JPS5860670A - 磁器組成物 - Google Patents

磁器組成物

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JPS5860670A
JPS5860670A JP56156685A JP15668581A JPS5860670A JP S5860670 A JPS5860670 A JP S5860670A JP 56156685 A JP56156685 A JP 56156685A JP 15668581 A JP15668581 A JP 15668581A JP S5860670 A JPS5860670 A JP S5860670A
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JP
Japan
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capacitance
resistance
capacitor
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JP56156685A
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JPS6234708B2 (ja
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治彦 宮本
中井 知利
米沢 正智
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁器組成物置に、 1flOO℃以下の低温で
焼結でt1#電率と比抵抗の積が高く、しかも機械的強
直の高い鱒電体磁器組成物に関するものである〇 従来、縛電体磁器組成物として チタン酸バリクム(B
aT’1Os)などを主成分とするa器組成物が広く実
用化されていることは周知のとおりである。
しかしながら、BaT i Oa などを主成分とする
ものは焼結温度が通常1300〜1400℃の高温であ
る。
このため、これを積層形コンデンサに利用する場合には
、内部電極としてこの焼結源gK耐え得る材料、例えば
白金、パラジウム等の高価な貴金属を使用しなければな
らず、製造コストが高くつくという欠点がある。積層形
コンデンサを安く作るためKは、俵、ニッケル勢を主成
分とする安価な金属が内部電1iKIi用できるような
、で龜るだけ低温、4IK1000℃以下の低い温度で
焼結できるW1i器組成−が望まれている。
ところで磁器組成物を用い、実用的な積層形コンデンサ
を作製するときKil器組成物の電気的特性として多く
の項目が評価さitなければならない。
一般的に誘電1ihFiできるだけ大きく、誘電損失は
できるだけ小さく、比抵抗はできるだけ大きく、誘電率
の温度変化は小さいことなどが要求される。
しかしながら、5I!際に積層形コンデンサを穏々0機
器に用いる場合においては誘電率でなく、まず容量、次
に容量の温度変化率、誘電損失などの値が必要とされる
。積層形コンデンサにおいて、答ill磁器組成物の特
電率に比例するが、しかし、その厚みに反比例し、電極
面積、積層数に比例するので、一定の容量を得るために
はaS組成物の特電率が大きいことは必ずしも絶対的&
要因でない。さらに容量のam変化率(Ml電率の温度
変化率)は用途により種々許容された範囲があり、磁器
組成物の誘電率の温度変化率も積層形コンデンtを作製
するときの絶対的な要因でない〇一方、誘電損失は用途
により一定の値以下でなければならないという規定があ
り、室温で最大5D−以下である。さらに比抵抗に関し
ては、例えば、EIAJ 規格(日本電子機械工学会の
電子機器用積層磁器コンデンサ(チラノ形) RC−3
6988)K述べられているごとく、積層コンデンサの
絶縁抵抗として10000 MΩ以上または容量抵抗積
で、500 s F−MΩ以上 のいずれか小さい方以
上と規定されている。すなわち磁器組成物の誘電率と比
抵抗の積がある絶対値以上なければ、任意の容量、11
iK大きな容量のコンデンt1に夾用的期格に合せるこ
とができず、そO用途が非常に限定され、実用的な意味
がなくなる。この点を詳しく説明すると次O橡Klkる
。積層形コンデンサでは、n+1個の内郁電Ikt構成
して一般Kn個の同じ厚さの層からなる単一層コンデン
サが積層された構造になりている0こO場合、単一層当
りの容量をCo。
絶縁抵抗t−Roとすれば、積層形コンデンサの容量C
はCo On倚になり、絶縁抵抗RはRoのliなる。
ここでias組成物OII電率を一1真空の誘電率ka
o% 磁器組成物O比抵抗を!、単一層コンデンサの磁
