JPH0210792B2 - - Google Patents
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Description
(産業上の利用分野)
本発明は、チタン酸バリウムをベースとしたコ
ンデンサー用途として好適な磁器誘電組成物に関
するものである。
(従来の技術)
従来、チタン酸バリウムおよびチタン酸バリウ
ムにシフターやデイプレツサーなどを配合した組
成物から、コンデンサー用途として好適な誘電体
磁器組成物を得るためには、1300〜1400℃の高温
で焼結することが必要であつた。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、このような高温で焼結した場
合、高価なジルコニアなどのセツタや焼結炉の損
耗をひきおこすとともに、焼結に要するエネルギ
ーも多量に必要であり、得られた製品はコストの
高いものとなる。さらに、従来のチタン酸バリウ
ム系の組成物を用いて積層コンデンサーを製造す
るためには、内部電極材料として、高温の焼結温
度に耐えうる白金、パラジウム等の高価な貴金属
を使うことが必要であり、得られた積層コンデン
サーは著しくコストの高いものとなる。それゆ
え、セツタや焼結炉の損耗を小さくでき、さらに
は、積層コンデンサーを製造する際に、安価な銀
を主成分とする内部電極を使用することができ
る、低温で焼結可能な誘電体磁器組成物が強く望
まれている。
(問題点を解決するための手段)
本発明者らは、種々検討を重ねた結果、チタン
酸バリウムに特定量の酸化鉛とフツ化銅とを組み
合わせることにより、上記した欠点のない誘電体
が得られることを見い出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、第1成分として89.0〜
99.6モル%のチタン酸バリウム、第2成分として
0.2〜5.5モル%の酸化鉛、第3成分として0.2〜
5.5モル%のフツ化銅とからなる磁器誘電組成物
である。
チタン酸バリウムに特定量の酸化鉛とフツ化銅
を組み合わせた組成物は、1200℃以下の低温で焼
結することができ、得られた磁器誘電体は、酸化
鉛およびフツ化銅を各々単独で加えた場合に比
べ、tanδの値は小さく、グレインサイズは小さく
て均一であり、絶縁抵抗値は高く、コンデンサー
用途、特に積層セラミツクコンデンサー用途に最
適のものである。
さらに、特定のチタン酸塩、ジルコン酸塩、ス
ズ酸塩から選ばれた1種以上の特定量を第4成分
として組み合わせることにより、上記特性を損ね
ることなく、室温付近の誘電率の値を14000以上
にまで変化させることが可能となり、また、グレ
インサイズをより小さくすることが可能である。
本発明で使用されるチタン酸バリウムは、固相
法、液相法、蓚酸塩法、アルコキシド法等のいず
れの方法で製造されたものでもよい。平均粒径が
1μ以下と小さく、粒径分布の均一なものを用い
た場合、一層均一な微構造の磁器が得られ、絶縁
抵抗値も大きなものとなり、各種の特性のばらつ
きも小さなものとなる。
本発明において、フツ化銅としては、CuF2ま
たは含水塩である。CuF2、2H2Oが用いられる。
酸化鉛としては、2価、4価、6価のもの、お
よびこれらのが共存したPbO、PbO2、Pb2O3、
Pb3O4が用いられる。酸化鉛として酸化物をその
まま用いることができるが、水酸化物、炭酸塩、
硝酸塩などの無機酸塩や蓚酸塩、アルコキシドな
どの有機塩、いずれのものも焼結温度以下で分解
して酸化物となるものならば使用できる。
また、本発明では、チタン酸鉛、チタン酸スト
ロンチウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カ
ルシウム、ジルコン酸ストロンチウム、スズ酸
鉛、スズ酸カルシウム、スズ酸ストロンチウム、
スズ酸バリウムは、各々PbTiO3、SrTiO3、
BaZrO3、CaZrO3、SrZrO3、PbSnO3、CaSnO3、
SrSnO3、BaSnO3の通常の複合酸化物の形のも
のが好適に用いられるが、各種の前駆物質、例え
ばチタン酸銅を用いる場合には、酸化鉛と酸化チ
タンの等モル混合物を用いることも可能である。
本発明の磁器組成物中のチタン酸バリウムの割
合は、BaTiO3として89.0〜99.6モル%の範囲で
ある。その割合が99.6モル%より多いと、1200℃
以下の温度で焼結が困難となり、また、89.0モル
%より少ないと、素地の変形や融着が起こり好ま
しくない。1200℃以下の温度で焼結性がよく、か
つ素地の変形が全く見られない好ましい範囲は
92.0〜99.4モル%である。
第2成分ある酸化鉛の割合は、PbOとして0.2
〜5.5モル%の範囲である。5.5モル%を超える
と、1200℃以下の低い温度では焼結が困難であ
り、絶縁抵抗の値も小さい。0.2モル%未満では、
添加の効果がほとんど認められない。焼結性がよ
く、充分高い絶縁抵抗を与える最も好ましい範囲
は0.3〜4.0モル%の範囲である。ここでいうモル
数は、金属元素1個を単位として計算したもので
ある。例えば、Pb2O3の場合、PbO1.5を計算の基
準としている。
第3成分であるフツ化銅の割合は、0.2〜5.5モ
ル%の範囲である。5.5モル%より多い場合は、
素地の変形、融着が生じ易くなるとともに、誘電
損失の値が大きくなる。また、焼結性のグレイン
サイズが不均一で大きくなる。0.2モル%より少
ない場合は、低温焼結が困難となる。焼結体のグ
レインサイズが小さく均一で、ほとんど素地の変
形がみられず、かつ誘電損失が小さくなる好まし
い範囲は0.3〜4.0モル%の範囲である。
さらに、絶縁抵抗が良好で、誘電損失も小さい
最も良好な結果は、酸化鉛とフツ化銅のモル比を
1:3〜3:1とした場合に得られる。
さらに、好適な実施態様において、チタン酸
鉛、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸バリウ
ム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸ストロン
チウム、スズ酸鉛、スズ酸カルシウム、スズ酸ス
トロンチウム、スズ酸バリウムから選ばれた1種
以上の複合酸化物が、第1成分、第2成分、第3
成分の和100モルに対して2.5〜40.0モル添加され
る。その量が2.5モル未満では、添加の効果はあ
まり顕著でなく、グレインサイズは小さくなら
ず、さらに、誘電率の値はあまり大きくならな
い。40.0モルを超える場合も、誘電率の値は小さ
なものとなり、絶縁抵抗の値は小さくなる傾向に
ある。5.0〜25.0モル%の範囲で特に高い誘電率
のものが得られる。スズ酸バリウムまたはスズ酸
カルシウムまたはこれらの混合物を用いた場合、
誘電率の大きなものが得られ易くなる。
(実施例)
以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。
実施例 1
チタン酸バリウムとフツ化銅および酸化鉛を表
1の割合に秤量し、結合剤として酢酸ビニル、溶
媒としてアセトンを用い、メノウボールのボール
ミルで混合した。混合物を乾燥した後に、80メツ
シユのフルイを通して造粒し、2t/cm2の圧力で直
径15mm、厚み0.6mmの円板状成形物を作成した。
次に、これをジルコニアのセツタに10枚積み重
ね、表1に示した焼結条件で焼結した。得られた
円板磁器の両面に10mmφの銀電極を焼付け、種々
の特性を測定した。誘電率と誘電損(tanδ)を
LCRメーターを用いて、1KHz、1V、20℃の条件
で測定した。絶縁抵抗値は高絶縁抵抗計を用い、
500Vの電圧を印加し測定した。また、磁器表面
の走査型電子顕微鏡写真を取り、グレインサイズ
を求めた。焼結密度は、円板の重量をマイクロメ
ーターを用いて測定して得た体積で除して求め
た。測定結果を表2に示した。試料No.1、2、3
は本発明の範囲外のもの、試料No.4、5は本発明
の範囲内のものである。表2より明らかなよう
に、本発明の範囲内のものは、1200℃以下で焼結
可能であり、tanδは小さく、絶縁対抗が高く、焼
結体密度が大きく、グレインサイズも小さいこと
がわかる。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a porcelain dielectric composition suitable for use in capacitors based on barium titanate. (Prior Art) Conventionally, in order to obtain dielectric ceramic compositions suitable for capacitor applications from barium titanate and compositions in which shifters, depressors, etc. It was necessary to conclude. (Problems to be Solved by the Invention) However, when sintering at such high temperatures, it causes wear and tear on the expensive setters such as zirconia and the sintering furnace, and a large amount of energy is required for sintering. The resulting product is expensive. Furthermore, in order to manufacture multilayer capacitors using conventional barium titanate-based compositions, it is necessary to use expensive noble metals such as platinum and palladium that can withstand high sintering temperatures as internal electrode materials. However, the resulting multilayer capacitor is extremely expensive. Therefore, it is a dielectric material that can be sintered at low temperatures, which can reduce wear and tear on setters and sintering furnaces, and also allows the use of inexpensive silver-based internal electrodes when manufacturing multilayer capacitors. Porcelain compositions are highly desired. (Means for Solving the Problems) As a result of various studies, the inventors of the present invention have found that by combining barium titanate with specific amounts of lead oxide and copper fluoride, a dielectric material free of the above-mentioned drawbacks can be created. The present invention was achieved by discovering that the present invention can be obtained. That is, the present invention uses 89.0 to 89.0 as the first component.
