JPS6021859A - 磁器組成物 - Google Patents

磁器組成物

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JPS6021859A
JPS6021859A JP58127221A JP12722183A JPS6021859A JP S6021859 A JPS6021859 A JP S6021859A JP 58127221 A JP58127221 A JP 58127221A JP 12722183 A JP12722183 A JP 12722183A JP S6021859 A JPS6021859 A JP S6021859A
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JP
Japan
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capacitance
composition
capacitor
dielectric constant
product
Prior art date
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JP58127221A
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English (en)
Inventor
治彦 宮本
米沢 正智
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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、特に、1ooo℃以下の低温で焼
結でき、fjt率と比抵抗の積が高く、しかも機械的強
度の高い磁器m底物に関するものである。
従来、誘電体磁器組成物として、チタン酸バリウム(B
aTiO,)を主成分とする磁器組成物が広く実用化さ
れているこξは周知のとおりである。
しかしながら、チタン酸バリウム(BaTiO3)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温度に耐え得る
材料、例えは白金、パラジウムなど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
かある。積層形コンデンサを安く作るためには銀、ニッ
ケルなどを主成分とする安価な金属が内部を極に使用で
きるような、できるだけ低温、特に1000℃以下で焼
結できる磁器組成物が必要である。
ところで磁器組Ji14物を用い、実用的な(貨層形コ
ンデンサを作製するときに磁器組成物の電気的特性とし
て多くの項目が評価されなけれはならない。
一般的に誘電率はできるだけ大きく、誘!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請求される。
しかしながら、実用上積層形コンデンサにおいては誘電
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、
容量は磁器組成物の誘電率に比例テるが、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磁器組成物の誘を率が大きいこと
は必ずしも絶対的な要因でない。さらに容量の温度変化
率(誘電率の温度変化率)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
コンデンサを作製するときの絶対的な要因でない。
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5.0%以下である。
さらに比抵抗に関しては、例えばBIA、J規格〔日本
電子機械工業会の電子機器用積層磁器コンデンサ(チッ
プ形)Ift、0−3698B)に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1100OOΩ以
上または容量抵抗積で500μF−MΩ以上のいずれか
小さい1以上と規定されている。すなわち磁器組成物の
@電率と比抵抗の積がある絶対値以上なけれは、任意の
容量、特に大きな容量のコンデンサを実用的規格に合せ
ることができず、その用途が非常−こ限定され、実用的
な意味がな(なる。この点を詳しく説明すると次の様に
なる。積層形コンデンサでは、n + 1個の内部電極
を構成して一般にn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でいる。この場合、単
一層当りの容量8−CO1絶縁抵抗を几。とすれば、積
層形コンデンサの容量CはCoのn、倍になり、絶縁抵
抗RはH,oO) 1/nになる。ここで磁器組成物の
誘電率をε、真空の誘電率をεい磁器組成物の比抵抗を
ρ、単一層コンデンサの磁器の厚さを6%本なる電極面
積をSとすれは、単一層コンデンサの0゜は(ε0εS
)/dとなりRoは(ρd)/8となる。従ってn層か
らなる積層コンデンサの容量0と絶縁抵抗(均の槓cx
Rは((ρd)/(n層))X((ng0g8)/d)
=ε0ερ となる。Tなわちどのような客月、の積層
コンデンサもその容量・抵抗値(OX几)は、磁器組成
物のεとρの積重こεOを乗じた一定値(ε0ερ)に
規格化される。容量・抵抗積OXRが500μF、MΩ
丁なわち500F・Ω以上というこaは、εo= 8.
