JPS6224382B2 - - Google Patents
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- JPS6224382B2 JPS6224382B2 JP57058565A JP5856582A JPS6224382B2 JP S6224382 B2 JPS6224382 B2 JP S6224382B2 JP 57058565 A JP57058565 A JP 57058565A JP 5856582 A JP5856582 A JP 5856582A JP S6224382 B2 JPS6224382 B2 JP S6224382B2
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Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
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(BaTiO3)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(BaTiO3)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、ニツ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ペシフイケイシヨン
(Military Specification)のMIL―C―55681Bに
おいて、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、積層形チツプコンデンサの場合は、チツ
プコンデンサを基板に実装したとき、基板とチツ
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、チツプコンデンサに機械的な歪が
加わり、チツプコンデンサにクラツクが発生した
り、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イツプコンデンサの場合
も、外装樹脂の応力で、デイツプコンデンサにク
ラツ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、クラツクが入りやすく、容易に破損する
ため、信頼性が低くなる。したがつて、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(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3系磁
器組成物については既にエヌ.エヌ.クライニ
ク、エイ.アイ.マグラノフスカヤN.N.Krainik
and A.I.Agrarovskaya(Fiziko Tverdogo
Tela,Vo2,No.1.pp70〜72,Janvara1960)より
提案があり、また(SrxPb1-XTiO3)a
(PbMg0.5W0.5O3)b〔ただし、x=0〜0.10、a
は0.35〜0.5、bは0.5〜0.65であり、そしてa+
b=1〕について、モノリシツクコンデンサおよ
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
かつた。また、本発明者達は既に910〜950℃の温
度で焼結でき、Pb(Mg1/2W1/2)O3とPbTiO3
二成分系からなり、これを、〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕X(PbTiO3〕1-X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つた。 また、Pb(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3系を含
む三成分系については、特開昭55―111011におい
てPb(Mg1/2W1/23O)―PbTiO3―Pb
(Mg1/3Nb2/3)O3系が、特開昭55―117809にお
いてPb(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb
(Mg1/3Ta2/3)O3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つた。 また、本発明者達は既にPb(Mg1/2W1/2)
O3―PbTiO3―Pb(Ni1/3Nb2/3)O3三成分組成
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(Mg1/2W1/2)O3〕、チタン酸鉛
〔PbTiO3〕およびニツケル・ニオブ酸鉛〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕からなる3成分組成物を、
〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕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=0.01) (x=0.195,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、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(Mn1/3Nb2/3)O3〕を主
成分に対して、0.05〜10mol%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(WO3)、酸化チタン(TiO2)、酸化ニツ
ケル(NiO)および酸化ニオブ(Nb2O5)、およ
び炭酸マンガン(MnCO3)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、口別、乾燥後、有機バインダーを入れ、整粒
後プレスし、直径16mm厚さ約2mmの円板4枚と、
直径16mm、厚さ約10mm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1KHz、電圧1Vr.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0.5mm、幅2mm、長さ約13mmの矩
形板を10枚切り出した。支点間距離を9mmにと
り、二点法で破壊荷重Pm〔Kg〕を測定し、τ=
3/2Pml/Wt2〔Kg/cm2〕なる式に従い、抗折強度
τ 〔Kg/cm2〕を求めた。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点の平均値より求めた。このようにして得ら
れた磁器の主成分〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x
〔PbTiO3〕y〔Pb(Ni1/3Nb2/3)O3〕zの配合比
x,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。
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(BaTiO3)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(BaTiO3)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、ニツ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ペシフイケイシヨン
(Military Specification)のMIL―C―55681Bに
おいて、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、積層形チツプコンデンサの場合は、チツ
プコンデンサを基板に実装したとき、基板とチツ
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、チツプコンデンサに機械的な歪が
加わり、チツプコンデンサにクラツクが発生した
り、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イツプコンデンサの場合
も、外装樹脂の応力で、デイツプコンデンサにク
ラツ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、クラツクが入りやすく、容易に破損する
ため、信頼性が低くなる。したがつて、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(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3系磁
器組成物については既にエヌ.エヌ.クライニ
ク、エイ.アイ.マグラノフスカヤN.N.Krainik
and A.I.Agrarovskaya(Fiziko Tverdogo
Tela,Vo2,No.1.pp70〜72,Janvara1960)より
提案があり、また(SrxPb1-XTiO3)a
(PbMg0.5W0.5O3)b〔ただし、x=0〜0.10、a
は0.35〜0.5、bは0.5〜0.65であり、そしてa+
b=1〕について、モノリシツクコンデンサおよ
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
かつた。また、本発明者達は既に910〜950℃の温
度で焼結でき、Pb(Mg1/2W1/2)O3とPbTiO3
二成分系からなり、これを、〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕X(PbTiO3〕1-X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つた。 また、Pb(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3系を含
む三成分系については、特開昭55―111011におい
てPb(Mg1/2W1/23O)―PbTiO3―Pb
(Mg1/3Nb2/3)O3系が、特開昭55―117809にお
いてPb(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb
(Mg1/3Ta2/3)O3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つた。 また、本発明者達は既にPb(Mg1/2W1/2)
O3―PbTiO3―Pb(Ni1/3Nb2/3)O3三成分組成
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(Mg1/2W1/2)O3〕、チタン酸鉛
〔PbTiO3〕およびニツケル・ニオブ酸鉛〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕からなる3成分組成物を、
〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕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=0.01) (x=0.195,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、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(Mn1/3Nb2/3)O3〕を主
成分に対して、0.05〜10mol%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(WO3)、酸化チタン(TiO2)、酸化ニツ
ケル(NiO)および酸化ニオブ(Nb2O5)、およ
び炭酸マンガン(MnCO3)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、口別、乾燥後、有機バインダーを入れ、整粒
後プレスし、直径16mm厚さ約2mmの円板4枚と、
直径16mm、厚さ約10mm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1KHz、電圧1Vr.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0.5mm、幅2mm、長さ約13mmの矩
形板を10枚切り出した。支点間距離を9mmにと
り、二点法で破壊荷重Pm〔Kg〕を測定し、τ=
3/2Pml/Wt2〔Kg/cm2〕なる式に従い、抗折強度
τ 〔Kg/cm2〕を求めた。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点の平均値より求めた。このようにして得ら
れた磁器の主成分〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x
〔PbTiO3〕y〔Pb(Ni1/3Nb2/3)O3〕zの配合比
x,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】
【表】
表に示した結果から明らかなように、Pb
(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3三成分組成物に副成分とし
て、Pb(Mn1/3Nb2/3)O3を添加含有せしめた
本発明の範囲内のものは、誘電率が2930〜13060
と高く、誘電損失が0.2〜3.1%と小さく、比抵抗
が20℃において2.1×1012〜1.6×1013Ω・cmと高
く、しかも125℃においても8.3×1010〜3.4×1012
Ω・cmという高い値を示し、さらに抗折強度も
990〜1430Kg/cm2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1050℃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
(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕zと表わしたときに(ただ
し、x+y+z=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=0.01) (x=0.495 y=0.495 z=0.01) (x=0.195 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、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0.05〜10mol%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を結ぶ線の外側では、キユリー点が実
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、
キユリー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(Mn1/3Nb2/3)O3の添加
量が0.05mol%未満では抗折強度の改善効果が小
さく、10mol%を超えると逆に抗折強度が小さく
なるため実用的ではない。 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。
(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3三成分組成物に副成分とし
て、Pb(Mn1/3Nb2/3)O3を添加含有せしめた
本発明の範囲内のものは、誘電率が2930〜13060
と高く、誘電損失が0.2〜3.1%と小さく、比抵抗
が20℃において2.1×1012〜1.6×1013Ω・cmと高
く、しかも125℃においても8.3×1010〜3.4×1012
Ω・cmという高い値を示し、さらに抗折強度も
990〜1430Kg/cm2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1050℃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
(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕zと表わしたときに(ただ
し、x+y+z=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=0.01) (x=0.495 y=0.495 z=0.01) (x=0.195 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、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0.05〜10mol%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を結ぶ線の外側では、キユリー点が実
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、
キユリー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(Mn1/3Nb2/3)O3の添加
量が0.05mol%未満では抗折強度の改善効果が小
さく、10mol%を超えると逆に抗折強度が小さく
なるため実用的ではない。 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。
た組成点を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 マグネシウム・タングステン酸鉛〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕、チタン酸鉛〔PbTiO3〕およ
びニツケル・ニオブ酸鉛〔Pb(Ni1/3Nb2/3)
O3〕からなる3成分組成物を〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3〕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=0.01) (x=0.195,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、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(Mn1/3Nb2/3)O3〕を主成分に
対して0.05〜10mol%添加含有せしめてなること
を特徴とする磁器組成物。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57058565A JPS58176177A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 磁器組成物 |
US06/475,538 US4450240A (en) | 1982-03-17 | 1983-03-15 | Ceramic compositions having high dielectric constant and high specific resistivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57058565A JPS58176177A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58176177A JPS58176177A (ja) | 1983-10-15 |
JPS6224382B2 true JPS6224382B2 (ja) | 1987-05-28 |
Family
ID=13087967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57058565A Granted JPS58176177A (ja) | 1982-03-17 | 1982-04-08 | 磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58176177A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6033257A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-20 | 日本電気株式会社 | 磁器組成物 |
-
1982
- 1982-04-08 JP JP57058565A patent/JPS58176177A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58176177A (ja) | 1983-10-15 |