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JPH06208804A - Dielectric material and ceramic component - Google Patents

Dielectric material and ceramic component

Info

Publication number
JPH06208804A
JPH06208804A JP5028634A JP2863493A JPH06208804A JP H06208804 A JPH06208804 A JP H06208804A JP 5028634 A JP5028634 A JP 5028634A JP 2863493 A JP2863493 A JP 2863493A JP H06208804 A JPH06208804 A JP H06208804A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
dielectric
dielectric material
phase
temperature
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.)
Withdrawn
Application number
JP5028634A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Ito
卓 伊藤
Fumio Uchikoba
文男 内木場
Makoto Furubayashi
眞 古林
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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 TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP5028634A priority Critical patent/JPH06208804A/en
Publication of JPH06208804A publication Critical patent/JPH06208804A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To provide a ceramic component in which a dielectric layer can be baked simultaneously with an Ag electrode by providing a dielectric material, in which the rate of temperature change in the dielectric constant is small, the dielectric loss of which is small, and which can be baked at a low temperature, and by using the dielectric materials. CONSTITUTION:Bismuth oxide, magnesium oxide, tantalum oxide and/or niobium oxide are contained, at the mol ratio expressed by the sides and the inside of a triangle with three vertices X, Y, Z, in a diagram of three-component composition, where 0<=Nb2O5/(Ta2O5+Nb2O5)<=1, is satisfied and the main phase is an oxide phase having a pyrochlore type structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体材料と、これを
含有する誘電体層を有するセラミック部品とに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a dielectric material and a ceramic component having a dielectric layer containing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】温度補償用コンデンサに用いる誘電体材
料の開発に際しては、下記〜が重要なポイントとさ
れている。
2. Description of the Related Art In developing a dielectric material used for a temperature compensating capacitor, the following are important points.

【0003】 誘電率(ε)が大きいこと 誘電損失( tanδ)が小さいこと 誘電率の温度係数(ε・TC)の変化が広い温度範囲
にわたって小さく、用途に応じ絶対値の小さなε・TCが
得られること 焼成温度が低いこと
Dielectric constant (ε) is large Dielectric loss (tanδ) is small Change in temperature coefficient (ε ・ TC) of dielectric constant is small over a wide temperature range, and ε ・ TC with small absolute value can be obtained depending on the application. Being low baking temperature

【0004】しかし、これらの特性はそれぞれが相反す
る関係にあり、全ての特性を同時に向上させることは極
めて困難である。このため現状では、用途を絞り、その
用途において最も重要である特性を選択し、その特性を
重点的に改善するかたちで開発が行なわれている。
However, these characteristics are in a mutually contradictory relationship, and it is extremely difficult to improve all the characteristics at the same time. For this reason, at present, development is being carried out by narrowing down the application, selecting the most important characteristic in the application, and focusing on improving the characteristic.

【0005】従来の誘電体材料、例えば、SrTiO
3 、SrZrO3 、CaTiO3 、Ba(Ti,Zr)
3 、MgTiO3 、(Sr,Ca)TiO3 等は、こ
のような事情からそれぞれ一長一短のあるものである。
特に、これらの材料系は焼結に1200℃以上の高温が
必要であるため、焼成炉の熱疲労や高いエネルギーコス
トが問題となる。また、近年、小型化、大容量化が可能
な積層型セラミックコンデンサが一般的になってきてい
るが、積層型セラミックコンデンサの製造に際しては、
誘電体材料と内部電極材料とを同時に焼成する必要があ
り、上記したような誘電体材料を用いた場合、焼成温度
が高くなるため、内部電極材料に融点の高い金属を用い
る必要がある。このような事情から、従来、温度補償用
の積層型セラミックコンデンサのほとんどには、Pdが
採用されている。しかし、PdはAgに比べ1桁ほど電
気伝導率が低く、高周波での損失の増加などコンデンサ
性能の一つの限界となっている。また、Pdは非常に高
価である。
Conventional dielectric materials such as SrTiO 3
3 , SrZrO 3 , CaTiO 3 , Ba (Ti, Zr)
O 3, MgTiO 3, (Sr , Ca) TiO 3 , etc. are some of the advantages and disadvantages of such a situation.
In particular, since these material systems require a high temperature of 1200 ° C. or higher for sintering, thermal fatigue of the firing furnace and high energy cost are problems. Further, in recent years, a multilayer ceramic capacitor that can be downsized and have a large capacity has become common, but when manufacturing a multilayer ceramic capacitor,
It is necessary to fire the dielectric material and the internal electrode material at the same time, and when the above-mentioned dielectric material is used, the firing temperature becomes high, so it is necessary to use a metal having a high melting point for the internal electrode material. Under these circumstances, Pd is conventionally used in most of the temperature-compensated multilayer ceramic capacitors. However, Pd has an electric conductivity lower than that of Ag by about one digit, which is one of the limits of capacitor performance such as an increase in loss at high frequencies. Also, Pd is very expensive.

