JPS6265971A - 誘電体磁器組成物およびその製法 - Google Patents

誘電体磁器組成物およびその製法

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JPS6265971A
JPS6265971A JP60204378A JP20437885A JPS6265971A JP S6265971 A JPS6265971 A JP S6265971A JP 60204378 A JP60204378 A JP 60204378A JP 20437885 A JP20437885 A JP 20437885A JP S6265971 A JPS6265971 A JP S6265971A
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stannate
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酒部 健一
明石 景泰
真吾 木村
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、チタン酸バリウムをベースとしたコンデンサ
ー用途として好適な誘電体磁器組成物およびその製法に
関するものである。
(従来の技術) 従来、チタン酸バリウムおよびチタン酸バリウムにシフ
ターやディプレッサ−などを配合し九組成物は、130
0〜1400Cの高温で焼結され、コンデンサーとして
使用されている。しかしながら、このような高温で焼結
し次場合、高価なジルコニアなどのセンタや焼結炉の損
耗をひきおこすとともに、焼結に要するエネルギーも多
量に必要であり、得られたコンデンサーはコストの高い
ものとなる。さらに、従来の組成物を用いて積層コンデ
ンサーを製造するためには、内部電極材料として、高温
の焼結温度に耐えうる白金、パラジウム等の高価な貴金
属を使うことが必要であり、得られた積層コンデンサー
は著しくコストの高いものとなる。それゆえ、センタや
焼結炉の損耗を小さくでき、さらには積層コンデンサー
を製造する際に、安価な銀金主成分とする内部電極を使
用することができる低温で焼結可能な誘電体組成物が強
く望まれている。
低い温度で焼結できるチタン酸バリウムを基材とした組
成物としては、90〜98.5重t%のチタン酸バリウ
ムと1.5〜10重tチの7ツ化リチウムを含有する系
が特開昭57−160965に開示されており、また、
特開昭58−155178および特開昭58−2078
1に酸化リチウムに7ツ化亜鉛またはフッ化銅を組み合
わせて便用する方法が開示されている。
ま九、チタン酸バリウムに酸化銅を添加することにより
、はぼ理論密度の焼結体が得られることが、トランディ
ジョン ブリティッシュ セラミック ン丈イアティー
(Trans、 Br1t、 Ceram。
Soc、、74,165(1975)]に示されており
、特開昭55−8200には、プロペスカイト酸化物に
CuO−Cu1Oの共融混合物ま九はCu0−CutO
・Me■01共融混合物を形成する化合物を添加し、1
000〜1200Cの範囲で焼結することを特徴とする
誘電体の製造方法が開示されている。
C発明が解決しようとする問題点) しかし、1価金属であるリチウムのフッ化物を1.5〜
10重檜憾と多量に添加し次場合には、高温負荷特性、
耐湿特性などの耐久性が悪化し易い欠点がある。
また、フッ化リチウムの単独の系は、チタン酸バリウム
ノBaOとT iO,ノーE−/l/比カ0.97〜0
.98のときのみに良好な結果が得られ、曲常の1.0
付近のものでは、誘電率が低く良好な結果が得られず、
フッ化リチウム系もフッ化物と酸化リチウムを組み合わ
せ次場合、揮発性の高い添加物であるため、素地の変形
が生じやすく、安定した製品が得られ難い欠点を有する
一方、酸化銅を用いた場合は、ダレインサイズが大きく
不均一であり、場合によっては数10μの巨大粒が生成
している念め、特性が不安定である。これにMeOx(
ただし、MeOxは周期律表のin、 V、 Vl、■
族の少なくとも1種の酸化物)を組み合せ几場合は(%
開昭5〜−53300号)、グレインが微少で均一な焼
結体が得られるが、誘電損失が大きいこと、絶縁抵抗が
低いこと等の欠点を有し、かつ、誘電率も低め。
し九がって、従来の技術では、誘電率が高く、絶縁抵抗
が高く、誘電損失が小ざく、グレインが微少で均一で、
低温で焼結し安定に製造できる誘電体組成物は知られて
いない。
c問題点を解決するだめの手段) 本発明者らは、種々検討を重ねた結果、チタン酸バリウ
ムに特定量の酸化銅と酸化リチウムを組み合わせること
により、上記した欠点のない誘電体が得られることを見
い出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、第1成分として89.0〜99.
