JPH1029856A - 高誘電率誘電体磁器組成物 - Google Patents

高誘電率誘電体磁器組成物

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JPH1029856A
JPH1029856A JP8185760A JP18576096A JPH1029856A JP H1029856 A JPH1029856 A JP H1029856A JP 8185760 A JP8185760 A JP 8185760A JP 18576096 A JP18576096 A JP 18576096A JP H1029856 A JPH1029856 A JP H1029856A
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JP
Japan
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dielectric constant
weight
parts
dielectric
composition
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Application number
JP8185760A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Komatsu
和博 小松
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量変化を抑え、優れた特性を有する高誘電
率誘電体磁器組成物を提供することを目的とする。 【解決手段】 主成分を、xBaO+yTiO2+zL
aO3/2(x+y+z=1)と表わした時、(表1)に
示すa,b,c,d,eで囲まれた範囲を主成分とし、
さらに副成分として酸化ニオブと酸化マグネシウムとを
Nb25の形に換算して0.6〜2.4重量部とMgO
の形に換算して0.05〜0.8重量部を含有するもの
である。 【表1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば電子機器用固
定磁器コンデンサに使用される温度変化率が小さく、且
つ誘電損失の小さい高誘電率誘電体磁器組成物に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来より高誘電率系セラミックコンデン
サ用の誘電体材料として、チタン酸バリウム系の磁器組
成物が広く用いられている。このチタン酸バリウム系の
磁器組成物の中でも、高誘電率で温度変化率の小さい材
料には、一般に、BaTiO3−Nb25−MnO2系を
はじめ、数多くの磁器組成物が知られている。また、最
近のセラミック積層コンデンサに対しては、小型大容量
の上、高周波特性の優れたものが要求されることが非常
に多くなってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】BaTiO3−Nb2
5−MnO2系の誘電体磁器組成物において、BaTiO
3におけるBaとTiのモル比即ちBa/Ti比が1以
下であり、かつ通常の製造方法では、得られる焼結体の
表面に板状あるいは、針状結晶の二次相が析出し、この
二次相がセラミック積層コンデンサを作製した時、セラ
ミック積層コンデンサの素子表面に析出し、これに電解
メッキを施した際に、メッキのびとなり、外部電極間の
ショート不良の原因となっていた。
【0004】また、内部電極と誘電体との界面に二次相
が発生するため、この二次相が焼成中に内部電極を押上
げ、内部電極の不連続点が一部できることから、容量の
ばらつく原因となっていた。そして積層セラミックコン
デンサ素子を実装する際、素子表面の二次相の凹凸があ
るため、素子を吸着した時、位置ずれを起こし、実装率
を低下させることがあった。さらに、容量の温度変化率
の小さい組成範囲は、大変限定されたものであった。そ
こで本発明は、二次相の発生がなく、高い比誘電率と低
い誘電損失を有し、誘電率の温度変化の少ない高誘電率
誘電体磁器組成物を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の高誘電率誘電体磁器組成物は、主成分を、x
BaO+yTiO2+zLaO3/2(x+y+z=1)と
表わした時、この三元成分が(表2)に示すa,b,
c,d,eを結ぶ直線で囲まれるモル比の範囲にあり、
かつ前記主成分に対して酸化ニオブをNb25の形に換
算して0.6〜2.4重量部を含有するとともに、さら
に酸化マグネシウムをMgOの形に換算して0.05〜
0.8重量部含有したものである。
【0006】
【表2】
【0007】この構成により、常温での比誘電率が約2
000〜4900という高い値を示し、誘電損失(ta
nδ)は、1.1%以下という低い値を示し、さらに誘
電率の温度変化は、20℃を基準にして、JIS−C−
5130(−25℃〜85℃の温度範囲で、誘電率の温
度変化が+20%〜−30%以内)に規定するJD特性
以下を満足することができる。
【0008】また、BaTiO3におけるBa/Ti比
が1より大きくなっているため、Ti過剰分による二次
相の発生が極めて少ないものを得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、主成分を、xBaO+yTiO2+zLaO3/2(但
し、x+y+z=1)と表わしたとき、この三元成分が
(表2)に示すa,b,c,d,eを結ぶ直線で囲まれ
るモル比の範囲にあり、かつ前記主成分に対して副成分
として、酸化ニオブをNb25の形に換算して0.6〜
2.4重量部を含有すると共に、酸化マグネシウムをM
gOの形に換算して0.05〜0.8重量部含有するも
のであり、高い比誘電率、低い誘電率損失そして誘電率
の変化においてはJD特性以下を満足するものである。
【0010】請求項2に記載の発明は、副成分としてさ
らに酸化マンガンを含有し、かつ酸化マグネシウムとこ
の酸化マンガンを各々MgOとMnO2の形に換算して
合計で0.05〜0.8重量部(但し、このうちMnO
2の含有率は0重量部を含まない0.4重量部以下)含
有するものであり、高い比誘電率、低い誘電損失そして
誘電率の温度変化においてはJD特性以下を満足するも
