JPH0265214A - 還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物及び磁器 - 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］ 本発明は還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物及
び磁器に関する。

［従来の技術］ 半導体磁器コンデンサの１種として還元再酸化型半導体
磁器コンデンサが知られている。この還元再酸化型半導
体磁器コンデンサの誘電体はチタン酸バリウム系磁器か
ら成り、例えば特公昭６３−２８４９２号公報に開示さ
れているように、炭酸バリウム（Ｂ　ａ　ＣＯ２）と酸
化チタン（ＴｉＯ２）と希土類元素の酸化物（Ｎｄ、Ｐ
ｒ、３ｍ、Ｂｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｌａの酸化物の少なくと
も１種）と、Ｃｒ、Ｍｎ、、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの内の
少なくとも１種の酸化物とから成る混合ｅＡ（原料組成
物）を用意し、この成形体を形成し、これを酸化性雰囲
気中で焼結させ、得られた焼結体を還元性雰囲気で加熱
処理し、更に酸化性雰囲気中で加熱処理（再酸化処理）
して得る。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の還元再酸化型半導体磁器コンデンサは、小型化、
大容量化が図れ、且つ高い耐電圧を得ることかできると
いう特長を有する。しかし、従来の磁器組成物では高耐
電圧を保ったままより一層の大容量化を図ることが困難
であった。即ち、絶縁破壊電圧Ｖｂｄを例えば６００■
以上にしようとすると、単位面積当りの静電容量Ｃが０
．３〜０．６μＦ　／　ｃ　ｍ　２種度に低下し、逆に
容量Ｃを０．７μＦ／Ｃｍ２以上にしようとすると、絶
縁破壊電圧Ｖｂｄが３００〜４００■程度に低下しな。

そこで、本発明の目的は、絶縁破壊電圧Ｖｂｄか５００
Ｖ以上、単位面積当りの静電容量Ｃか０６μＦ／ｃｍ２
以上の還元再酸化型半導体磁器コンデンサを得ることが
可能な磁器組成物及び磁器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、１００００重量部
の主成分と、Ｍｎ（マンガン）に換算して０．０３〜０
．３０重量部のＭｎ化合物と、０．０５〜０．５０重量
部ノ８１０２　（’ｅｉ化ケイ素）とから成り、前記主
成分か８１．５〜９６５モル％のＢａ（チタン酸バリウ
ム）と、Ｌａ（ランタン）に換算して１．０〜４．０モ
ル％のＬ　ａ　２０３　＜酸化ランタン）と、Ｃｅ（セ
リウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、
Ｓｍ（サマリウム）及びＹ（イツトリウム）の内の少な
くとも１種から成る希土類元素に換算して０５〜３．０
モル％の前記希土類元素の酸化物と、１．９〜１０．０
モル％のＴ　ｉ　Ｏ２（酸化チタン）と、０．１〜１．
５モル％のＣａ　Ｚ　ｒ　Ｏ３（ジルコン酸カルシウム
）とから成ることを特徴とする還元再酸化型半導体磁器
コンデンサ用磁器組成物に係わるものである。

なお、上記磁器組成物を焼成及び熱処理することにより
、請求項２に示す磁器を得ることができる。

［作　用］ 本発明に従う磁器組成物によって還元再酸化型半導体磁
器コンデンサを作製すると、５００Ｖ以上の絶縁破壊電
圧Ｖｂｄを有し且つ０．６μＦ　／　ｃｍ２以上の単位
面積当りの静電容量Ｃを得ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の詳細な説明する。

第１表の試料Ｎｏ、　１の組成物の主成分を得るために
、 Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３を２０００．ＯＯｇ　（９０，８
モル％）、 Ｌａ２Ｏ３を２９．２３ｇ　（Ｌａに換算して１９モル
％）、 Ｎｄ２Ｏ３を１２．７１ｇ　（Ｎｄに換算して０゜８モ
ル％）、 Ｃｅ　Ｏ２を１１．３８ｇ　（Ｃｅに換算して０゜７モ
ル％）、 Ｐｒ２ｏ３を９．３４ｇ　（Ｐｒに換算して０゜６モル
％）、 Ｔ　ｉＯ２を３１．６９ｇ　（４，２モル％）、Ｃａ　
Ｚ　ｒ　Ｏ３を１６．９３ｇ　（１，０モル％）秤量し
た。即ち、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３の９０．８モル％と、Ｌ
ａの１．９モル％と、Ｎｄの０．８モル％と、Ｃｅの０
．７モル％と、Ｐｒの０．６モル％と、Ｔ　１０２の４
，２モル％と、ＣａＺｒＯ３の１．０モル％との和が１
００モル％となるようにＢ　ａ　Ｔ　ｉＯＬ　ａ　　Ｏ
Ｎ　ｄ　２０３、ＣｅＯ３・　　　　２　３゛ Ｐｒ　　ＯＴｉＯ２，、ＣａＺｒＯ３を秤量２−２３　
゛ しな。