【0006】一方、低温焼成が可能なPb系やBi系の
誘電体材料などは、誘電率の温度変化率、誘電損失など
の点で十分に満足できる材料には仕上がっていない。
On the other hand, Pb-based and Bi-based dielectric materials that can be fired at low temperatures have not been completed as materials that are sufficiently satisfactory in terms of the rate of change in dielectric constant with temperature and dielectric loss.

【0007】上記〜を平均的に満足するような材料
を開発するためには、一般に、誘電率εが高く誘電損失
tanδが小さい材料を母材とし、これに添加物を加える
手法が採られている。εが高く tanδが小さい材料は、
大部分が誘電率の温度変化率がマイナスの傾きをもって
いるので、これを補正するために、誘電損失は大きいが
誘電率の温度変化率がプラスの傾きをもった添加物を不
本意ながら添加するのである。
In order to develop a material which satisfies the above items (1) to (3) on average, the dielectric constant ε is generally high and the dielectric loss is high.
A method is adopted in which a material having a small tan δ is used as a base material and an additive is added to the base material. Materials with high ε and small tanδ
Since most of the changes in the dielectric constant with temperature have a negative slope, in order to correct this, an additive with a large dielectric loss but with a positive slope in the temperature change of the dielectric constant is added unintentionally. Of.

【0008】従って、誘電率の温度変化率を小さく、し
かも誘電損失を小さくできれば、従来にない有用な誘電
体材料となる。そして、低温焼成が可能であれば、Ag
系電極材料と同時焼成が可能となり、有用性はさらに高
まる。
Therefore, if the rate of change in dielectric constant with temperature can be reduced and the dielectric loss can be reduced, a useful dielectric material which has never been obtained can be obtained. If low temperature firing is possible, Ag
The co-firing with the system electrode material becomes possible, and the usefulness is further enhanced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、誘電率の温度変化率が小さ
く、しかも誘電損失が小さく、さらに低温焼成が可能な
誘電体材料を提供することを目的とし、また、この誘電
体材料を用いることにより、誘電体層をAg系電極と同
時焼成することが可能なセラミック部品を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made under such circumstances, and provides a dielectric material which has a small rate of change in dielectric constant with temperature, a small dielectric loss, and can be fired at a low temperature. It is also an object of the present invention to provide a ceramic component capable of cofiring a dielectric layer with an Ag-based electrode by using this dielectric material.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)の本発明により達成される。 (1)酸化ビスマスおよび酸化マグネシウムならびに酸
化タンタルおよび/または酸化ニオブを含み、酸化ビス
マスをBi23 、酸化マグネシウムをMgO、酸化タ
ンタルをTa25 、酸化ニオブをNb25 に換算し
たときのモル比率が、(Bi23 ,MgO,Ta2
5 +Nb25 )の3成分組成図において X(0.16,0.28,0.56)、 Y(0.16,0.76,0.08)および Z(0.64,0.28,0.08) を頂点とする三角形の辺上および内部で表わされ、かつ 0≦Nb25 /(Ta25 +Nb25 )≦1 であることを特徴とする誘電体材料。 (2)パイロクロア型構造を有する酸化物相を主相とす
る上記(1)の誘電体材料。 (3)前記パイロクロア型構造を有する酸化物相が、B
2 Mg(Nb,Ta)29 、Bi3 Mg2 (Nb,
Ta)O9 およびBi5 (Nb,Ta)315から選択
される少なくとも1種を含む上記(2)の誘電体材料。 (4)誘電体層と電極とを有するセラミック部品であっ
て、前記誘電体層が上記(1)ないし(3)のいずれか
の誘電体材料を含有することを特徴とするセラミック部
品。 (5)前記電極がAgを主成分として含有するものであ
る上記(4)のセラミック部品。
These objects are achieved by the present invention described in (1) to (5) below. (1) Bismuth oxide and magnesium oxide and tantalum oxide and / or niobium oxide are contained, and bismuth oxide is converted to Bi 2 O 3 , magnesium oxide is MgO, tantalum oxide is converted to Ta 2 O 5 , and niobium oxide is converted to Nb 2 O 5 . When the molar ratio is (Bi 2 O 3 , MgO, Ta 2 O
5 + Nb 2 O 5 ) in a three-component composition diagram, X (0.16, 0.28, 0.56), Y (0.16, 0.76, 0.08) and Z (0.64, 0. 28, 0.08) on the inside and inside of a triangle with the apex being 0, and 0 ≦ Nb 2 O 5 / (Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ) ≦ 1. material. (2) The dielectric material according to (1), which has an oxide phase having a pyrochlore structure as a main phase. (3) The oxide phase having the pyrochlore structure is B
i 2 Mg (Nb, Ta) 2 O 9 , Bi 3 Mg 2 (Nb,
The dielectric material according to the above (2), containing at least one selected from Ta) O 9 and Bi 5 (Nb, Ta) 3 O 15 . (4) A ceramic part having a dielectric layer and an electrode, wherein the dielectric layer contains the dielectric material according to any one of (1) to (3). (5) The ceramic component according to (4) above, wherein the electrode contains Ag as a main component.

