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JPS63225403A - 誘電体磁器の製造方法 - Google Patents

誘電体磁器の製造方法

Info

Publication number
JPS63225403A
JPS63225403A JP62059765A JP5976587A JPS63225403A JP S63225403 A JPS63225403 A JP S63225403A JP 62059765 A JP62059765 A JP 62059765A JP 5976587 A JP5976587 A JP 5976587A JP S63225403 A JPS63225403 A JP S63225403A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead oxide
dielectric
calcined
lead
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62059765A
Other languages
English (en)
Inventor
行雄 坂部
西岡 吾朗
優 藤野
岡部 参省
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP62059765A priority Critical patent/JPS63225403A/ja
Publication of JPS63225403A publication Critical patent/JPS63225403A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

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) この発明は誘電体磁器の製造方法に関し、特に主成分と
してのP b (M g r7z N b a73) 
Oxとその他の鉛を有する複合ペロブスカイト構造の化
合物とを含む固溶体からなる誘電体磁器の製造方法に関
する。
(従来技術) 最近、高誘電率系磁器コンデンサ用の誘電体磁器の組成
物として、たとえばニオブ酸鉛あるいはタングステン酸
鉛を主成分とした複合ペロブスカイト構造からなる磁器
組成物が注目されており、従来のチタン酸バリウムを主
体とした誘電体磁器の組成物に比べて、低温で焼結可能
なものである。
(発明が解決しようとする問題点) これら鉛を主体とした複合ペロブスカイト構造となるべ
き磁器組成物は、次のような欠点を有している。
■ 焼結温度が900℃〜1,100℃と低温ではある
が、焼成時に鉛成分が揮発ないしは蒸発し、それによっ
て、特性にばらつきを生じる。
■ 焼結磁器内に低誘電率のパイロクロア構造の相が生
成しやすく、本来の高誘電率が得にくい。
これらの欠点を解決するために、従来、磁器組成物の調
合時に、ペロブスカイト構造になるための化学量論比率
以上の過剰の酸化鉛を添加含有して、鉛成分の揮発など
に備えることが行われているが、仮焼時および焼成時の
雰囲気などによる影響は避けがたく、鉛成分が過剰のま
ま残ったりあるいは足りなかったりして、特性のばらつ
きの解決には至っていない。
また、焼結磁器内のパイロクロア構造の相の生成を抑制
するために、ペロブスカイト構造の先駆体としてコラン
バイト構造を経由してペロブスカイト構造を形成する方
法あるいは化学量論比率以上の酸化マグネシウムを添加
含有する方法が、S。
L、5WARTZらによって、Mater、Res、B
ull、17.1245−50(19B2) 、 J、
Am、Ceram、Soc、67  (5) 311−
315(1984)に、開示されている。しかし、これ
らの方法においては、磁器組成物の粉体の活性度の低下
や化学量論比率からのずれなどの理由によつて、その焼
結温度が著しく上昇し、1,200℃以上の温度で焼成
しなければならなく、ますます鉛成分の揮発などが生じ
るという欠点を有している。
すなわち、従来の方法では、いずれも、製造される誘電
体磁器の組成比率の変動が大きかった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、組成比率の変動
が小さい、誘電体磁器の製造方法を提供することである
(問題点を解決するための手段) この発明は、主成分としてのP b (Mg+7s N
bzy3)03とその他の鉛を有する複合ペロブスカイ
ト構造の化合物とを含む固溶体からなる誘電体磁器の製
造方法であって、誘電体磁器の組成中の酸化鉛以外の各
成分を準備する工程と、酸化鉛以外の各成分を混合し仮
焼して仮焼物を形成する工程と、仮焼物を粉砕して粉砕
物を形成する工程と、鉛酸化物の粉末を準備する工程と