器の厚さを65重なる電極面積を器とすれに、単一層コ
ンデンサのCoは(1ota/d )と表りROは< 
:f d)/、となる。従ってn層からなる積層コンデ
ンサの容IL(C)と絶縁抵抗(R)の積CXRは((
、fd)/(ns) 〕X C(nooas)/d) 
−go4となる。すなわちどのような軽量の積層コンデ
ンサもその軽量・抵抗積CXRFi、磁器組成物の1と
fの積にg6t−乗じた一定値(aOaj ) K規格
化さhる。容量・抵抗積cxhが500μF−MΩす表
わち500F・Ω以上ということは、go −8j35
5 X10−”F/mより、CXR−mOげ−8,85
sx 1O−14(Flon) x g x、f≧50
0F−Ωよって1f≧5.65 X 10  Ω・伽な
る要求があるO例えはa −10000ではf≧5.6
5 X 1011Ωa (y(、a −3000ではf
≧188×1012Ωe (yB 、 a −sooで
は!≧1.13X1013Ω・1が要求される。誘電率
に応じてこれらの値以上のjを持つ磁器組成物であれは
どのような大きな容量O積層コンデンサも軽量・抵抗積
は500μド・MΩを満足する。もしばか3000でf
が要求値より1桁低い1.88 X 10”Ω拳αとす
ればg□#J′−50μF−MΩで500μF−MΩは
満足せず、絶縁抵抗として10000 MΩすなわち、
1010Ω以上を満足するには容量Cとして0005μ
F 以下に@定されなければなら表い。それはこの積層
コンデンサの容量・抵抗積(CXR)は@に50sF−
MΩを示しているので、Rが10000 MΩのとき、
Cは0005#Fと表り、Cがこれより大きければRF
i1G000MΩより小さくなり、o、oosμFが規
格を満たす最鳥の容量となるためである。従って磁器組
成物σ)比抵抗が低いとその材料の実用性、%に積層形
コンデンサの特長である小型大容量の特長を生かすこと
はできないし、全く意味のないことKもなる。よって磁
器組成物の誘電率と比抵抗の積がある値以上を持つこと
が実用上極めて1賛なことである。
また積層形チップコンデンサの場合にチップコンデンサ
を基板に実装したときの基板とチップコンデンサを構成
している磁器との熱膨張係数の違いKよりチップコンデ
ンサに機械的な歪みが加わり、クラックO発生や、ひど
い場合にはチップコンデンサが破損する場合が生じる。
またエポキシ系樹脂等を外装したディップコンデンサの
場合も外装輯脂の応力によってディップコンデンサにク
ラックが発生する場合がある。
いずれの場合もコンデン?管形成している磁器の機械的
強度が低いはどクラックが生じやすく、また破損しやす
いため、信麺性が低くなる。したがってa器の機械的強
度をできるたけ増大させることは実用上きわめて重lI
表ことである。
ところ’T Pb (Mg)f W’A ) 03−p
b’t”ton系磁器組成物については既にエヌ、エヌ
、クフィニク、エイアイ、アグロノ7スカヤ(フイラス
 トベルドゴテラ Vol 2 、 No170〜72
ページ1月1960年)[N;N、KrainIk a
nd A、I+Agranovskaya (Fizl
k。
Tverdogo Te1s、 Vo、2. No、1
. pp70〜72. January1960 ))
より提案があったが、誘電率と七〇@度変化についての
記載のみであった。
また( 5rxPbl−xTlol )a (PbMg
as Wo、s On )b〔ただしx −0〜0.1
0. a k’10.35〜0.5. b #i0.5
−0.65であり、セしてa+b−1)  はモノリシ
ックコンデンサおよびその製造方法として特開昭52〜
21662号K11i示され、また誘電体粉末組成物と
して41111152−21699号に!l!l示さね
ている。しかしここでは誘電率(2000〜5soo 
)と誘電損失(20S〜4,4鋒)に関するデータの記
載しかない。
またPb(Mg3(W3A) 03  PbTiOx系
を含む三成分系についてFi特1!1855−1110
11 においてPb(Mg14W%)αi −PbT 
i Ox −Pb (Mg3(Nb K ) O、系が
開示され、%[1@55−117809においてPb(
MgKW5A)Os−PbTlOコーPb(絢%Tag
)へ系が開示されている。
これらにおいても誘電率や誘電損失、および誘電率0*
を特性についてのみ記載されている。
以上いずれも比抵抗や機械的強度に関する開示は全くさ
れておらずその実用性については明ら〃・でなかつた・ さらに本発明者遁は既に910〜950℃の温度で焼結
でき、pb(Mg崩に)01と、PbTi0i 2成分
系からなり、これを(Pb(Mg%WH)Os )x[
:PbTi0+ 〕1−xと表わしたと@ K xが0
