JPH06243721A - 高誘電率誘電体磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は高誘電率誘電体磁気組成物に関し、
その組成にビスマスを含有せず、広い温度範囲にわたっ
て静電容量の温度変化率の変動が少なく、誘電体損失の
小さい高誘電率誘電体磁気組成を提供することを目的と
する。 【構成】 主成分としてＢａＴｉＯ₃ を９４.0〜９９.0
モル％、Ｎｂ₂ Ｏ₅ を０.5〜３.0モル％、ＺｎＯを０.5
〜３.0モル％に対して、添加物としてＣａＺｒＯ₃ 、Ｓ
ｒＺｒＯ₃ 、ＢａＺｒＯ₃ のうち１種類以上を０.2〜
７.0重量％含有するよう構成する。さらに必要に応じて
Ｌａ₂ Ｏ₃ 、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、Ｐｒ₆ Ｏ₁₁のうち１種類以上
を０.5重量％以下含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高誘電率誘電体磁気組成
物に係り、特に広い温度範囲（−５５℃〜＋１５０℃）
にわたって誘電率の変化が小さく、かつ誘電体損失の小
さい優れた高誘電率誘電体磁気組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘電率が高く、その温度変化の小さな誘
電体磁気組成物として、従来、チタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ₃ ）にビスマス化合物、例えばＢｉ₂ Ｏ₃ ・Ｓｎ
Ｏ₂ やＢｉ₂ Ｏ₃ ・ＺｒＯ₂ とＴａ₂ Ｏ₃ やＳｍ₂ Ｏ₃
等を添加してその温度変化率を小さくしたものが使用さ
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこれらの成分
を含む組成物では誘電率を高くすると、静電容量の変化
率が大きくなり、実用に適さなくなるため、誘電率を大
きくするにはおのずと限界があった。

【０００４】このため、これらの組成物をコンデンサに
使用した場合、小型で大容量のコンデンサを得ることは
困難であった。

【０００５】また、前記の如くビスマス化合物をその組
成に含むものは、焼成時にビスマス成分が蒸発し、磁気
組成物素体に屈曲を生じたりする問題があった。

【０００６】さらにビスマスを含有するチタン酸バリウ
ム積層型磁気コンデンサを作成した場合、内部電極であ
るパラジウム、または銀─パラジウム合金と誘電体の成
分であるビスマスが反応を起こし、電極としての機能を
失ってしまう。そのため内部電極としてビスマスと反応
しない、高価な白金等の貴金属を使用しなければなら
ず、これが積層型磁気コンデンサのコストアップの要因
になっていた。

【０００７】従って本発明の目的はその組成にビスマス
を含有せず広い温度範囲にわたって誘電率の温度変化が
少なく、誘電体損失の小さい優れた特性を有する高誘電
率誘電体磁気組成物を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究の結果、主成分として ＢａＴｉＯ₃ ： ９４.0〜９９.0モル％ Ｎｂ₂ Ｏ₅ ： ０.5〜 ３.0モル％ ＺｎＯ ： ０.5〜 ３.0モル％ に対して、添加物として、ＣａＺｒＯ₃ 、ＳｒＺｒ
Ｏ₃ 、ＢａＺｒＯ₃ のうち一種類以上を０.2〜７.0重量
％含有することにより、キュリー点が高温側へシフトす
ることを見出した。これにより、高温側の誘電率変化率
を抑制することができる。

【０００９】また、必要に応じてＬａ₂ Ｏ₃ 、Ｎｄ₂ Ｏ
₃ 、Ｐｒ₆ Ｏ₁₁のうち一種類以上を０.5重量％以下含有
することにより、焼結性等の特性が優れることを見出し
た。