6モル幅のチタン酸バリウム、第2成分として0.2〜
5.5モル幅の酸化リチウム、第6成分として0.2〜
5.5モル幅の酸化銅とからなる誘電体磁器組成物、お
よび第1成分として89.0〜99.6モル幅のチタン
酸バリウム、第2成分として0.2〜5.5モル幅の酸
化リチウム、第6成分として0.2〜5.5モル幅の酸
化銅からなる混合物を1000〜1200Cの温度で焼
結し、誘電体磁器組成物を製造する方法に関するもので
ある。
チタン酸バリウムに特定量の酸化銅と酸化リチウムを組
み合わせた混合物を、1000〜1200Cで焼結する
ことにより、酸化銅単独の場合に比べtanδの値は小
さく、グレインサイズは小さくて均一であり、絶縁抵抗
の大きな誘電体磁器組成物が得られる。焼結温度が10
00C未満では緻密な磁器が得られ難く、1200Cを
超えると粒生長が生じ易くなり、グレインサイズは大き
くなり易く、さらにtanδの値も大きくなる傾向を示
す。
さらに、特定のチタン酸塩、ジルコン酸塩、スズ酸塩か
ら選ばれた1種以上の特定量を@44成として組み合わ
せることによシ、上記特性を損ねることなく、室温付近
の誘電率の値を18000以上にまで変化させることが
可能となり、また、グレインサイズをより小さくするこ
とが可能である。
本発明で使用されるチタン酸バリウムは、同相法、液相
法、蓚酸塩法、アルコキシド法等のいずれの方法で製造
されたものでもよい。平均粒径が1μ以下と小さく、粒
径分布の均一なものを用いた場合、一層均一な微構造の
磁器が得られ、絶縁抵抗値も大きなものとなり、各種の
特性のばらつきも小さなものとなる。
本発明では、酸化リチウムおよび酸化銅とじて酸化物を
そのまま用いることができるが、水酸化物、炭酸塩など
の無機酸塩や蓚酸塩、アルコキシドなどの有機塩、いず
れのものも焼結温度以下で分解して酸化物となるものな
らば使用できる。酸化銅としては、1価のもの、2価の
ものおよび1価と2価が共存しているもの、いずれのも
のも使用できる。
また、本発明では、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウ
ム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、ジル
コン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸ス
トロンチウム、ジルコン酸鉛、スズ酸鉛、スズ酸カルシ
ウム、スズ酸ストロンチウム、スズ酸バリウムは、各々
PbTiO3,5rTi03、Cati03、MgTi
01、BaZrO3、CaZrO3,5rZr03 、
PbZrO3、PbSnO3、CaSnO3,5rSn
03、BaSnO3の通常の複合酸化物の形のものが好
適に用いられる。
本発明の磁器組成物中のチタン酸バリウムの割合は、8
9.0〜99.6モル幅の範囲である。その割合が99
76モル幅より多いと、1200C以下の温度で焼結が
困難となり、゛また、89.0モル幅より少ないと、焼
結時に著しい素地の変形が生じる。焼結性がよく、かつ
素地の変形がほとんど生じない好ましい範囲は92.5
〜99.4モル幅である。
酸化リチウムの割合は、各々Li2Oの形として0.2
〜5.5モル幅の範囲である。5.5モル幅を超えると
、焼結時に素地の変形、融着が生じる。
0.2モル幅未満では、添加の効果がほとんど認められ
ない。焼結性がよく、充分高い絶縁抵抗を与える最も好
ましい範囲は0.6〜5.5モル幅の範囲である。
酸化銅の割合は、CuOとして0.2〜5.5モル幅の
範囲である。5.5モル幅より多い場合は、素地の変形
が著しくなるとともに、誘電損失の値が大きくなる。ま
た、焼結性のグレインサイズが不均一で、大きくなる。
0.2モル幅より少ない場合は、低温焼結が困難となる
。焼結体のグレインサイズが均一で、はとんど素地の変
形がみられず、かつ誘電損失の極めて小さくなる好まし
い範囲は0.3〜4.0モル幅の範囲である。
さらに、絶縁抵抗が良好で、誘電損失も小さい最も良好
な結果は、酸化リチウムと酸化銅のモル比を1:3〜3
:1とした場合に得られる。
さらに、好適な実施態様において、チタン酸鉛、チタン
酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグ
ネシウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム
、ジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛、スズ酸鉛
、スズ酸カルシウム、スズ酸ストロンチウム、スズ酸バ
リウムから選ばれた1種以上の複合酸化物が、第1成分
、第2成分、第3成分の和100モルに対して2.5〜
40.0モル、より好ましくは5.0〜25.0モル添
加される。
その量が2.5モル未満では、添加の効果はあまり顕著
でなく、グレインサイズは小さくならず、さらに、誘電
率の値はあまシ大きくならない。40.0モルを超える
場合も、誘電率の値は小さなものとなり、絶縁抵抗の値
は小ζくなる傾向にある。
5.0〜25.0モル係の範囲で特に高い誘電率のもの
が得られる。スズ酸バリウムまたはスズ酸カルンウムま
たはこれらの混合物を用いた場合、誘電率の大きなもの