Ji(x≦1.00の範囲にあるaS組成物を提案して
いる0この磁器組成物は誘電率と比抵抗の積が高い値を
持ち、誘電損失の小さい優れた電気的特性管有している
◇しかしながら、この組成物は、機械的強度が低いため
、その用途は自ら狭い範囲に限定せ惑るを得なかりたO
本発明の目的は機械的強度の入電いしかも容量抵抗積の
高い実用性に優れた磁器組成物1i供することKある。
すなわち本発’J1tfPb(Mn%Nb麹)03 r
 P b (M g KW% ) OsおよびPbTi
Osを含む組成物を(Pb(Mn3ANbAi)Oa 
)X[pb(Mg%W3() 03 ) y(PbTi
Os ) zと表わしたとき(ただLX+Y+Z−t、
oo)この3成分組成図においてx         
Y            zo、08    0.9
2     00.005   0.995     
00.005   0.4975   0.49750
.0 B     0.46    0.460.10
    0,54    0.360.12    0
.614    0.2640.12    0.79
2    0.088の各点を結ぶ線上、およびこの範
囲内にあることを41徴とするものである0本発明の磁
器組成物は積層形コンデンサに利用する場合、鍋、ニッ
ケル等を主成分とする安価な内部電極が使用可能な、9
00℃〜1000℃の温度で焼結でき容量、抵抗積がs
OOμF−MΩ以上で しかも誘電損失が小さく・機械
的強度が高く、また誘電率も前記の範囲内で300〜6
00011度の値を持つ優れた材料である。
次に本発lPlを実施例によって詳細に説明する。
実施例 出発原料として純t 99.9−以上の酸化鉛(Pb6
1)。
酸化マグネシウム(MgO)、  戻酸マンガン(Mn
COx )酸化ニオブ(Nb20. ) 、酸化タング
ステンCWO5”)および酸化チタン(TiOz)を使
用し、所定の配合比に秤量した。次にボールミル中で湿
式混合した(& 750℃〜800℃で予焼した。その
後、ボールミルで粉砕し、日別、乾燥後、有機バインダ
ーを入れ整粒後プレスし、直径16箇、厚さ約2mの円
板t″4枚と直径1s■・厚さ約10簡の円柱を作製し
た。次に空気中において900 ℃〜1ooo℃で 1
時間焼結した。焼結した円板の上下面K 600 ℃で
銀電極を焼付け、デジタルLCRメーターで周波数、I
KHz、電圧I V r、m、s、  で容量と誘電損
失(tan/)を測定し、誘電率を算出した0次Kit
J8縁抵抗計でSOVの電圧を1分間印加して絶縁抵抗
を測定した。4個の試料の平均値をとり、そのgkを各
配分比の代表値とした。
また機械的強度な抗折強度で好個するため円柱試料から
′厚さ05■、幅2mm、長さ約131の矩形板を切り
出した◇支点間の距離を9 wm Kとり、3点Pml 法で破壊荷重Pm[Kg〕を測定し、τ−2Wtl−し
+#/cII〕なる式により抗折側[r(1#/m)を
 求めた。ただしlFi支点間距離、tFi試料の厚み
、w#i試料の巾である。値Fi試料10点の平均値よ
り求めた。
試作した磁器組成物の成分配合比を表に示す。また磁器
組成物配合比と容量・抵抗積、誘電損失、抗折強度との
関係を第1図から第3図に示す。
系組成物、あるいはPb(MgjAWイ)03に対して
Pb(Jn%NbN)O,會固溶させると、誘電損失は
Pb(MnにN bH) OJが3〜4モル−付近で極
小になり、その後増加する。また容量抵抗積はPb(M
uにNbX)oが1〜2モル−付近で極大になり、その
螢減少し、抵折強度FiPb(Mn%NbPS)Oa1
固溶せせると急激に増加し1モルチ付近で1200〜1
4001w/jの値Elkす、その後1000〜110
1+v/dのほぼ一定した値になる。
庄)*印管付した番号の配合比は本発明の請求範囲に當
壕れない。
j[科配合比においてに(MllCOB )、に(Nl
+20s) tそれぞれ1モルと仮定した。
また第38!2f、第1.2図と比べるとPbT孟03
のモル比が増加すると、誘電損失が大きくなり、容量抵
抗値社減少してゆくことが判かる〇 ここで本発明の組成物は(: Pb(Mn%NbX)O
s〕x ”(Pb(Mg%W%)03:IY ・(Pb
TiOi)zと表わしたときに、この3成分組成物にお
いてx1マ、2がそれぞれ X           Y          zo
、0 g     0.92    00.005  
 0.995   0 0.005   0.4975  0.49750.0
g     0.46   0.460.10    
0.54   0.360.12    0.616 
  0.2640.12    0.792   0.
