JPS6287455A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

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１１００℃以下で焼成される高誘電率系誘電体
磁器組成物に関し、特に低酸素分圧雰囲気で焼成でき高
い抵抗率の得られる組成物に関する。

従来の技術 近年セラミックコンデンサにおいては素子の小型化、大
容量化への要求から積層型セラミックコンデンサが急速
に普及しつつある。積層型セラミックコンデンサは内部
電極とセラミックを一体焼成する工程によって通常製造
される。従来より高誘電率系のセラミックコンデンサ材
料にはチタン酸バリウム系の材料が用いられてきたが、
焼成温度が１３００℃程度と高いため、内部電極材料と
してはＰｔ、Ｐｄなどの高価な金属を用いる必要があっ
た。

これに対し空気中１ｏｏｏ℃以下で焼成でき内部電極と
して安価なＡｇ系材料を用いることができる鉛複合ペロ
ブスカイト系材料や、低酸素分圧雰囲気中で焼成できＮ
ｉなどの卑金属材料を内部電極として使用できるチタン
酸バリウム系材料が開発されている。前者については発
明者らはずでにＰｂＴｉＯ３Ｐｂ（Ｍｇ１／ｓ　Ｎｂ２
ｚｓ　）Ｏｓ　　Ｐｂ（Ｎ　ｉ　ＩＩＱ　Ｗｌ／１１　
）　０３を含む誘電体磁器組成物を提案している。後者
については特公昭５６−４６６４１号公報に記載の材料
などが知られている。

ＰｂＴｉＯ２−Ｐｂ（Ｍｇｔ、ｓ　Ｎｂｓ＋ｚａ　）０
３−Ｐｂ（Ｎｉ重／２　Ｗｌ／２　）Ｏｓ系固溶体は低
湿で焼成でき、誘電率の温度変化率が同程度のチタン酸
バリウム系材料に比べ高い誘電率が得られる。従ってこ
の誘電体磁器組成物とＡｇ系内部電極からなる積層コン
デンサは素子の大容艙、小型化、低コスト化が図れる利
点を有している。しかし近年さらに内部電極材料の低コ
スト化が図れるＣｕなどの卑金属を内部電極として用い
ることが求められており、このため、同時焼成したとき
Ｃｕなどの金属が酸化しないような低酸素分圧雰囲気で
焼成したとき誘電体磁器の抵抗率が低下しない材料が必
要とされている。

発明が解決しようとする問題点 ＰｂＴｉＯｓ　−Ｐｂ（Ｍｇｔｚｓ　Ｎｂ２ｚａ　）Ｏ
ｓ　−Ｐｂ（Ｎｉ１ｔｑ　Ｗｌ／２　）Ｏｓ系固溶体は
低酸素分圧雰囲気で焼成するとチ密に焼結せず、また抵
抗率が小さくなる傾向がある。

本発明はＰｂＴｉＯｓ　−Ｐｂ（Ｍｇ１ｚｚ　Ｎｂ１ｚ
ｓ　）Ｏａ　　Ｐｂ（Ｎｉ菫／２　Ｗｌ／２　）０３系
のもつ高い誘電率と低温焼結性をそこなわず、低酸素分
圧雰囲気で焼成したとき抵抗値が高い誘電体磁器組成物
を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 （Ｐｂａ　Ｃａｂ　）（Ｍｇｓｚａ　Ｎｌ）＊ｚ２　）
ｘＴｉｚ（ＮｉｔｚｐＷｌ／Ｑ　）０２　＋ａ＋ｂで表
される磁器組成物（ただしＸ十ｙ＋ｚ＝１）において０
．００１≦ｂ≦０．２２５　。

