JPH01196112A - 粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極形成用材料 - Google Patents
粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極形成用材料Info
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- JPH01196112A JPH01196112A JP2161688A JP2161688A JPH01196112A JP H01196112 A JPH01196112 A JP H01196112A JP 2161688 A JP2161688 A JP 2161688A JP 2161688 A JP2161688 A JP 2161688A JP H01196112 A JPH01196112 A JP H01196112A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、小型で大容量が得られる粒界絶縁型磁器半導
体コンデンサに係り、特に、このコンデンサの電極形成
用材料に関する。
体コンデンサに係り、特に、このコンデンサの電極形成
用材料に関する。
〈従来の技術およびその問題点〉
従来から、粒界絶縁型磁器半導体コンデンサとしてはチ
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）を主体として構
成されたものが知られており、５ｒＴｉｏ、からなるコ
ンデンサにおいては、これが有する静電容量変化率およ
び誘電損失（ｔａｎ δ）がチタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉ０３）を主体とするコンデンサが有するそれに比べて
小さいという利点がある。
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）を主体として構
成されたものが知られており、５ｒＴｉｏ、からなるコ
ンデンサにおいては、これが有する静電容量変化率およ
び誘電損失（ｔａｎ δ）がチタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉ０３）を主体とするコンデンサが有するそれに比べて
小さいという利点がある。
ところで、このような５ｒＴｉＯ，を主体として構成さ
れたコンデンサにおいては、その電極形成用材料として
銀を使用するのが一般的である。
れたコンデンサにおいては、その電極形成用材料として
銀を使用するのが一般的である。
しかし、銀は良好な電気的特性を有する反面、貴金属材
料であるために高価であり、しかも、銀電極にリード線
などを半田付けした際には、銀が半田中に拡散して「銀
くわれ」といわれるような不都合な現象が発生するとい
う問題点があった。
料であるために高価であり、しかも、銀電極にリード線
などを半田付けした際には、銀が半田中に拡散して「銀
くわれ」といわれるような不都合な現象が発生するとい
う問題点があった。
そこで、このような問題点を回避すべく、高価な銀に代
えて、良好な電気的特性を有し、かつ、安価な卑金属材
料を電極形成用材料として用いることが考えられている
。ところが、卑金属材料を使用する場合には卑金属材料
自体の酸化を防止するため、−鍛型に、中性もしくは還
元性雰囲気中で電極形成処理を行う必要があるにもかか
わらず、このような雰囲気中においてはコンデンサ素子
そのものが還元されてしまうことになるので所要の容量
特性が得られなくなってしまう。
えて、良好な電気的特性を有し、かつ、安価な卑金属材
料を電極形成用材料として用いることが考えられている
。ところが、卑金属材料を使用する場合には卑金属材料
自体の酸化を防止するため、−鍛型に、中性もしくは還
元性雰囲気中で電極形成処理を行う必要があるにもかか
わらず、このような雰囲気中においてはコンデンサ素子
そのものが還元されてしまうことになるので所要の容量
特性が得られなくなってしまう。
一方、空気中においても電極形成処理を行うことが可能
な卑金属材料として、アルミニウム（ＡＩ２）やニッケ
ル（ＮｉＬ 亜鉛（Ｚｎ）などが考えられるが、Ｎｉお
よびＺｎではその比抵抗が高いという不都合があり、さ
らに、Ｚｎでは密着性が弱いという不都合もある。また
、Ａ１２を電極形成用材料として用いる場合には、この
Ａｆｉの有する還元力が大きいので、コンデンサ素子の
結晶粒界に拡散された金属酸化物からなる絶縁体部分が
還元されて大きな容量特性が得られる反面、絶縁抵抗が
低くなり、特に、高温中や流中において劣化してしまう
ことが多かった。
な卑金属材料として、アルミニウム（ＡＩ２）やニッケ
ル（ＮｉＬ 亜鉛（Ｚｎ）などが考えられるが、Ｎｉお
よびＺｎではその比抵抗が高いという不都合があり、さ
らに、Ｚｎでは密着性が弱いという不都合もある。また
