JPS6036371A - 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１ｏｏｏ℃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、しかも機構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
ａＴｉＯｉ）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（ＢａＴｔｏｍ）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ｉ　ｏ　ｏｏ’Ｃ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、絶縁抵抗が高す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−と寿命が短くなる傾向が
あり、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
、予想される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シ、チップ
コンデンサに機械的な歪が加わシ、チップコンデンサに
クラックが発生したり、波頂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
が発生する場合がちる・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、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Ｍ要なことである。

ところでＰｂ（Ｍｇｘ／＊Ｗｘ／ｚ）Ｏｓ　ＰｂＴｉ０
．系磁器組成物については既にエヌ、エヌ。クライニク
とエイ。

アイ、アグラノフスカヤ（フイジコ　トベルドゴテラＶ
ｏ１．２．Ｎｏ、１．７０ｐ　１９６０）　Ｎ、Ｎ、Ｋ
ｒａｉｎｉｋ　ａｎｄ　Ａ。

１、Ａｇｒａｎｏｖｓｋａｙａ（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅ
ｒｄｏｇｏ　Ｔｅ１ａ＋　Ｖｏ、２．Ｎｏ。

１、　ｐｐ　７０〜７２１Ｊａｎｏａｒａ　１９６０　
）より提案があり、また（ＳｒｘＰｂｔ−ＸＴｉ　Ｏ：
ｌ　）　Ｂ　（Ｐｂ　Ｍｇｏ、ｓ　Ｗｏ、５０ｓ　）ｂ
［ただし、Ｘ＝０〜０．１０．　ａｍ、３５〜０．５．
　ｂ＝０．５〜０．６５、ａ＋ｂ＝１：）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、これらの磁器組成物の実用性は明ら
かでなかった。一方、本発明者等は既に９１０°０−９
５０℃の温度で焼結でき、Ｐｂ　（Ｍｇ　１／２Ｗ１７
ｔ）ＯａとＰｂＴ　ｉ　０３との２成分系からなり、こ
れを［：Ｐｂ（Ｍｇ□／２脂）０３〕工（ＰｂＴｉＯｓ
〕ｉ−２と表わした時に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
比抵抗の積の値が高く、誘電損失の小さい優れた電気的
特性を有している１、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（Ｍｇｔ／ｚＷｘ／２）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯ３系
を含む、３成分系については特開２昭５５−１１１０１
１号においてｐｂ（（Ｍｇｘ／ｚＷｔ／ｚ）Ｏｓ　Ｐｂ
ＴｉＯ３Ｐｂ（Ｍｇｌ／３Ｎｂｚ／３）０１系が、特開
昭５５−１１７８０９号において、Ｐｂ　（Ｍｇ　１／
２Ｗ１／２）Ｏｓ−ＰｂＴｉＯｓ　Ｐｂ（Ｍｇｘ７３Ｔ
ａ２／３）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については不明であり、
またＰｂ（Ｍｇよ／２ｗ□／２）Ｏａ　ＰｂＴｉＯｓ　
−Ｐｂ（Ｍｇｔ／ａＴａｚ／ａ）Ｏｓ系（特開昭５５−
１１７８０９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５６−４８００４号にはＰｂＺｒＯｓ　Ｐ
ｂ（ＭｇｖａＮｂｚ／ａ）Ｏｓ　Ｐｂ（Ｍｇ１７ｘＷｓ
７ｚ＞Ｏｓ系が開示されているが、矢張シ焼結温度が１
０００〜１１５０℃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。

また、本発明者等は既にＰｂ　（Ｍｇ　ｘ／ｚＷ１／ｚ
＞　Ｏｓ　ＰｂＴｉ０ｘＰｂＺｒＯｓ　３成分組成物を
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
抗の積が高く、誘電損失の小さい優れた特性を有してい
る。しかしながら、この組成物は、機械的強度が低いた
め、その用途は自ら狭い範囲に限定せざるを得ながった
。

本発明は以上の点にかんがみ、９００〜１ｏｏｏ℃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（Ｍｇｘ／ｚＷｘ／ｚ）Ｏｎ
）　、ｆ　３’　７酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ　：ｌ　オヨび
ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯｓ）からなる３成分組成物を
（Ｐｂ　（Ｍｇ　ｘｉｚＷ□／ｚ）Ｏｓ　：］ｘ　（Ｐ
ｂＴ　ｉ　Ｏｓ　〕ｙ　（ＰｂＺｒＯｓ　）ｚ　、！：
　表わしたときに（ただし、ｘ”７＋ｚ＝１．００）、
この３成分組成図において、 （ｘ＝０．７２　、　ｙ＝０．０８　、　ｚ＝０．２０
　）（Ｘ＝０．７９２　、　）’＝０．１９８　、　ｚ
＝０．０１　）（ｘ＝０．３９６　、３’＝０．５９４
　、　ｚ＝０．０１　）（ｘ＝０．１５　、　ｙ＝０．
３５　、　ｚ＝０．５０　）（ｘ＝０．２７　、　ｙ＝
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ｙ−タングステン酸鉛［Ｐｂ　（
Ｍｎ　ｚ７ｓＷｓ／３）０３　）を主成分に対して０．
０５−′−７２ｍｏ１％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り詳細に説明する。

