JPS5920905A - 高誘電率系磁器組成物 - Google Patents

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】 （ａ）発明の技術分野 本発明は、積層セラミックコンデンサ等の誘電体材料と
して適する高誘電率系磁器組成物に関する。

山）従来技術とその問題点 従来から高誘電率系磁器材料として、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉ０３　）が用いられているが、よく知られて
いるように、ＢａＴｉ０ｚ単体の誘電率の温度特性は平
坦ではない。そこで誘電率の温度特性を改善するために
、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ０３）、チタン酸ビ
スマス（Ｂｉｚ　　（ＴｉＯ３）　３　）、錫酸ビスマ
ス（Ｂｉｚ　　（ＳｎＯ３）　３　）などを添加して、
−５５〜＋　１２５℃という広い温度範囲で±１５％以
内の平坦な特性を実現することはできるが、常温での誘
電率は１５００〜１８００と低く、且つ経時変化特性即
ちエージング（Ａｇｉｎｇ　）特性も悪かった。

また焼成温度が高くなり、銀などのような融点が低く安
価な材料を電極として使用できない。また誘電体中のビ
スマスと電極のパラジウム（Ｐｄ）や白金（Ｐｔ）との
反応性も強いため、内部電極を形成してから焼成するよ
うな多層セラミックコンデンサにおいては、反応が起り
不適当である。焼成温度で反応が起きず且つ融点の高い
金（＾Ｕ）を使用するとなると、コスト高となる。

（Ｃ）発明の目的 本発明は、従来の高誘電率系磁器組成物おけるこのよう
な問題を解消し、誘電率の温度特性を広範囲にわたって
均一化すると共に１、當温における誘電率が充分に高く
経時変化特性にも勝れ、かつ銀を５０％以上含有する材
料でも内部電極として使用できる程度の低い温度で焼成
可能な高誘電率系磁器組成物を得られるようにすること
を目的とする。

（ｄ）発明の構成 この目的を達成するために本発明は、 チタン酸バリウムを主剤とし、 Ｎｂ＋Ｏｓに換算して０．２５〜２．０モル％Ｎｄ＋Ｏ
：＋に換算して０，０５〜０．２モル％ＭｎＯｒ　　に
換算して０．０１〜０．０５重量％Ｃｏｏ　　　に換算
して０．１−０．３　ｊｉ量％ＭｇＯに換算して０．０
１〜０．１０重量％ＣａＴｉＯｘに換算して０．１〜１
．０重量％の成分がそれぞれ単独でまたは組合せないし
は各元素毎に添加または固溶されている構成を採ってい
る。従って、Ｍｎ０ｚ　、Ｃｏｏ、ＭｇＯ１ＣａＴｉＯ
３はそれぞれ、例えばＭｎＯ，Ｍｎ２Ｏ３またはＭｎＣ
Ｏ３、ＣＯ２０ｓ、ＣａＯ、ＴｉＯｒ等として添加して
もよし）。

つまりＭｎ、　Ｇｏ、Ｍｇ、　Ｃａ、　Ｔｉとして同一
モル量添加されておれば足りる。またＢａＴｉＯ３の一
部を、ＢａＣＯ３とＴｉＯｚ　として添加しても同しこ
とである。

ｔｅ＋発明の実施例 次に本発明による高誘電率系磁器組成物の実施例を説明
する。純度９９．８％以上の原料粉末を用い、秤量調合
後、粉末に対して１５重量％の有機ノ＼インダ（エチル
セルロース、ポリビニルブチラル）およびメチルエチル
ケトン（ＭＥＫ　）、テルピネオールを溶剤として添加
し、酸化アルミニウム（＾１２０３）ポールを使用して
１２時時間式ボールミル混合を行なった。

混合を終了したスラリーは、脱泡後粘度調整を行なって
、印刷用誘電体ペーストとした。このペーストを用いて
焼成後寸法、２　Ｘ　４．５ｍｍ角の単層チップコンデ
ンサ（焼成後誘電体厚１５〜２０μｍ、内部電極Ｐｄ）
を試作し、すべての誘電特性を評価した。

このようにして添加剤組成の異なる試料コンデンサを各
種作成し、それぞれにつむ）で得られた１ｌ１１１１定
結果を、表引にまとめて記す。なお演１１定周波数およ
び測定電圧はそれぞれＩ　ＫＨｚ　、’　ＩＶｒｍｓと
し、端子電極焼付け（８５０℃で１０分）後、２４時間
後Ｇこ測定を行なった。また誘電率の経時変化番よ、端
子焼成後席温に達した時点より１時間後の誘電率をε１
．１０時間後の誘電率をε、。とじ、変化率ｙ７＝−’
ｉ”−ｘｌＯＯ（％／　ｄｅｃａｄｅ）として算出した
。

