JPS6317252A - 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Ｐｉ、Ｐｄなと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Ｎ
ｉなと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、
例えばＰｂＴｉ０３　　　　Ｐ　ｂ　　（Ｍｇ５ｔり　
Ｎｂｚ／２　）０３　　　　Ｐｂ　　（Ｍｇｔｚ２Ｗ１
２）０３が特開昭５５−１１１０１１号公報に記載され
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。ＰｂＴｉＯ３Ｐｂ（
Ｍｇｔｚ＋　Ｎｂ２／３）０３　　Ｐｂ（Ｍｇ１ｚｚ　
Ｗｌ／２　）Ｏａ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Ａ
ｇ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ｆｉｎ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 Ｐ　ｂＴ　ｉ　Ｏｙ　　Ｐ　ｂ　（ＭｇｔｔコＮｂｚ、
３）Ｃｈ　　Ｐｂ（Ｍｇｘｚ２Ｗｌ／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、ＰｂＴｉＯｓ　　Ｐｂ（〜１ｇ＋ｚ＋　Ｎｂ
２／ｓ　）０３　　Ｐｂ（Ｍｇｔ１２Ｗｌ／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（Ｍｇｔｚｓ　　Ｎｂｑｔｓ　　）ｘＴｉｙ（Ｍ
ｇｔｚ２　Ｗｌ／２　　）Ｚ０２＋、で表される組成式
（ただし、Ｘ＋ｙ＋Ｚ＝１）において、１．００１≦ａ
≦１．１１０の範囲とし、この範囲内の各ａの値に対し
、 Ｐｂａ　　（Ｍｇ１ｔｓ　Ｎｂｚｚｓ　）　０２＋ａ、
Ｐｂｌ　ＴｉＯ２＋２、および Ｐｂａ　（Ｍｇｔｚｘ　Ｗｌ／２　）　０２＋２を頂点
とする三角座標において下記組成点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＝０．９５０ｙ＝０．０２５ｚ＝０．０２５
Ｂ　　；ｘ＝０．８５０ｙ＝０．１２５ｚ＝０．０２５
Ｃ；　ｘ＝０．１００ｙ＝０．６００ｚ＝０．３００Ｄ
　；　ｘ＝０．１００ｙ＝０．４００ｚ＝０．５００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，ＭｇＯ。

Ｎｂ２Ｏ５・Ｔ　ｉ　Ｏ２、Ｗ　Ｏ３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６０ｍ高さ約５０Ｍの円柱
状に成形圧力５００ｋｇ／ｃｎ２　　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５ｗｔ％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１０００
ｋｇ／ｃｉ２で直径１３ｍｍ高さ約５胴の゛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２０
０メツシユＺｒＯ２粉を約ＩＭ敷いたマグネシャ磁器容
器に移し、同質の７りをし、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Ｎ２
Ｈ２混合ガスで置換し、酸素分圧（ＰＯ２）が１．０ｘ
ｌＯ’ａｔｍ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
マグネシア容器蓋２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２４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ＩＭの円板状に切断し、両面にＣｒ−Ａｕ
を蒸着し、誘電率、ｔａｎδを１　ｋｉｔ　ｚ　。

ＩＶ／１１１１の電界下で測定した。また抵抗率は、１
ｋ　Ｖ　／　ｍａ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太き（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　（Ｍｇｔｚｓ　Ｎｂ２ｔｓ　）ｘＴ
ｉｙ（Ｍｇ１ｔ２Ｗｌ／２　）Ｚ　０２＋２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Ｐｂ２Ｔｉ０２□、Ｐｂ
ａ（Ｍｇ１／ｓ　Ｎｔｌｚｚ＋　）０２＋２１及びＰｂ
ａ（Ｍｇｓ、２Ｗｌ／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（なる難点を有しており、１
．１１０より太き（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　、　Ｏｘ　１０−８ａｔｉは焼成温度におけ１
１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。 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。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はが１名第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｐｂ＿ａ（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿ｘＴ
   ｉ＿ｙ（Ｍｇ＿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（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）Ｏ＿２
   ＿＋＿ａ、Ｐｂ＿ａＴｉＯ＿２＿＋＿ａ、および Ｐｂ＿ａ（Ｍｇ＿１＿／＿２Ｗ＿１＿／＿２）Ｏ＿２＿
   ＋＿ａを頂点とする三角座標において下記組成点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＝０．９５０　ｙ＝０．０２５　ｚ＝０．０２５
   Ｂ；ｘ＝０．８５０　ｙ＝０．１２５　ｚ＝０．０２５
   Ｃ；ｘ＝０．１００　ｙ＝０．６００　ｚ＝０．３００
   Ｄ；ｘ＝０．１００　ｙ＝０．４００　ｚ＝０．５００