである。
【図4】実施例6及び比較例3,4におけるΔC/C
(%)の温度特性の測定結果を示すグラフである。
【図5】実施例6及び比較例3,4におけるtanδ
(%)の温度特性の測定結果を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1成分としてチタン酸バリウムを、第
    2成分としてスズ酸カルシウムを、第3成分としてジル
    コン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム及びジルコン酸
    ストロンチウムよりなる群から選ばれる1種又は2種以
    上を、第4成分として酸化コバルトを、各々下記組成範
    囲で含有することを特徴とする誘電損失の少ない高誘電
    率磁器組成物。 第1成分:83〜87重量% 第2成分及び第3成分:合計で13〜17重量% 第4成分:第1成分,第2成分及び第3成分の合計10
    0重量%に対して0.001〜0.2重量%
JP8070166A 1996-03-26 1996-03-26 誘電損失の少ない高誘電率磁器組成物 Withdrawn JPH09255421A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201064A (ja) * 2000-12-27 2002-07-16 Nippon Chemicon Corp 誘電体磁器組成物、積層セラミックコンデンサとその製造方法
JP2009107925A (ja) * 2001-06-13 2009-05-21 Seiko Epson Corp セラミックス、ならびに誘電体キャパシタ、アクチュエータ、光変調器、及び超音波センサ
JP2012140258A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Tdk Corp 誘電体磁器組成物および電子部品

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Effective date: 20030603