JP2000327420A - Dielectric porcelain composition - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a dielectric porcelain composition capable of being fired at a relatively low temperature and having a high relative dielectric constant and a low dielectric tangent. SOLUTION: Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 and PbTiO3 are used as principal components. The proportion of the Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 is 90.0-97.0 mol% and that of the PbTiO3 is 3.0-10.0 mol%. BaTiO3 is added as a subsidiary component to the principal components by 0.1-5 pts.wt. based on 100 pts.wt., in total, of the principal components.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体磁器コンデ
ンサ材料として用いられる誘電体磁器組成物に関する。The present invention relates to a dielectric ceramic composition used as a dielectric ceramic capacitor material.

【０００２】[0002]

【従来の技術】誘電体磁器コンデンサの組成物として
は、高誘電率であること、誘電正接（ｔａｎδ）が
小さいこと、焼成温度が低いこと、等が望まれる。こ
のような誘電体磁器組成物としてチタン酸バリウム（Ｂ
ａＴｉＯ₃ ）等の強誘電体を主成分とするものと、鉛
（Ｐｂ）を含む誘電体を主成分とするものがある。チタ
ン酸バリウムを用いた誘電体磁器組成物は、誘電率が高
く、小型で大容量のコンデンサが得られるものの、その
焼成温度がいずれも１３００〜１４００°Ｃと高く、こ
のため焼成コストが高くつく他、内部電極材料に１３０
０°Ｃ以上でも溶融しない高融点の貴金属類、例えば白
金やパラジウム等を用いなければならない。また、これ
らのうち低温焼成用の組成系においては、室温での比誘
電率（ε）が２０００程度と低いといった欠点があっ
た。2. Description of the Related Art A composition for a dielectric ceramic capacitor is desired to have a high dielectric constant, a small dielectric loss tangent (tan δ), a low firing temperature, and the like. As such a dielectric porcelain composition, barium titanate (B
aTiO ₃ ) and other materials mainly containing a ferroelectric material such as aTiO ₃ ) and a dielectric material containing lead (Pb). The dielectric porcelain composition using barium titanate has a high dielectric constant, and a small-sized and large-capacity capacitor can be obtained. However, the firing temperature is as high as 1300 to 1400 ° C., and the firing cost is high. In addition, 130 for internal electrode material
High melting point noble metals that do not melt even at 0 ° C. or higher, such as platinum and palladium, must be used. Among these, the composition system for low-temperature firing has a drawback that the relative dielectric constant (ε) at room temperature is as low as about 2000.

【０００３】一方、鉛系の材料を組合わせた誘電体磁器
組成物としては、これまでも数多くの研究がなされてい
る。例えば、主成分としてＰｂ（Ｆｅ_1/2Ｎｂ_1/2）Ｏ₃
のものとして特開昭５７−５７２０４号公報によって、
Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃のものとして特開昭５５−
５１７５８号公報によるものがあり、Ｐｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ
_1/2）Ｏ₃のものとして特開昭５２−２１６９９号公報に
よるものが知られている。[0003] On the other hand, many studies have been made on dielectric ceramic compositions combining lead-based materials. For example, Pb (Fe _1/2 Nb _1/2 ) O ₃
According to JP-A-57-57204,
Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃
No. 51758, Pb (Mg _1/2 W
By JP 52-21699 JP are known as being _1/2) O _3.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記した鉛系の材料を
組合わせた誘電体磁器組成物は、いずれも静電容量の温
度変化率が小さく、チタン酸バリウム系の組成物よりも
優れているものの、それぞれ高温での絶縁抵抗が低くな
り、焼成温度が比較的高くなり、誘電率と絶縁抵抗の両
方を高くできないなどの問題があった。The dielectric porcelain compositions in which the above-mentioned lead-based materials are combined have a small rate of change in capacitance with temperature and are superior to barium titanate-based compositions. However, there has been a problem that the insulation resistance at high temperatures becomes low, the firing temperature becomes relatively high, and both the dielectric constant and the insulation resistance cannot be increased.

【０００５】例えば、ＰＭＮ−ＰＴの２成分系組成物に
ついてみるならば、これら２成分の比率を変えることで
キュリー点を移動させ室温付近での誘電率が高い材料を
作成することも可能である。しかし、温度による誘電率
の変化が大きく、このままでは実用的ではない。なお、
ＰＭＮとはＰｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ を表し、ＰＴは
ＰｂＴｉＯ₃ である。For example, in the case of a two-component composition of PMN-PT, it is possible to shift the Curie point by changing the ratio of these two components to produce a material having a high dielectric constant near room temperature. . However, the change in the dielectric constant with temperature is large, and it is not practical as it is. In addition,
PMN represents Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ , and PT is PbTiO ₃ .

