JPS6033257A - 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】 本発明は、磁器組成物、特に１０５０℃以下の低温で焼
結でき、誘電率が高く、室温および高温における絶縁抵
抗が高く、しかも機械的強度の高い磁器組成物に関する
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
ａＴｉＯｓ）を主成分とする磁器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、チタン酸
バリウム（Ｉｌ、ＴｉＯ，）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
だ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朗え得る材料、例えば白金、パ
ラジウムなどの高価な貢金属を使用しなげれｄならず、
製造コストが高くつ（とい５欠点がある。積層形コンデ
ンサを安く作るためには、銀、二、ケルなどを主成分と
する安価な金属が内部電極に使用できるような、できる
だけ低温、特に１０５０℃以下で焼結できる磁器が必要
である。

また磁器組成物の電気的特性として、誘電率が高く、誘
電損失が小さく、絶縁抵抗が高いことが基本的に要求さ
れる。さらに絶縁抵抗の値に関しては、高信頼性の部品
を要求する米国防総省の規格であるミリタリースベシフ
ィケイション（Ｍ山−ｔａｒｙ　５ｐｅｃｉｆｉｃａｔ
ｉｏｎ）のＭＩＬ−Ｃ−５５６８１Ｂにお（Ａで、室温
にお−ける値のみならず、１２５℃における値も定めら
れているように、信頼性の高い磁器コンデンサを得るた
めには、室温における値のみならす、最高使用温度にお
ける絶縁抵抗も高い値をとることが必要である。

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６ｆ
た、エポキシ系樹脂等を外装したディ、プコンデンサの
場合も外装樹脂の応力で、ディ、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、信頼性が低くなる
。したがって、ａ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。

ところで、Ｐｂ（Ｍｇ′％Ｗ％）　Ｏｓ　Ｐ　ｂＴ　ｉ
　Ｏｓ系磁器組成物については既にエヌ、エヌ、クライ
ニク、エイ、　フイ、　マｆ５　／　７スカヤＮ、Ｎ、
Ｋｒａｉｎｉｋ　ａｎｄＡ＋Ｉ、Ａｇｒａｒｏｖｓｋａ
ｙａ　（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄｏｇｏ　Ｔｅ１ａ　
Ｖｏ、礼１１＆Ｌ１．ｐｐ７０−７２　、Ｊａｎｖａｒ
ａ　１９６０　）より提案ｄｉあり、また（Ｓ　ｒｘＰ
ｂ　１−ＸＴｉｅｓ　）　ａ（ＰＩ）Ｍｇｏ−＊　ｗ。

、、　”ｓ　）６　（だだし、ｘ：＝Ｏ〜０．１０、ａ
は０．３５〜０．５、ｂは０．５〜０．６５であり、そ
してａ−Ｈ＋＝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
−２１６９９号公報に開示されている。しかしながら、
いずれも比抵抗に関する開示は全くされておらず、これ
らの磁気組成物の実用性は明らかでなかった。また、本
発明者達は既に９１０〜９５０℃の温度で焼結でき、Ｐ
ｂ　（Ｍｇ　％Ｗ、　）　Ｏ，と、ＰｂＴｉＯｓ二成分
系からなり、これを、［Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ、、；）Ｏｎ）
、（ＰｂＴｉＯｓ）ｔ　−ｚ　と表わしたときに、Ｘが
０．６５（、≦１．ｏＯ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高く、誘電
損失の小さい鏝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。

また、Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）Ｏ，−ＰｂＴｉＯ，系を含む
三成分系については、特開昭５５−１１１０１１におい
てＰｂ（Ｍｇ％Ｗｙ、）Ｏｓ　−ＰｂＴｉ　Ｏ，−Ｐｂ
（Ｍｇ、５ＮｂＨ）Ｏｓ系が、特開昭５５−１１７８０
９においてＰｂ（Ｍｇ％Ｗ％）０、−ＰｂＴｉＯｓ　Ｐ
ｂ（Ｍｇ、４Ｔａｇ）Ｏｓ系が、それぞれ開示されてい
る。しかしながら、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、これらの磁器組成物の実用
性は明らかでなかった。