【0011】[0011]

【作用および効果】本発明の誘電体材料は、Bi2 (M
g,Ta,Nb)26 、Bi2 (Mg,Nb)26
またはBi2 (Mg,Ta)26 を中心とした配合組
成を用いて製造され、パイロクロア型酸化物相を主相と
して有する。このような構成により、誘電率の温度変化
率を小さくした上で、誘電損失を極めて小さくすること
ができる。例えば、誘電率の温度変化率を±500ppm
/℃の範囲とした上で、誘電損失を0.5%以下、特に
0.1%以下とすることができる。また、低温焼成も可
能となるので、積層セラミックコンデンサなどのセラミ
ック部品に適用する場合に、安価で電気的特性も良好な
Ag系電極と誘電体層とを同時に焼成することができ
る。
FUNCTION AND EFFECT The dielectric material of the present invention is Bi 2 (M
g, Ta, Nb) 2 O 6 , Bi 2 (Mg, Nb) 2 O 6
Alternatively, it is produced using a compounding composition centered on Bi 2 (Mg, Ta) 2 O 6 and has a pyrochlore type oxide phase as a main phase. With such a configuration, it is possible to make the dielectric loss extremely small while reducing the temperature change rate of the dielectric constant. For example, the temperature change rate of dielectric constant is ± 500ppm
The dielectric loss can be 0.5% or less, and particularly 0.1% or less in the range of / ° C. Further, since low temperature firing is also possible, when applied to a ceramic component such as a monolithic ceramic capacitor, it is possible to simultaneously fire an inexpensive Ag-based electrode and a dielectric layer having good electrical characteristics.

【0012】従って、本発明の誘電体材料は、小型、薄
型、積層型の温度補償用コンデンサや貫通型コンデンサ
に極めて好適である。
Therefore, the dielectric material of the present invention is very suitable for a compact, thin, laminated type temperature compensating capacitor or feedthrough capacitor.

【0013】なお、従来、誘電体材料として知られてい
るパイロクロア型酸化物は、一般式A227 で表わ
されるものであり、具体的には、{A=Ba,Ca,
Sr、B=Ti,Nb}系や{A=Pb、B=Nb,
Ta}系が知られており、マイクロ波誘電体材料として
の利用に向けられている。しかし、前記の材料系では
焼成に1200℃以上の高温を必要とし、前記の材料
系では誘電率の温度係数(ε・TC)が大きくマイナスで
あるという問題がある。
The pyrochlore type oxide which has been conventionally known as a dielectric material is represented by the general formula A 2 B 2 O 7 , and specifically, {A = Ba, Ca,
Sr, B = Ti, Nb} system and {A = Pb, B = Nb,
The Ta} system is known and is intended for use as a microwave dielectric material. However, there is a problem that the above-mentioned material system requires a high temperature of 1200 ° C. or more for firing, and the above-mentioned material system has a large negative temperature coefficient (ε · TC) of the dielectric constant.

【0014】また、Bi2 (Ni1/3 Nb2/327
およびBi2 (Mg1/3 Nb2/327 がSoviet phy
sics-solid state vol.14,No.10 pp2539に記載されてい
るが、これらの材料系では、誘電率は高いが誘電損失が
大きくなってしまう。
In addition, Bi 2 (Ni 1/3 Nb 2/3 ) 2 O 7
And Bi 2 (Mg 1/3 Nb 2/3 ) 2 O 7 are Soviet phy
As described in sics-solid state vol.14, No.10 pp2539, these materials have high dielectric constant but large dielectric loss.

【0015】[0015]

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
Specific Structure The specific structure of the present invention will be described in detail below.