【０００６】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、比較的
低い温度で焼成することができ、また高い比誘電率と低
い誘電正接を有する誘電体磁器組成物を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has as its object to be able to be fired at a relatively low temperature and to have a high relative dielectric constant and a low dielectric loss tangent. An object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ −ＰｂＴｉＯ
₃ の２成分系の固溶体からなる誘電体磁器組成物におい
て、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ とＰｂＴｉＯ₃のモル
比率（％）が、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃：９０．０
〜９７．０、ＰｂＴｉＯ₃ ：３．０〜１０．０で表され
た主成分を１００重量部とし、副成分としてＢａＴｉＯ
₃ を０．１〜５重量部含有していることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ -PbTiO.
_{In the} dielectric porcelain composition comprising a binary solid solution of ₃ , the molar ratio (%) between Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ and PbTiO ₃ is Pb (Mg _1/3 Nb _2/3). ) O ₃ : 90.0
~97.0, PbTiO _3: and 100 parts by weight expressed principal component at 3.0 to 10.0, BaTiO as a sub-component
_{3 in an amount} of 0.1 to 5 parts by weight.

【０００８】このような組成においては、誘電率が５０
００以上と高く、誘電正接が２．０％以下と低く、また
焼成温度も９５０〜１０８０°Ｃと低い誘電体磁器組成
物が得られた。In such a composition, the dielectric constant is 50
The dielectric ceramic composition was as high as 00 or more, the dielectric loss tangent was as low as 2.0% or less, and the firing temperature was as low as 950 to 1080 ° C.

【０００９】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て説明する。本発明に係る誘電体磁器組成物は、主成分
として、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ ₃ とＰｂＴｉＯ₃ の
２成分を主成分としている。Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ
₃ とＰｂＴｉＯ₃ の割合は、モル比率（％）でＰｂ（Ｍ
ｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ が９０．０〜９７．０であって、Ｐ
ｂＴｉＯ₃ が３．０〜１０．０である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described.
Will be explained. The dielectric ceramic composition according to the present invention comprises a main component
As Pb (Mg_1/3Nb_2/3) O _ThreeAnd PbTiO_Threeof
It has two components as main components. Pb (Mg_1/3Nb_2/3) O
_ThreeAnd PbTiO_ThreeIs a molar ratio (%) of Pb (M
g_1/3Nb_2/3) O_ThreeIs 90.0 to 97.0, and P
bTiO_ThreeIs 3.0 to 10.0.

【００１０】主成分を上記の範囲に限定した理由は、主
成分をＰｂ〔（Ｍｇ_1/3 Ｎｂ_2/3）_XＴｉ₁−_X〕Ｏ₃ （但
し、０≦Ｘ≦１）で表したとき、Ｘが０．９０より小さ
いかまたは０．９７より大きいと静電容量の変化率が３
０％を超えてしまい好ましくないからである。The reason for limiting the main component to the above range is that the main component is represented by Pb [(Mg _1/3 Nb _2/3 ) _X Ti _{1 -X} ] O ₃ (where 0 ≦ X ≦ 1). When X is smaller than 0.90 or larger than 0.97, the rate of change of the capacitance is 3
This is because it exceeds 0% and is not preferable.

【００１１】さらに、本発明においては副成分としてＢ
ａＴｉＯ₃ を添加している。この副成分の主成分に対す
る割合は、主成分を１００重量部としたとき、０．１重
量部以上で５重量部以下とされる。Furthermore, in the present invention, B
aTiO ₃ is added. The ratio of the subcomponent to the main component is 0.1 parts by weight or more and 5 parts by weight or less when the main component is 100 parts by weight.

【００１２】副成分を上記の範囲に限定した理由は、Ｂ
ａＴｉＯ₃ の添加量が主成分に対して０．１重量部より
少ないと静電容量の変化率が−７０％を超えてしまい、
ＢａＴｉＯ₃ の添加量が主成分に対して５．０重量部よ
り多いと誘電率が５０００より小さくなってしまうから
である。The reason that the auxiliary component is limited to the above range is as follows.
If the amount of aTiO ₃ added is less than 0.1 part by weight with respect to the main component, the rate of change in capacitance exceeds -70%,
This is because if the amount of BaTiO ₃ added is more than 5.0 parts by weight with respect to the main component, the dielectric constant becomes smaller than 5000.

【００１３】このようなＰｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ −
ＰｂＴｉＯ₃ の２成分系を主成分とし、副成分としてＢ
ａＴｉＯ₃ を添加した誘電体磁器組成物においては、誘
電率を５０００以上と高く、誘電正接を２．０％以下と
低く、また焼成温度を９５０〜１０８０°Ｃとすること
ができる。Such Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ −
The main component is a two-component system of PbTiO ₃ , and B is
In the dielectric ceramic composition to which aTiO ₃ is added, the dielectric constant can be as high as 5000 or more, the dielectric loss tangent can be as low as 2.0% or less, and the firing temperature can be 950 to 1080 ° C.