、粉砕物と鉛酸化物の粉末とを所定の比率で混合し、こ
の混合物を仮焼して仮焼物を形成する工程と、混合物の
仮焼物を所定の形状に成形して成形物を形成する工程と
、成形物を焼成する工程とを含む、誘電体磁器の製造方
法である。
(作用) 鉛酸化物の粉末すなわち鉛成分を仮焼する前に酸化鉛以
外の各成分をたとえば900℃〜1,100℃の温度で
仮焼するので、鉛成分を含む全体の成分は、低い温度た
とえば600℃〜900℃の温度で仮焼される。したが
って、仮焼時の鉛成分の揮発量が抑えられる。しかも、
鉛成分を含む全体の仮焼物が、熱に対して安定なものと
なる。
そのため、焼成時の鉛成分の揮発量も抑えられる。
(発明の効果) この発明によれば、従来の方法と比べて、仮焼時および
焼成時の鉛成分の揮発量が抑えられるので、製造される
誘電体磁器の組成比率の変動を小さくすることができる
しかも、この発明を実施することによって製造される誘
電体磁器は、従来の方法によって製造されるものと比べ
て、ペロブスカイト構造の部分の生成比率が高められる
。すなわち、パイロクロア相の生成が抑制できる。した
がって、この発明を実施することによって製造される誘
電体磁器は、従来の方法によるものと比べて、高い誘電
率を有する。
また、この発明によれば、鉛成分を含む全体の仮焼物の
焼成温度を、たとえば750℃に低下できるため、焼成
時の消費エネルギの低減化が図れる。
さらに、この発明によれば、焼成温度を低下できるので
、製造される誘電体磁器を積層コンデンサ用材料として
使用するときには、その積層コンデンサの内部電極とし
て、従来使用されていたパラジウムより安価な銀あるい
は銀を主体とした合金を使用することが可能となる。
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。
(実施例) 実施例1 まず、組成式(P b (M g 1/3 N b x
ys ) 02) o、ao (P b (Zn+7s
 Nbzzs ) 03〕o、+s (PbTjO:+
)。、。、で表された成分のうち酸化鉛以外の各成分と
して、工業用のMgO,ZnO。
Nb2O2およびTi0zを準備した。そして、これら
の工業用の原料を、上述の組成式に対応する所定のモル
比になるように配合した。
次に、これらの配合原料をボールミルによって湿式混合
し粉砕した後蒸発乾燥して、混合物を得た。そして、こ
の混合物を700〜1.200℃の温度で2時間仮焼し
て仮焼物を形成し、この仮焼物をボールミルで粉砕した
後蒸発乾燥を行って、乾燥原料を得た。
その後、上述の組成式に対応する所定のモル比になるよ
うに、乾燥原料と鉛成分を有する鉛酸化物としてのp 
b3 o4  (四酸化二鉛)の粉末とを配合し、その
配合物をボールミルによって湿式混合してから蒸発乾燥
し、500〜1.000℃の温度で2時間仮焼して仮焼
原料を得た。
そして、この仮焼原料に結合剤として酢酸ビニル系バイ
ンダを5重量部加えた後、それらをボールミルによって
湿式混合し、さらに、蒸発乾燥。
整粒の工程を経て粉末原料を得た。得られた粉末原料を
2.5ton/cnの圧力で直径10n、厚さ0.8z
mの円板状に成形して成形物を得た。
この成形物を、ジルコニア粉末を敷粉としたアルミナ質
の匣に入れて、400℃で2時間加熱して有機バインダ
を燃焼させた。その後、750℃〜1,150℃の焼成
温度で焼成して試料1〜22を得た。
そして、各試料の収縮率および重量減を求めた。
この場合、成形物の有機バインダを燃焼させたものを基
準として、試料の収縮率および重量減を測定した。
それから、試料の両面にAgペーストを800℃の温度
で焼き付けて電極を形成して、電気的特性を測定するた
めの試料とした。
そして、各試料について誘電率ξおよび誘電損失tan
δの電気的特性を、1kHz、IVrmS、25℃の温
度の条件で測定した。また、誘電率のばらつきも測定し
た。誘電率のばらつきは次式により求めた。
誘電率のばらつき= (誘電率の標準偏差/誘電率の平均値)X100なお、
試料の数は10個である。
この誘電率ε、誘電損失tanδ、収縮率および誘電率
のばらつきの測定結果を、別表1に示した。なお、別表
1では、この発明の範囲外の数値および特性の悪い数値
に下線を付した。この場合、誘電率εについては15,
000未満のものを、誘電損失tanδについては1%
以上のものを、それぞれ、特性の悪いものとして示した
また、別表1に示した試料番号4,12〜19における
焼成温度と誘電率との関係および焼成温度と収縮率との
関係を第1図のグラフに、試料番号1〜6における酸化
鉛以外の成分の仮焼温度と誘電率との関係を第2図のグ
ラフに、試料番号4.7〜11における鉛酸化物を添加
後の仮焼温度と誘電率との関係およびその仮焼温度と重
量減との関係を第3図のグラフに、それぞれ、実線で示
した。