表・１において、本発明の構成番こよれＬｆ、所期の効
果が得られることを説明する。試料Ｎｏ、　２１で示さ
れるように、酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ　）、力（、特許
請求の範囲で規定している上限の２．０モル％を越えて
２．５モル％になっている。また試料Ｎｏ、　２２で示
されるように、酸化ネオジム（Ｎｄｚ　０３　）力（特
許請求の範囲で規定している上限の０．２モル％を越え
て　０．３モル％に達している。このようもこ酸化ニオ
ブと酸化ネオジムが多過ぎると、誘電率の温度特性が要
求特性を満足できず、また轟秀電率カベ１９００以下と
極端に小さくなる。試料Ｎｏ、　２４に示されるように
、酸化ニオブと酸化ネオジムが少なくなった場合も、同
様に温度特性と誘電率が悪化する。ところが試料Ｎｏ、
　２５に見られるように、酸化ネオジムの添加量が０．
０５モル％と下限ぎりぎりの値であっても、酸化ニオブ
が下限より充分多く０．３程度であれば、温度特性は要
求を満たしており、誘電率も改善される。これに対し試
料Ｎｏ、１に見られるように、酸化ネオジムおよび酸化
ニオブの両方共増やすと、温度特性および経時変化特性
が悪く、誘電損　ｔａｎδも大きくなる。

酸化マンガン（ＭｎＯｚ　）は、表１には記載されてい
ないが、絶縁抵抗を１０００ＭΩ・μＦ以上とするため
に不可欠で、０．０１重量％以上は添加しなければなら
ない。一方表１の試料Ｎｏ、　１２より明らかなように
、酸化マンガンの添加量が多過ぎて０．１重量％になる
と誘電率の経時変化特性が劣化するため、０．０５重量
％以上添加するのは好ましくない。

酸化コバルト（Ｃｏｏ）は、添加量を増大させると共に
焼成温度を低減できることが明らかであるが、試料Ｎｏ
、　２０で示されるように０．３重量％を越えると、誘
電率の温度特性が要求特性から外れる。

試料Ｎｏ、　１７で示されるよ゛うに、全く添加しない
場合は、焼成温度が高くなる。

酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は添加しない場合でも一応
目標規格を満足できるが、試料Ｎｏ、８．９で示される
ように０．１重量％以下の添加では、常温での誘電率を
更に増大させることができる。また試料Ｎｏ、　１０で
示されるように、０．１重量％より多く添加すると、誘
電率の温度特性が要求特性から外れてしまうことがわか
る。

チタン酸カルシウム（ＣａＴｉ０３）は、試料Ｎｏ。

１６で示すように、添加量が上限の１．０重量％を越え
ると、誘電率の低下もしくは経時変化特性の劣化を招く
ことがわかる。

なお酸化チタンについては、試料Ｎｏ、３０．３１に見
られるように、添加量を増大させるにつれ焼成温度を低
下できるが、Ｂａ／Ｔｉ比が０．９２を越えて０．９０
となると、誘電率が大きく低下する。

このように本発明の高誘電率系磁器組成物は、常温での
誘電率が約３０００と大きいと共に、勝れた温度特性、
勝れた経時変化特性を有しており、その他の誘電特性も
極めて勝れている。且つ低温度で焼成できるため、実用
的価値がはなはだ大きい。

このような効果は、添加物として、Ｍｎ０ｚ、Ｃｏｏ、
ＭｇＯ１ＣａＴｉＯ３としであるが、ＭｎＯまたはＭｎ
＋　０３　、ＭｎＣＯ３、ＣＯ２０ｖ　、ＣａＯ１Ｔｉ
Ｏｚとして添加してもよい。（Ｍｎ、　Ｃｏ、　Ｍｇ、
　Ｃａ、　Ｔｉと同一量モル添加）また、ＢａＴｉ０３
　（７）一部をＢａＣｏ３　とＴｉＯ２として添加して
も同様な結果が得られる。

（ｆ１発明の効果 以上のように本発明によれば、チタン酸バリウムを主剤
とし、酸化ニオブ、酸化ネオジムの適量添加によって、
誘電率の温度特性を−５５〜＋　１２５℃という広範囲
で±１５％以内に平坦化させると共に、磁器の均一微細
化を図り、 酸化マンガンの添加により、絶縁抵抗を１０００ＭΩ・
μＦ以上に増大し、 またチタン酸カルシウムの添加により、経時変化特性を
改善し、 酸化マグネシウムの添加により常温での誘り郭を２５０
０〜３０００程度まで増大でき、酸化コバルトの添加に
より、多量の銀含有電極を利用できる温度まで焼成温度
を低下可能になる。

このように本発明によれば、ＥＩＡ規格Ｘ７Ｒ特性やＭ
ＩＬ規格ＢＸ特性などの条件を満たす高安定な誘電体を
、高誘電率且つ低温度焼成で実現することができるため
、多層セラミックコンデンサ用の誘電体材料として極め
て有用性が大きい。また誘電率の経時変化特性などの誘
電特性が勝れているため、従来品以上に高安定な製品を
得ることできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 チタン酸バリウムを主剤とし、 Ｎｂｚ　Ｏｓ　ニ換算し７０．２５〜２．０　％　ル％
   Ｎｄ２Ｏ３ニ換算しテｏ、０５〜０．２モル％ＭｎＯ２
   ニ換算し７０．０１〜０．０５重量％Ｃｏｏ　　　に換
   算して０．１〜０．３重量％ＭｇＯニ換算し”ｉｌ”　
   ０．０１〜０．１０ｆｆｉ量％ＣａＴｉＯ３ニ換算して
   ０．１〜１．０重量％の成分がそれぞれ単独でまたは組
   合せて添加または固溶されていることを特徴とする高誘
   電率系磁器組成物。