、Ａ１２を電極形成用材料として用いる場合には、この
Ａｆｉの有する還元力が大きいので、コンデンサ素子の
結晶粒界に拡散された金属酸化物からなる絶縁体部分が
還元されて大きな容量特性が得られる反面、絶縁抵抗が
低くなり、特に、高温中や流中において劣化してしまう
ことが多かった。
本発明はかかる従来の問題点に鑑み、かつ、空気中での
電極形成処理が可能な電極形成用材料としてのアルミニ
ウム（ＡＡ）に着目して創案されたものであって、特に
、高温中や流中における絶縁抵抗や寿命特性の改善を図
ることができる粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極
形成用材料の提供を目的としている。
電極形成処理が可能な電極形成用材料としてのアルミニ
ウム（ＡＡ）に着目して創案されたものであって、特に
、高温中や流中における絶縁抵抗や寿命特性の改善を図
ることができる粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極
形成用材料の提供を目的としている。
く問題点を解決するための手段〉
本発明は、このような目的を達成するために、アルミニ
ウム粉末とガラスフリットとからなる固形分を有機ビし
クルに混合してなる粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの
電極形成用材料であって、前記固形分の総量に対する前
記ガラスフリ・ット量を１〜３０重量％に調整するとと
もに、前記ガラスフリットが、Ｓ ｉ０２、Ｂ２０＜
、ＣａＯ１Ｚｎ○、＋３ｉ２０３の組成成分からなり、
かつ、各組成成分の割合がその総量に対してそれぞれ６
〜１０重量％、７〜３５重景％、１〜２０重景％、１〜
３５重量％、１〜８５重量％の範囲にあることに特徴を
有するものである。
ウム粉末とガラスフリットとからなる固形分を有機ビし
クルに混合してなる粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの
電極形成用材料であって、前記固形分の総量に対する前
記ガラスフリ・ット量を１〜３０重量％に調整するとと
もに、前記ガラスフリットが、Ｓ ｉ０２、Ｂ２０＜
、ＣａＯ１Ｚｎ○、＋３ｉ２０３の組成成分からなり、
かつ、各組成成分の割合がその総量に対してそれぞれ６
〜１０重量％、７〜３５重景％、１〜２０重景％、１〜
３５重量％、１〜８５重量％の範囲にあることに特徴を
有するものである。
ところで、本発明におけるガラスフリットの組成成分を
前記範囲に限定したのは、つぎのような理由によってい
る。すなわち、５ｉｎ２が６重量％未満もしくはＢ２Ｏ
３が７重量％未満の場合には、他の組成成分の増量によ
ってガラスフリットが結晶化してしまうことがあり、こ
のような結晶化はガラス形成上好ましくない。一方、５
ｉＯｚが１０重量％を越えた場合には作業温度が上昇し
て誘電損失（ｔａｎ δ）が大きくなってしまい、また
、Ｂ２Ｏ３が３５重量％を越えて増量された場合にはガ
ラスフリットの耐水性や絶縁抵抗が低下してしまう。
前記範囲に限定したのは、つぎのような理由によってい
る。すなわち、５ｉｎ２が６重量％未満もしくはＢ２Ｏ
３が７重量％未満の場合には、他の組成成分の増量によ
ってガラスフリットが結晶化してしまうことがあり、こ
のような結晶化はガラス形成上好ましくない。一方、５
ｉＯｚが１０重量％を越えた場合には作業温度が上昇し
て誘電損失（ｔａｎ δ）が大きくなってしまい、また
、Ｂ２Ｏ３が３５重量％を越えて増量された場合にはガ
ラスフリットの耐水性や絶縁抵抗が低下してしまう。
さらに、ＣａＯが２０重量％を越えた場合には、ガラス
フリットの粘性が増大してアルミニウム（Ａｆｆ）粒子
に対する表面保護効果が減少してしまうとともに、Ｚｎ
○が前記上限を越えて増量された場合と同様、誘電損失
（ｔａｎ δ）が増大してしまう。そして、Ｂｉ２Ｏ３
が８５重量％を越えた場合には、ガラスフリットの粘性
が必要以上に低下して誘電損失（ｔａｎ δ）が低下し
てしまう。なお、ＣａＯ１ＺｎＯのいずれもが添加され
ていなければ、流中負荷寿命試験におＬ′Ｊる絶縁抵抗
が低下し、Ｂ！２０３が添加されていない場合には、高
温中および流中負荷寿命試験におＩＪる絶縁抵抗が低下
してしまう。
フリットの粘性が増大してアルミニウム（Ａｆｆ）粒子
に対する表面保護効果が減少してしまうとともに、Ｚｎ
○が前記上限を越えて増量された場合と同様、誘電損失
（ｔａｎ δ）が増大してしまう。そして、Ｂｉ２Ｏ３
が８５重量％を越えた場合には、ガラスフリットの粘性
が必要以上に低下して誘電損失（ｔａｎ δ）が低下し
てしまう。なお、ＣａＯ１ＺｎＯのいずれもが添加され
ていなければ、流中負荷寿命試験におＬ′Ｊる絶縁抵抗
が低下し、Ｂ！２０３が添加されていない場合には、高
温中および流中負荷寿命試験におＩＪる絶縁抵抗が低下
してしまう。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、まず
