JPH02105510A - 半導体磁器コンデンサ用拡散剤及びそれを使用した半導体磁器コンデンサ - Google Patents

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） 本発明は、多結晶半導体磁器コンデンサの粒界絶縁化を
図り、誘電率、絶縁抵抗などの電気特性を向上させるた
めの拡散剤、及びこの拡散剤から形成される絶縁層を有
する半導体磁器コンデンサに関する。

（従来の技術及びその問題点） 半導体磁器コンデンサとしては、障壁容量型、表面酸化
型に加えて粒界型のものがある。上記の粒界型の半導体
磁器コンデンサにおいては、半導体磁器の表面に金属酸
化物などの金属化合物からなる拡散剤を塗布した後に熱
処理を行うことによって、拡散剤は粒界に沿って拡散し
、粒界層部分のみが絶縁層となり、結晶粒内部は半導体
のままの構造となる。粒界型の半導体磁器コンデンサは
一般の磁器誘電体と比較して実効誘電率が非常に大きな
コンデンサ素体となる。

ところで、大容量の粒界絶縁型コンデンサを得るために
は、結晶粒を２０〜３０μｍ以上に成長させることが望
ましいとされている。しかし、結晶粒が大きくなると単
位面積当たりの粒界層が占める割合が小さくなり、絶縁
層の形成が充分でないため、具掛は誘電率は大きくなる
が、絶縁抵抗が低くなるなどの問題があり、絶縁処理に
工夫を要するようになる。

半導体磁器コンデンサとしては、チタン酸ストロンチウ
ム（ＳｒＴｉ（ｈ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｚ
）、あるいは上記のＳｒの一部をＢａ、　Ｍｇ又はＣａ
で置換し、Ｂａの一部をＳｒ、　Ｍｇ又はＣａで置換し
、Ｔｉの一部をＺｒ又はＳｎで置換した粒子からなり、
粒界を各種金属の酸化物の拡散剤で形成される絶縁層で
絶縁化したものが広く使用されている。

上記の拡散剤あるいは絶縁層についてはつぎに述べるよ
うに多くの提案がされている。

特公昭６０−２０３４５号公報には、Ｂｉ（ｈと、８！
０３、ＣｕＯ１Ｍｎ０．、ＺｎＯ及びｐｂｏの少な（と
も一種からなる絶縁層が開示されている。

特公昭６２−４９９７５号公報には、Ｃｕと、Ｂｉ、　
ＰｂＢ及びＳｔの少なくとも一種からなる絶縁層が記載
されている。

さらに、特公昭６２−４９９７６号公報には、Ｍｎと、
Ｂｉ。

ＣｕＳＰｂ、　Ｂ及びＳｉの少なくとも一種からなる絶
縁層が艦己載されている。

これら公報に記載された絶縁層を有する半導体磁器コン
デンサは、絶縁抵抗、特に高電圧下での絶縁抵抗が充分
ではなく、例えば電源近くのノイズ除去用のコンデンサ
としては適当ではない。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明は、上記
の問題点を解消し、誘電率、絶縁抵抗が大きく、かつ誘
電損失が小さい半導体磁器コンデンサを製造する際に使
用される拡散剤に関する。

本発明によれば、多結晶半導体磁器の粒界絶縁化のため
の拡散剤であって、酸化バナジム０．５〜３０重量％、
酸化鉛と酸化銅との合計量７０〜９９．５重量％を主体
とすることを特徴とする半導体磁器コンデンサ用拡散剤
、及びこの拡散剤から形成される絶縁層を有する半導体
磁器コンデンサが提供される。

本発明に係わる多結晶半導体磁器としては、チタン酸バ
リウム（ＢａＴｉＯｓ）系、チタン酸ストロンチウム（
ＳｒＴｉ（ｈ）系、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ（
ｈ）系などのそれ自体公知のものを挙げることができる
。これらの中でも、チタン酸ストロンチウム系あるいは
Ｓｒの一部をＣａ、　Ｂａ、又はＭｇで置換したものや
、Ｔｉの一部をＳｎで置換したものを主体とする多生導
体磁器が好適である。

上記のチタン酸ストロンチウム系半導体磁器の調製の際
に、Ｙ　、　Ｄｙなどの稀土類元素の酸化物及びＮｂ、
　Ｔａ、　Ｈの酸化物のような半導体化剤、酸化ケイ素
、酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム
、酸化ビスマス、酸化銅などの半導体磁器コンデンサを
調製する際に一般的に使用される添加物を添加すること
ができる。

本発明の拡散剤は、酸化バナジウム０．５〜３０重量％
及び酸化鉛と酸化銅との合計量７０〜９９．５重量％か
らなる。酸化鉛と酸化銅との比率については特別の制限
はないが、一般には酸化鉛／酸化銅の重量比で０．２〜
５０である。