また、本発明者達は既にＰｂ（Ｍｇ％Ｗ％）Ｏｓ−Ｐｂ
　Ｔ　１０　ａ　Ｐ　ｂ　（Ｎｌ　）Ｐｂ九）０３　三
成分組成物を既に提案している。この組成物は、９００
〜１０５０℃の低温領域で焼結でき、誘電率が高く、誘
電損失が１Ｊ）さく、室温および高温における絶縁抵抗
の値が高い優れた特性を有している。しかしながら、こ
の組成物は、機械的強度が低いだめ、その用途は自ら狭
い範囲に限定せざるを得なかつた。

本発明は、以上の点にかんがみ、９００〜１０５０℃の
低温領域で焼結でき、誘電率が高く、誘電損失が小さく
、室温および高温における絶縁抵抗の値が高い優れた電
気的特性を有し、更に機械的強度も大きい信頼性の高い
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％Ｗ％）０３］、チ
タン酸鉛［ＰｂＴ　ｉＯｍ　）および二、ケル・ニオブ
酸鉛〔Ｐｂ（ＮＩｓＮｂ、５）Ｏｓ）からなる３成分組
成物を、（Ｐｂ（Ｍｇ％Ｗ％）ＯＪ。

（Ｐ　ｂＴ　ｔ　Ｏ！　）　ｙ　ＣＰｂ　（ＮｔいＮｂ
％）ｏｓ’、と表わしだときに（ただしｘ＋ｙ＋ｚ”−
１，００）この３成分組成図において以下の組成点 （ｘ＝＝０．６９３　、ｙ　＝０．２９７　、ｚ＝０．
０１）（ｘ＝０．４９５　．７＝０．４９５　、ｚ＝＝
Ｑ、Ｑｌ）（ｘ＝ｏ、１９５　、ｙ＝０．４５５　、ｚ
＝０．３５）（ｘ＝０．１０　、ｙ＝Ｑ、４Ｑ　、ｚ＝
０．５０）（ｘ＝０．０６　、ｙ＝０．２４　、ｚ＝０
．７０）を結ぶ線上、およびこの５点に囲まれる組成範
囲にある主成分組成物に、副成分として、マンガン・ニ
オブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｎ％Ｎｂ％）Ｏｓ〕を主成分に対し
て、０．０５〜８ｍｏＪ％添加含存せしめてなることを
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．ｍ％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
ｏ、）、酸化チタン（’１”ｉｏｔ　）　、酸化二、ケ
ル（Ｎｉｐ）酸化ニオブ（Ｎｂｔｏｌｌ　）＋および炭
酸マフガン（ＭｎＣＯｓ）を使用し、表に示した配合比
となるように各々秤量する。次に秤量した各羽村をボー
ルミル中で湿式混合した後７５０〜８００℃で予焼を行
ない、この粉末をボールミルで粉砕し、日別、乾燥抜、
有機バインダーを入れ、整粒後プレスし、同径１６關厚
さ約２鰭の円板４枚と、直径１６１１ｇ、厚さ約１０錦
の円柱を作成した。次に本発明の組成範囲の試料は空気
中９００〜１０５０℃の温度で１時間焼結した。焼結し
だ円板４枚の上下面に６００℃で銀電極を焼付け、デジ
タルＬ　ＣＲ，メーターで周波数ＩＫＩ−１ｚ、電圧Ｉ
Ｖｒ、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５０■の電圧を１分間印加して、絶
縁抵抗を温度２０℃と１２５℃で測定し、比抵抗を算出
した。

機械的性質を抗折強度で評価するため、焼結した円柱か
ら厚さ０５寵、幅２ｉＩＩ１１長さ約１３ｘｍ＋の矩形
板を１０枚切り出した。支点間距離を９１１１１にとり
、二点法で破壊荷重Ｐｍ［Ｋｐ）を測定し、τ＝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％）ｏｗ
）、（ｐｂ’ｒ＋ｏｓ）ア（Ｐｂ（Ｎ　＊　ｓ　Ｎｂ　
％　）Ｏｓ　：］　ｚの配合比ＸｒＹｒ”および副成分
添加量と誘電率、誘電損失、２０℃および１２５℃にお
ける比抵抗、および抗折強度の関係を次表に示す。