【0016】本発明の誘電体材料は、酸化ビスマスおよ
び酸化マグネシウムと、酸化タンタルおよび/または酸
化ニオブとを含む。酸化ビスマスをBi23 、酸化マ
グネシウムをMgO、酸化タンタルをTa25 、酸化
ニオブをNb25 に換算したときのモル比率は、(B
23 ,MgO,Ta25 +Nb25 )の3成分
組成図(図1)において X(0.16,0.28,0.56)、 Y(0.16,0.76,0.08)および Z(0.64,0.28,0.08) を頂点とする三角形の辺上および内部で表わされ、好ま
しくは X’(0.2,0.4,0.4)、 Y’(0.2,0.72,0.08)および Z’(0.52,0.4,0.08) を頂点とする三角形の辺上および内部で表わされる。組
成が前記範囲から外れると、誘電損失が著しく大きくな
り、また、誘電率の温度係数の絶対値が大きくなってし
まう。
The dielectric material of the present invention contains bismuth oxide and magnesium oxide and tantalum oxide and / or niobium oxide. When bismuth oxide is converted to Bi 2 O 3 , magnesium oxide is converted to MgO, tantalum oxide is converted to Ta 2 O 5 , and niobium oxide is converted to Nb 2 O 5 , the molar ratio is (B
In the three-component composition diagram of i 2 O 3 , MgO, Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 (FIG. 1), X (0.16, 0.28, 0.56), Y (0.16, 0.76) , 0.08) and Z (0.64, 0.28, 0.08) are represented on and inside the sides of a triangle having vertices, and preferably X ′ (0.2, 0.4, 0. 4), Y '(0.2,0.72,0.08) and Z' (0.52,0.4,0.08) are represented on and inside the sides of a triangle having vertices. If the composition deviates from the above range, the dielectric loss becomes significantly large and the absolute value of the temperature coefficient of the dielectric constant becomes large.

【0017】また、Ta25 とNb25 との比率
は、 0≦Nb25 /(Ta25 +Nb25 )≦1、好
ましくは 0.2≦Nb25 /(Ta25 +Nb25 )≦
1、より好ましくは 0.5≦Nb25 /(Ta25 +Nb25 )≦1 である。Nb25 が含まれていないと焼成温度が95
0℃程度以上と比較的高くなるが、Nb25 を固溶さ
せることにより焼成温度を900℃程度まで下げること
ができ、また、Nb25 の固溶量が増加すれば誘電率
が向上する。
The ratio of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 is 0 ≦ Nb 2 O 5 / (Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ) ≦ 1, preferably 0.2 ≦ Nb 2 O 5 / (Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ) ≦
1, more preferably 0.5 ≦ Nb 2 O 5 / (Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ) ≦ 1. If Nb 2 O 5 is not contained, the firing temperature is 95.
Becomes relatively high as 0 ℃ about more, Nb 2 O 5 sintering temperature by the solid solution can be lowered to about 900 ° C., and also dielectric constant when increasing amount of solid solution Nb 2 O 5 improves.

【0018】本発明の誘電体材料はパイロクロア酸化物
相を主相とするが、2種以上のパイロクロア構造を有す
る混晶構造となることもあり、このような場合、通常、
Bi2 Mg(Nb,Ta)29 、Bi3 Mg2 (N
b,Ta)O9 およびBi5 (Nb,Ta)315から
選択される少なくとも1種のパイロクロア相を含む。こ
のような組織構造はX線回折により確認することができ
る。
The dielectric material of the present invention has a pyrochlore oxide phase as a main phase, but it may have a mixed crystal structure having two or more pyrochlore structures.
Bi 2 Mg (Nb, Ta) 2 O 9 , Bi 3 Mg 2 (N
b, Ta) O 9 and Bi 5 (Nb, Ta) 3 O 15 and at least one pyrochlore phase. Such a tissue structure can be confirmed by X-ray diffraction.

【0019】本発明の誘電体材料の平均結晶粒径は、
0.7〜3.0μm 程度である。
The average crystal grain size of the dielectric material of the present invention is
It is about 0.7 to 3.0 μm.

【0020】次に、本発明の誘電体材料の製造方法につ
いて説明する。
Next, a method of manufacturing the dielectric material of the present invention will be described.

【0021】出発原料としては、誘電体材料を構成する
金属元素の酸化物、例えばBi23 、MgO、Ta2
5 、Nb25 等を用いればよい。また、炭酸塩な
ど、熱処理後に酸化物となる化合物を用いてもよい。出
発原料の配合比率は、各金属元素の比率が最終組成と同
じとなるように選択する。
As a starting material, oxides of metal elements constituting the dielectric material, such as Bi 2 O 3 , MgO and Ta 2 are used.
O 5 , Nb 2 O 5 or the like may be used. Alternatively, a compound such as a carbonate which becomes an oxide after heat treatment may be used. The mixing ratio of the starting materials is selected so that the ratio of each metal element is the same as the final composition.

