JPS5857843B2 - 磁器誘電体組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁器誘電体組成物に係わり、特に温寒補償用
磁器コンデンサを作るのに適した組成物に関するもので
ある。

従来から、温度補償用磁器誘電体組成物として、ランタ
ン−チタン系、マグネシウム−カルシウム系、バリウム
−チタン系等の組成物が知られている。

しかし、従来の組成物に於いては、誘電率εが大きくな
ると温度係数（ＴＣ）も大きくなり、温度係数（ＴＣ）
を小さくしようとすれば誘電率εが小さくなってし１う
ことが避けられなかった。

例えば、第１図に示す如（、Ｌａ−Ｔｉ系組成物に於け
る温度係数と誘電率との関係は線ａに示す様になり、Ｂ
ａ−Ｔｉ系組成物に於ける温度係数と誘電率との関係は
線すに示す様になり、又ＭｇＣａ系組成物に於ける温度
係数と誘電率との関係は線Ｃに示す様になった。

従って、温度係数が小さく且つ静電容量が大きいコンデ
ンサを得る場合には必然的にコンデンサの電極面積を大
きくするか、電極間の厚みを薄くする以外に方法はなか
った。

そして厚みを薄くすることは耐電圧の関係で制限される
ため、電極面積を大きくしなければならず、コンデンサ
素子が大型となった。

又、静電容量を同一として温度係数を変更したい場合に
、コンデンサ素子の形状を変更しなければならず、作業
か煩雑となり、成形用の型も多く必要となり、製造単価
が高くなった。

本発明は、主として上述の如き欠陥を是正することが出
来る磁器誘電体組成物を提供することを目的とするもの
である。

上記目的を達成するための本発明は、５モル饅から２５
モル係の範囲のＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）と、
３モル係から１５モル饅の範囲のＢｉ２Ｏ３（酸化ビス
マス）と、５５モル饅から７０モル％の範囲のＴｉＱ２
（酸化チタン）と、１０モル％から２０モル％の範囲
のＬａ２０３（酸化ランタン）とから成り、前記ＢａＴ
ｉＯ３と前記Ｂｉ２Ｏ３と前記Ｔｉｅ、、と前記Ｌａ２
Ｏ３とで１００モル条と成る組成物に、更に、該組成物
に対して５重量％から２０重量饅の範囲のＹ２Ｏ３（酸
化イツトリウム）、Ｇｄ２０３（１酸化ガドリウム）、
及びＮｄ２Ｏ３（酸化ネオジウム）から威るグループか
ら選択された１種以上の酸化物を添加したことを特徴と
する磁器誘電体組成物に係わるものである。

上記本発明によれば、極めて高い誘電率εを得ることが
出来、且つ温度係数（ＴＣ）を０から約２２０ｘｌＯ、
／’ｃ −１で変化させても誘電率εが殆んど変化し
ない組成物を提供することが出来る。

本発明の組成物に於いて、ＢａＴｉＯ３は誘電率を高く
する効果を有し、他方、品質係数Ｑを下げる要因ともな
る。

ＴｉＯ２は焼成温度を下げる効果があるが、他方、品質
係数Ｑを下げる要因ともなる。

Ｌａ２Ｏ３はキュリ一点を制御する作用を有するが、こ
こでは特にＢａＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２の３成
分では焼成困難であるものを容易にする働きを有し、且
つ品質係数Ｑを上げる効果を有すると共に温度係数（Ｔ
Ｃ）を下げる効果を有する。

Ｂｉ２Ｏ３は誘電率εを一定にする作用即ち広い温度係
数に渡って安定した誘電率とする効果を有する。

添加成分としてのＹ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３ば
これ等の内の１成分あるいはこれ等の内の２成分以上の
相乗効果によって、キュリ一点をプラス側に移動させ、
温度特性曲線をなだらかにする効果がある。

