JPS6227027B2 - - Google Patents
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- JPS6227027B2 JPS6227027B2 JP57058563A JP5856382A JPS6227027B2 JP S6227027 B2 JPS6227027 B2 JP S6227027B2 JP 57058563 A JP57058563 A JP 57058563A JP 5856382 A JP5856382 A JP 5856382A JP S6227027 B2 JPS6227027 B2 JP S6227027B2
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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・スペシフイケーシヨン
(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み
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・アグラノフスカヤ〔N.N..
Krainik and A.I.Agranovskaya(Fiziko
Tverdogo Tela,Vo.2,No.1,pp.70〜
72Janvara1960)〕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、本発明者等は既に
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(Mg1/2W1/2)O3−PbTiO3−Pb(Mg1/3
Nb2/3)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(Ni
1/3Nb2/3)O3〕からなる3成分組成物を、〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb(Ni1/3Nb
2/3)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ニオブ(Nb)、
タンタル(Ta)およびアンチモン(Sb)の中か
ら少なくとも一種以上を選び、これらの元素を主
成分に対して0.02〜3原子%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(TiO)、および酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化
タンタル(Ta2O5)および酸化アンチモン
(Sb2O3)を使用し、表に示した配合比となるよう
に秤量する。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、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、デイジタ
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=3/2 Pm/wt2〔Kg/cm2〕なる式に従い、抗折強度τ 〔Kg/cm2〕を求めた。ただしは支点間距離、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・スペシフイケーシヨン
(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み
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・アグラノフスカヤ〔N.N..
Krainik and A.I.Agranovskaya(Fiziko
Tverdogo Tela,Vo.2,No.1,pp.70〜
72Janvara1960)〕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、本発明者等は既に
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(Mg1/2W1/2)O3−PbTiO3−Pb(Mg1/3
Nb2/3)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(Ni
1/3Nb2/3)O3〕からなる3成分組成物を、〔Pb
(Mg1/2W1/2)O3〕x〔PbTiO3〕y〔Pb(Ni1/3Nb
2/3)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ニオブ(Nb)、
タンタル(Ta)およびアンチモン(Sb)の中か
ら少なくとも一種以上を選び、これらの元素を主
成分に対して0.02〜3原子%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(TiO)、および酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化
タンタル(Ta2O5)および酸化アンチモン
(Sb2O3)を使用し、表に示した配合比となるよう
に秤量する。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、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、デイジタ
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=3/2 Pm/wt2〔Kg/cm2〕なる式に従い、抗折強度τ 〔Kg/cm2〕を求めた。ただしは支点間距離、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】
表に示した結果から明らかなように、Pb(Mg
1/2W1/2)O3−PbTiO3−Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
三成分組成物に副成分としてNb,Ta,Sbの中か
ら少なくとも一種以上を添加含有せしめた本発明
の範囲内のものは、誘電率が3170〜15120と高
く、誘電損失が0.5〜4.6%と小さく比抵抗が20℃
において2.7〜1012〜2.7×1013Ω・cmと高く、し
かも125℃においても5.8×1010〜3.5×1012Ω・cm
という高い値を示し、さらに抗折強度も990〜
1410Kg/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(Mg1/2
W1/2)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
0.02〜3原子%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、実用的でない。 また副成分であるNb,Ta,Sbはそのうちの一
種以上の元素の添加量が0.02原子%未満では抗折
強度の改善効果が小さく、3原子%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−PbTiO3−Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
三成分組成物に副成分としてNb,Ta,Sbの中か
ら少なくとも一種以上を添加含有せしめた本発明
の範囲内のものは、誘電率が3170〜15120と高
く、誘電損失が0.5〜4.6%と小さく比抵抗が20℃
において2.7〜1012〜2.7×1013Ω・cmと高く、し
かも125℃においても5.8×1010〜3.5×1012Ω・cm
という高い値を示し、さらに抗折強度も990〜
1410Kg/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(Mg1/2
W1/2)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
0.02〜3原子%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、実用的でない。 また副成分であるNb,Ta,Sbはそのうちの一
種以上の元素の添加量が0.02原子%未満では抗折
強度の改善効果が小さく、3原子%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(Ni
1/3Nb2/3)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ニオブ(Nb),
タンタル(Ta),およびアンチモン(Sb)の中か
ら少なくとも一種以上を選び、これらの元素を主
成分に対して0.02〜3原子%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 |
---|---|---|---|
JP57058563A JPS58176175A (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 |
---|---|---|---|
JP57058563A JPS58176175A (ja) | 1982-04-08 | 1982-04-08 | 磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58176175A JPS58176175A (ja) | 1983-10-15 |
JPS6227027B2 true JPS6227027B2 (ja) | 1987-06-11 |
Family
ID=13087915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57058563A Granted JPS58176175A (ja) | 1982-03-17 | 1982-04-08 | 磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58176175A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0292858A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-03 | Nec Corp | 磁器組成物の製造方法 |
-
1982
- 1982-04-08 JP JP57058563A patent/JPS58176175A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58176175A (ja) | 1983-10-15 |