また、添加成分としてＭ　ｎ　Ｃ０３（炭酸マンガン）
を４．４２　ｇ　、　Ｓ　ｉ　０２を４．２２ｇ秤量し
た。なお、上記主成分の合計重量と４．４２ｇのＭ　ｎ
、　Ｃ０３との割合は、１００重量部の上記主成分と０
．１重量部のＭｎとの割合に対応する。また、上記主成
分の合計重量と４．２２ｇのＳｉＯ２との割合は、１０
０重量部の上記主成分と０２重量部のＳ　ｊＯ２との割
合に対応する。要するに、１．　Ｏ０重量部の主成分に
対してＭｎか０．１重量部、Ｓ　１０２か０．２重量部
となるようにＭｎ、　ＣＯと５１０２を秤量しな。

次に、上記主成分及び添加成分を湿式混合し、脱水乾燥
後有機バインダを入れて混練し、しかる後、外径１．５
１１１１１、内径０．９ｍｍ、厚み０．３ｎｕｌｌ、長
さ３．７１の円筒状成型体を得な。

次に、得られた成型体を大気中１３２０°Ｃで２時間焼
成して誘電体（絶縁体）磁器の焼結体を得、この誘電体
磁器を還元性雰囲気中１０５０℃で２時間熱処理（半導
体化処理）して半導体磁器に変化させ、更に得られた半
導体磁器を大気中９７０℃で１時間然処理（再酸化処理
）を行って図面で原理的に示すように半導体磁器１の表
面に誘電体層２を作った。なお、半導体磁器１の組成は
原料組成に対応している。また、表面誘電体層２は半導
体磁器１の酸化物から成る。

次に、表面誘電体層２の上に銀（Ａｇ）ペース１〜を塗
布し、８５０℃で１０分間焼付けるごとによって一対の
電極３．４を形成し、半導体磁器コンデンサを完成させ
た。

得られたコンデンサの電極３．４にそれぞれリード線を
半田付けし、単位面積当りの静電容量Ｃ２ｔａｎδ、絶
縁抵抗ＩＲ１絶縁破壊電圧Ｖｂｄを測定したところ、第
２表に示すように、Ｃは０゜８０ＪＪ、Ｆ／ｃｍ２、ｔ
ａｎδは３，２％、ＩＲは１．９Ｘ１０４ＭΩ、Ｖｂｄ
は７５０■であった。

なお、Ｃ及びｔａｎδは測定電圧０．１■、測定周波数
１ｋＨ２の条件で測定し、ＩＲは直流電圧５０Ｖを１５
秒間印加した後に測定し、Ｖｂｄは直流昇圧破壊方式で
測定した。

大気中での焼成（−次焼成）の温度の変化による特性変
動が少ないことを確かめるために、−次焼成温度を１３
１０°Ｃ１１３００℃に変えた他は１３２０°Ｃの場合
と同一条件で半導体コンデンサを作成し、その特性を測
定したところ、第２表に示すように、Ｃは０．７８及び
０，７７μＦ　／　ｃｍ２　ｔａｎδはそれぞれ３１％
、ＩＲは１゜９Ｘ１０４及び１．８Ｘ１０４ＭΩ、Ｖｂ
ｄはそれぞれ７００Ｖであった。

試料Ｎｏ、　２〜４４においても、組成を第１表に示す
ように変えた他は試料Ｎｏ、　１と同一方法でコンデン
サを作り、同一方法で電気的特性を測定した。

磁器組成物の組成を示す第１表において、主成分のＢ　
ａ　Ｔ　ｉｏ　３とＬａとＸとＴｉＯ２とＣａＺｒ　Ｏ
３はモル％で示されている。主成分に含まれているＸは
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、、Ｓｍ、Ｙの内の少なくとも１種か
ら成る希土類元素である。添加成分のＭｎ及びＳ　１０
２は主成分１００重量部に対する添加重量部で示されて
いる。

第 表 第 表 続 き 〕 第 表 （続き 第 表 続 な 〕 第 表 （続き 第 表 続き 第 表 Ｃ続き 第 表 続 さ 第 ２表 （続き〕 第１表及び第２表から明らかなように、本発明に従う組
成物によれば、絶縁破壊電圧Ｖｂｄか５００〜８００■
、単位面積当りの静電容量が０６〜０．８μＦ　／　ｃ
　ｍ　”のコンデンサを得ることかできる。

一方、試料Ｎｏ、　２．６．２０．２１．２３．２６．
２７．３０．３１．３４．３５．３９．４０．４４では
本発明の目的を達成することかできない。

従って、これ等は本発明の範囲外のものであり、比軸例
として掲載されている。

次に組成の限定理由を説明する。

Ｌ　ａが１．０モル％未満になると、Ｌａの添加効果が
小さくなり過ぎてコンデンサの絶縁破壊電圧Ｖｂｄか目
標値よりも低くなる。一方、Ｌ、　ａか４．０モル％よ
りも多くなると、表面誘電体層２の誘電率が低くなり、
単位面積当りの静電容量Ｃか目標値よりも小さくなる。