のである。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1、図2を用い
て説明する。
【0012】(実施例1)図1は、本発明の高誘電率誘
電体磁器組成物の主成分の組成範囲を示す三元図であ
り、(表2)に示すa,b,c,d,eを結ぶ直線で囲
まれた領域に含まれる三元成分が本発明の組成を示すも
のである。また図2は、本発明の高誘電率誘電体磁器組
成物の製造工程図であり、まず、出発原料としてBa/
Tiモル比が1に調整された高純度のBaTiO3粉末
とBaCO3,La23,MnO2,MgO,Nb25
各粉末を準備し、焼成後の組成が、(表3)に示すよう
になるようにそれぞれ秤量し、めのうボールを備えたゴ
ム内張りのボールミルに純水とともに入れ、18時間湿
式混合後(図2の1)、脱水乾燥(図2の2)した。
【0013】
【表3】
【0014】この乾燥粉末に、ポリビニールアルコール
バインダー5wt%溶液を適量加え、均質とした後、3
2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1.5ton/cm2で直径16m
m、厚み0.6〜0.8mmの円板に成形した(図2の
3)。
【0015】次いで、この成形円板をジルコニア粉末を
敷いたアルミナ質のサヤに入れ、空気中にて1250〜
1350℃で2時間保持して焼成した(図2の4)。焼
結体の密度が最大となる温度を最適焼成温度とし、得ら
れた焼結体円板の両面全体に銀電極を塗布後焼き付け
(図2の5)してコンデンサとし、各電気特性を周波数
1KHz、室温20℃の条件で測定し、容量温度変化率
は、20℃での容量を基準として測定した(図2の
6)。この各測定結果を、(表4)に示す。
【0016】
【表4】
【0017】(表4)において、試料NO1,4,5,
7はJIS−C−5130規格でのJD特性を示し、キ
ュリー温度での最大容量温度変化率を(ΔC/C20)m
ax(%)として示した。また、他の試料NOのもの
は、更に容量温度変化率の小さいJIS−C−5130
規格でのDR特性を満足しており、−25℃および85
℃での容量温度変化率と、並びにその時の、測定温度範
囲が−55℃〜125℃の範囲において、最大容量温度
変化率を|ΔC/C20|max(%)として示してい
る。次に、本発明の組成範囲の限定理由を図1を参照し
て説明する。直線a−eより上部では、容量温度変化率
が大きくなりJIS−C−5130規格でのJD特性を
満足しない。直線a−b−cより左部では、焼結しにく
くなり、実用的ではない。直線c−dより下部では、L
aを入れた効果が薄く誘電率が薄く低下し焼結性も劣
る。直線d−eより右部では、焼結体の表面に二次相の
発生が著しく、誘電率も低下方向にあるので実用的では
ない。
【0018】また、副成分としてのNb−Mg、あるい
はNb−Mg−Mnの組合わせにおいて、Nb25
0.6重量部未満では、焼結性が悪化し、誘電体損失が
大きくなり、2.4重量部を越えると誘電率が低下し、
実用的ではなくなる。また、MgOは、0.05重量部
未満ではその添加効果がなく、0.80重量部を越える
と、誘電率が低下し、容量温度変化率が大きくなるた
め、実用的ではない。さらに、MgOとMnO2の両者
を添加する場合、その合計の添加量が0.05重量部以
上であれば添加効果が得られるが、その合計の添加量が
0.8重量部を越えると、誘電率が低下し、容量温度変
化率が大きくなり、実用的ではなくなる。また、MnO
2の添加量が0.40重量部を越えると同様に誘電率が
低下し、容量温度変化率が大きくなり、実用的ではな
い。
【0019】尚、本実施例における高誘電率誘電体磁器
組成物の製造方法では、BaCO3,Nb25,Mn
2,La23等の酸化物を用いたが、これらの方法に
限定されるものではなく、焼成した後所望の組成となる
ように、炭酸塩、水酸化物等を用いても同様な特性を得
ることができる。また、主成分をあらかじめ仮焼してか
ら、副成分を添加しても本実施例と同等な特性を得るこ
とができる。
【0020】
【発明の効果】本発明の高誘電率誘電体磁器組成物は、
比誘電率が約2000〜4800と高い値を示し、誘電
体損失(tanδ)は1.1以下という小さい値を示す
ばかりでなく、誘電体の温度変化率は、JIS−C−5
130に規定するJD特性以下を満足することができ
る。
【0021】また、組成中にパラジウムと反応しやすい
ビスマスを含有しないため、内部電極として高価なPt
を用いる必要がなくPd単体の使用が可能である。更
に、焼結体表面の二次相発生が極めて少ないため、積層
セラミックコンデンサに使用する際、メッキのび、容量
ばらつきの少ない安定した積層セラミックコンデンサ素
子を製造することが可能となる。また、基板上に実装す
る際に同素子を安定して装着が可能となり、工業上利用
価値の非常に高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる高誘電率誘電体磁器組成物の主
成分の組成範囲を説明する三元組成図
【図2】本発明の一実施例による高誘電率誘電体磁器組
成物の製造工程図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分を、xBaO+yTiO2+zL
    aO3/2(但し、x+y+z=1)と表わしたとき、こ
    の三元成分が、(表1)に示すa,b,c,d,eを結
    ぶ直線で囲まれるモル比の範囲にあり、かつ上記主成分
    に対して副成分として酸化ニオブをNb25の形に換算
    して0.6〜2.4重量部を含有するとともに、酸化マ
    グネシウムをMgOの形に換算して0.05〜0.8重
    量部含有してなる高誘電率誘電体磁器組成物。 【表1】
  2. 【請求項2】 副成分として、さらに酸化マンガンを含
    有し、かつ酸化マグネシウムと酸化マンガンとをそれぞ
    れMgO,MnO2の形に換算して合計で0.05〜
    0.8重量部(ただし、このうちMnO2の加えられる
    許容範囲は、0重量部を含まない0.4重量部以下)含
    有してなる請求項1に記載の高誘電率誘電体磁器組成
    物。
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