６以　下　余　白） 表に示した結果から明らかなようにＰｂ（Ｍｇ％Ｗ％）
Ｏｓ　ＰｂＴｉ０．　ｐｂ（Ｎｉ、ＳＮｂ九）０３　三
成分組成物に副成分として、Ｐｂ（Ｍｎ％Ｎｂ　、　）
　Ｏ，を添加含有せしめた本発明の範囲内のものは、誘
電率が３０００〜１３１１０と高く、誘電損失が０．１
〜２．１９’ｏと小さく、比抵抗が２０℃において２．
７　ｘ　１０　〜］、７ｘｌＯ’″Ω・儂と高く、しか
も１２５℃においても１．０Ｘ１０”〜３．９Ｘ１０　
Ω・ａという高い値を示し、さらに抗折強紋も９８０〜
１４２０に９７ｄと実用上十分高い値を示す信頭性の高
い実用性の極めて高い磁器組成であることがわかる。こ
うした優れた特性を示す本発明の磁器は焼結温度が１０
５０℃以下の低温であるため、積層コンデンサの内部電
極の低価格化を実現できると共Ｋ、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、本発明の主成分組成物を（Ｐｂ（Ｍｇ３４”％）
Ｏｓ　］　［ＰｂＴｉＯｓ　）　（Ｐｂ（Ｎｊ、、Ｎｂ
ゎ）０３〕　と表わｘ　ｙ したときに（ただし、ｘ＋ｙ＋ｇ：１．００）、その組
成は３成分組成図における点 （ｘ−”０．６９３　、ｙ＝０．２９７　、ｚ＝０．０
１）（ｘ＝０．４９５　、ｙ＝０．４９５　、ｚ＝０．
０１）（ｘ＝０１９５　、ｙ＝０．４５５　、ｇ＝０．
３５）（ｘ＝０．１０　、、＝＝Ｑ、４Ｑ　、ｚ＝０．
５０）（ｘ＝ｏ、ｏ６　、ｙ：”０．２４　、ｚ＝０．
７０）を結ぶ線上、およびこの５点に囲まれる組成範囲
に限定され、副成分の添加含有量は主成分に対して００
５〜８ｍｏ１％に限定される。主成分組成範囲を表わす
３成分組成図において、組成点２．６および組成点１７
．１９を結ぶ線の外側では、高温における比抵抗が小さ
くなり、実用的でない。組成点６，１３．１７を結ぶ線
の外側で杜、キュリ一点が実用範囲より高温側に大きく
ずれるため、誘電率が小さくなり、組成点１９．２を結
ぶ線の外側では、キュリ一点が実用範囲より低温側に大
きくずれるため、誘電率が小さくなり、実用的ではない
。

また副成分である、Ｐｂ（Ｍｎ％Ｎｂ％）０．の添加量
が０．０５ｍｏ！％未満では抗折強度の改善効果が小さ
く、８　ｍｏ１％を超えると逆に抗折強度が小さくなる
だめ実用的ではない。

なお、図に本発明の主成分組成範囲を示す。図に示した
番号は、表に示した主成分配合比の番号に対応する。

【図面の簡単な説明】

図れ、本発明の主成分組成範囲と実施例に示した組成点
を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マグネシウム・タングヌテン酸鉛（Ｐｂ　（Ｍｇ％Ｗ％
   　）　Ｏｓ　］、チタン醒酸鉛ＰｂＴ　ｉｔｓ　〕　お
   よび＝ｙケル・ニオブ酸鉛［Ｐｂ（ＮｉおＮｂｑ）Ｏａ
   ）からなる３成分組成物を（Ｐｂ　（Ｍｇ％Ｗ％）　”
   ｓ　〕ｘ　（ＰｂＴ”ｓ　］ア（ｉ’ｂ（Ｎｉ♂ｂＨ）
   　”＊　］　、と表わしたときに、（ただしｘ＋ｙ＋ｚ
   ＝１．００）この３成分組成図において、以下の組成点 （ｘ”０．６９３　、ｙ＝０．２９７　、ｚ＝０．０１
   ）（ｘ”−０，４９５、ｙ＝０．４９５　、ｚ＝０．０
   １）（Ｘ：Ｌｌ、１９５　、ｙ＝０．４５５　、ｚ：０
   ．３５）（Ｘ：＝０．１０　、ｙ＝０．４０　、ｚ　＝
   ０．５０）（ｘ＝０．０６　、ｙ＝０．２４　、ｚ＝０
   ．７０）を結ぶ線上、寝よびこの５点に囲まれる組成範
   囲７にある主成分組成物に副成分としてマンガン・ニオ
   ブ酸鉛［Ｐｂ（Ｍｎ％Ｎｌ）％）０．〕を主成分に対し
   て０．０５〜８（ｎｏＩ！％添加含有せしめてなること
   を特徴とする磁器組成物。