【0022】出発原料の粉末の混合は、ボールミルなど
を用いて湿式で行なうことが好ましい。混合後、仮焼を
行なう。仮焼は、空気中において650〜850℃程度
の温度で1〜2時間程度行なうことが好ましい。仮焼
後、ボールミル等により粉砕する。仮焼体粉末の平均粒
子径は、0.5〜2.0μm 程度とすればよい。
It is preferable to mix the powders of the starting materials by a wet method using a ball mill or the like. After mixing, calcination is performed. The calcination is preferably performed in air at a temperature of about 650 to 850 ° C. for about 1 to 2 hours. After calcination, it is crushed by a ball mill or the like. The average particle size of the calcined powder may be about 0.5 to 2.0 μm.

【0023】次に、仮焼体粉末にポリビニルアルコール
等のバインダを加えて所定形状に成形した後、焼成す
る。焼成は空気中で行なえばよいが、必要に応じて酸素
分圧を制御した雰囲気中で焼成してもよい。本発明では
1000℃以下の低温で焼成が可能であるが、好ましく
は850〜1000℃、より好ましくは900〜950
℃で焼成する。焼成温度が低すぎると焼結が不十分とな
る傾向にあり、高すぎるとセッターと反応してセッター
との溶着が生じる傾向がある。なお、焼成時の温度保持
時間は、通常、2時間程度とすればよい。
Next, a binder such as polyvinyl alcohol is added to the calcined powder to shape it into a predetermined shape, and then it is fired. The firing may be performed in air, but may be performed in an atmosphere in which the oxygen partial pressure is controlled, if necessary. In the present invention, firing at a low temperature of 1000 ° C. or lower is possible, but preferably 850 to 1000 ° C., more preferably 900 to 950.
Bake at ° C. If the firing temperature is too low, sintering tends to be insufficient, and if it is too high, it tends to react with the setter and cause welding to the setter. The temperature holding time during firing may be usually about 2 hours.

【0024】本発明の誘電体材料を積層セラミックコン
デンサに適用する場合には、上記仮焼体粉末に、有機バ
インダおよび有機溶媒を含むビヒクルを加えて誘電体層
用ペーストを調製し、これと内部電極層用ペーストとを
印刷法やシート法などにより積層した後、同時に焼成
し、さらに端子電極を設けて、誘電体層と内部電極層と
が交互に積層された積層セラミックコンデンサとする。
内部電極層に用いる導電性材料としては、安価な低融点
金属、例えばAg系、Ni系、Al系等を用いることが
できるが、特にAg系金属が好ましい。なお、Ag系金
属としては、銀の含有量が90重量%以上のものを用い
ることが好ましく、例えば、Ag、Ag−Pd、Ag−
Pt等を用いることが好ましい。なお、PdやPtの添
加量は多くても3重量%であり、通常は1重量%以下と
する。これらはAgのマイグレーションを防ぐために添
加される。
When the dielectric material of the present invention is applied to a monolithic ceramic capacitor, a vehicle containing an organic binder and an organic solvent is added to the above calcined powder to prepare a dielectric layer paste, and a paste for the dielectric layer is prepared. An electrode layer paste is laminated by a printing method, a sheet method, or the like, and then simultaneously fired, and terminal electrodes are further provided to obtain a laminated ceramic capacitor in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated.
As the conductive material used for the internal electrode layer, an inexpensive low melting point metal such as Ag-based, Ni-based, or Al-based can be used, and Ag-based metal is particularly preferable. In addition, as the Ag-based metal, it is preferable to use a silver content of 90% by weight or more, for example, Ag, Ag-Pd, Ag-.
It is preferable to use Pt or the like. The amount of Pd or Pt added is at most 3% by weight, and usually 1% by weight or less. These are added to prevent Ag migration.

【0025】本発明はこのような積層型セラミックコン
デンサに限らず、誘電体層と電極とを有する各種セラミ
ック部品、例えば積層型LC部品、コンデンサ部を内蔵
する多層配線基板、トリプレート線路を有する共振器等
に好適である。
The present invention is not limited to such a laminated ceramic capacitor, but various ceramic parts having a dielectric layer and an electrode, for example, a laminated LC part, a multilayer wiring board containing a capacitor part, and a resonance having a triplate line. Suitable for vessels and the like.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below by showing specific examples of the present invention.