酸化バナジウムの割合が０．５重量％未満になると半導
体磁器コンデンサの絶縁抵抗が顕著には改善されず、逆
にその割合が３０重重量を超えると半導体磁器コンデン
サの誘電率が悪くなる。

本発明の拡散剤は酸化バナジウム、酸化鉛及び酸化銅か
らなるものの他に、後述する酸化性雰囲気中での焼成に
よってこれら酸化物に転化する化金物、例えばバナジウ
ム、鉛又は銅のアンモニウム塩、炭酸塩、有機酸塩、硝
酸塩、塩化物からなるものも包含する。

本発明の拡散剤は、上記の構成成分に加えて、Ｂｉ、　
Ｍｒ＋、　Ｚｎ、　Ｆｅ、　Ｃｒ、　Ｔｌ、　Ｖｏ、Ｎ
ｉ、、Ａｓ、　Ｓｂなどの酸化物を含有することもでき
る。

本発明の拡散剤は、それ自体公知の方法に従って、半導
体磁器の表面に塗布あるいは浸漬などの方法で付与し、
酸化性雰囲気中で１　、０００〜１　、４００゛Ｃ程度
の温度で焼成することによって、粒界に拡散させること
ができる。拡散剤は直接半導体磁器の表面に付与しても
よく、予め５００〜１．０００″Ｃ程度の温度で熱処理
又は溶融したものを粉砕し、適当な結合剤及び希釈剤と
共に半導体磁器の表面に付与してもよい。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。以下の記載においてｒ％
Ｊは特に記載する他すべて「重量％」を示す。

実施例１ ５ｒＣ０３４３モル％、ＣａＣ０＋　　７モル％及びＴ
ｉｅ□５Ｑモル％の混合物に対して、ｙ、ｏ３０．０４
％及びＳｉＯ□０．１５％を加え、粉砕混合した後に、
１．１５０’Ｃで２時間仮焼成した。

仮焼成粉末にポリビニルアルコールを加えて円盤状に加
圧成形した。成形体を脱脂した後、水素３．５容量％及
び窒素９６．５容量％からなる還元性雰囲気中で１，４
００〜１．４５０°Ｃで３時間焼成した。

第１表に示す拡散剤の混合粉末１００重量部に対してメ
トローズ４重量部及びテルピネオール３０重量部を混合
してペーストとし、これに適当量のブチルカルピトール
を加えて希釈した。

上記の希釈液に前記半導体磁器を浸漬し、半導体磁器１
ｇ当たり拡散剤を１５〜３０■の割合で付与し、ついで
空気中１．１００〜１．２５０’Ｃで１時間熱処理して
、半導体磁器の結晶粒界に絶縁層を形成させた。

さらに、半導体磁器の両面に銀ペーストを塗布し、８０
０°Ｃで３０分焼付けして、半導体磁器コンデンサを作
成した。

この半導体磁器コンデンサについて、見掛は誘電率（ε
）、誘電体損失（ｔａｎδ）及び絶縁抵抗（ＩＲ）を測
定した。結果を第１表に示す。尚、ε及びｔａｎδは周
波数ＩＫＨｚの条件で測定し、絶縁抵抗は直流電圧？１
．４Ｖ／ｍｍを印加して測定した。

第　　１　　表 ５．０　３２．０００　０．２ ５．０　２８，０００　０．１８ ５．０　２７，０００　０．１６ ５．０　２６，５００　０．１５ ５．０　２５，５００　０．１８ ５．０　２０．０００　０．３０ ５．０　１５，０００　０．３３ １０．０　２８．０００　０．３３ ５０．０　３０．０００　０．５０ ？５．０　２８．０００　０．７５ ５．０　３１，０００　０．２０ ５．０　　　Ｂ、０００　０．５０ 及び１２は比較例である。

０．５　９４．５ １．０　９４．０ ２．０　９３．０ ５．０　９０．０ １０．０　　Ｂ５，０ ２５．０　７０．０ ３０．０　６５．０ ５．０　８５．０ ５．０　４５．０ ５．０　２０．０ ０．２　９４，８ ５０．０　４５．０ 第１表中、Ｎｏ、１１ ３．５ ３．８ ４．０ ５．０ ４．０ ３．８ ３．４ ５．０ ３．６ ３．０ ２．７ ３゜０ （発明の効果） 第１表からもわかるように、本発明の拡散剤を使用して
得られれる半導体磁器コンデンサは、実効誘電率が１５
，０００以上、ｔａｎδが０．８％以下、かつ絶縁抵抗
が７１．４　Ｖ／ｍｍ印加時ニ３×１０１Ωｃｍ以上と
いう優れた電気的特性を有している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多結晶半導体磁器の粒界絶縁化のための拡散剤で
   あって、酸化バナジム０．５〜３０重量％、酸化鉛と酸
   化銅との合計量７０〜９９．５重量％を主体とすること
   を特徴とする半導体磁器コンデンサ用拡散剤。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の拡散剤で形成され
   た絶縁層を有することを特徴とする半導体磁器コンデン
   サ。