855 XIO”F/cm、J:す、0XR=6゜i 
p = 8.855 x 10 ” (F’/cFn)
XgXρ〉500F−Ω、よってερ=≧5.65 X
IOA/−cmなる・要求がある。
例え、はg = 1ooooではI;J 5.65X1
0”JJ −cvrr。
ε=3000ではρ≧1.88 X 10”Ω・口、ε
=500ではρ、71.13 XIO”、17−儂が要
求される。誘電率に応じてこれらの値以上のρを持つ磁
器組成物であれはどのような大きな容量の1層コンデン
サも容量・抵抗積は500μF−MΩそ満足する。もし
εか3000でρが要求値より1桁低い1.88 X[
011Ω−m、=vれは’o gρ=50/、jF−M
Ωで500μF、MΩは満足せず、絶縁抵抗の規格値で
ある10(100MΩ すなわち、1o 100以上を
満−足するに(・1容斂Cとして0.005μF以下に
限定されなければならない。それはこの積層コンデンサ
の容量抵抗積(OxHJは常に50μF−MΩを示し−
Cイル0)テ、Rが10000MΩノトキ、Oハ0.0
05μFとなり、0がこれより大きけれは)tは100
00MΩより小さくなり、0.005μFが規格を満た
す最高の容量となるためである。従って磁器組成物の比
抵抗が低いとその材料の実用性、特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にもなる。よりて磁器#1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
極めて重要なことである。
また、積層形チップコンデンサの場合は、チップコンデ
ンサを基板に実装したとき、基板とチップコンデンサを
構成している磁器組成物との熱膨張係数の違いにより、
チップコンデンサに機械的な歪が加わり、チップコンデ
ンサにクラ、りが発生したり、破損したりすることがあ
る。またエポキシ系樹脂等を外装したディップコンデン
サの場合も外装樹脂の応力で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サ
を形成している磁器の機械的強度が低いほど、クラック
が入りやすく容易に破損するため、信頼性が低(なる。
したがって、磁器の機械的強度をできるだけ増大させる
ことは実用上極めて重要なことである。
、:CろでPb(Mg、W、)0.−PbTio、、系
磁器組成物について既にエヌ、エヌ、クライニクとエイ
、アイ、アグラノフスヵヤ(N、 N、Krai −n
ik and A、 1. Agranovskaya
(Fi z ik。
Tverdogo Te1a、Vo、AI、 pp70
〜72、Janvara1960)) より提案があっ
たが、積層形コンデンサ、を作製する際に評価されるべ
き特性の中で誘電率とその温度特性の記載しがなく、そ
の実用性は明らかでなかッ7C0ま7:(5rxPb1
−xTiO2)a(PbMg、o、5W、、50. )
 b (r、:たし、x=0−0.10゜aは0.35
〜0.5、bは0.5〜0.65 であり、そしてa十
り=1)について、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号公報に開示さ
れ、また誘電体粉末組成物として特開昭52−2169
9号公報に開示されている。ここにおいても組成物の特
性として誘電率が約2000〜8000、誘tm失が0
.Jlr−5,0%という記載はあるが比抵抗あるいは
容量抵抗積については全く記載がなく実用性は明らかで
なかった。さらにpb(Mg9w、)o、とPbTiO
3を主とする組成物であって、Pb(Mg%w34) 
o、が20,0〜70.0モル%、 PbT i03 
カ30.0〜80.0 モnt%の範囲の組成物に対し
、MgO量を計算値の30%以下添加含有したことを特
徴とする高誘電率磁器組成物が特開昭55−14460
9号公報として開示されている。
しかしながらこの特許においても誘電率が約2300〜
7100で誘電損失が0.3%〜2.1形という記載の
ほかに誘電率の温度特性の記載はあるが、比抵抗あるい
は容量抵抗積に関する記載はなくこの組成物についても
実用性は明らかでない。次に本発明者達は既に910℃
〜950℃の温度で焼結でき、P b (M g 、4
W、4 ) Os とPbTi0.糸二成分からなり、
これを(Pb (Mg3=HW34)On ) x (
PbTiOs )11と表わしたときにXが0.65<
x≦1.00の範囲にある組成物を提案している。この
組成物は、誘電率と比抵抗の積が5.65X10”Ω・
儂以上の高い値を持ち、誘電損失の小さい優れた電気的
特性を有している。しかしながら上記組成物は、いずれ
も機械的強度が低いため、その用途は自ら狭い範囲に限
定せざるを得なかった。
本発明は以上の点にかんがみ900〜1000℃の低温
領域で焼結でき、かつ誘電率と比抵抗の積が5.65 
