JPS6317251A - 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ＰＬ、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１０００℃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、
Ｎｉ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
特開昭６０−８６０７２号公報に記載された、Ｐｂ（Ｎ
ｉ１ｚ＋　Ｎｂ２ｚ３）Ｏｓ　−ＰｂＴｉ０３−　Ｐｂ
（Ｎｉ１／２Ｗｌ／２　）０３　ｔ−含む誘電体磁器組
成物が知られている。後者については特公昭５６−４６
６４１号公報に記載の材料などが知られている。Ｐｂ（
Ｎｉ１ｚ＋　Ｎｂ２／ｓ　）０３−ＰｂＴｉＯ３−Ｐｂ
（Ｎｉ電／２　Ｗ１／２　）０３系固溶体は低温で焼成
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
、素子の大容量、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なと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
なとの金属が酸化しないような低酸素分圧雰囲気で焼成
でき、高い抵抗率が得られる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 Ｐｂ（Ｎｉ１／ｓ　Ｎｔ１２／３）Ｏｓ　　ＰｂＴｉ０
３Ｐｂ（Ｎｉｔｔ２Ｗｌ／２　）０３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Ｐｂ（Ｎｉｔｚｓ　Ｎｂ＊ｚｓ　）０３−　Ｐ
ｂＴｉ０３−　Ｐｂ（Ｎｉ１／２Ｗｌ／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（Ｎｉｔｚｓ　Ｎｂ２ｔｓ　）ｘＴｉｙ（Ｎｉｔ
ｚｓ　Ｗｌ／２　）Ｚ０２りで表される磁器組成物（た
だしｘ＋ｙ＋Ｚ＝１）において、１．００１　≦　ａ　
≦１．１１０の範囲とするとともに、この範囲内の各ａ
の値に対し、Ｐｂ　ａ　（Ｎｉ１，３Ｎｂ２，３）　０
２＋２＋Ｐ　ｂ　２　Ｔ　ｉＯ２４２、および Ｐｂコ（Ｎｉ１ｚ２　Ｗｌ／２　）　０２＋ａを頂点と
する三角座標における下記組成点Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄを頂点とする四角形の領域内の組成とする。

Ａ　；　Ｘ＝０．８００ｙ＝０．１７５ｚ＝０．０２５
Ｂ　　；ｘ＝０．６７５ｙ＝０．３００ｚ＝０．０２５
Ｃ；　ｘ＝０．１００ｙ＝０．５５０ｚ＝０．３５０Ｄ
；Ｘ＝０．１００ｙ＝０．４５０ｚ＝０．４５０作用 本発明の組成物においてはＡサイト成分を過剰にするこ
とにより、低酸素分圧雰囲気、１１００℃以下でチ密な
焼成物が得られ、高い抵抗率を有する信頼性の高い素子
かえられる。

実施例 出発原料には化学的に高純度なＰｂＯ，Ｎｉｐ。

Ｎｂｚ　Ｏｓ　、ＴｉＯ２、ＷＯ３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６０ＩＩＩＩ１１高さ約
５０ｍ＋＊の円柱状に、成形圧力５００ｋｇ／ｃ＋ｕ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、７５０℃〜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。以上の仮焼
、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、３２メツシユふるいを通して造粒し、成形圧力１０
００ｋｇ／ｃｍ２で、直径１３ｍｍ、高さ約５＋ａｍ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Ｚ　ｒ　Ｏ２粉を約ＩＭ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た。炉心管内をロータリーポンプで
脱気したのち、Ｎ２−８２混合ガスで置換し、酸素分圧
（ＰＯ２）が１．ＯＯｘｌｏ−８ａｔ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、４
００℃／　ｈ　ｒで降温した。炉心管内のＰｏ２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Ｍ２で封じた。マグネシア容器１の下部
には仮焼粉３を配置し、その上にジルコニア粉４を配置
した。さらにその上に試料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＋ｗ＋の円板状に切断し、両面にＣｒ
−Ａｕを蒸着し、誘電率、ｔａｎδを１ｋＨｚ。

ＩＶ／ＷＩＴｌ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（ａ、
ｘ、ｙ、ｚは、Ｐｂａ　（Ｎｉ１／３Ｎｂ２ｔ３）ｘＴ
ｉｙ（Ｎｉ１／＊　Ｗｌ／２　）ｚｏｓ＋＋ａ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、ＴｉＯ２＋３）Ｐ
ｂｇ、　（Ｎｉｓｔ３Ｎｂ２ｔ３）０２□、Ｐｂ、　（
Ｎｉ、ｚ２Ｗｌ／２　）０２＋ａ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
。

（以下余白） 発明範囲外の組成物では、ａが１．００１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得られ
ない、もしくは抵抗率が低くなる難点を有しており、１
．１１０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．ＯｘｌＯ−ｅａｔｇ＋　　ハ焼成ｉＭ　Ｗ　ニ
オｉｔ　ル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が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。 ■・・・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。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｐｂ＿ａ（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿ｘＴ
   ｉ＿ｙ（Ｎｉ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２）＿ｚＯ＿２
   ＿＋＿ａで表される組成式（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
   において、１．００１≦ａ≦１．１１０の範囲にあり、
   この範囲内の各ａの値に対し、 Ｐｂ＿ａ（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿２
   ＿＋＿ａ、Ｐｂ＿ａＴｉＯ＿２＿＋＿ａ、および Ｐｂ＿ａ（Ｎｉ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２）Ｏ＿２＿
   ＋＿ａを頂点とする三角座標における下記組成点Ａ、Ｂ
   、Ｃ、Ｄを頂点とする四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＝０．８００　ｙ＝０．１７５　ｚ＝０．０２５
   Ｂ；ｘ＝０．６７５　ｙ＝０．３００　ｚ＝０．０２５
   Ｃ；ｘ＝０．１００　ｙ＝０．５５０　ｚ＝０．３５０
   Ｄ；ｘ＝０．１００　ｙ＝０．４５０　ｚ＝０．４５０