JPS6033261A - 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１０００℃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Ｑｓ
ａＴｔｏｍ）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シである。しかしながら、チタン酸
バリウム（ＢａＴｉＯｓ）を主成分とするものは、焼結
温度が通常１３０Ｇ−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、例えば白金、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
造コストが高くりくという欠点がある。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電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、磁器コンデンサの寿命特性を考えると
、一般に絶縁抵抗の値が小さいと寿命が短くなる傾向が
あシ、またこのような磁器組成物は、温度が高くなると
絶縁抵抗は小さくなるため、室温における値のみならず
、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
クラックが発生したシ、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
シ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、磁器の機械的強度をできるだけ増大させるとと
拡実用上極めて重要なことである。

ところでＰｂ（Ｍｇ工／＊Ｗｘ／ｘ）Ｏｓ　Ｐｂ　Ｔ　
ｉ　Ｏｓ系磁器組成物につｂては既にエヌ、エヌ、クラ
イニクとエイ。

アイ、アグラノフスカヤ（フイジコ　トペルドゴテラＶ
ｏ１．ＬＮｏ、１．７０ｐ　１９６０）　Ｎ、Ｎ、Ｋｒ
ａｉｎｉｋ　ａｎｄん１、Ａｇｒａｎｏｖｓｋａｙａ（
Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖａｒｄｏｇｏ　Ｔｅ１ａｐ　Ｖｏ−
２ｅＮｏ−１，ＰＰ　７０′７２．　Ｊａｎｏａｒａ　
１９６０）よシ提案があシ、また（ＳｒｘＰｂｌ−ｘＴ
ｉＯｍ）Ｂ（Ｐｂ　ｋ／Ｊｇｏ、ｓ　Ｗｏ、ｓ　０ｓ）
ｌ）　（ただし、ｘ＝（１〜０．１０．　ａ＝０．３５
〜０．５．　ｂ＝０−５〜０．６５．　ａ＋ｂ＝１１に
ついても、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号公報に開示さね、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、ｂずれも比抵抗に関
する開示は全くされておらず、これらの磁器組成物の実
用性は不明である。また、本発明者等は既に９１０’Ｃ
−９５０℃の温度で焼結でき、ｐｂ（鬼、／、Ｗ、／、
）ｏｎとＰｂＴｉ０．との２成分系からなシ、これを（
Ｐｂ（Ｍｇｌ／２Ｗ１／ＪＯＩ　）Ｘ（ＰｂＴｉＯ稟〕
、−８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た。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
的強度が低層ため、その用途は自ら狭い範囲に１沢定せ
ざるを得なかった。

またｐｂ（入社ｘ７ｔＶｂ７２）Ｏｓ　ＰｂＴｉ０１系
を含む、３成分系につｂては特開昭５５−１１１０１１
号においてｐｂ（Ｍｇ　１７ｚＷ□７ｚ’）Ｏｓ　Ｐｂ
Ｔｉ０１　Ｐｂ（Ｍｇｔ／ａＮｂｚ／ａ）Ｏｓ系が、特
開昭５５−１１７８０９号において、ｐｂ備、／、Ｗ、
ハ）０８−ＰｂＴｉＯａ　Ｐｂ（Ｍｇｘ／ａＴａｚ／ａ
）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にされていない、またＰ
ｂ（Ｍｇ工／、ＷＶ２）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯｓ　ＰｂＣＭ
ｇｚ／ｓＴ＆ｚ／５）Ｏｓ系（特開昭５５−１１７８０
９号）の焼結温度は、１０００〜１１５０℃の高温であ
るため、銀、ニッケル等を主成分とする安価な金属を内
部電極として使用するのは困難であった。さらに特開昭
５６７４８００４号において、ＰｂＺｒＯｓ−ｐｂＣＭ
ｇ工ｙｘＮｂｚ／５）Ｏｓ　Ｐｂ（Ｍｇ□／、Ｗ□７ｘ
）Ｏｘ系が開示されているが、焼結温度が１０００〜１
１５０℃の高温であるため、銀、ニッケル等を主成分と
する安価な金回を内部電極として使用するのは困難であ
った。