【0027】出発原料としてBi23 、MgO、Ta
25 およびNb25 を用い、図1の3成分組成図の
点A〜Kで表わされる組成であって、かつNb25
(Ta25 +Nb25 )が下記表2に示される値と
なるように秤量配合した。点A〜Kの組成を下記表1に
示す。
Bi 2 O 3 , MgO, Ta as starting materials
2 O 5 and Nb 2 O 5 are used, and the composition is represented by points A to K in the three-component composition diagram of FIG. 1 and Nb 2 O 5 /
(Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ) was weighed and blended so as to have the values shown in Table 2 below. The compositions of points A to K are shown in Table 1 below.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】次いで、これらをポリエチレンポット中で
10時間湿式混合し、650〜850℃で空気中におい
て2時間仮焼した。得られた仮焼体をボールミルで粉砕
し、平均粒子径0.5μm の仮焼体粉末とした。
Next, these were wet mixed in a polyethylene pot for 10 hours and calcined in air at 650 to 850 ° C. for 2 hours. The obtained calcined body was crushed with a ball mill to obtain a calcined body powder having an average particle diameter of 0.5 μm.

【0030】次いで、仮焼体粉末に有機バインダを加
え、2ton/cm2 の圧力で成形して、直径12mm、厚さ
0.6mmの円板状成形体とした。この成形体を、表2に
示す温度で空気中において2時間焼成した。蒸発による
組成ずれを防ぎ、また、焼結不足を防ぐために、密閉し
た匣鉢中において仮焼体粉末に成形体を埋めて焼成し
た。得られた焼結体の平均結晶粒径は0.8〜2μm で
あった。各焼結体の両主面にAgを蒸着して電極とし、
表2に示す誘電体サンプルを得た。
Then, an organic binder was added to the calcined powder, and the powder was molded at a pressure of 2 ton / cm 2 to obtain a disk-shaped molded product having a diameter of 12 mm and a thickness of 0.6 mm. The molded body was fired in the air at the temperature shown in Table 2 for 2 hours. In order to prevent compositional deviation due to evaporation and to prevent insufficient sintering, the compact was embedded in the calcined powder in a closed cask and fired. The average crystal grain size of the obtained sintered body was 0.8 to 2 μm. Ag is vapor-deposited on both main surfaces of each sintered body to form electrodes,
The dielectric samples shown in Table 2 were obtained.

【0031】これらの誘電体サンプルについて、誘電率
ε、誘電率の温度係数ε・TC、誘電損失 tanδを測定し
た。結果を表2に示す。なお、表2において、εおよび
tanδは20℃、1MHz における値であり、ε・TCは、
{(85℃におけるε)−(−25℃におけるε)}/
(20℃におけるε)/{85−(−25)}である。
For these dielectric samples, the dielectric constant ε, the temperature coefficient ε · TC of the dielectric constant, and the dielectric loss tan δ were measured. The results are shown in Table 2. In Table 2, ε and
tan δ is the value at 20 ℃, 1MHz, and ε ・ TC is
{(Ε at 85 ° C.) − (Ε at −25 ° C.)} /
(Ε at 20 ° C.) / {85 − (− 25)}.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】表2に示される結果から本発明の効果が明
らかである。すなわち、本発明の誘電体材料は誘電率の
温度変化率が極めて小さい上に、誘電損失も極めて小さ
い。しかも、Nb25 を含むものでは900℃×2時
間で焼結が完了している。
From the results shown in Table 2, the effect of the present invention is clear. That is, the dielectric material of the present invention has an extremely small rate of change in dielectric constant with temperature and also has an extremely small dielectric loss. Moreover, the sintering containing Nb 2 O 5 was completed at 900 ° C. for 2 hours.

【0034】次に、サンプルNo. 1および2について、
X線回折を行なった。サンプルNo.1のX線回折チャー
トを図2の最下段に、サンプルNo. 2のX線回折チャー
トを図3の最上段に示す。これらについて、下記のよう
にして結晶相の同定を行なった。Bi23 、MgOお
よびNb25 を適当な整数比になるように混合し、仮
焼温度や時間等の条件をふって焼結体を得た。これらの
焼結体について、X線回折分析を行ない、さらに、単相
となるように条件を詰めて焼結体を作製した。得られた
焼結体のX線回折チャートを、図2および図3に本発明
サンプルのチャートと併記する。
Next, for sample Nos. 1 and 2,
X-ray diffraction was performed. The X-ray diffraction chart of Sample No. 1 is shown in the bottom row of FIG. 2, and the X-ray diffraction chart of Sample No. 2 is shown in the top row of FIG. For these, the crystal phase was identified as follows. Bi 2 O 3 , MgO and Nb 2 O 5 were mixed so as to have an appropriate integer ratio, and a sintered body was obtained by adjusting conditions such as calcination temperature and time. X-ray diffraction analysis was performed on these sintered bodies, and further, the conditions were adjusted so as to obtain a single phase, to prepare sintered bodies. The X-ray diffraction chart of the obtained sintered body is shown in FIGS. 2 and 3 together with the chart of the sample of the present invention.

