JPS6224389B2 - - Google Patents
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- JPS6224389B2 JPS6224389B2 JP57011382A JP1138282A JPS6224389B2 JP S6224389 B2 JPS6224389 B2 JP S6224389B2 JP 57011382 A JP57011382 A JP 57011382A JP 1138282 A JP1138282 A JP 1138282A JP S6224389 B2 JPS6224389 B2 JP S6224389B2
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Landscapes
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Description
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(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
とエイ、アイ、アグラノフスカヤ(フイジコ ト
ベルドゴテラ・Vol2No.1 70p 1960)N・N・
Krainik and A・I・Agrarovskaya(FiZiKo
Tverdogo TeIa、Vo・2、No.1、pp70〜72、
Januara 1960)より提案があり、また(Srx
Pb1-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(Mg1/2W
1/2)O3とPbTiO3系二成分からなりこれを〔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(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb(Mg1/3Nb
2/3)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(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb
(Mg1/3Ta2/3)O3系(特開昭55―117809)の焼
結温度は、1000〜1150℃の高温であるため銀、ニ
ツ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つた。さらに特開昭56
―48004においてPbZrO3―Pb(Mg1/3Nb2/3)O3
―Pb(Mg1/2W1/2)O3系が開示されているが、
焼結温度が1000〜1150℃の高温であるため、銀、
ニツ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つた。 また、本発明者達は既にPb(Mg1/2W1/2)O3
―PbTiO3―PbZrO3系三成分組成物を既に提案し
ている。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
得なかつた。 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、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〕およびジルコン酸鉛〔PbZrO3〕からな
る3成分組成物を〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x
〔PbTiO3〕y〔PbZrO3〕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 (x=0.72、y=0.08、z=0.20) (x=0.792、y=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・タンタル酸鉛〔Pb(Mn1/3Ta2/3)O3〕を主
成分に対して0.05〜8mol%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)、酸化ジル
コニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)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
製した。次に空気中900〜1000℃の温度で1時間
焼結した。焼結した円板4枚の上下面に銀電極を
600℃で焼付け、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によ
り、三点法で破壊荷重Pm〔Kg〕を測定し、 ι=3/2Pml/wt2(Kg/cm2〕なる式に従い、抗
折強 度ι〔Kg/cm2〕を求めた。ただし1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〔PbZrO3〕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
とエイ、アイ、アグラノフスカヤ(フイジコ ト
ベルドゴテラ・Vol2No.1 70p 1960)N・N・
Krainik and A・I・Agrarovskaya(FiZiKo
Tverdogo TeIa、Vo・2、No.1、pp70〜72、
Januara 1960)より提案があり、また(Srx
Pb1-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(Mg1/2W
1/2)O3とPbTiO3系二成分からなりこれを〔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(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb(Mg1/3Nb
2/3)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(Mg1/2W1/2)O3―PbTiO3―Pb
(Mg1/3Ta2/3)O3系(特開昭55―117809)の焼
結温度は、1000〜1150℃の高温であるため銀、ニ
ツ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つた。さらに特開昭56
―48004においてPbZrO3―Pb(Mg1/3Nb2/3)O3
―Pb(Mg1/2W1/2)O3系が開示されているが、
焼結温度が1000〜1150℃の高温であるため、銀、
ニツ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つた。 また、本発明者達は既にPb(Mg1/2W1/2)O3
―PbTiO3―PbZrO3系三成分組成物を既に提案し
ている。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
得なかつた。 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、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〕およびジルコン酸鉛〔PbZrO3〕からな
る3成分組成物を〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x
〔PbTiO3〕y〔PbZrO3〕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 (x=0.72、y=0.08、z=0.20) (x=0.792、y=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・タンタル酸鉛〔Pb(Mn1/3Ta2/3)O3〕を主
成分に対して0.05〜8mol%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)、酸化ジル
コニウム(ZrO2)、酸化タンタル(Ta2O5)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
製した。次に空気中900〜1000℃の温度で1時間
焼結した。焼結した円板4枚の上下面に銀電極を
600℃で焼付け、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によ
り、三点法で破壊荷重Pm〔Kg〕を測定し、 ι=3/2Pml/wt2(Kg/cm2〕なる式に従い、抗
折強 度ι〔Kg/cm2〕を求めた。ただし1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〔PbZrO3〕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(Mg
1/2W1/2)O3―PaTiO3―PbZrO3三成分組成物に
副成分として、Pb(Mn1/3Ta2/3)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
1100〜3950と高く、誘電損失が0.1%〜4.6%と小
さく、比抵抗が20℃において、4.5×1012〜6.2×
1013Ω・cmと高くしかも125℃においても9.4×
1011〜3.0×1013Ω・cmという高い値を示し、さら
に、抗折強度も980〜1350Kg/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(Mg1/2
W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔PbZrO3〕zと表わした
ときに(ただし、x+y+z=1.00)、 その組成は、3成分組成図においてNo.3,6,
16,18,5で表示される。 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、副成分の添加含有量は主成分に
対して0.05〜8mol%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り実用的でない。 また副成分であるPb(Mn1/3Ta2/3)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、8mol%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。 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。
1/2W1/2)O3―PaTiO3―PbZrO3三成分組成物に
副成分として、Pb(Mn1/3Ta2/3)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
1100〜3950と高く、誘電損失が0.1%〜4.6%と小
さく、比抵抗が20℃において、4.5×1012〜6.2×
1013Ω・cmと高くしかも125℃においても9.4×
1011〜3.0×1013Ω・cmという高い値を示し、さら
に、抗折強度も980〜1350Kg/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(Mg1/2
W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔PbZrO3〕zと表わした
ときに(ただし、x+y+z=1.00)、 その組成は、3成分組成図においてNo.3,6,
16,18,5で表示される。 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、副成分の添加含有量は主成分に
対して0.05〜8mol%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り実用的でない。 また副成分であるPb(Mn1/3Ta2/3)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、8mol%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。 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。
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(Mg
1/2W1/2)O3〕、チタン酸鉛〔PbTiO3〕およびジ
ルコン酸鉛(PbZrO3〕からなる3成分組成物を
〔Pb(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔PbZrO3〕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 (x=0.72、y=0.08、z=0.20) (x=0.792、y=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・タンタル酸鉛〔Pb(Mn1/3Ta2/3)O3〕を主
成分に対して0.05〜8mol%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 (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57011382A JPS58130162A (ja) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | 磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57011382A JPS58130162A (ja) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | 磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58130162A JPS58130162A (ja) | 1983-08-03 |
JPS6224389B2 true JPS6224389B2 (ja) | 1987-05-28 |
Family
ID=11776454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57011382A Granted JPS58130162A (ja) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | 磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58130162A (ja) |
-
1982
- 1982-01-27 JP JP57011382A patent/JPS58130162A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58130162A (ja) | 1983-08-03 |