また、本発明者等は既にＰｂ　（Ｍｇ　ｘ７＊Ｗ＊７ｓ
）Ｏｓ　−ＰｂＴｉ０７、ＰｂＺｒＯｘ　３　Ｊｊｔ分
組成物を既に提案している（特願昭５６−１５７３１９
号）。この組成物は、９００〜１０００℃の低温領域で
焼結でき、誘電率が高く、誘電率の温度変化率が小さく
、誘電率と比抵抗との積の値が萬＜、誘電損失の小さい
侵れた特性を有している。しかしながら、この組成物は
、矢張り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、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、特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　ｘ７ｚＷ１７Ｊ　
Ｏｓ　）、チタンｊ１２　ｍ　（Ｐ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ
　）およびジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯｓｌからなる３成
分組成物を、（Ｐｂ　（Ｍｇ　ｘ／＊Ｗｘ／：）ｏ、　
：］、（ＰｂＴ　ｉ　Ｏｓ　）ｙ　（ＰｂＺ　ｒＯｓ　
）ｘ、と表わしたときに（ただし、ｘ＋７＋ｚ＋＝＝１
．００　）、この３成分組成図にお匹て、 （ｘ＝０．７２−、　ｙ＝０．０８　、　ｚ＝０．２０
）（Ｘ＝０．７９２　、　ｙ＝０．１９８　、　ｚ＝０
．０１　）（ｘ＝０．３９６　、７冨０．５９４　、　
ｚ　＝　０．０１　）（Ｘ＝０．１５　、　ｙと０．３
５　、　ｚ　＝　０．５０　）（ｘ＝０．２７　、７＝
０．０３　、　ｚ＝０．７０　）の各点を結ぶ線上およ
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・アンチモン酸鉛［Ｐｂ（Ｍｎ
ｘ／５ｓｂｘ／ｚ）Ｏｎ　）を主成分に対して０．０Ｅ
ｒ’＞ｍｏ７％添加含有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゛によシ詳細に説明する。

出発原料として純度９９．９チ以上の酸化鉛（ｐｂｏ）
、酸化マグネシウム（２）０）、酸化タングステンｃＷ
ｏ、＞、酸化チタン（Ｔ　ｉ　Ｏ！　）、酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ＊）、酸化アンチモン（ＳｂｚＯｓ）およ
び炭酸マンガｙ（ＭｎＣＯａ）を使用し、表に示した配
合比となるように各々秤量する。次に秤量した各材料を
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
燥後、有機バインダーを入れ、整粒後プレスし、試料と
して直径１６ｍ、厚さ約２ｍの円板４枚と、直径１６　
ｍ　ｓ厚さ約１０ｍの円柱とを作製し、次に試料を空気
中９００〜１０００℃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ＬＣＲメーターで周波数Ｉ　ＫＨｚ　、１１！圧Ｉ
Ｖｒ　、ｍ、　８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分間印加して結縁抵抗を温度加℃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０−５ＸＩ、幅２ｍｓ長
さ１３ｍの矩形板を１０枚切り出した。支点間距離を９
態により、三点法で破壊荷重Ｐｍ（財）を測定し、ｄ〕
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点の平均値よ請求めた。この
ようにして得られた磁器の主成分（Ｐｂ（Ｍｇｘ／ｘＷ
ｘ／ＪＯｓ　”１ｚ（ＰｂＴｉＯｓ　）ｙ（ＰｂＺｒＯ
ｍ：］ｚの配合比Ｘ　＋　７　＃　Ｚ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。