99.6 mol% barium titanate as second component
0.2-5.5 mol% lead oxide, 0.2-5.5 mol% as third component
This is a porcelain dielectric composition consisting of 5.5 mol% copper fluoride. A composition that combines barium titanate with specific amounts of lead oxide and copper fluoride can be sintered at low temperatures below 1200°C, and the resulting porcelain dielectric is made by combining lead oxide and copper fluoride individually. Compared to when it is added, the tan δ value is small, the grain size is small and uniform, and the insulation resistance value is high, making it ideal for capacitor applications, especially multilayer ceramic capacitor applications. Furthermore, by combining a specific amount of one or more selected from specific titanate, zirconate, and stannate as the fourth component, the dielectric constant value near room temperature can be increased to 14,000 without impairing the above characteristics. It is possible to make the grain size change even more than that, and it is also possible to make the grain size smaller. The barium titanate used in the present invention may be produced by any method such as a solid phase method, a liquid phase method, an oxalate method, or an alkoxide method. The average particle size is
When using particles as small as 1μ or less and with a uniform particle size distribution, a porcelain with a more uniform microstructure can be obtained, the insulation resistance value will be large, and the variations in various properties will be small. In the present invention, the copper fluoride is CuF 2 or a hydrated salt. CuF 2 and 2H 2 O are used. Lead oxides include divalent, tetravalent, and hexavalent lead oxides, as well as PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 ,
Pb 3 O 4 is used. The oxide can be used as it is as lead oxide, but hydroxide, carbonate,
Inorganic salts such as nitrates and organic salts such as oxalates and alkoxides can be used as long as they decompose to form oxides below the sintering temperature. In addition, in the present invention, lead titanate, strontium titanate, barium zirconate, calcium zirconate, strontium zirconate, lead stannate, calcium stannate, strontium stannate,
Barium stannate is PbTiO 3 , SrTiO 3 ,
BaZrO3 , CaZrO3 , SrZrO3 , PbSnO3 , CaSnO3 ,
SrSnO 3 and BaSnO 3 in the form of normal composite oxides are preferably used, but when using various precursors, such as copper titanate, an equimolar mixture of lead oxide and titanium oxide may also be used. It is possible. The proportion of barium titanate in the porcelain composition of the invention ranges from 89.0 to 99.6 mol% as BaTiO3 . If the proportion is more than 99.6 mol%, 1200℃
Sintering becomes difficult at a temperature below 89.0 mol %, and deformation and fusion of the base material occur, which is undesirable. The preferred range is a temperature of 1200°C or below that has good sinterability and no deformation of the base material.
It is 92.0 to 99.4 mol%. The proportion of lead oxide, which is the second component, is 0.2 as PbO.
~5.5 mol% range. If it exceeds 5.5 mol%, sintering is difficult at low temperatures below 1200°C, and the insulation resistance value is also low. At less than 0.2 mol%,
Almost no effect of addition was observed. The most preferable range for providing good sinterability and sufficiently high insulation resistance is 0.3 to 4.0 mol%. The number of moles here is calculated using one metal element as a unit. For example, in the case of Pb 2 O 3 , the calculation standard is PbO 1.5 . The proportion of copper fluoride, which is the third component, is in the range of 0.2 to 5.5 mol%. If it is more than 5.5 mol%,
Deformation and fusion of the substrate become more likely to occur, and the value of dielectric loss increases. Moreover, the sinterable grain size becomes non-uniform and large. If it is less than 0.2 mol%, low temperature sintering becomes difficult. A preferable range in which the grain size of the sintered body is small and uniform, almost no deformation of the base material is observed, and the dielectric loss is small is in the range of 0.3 to 4.0 mol%. Further, the best results with good insulation resistance and low dielectric loss are obtained when the molar ratio of lead oxide and copper fluoride is 1:3 to 3:1. Furthermore, in a preferred embodiment, one or more selected from lead titanate, strontium titanate, barium zirconate, calcium zirconate, strontium zirconate, lead stannate, calcium stannate, strontium stannate, and barium stannate. The composite oxide contains the first component, the second component, and the third component.