【0035】図2の最上段および図3の3段目は、調合
組成比をBi2 MgNb29 となるようにして、10
00℃で2時間焼成して得られた焼結体のチャートであ
り、若干の異相があるもののほぼ単相で合成できてい
る。このチャートのピークは、本発明サンプルのチャー
トの↓を付したピークによく対応している。さらに、ピ
ークのパターンから、この相は空間群Fd3mに属する
パイロクロア構造を示すことがわかる。本発明のサンプ
ルはNb25 および/またはTa25 を含むので、
TaがNbの位置に置換していると考えると、↓の相
は、化学式Bi2 Mg(Nb,Ta)29 で表わされ
空間群Fd3mに属するパイロクロア構造をとると理解
される。
In the uppermost row of FIG. 2 and the third row of FIG. 3, the compounding composition ratio is set to Bi 2 MgNb 2 O 9 and
It is a chart of a sintered body obtained by firing at 00 ° C. for 2 hours, and it can be synthesized in a substantially single phase although there are some different phases. The peaks in this chart correspond well to the peaks marked with ↓ in the chart of the sample of the present invention. Furthermore, it can be seen from the pattern of peaks that this phase exhibits a pyrochlore structure belonging to the space group Fd3m. Since the sample of the present invention contains Nb 2 O 5 and / or Ta 2 O 5 ,
Considering that Ta is substituted at the position of Nb, it is understood that the ↓ phase has a pyrochlore structure represented by the chemical formula Bi 2 Mg (Nb, Ta) 2 O 9 and belonging to the space group Fd3m.

【0036】図2の2段目および図3の2段目は、調合
組成比をBi3 Mg2 NbO9 となるようにし、800
℃で2時間焼成して得られた焼結体のチャートであり、
ほぼ単相で合成できている。このチャートのピークは、
本発明サンプルのチャートの○を付したピークによく対
応している。さらに、ピークのパターンから、この相は
BiDyO3 に類似した構造をとっていることがわか
る。ただし空間群は不明で、この結晶構造についてはあ
まりよくわかっていない。本発明のサンプルはNb2
5 および/またはTa25 を含むので、TaがNbの
位置に置換していると考えると、○の相は、化学式Bi
3 Mg2 (Nb,Ta)O9 で表わされBiDyO3
類似の構造をとると理解される。
In the second step of FIG. 2 and the second step of FIG. 3, the compounding composition ratio is set to Bi 3 Mg 2 NbO 9 and 800
It is a chart of a sintered body obtained by firing at ℃ for 2 hours,
It can be synthesized in almost single phase. The peak of this chart is
It corresponds well to the peak marked with a circle in the chart of the sample of the present invention. Further, the peak pattern shows that this phase has a structure similar to BiDyO 3 . However, the space group is unknown, and the crystal structure is not well understood. The sample of the present invention is Nb 2 O
5 and / or Ta 2 O 5 , it is considered that Ta is substituted at the position of Nb, and the phase of ○ has the chemical formula Bi
3 Mg 2 (Nb, Ta) represented by O 9 is understood to have a structure similar to BiDyO 3.

【0037】図2の3段目および図3の4段目は、調合
組成比をBi5 Nb315となるようにし、800℃で
2時間焼成して得られた焼結体のチャートであり、ほぼ
単相で合成できている。このチャートのピークは、本発
明サンプルのチャートの▽を付したピークによく対応し
ている。さらに、このものはASTMカードに登録され
ており、これによるとパイロクロア構造をとっているこ
とがわかる。本発明のサンプルはNb25 および/ま
たはTa25 を含むので、TaがNbの位置に置換し
ていると考えると、▽の相はBi5 (Nb,Ta)3
15であると考えられる。
The third row of FIG. 2 and the fourth row of FIG. 3 are charts of the sintered body obtained by firing at 800 ° C. for 2 hours with the composition ratio of Bi 5 Nb 3 O 15. Yes, it can be synthesized in almost single phase. The peaks in this chart correspond well to the peaks marked with ∇ in the chart of the sample of the present invention. Further, this is registered in the ASTM card, and it can be seen that it has a pyrochlore structure. Since the sample of the present invention contains Nb 2 O 5 and / or Ta 2 O 5 , considering that Ta is substituted at the Nb position, the phase of ∇ is Bi 5 (Nb, Ta) 3 O.
Considered to be 15 .