１．０００≦　ａ＋ｂ　　≦１．２５０の範囲とする。

作用 本発明の組成物においては、低酸素分圧雰囲気、１１０
０℃以下の焼成温度でチ密な焼成物が得られ、高い抵抗
率を有する信頼性の高い素子がえられる。

実施例 出発原料には化学的に高純度なＰｂＯ，ＭｇＯ。

ＮｂＩ２０ｓ　、Ｔｉ１２　、Ｎｉｐ、ＷＯ’ｓを用い
た。

これらを純度補正をおこなったうえで所定量を秤量し、
メノウ製玉石を用い純水を溶媒としボールミルで１７時
時間式混合した。これを吸引ろ過して水分の大半を分離
した後乾燥し、その後ライカイ機で充分解砕した後粉体
量の５ｗｔ％の水分を加え、直径６０Ｗ１１高さ約５０
■の円柱状に成形圧力５００ｋｇ／ｃｍ２　　で成形し
た。これをアルミナルツボ中に入れ同質のフタをし、７
５０℃〜　８８０℃で２時間仮焼した。次に仮焼物をア
ルミナ乳鉢で粗砕し、さらにメノウ製玉石を用い純水を
溶媒としてボールミルで１７時間粉砕し、これを吸引ろ
過し水分の大半を分離した後乾燥した。以−Ｅの仮焼、
粉砕、乾燥を数回くりかえした後この粉末にポリビニル
アルコール６ｗｔ％水溶液を粉体量の６ｗｔ％加え、３
２メツシユふるいを通して造粒し、成形圧力１０００ｋ
ｇ／ｃ＋ｎｔで直径１３＋ｗ＋高さ約５１１ＩＩ１１＝
　５− の円柱状に成形した。成形物は空気中で７００℃まで昇
温し１時間保持しポリビルアルコール分をバーンアウト
した。これを上述の仮焼粉を体積の１７３程度敷きつめ
た上に２００メツシユＺｒＯ２粉を約ＩＩＩＩＩ１１敷
いたマグネシャ磁器容器に移し、同質のフタをし、管状
電気炉の炉心管内に挿入し、炉心管内をロータリーポン
プで脱気したのちＮ５Ｉ−Ｈ１１混合ガスで置換し、酸
素分圧（Ｐａｗ　）が１．ＯＸ　１０＝　ａｔＩｌｌに
なるようＮ２とＨ２ガスの混合比を調節しながら混合ガ
スを流し所定温度まで４００℃／　ｈ　ｒで昇温し２時
間保持後４００℃／　ｈ　ｒで降温した。炉心管内のＰ
０１２は挿入した安定化ジルコニア酸素センサーにより
測定した。

第２図に焼成時のマグネシャ磁器容器の構造を、第３図
に炉心管内部をそれぞれ断面図で示す。

第２図において１はマグネシア容器であり、その上部は
マグネシア容器蓋２で封じた。マグネシア容器１の下部
の仮焼粉３上に試料５を配置した。

第２図のように準備されたマグネシア容器１を第３図の
ように炉心管６内に配置した。７は安定化ジルコニア酸
素センサーである。

焼成物は厚さ１　ｍｍの円板状に切断し、両面にＣｒ−
Ａｕを蒸着し、誘電率、ｔａｎδを１ｋｌ（ｚＩ　Ｖ　
／　ｍｍの電界下で測定した。また抵抗率は１　ｋ　Ｖ
　／　ｍｍの電圧を印加後１分値から求めた。

なお焼成温度は焼成物の密度がもっとも大きくなる温度
とした。

表１に本発明の組成範囲および周辺組成の成分、（ａｔ
　ｂｒ　Ｘ＊　ｙｌ　Ｚは　　（ＰｂＱＣａｂ）（Ｍｇ
１ｔｓ　　Ｎｂ５ｚｓ　　）ｘＴｉｙ（Ｎｉｔｚｓ　　
Ｗｌ／２　　）Ｚ０２＋＠＋ｂと表したときの値）低酸
素分圧雰囲気で焼成したときの焼成温度、誘電率、誘電
率の温度変化率（２０℃に対する）、　ｔａｎδ、抵抗
率、密度を示した。