、本発明が適用される粒界絶縁型磁器半導体について説
明したうえで、本発明の要件である電極形成用材料につ
いて説明する。
、本発明が適用される粒界絶縁型磁器半導体について説
明したうえで、本発明の要件である電極形成用材料につ
いて説明する。
粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの製作にあたっては、
まず、素子原料であるＳｒＣＯ２、ＴＸＯ□、Ｙ２Ｏ３
を混合、粉砕、成形および焼成することによってチタン
酸ストロンチウム系、すなわち、（Ｓ ｒ Ｏ，９９７
ＹＱ、００３ ） Ｔ ｉ ＋、ｏｏ＋ ０３の組成を
有する磁器半導体を形成した。そして、得られた磁器半
導体に、酸化鉛（Ｐｂ３０４）、酸化ビスマス（Ｂｉ、
０３）、酸化銅（ＣｕＯ）を有機フェスに混合してなる
酸化剤ペーストを塗布したうえで熱処理することにより
、これらの金属酸化物が磁器半導体の内部に拡散させら
れ、結晶粒界が絶縁体化された粒界絶縁型磁器半導体を
得た。
まず、素子原料であるＳｒＣＯ２、ＴＸＯ□、Ｙ２Ｏ３
を混合、粉砕、成形および焼成することによってチタン
酸ストロンチウム系、すなわち、（Ｓ ｒ Ｏ，９９７
ＹＱ、００３ ） Ｔ ｉ ＋、ｏｏ＋ ０３の組成を
有する磁器半導体を形成した。そして、得られた磁器半
導体に、酸化鉛（Ｐｂ３０４）、酸化ビスマス（Ｂｉ、
０３）、酸化銅（ＣｕＯ）を有機フェスに混合してなる
酸化剤ペーストを塗布したうえで熱処理することにより
、これらの金属酸化物が磁器半導体の内部に拡散させら
れ、結晶粒界が絶縁体化された粒界絶縁型磁器半導体を
得た。
一方、電極形成用材料としては、平均粒径が２〜８μｍ
とされた球状アルミニウム（八り粉末と、第１表（次ペ
ージ参照）に示すような組成成分および割合とされたガ
ラスフリットとからなる固形分（６５重量％）を、ブチ
ルカルピトールアセテートおよびα−テルピネオールに
エチルセルロースを溶解してなる有機ビヒクル（３５重
量％）に混合することによってアルミニウム（ＡＪ）ペ
ーストを作成した。なお、このＡβペーストにおける固
形分の含有率および有機ビヒクルの組成については、上
記数値および成分に限定されるものではなく、その粘度
および作業性などによって任意に調整可能であることは
いうまでもない。
とされた球状アルミニウム（八り粉末と、第１表（次ペ
ージ参照）に示すような組成成分および割合とされたガ
ラスフリットとからなる固形分（６５重量％）を、ブチ
ルカルピトールアセテートおよびα−テルピネオールに
エチルセルロースを溶解してなる有機ビヒクル（３５重
量％）に混合することによってアルミニウム（ＡＪ）ペ
ーストを作成した。なお、このＡβペーストにおける固
形分の含有率および有機ビヒクルの組成については、上
記数値および成分に限定されるものではなく、その粘度
および作業性などによって任意に調整可能であることは
いうまでもない。
（以下、余白）
第１表
この第１表における組成成分の割合単位は、いずれも重
量％であり、かつ、この表における試料番号２，４．１
５は本発明の範囲内のガラスフリットからなる電極形成
用材料を用いて構成されたものである。しかし、試料番
号２，４．１５以外、すなわち、試料番号１，３．５〜
１４のものは、すべて本発明の範囲外のものである。
量％であり、かつ、この表における試料番号２，４．１
５は本発明の範囲内のガラスフリットからなる電極形成
用材料を用いて構成されたものである。しかし、試料番
号２，４．１５以外、すなわち、試料番号１，３．５〜
１４のものは、すべて本発明の範囲外のものである。
つぎに、このようにして得られた複数の粒界絶縁型磁器
半導体の表面それぞれに、第１表に示すガラスフリット
をそれぞれ含有してなるアルミニウム（Ａβ）ペースト
を塗布し、このＡ１ペーストを８００℃の空気中で３０
分間にわたって焼き付けてコンデンサ電極を形成するこ
とにより、本発明に係る電極形成用材料の性能試験に用
いる試料となる粒界絶縁型磁器半導体コンデンサを得た
。
半導体の表面それぞれに、第１表に示すガラスフリット
をそれぞれ含有してなるアルミニウム（Ａβ）ペースト
を塗布し、このＡ１ペーストを８００℃の空気中で３０
分間にわたって焼き付けてコンデンサ電極を形成するこ
とにより、本発明に係る電極形成用材料の性能試験に用
いる試料となる粒界絶縁型磁器半導体コンデンサを得た
。
そして、これらの粒界絶縁型磁器半導体コンデンサにお
ける電気的特性として誘電損失（ｔａｎ δ）を測定す
るとともに、このコンデンサを恒温・恒温槽（４０℃、
相対湿度９５％）に載置したうえで２５Ｖ負荷・１００
０Ｈｒ経過後の絶縁抵抗を測定することにより、第２表
（次ページ参照）に示すような測定結果が得られた。
ける電気的特性として誘電損失（ｔａｎ δ）を測定す
るとともに、このコンデンサを恒温・恒温槽（４０℃、
相対湿度９５％）に載置したうえで２５Ｖ負荷・１００
０Ｈｒ経過後の絶縁抵抗を測定することにより、第２表