表に示した結果から明らかなように、　Ｐｂ　（Ｍｇ　
、７＊Ｗ１／５）Ｏｓ　ＰｂＴｉ０ｍ　ＰｂＺｒ（％　
３成分組成物に副成分としてＰｂ（Ｍｎ１／１Ｓｂｌ／
禽）ｏｓを特定の割合いで添加含有せしめたものは、誘
電率が１１００−３８１０と高く、誘電損失が０．１〜
４．６　％と小さく、比抵抗が２０℃におｍ−（，３，
７ＸＬＯ”〜５．９ＸＬ０１３Ω・儂と高く、しかモ１
２５℃においても５．０ＸＬＯ”〜２．０）４０”Ω・
備という高い値を示し、さらに、抗折強度も９７０〜１
４００　ｋｇ／ｄと実用上十分高い値を示す信頼性の高
い実用性の極めて高−磁器組成物であることがわかる。

仁のように優れた特性を示す本発明の磁器は焼結温度が
１０００℃以下の低温であるため積層コンデンサの内部
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。図
に本発明の生成分組成範囲を示す１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させである。

図にお仏で、本発明の主成分組成物を（Ｐｂ　（Ｍｇｌ
／ｚＷｓ／ｘ）Ｏｓ　’）ｚ（ＰｂＴｉＯｓ　）ｙ（Ｐ
ｂＺｒＯｓ　）ｚ　と表わしたときに（ただし、Ｘ”７
＋ｚ＝ｌ、ＱＱ　）その組成は、３成分組成図において
Ｎｏ、３，６ｔ１６ｔ１８ｔ５　で表示される。

３：　Ｃｘ＝０．７２　、　ｙ＝０．０８　、　ｚ＝０
．２０）６　：　（ｘ＝０．７９２　、　ｒ＝０．１９
８　、　ｚ＝０．０１　）１６：　（ｘ＝０．３９６　
、　）’＝０．５９４　、　ｚ＝０．０１　）１８：　
（Ｘ＝０．１５　、　ｙ＝０．３５　、　ｚ＝０．５０
）５：（工＝０．２７　、　）’＝０．０３　、　ｚ＝
０．７０　）の各点を結ぶ線上および、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０．０５〜”ｓｍｏ＃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、点６　＃　３
　＊　５．１８゜１６を結ぶ線の外側では誘電率が小さ
くなり実用的でない。点６．１６を結ぶ縁の外側では、
高温における比抵抗が小さくなり実用的でない。

また副成分であるＰｂ（Ｍｎｚ／ｚＳｂｔ７ＪＯｍの添
加量が、０．０５ｍｏｌ　１未満では抗折強度の改善効
果が小さく、５　ｍｏｌ　’ｌｋを超えると逆に抗折強
度が小さくなるため実用的でない。

【図面の簡単な説明】

図は、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)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム・タングステン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇｘ
   ／ｚＷｌ／＊）Ｏｓ　）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ）
   およびジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯｍ）からなる３成分組
   成物を（Ｐｂ（Ｍｇｘ／＊Ｗｔ／ｚ）Ｏｓ　）ｚ（Ｐｂ
   ＴｉＯｓ　）ｙ（ＰｂＺｒＯｓ　）ｚ　ト表ｆ）　Ｌ　
   タトきに、（ただし、ｘ”）’＋ｚ＝１．００）この３
   成分組成図において （Ｘ＝０．７２　＃　ｙ＝ｏ、ｏｓ　、　ｚ＝０．２０
   ）（Ｘ”０−７９２−７＝０．１９８　ｓ　ｚ＝０−０
   １　）（Ｘ＝０．３９６　、７＝０．５９４　＃　ｚ＝
   Ｑ、Ｑｌ　）（Ｘ＝０−１５　、　ｙ＝０．３５　、　
   ｚ＝０．５０　）（Ｘ＝０−２７．７”０．０３　ｐ　
   ｚ＝Ｏ−７０）の各点を結ぶ線上およびこの５点に囲ま
   れる組成範囲に６る主成分組成物に、副成分としてマン
   ガフ＠７７チモ７酸鉛ＣＰｂ（Ｍｎｘ７ｚＳｂｘ７ｔ）
   Ｏｓを主成分に対して０．０５”ｓｍｏＡ！％添加含有
   せしめてなることを特徴とする磁器組成物。