第１図は表１に示した各試料を（Ｐｂ　ａ　Ｃａ　ｂ）
ＴｉＯＱ＋ａ＋ｂ＋　（Ｐｂ　＊　Ｃａ　ｂ）（Ｍｇｓ
、ｓ　ＮｂＱｚ９）０２　＋ａ＋ｂ、　（Ｐｂ　ａ　Ｃ
ａ　ｂ）（Ｎｉ１．＊　ＷｔｔＱ）０２＋６＋ｂ　を端
成分とする三角組成図中に示したもので、斜線の範囲が
発明の範囲である。

もので、斜線の範囲が発明の範囲である。

発明の範囲外の組成物では、ａ＋ｂｈ’１．ｏｏｏより
小さいと低酸素分圧雰囲気で焼成したときチ密な焼結物
が（ｑられない、もしくは抵抗率が低くなる難点を有し
ており、１．．２５０より大きくなると誘電率および抵
抗率が低下する難点を有する。またｂが０゜２２５より
大きいと誘電率が低下する。ｘ、ｙ、ｚが限定の範囲外
の組成物はキュリ一点が室温から大きくはずれ誘電率が
低くなる、もしくは誘電率の温度変化率が太きなる難点
を有している。特許請求の範囲内の組成物では前記の問
題がいずれも克服されている。

なお焼成雰囲気として選択した低酸素分圧雰囲気ＰＯ２
；　１　、　ＯＸ　１０−８ａｔＩ　　は焼成温度にお
ける銅の平衡酸素分圧より低く金属はほとんど酸化しな
いと考えられる。

発明の効果 本発明によれば、低酸素分圧雰囲気１１００℃以下の焼
成で積層コンデンサ素子として高信頼性を得るためのチ
密で抵抗率の高い焼結体が得られ、内部電極としてＣｕ
などの卑金属材料を用いることか可能になる優れた誘電
体磁器組成物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁器組成物の成分組成を示す三角
組成図、第２図は焼成時に磁器を入れるマグネシャ容器
の断面図、第３図は焼成時の炉心管内の断面図を示す。 ｌ；マグネシャ容器、２；マグネシャ容器蓋、３；仮焼
粉、４；ジルコニア粉、５；試料、６；炉心管、７；安
定化ジルコニア酸素センサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　（Ｐｂ＿ａＣａ＿ｂ）｛（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２
   ＿／＿３）＿ｘＴｉ＿ｙ（Ｎｉ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／
   ＿２）＿ｚ｝Ｏ＿２＿＋＿ａ＿＋＿ｂで表される組成式
   （ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）において ０．００１≦ｂ≦０．２２５ １．０００≦ａ＋ｂ≦１．２５０ の範囲にあり、この範囲内の各ａ、ｂの値に対し（Ｐｂ
   ＿ａＣａ＿ｂ）（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）
   Ｏ＿２＿＋＿ａ＿＋＿ｂ、（Ｐｂ＿ａＣａ＿ｂ）ＴｉＯ
   ＿２＿＋＿ａ＿ｂ、（Ｐｂ＿ａＣａ＿ｂ）（Ｎｉ＿＿／
   ＿２Ｗ＿１＿／＿２）Ｏ＿２＿＋＿ａ＿ｂを頂点とする
   三角座標において、組成点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、を頂点
   とする五角形の領域内の組成物からなることを特徴とす
   る誘電体磁器組成物。 Ａ；ｘ＝０．９５０　ｙ＝０．０４９　ｚ＝０．００１
   Ｂ；ｘ＝０．７５０　ｙ＝０．２４９　ｚ＝０．００１
   Ｃ；ｘ＝０．０１０　ｙ＝０．８００　ｚ＝０．１９０
   Ｄ；ｘ＝０．０１０　ｙ＝０．４５０　ｚ＝０．５４０
   Ｅ；ｘ＝０．９００　ｙ＝０．０５０　ｚ＝０．０５０