JPS6236326B2 - - Google Patents
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- JPS6236326B2 JPS6236326B2 JP57017355A JP1735582A JPS6236326B2 JP S6236326 B2 JPS6236326 B2 JP S6236326B2 JP 57017355 A JP57017355 A JP 57017355A JP 1735582 A JP1735582 A JP 1735582A JP S6236326 B2 JPS6236326 B2 JP S6236326B2
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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、誘導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Vol.2、No.1、70p、1960)〔N.N.
Krainik and A.I.Agranovskaya(Fiziko
Tverdogo Tela、Vo.2、No.1、pp70、
Januara1960)〕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と表わした時に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
(Mg1/3Nb2/3)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
で焼結できる誘電率が高く、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・アンチモン酸鉛〔Pb(Mn1/3Sb2/3)O3〕を
主成分に対して0.05〜5mol%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%以上の酸化物
(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)、酸化アンチモン(Sb2O3)、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分間印加して絶縁性抵抗を温度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13mmの矩形板
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、τ=3/2Pml/W
t2 〔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。
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、誘導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Vol.2、No.1、70p、1960)〔N.N.
Krainik and A.I.Agranovskaya(Fiziko
Tverdogo Tela、Vo.2、No.1、pp70、
Januara1960)〕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と表わした時に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
(Mg1/3Nb2/3)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
で焼結できる誘電率が高く、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・アンチモン酸鉛〔Pb(Mn1/3Sb2/3)O3〕を
主成分に対して0.05〜5mol%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%以上の酸化物
(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)、酸化アンチモン(Sb2O3)、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分間印加して絶縁性抵抗を温度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13mmの矩形板
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、τ=3/2Pml/W
t2 〔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
(Mg1/2W1/2)O3−PbTiO3−PbZrO3三成分組
成物に副成分としてPb(Mn1/3Sb2/3)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1080〜3720と高く、誘電損失が0.1%〜5.0%と
小さく、比抵抗が20℃において1.6×1012〜6.2×
1013Ω・cmと高く、しかも125℃においても5.2×
1011〜2.1×1013Ω・cmという高い値を示し、さら
に、抗折強度も980〜1450Kg/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
(Mg1/2W1/2)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0.05〜10mol%に限定される。主成分組成
物を表わす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(Mn1/3Sb2/3)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、5mol%を超えると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。
(Mg1/2W1/2)O3−PbTiO3−PbZrO3三成分組
成物に副成分としてPb(Mn1/3Sb2/3)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1080〜3720と高く、誘電損失が0.1%〜5.0%と
小さく、比抵抗が20℃において1.6×1012〜6.2×
1013Ω・cmと高く、しかも125℃においても5.2×
1011〜2.1×1013Ω・cmという高い値を示し、さら
に、抗折強度も980〜1450Kg/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
(Mg1/2W1/2)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0.05〜10mol%に限定される。主成分組成
物を表わす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(Mn1/3Sb2/3)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、5mol%を超えると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
(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・アンチモン酸鉛〔Pb(Mn1/3Sb2/3)O3〕を
主成分に対して0.05〜5mol%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 |
---|---|---|---|
JP57017355A JPS58135509A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57017355A JPS58135509A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58135509A JPS58135509A (ja) | 1983-08-12 |
JPS6236326B2 true JPS6236326B2 (ja) | 1987-08-06 |
Family
ID=11941734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57017355A Granted JPS58135509A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58135509A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6033261A (ja) * | 1983-08-04 | 1985-02-20 | 日本電気株式会社 | 磁器組成物 |
-
1982
- 1982-02-05 JP JP57017355A patent/JPS58135509A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58135509A (ja) | 1983-08-12 |