【００１０】さらにこれら組成物にＭｎＯを０〜０.3重
量％、ＳｉＯ₂ を０〜０.3重量％含有することにより焼
結性がよくなり、特性が一層向上するものとなった。

【００１１】

【作用】本発明の組成の誘電体磁気組成物を用いること
により、常温での非誘電率が２０００〜４７００という
高誘電率値を有し、誘電体損失（tan δ）は１.2％以下
という小さい値であり、静電容量の温度変化はＥＩＡＪ
（日本電子工業工業会規約）に規定する×７Ｒ特性（−
５５℃〜＋１２５℃の温度範囲で静電容量の変化率が２
５℃を基準にして±１５％以内）を満足し、更に×８Ｒ
特性（−５５℃〜＋１５０℃の温度範囲で、静電容量の
変化率が２５℃を基準にして±１５％以内）を満足する
すぐれた特性の高誘電率誘電体磁気組成物を得ることが
できた。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３を用いて説明
する。

【００１３】図１は本発明の高誘電率磁気組成物の主成
分の三元組成図、図２は本発明の高誘電率磁気組成物の
製造工程図、図３は磁気組成物の静電容量の温度特性カ
ーブを示す。

【００１４】出発原料として、高純度のＢａＣＯ₃ とＴ
ｉＯ₂ を１：１のモル比で調合し、これに脱水乾燥する
（図２参照）。

【００１５】次にこの出発原料を１０００〜１２００℃
で２時間安定にして化学反応を行わしめ、ＢａＴｉＯ₃
を形成する仮焼成を行い、得られたＢａＴｉＯ₃ を例え
ばアトマイザー等で微粉砕する（図２参照）。

【００１６】このようにして得られたＢａＴｉＯ₃ 粉
末、または溶液法で調整して得られたＢａＴｉＯ₃ 粉末
と、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、ＺｎＯ、ＣａＺｒＯ₃ 、ＳｒＺｒ
Ｏ₃ 、ＢａＺｒＯ₃ 、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、Ｌａ₂ Ｏ₃ 、Ｐｒ₆
Ｏ₁₁、ＭｎＯ、ＳｉＯ₂ 等を焼成後の組成が後掲の表１
〜表３に示すようになるよう秤量し、湿式混合する（図
２参照）。

【００１７】これを脱水・乾燥する（図２参照）。

【００１８】この組成物の原料に有機バインダを適当量
加え、約３トン／cm² の成形圧力で成形し、直径１６.5
mm、厚さ約０.6mmの円板状成形物を形成する。この成形
物を１２４０〜１３６０℃で２時間安定にして本焼成を
行う（図２参照）。

【００１９】得られた磁気組成物素体の両端に銀電極を
焼付けてコンデンサとする（図２参照）。

【００２０】これらのコンデンサの各電気特性のうち、
比誘電率（ε_s ）、誘電体損失（tan δ）については周
波数１ＫＨｚ、１Ｖ、室温２０℃の条件で、また絶縁抵
抗（ＩＲ）については、Ｄ．Ｃ５００Ｖ、室温２０℃の
条件で測定した（図２参照）。

【００２１】各測定結果を表１〜表４に示す。なお、表
１は各試料の主成分の組成、表２は表１に対応する試料
の添加物の組成、表３は表１、表２に対応する試料のそ
の他の添加物の組成と各試料の焼成温度と焼結性、表４
は表１〜表３に対応する各試料の電気的特性を示してお
り、表１〜表４の試料Ｎo.はすべて共通であり、同一の
試料Ｎo.は同一の試料を示す。

【００２２】また、表中の×印を付与した試料Ｎo.のも
のは本発明の範囲外のものであり、本発明の実施例のも
のと比較のために提示する。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】表１〜表４から明らかな如く、本発明の誘
電体磁気組成物は、常温での誘電率が２０００〜４７０
０程度と高誘電率であり、誘電体損失は１.2％以下とい
う小さい値であり、静電容量の温度変化率はＥＩＡＪに
規定する×７Ｒ特性、×８Ｒ特性を満足するすぐれた特
性を有する。

