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JP2958822B2 - 非還元性誘電体磁器組成物 - Google Patents

非還元性誘電体磁器組成物

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Publication number
JP2958822B2
JP2958822B2 JP3224739A JP22473991A JP2958822B2 JP 2958822 B2 JP2958822 B2 JP 2958822B2 JP 3224739 A JP3224739 A JP 3224739A JP 22473991 A JP22473991 A JP 22473991A JP 2958822 B2 JP2958822 B2 JP 2958822B2
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JP
Japan
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mol
dielectric
batio
composition
temperature
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP3224739A
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JPH0543313A (ja
Inventor
山 俊 樹 西
地 幸 生 浜
部 行 雄 坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to DE4220681A priority patent/DE4220681C2/de
Priority to US07/904,398 priority patent/US5268342A/en
Priority to FR9207823A priority patent/FR2679227B1/fr
Publication of JPH0543313A publication Critical patent/JPH0543313A/ja
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は非還元性誘電体磁器組
成物に関し、特にたとえば、ニッケルなどの卑金属を内
部電極材料とする積層コンデンサなどの誘電体材料とし
て用いられる、非還元性誘電体磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の誘電体磁器材料は、中性または還
元性の低酸素分圧下で焼成すると、還元され、半導体化
を起こすという性質を有していた。そのため、内部電極
材料としては、誘電体磁器材料の焼結する温度で溶融せ
ず、かつ誘電体磁器材料を半導体化させない高い酸素分
圧下で焼成しても酸化されない、たとえばPd,Ptな
どの貴金属を用いなければならなかった。これは、製造
される積層コンデンサの低コスト化の大きな妨げとなっ
ていた。
【0003】そこで、上述の問題点を解決するために、
たとえばNiなどの卑金属を内部電極の材料として使用
することが望まれていた。しかし、このような卑金属を
内部電極の材料として使用して、従来の条件で焼成する
と、電極材料が酸化してしまい、電極としての機能を果
たさない。そのため、このような卑金属を内部電極の材
料として使用するためには、酸素分圧の低い中性または
還元性の雰囲気において焼成しても半導体化せず、コン
デンサ用の誘電体材料として、十分な比抵抗と優れた誘
電特性とを有する誘電体磁器材料が必要とされていた。
これらの条件をみたす誘電体磁器材料として、たとえば
特開昭62−256422号のBaTiO3 −CaZr
3 −MnO−MgO系の組成や、特公昭61−146
11号のBaTiO3 −(Mg,Zn,Sr,Ca)O
−B2 3 −SiO2 系の組成が提案されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−256422号に開示されている非還元性誘電体
磁器組成物では、CaZrO3 や焼成過程で生成するC
aTiO3 が、Mnなどとともに二次相を生成しやすい
ため、高温における信頼性の低下につながる危険性があ
った。
【0005】また、特公昭61−14611号に開示さ
れている組成物は、得られる誘電体の誘電率が2000
〜2800であり、Pdなどの貴金属を使用している従
来からの磁器組成物の誘電率である3000〜3500
と比較すると劣っていた。したがって、この組成物をコ
ストダウンのために、そのまま従来の材料と置き換える
のは、コンデンサの小型大容量化という点で不利であ
り、問題が残されていた。
【0006】さらに、この組成物の誘電率の温度変化率
(TCC)は、20℃の容量値を基準として、−25℃
から+85℃の温度範囲では±10%であるが、+85
℃を超える高温では、10%を大きく超えてしまい、E
IAに規定されているX7R特性をも大きくはずれてし
まうという欠点があった。
【0007】また、これまでに提案されている非還元性