更に、夫々の成分に付いて述べると、Ｙ２Ｏ３は温度係
数を下げる効果があり、Ｇｄ２Ｏ３は温度係数を下げ、
且つ品質係数Ｑを良くする効果がある。

又、Ｎｄ２Ｏ３は他の成分に比較して温度係数を制御す
る効果は少ないが、Ｙ２Ｏ３又はＧｄ２Ｏ３と共に添加
することによって他のそれぞれを１成分ずつ添加するよ
りは温度係数を下げ、且つ品質係数Ｑを良くすることが
出来る。

以上、各成分の働きについて述べたが、これら単独では
本発明の目的を達成することは出来ず、５成分を特定さ
れた比率で配合してはじめて所望の特性を得ることが出
来る。

本発明の組成物に於ける各成分の範囲は幾多の実験に基
づいて得られた次の理由によって決定されている。

筐ず、ＢａＴｉＯ３が２５モル多を越えると品質係数Ｑ
が低下し、５モル多未満となると誘電率ε及び品質係数
Ｑが低下する。

従って、ＢａＴｉＯ３を５〜２５モル多の範囲とするこ
とが車重しい。

Ｂｉ２Ｏ３が１５モル多を越えると焼成が不可能となり
、３モルφ未満では誘電率εが低下する。

従って、Ｂｉ２Ｏ３を３〜１５モル幅の範囲とすること
が望ましい。

Ｌａ２Ｏ３が２０モル多を越えると誘電率εが低下し、
１０モル多未満となると品質係数Ｑが低下する。

従って、Ｌａ２Ｏ３を１０〜２０モル多とすることが望
ましい。

ＴｉＯ２が７０モル多を越えると誘電率ε及び品質係数
Ｑが低下し、５５モル多未満では品質係数Ｑが低下する
。

従って、ＴｉＯ２を５５〜７０モル多とすることが望ま
しい。

Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３を５〜２０重量φの
範囲としたのは、５重量係未満ではこれ等に基づく効果
を得ることが出来ず、２０重量幅を越えると誘電率が低
下し、品質係数が悪くなり、温度係数を下げる効果が小
なくなるためである。

この発明の組成物は、特に温度補償用磁器コンデンサを
製作するのに適している。

例えば、＋１５０×１０ ７℃の温度係を有するインダ
クタンスを含む回路の温度補償をする場合は、１５０ｘ
ｌＯ’／’ｃの温度係数を有するコンデンサを本発明の
組成物に基づいて製作し、これを温度補償すべき回路に
組み込む。

次に、本発明の実施例について述べる。

寸ず、ＢａＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ
３、及び添加物としてのＹ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｄ２
Ｏ３を種々の比率に配合し、多数の試料を用意した。

次に、試料をボールミルに投入して約１５時間湿式粉砕
混合し、しかる後、乾燥させた。

次に、約１０５０〜１１００℃で約１時間仮焼成を行な
い、その後、再びボールミルで湿式微粉砕を行なった。

次に、微粉砕したものを乾燥した後、ポリビニルアルコ
ールを主成分とするバインダを添加して造粒及び整粒を
行った。

次に、これを直径１８ｍＢ厚さ１間の円板になるように
約５０ｋｇ／ｉで加圧成形した。

次に、成形した円板を酸化性雰囲気中で約１３００℃、
約２時間加熱焼結した。

しかる後、焼結して得られた磁器素体に銀電極材料を被
着させ、これに約７５０℃、約３０分間の焼付は処理を
行い、第２図に示す如く、円板状の磁器素体１に銀電極
２，３を設けた磁器コンデンサを完成させた。

第１表は上記の方法で配合率の異なる多数の磁器コンデ
ンサを製作し、その中から代表的なものを抽出し、これ
の配合比率と電気的特性とを示すものである。

尚、誘を率ｅ （ｒｉｌ、＝１４４ＸＣＸＩ２ （但し、Ｃは静電容量（ＰＦ）、ｔは試料の厚さ關、Ｄ
は電極の直径間である。

） で求めた。又、温度係数（ＴＣ）は、Ｔ Ｃ＝ ”
８５−０２０静電旦１°０ ＸＩＯ’（但し、Ｃ２０は２０℃の （ＰＦ）、
Ｃ８５は８５℃の静電容量（ＰＦ）、△Ｔは８５℃２０
℃＝６５℃である。