【００２８】図１には主成分の組成を示す三元組成図を
示し、図１中の各点の番号は表１〜表４の試料Ｎo.と一
致する。なお、図１中の各試料の添加物は主成分の各組
成に対して試料Ｎo.３以外は前記の如き条件を満たすも
のとする。

【００２９】次に本発明の組成範囲の限定理由を表１〜
表４を参照しつつ説明する。

【００３０】ＢａＴｉＯ₃ が９４.0０モル％未満である
と、比誘電率（ε_s ）（以下誘電率という）が低く、実
用に適さない（例えば、表１〜表４の試料Ｎo.６参
照）。

【００３１】ＢａＴｉＯ₃ が９９.0モル％を越えると誘
電体損失（tan δ）と静電容量の温度特性変化率（ΔＣ
／Ｃ：２５℃）が大きくなり、焼結性も悪化する（例え
ば、表１〜表４の試料Ｎo.１参照）。

【００３２】またＮｂ₂ Ｏ₅ が０.5０モル％未満である
と、誘電体損失と静電容量の温度変化率（△ ^c／_C ：２
５℃）が大きくなり、焼結性も悪化する（例えば、表１
〜表４の試料Ｎo.１参照）。

【００３３】Ｎｂ₂ Ｏ₅ が３.0モル％を越えると、誘電
率が低くなったり（例えば表１〜表４の試料Ｎo.６参
照）、静電容量の温度変化率（△ ^c／_C ：２５℃）が大
きくなる（例えば表１〜表４の試料Ｎo.８参照）。

【００３４】ＺｎＯが０.5０モル％未満であると、誘電
体損失や静電容量の温度変化率（△^c／_C ：２５℃）が
大きくなり、焼結性も悪化する（例えば、表１〜表４の
試料Ｎo.１参照）。

【００３５】ＺｎＯが３.0モル％を越えると、誘電率が
低くなったり（例えば、表１〜表４の試料Ｎo.６参
照）、静電容量の温度変化率（△ ^c／_C ：２５℃）が大
きくなったりする（例えば表１〜表４の試料Ｎo.１０参
照）。

【００３６】また、添加物としてＣａＺｒＯ₃ 、ＳｒＺ
ｒＯ₃ 、ＢａＺｒＯ₃ 、のいずれか一種類以上が０.2重
量％未満では、静電容量の温度特性変化率が大きくな
り、×８Ｒ特性を満足しなくなる（例えば、表１〜表４
の試料Ｎo.３、３−１８、３−２０参照）。

【００３７】さらにこれらの添加物のいずれか一種類以
上が、７.0重量％を越えても、静電容量の温度変化率
（△ ^c／_C ：２５℃）が大きくなり、×８Ｒ特性を満足
しなくなる（例えば表１〜表４の試料Ｎo.３−４、３−
１９、３−２１参照）。

【００３８】Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、Ｌａ₂ Ｏ₃ 、Ｐｒ₆ Ｏ₁₁のう
ちいずれか一種類以上が上記組成に対して無添加でも、
実用上問題はないが（例えば表１〜表４の試料Ｎo.３−
７参照）、０.5重量％までの添加で焼結性がよくなる
（例えば、表１〜表４の試料Ｎo.３−８参照）。

【００３９】また上記化合物の組成に対して０.5重量％
を越えると、静電容量の温度変化率が大きくなり、×８
Ｒ特性をはずれる（例えば表１〜表４の試料Ｎo.３−
９、３−２２、３−２３参照）。

【００４０】さらにＭｎＯの添加は無添加でも実用上問
題ないが（例えば表１〜表４の試料Ｎo.３−１２参
照）、０.3重量％までの添加で誘電体の還元防止にな
り、誘電体損失（tan δ）が改善され、焼結性も向上す
る（例えば表１〜表４の試料Ｎo.３−１３参照）。