XIO15Ω・(m (T fl ワち容1に抵抗積力
500μF−Mg)以上の高い値を持ち、誘電1損失が
小さい優れた電気的特性を有し、更に機械的強度も大き
い磁器組成物を提供しようとするものであり、マグネシ
ウム・タングステン酸鉛(Pb(Mg%WH)0、〕 
とチタン酸鉛(PbTiOs)からなる二成分組成物を
P b (M g 33W、4)Os ) x (P 
b T t Os ) I Xと表わしたときにXが0
.504x≦1.00の範囲内にある主成分組成物に副
成分として、マンガン・タンタル酸鉛(P b (M 
n 3AT a M ) Os )を主成分に対して0
.05〜4mo1% 添加含有せしめることを特徴とす
るものである。
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
出発原料として純度99.9%以上の酸化鉛(PbO)
、酸化マグネシウム(MgO)、酸化タングステン(W
Os)、酸化チタン(Tie、)、酸化タンタル(Ta
、0II)、および次酸マンガン(Mn00s )f使
用し、表に示した配合比となるように各々秤量する。次
に秤量した各材料をボールミル中で湿式混合した後75
0〜800℃で予焼を行ない、この粉末をボールミルで
粉砕し、口利、乾燥後、有機バインダーを入れ整粒後プ
レスし、直径16箭、厚さ約2mの円板4枚と、直径1
6間、厚さ約Lowの円柱を作製した。次に空気中90
0〜1000℃の温度で1時間焼結した。焼結した円板
4枚の上下面に600℃で銀電極を焼付け、デジタルL
ORメーターで周波数IKHz、電圧IVr、m、s。
温度20℃で容量と誘電損失を測定し、誘電率を算出し
た。次に超絶縁抵抗計で50Vの電圧を1分間印加して
絶縁抵抗を温度20℃で測定し、比抵抗を算出した。機
械的性質を抗折弾度で評価するため、焼結した円柱から
厚さ0.5 van 、幅2m、長さ約13mの矩形板
を10枚切り中した。支点間距離を9mにより、三点法
で破壊荷重P m (Kり〕を測定Pml し1τ=7712〔即/硼〕なる式に従い、抗折強度τ
〔KP/α〕をめた。ただしlは支点間距離tは試料の
厚み、Wは試料の幅である。電気的特性は円板試料4点
の平均値、抗折強度は矩形板試料10点の平均値よりめ
た。このようにして得られた磁器の主成分(Pb(Mg
、W、)03)xcpb’rios )txの配合比X
および副成分添加量と抗折強度、誘電率、誘電損失およ
び容量抵抗積(表ではε0ερと表示した)の関係を表
に示請求範囲に含まれない。
表に示した結果からも明らかなように副成分として、マ
ンガン・タンタル酸鉛(P b (Mn 3(T a%
)03) を添加含有せしめることにより、抗折強度お
よび容量抵抗積を共に高め、しかも低い誘電損失の値を
保った信頼性の高い実用性に冨む優れた高誘電率磁器組
成物が得られることがわかる。こうした優れ1こ特性を
示す本発明の磁器組成物は焼結温度が1000℃以下の
低温であるため積層コンデンサの内部型、極の低価格化
を実現できると共に、省エネルギーや炉材の節約にもな
るという極めて優れた効果も生じる。
なお主成分配合比Xが0.5未満では、容量抵抗積が規
格値より小さくなり、誘電損失も5.0%を越える1こ
め実用的でない。また副成分であるP b (M n 
、AT a 3A) Os の添加量が0.05mo/
 %未満では抗折強度の改善効果が小さく、4mo/%
を越えると逆に抗折強度が小さくなり実用的でない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 マグネシウム・タングステン酸鉛(PI>(Mg。 Wに)03〕とチタン酸鉛(PbTiOs ) からな
    る二成分組成物’& (Pb(Mg、4W3A)Os 
    )x (PbTi03)1−Xと表わしたときにXが0
    .05≦X5(1,00の範囲内にある主成分組成物に
    副成分としてマンガン・タンタル酸鉛(Pb (Mn3
    *TaH)Os )を主成分に対して0.05〜4mo
    A!%添加含有せしめることを特徴とする磁器組成物。
JP58127221A 1983-07-13 1983-07-13 磁器組成物 Pending JPS6021859A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58125664A (ja) * 1982-01-19 1983-07-26 日本電気株式会社 磁器組成物

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58125664A (ja) * 1982-01-19 1983-07-26 日本電気株式会社 磁器組成物

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