が得られ易くなる。
(実施例) 以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例1 チタン酸バリウムと酸化リチウムおよび酸化銅を表1の
割合に秤量し、純水を加えてナイロンポットとナイロン
ボールを用いて混合した。混合物を乾燥した後に、結合
剤としてポリビニルアルコールを適当債加え、造粒、乾
燥後、2j10IIL”の圧力で直径151jj厚み0
.6龍の円板状成形物を作成した。次に、これをジルコ
ニアのセンタに5枚積み重ね、表1に示した焼結条件で
焼結した。得られた円盤磁器の両直に10龍φの銀電極
を焼付け、種々の特性を測定した。誘電率と誘電損(t
anδ)LCRメーターを用いて、I KHz 、 I
 V。
20Cの条件で測定した。絶縁抵抗須は高絶縁抵抗計を
用い、5aavの電圧を印加し測定した。
また、磁器表面の走査型電子顕微鏡写真を撮り、グレイ
ンサイズを求めた。焼結密度は、円板の重量をマイクロ
メーターを用いて測定して得た体積で除して求めた。測
定結果を表2に示した。試料AI、2,4,6.7は本
発明の範囲外のものである。
本発明の範囲内のものは、表2から明らかなように、誘
電率が著しく高く、グレンサイズも10μm以下で極め
て均一であり、tanδ、IR等の電気特性に優れてい
る。また、磁器のそりも認められない。
表   1 表   2 試 実施例2 チタン酸バリウムと酸化銅、酸化リチウムを表3に示す
割合に秤量し、これらの和100モルに対してスズ酸バ
リウム、スズ酸カルシウムを表3の割合になるように添
加し、実施例1と同様の方法で円板を作成し焼成した。
得られた円板磁器の両面に銀1極を焼き付け、種々の電
気特性を測定した。測定結果を表4に示した。試料煮8
は本発明の範囲外のものである。
表2より明らかなよりに、スズ酸カルシウム、スス酸バ
リウム等の腹合ペロプスカイト酸化物を含む磁器は、室
温付近の誘電率が極めて高く、tanδ、IR等の電気
特性も優れていることがわかる。また、走査型電子顕微
鏡観察から、焼結体表面は5〜7μmの均一な粒子から
構成されており、試料のそシも認められない。
表    5 表    4

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1成分として89.0〜99.6モル%のチタ
    ン酸バリウム、第2成分として0.2〜5.5モル%の
    酸化リチウム、第5成分として0.2〜5.5モル%の
    酸化銅とからなる誘電体磁器組成物。
  2. (2)第1成分が92.5〜99.4モル%、第2成分
    が0.3〜5.5モル%、第3成分が0.3〜4.0モ
    ル%である特許請求の範囲第1項記載の誘電体磁器組成
    物。
  3. (3)第2成分と第5成分のモル比が1:3〜3:1で
    ある特許請求の範囲第1項または第2項記載の誘電体磁
    器組成物。
  4. (4)第1成分として89.0〜99.6モル%のチタ
    ン酸バリウム、第2成分として0.2〜5.5モル%の
    酸化リチウム、第3成分として0.2〜5.5モル%の
    酸化銅とからなる組成に、第4成分としてチタン酸鉛、
    チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン
    酸マグネシウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カル
    シウム、ジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛、ス
    ズ酸鉛、スズ酸カルシウム、スズ酸ストロンチウム、ス
    ズ酸バリウムから選ばれた1種以上を第1成分、第2成
    分、第5成分の和100モルに対して2.5〜40.0
    モル含有させてなる誘電体磁器組成物。
  5. (5)第4成分が5.0〜25.0モルである特許請求
    の範囲第4項記載の誘電体磁器組成物。
  6. (6)第4成分がスズ酸バリウムおよび/またはスズ酸
    カルシウムである特許請求の範囲第4項または第5項記
    載の誘電体磁器組成物。
  7. (7)第1成分として89.0〜99.6モル%のチタ
    ン酸バリウム、第2成分として0.2〜5.5モル%の
    酸化リチウム、第3成分として0.2〜5.5モル%の
    酸化銅からなる混合物を1000〜1200℃の温度で
    焼結することを特徴とする第1成分として89.0〜9
    9.6モル%のチタン酸バリウム、第2成分として0.
    2〜5.5モル%の酸化リチウム、第3成分として0.
    2〜5.5モル%の酸化銅からなる誘電体磁器組成物の
    製法。
  8. (8)混合物の第1成分が92.5〜99.4モル%、
    第2成分が0.3〜3.5モル%、第3成分が0.3〜
    4.0モル%である特許請求の範囲第7項記載の製法。
  9. (9)混合物の第2成分と第3成分のモル比が1:3〜
    3:1である特許請求の範囲第7項または第8項記載の
    製法。
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