JPS6046965A - 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性る絶縁抵
抗が高く、シ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
ａＴｉＯａ　）を主成分とする磁器が広く実用化されて
いることは周知の通りである。しかじななから、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、
パン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１０００℃以下で焼結できる磁器が必
要である０ 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ｌ」％さいと寿命が短くなる傾向
が１りシ、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力るため、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
枯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、破損したシすることがめる。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＃ｌ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。従って
、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。ところで、Ｐｂ（Ｍｇ、Ｉ
Ａζ）Ｏ，−ＰｂＴｉＯ，系磁器組成物については既に
エヌ・エヌ・クライニクと、エイ拳アイーアグラノフス
カヤ（フイジコ・トベルドゴーテラＶｏ１．２．ｉｌｋ
　１．７０ｐ　、　１９６０）　Ｎ、　Ｎ、　Ｋｒａｉ
ｎｉｋａｎｄ　Ａ、　１．　Ａｇｒａｎｏｖｓｋａｙａ
　（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄｏｇｏ　Ｔｅ１ａ、　Ｖ
ｏｌ。

２、　ＮＢ　１．　ｐｐ　７０〜７２　、　Ｊａｎｏａ
ｒａ　１９６０）よシ提案がアシｉた（　５ｒＪｂ　Ｉ
ＪｌＯｓ　）　ａ　（ＰｂＭｇｏ、＊Ｗ６．＊　Ｏｓ　
）　６（ただしｘ＝０〜ｏ、１０　、　ａは０．３５〜
０．５．、　ｂは０．５〜０．６５でちり、そして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５２−２１６
９９号公報に開示されてい渇しかしながら、いずれも比
抵抗に関する開示は全くされておらず、こ九らの磁器組
成物の実用性は明らかではなかった。また、本発明者達
は既に９１０℃〜９５０℃の温度で焼結できＰｂ（Ｍｇ
７〜）０．とＰｂＴ１０．系二成分からなシ、これを［
：Ｐｂ（均塙翫）０．〕工（ＰｂＴｉＯ，）　、−、、
と表わした時にＸが０．６５　＜　２≦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晶）Ｏｓ　ＰｂＴ
ｉ０．系をもむ三成分系については特開昭５１５−１１
１０１１号においてＰｂ（ＭｇＲ舅）Ｏｓ−ＰｂＴｉ０
．−Ｐｂ（Ｍｇ、／Ｊｂ％）へ系が、特開昭５５−１１
７８０９号においてＰｂ（Ｍｇ３４”３４）Ｏａ　Ｐｂ
ＴｉＯｓ　Ｐｈ（１’ｄｇｈＴＩＬｘ）へ系がそれぞれ
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
性は明らかでなく、またＰｂ　（Ｍｇ、ＩＡＱ）　０ｓ
−ＰｂＴ　ｉ　Ｏ，−Ｐｂ　（Ｍｇ、Ｔａ、）Ｏｓ系（
特開昭５５−１１７８０９号）の焼結温度は１０００〜
１１５０℃の高温でちるため、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
めり九さらに特開昭５←４Ｂ００４号においてＰｂＺｒ
Ｏｌ−Ｐｂ（Ｍｇ、Ｎｂイ）Ｏｎ　Ｐｂ　（Ｍｇ、Ｊ曳
）０３系が開示されているが焼結温度が１０００〜１１
５０ω高温であるため、銀、ニッケルを主成分とする安
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、本発明者達は既にＰｂ（ｙｉｇ４ζ）Ｏｓ　Ｐｂ
ＴｉＣ１ａ−ＰｂＺｒ０１三成分組成物を提案している
（特願昭５６−１５７３１９号）。この組成物は、９０
０〜１０００℃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ｔＪ＼さい優れた特性含有している。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かった。