【0038】以上をまとめると、図2に示されるサンプ
ルNo. 1は、化学式Bi2 Mg(Nb,Ta)29
表わされ空間群Fd3mに属しパイロクロア構造をとる
相と、化学式Bi3 Mg2 (Nb,Ta)O9 で表わさ
れBiDyO3 と類似の構造をとる相とを含み、さら
に、化学式Bi5 (Nb,Ta)315で表わされるパ
イロクロア相を若干含むと考えられる。また、図3に示
されるサンプルNo. 2は、Bi5 (Nb,Ta)315
相のピークが認められないので、化学式Bi2 Mg(N
b,Ta)29 で表わされ空間群Fd3mに属しパイ
ロクロア構造をとる相と、化学式Bi3 Mg2 (Nb,
Ta)O9 で表わされBiDyO3 と類似の構造をとる
相とを含むと考えられる。
In summary, sample No. 1 shown in FIG. 2 has a chemical formula Bi 2 Mg (Nb, Ta) 2 O 9 and a phase belonging to the space group Fd3m and having a pyrochlore structure, and a chemical formula Bi 3 It is considered to include a phase represented by Mg 2 (Nb, Ta) O 9 and having a similar structure to BiDyO 3, and further, a small amount of a pyrochlore phase represented by the chemical formula Bi 5 (Nb, Ta) 3 O 15. . The sample No. 2 shown in FIG. 3 is Bi 5 (Nb, Ta) 3 O 15
Since no phase peak is observed, the chemical formula Bi 2 Mg (N
b, Ta) 2 O 9 , a phase belonging to the space group Fd3m and having a pyrochlore structure, and a chemical formula Bi 3 Mg 2 (Nb,
Ta) O 9 and represented by BiDyO 3 and having a structure similar to that of BiDyO 3 .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の誘電体材料の組成を表わす3成分組成
図である。
FIG. 1 is a three-component composition diagram showing the composition of a dielectric material of the present invention.

【図2】誘電体材料のX線回折チャートと結晶相の同定
を行なうためのX線回折チャートである。
FIG. 2 is an X-ray diffraction chart of a dielectric material and an X-ray diffraction chart for identifying a crystal phase.

【図3】誘電体材料のX線回折チャートと結晶相の同定
を行なうためのX線回折チャートである。
FIG. 3 is an X-ray diffraction chart for identifying a dielectric material and an X-ray diffraction chart for identifying a crystal phase.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化ビスマスおよび酸化マグネシウムな
らびに酸化タンタルおよび/または酸化ニオブを含み、
酸化ビスマスをBi23 、酸化マグネシウムをMg
O、酸化タンタルをTa25 、酸化ニオブをNb2
5 に換算したときのモル比率が、(Bi23 ,Mg
O,Ta25 +Nb25 )の3成分組成図において X(0.16,0.28,0.56)、 Y(0.16,0.76,0.08)および Z(0.64,0.28,0.08) を頂点とする三角形の辺上および内部で表わされ、かつ 0≦Nb25 /(Ta25 +Nb25 )≦1 であることを特徴とする誘電体材料。
1. Containing bismuth oxide and magnesium oxide and tantalum oxide and / or niobium oxide,
Bi 2 O 3 for bismuth oxide, Mg for magnesium oxide
O, tantalum oxide is Ta 2 O 5 , niobium oxide is Nb 2 O
When converted to 5 , the molar ratio is (Bi 2 O 3 , Mg
In the three-component composition diagram of O, Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ), X (0.16, 0.28, 0.56), Y (0.16, 0.76, 0.08) and Z (0 .64, 0.28, 0.08) on the inside and inside of a triangle with the apex being 0, and 0 ≦ Nb 2 O 5 / (Ta 2 O 5 + Nb 2 O 5 ) ≦ 1. Characteristic dielectric material.
【請求項2】 パイロクロア型構造を有する酸化物相を
主相とする請求項1の誘電体材料。
2. The dielectric material according to claim 1, wherein an oxide phase having a pyrochlore structure is a main phase.
【請求項3】 前記パイロクロア型構造を有する酸化物
相が、Bi2 Mg(Nb,Ta)29 、Bi3 Mg2
(Nb,Ta)O9 およびBi5 (Nb,Ta)315
から選択される少なくとも1種を含む請求項2の誘電体
材料。
3. The oxide phase having a pyrochlore structure is Bi 2 Mg (Nb, Ta) 2 O 9 , Bi 3 Mg 2
(Nb, Ta) O 9 and Bi 5 (Nb, Ta) 3 O 15
The dielectric material of claim 2, comprising at least one selected from:
【請求項4】 誘電体層と電極とを有するセラミック部
品であって、前記誘電体層が請求項1ないし3のいずれ
かの誘電体材料を含有することを特徴とするセラミック
部品。
4. A ceramic component having a dielectric layer and an electrode, wherein the dielectric layer contains the dielectric material according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記電極がAgを主成分として含有する
ものである請求項4のセラミック部品。
5. The ceramic component according to claim 4, wherein the electrode contains Ag as a main component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002001578A1 (en) * 2000-06-29 2002-01-03 Penn State Research Foundation Bismuth pyrochlore microwave dielectric materials

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