出発原料として純ｇ　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（
熟）、酸化チタン（Ｔｔｏｚ）、酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯｚ）、および炭酸マンガン（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、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１６　ｖｔｍ、厚さ約２７！
屏の円板４枚と、直径１６闘、厚さ約１０コ翼の円柱を
作製した。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（６）
°Ｃ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２
０℃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
．５ｍｍ５幅２１ＭＩＷ、長さ１３篤糞の矩形板を１０
枚切り出しだ。支点間距離を９　ｍｒｎにより、三点る
式に従い、抗折強度τ（ｋｇ／薗〕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′Ｃ得られた
磁器の主成分［Ｐｂ（Ｍｇ□／、Ｗ□／２）Ｏｓ　］）
ｃ（：ＰｂＴｌＯｓ　）ｙ［ＰｂＺｒ０ｍ　：］ｚの配
合比Ｘ　ｙ　ｙ＊　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□／よ
Ｗ１／ｚ）Ｏｎ　−ＰｂＴｉ０．−ＰｂＺｒＯｓ　３成
分組成物に副成分としてＰｂ（Δ／Ｉｎ２／３Ｗ１／３
）Ｏｎを特定の割合いで添加含有せしめたものは、誘電
率が１１００−３７８０と高く、誘電損失が０．２〜４
．４チと小さく、比抵抗が２０℃において、２．９Ｘ１
♂２〜５．４Ｘ１０１３Ω・αと高く、しかも１２５℃
においても２．９Ｘ１０”〜１．４Ｘ１０１３Ω・のと
いう高い値を示シ、サラニ、抗折強度も９８０〜１３６
０ｋｇ／ｃｒｌ　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い磁器組成物であることがわかる。

こ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。図
は本発明の主成分範囲を示す。図に示す番号は表に示し
だ主成分配合比の番号に対応させである。

本発明は、主成分組成物を［Ｐｂ　（Ｍｇ　ｔ／ｚＷｘ
／＊）ｏｓ　）工（ＰｂＴｉＯｓ’ｌｌｙ［ＰｂＺｒＯ
ｓ〕ｚと表わしたときに（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．Ｏ
Ｏ）その組成範囲は、３成分組成図においてＮｏ、３ｅ
ＬＩＬＩＬ５．すなわち、３　：　Ｃｘ＝０．７２　、
ｙ＝ｏ、ｏｓ　、ｚ＝０．２０　）６　：　（ｘ＝０．
７９２　、）’＝０．１９８　、ｚ＝０．０１　）１６
　：　（ｘ＝０．３９６　、　７＝０．５９４　、ｚ＝
０．０１　）１８　：　（ｘ＝０．１５　、ｙ＝ｏ、ａ
ｓ　、ｚ　＝０．５０　）５　：　（ｘ＝０．２７　、
ｙ＝ｏ、ｏｓ、ｚ＝０．７０）で表示される各点を結ぶ
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０．０５−２ｍ
ｏＡ！係に限定される。

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を結ぶ線の外側では、高
温における比抵抗が小さくなシ実用的でない。

また副成分であるＰｂ　（Ｍｎｘ７．Ｗｓ７３）Ｏｓの
添加量が０．０５ｍｏ１％未満では抗折強度の改善効果
が小さく、２ｍｏ１％を超えると逆に抗折強度が小さく
なるだめ実用的でない。

【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。 特許出願人　日本電気株式会社

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　（Ｍｇ
   　ｖ□Ｗ工／ｚ）Ｏｎ）、チタン酸鉛［ＰｂＴｉ０ｓ）
   およびジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯｓ〕からなる３成分組
   成物を（Ｐｂ（Ｍｇｘ／ｚＷｘ／ｇ）Ｏｓ　）ｘ［Ｐｂ
   Ｔｉ０ｉ　）ｙ［ＰｂＺｒＯｓ　：ｌｚ　と表わしたと
   きに、（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．ｏｏ）との３成分組
   成図において、 （ｘ＝０．７２　、　ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０　
   ）（ｘ＝０．７９２　、　）’＝０．１９８　、ｚ＝０
   ．０１　）（ｘ＝０．３９６　、　ｙ＝０．５９４　、
   ｚ＝０．０１　）（ｘ＝０．１５　、　ｙ＝０．３５　
   、ｚ＝０．５０　）（ｘ＝０．２７　、　ｙ＝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・タングステン酸鉛ＣＰｂ　（Ｍｎ　ｚ／ａＷｘ
   ／５）Ｏｓ　］を主成分に対して０．０５〜２ｍｏｌ　
   ’ｌ＝添加含有せしめてなることを特徴とする磁器組成
   物。