JPS6049502A - 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Ｚ：÷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結
縁抵抗が高く、しかも機緘的強度（の高い磁器組成物に
関するものである。

従来、ｈｊ電体磁器組成物として、チタン酸バリウム（
ＢａＴｉ０３）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（ＢａＴｉＯｘ）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耐え得る材料、例えば白金
、パラジウムなどの高価な貴金団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４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だめ、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り、破損したりすることがある。ま
だ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だめ、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
は実用上極めて重要なことである。

ところで、Ｐｂ（Ｍｇｘ／ｚＶＶ１／ｚ）Ｏｘ　ｐｂ’
ｒｉｏ３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（ブイジコ　トペルドゴテラＶ
ｏ１．２ｔＮｏ−１＋７０ｐ　１９６０　）Ｎ、Ｎ、Ｋ
ｒａｉｎｉｋ　ａｎｄ　Ａ−１、Ａｇｒａｎｏｖｓｋａ
７ａ（Ｆｉｚｉｋｏ　Ｔｖｅｒｄｏｇｏ　Ｔｅ１ａ＋Ｖ
ｏ−２ｔＮｏ−１、ｐｐ７０〜７２．　Ｊａｎｏａｒａ
　１９６０　）よシ提案ｄＥあシ、また（ＳｒＸ　Ｐｂ
　１−ＸＴ　１０３）Ｂ　（ＰｂＭｇ　ｏ、ｓＷｏ、ｓ
Ｏｓ　）ｌ）　（ただし、Ｘ＝ｏ〜ｏ、ｉｏ、ａ＝０　
、３５〜Ｏ。５、ｂ＝０．５〜０．６５、ａ＋ｂ＝＝１
）についても、モ／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、
また訪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い。一方、本発明者等は既に９１
０°Ｃ−９５０℃の温度で焼結でき、Ｐｂ　（Ｍｇ　１
／２Ｗ”／２）ＯｓとＰｂＴｉＯｓとの２成分系からな
り、これを（ｐｂ（Ｍｇ工／ｚＷｉ／Ｊ　Ｏｓ　）工（
ＰｂＴｉＯｍ〕□１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。しかしながら上記組成
物はいずれも機械的強度が低かため、その用途は自ら狭
い範囲に１服定せざるを得なかった。

−またｐｂ（旋、７ｚＶｂ７２）Ｃｈ　ＰｂＴｉＯ３系
を含む、３成分系については、特開昭５５−１１１０１
１号に、Ｐｂ（ＭｇエバＷ１７ｚ）Ｏｓ−ＰｂＴｉＯｓ
−Ｐｂ（Ｍｇ□／ａＮｂ　２　／　３　）ｏｓ系が開示
され、特開ＪＩＢ　５５−１１７８０９　号Ｋ、Ｐｂ（
Ｍｇｚ／ｚＷｙ２）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯａ−Ｐｂ（Ｍｇ工
／３Ｔａ　２／２）０３系が開示されている。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不明でちる。またＰｂ
（Ｍｇｔ／ｚＷｓ／２）Ｏｓ　ＰｂＴｉＯ８Ｐｂ（Ｍｇ
□／ｚＷｚ／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５
６−４８００４号において、ＰｂＺｒＯｓ　Ｐｂ（Ｍｇ
ｘ／３Ｎｂｚ／３）０３Ｐｂ（１’ｉ’ｆｆｇＶ／２Ｗ
□／２）Ｏ３系が開示されているが、これは、焼結温度
が１０００〜１１５０°Ｃの高温であるだめ、矢張り銀
、ニッケル等を主成分とする安価な金４を内部電極とし
て使用するのは困難である。

また、本発明者等は既にＰｂ　（Ｍｇ　１／ｚＷｓ　／
　２　）Ｏｓ　、ＰｂＴｉＯｓ　ＰｂＺｒ０．３成分組
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’Ｃ。

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ｅ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、特に機械的強度が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、ｉグネシウム
ψタングステン酸鉛〔Ｐｂ（Ｍｇ工／、Ｗ□７ｚ）Ｏｓ
、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯｓ：］およびジルコン酸鉛（
ＰｂＺｒＯｓ）からなる３成分組成物を〔Ｐｂ（Ｍｇｉ
／ｚＷｘ／１）Ｏｘ　）ｚ［ＰｂＴｉＯｓ　）ｙ（Ｐｂ
ＺｒＯｓ　）ｚと表わしたときに（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ
＝１．００）、この３成分組成図におりで （ｘ＝０．．７２　、　ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２０
）（’ｘ＝０．７９２．７＝０．１９８．ｚ＝ｏ、ｏｌ
）Ｃｘ＝０．３９６．７＝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・ニオブ
酸鉛ＣＰｂ（ＭＲｓ／２Ｎｂｓ７ＪＯｓを主成分に対し
て０．０５〜８ｍｏＡ’％を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。