誘電体磁器組成物では、室温での絶縁抵抗値は高いもの
の、高温下において著しく抵抗値が低下する傾向があっ
た。そのため、これらの組成物は、高温の信頼性に劣る
という欠点を有していた。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、低
酸素分圧下であっても、組織が半導体化せず焼成可能で
あり、かつ誘電率が3000以上、室温での絶縁抵抗が
logIRで11.0以上、125℃での絶縁抵抗がl
ogIRで10.0以上であり、さらに誘電率の温度特
性が、25℃の容量値を基準として、−55℃〜125
℃の広い範囲にわたって±15%の範囲内にあることを
満足する、非還元性誘電体磁器組成物を提供することで
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、不純物とし
て含まれるアルカリ金属酸化物の含有量が0.04重量
%以下のBaTiO3 と、Tb2 3 ,Dy2 3 ,H
2 3 ,Er2 3 の中から選ばれる少なくとも1種
類の希土類酸化物(Re2 3 )と、Co2 3 との配
合比が、BaTiO3 92.0〜99.4モル%と、
Re2 3 0.3〜4.0モル%と、Co2 3
0.3〜4.0モル%との範囲内にある主成分100モ
ル%に対し、副成分として、BaO 0.2〜4.0モ
ル%と、MnO 0.2〜2.0モル%と、MgO
0.5〜5.0モル%と、NiO,Al2 3 のうち少
なくとも一種 0.3〜3.0モル%とを含有する、非
還元性誘電体磁器組成物である。
【0010】
【発明の効果】この発明にかかる非還元性誘電体磁器組
成物は、中性または還元性の雰囲気において1300〜
1360℃の温度で焼成しても、組織が還元されて半導
体化することがない。さらに、この非還元性誘電体磁器
組成物は、logIRで11.0以上の高い室温での絶
縁抵抗値を示すとともに、高温においても絶縁抵抗値の
落ち込みが少なく、3000以上の高誘電率を示し、容
量温度変化率もEIAに規定されているX7R特性を満
足する。
【0011】したがって、この発明にかかる非還元性誘
電体磁器組成物を積層セラミックコンデンサの誘電体材
料として用いれば、内部電極材料としてNiなどで代表
される卑金属材料を用いることができる。そのため、従
来のPdなどの貴金属を用いたものに比べて、特性を落
とすことなく、大幅なコストダウンを行うことが可能と
なる。
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0013】
【実施例】出発原料として、不純物として含まれるアル
カリ金属酸化物の含有量が異なるBaTiO3 ,希土類
酸化物,Co2 3 ,MnO,NiO,Al2 3 ,M
gOを準備した。これらの原料を表1に示す組成割合と
なるように秤量して、秤量物を得た。なお、試料番号1
〜29については、アルカリ金属酸化物の含有量が0.
03重量%のBaTiO3 を使用し、試料番号30につ
いては、アルカリ金属酸化物の含有量が0.05重量%
のBaTiO3 を使用し、試料番号31については、ア
ルカリ金属酸化物の含有量が0.07重量%のBaTi
3 を使用した。
【0014】
【表1】
【0015】得られた秤量物に酢酸ビニル系バインダを
5重量%添加した後、PSZボールを用いたボールミル
で十分に湿式混合した。次に、この混合物中の分散媒を
蒸発、乾燥した後、整粒の工程を経て粉末を得た。得ら
れた粉末を2ton/cm2 の圧力で、直径10mm、
厚さ1mmの円板状にプレス成形して、成形体を得た。
【0016】次いで、このようにして得られた成形体
を、空気中において400℃で3時間保持の条件で脱バ
インダを行った後、H2 /N2 の体積比率が3/100
の還元雰囲気ガス気流中において、表2に示す温度で2
時間焼成し、磁器を得た。
【0017】
【表2】
【0018】得られた磁器の両面に、銀ペーストを塗布
して、焼き付けることにより、銀電極を形成してコンデ
ンサとした。そして、このコンデンサの室温における誘
電率ε,誘電損失tanδ,絶縁抵抗値(logIR)
および容量の温度変化率(TCC)を測定した。その結
果を表2に示す。
【0019】なお、誘電率ε,誘電損失tanδについ
ては、温度25℃、周波数1kHz、交流電圧1Vの条
件で測定した。また、絶縁抵抗値については、温度25
℃および125℃において直流電圧500Vを2分間印
加して測定し、その結果を対数値(logIR)で示
す。さらに、温度変化率(TCC)については、25℃
の容量値を基準とした時の−55℃,125℃における
変化率(ΔC-55 /C25,ΔC+125/C25)および−5
5℃〜+125℃の間において、容量温度変化率が最大
である値の絶対値、いわゆる最大変化率(|ΔC/C25
max )について示す。
【0020】表2から明らかなように、この発明にかか
る非還元性誘電体磁器組成物は、優れた特性を示す。
【0021】この発明において主成分および副成分の範
囲を上述のように限定する理由は次の通りである。
【0022】まず、主成分の範囲の限定理由について説
明する。
【0023】主成分であるBaTiO3 の構成比率を9
2.0〜99.4モル%とするのは、構成比率が92.