従って、Ｌａの好ましい範囲は１０〜４．０モル％であ
る。

Ｘ　（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙの少なくとも１種）
が１種又は複数種の合計で０．５モル％未満になると、
表面誘電体層２の誘電率を上げる効果を十分に得ること
かできなくなり、静電容量Ｃが目標値未満になる。一方
、Ｘが３，０モル％よりも多くなると、絶縁破壊電圧Ｖ
ｂｄか目標値よりも低くなる。従ってＸの好ましい範囲
は０．５〜３．０モル％である。

Ｂ　ａ　Ｔ　ｊＯ３を８１．５〜９６．５モル％の範囲
外及びＴ　１０２を１．９〜１０．０モル％の範囲外に
すると、焼結性か悪くなり、静電容量Ｃ及び絶縁破壊電
圧Ｖｂｄが低下する。

ＣａＺｒＯ３は焼結性改善効果を有するか、０１モル％
未満だとその効果をほとんど得ることができず、１．５
モル％を越えると表面誘電体層２の誘電率か下がる。従
って、Ｃａ　Ｚ　ｒ　０３の好ましい範囲は０．１〜１
．５モル％である。

Ｍｎを０．０３重量部未満にすると、表面誘電体層２を
均一に形成することが困難になり、絶縁破壊電圧Ｖｂｄ
か低下する。Ｍｎを０．３０重量部よりも多くすると、
表面誘電体層２を薄く形成することが困難になり、絶縁
破壊電圧Ｖｂｄを高く保ったまま静電容量Ｃを高くする
ことかきない。

従って、Ｍｎの好ましい範囲は０．０３〜０，３０重量
部である。

ＳｉＯ□は一次焼成温度の範囲を広げる効果を有するが
、このＳ　ｉＯ２か０．０５重量未満だと、その効果を
ほとんど期待することができない。ＳｉＯ２か０．５重
量部を越えると、誘電体層２の誘電率か下かり、静電容
量か低下すると共に、焼結状態か悪くなり、絶縁破壊電
圧か下がる。従って、Ｓ　１０２の好ましい範囲は０．
０５〜０．５０の重量部である。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　　ＭｎＣ０の代りにＭ　ｎ　Ｏ２を使用しても
よい。

（２）　酸化性雰囲気による焼成（焼結）時の温度を１
２６０〜１４００°Ｃ１還元性雰囲気の加熱処理温度を
９００〜１１８０°Ｃ１再酸化処理の温度を９００〜１
１００℃の範囲で変えることかできる。

（３）　　Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３の代りにＢ　ａ　ＣＯ３
とＴｉＯ２を出発材料としてもよい。

（４）　電極３，４の内の一方の下の誘電体層２を省く
ことができる。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、絶縁破壊電圧が５００Ｖ
以上、単位面積当りの静電容量が０．６μＦ　／　ｃ　
ｍ　２以上の半導体磁器コンデンサを提供することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係わる磁器コンデンサを原理的
に示す断面図である。 １・・・半導体磁器、２・・・表面誘電体層、３．４・
・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］１００．００重量部の主成分と、Ｍｎ（マンガン
   ）に換算して０．０３〜０．３０重量部のＭｎ化合物と
   、０．０５〜０．５０重量部のＳｉＯ＿２（酸化けい素
   ）とから成り、 前記主成分が８１．５〜９６．５モル％のＢａＴｉＯ＿
   ３（チタン酸バリウム）と、Ｌａ（ランタン）に換算し
   て１．０〜４．０モル％のＬａ＿２Ｏ＿３（酸化ランタ
   ン）と、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎ
   ｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）及びＹ（イットリ
   ウム）の内の少なくとも１種から成る希土類元素に換算
   して０．５〜３．０モル％の前記希土類元素の酸化物と
   、１．９〜１０．０モル％のＴｉＯ＿２（酸化チタン）
   と、０．１〜１．５モル％のＣａＺｒＯ＿３（ジルコン
   酸カルシウム）とから成ることを特徴とする還元再酸化
   型半導体コンデンサ用磁器組成物。 ［２］１００重量部の主成分と、０．０３〜０．３０重
   量部のＭｎと、ＳｉＯ＿２に換算して０．０５〜０．５
   ０の重量部のＳｉとを含有している半導体磁器と、前記
   半導体磁器の表面に形成された前記半導体磁器の酸化物
   から成る誘電体層とから成り、 前記主成分が８１．５〜９６．５モル％のＢａＴｉＯ＿
   ３と、１．０〜４．０モル％のＬａと、０．５〜３．０
   モル％のＸ（但し、ＸはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＹ
   の内の少なくとも１種の希土類元素）と、ＴｉＯ＿２に
   換算して１．９〜１０．０モル％のＴｉと、０．１〜１
   ．５モル％のＣａＺｒＯ＿３とを含むものであることを
   特徴とする還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器。