It is added in an amount of 2.5 to 40.0 moles per 100 moles of the total amount of components. If the amount is less than 2.5 mol, the effect of addition is not very pronounced, the grain size does not decrease, and furthermore, the dielectric constant value does not increase very much. When the amount exceeds 40.0 mol, the dielectric constant value tends to be small and the insulation resistance value tends to be small. A particularly high dielectric constant can be obtained in the range of 5.0 to 25.0 mol %. When using barium stannate or calcium stannate or a mixture thereof,
It becomes easier to obtain a material with a large dielectric constant. (Examples) Hereinafter, the present invention will be explained in detail by way of examples. Example 1 Barium titanate, copper fluoride, and lead oxide were weighed in the proportions shown in Table 1, and mixed in an agate ball mill using vinyl acetate as a binder and acetone as a solvent. After drying the mixture, it was granulated through an 80-mesh sieve, and a disk-shaped molded product with a diameter of 15 mm and a thickness of 0.6 mm was produced under a pressure of 2 t/cm 2 .
Next, 10 of these were stacked on a zirconia setter and sintered under the sintering conditions shown in Table 1. Silver electrodes with a diameter of 10 mm were baked on both sides of the resulting porcelain disc, and various properties were measured. Dielectric constant and dielectric loss (tanδ)
Measurement was performed using an LCR meter at 1KHz, 1V, and 20℃. Insulation resistance value is measured using a high insulation resistance meter.
A voltage of 500V was applied and measured. In addition, a scanning electron micrograph of the porcelain surface was taken to determine the grain size. The sintered density was determined by dividing the weight of the disc by the volume measured using a micrometer. The measurement results are shown in Table 2. Sample No. 1, 2, 3
Sample Nos. 4 and 5 are outside the scope of the present invention, and Samples Nos. 4 and 5 are within the scope of the present invention. As is clear from Table 2, products within the scope of the present invention can be sintered at temperatures below 1200°C, have a small tan δ, high insulation resistance, a large sintered body density, and a small grain size. .
【表】【table】
【表】
実施例 2
第4成分を加えた系の結果を示す。表3に示し
た割合に種々の化合物を秤量し、エチルアルコー
ルを加えてナイロンボールを用いてボールミリン
グし、充分混合した。得られた混合物を乾燥後、
アクリル樹脂をバインダーとし、トリクロロエタ
ンを溶媒とし、メノー製のボールミルを用いてペ
ーストを調製した。ドクターブレード法により厚
み30μのグリーンシートを作製した。このグリー
ンシートを23枚重ね合わせ、70℃、100Kg/cm2の
温度、圧力条件でラミネートした後、12mm口の正
方形に切断した。表4に示した条件で焼結した
後、両面に銀電極を焼き付け、種々の特性を実施
例1と同様にして測定した。磁器表面の走査型電
子顕微鏡写真より、ラインインタセプト法を用い
て平均のグレインサイズを求めた。測定結果を表
4に示した。試料No.1、3は本発明の範囲外のも
のであり、試料No.4と8は第4成分の量が本発明
の好ましい実施態様の範囲外のものである。表4
より明らかなように、第4成分を加えることによ
り、tanδが小さく、絶縁抵抗が高いままで、20℃
での誘電率を14000以上にまででき、かつグレイ
ンサイズも小さくできることがわかる。
なお、第4成分の量は内割で示した。[Table] Example 2 The results of the system in which the fourth component was added are shown. Various compounds were weighed in the proportions shown in Table 3, ethyl alcohol was added, and ball milling was performed using a nylon ball to mix thoroughly. After drying the resulting mixture,
A paste was prepared using an acrylic resin as a binder and trichloroethane as a solvent using a Meno ball mill. A green sheet with a thickness of 30 μm was prepared by the doctor blade method. 23 of these green sheets were stacked and laminated at a temperature and pressure of 70° C. and 100 kg/cm 2 , and then cut into squares with an opening of 12 mm. After sintering under the conditions shown in Table 4, silver electrodes were baked on both sides, and various properties were measured in the same manner as in Example 1. The average grain size was determined from the scanning electron micrograph of the porcelain surface using the line intercept method. The measurement results are shown in Table 4. Samples Nos. 1 and 3 are outside the scope of the present invention, and Samples Nos. 4 and 8 have amounts of the fourth component that are outside the scope of the preferred embodiment of the present invention. Table 4
As is clearer, by adding the fourth component, the tan δ remains small and the insulation resistance remains high at 20°C.