0モル%未満の場合には、希土類元素およびCo2 3
の構成比率が多くなるため、試料番号4に示すように、
絶縁抵抗値および誘電率の低下が生じ好ましくない。ま
た、BaTiO3 の構成比率が99.4モル%を超える
場合には、希土類元素およびCo2 3 の添加の効果が
なく、試料番号3に示すように、高温部(キュリー点付
近)の容量温度変化率が大きく(+)側にはずれ好まし
くない。さらに、BaTiO3 中のアルカリ金属酸化物
含有量を0.04%以下とするのは、0.04%を超え
ると、試料番号30および31に示すように、誘電率の
低下が生じ、実用的でなくなり好ましくない。
【0024】次に、副成分の範囲の限定理由について説
明する。
【0025】BaO添加量を0.2〜4.0モル%とす
るのは、添加量が0.2モル%未満の場合には、試料番
号9に示すように、雰囲気焼成中に組織が半導体化し、
絶縁抵抗値の著しい低下をまねくので好ましくない。ま
た、添加量が4.0モル%を超える場合には、試料番号
12に示すように、焼結性が低下するので好ましくな
い。
【0026】また、MnO添加量を0.2〜2.0モル
%とするのは、添加量が0.2モル%未満の場合には、
試料番号17に示すように、組織の耐還元性向上に効果
がなくなり、絶縁抵抗値の著しい低下をまねくので好ま
しくない。また、添加量が2.0モル%を超える場合に
は、試料番号15に示すように、絶縁抵抗値、特に高温
における抵抗値の低下が生じるので好ましくない。
【0027】MgO添加量を0.5〜5.0モル%とす
るのは、添加量が0.5モル%未満の場合には、試料番
号24および25に示すように、容量温度変化率の曲線
をフラットにする効果がなく、特に低温側で(−)側に
はずれる傾向があるとともに、絶縁抵抗値向上の効果も
なくなるので好ましくない。また、添加量が5.0モル
%を超える場合には、試料番号29に示すように、誘電
率εおよび絶縁抵抗値の低下が生じるので好ましくな
い。
【0028】NiOまたはAl2 3 の添加量を0.3
〜3.0モル%とするのは、添加量が0.3モル%未満
の場合には、試料番号18に示すように、組織の耐還元
性向上に効果がなく、絶縁抵抗値の低下をまねくととも
に、高温IR値の改善にも効果がなく好ましくない。ま
た、添加量が3.0モル%を超える場合には、NiOに
ついては、MnOと同様に、試料番号21に示すよう
に、絶縁抵抗値が低下し、Al2 3 については、試料
番号22に示すように、焼結性が低下し、誘電率が小さ
くなるとともに、誘電損失が大きくなる等の問題がある
ため、好ましくない。
【0029】なお、表2に示す特性データは、単板コン
デンサにおいて得られたデータであるが、同じ組成物を
シート成形し、チップ加工を行った積層コンデンサにお
いても、今回のデータとほぼ同等の結果が得られる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物として含まれるアルカリ金属酸化
    物の含有量が0.04重量%以下のBaTiO3 と、T
    2 3 ,Dy2 3 ,Ho2 3 ,Er2 3 の中か
    ら選ばれる少なくとも1種類の希土類酸化物(Re2
    3 )と、Co2 3 との配合比が、 BaTiO3 92.0〜99.4モル%、 Re2 3 0.3〜4.0モル%、および Co2 3 0.3〜4.0モル% の範囲内にある主成分100モル%に対し、 副成分として、 BaO 0.2〜4.0モル%、 MnO 0.2〜2.0モル%、 MgO 0.5〜5.0モル%、および NiO,Al2 3 のうち少なくとも一種 0.3〜
    3.0モル%を含有する、非還元性誘電体磁器組成物。
JP3224739A 1991-06-27 1991-08-09 非還元性誘電体磁器組成物 Expired - Lifetime JP2958822B2 (ja)

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DE4220681A DE4220681C2 (de) 1991-06-27 1992-06-24 Nichtreduzierende, dielektrische, keramische Zusammensetzung
US07/904,398 US5268342A (en) 1991-06-27 1992-06-25 Nonreducing dielectric ceramic composition
FR9207823A FR2679227B1 (fr) 1991-06-27 1992-06-25 Composition ceramique dielectrique non-reductrice.

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