【００１４】〔実施例〕次に、本発明に係る誘電体磁器
組成物を用いた誘電体磁器コンデンサの製造方法につい
て説明する。出発原料として、工業用のＰｂ₃Ｏ₄ ，Ｍ
ｇＯ，Ｎｂ₂Ｏ₄ ，ＴｉＯ₂ を用い、これらを秤量し、
予めＰｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ ，ＰｂＴｉＯ₃ となる
ようにそれぞれ配合した。次に、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎ
ｂ_2/3）Ｏ₃ は７８０°Ｃで、ＰｂＴｉＯ₃ は９５０°
Ｃでそれぞれ２時間仮焼結し、所定の化合物粉体を作成
した。このようにして作成した化合物粉体を表１の実施
例１〜９に示す組成比になるように配合し混練した。EXAMPLE Next, a method of manufacturing a dielectric ceramic capacitor using the dielectric ceramic composition according to the present invention will be described. As a starting material, industrial Pb ₃ O ₄ , M
gO, Nb ₂ O ₄ , and TiO ₂ were weighed,
Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ and PbTiO ₃ were respectively blended in advance. Next, Pb (Mg _1/3 N
b _2/3 ) O ₃ at 780 ° C., PbTiO ₃ at 950 °
Each of them was pre-sintered with C for 2 hours to prepare a predetermined compound powder. The compound powders thus prepared were blended and kneaded so as to have the composition ratios shown in Examples 1 to 9 in Table 1.

【００１５】[0015]

【表１】 [Table 1]

【００１６】その後、この粉体にポリビニルアルコール
を３重量加えて混練し、これを１ｔｏｎ／ｃｍ² の圧力
で加圧し直径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板を形成した。
この円板を大気中で電気炉を用いて、表１に示す焼成条
件で３時間焼成した。Thereafter, 3 parts by weight of polyvinyl alcohol was added to the powder and kneaded, and the mixture was pressurized at a pressure of 1 ton / cm ² to form a disc having a diameter of 12 mm and a thickness of 1 mm.
This disc was fired in the air using an electric furnace under the firing conditions shown in Table 1 for 3 hours.

【００１７】次に、内部電極としてＡｇペーストを８０
０°Ｃで焼き付け、測定試料とした。そして、各試料に
ついて比誘電率（ε）および誘電正接（ｔａｎδ）を１
ＫＨｚ、１Ｖｒｍｓ、２０°Ｃの条件で測定した。Next, an Ag paste was used as an internal electrode for 80 minutes.
It was baked at 0 ° C. to obtain a measurement sample. The relative dielectric constant (ε) and the dielectric loss tangent (tan δ) of each sample are set to 1
The measurement was performed under the conditions of KHz, 1 Vrms and 20 ° C.

【００１８】その結果を表１に示す。また、表１に比較
例１〜４を示す。Table 1 shows the results. Table 1 shows Comparative Examples 1 to 4.

【００１９】表１から明らかなように、この発明による
誘電体磁器組成物の範囲内においては、誘電率が５００
０以上、誘電正接が２．０％以下、焼成温度が９５０〜
１０８０°Ｃを満足する。さらに、温度による誘電率の
変化が少なくなっている。As apparent from Table 1, within the range of the dielectric ceramic composition according to the present invention, the dielectric constant is 500.
0 or more, the dielectric loss tangent is 2.0% or less, and the firing temperature is 950 to 950.
Satisfies 1080 ° C. Furthermore, the change in dielectric constant due to temperature is reduced.

【００２０】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る誘電体
磁器組成物は、誘電率を５０００以上と高く、誘電正接
を２．０％以下と低く、大容量のコンデンサを製作する
ことができる。また、焼成温度を９５０〜１０８０°Ｃ
と低くすることができるので、コンデンサの作成時に白
金、パラジウム等の高融点貴金属を同時に焼成すること
ができる。As described above, the dielectric ceramic composition according to the present invention has a high dielectric constant of 5000 or more and a low dielectric loss tangent of 2.0% or less, and can produce a large-capacity capacitor. . In addition, the firing temperature is 950 to 1080 ° C.
Therefore, high-melting precious metals such as platinum and palladium can be simultaneously fired at the time of making the capacitor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 浩司 栃木県芳賀郡二宮町大字久下田1065番地 日立エーアイシー株式会社芳賀工場内 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA10 AA16 AA20 AA40 BA09 5E001 AE03 AE04 5G303 AA01 AB06 AB07 AB15 BA12 CA01 CB03 CB17 CB21 CB25 CB35  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koji Sugiyama 1065 Kushita, Ninomiya-cho, Haga-gun, Tochigi Pref. AB07 AB15 BA12 CA01 CB03 CB17 CB21 CB25 CB35

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ −ＰｂＴｉ
Ｏ₃ の２成分系の固溶体からなる誘電体磁器組成物にお
いて、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ とＰｂＴｉＯ₃のモ
ル比率（％）が Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃：９０．０〜９７．０ ＰｂＴｉＯ₃ ：３．０〜１０．０ で表された主成分を１００重量部とし、副成分としてＢ
ａＴｉＯ₃ を０．１〜５重量部含有していることを特徴
とする誘電体磁器組成物。1. Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ -PbTi
In the dielectric ceramic composition comprising a two-component solid solution of _{O 3, Pb (Mg 1/3 Nb} 2/3) O 3 molar ratio (%) of PbTiO ₃ is Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ : 90.0 to 97.0 PbTiO ₃ : 3.0 to 10.0 A main component represented by 100 parts by weight, and B as a subcomponent
The dielectric ceramic composition characterized in that ATiO ₃ to contain 0.1 to 5 parts by weight.