【００４１】しかし、ＭｎＯの添加が０.3重量％を越え
ると、静電容量の温度特性変化率が大きくなり、焼結性
は悪化し、緻密な磁気が得られなくなる（例えば表１〜
表４の試料Ｎo.３−１４参照）。

【００４２】また、ＳｉＯ₂ の添加は無添加でも実用上
問題はないが（例えば表１〜表４の試料Ｎo.３−１５参
照）、０.3重量％までの添加で、焼結性がよくなる。

【００４３】しかし、ＳｉＯ₂ の添加が０.3重量％を越
えると、静電容量の温度特性変化率が大きくなり、誘電
体損失（tan δ）も大きくなる（例えば表１〜表４の試
料Ｎo.３−１７参照）。

【００４４】また原料中に含まれるアルカリ金属酸化物
または製造工程中に混入する微量の不純物としてのＳｉ
Ｏ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ は特性を著しく悪化させることはな
い。

【００４５】図３に表１〜表４のいくつかの試料につい
て２５℃における静電容量に対する温度変化率カーブを
示す。

【００４６】図３において曲線Ａは表１〜表４の試料Ｎ
o.１、曲線Ｂは同試料Ｎo.３−１、曲線Ｃは同試料Ｎo.
３−４に対応する。

【００４７】図３から明らかな如く本発明の範囲内の組
成の磁気組成物（曲線Ｂ、即ち試料Ｎo.３−１）は静電
容量の温度変化率が広い温度範囲で小さく、×７Ｒ特
性、×８Ｒ特性を満足し、安定している。

【００４８】

【発明の効果】本発明の誘電体磁気組成物は誘電率が約
２０００〜４７００という高い値を示し、誘電体損失
（tan δ）は１.2％以下という小さい値であり、静電容
量の温度変化率（△ ^c／_C ：２５℃）はＥＩＡＪに規定
する×７Ｒ特性、×８Ｒ特性をも満足する優れた特性を
有し、例えば自動車のエンジンルーム等に使用可能な高
誘電率誘電体磁気組成物を得ることができる。

【００４９】さらに、この誘電体磁気組成物中にパラジ
ウムまたは銀─パラジウムと反応し易いビスマスを含有
しないため、この組成物を誘電体層として積層コンデン
サを製造する場合、内部電極としてパラジウム単独また
は銀─パラジウムの使用が可能となる。

【００５０】従って、高価な白金または白金─パラジウ
ムを用いる必要がなく、製品の大幅なコストダウンが実
現出来、工業上の利益ははかり知れないものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高誘電率誘電体磁気組成物の主成分の
三元組成図である。

【図２】本発明の高誘電率誘電体磁気組成物の製造工程
説明図である。

【図３】高誘電率誘電体磁気組成物の静電容量の温度に
よる変化率特性カーブを示す図である。

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 高誘電率誘電体磁器組成物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主成分として、 ＢａＴｉＯ₃ ： ９４.0〜９９.0モル％ Ｎｂ₂ Ｏ₅ ： ０.5〜 ３.0モル％ ＺｎＯ ： ０.5〜 ３.0モル％ に対して、添加物としてＣａＺｒＯ₃ 、ＳｒＺｒＯ₃ 、
   ＢａＺｒＯ₃ のうちいずれか一種類以上を０.2〜７.0重
   量％含有することを特徴とする高誘電率誘電体磁気組成
   物。
2. 【請求項２】 前記組成物にＬａ₂ Ｏ₃ 、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、
   Ｐｒ₆ Ｏ₁₁のうちいずれか一種類以上を０.5重量％以下
   含有することを特徴とする請求項１記載の高誘電率誘電
   体磁気組成物。
3. 【請求項３】 前記組成物にＭｎＯを０.3重量％以下含
   有することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の
   高誘電率誘電体磁気組成物。
4. 【請求項４】 前記組成物にＳｉＯ₂ を０.3重量％以下
   含有することを特徴とする請求項１、又は請求項２、又
   は請求項３記載の高誘電率誘電体磁気組成物。