）で求めた。上記の第１表に於いて、試料番号／１６．
７から扁１５迄は本発明の特許請求の範囲内のものであ
り、Ａ６１〜６及び／１６．１６から應２９は範囲外の
ものである。

第１図の線ｄは本発明に係わる組成物の配合比率を種々
変えた場合の温度係数（ＴＣ）の変化と誘電率εの変化
との関係を示すものである。

第１図及び第１表から明らかな様に、本発明の組成物に
よれば、誘電率εの大きな磁器コンデンサを得ることが
出来る。

従って、従来の磁器コンデンサと同一容量のものを作る
場合、その幾何学的大きさを小さくすることが出来る。

例えば、従来、ランタン−チタン系の磁器素体に於いて
、その直径７，２關、その肉厚０．２ｍｍ、銀電極直径
６．０ｍｍであって、温度係数がＯのものに於いては６
２ＰＦＬか得られなかった。

これに対して、本発明によれば、磁器素体の直径５．５
關、その肉厚０．２ｍｍ、銀電極直径４．５ｍｍＣあッ
テ、温度係数が０のものに於いて８４ＰＦを得ることか
出来る。

それ故、従来直径７．２關の磁器素体としていたものを
直径５．５ｍｍ以下の磁器素体とすることが可能である
。

又、従来の組成物によれば、容量を変化させないで温度
係数を変化させることは不可能であった。

従って、従来、容量を変えないで温度係数のみを変化さ
せたい時にはコンデンサの幾何学的大きさを変えなけれ
ばならなかった。

これに対して、本発明の組成物によれば、幾何学的大き
さを変えないで、温度係数のみの異なる同一容量の種々
のコンデンサを得ることが出来る。

このことは、第１図の曲線ｄから容易に理解することが
出来る。

即ち本発明の組成物によれば、組成物の配合比率を変え
て温度係数（ＴＣ）をＯ〜−２２０Ｘ１０ ’／℃程度
昔で変化させても、誘電率εは一定である。

従ってコンデンサの静電容量もこの範囲に於いて例えば
８４ＰＦ一定に保つことが出来る。

そのため、１つの成形用の型で、同一容量に保ちっつ異
なる温度係数の素子を作ることが出来る。

これに対して、ランタン−チタン系等の従来の組成物に
於いては誘電率εが変化するので、温度係数を変化させ
且つ静電容量を一定に保つことは不可能であり、静電容
量を一定にするためには幾何学的大きさを変えなければ
ならず、成形用の型を多く用意しなければならず、製品
の単価を高くしていた。

又、第１表から明らかな様に、本発明の組成物によれば
、品質係数Ｑが良好となる。

又、本発明に係わる試料の絶縁抵抗を測定したところ１
０７ＭΩ以上であり、従来のものと同等であった。

以上本発明の実施例に付いて述べたが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の
範囲に記載の配合比率範囲内に於いて、配合比率を種々
変更することが可能である。

又、添加物の種類及び量も適宜変更してもよい。

又、コンデンサの製造法を変えても同一の効果を得るこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の組成物及び従来の組成物に於いて温度
係数（ＴＣ）を変化させた場合の誘電率の変化を示す図
、第２図は本発明の組成物に基づいて形成した温度補償
用磁器コンデンサの側面図である。 また図面に用いられている符号に於いて、１は磁器素体
、２，３は銀電極である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １５モル％から２５モル係の範囲のＢａＴｉＯ３と、３
   モル多から１５モル％の範囲のＢｉ２Ｏ３と、５５モル
   ％から７０モル％の範囲のＴ ｉｏ ２と、１０モル係
   から２０モル％の範囲のＬａ、Ｑ、、とから成り、前記
   ＢａＴ ｉｏ ３と前記Ｂ１２Ｏ３と前記Ｔｉｅ２と前
   記Ｌａ２０ ｓとで１００モル％と成る誘電体組成物に
   、更に、前記誘電体組成物に対して５重量％から２００
   重量％範囲のＹ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３及びＮｄ２Ｏ３から
   成るグループから選択された１種以上の酸化物を添加し
   たことを特徴とする磁器誘電体組成物。