出島原料として純度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（ＴｉＯｚ）、酸化ンルコニウム（
ＺｒＯ＊）、酸化ニオブ（Ｎｂｚ　Ｏｓ　）、および炭
酸マンガン（ＭｎＣＯ８）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１６配、厚さ約２期の円板４枚と、直径１６　篇ｍ
　。

厚、さ約１０朋の円柱を作製した。次にこの試料を空気
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。次に超絶縁抵抗鼾で５０Ｖの電圧を１分間印加し
て絶、線抵抗を温度２０℃と１２５℃とで測定ノ し、比抵抗を算出した。機械的性質を抗折強度で評価す
るだめ、゛焼結した円柱から厚さ０．５門、幅２ｍｍ１
長さ１３罷の矩形板を１０枚切り出した。支点間距離を
９冊にとり、三点法で破壊荷重Ｐｍ　（ｋｇ）を度τ（
ｋ−）をめた。ただしｉ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（ＰｂＯ１１ｇ　
ｘ７ｔＷ１／２）ＯＢ　）註ＰｂＴｉＯｓ　）ｙ（Ｐｂ
ＺｒＯｓ）ｚの配合比Ｘ１ｙＩＺおよび副成分添加量と
誘電室、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′。

（以下余白） −〇 表に示した結果から明らかなように、Ｐｂ（Ｍｇ□／２
Ｗ＋／２）Ｏｉ　ＰｂＴｔＯ，ＰｂＺｒＯｓ３成分組成
物に副成分としてＰｂ　（Ｍｎ　ｘ／ｚＮｂ□／２）０
３を特定の割合いで添加含有せしめたものは、誘電率が
１０４０〜３６８０と高く、誘電損失がＯ−１〜４．５
％と小さく、比抵抗が２０℃において、３．５Ｘ１０−
５．９Ｘ１０　Ω・確と高く、しかも１２５℃において
も５．７Ｘ１０〜２．２Ｘ１０　Ω・ｃｍという高い値
を示し、さらに、抗折強度も９９０〜１３８０ｋＦ’ｉ
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。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
合比の番号に対応させである。

本発明は、主成分組成物を（Ｐｂ輪、／２Ｗ□／２）Ｏ
８）工［ＰｂＴ　ｉｏｓ　）ｙ（ＰｂＺｒＯｓ　）ｚと
表わしたときに、（ただし、Ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｌ　、　００
）その組成物の範囲は、３成分組成図においてＮｏ、３
．６＋１６＋ＩＬ５　で表示される。

３：（ｘ＝０．７２　、　ｙ＝０．０８　、ｚ＝０．２
０）６：（ｘ＝０．７９２．　ｙ＝０．１９８．　ｚ＝
０．０１）１６：（ｘ＝０．３９６．　ｙ＝０．５９４
．　ｚ＝ｏ、ｏｌ）１８：（ｘ−０，１５，ｙ−０，３
５，ｚ−０，５０）５：（ｘ＝０．２７　ｔ、ｙ二０．
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０．０５〜８ｉｎｏＡ％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を結ぶ腺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り実用的でない。

また副成分であるＰｂ　（Ｍｎ　ｔ／ｚＮｂ　５７ｘ）
　Ｏｓの添加量７５１．０５ｍｏｌ！　％未満では抗折
強度の改善効果が小さく、８ｍｏｄ　％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。

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
   　１／２Ｗ１／ｚ）Ｏｓ、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＣｈ　
   ：］およびジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯｘ　）からなる３
   成分組成物を（Ｐｂ　（Ｍｇ　５ｉｚＷｓ／ｚ　）Ｏｓ
   　）ｘ（ＰｂＴｉＯｓ　：１ｙ（ＰｂＺｒＯｓ　：ｌｚ
   と表わしたときに、（ただし、ｘ＋７＋ｚ＝１．００）
   この３成分組成図において、（ｘ＝０．７２　、　ｙ＝
   ０．０８　、ｚ＝０．２０）（ｘ：＝０．７９２．　ｙ
   ＝０．１９８．　ｚ＝ｏ−Ｏｆ）（ｘ＝０．３９６．７
   ＝０．５９４．　ｚ＝０．０１）（ｘ＝０．１５　、　
   ｙ＝ｏ、ａｓ　、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・ニオブ酸鉛［：Ｐｂ　（Ｍｎ□／
   ｚＮｂ　１／２）Ｏｓ　）を主成分に対して０．０５〜
   ８ｍｏ６％添加含有せしめてなることを特徴とする磁器
   組成物。