すなわち、試料番号1および2のように、酸化鉛以外の
成分の仮焼温度が900℃未満であれば、誘電率が小さ
くなる。一方、試料番号6のように、酸化鉛以外の成分
の仮焼温度が1,100℃を超えると、誘電率が小さく
なる。
また、試料番号7のように鉛酸化物を添加後の仮焼温度
が600℃未満であれば、誘電率が小さくなり、試料番
号11のようにその仮焼温度が900℃を超えると、誘
電率が小さくなりかっ誘電損失が大きくなる。
一方、試料番号21および22のように酸化鉛以外の成
分の仮焼後の粉砕粒径を1μmを超える値にすると誘電
率が小さくなり、特に試料番号22のようにその粒径を
大きくすると誘電損失も大きくなる。
また、この発明の範囲外の方法として組成式〔P b 
(Mg+/+ Nbt/3) 03 ) o、so (
P b (ZnI/z Nbz/l ) Ox ) o
、+s (P bTi O3) o。
。、の全てあ成分を一度に仮焼する方法で、誘電体磁器
を製造し、その電気的特性などを測定した。
この場合、まず、上述の組成式の各成分として、MgO
,ZnO,Nbz Os 、Ti0zおよびPb3O4
を準備した。
そして、これらの原料を上述の組成式に対応するモル比
で配合し、これらの配合原料をボールミルによって湿式
混合し粉砕した後蒸発乾燥を行って乾燥物を得た。それ
から、この乾燥物を750℃で2時間仮焼して仮焼原料
を作った。
この仮焼原料に結合剤として酢酸ビニル系バインダを5
重量部加えた後、ボールミルによって湿式混合しさらに
蒸発乾燥、整粒の工程を経て粉末原料を得た。
得られた粉末原料を2.5ton/calの圧力で直径
IQms、厚さ0.8flの円板状に成形して成形物を
得た。
そして、この成形物をジルコニア粉末を敷粉としたアル
ミナ質の匣に入れて、400℃で2時間加熱して有機バ
インダを燃焼させてから、900℃〜1050℃の焼成
温度で焼成して試料を得た。
そして、この試料について、上述の実施例の試料と同様
に、その誘電率ε、誘電損失tanδ。
収縮率および誘電率のばらつきを測定し、その測定結果
を別表1に示した。また、第1図のグラフに、焼成温度
と誘電率との関係および焼成温度と収縮率との関係を、
それぞれ、点線で示した。
この結果から明らかなように、誘電体磁器のすべての成
分を混合して同時に仮焼すれば、仮焼物を低い温度たと
えば900℃で焼結することができず、また、製造され
る誘電体磁器はその誘電率のばらつきが大きくかつその
誘電損失が大きい。
さらに、この発明の範囲外の方法として、酸化鉛以外の
成分を1,050℃で仮°焼し、この仮焼物を粉砕せず
に、この仮焼物に鉛酸化物を混合し仮焼した後、成形、
焼成の工程を経る方法によって、試料を作成した。そし
て、その誘電率および収縮率を測定した。この結果を第
1図のグラフに1点鎖線で示した。
この結果より、酸化鉛以外の成分を900℃を超える温
度で仮焼し、さらに、その仮焼物を粉砕しなければ、製
造される誘電体磁器の誘電率は小さくなることがわかる
また、この発明の範囲外の方法として、酸化鉛以外の成
分の仮焼物を、その粒径が2μmになるように粉砕し、
その仮焼物に鉛酸化物を混合し仮焼した後、成形、焼成
の工程を経る方法によって、試料を作成した。そして、
その誘電率を上述の方法と同じ方法で測定した。この結
果を第1図のグラフに2点鎖線で示した。
この結果より、酸化鉛以外の成分の仮焼物を2μmに粉
砕しても、製造される誘電体磁器の誘電率は小さいこと
がわかる。
実施例2 この実施例では、まず、組成式(Pb (Mgl/5N
bzzz)○z ) 0.1+6 [P b (Z n
+7s N bzz3 ) 03) o、+s (P 
b T i 03 〕o、osテ表サレル各成すのうち
、鉛およびチタン以外の各成分の元素が所定のモル比に
なるように、M g (NOz )z  ’ 6Hz 
O,Zn CNOx )z  ・6Hz OおよびNb
(OH)5を正確に秤量し、それらを純水中に混合した
。この混合液をA液とした。
次に、Ti  (QC,+ H?  i)4を所定のモ
ル比になるように正確に秤量し、それをCz Hs O
Hと混合した。この混合溶液に少量のHtO□を加えて
からさらにHNO,を加えて、チタンの沈澱物を完全に
溶解した。この溶液をB液とした。
そして、A液とB液とを混合し、その混合液を攪拌器で
攪拌しながらその混合液に所定量のH2O2を加え、さ
らに、NH,OHを加えてそのpHを9〜lOに調製し
た。それから、その混合液を30分間攪拌した後、生成
される沈澱物を熟成した。そして、その熟成した沈澱物
を蒸発乾燥して、酸化鉛以外の成分を有する乾燥物を得
た。
その後、実施例1の試料番号4の試料を作成する工程と
同じ工程を経て、この酸化鉛以外の成分を有する乾燥物
とPb504とで試料23を作成した。すなわち、酸化
鉛以外の成分を有する乾燥物を1,000℃で仮焼した