本発明は以上の点に鑑み、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１１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（Ｍｇψ舅）０、〕、チタン酸鉛
（ｐｂＴｔｏｓ〕　およびジルコン酸鉛［ｐｂｚｒｏｓ
：］からなる三成分組成物を（Ｐｂ　（Ｍｇｂ％）Ｏｓ
　）、　（ＰｂＴ　ｉ　Ｏｓ　）、［Ｐｂｚ　Ｔ０３　
〕、と表わしたときに（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００
）、このヨ成分組成図において、 （ｘ＝０．７２　、ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０）（
ｘ＝０．７９２　、　ｙ＝０．１９８　、　ｚ＝０．０
１　）（ｚ＝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（Ｐｂ（Ｍｎ、７〜）０．〕を主成分に
対して０．０５〜３ｍｏ、ｇ％添加含有せしめてなるこ
とを特徴とする（、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９９９％以上の酸化鉛（ＰｂＯ）酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）　、酸化タングステン（ＷＤ
、　）酸化チタン（Ｔｉ０３）　Ｓ酸化ジルコニウム（
ＺｒＯ，）および炭酸マンガン（ＭｎＣＯ，）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、直径１０ｍ、厚さ約２鱈の円板４枚と、直径１５
＋ｗ、厚さ約１０鰭の円柱を作製した。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℃で銀電極を焼き付け、デジタル
ＬＣＲメーターで周波数Ｉ　ＫＦＩｚ　、電圧Ｉ　Ｖｒ
、ｍ、ｌｌ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℃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０．５　ｖｘ　、幅２ｍ１Ｉ
Ｉ長さ１３ｍの矩形板を１０枚切り出した。支点間距離
を９ｆｉにより、三点法で破壊荷重Ｐｍ（Ｋ５’）を測
定し、τ−”　”！　ＣＫｐ／ａｌ〕なる式に従い、抗
折強度　ｗｔ τ（Ｋｙ／ｃｒｌ）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Ｃ
Ｐｂ（ｋン♀Ｏｓ　）、ＣＰｂＴ　１０ａ　）　ｙ　（
ＰｂｚｒＯｓ　〕ｚ−− 表に示した結果から明らかなように、Ｐｂ（Ｍｇ、Ｗ、
）０、−ＰｂＴｉＯ，−ＰｂＺｒＯ，三成分組成物に副
成分としてＰｂ　（ＭｒＩｆｓ）”ｓを添加含有せしめ
た本発明の範囲内のものは、誘電率が１１２０〜３８４
０と高く、誘電損失が０．２〜４５チと小さく、比抵抗
が２０℃において、３、　Ｉ　Ｘ　１０”〜５，６刈ｏ
　１ｊΩ・Ｃと高く、しかも１２５℃においても３．５
Ｘ１０”〜１．５Ｘ１０”Ω・σという高い値を示し、
さらに抗折強度も９Ｂ０〜ｘ３９ｏＫＰ／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い磁器組
成物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。

なお、本発明の主成分組成物を［ｐｂ　（Ｍｇ　、Ｆ　
！Ｏ１）工（ＰｂＴＩＯｌ：）　（：ＰｂＺｒ０ｓ）　
と表わしたときに（ただしｙ　ｚ ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ　＝　１．００　）その組成は、三
成分組成図にオイ−７ｒｉ＆１３．Ｎｎ　６，１ｌｋ１
６　、　ｌ＆１８　、　ｌ’ｋ　５で示される。

３：（Ｘ＝０．７２　、ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０
　）６　：　（ｘ＝０．７９２．　ｙ＝＝０．１９８．
　ｚ＝０．０１　）１６：　（ｘ＝０．３９６．　ｙ＝
０．５９４．　ｚ＝０．０１）１８：　（Ｘ＝０．１５
　、ｙ＝０．３５　、ｚ＝０．５０）５　：　（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限定さ
れ、副成分の添加含有貴社、主成分に対して０．０５〜
３　ｍｏ１％に限定される。主成分組成範囲を表わす三
成分組成図において、点６．３゜５．１８．１６を結ぶ
綜の外側では誘電率が少なくなシ実用的でない。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
カヤ実用的でない。

また、副成分であるＰｂ　（Ｒ’１ｎｉｓ）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、３ｍｏ１％を越えると逆に抗折強度が小さくなる
ため実用的でない。

なお、図に本発明の主成分組成範囲を示す。図に示した
番号り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。 ゝ、 （、へゴｉ−］士内原　晋　１、”） ゛・、〜ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マグネシウム・タングステン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ−一）ｏ
   ｓ〕＋チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）およびジルコン酸鉛
   ＣＰｂＺｒＯｓ〕からなる３成分組成物を（Ｐｂ　（−
   ζイ）ｏｓ　〕、　［ＰｂＴｉＯｓ　’：’ｙ［−Ｐｂ
   Ｚｒ０３　〕、と表わしたときに、（ただし、ｘ＋ｙ＋
   ｚ＝１．ｏＯ）この３成分組成図において （ｘ＝０．７２　、ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０）（
   Ｘ＝０．７９２　、ｙ＝０．１９８　、ｚ＝０．０１　
   ）ｌｘ＝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（Ｐｂ　（Ｍｎ晶）Ｏｓ　：］を主成分に対してＯ，
   ＯＳ〜３　ｍｏ１％添加含有せしめてなることを特徴と
   する磁器組成物。