It can be seen that the dielectric constant can be increased to over 14,000 and the grain size can also be reduced. In addition, the amount of the fourth component is shown as an internal division.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
以上の実施例において、チタン酸バリウムは
BaとTiのモレ比がほぼ1のものを用いたが、
0.05モル程度その比率がずれていても、良好な特
性を得ることができる。また、本発明の組成に酸
化アルミニウム、二酸化ケイ素等を微量添加した
場合は、特性の改善に効果がある。
(発明の効果)
以上述べたことから、本発明の誘電体磁器組成
物は、1200℃以下の低温で焼結でき、tanδが小さ
く、グレインサイズが均一で小さく、絶縁抵抗の
大きなものである。また、これらの特性を損ねる
ことなく、室温付近での誘電率を14000以上にも
高めることができ、積層セラミツクチツプコンデ
ンサー用磁器組成物として極めて有効であり、そ
の産業的価値は大きいものである。[Table] In the above examples, barium titanate is
A material with a leakage ratio of Ba and Ti of approximately 1 was used, but
Even if the ratio deviates by about 0.05 mole, good characteristics can be obtained. Further, when a trace amount of aluminum oxide, silicon dioxide, etc. is added to the composition of the present invention, it is effective in improving the characteristics. (Effects of the Invention) As described above, the dielectric ceramic composition of the present invention can be sintered at a low temperature of 1200° C. or lower, has a small tan δ, a uniform and small grain size, and has a large insulation resistance. In addition, the dielectric constant at room temperature can be increased to over 14,000 without impairing these properties, making it extremely effective as a ceramic composition for laminated ceramic chip capacitors, and its industrial value is great.
Claims (1)
バリウム、第2成分として0.2〜5.5モル%の酸化
鉛、第3成分として0.2〜5.5モル%のフツ化銅と
からなる磁器誘電組成物。 2 第1成分が92.0〜99.4モル%、第2成分が0.3
〜4.0モル%、第3成分が0.3〜4.0モル%である特
許請求の範囲第1項記載の磁器誘電組成物。 3 第2成分と第3成分のモル比が1:3〜3:
1である特許請求の範囲第1項または第2項記載
の磁器誘電組成物。 4 第1成分として89.0〜99.6モル%のチタン酸
バリウム、第2成分として0.2〜5.5モル%の酸化
鉛、第3成分として0.2〜5.5モル%のフツ化銅と
からなる組成に、第4成分としてチタン酸鉛、チ
タン酸ストロンチウム、ジルコン酸バリウム、ジ
ルコン酸カルシウム、ジルコン酸ストロンチウ
ム、スズ酸鉛、スズカルシウム、スズ酸ストロン
チウム、スズ酸バリウムから選ばれた1種以上を
第1成分、第2成分、第3成分の和100モルに対
して、2.5〜40.0モル含有させてなる磁器誘電組
成物。 5 第4成分が5.0〜25.0モルである特許請求の
範囲第5項記載の磁器誘電組成物。 6 第4成分がスズ酸バリウムおよび/またはス
ズ酸カルシウムである特許請求の範囲第5項また
は第6項記載の磁器誘電組成物。[Claims] 1 Consisting of 89.0 to 99.6 mol% barium titanate as the first component, 0.2 to 5.5 mol% lead oxide as the second component, and 0.2 to 5.5 mol% copper fluoride as the third component. Porcelain dielectric composition. 2 The first component is 92.0 to 99.4 mol%, the second component is 0.3
4.0 mol% and the third component is 0.3 to 4.0 mol%. 3 The molar ratio of the second component and the third component is 1:3 to 3:
1. The porcelain dielectric composition according to claim 1 or 2, which is 4 A fourth component is added to a composition consisting of 89.0 to 99.6 mol% barium titanate as the first component, 0.2 to 5.5 mol% lead oxide as the second component, and 0.2 to 5.5 mol% copper fluoride as the third component. The first component and the second component are one or more selected from lead titanate, strontium titanate, barium zirconate, calcium zirconate, strontium zirconate, lead stannate, calcium tin, strontium stannate, and barium stannate. , a porcelain dielectric composition containing 2.5 to 40.0 moles per 100 moles of the third component. 5. The ceramic dielectric composition according to claim 5, wherein the fourth component is 5.0 to 25.0 moles. 6. The porcelain dielectric composition according to claim 5 or 6, wherein the fourth component is barium stannate and/or calcium stannate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60091256A JPS61251567A (en) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | Novel ceramic dielectric composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60091256A JPS61251567A (en) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | Novel ceramic dielectric composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251567A JPS61251567A (en) | 1986-11-08 |
| JPH0210792B2 true JPH0210792B2 (en) | 1990-03-09 |
Family
ID=14021342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60091256A Granted JPS61251567A (en) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | Novel ceramic dielectric composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61251567A (en) |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP60091256A patent/JPS61251567A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61251567A (en) | 1986-11-08 |
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