後、その仮焼物を粒径が0.9μmになるように粉砕し
て粉砕物を形成し、その粉砕物にPb5Oaの粉末を添
加混合してその混合物を700℃で仮焼した後、900
℃で焼成して、試料23を作成した。
そして、作成した試料について、実施例1と同様の条件
で、その誘電率ε、誘電損失tanδ。
収縮率および誘電率のばらつきを測定した。この測定結
果を実施例1の試料番号4の結果とともに別表2に示し
た。
この結果から明らかなように、この実施例の方法によっ
ても、実施例1の方法によって製造される誘電体磁器と
ほぼ同じ特性を有する誘電体磁器を製造することができ
るということがわかる。
実施例3 実施例1においては酸化鉛以外の各成分を仮焼した後、
Pb30aを配合して誘電体磁器を製造したが、この実
施例では、Pb3O4に代えてPbo(酸化鉛)あるい
はP b (NOx ) t  (硝酸鉛)を配合して
誘電体磁器を製造した。この場合、この実施例では、酸
化鉛以外の成分をL  000℃で仮焼し、その仮焼物
を粒径が0.9μmになるように粉砕し、その粉砕物に
PbOあるいはPb (NO3)zの鉛酸化物を添加混
合して700℃で仮焼した後、900℃で焼成して、試
料24および25を作成した。すなわち、この実施例で
は、実施例1の試料番号4の試料を作成する方法におい
て、添加混合する鉛酸化物をpboあるいはP b (
NO3) zに代えた。
そして、各試料について、その誘電率ε、誘電損失ta
nδ、収縮率および誘電率のばらつきを測定した。この
測定結果および実施例1の試料番号4の結果を別表3に
示した。
この結果から明らかなように、鉛成分として、Pb30
.に代えてpboあるいはPb(NO+)tを用いても
、製造される誘電体磁器はほぼ同じ特性を有することが
わかる。
実施例4 実施例1では(p b (M g l/3 N b z
zz ) Os) +1.110 (P b (Zn+
z+ Nbzy3) 0+ ) 0.15 (PbTi
O:+)。、。、の組成の誘電体磁器を製造したが、こ
の実施例では、その組成にさらに副成分としてMgOを
配合した組成の誘電体磁器を製造した。すなわち、この
実施例では、酸化鉛以外の各成分を配合するときに、副
成分としてのMgOを、主成分に対して0.5.1.0
あるいは3゜0重量%添加して、試料26〜28を作成
した。
この場合、酸化鉛以外の成分すなわちMgOを含む成分
を1,000℃で仮焼し、その仮焼物を粒径が0.9μ
mになるように粉砕し、その粉砕物にPI)z04を添
加し700℃で仮焼した後900℃で焼成して、試料を
作成した。つまり、この実施例では、実施例1の試料番
号4の試料を作成する方法において酸化鉛以外の成分を
配合するときに、さらにMgOを配合した。
そして、各試料について、その誘電率ε、誘電損失ta
nδ、収縮率および誘電率のばらつきを測定した。この
測定結果および実施例Iの試料番号4の結果を別表4に
示した。
この結果から明らかなように、酸化鉛以外の成分を配合
するときに、主成分に対して1重量%以下の副成分とし
てのMgOを配合しても、製造される誘電体磁器はその
誘電率ε、誘電損失tanδおよび収縮率が良好である
ことがわかる。
実施例5 実施例1では(Pb (Mg+zs Nbtys ) 
03) 11.116 (P b (Zn+zs Nb
z73) 03 ) o、+s (P bT i Os
 )。、。、の組成の誘電体磁器を製造したが、この実
施例では、特に、酸化鉛以外の各成分を配合するときに
、それらの各成分に還元防止剤としてのMnを同時に添
加して誘電体磁器を製造した。すなわち、この実施例で
は、酸化鉛以外の成分に副成分としてMnO□を主成分
に対して0.1重量%添加混合した後、その混合物を1
゜000℃で仮焼し、その仮焼物を粒径が0.9μmに
なるように粉砕してからPb3O4を添加し700℃で
仮焼し900℃で焼成して、試料29を作成した。つま
り、この実施例では、実施例1の試料番号4を作成する
方法において酸化鉛以外の成分を配合する時にさらにM
nOを配合した。
そして、作成した試料について、その誘電率ε2誘電損
失tanδ、収縮率および誘電率のばらつきを測定した
。その結果および実施例1の試料番号4の結果を別表5
に示した。
この結果から明らかなように、酸化鉛以外の各成分を配
合するときに、それらの成分に還元防止剤としてMnO
,を0.1重量%添加しても、製造される誘電体磁器は
、その誘電率ε、誘電損失tanδおよび収縮率が良好
であることがわかる。
実施例に の実施例では、組成式(P b (M g +/3 N
 bx/s ) 03 ) o、so (P b (Z
n+zs Nbt/3 ) 0* ) 0.1S (P
 b T i O3) o、osで表される組成を主成
分とし、この主成分100重量部に対して2.0,5.