（次ページ参照）に示すような測定結果が得られた。
第２表
なお、この表における誘電損失（ｔａｎ δ）について
はブリッジ法を用いてＩＫＨｚ、 ０．ＩＶの条件で
、また、絶縁抵抗については２５■１分経過後にそれぞ
れ測定し、コンデンサの形状によって換算している。
はブリッジ法を用いてＩＫＨｚ、 ０．ＩＶの条件で
、また、絶縁抵抗については２５■１分経過後にそれぞ
れ測定し、コンデンサの形状によって換算している。
この第２表に示す測定結果によれば、本発明に係る電極
形成用材料としてのアルミニウム（Ａβ）ペーストを用
いてなる試料番号２．４．１５のコンデンサにおいては
、その誘電損失（ｔａｎ δ）および絶縁抵抗が最大値
および最小値でそれぞれ１．５％、２．２Ｘ１０Ｉ０Ω
・ｃｍというようなａ 好な値を示すとともに、その高
温中および流中における寿命特性が良好で従来例の銀か
らなる電極が形成されたコンデンサよりも改善されてい
ることが明らかである。
形成用材料としてのアルミニウム（Ａβ）ペーストを用
いてなる試料番号２．４．１５のコンデンサにおいては
、その誘電損失（ｔａｎ δ）および絶縁抵抗が最大値
および最小値でそれぞれ１．５％、２．２Ｘ１０Ｉ０Ω
・ｃｍというようなａ 好な値を示すとともに、その高
温中および流中における寿命特性が良好で従来例の銀か
らなる電極が形成されたコンデンサよりも改善されてい
ることが明らかである。
これに対して、本発明の範囲外とされたアルミニウム（
Ａβ）ペーストからなる電極が形成されたコンデンサに
おいては、つぎのような問題点が発生している。すなわ
ち、試料番号６，７のものではアルミニうム（八β）ペ
ーストがガラス化せず、また、試料番号８〜１４のもの
ではその誘電損失（ｔａｎ δ）もしくは絶縁抵抗のい
ずれか一方が大きく低下している。さらに、試料番号１
．３゜５．９．１．４のものでは、その高温中寿命もし
くは流中寿命のいずれか一方、または、双方が不良とな
っている。
Ａβ）ペーストからなる電極が形成されたコンデンサに
おいては、つぎのような問題点が発生している。すなわ
ち、試料番号６，７のものではアルミニうム（八β）ペ
ーストがガラス化せず、また、試料番号８〜１４のもの
ではその誘電損失（ｔａｎ δ）もしくは絶縁抵抗のい
ずれか一方が大きく低下している。さらに、試料番号１
．３゜５．９．１．４のものでは、その高温中寿命もし
くは流中寿命のいずれか一方、または、双方が不良とな
っている。
なお、以」二説明した第１表および第２表には記載して
いないが、アルミニウム（Ａβ）ペーストを構成する固
形分、すなわち、Ａβ粉末とガラスフリットとの総量に
対するガラスフリアｌ−量を１重量％未満として前記同
様の測定を行ったところ、Ａρの酸化が進み過ぎて電極
抵抗および誘電損失（ｔａｎ δ）が大きくなってしま
うという不都合な結果が得られた。また、これに対して
、３０重量％を越える量のガラスフリットを加えた場合
には、Ａ１の酸化が抑制されるため、Ａβによるコンデ
ンサ素子の還元作用によって絶縁抵抗が低下してしまう
ことが確認されている。さらに、−鍛型に使用されてい
るＰｂＯ−８ｉＯ−Ｂ２０３系ガラスを用いた場合には
、良好な初期特性が得られるにもかかわらず、湿中負荷
寿命試験におりる絶縁抵抗が低下するという不都合な現
象が観察された。
いないが、アルミニウム（Ａβ）ペーストを構成する固
形分、すなわち、Ａβ粉末とガラスフリットとの総量に
対するガラスフリアｌ−量を１重量％未満として前記同
様の測定を行ったところ、Ａρの酸化が進み過ぎて電極
抵抗および誘電損失（ｔａｎ δ）が大きくなってしま
うという不都合な結果が得られた。また、これに対して
、３０重量％を越える量のガラスフリットを加えた場合
には、Ａ１の酸化が抑制されるため、Ａβによるコンデ
ンサ素子の還元作用によって絶縁抵抗が低下してしまう
ことが確認されている。さらに、−鍛型に使用されてい
るＰｂＯ−８ｉＯ−Ｂ２０３系ガラスを用いた場合には
、良好な初期特性が得られるにもかかわらず、湿中負荷
寿命試験におりる絶縁抵抗が低下するという不都合な現
象が観察された。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、電極形成用材料
を、アルミニウム粉末と、ガラスフリソ１−とからなる
固形分を有機ビヒクルに混合することによって構成して
おり、前記固形分の総量に対する前記ガラスフリット量
を１〜３０重量％に調整するとともに、前記ガラスフリ
ットが、５ｉｎ２、Ｂ２０：ｌ 、ＣａＯ，、Ｚｎ０Ｘ
Ｂ ｉｚ ０３の組成成分からなり、かつ、各組成成分
の割合がその総量に対してそれぞれ６〜１０重量％、７
〜３５重量％、１〜２０重量％、１〜３５重量％、１〜
８５重量％の範囲としているので、この電極形成材料を
使用して粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極を形成
することにより、銀からなる電極を備えたコンデンサに