0118の各点を結ぶ線上並びにこの範囲内に限定され
る。
その理由Fix>o、osで、しかも本発明の請求範囲
に含まれない範囲、及び! ) 0.46で、しかも本
発明の請求範囲に含まれない範囲では容量抵抗積が50
0μF−MΩより 小さくなり、実用上の規格値より劣
る。
またz < o、oosの範囲では抵折強度が低くなっ
てしまう。
以上、本発明の磁器組成物は1000℃ 以下の低温で
焼成でき銀やニッケル等を主成分とする低価格金属を内
部電極として使用できると共に、省エネルギーや炉材の
節約という経済的な面で極めて有用な材料である0さら
に411性面においては容量抵抗積は十分に実用上の規
格値より大きく、ま九機械的強度が高いため高信麺性が
得られ、さらに誘電損失が/」・さく、非常に優れた材
料である。
【図面の簡単な説明】
菖1図から$13@lは磁器組成物の配合比と緒特性と
の関係を示した図である。第1図は表の随l〜13、第
2図ti表の朧14〜27、第3図は表の階28〜40
のそれぞれの特性値である。各図中の曲ml (a)は
抗折強直、伽)は容量抵抗値、(e)は誘電損失の特性
をそれぞれ示している〇 また図中の番号は表の各組成配合比の番号に対応してい
る。 第4図は本発明の請求の範囲と表に示した各配合比の組
成点を示した図である。 代叩人方9U :l内厚 晋 発 1 図 rb (Mn!y、 Nbl ) 03 ty+ 1ル
%発Z図 Fb (Mn肴Nb+)θ5.(7+ (lLy %卒
3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 マンボン・ニオブ酸鉛(Pb(MnHNb% )0. 
    ) 、  マグネシウム・タングステン酸鉛(Pb(M
    gHW3()03)。 およびチタン酸鉛(pbTiox)からなる組成吻管(
    Pb(Mn3(NbV3) O,〕、” (Pb(Mg
    満) 03〕、 ’(PbTjOa〕zと表わしたと1
    !(ただLX+Y+Z−100)、この3成分組成図に
    おいてX      7     Z 0.08   0.92    0 0.005  0.995    0 8.005  0.4975  0.49750.0g
        0.46   0.460.10   0,5
    4   0.360.12   0.616   0.
    2640.12   0.792   0.088の各
    点を結ぶ線上およびこの範H内にあることを特徴とする
    磁器組成物O
JP56156685A 1981-10-01 1981-10-01 磁器組成物 Granted JPS5860670A (ja)

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JPS6234708B2 JPS6234708B2 (ja) 1987-07-28

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6033256A (ja) * 1983-07-28 1985-02-20 日本電気株式会社 磁器組成物
EP0788123A2 (en) 1996-01-26 1997-08-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6033256A (ja) * 1983-07-28 1985-02-20 日本電気株式会社 磁器組成物
EP0788123A2 (en) 1996-01-26 1997-08-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition

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