0および7.0重量部のPb(cu+z2 ’byt 
) O,を添加した組成の誘電体磁器を製造した。この
場合も、実施例1と同様に酸化鉛以外の各成分を配合し
、それを1.000℃で仮焼した後、その仮焼物を粒径
が0.9μmになるように粉砕し、その粉砕物にPbf
f04を添加して、700℃で仮焼した後900℃以下
の温度で焼成して、試料30〜32を作成した。すなわ
ち、この実施例では、実施例1の試料番号4の試料を作
成する方法において酸化鉛以外の各成分を配合するとき
に、さらにP b (cul/l W17t ) O*
のうち酸化鉛以外の各成分を配合した。
そして、各試料について、その誘電率ε、誘電損失ta
nδ、収縮率および誘電率のばらつきを測定した。その
結果および実施例1の試料番号4の結果を別表6に示し
た。
この結果から明らかなように、酸化鉛以外の成分を配合
するときに、それらの成分にPb(cu、7□Wait
 ) Osを、主成分に対して5重量%以下添加すれば
、誘電体磁器を製造するための焼結温度を低下できるこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の範囲内の方法およびこの発明の範囲
外の方法によって製造された誘電体磁器における焼成温
度と誘電率との関係および焼成温度と収縮率との関係を
示すグラフである。 第2図はこの発明の範囲内の方法およびこの発明の範囲
外の方法によって製造された誘電体磁器における酸化鉛
以外の成分の仮焼温度と誘電率との関係を示すグラフで
ある。 第3図はこの発明の範囲内の方法およびこの発明の範囲
外の方法によって製造された誘電体磁器における鉛酸化
物を添加後の仮焼温度と誘電率との関係およびその仮焼
温度と重量減との関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 主成分としてのPb(Mg_1_/_3N_2_/
    _3)O_3とその他の鉛を有する複合ペロブスカイト
    構造の化合物とを含む固溶体からなる誘電体磁器の製造
    方法であって、 (a)前記誘電体磁器の組成中の酸化鉛以外の各成分を
    準備する工程、 (b)前記酸化鉛以外の各成分を混合し仮焼して仮焼物
    を形成する工程、 (c)前記仮焼物を粉砕して粉砕物を形成する工程、 (d)鉛酸化物の粉末を準備する工程、 (e)前記粉砕物と前記鉛酸化物の粉末とを所定の比率
    で混合し、この混合物を仮焼して仮焼物を形成する工程
    、 (f)前記混合物の仮焼物を所定の形状に成形して成形
    物を形成する工程、および (g)前記成形物を焼成する工程を含む、誘電体磁器の
    製造方法。 2 前記工程(b)における仮焼温度は900℃〜1,
    100℃の範囲である、特許請求の範囲第1項記載の誘
    電体磁器の製造方法。 3 前記工程(c)は前記酸化鉛以外の各成分の仮焼物
    を平均粒径が1μm以下に粉砕する工程を含む、特許請
    求の範囲第1項または第2項記載の誘電体磁器の製造方
    法。 4 前記工程(e)における仮焼温度は600℃〜90
    0℃の範囲である、特許請求の範囲第1項ないし第3項
    のいずれかに記載の誘電体磁器の製造方法。
JP62059765A 1987-03-13 1987-03-13 誘電体磁器の製造方法 Pending JPS63225403A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02170583A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電性磁器およびその製造方法
JPH02225363A (ja) * 1989-02-23 1990-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘電体磁器組成物およびこれを用いた積層セラミックコンデンサとその製造方法
JPH03153556A (ja) * 1989-11-10 1991-07-01 Ind Technol Res Inst Pb[(Zn▲下x▼Mg▲下1▼▲下−▼▲下x▼)▲下1▼▲/▼▲下3▼Nb▲下2▼▲/▼▲下3▼]0▲下3▼セラミックスの製造方法

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