比べて、小型、かつ、安価であるとともに、高温中や流
中における絶縁抵抗や寿命特性の良好な粒界絶縁型磁器
半導体コンデンサが得られる。
を、アルミニウム粉末と、ガラスフリソ１−とからなる
固形分を有機ビヒクルに混合することによって構成して
おり、前記固形分の総量に対する前記ガラスフリット量
を１〜３０重量％に調整するとともに、前記ガラスフリ
ットが、５ｉｎ２、Ｂ２０：ｌ 、ＣａＯ，、Ｚｎ０Ｘ
Ｂ ｉｚ ０３の組成成分からなり、かつ、各組成成分
の割合がその総量に対してそれぞれ６〜１０重量％、７
〜３５重量％、１〜２０重量％、１〜３５重量％、１〜
８５重量％の範囲としているので、この電極形成材料を
使用して粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極を形成
することにより、銀からなる電極を備えたコンデンサに
比べて、小型、かつ、安価であるとともに、高温中や流
中における絶縁抵抗や寿命特性の良好な粒界絶縁型磁器
半導体コンデンサが得られる。
出順人 株式会社 相国製作所
Claims (1)
- （１）アルミニウム粉末とガラスフリットとからなる固
形分を有機ビヒクルに混合してなる粒界絶縁型磁器半導
体コンデンサの電極形成用材料であって、 前記固形分の総量に対する前記ガラスフリット量を１〜
３０重量％に調整するとともに、 前記ガラスフリットが、ＳｉＯ＿２、Ｂ＿２Ｏ＿３、Ｃ
ａＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ＿２Ｏ＿３の組成成分からなり、か
つ、各組成成分の割合がその総量に対してそれぞれ６〜
１０重量％、７〜３５重量％、１〜２０重量％、１〜３
５重量％、１〜８５重量％の範囲にあることを特徴とす
る粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極形成用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161688A JPH0670935B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極形成用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161688A JPH0670935B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極形成用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01196112A true JPH01196112A (ja) | 1989-08-07 |
| JPH0670935B2 JPH0670935B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=12059980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2161688A Expired - Lifetime JPH0670935B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 粒界絶縁型磁器半導体コンデンサの電極形成用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670935B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5623389A (en) * | 1994-06-20 | 1997-04-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Conductive paste and multilayered ceramic capacitor employing the same |
-
1988
- 1988-02-01 JP JP2161688A patent/JPH0670935B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5623389A (en) * | 1994-06-20 | 1997-04-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Conductive paste and multilayered ceramic capacitor employing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0670935B2 (ja) | 1994-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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