JPH03285867A - 粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、磁器コンデンサ等に用いるための粒界絶縁型
半導体磁器組成物に関する。

［従来の技術］ 従来、小型で容量の大きいコンデンサとして、粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサが知られている。

粒界絶縁型半導体磁器コンデンサは、結晶粒界を絶縁化
することにより実効誘電率を大きくしたものである。

粒界絶縁型半導体磁器コンデンサに用いられる磁器組成
物としては、主成分に、チタン酸ストロンチウムまたは
チタン酸バリウムを用い、原子価制御用助剤として、Ｎ
ｂ２０１、Ｙ２Ｏ１、Ｄｙ２０、等を添加し、さらに、
焼結助剤として、Ｍｎｏ２、Ｂ　ｉ　２０ｓ　、ＣｕＯ
１Ｓ　ｉ　Ｏｘ等が用いられる。

例えば、特開昭５６−５４０２６には、（Ｓｒ□１Ｂａ
ｘ）ＴｉＯｌ（ｘ＝０．３０〜０．５０）を主体とし、
その他にチタン酸塩、ジルコン酸塩を含んだ主成分に対
してＬａ、Ｙなどの希土類元素、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなどの
ような半導体化剤とＭｎを含有し、結晶粒界がＭｎ、Ｂ
ｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＢおよびＳｉのうちの少なくとも１種
（ただし、ＢＮＢｉのいづれか１種のみは除く）により
絶縁体化されてなる最大粒径が１００μｍ以上の粒界絶
縁型半導体磁器組成物である。

近年、磁器コンデンサの小型化の要求に伴い、粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサにおいても、より小型化、薄形
化の要求が高まっている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の粒界絶縁型半導体磁器では、見掛は誘電率を大き
くする必要から粒径を比較的大きくしていた。しかしな
がら、近年の要求に従い、磁器組成物の層を薄くした場
合には、厚み当りの結晶粒子の数が少なくなってしまう
、そのため、単位厚さ当りの絶縁破壊電圧が小さくなり
、その結果、誘電率と絶縁破壊電圧との積が小さくなっ
てしまっていた。その結果、粒界絶縁型半導体磁器コン
デンサの薄型化、小型化が困難であった。

本発明は、最大粒径を５０〜８０μｍに制御可能であり
、かつ、厚み当りの誘電率と絶縁破壊電圧との積が大き
い粒界絶縁型半導体磁器組成物およびその製造方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、以下の組成の粒
界絶縁型半導体磁器組成物を提供する。

すなわち、（Ｓ　ｒ　１−１１　Ｂａｇ　Ｍｙ　）　Ｔ
　ｉｓ　０３＋ｍＮ＋ｎＺ　（但、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｗ、及び希土類元素のうち少なくとも１種類、Ｎは、Ｍ
ｎ、Ａｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種類、２は、Ｐ
ｂ、Ｂの一方又は両方）で表され、ｘ、ｙ、　ｊｌ、ｍ
、ｎがそれぞれ、０．０００１≦ｘ≦０．０５．０．０
０１≦ｙ≦０．０３．０．９９０≦１≦１゜０１０、ｏ
、ｏｏｏｉ≦ｍ≦０．０１．０．００１≦ｎ≦０．０３
の範囲にある半導体磁器の結晶粒界が、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ、ＢＮ及びＳｉのうち少なくとも１種を含む化合物に
より絶縁された粒界絶縁型半導体磁器組成物である。

また、一般式（Ｓ　ｒ　１−＋ｃ　Ｂ　ａ　ＩＩ　Ｍ　
ｙ　）　Ｔ　１　ｓ　０３＋ｍＮ＋ｎＺ　（但、Ｍは、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、及び希土類元素のうち少なくとも１種
類、Ｎは、Ｍｎ、Ａｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種
類、Ｚは、Ｐｂ、Ｂの一方又は両方）で表され、ｘ、ｙ
、Ｉｔ、ｍ、ｎが、それぞれ、０．０００１≦ｘ≦０゜
０５、ｏ、ｏｏｉ≦ｙ≦０．０３．０．９９０≦ｐ≦１
．０１０．０．０００１≦ｍ≦０．０１．０．００１≦
ｎ≦０．０３、の範囲になるように配合した後、焼成す
ることによって半導体磁器を得る工程と、前記工程によ
って得られた半導体磁器の結晶粒界をＣｕ、Ｂｉ、Ｐｂ
、ＢＮ及びＳｉのうち少なくとも１種を含む化合物を用
いて絶縁化する工程とを有する粒界絶縁型半導体磁器組
成物の製造方法である。

以下、本発明の数値範囲の限定理由について説明する。

本発明のＸの範囲は、０．０００１≦ｘ≦０゜０５であ
る。すなわち、０．０００１未満では、原材料の精製が
困難であり実用上問題がある。また、０．０５よりも大
きいと、見掛は誘電率が低下してしまい、本発明の目的
を達成することができない。

一般式中Ｍとして用いられるＮｂ、Ｔａ、Ｗ、及び希土
類元素のうち少なくとも１種類の含有範囲を示すｙの範
囲は、０．００１≦ｙ≦０．０３である。０．００１未
満であっても、０．０３よりも大きくても、結晶の半導
体化が困難になり本発明の目的を達成することができな
い。

一般式中のＴｉの含有範囲を示すｐの範囲は、０．９９
０≦１≦１．０１０である。０．９９０未満では、粒径
７０μｍよりも大きい結晶粒子が生じてしまう。また、
１．０１０よりも大きくなると、結晶粒子の平均粒径が
５０μｍ以下になってしまい、十分な見掛は誘電率を得
ることができなくなり、本発明の目的を達成することが
できない。

一般式中Ｎとして用いられるＭｎ、Ａｌ、及びＳｉのう
ち少なくとも１種類の含有範囲を示すｍの範囲は、０．
０００１≦ｍ≦０．０１である。

０．０００１未満では、見掛は誘電率が小さくなり、本
発明に目的を達成することができない。また、０．０１
よりも大きいと、見掛は誘電率が低下してしまい、また
、誘電体損失も悪くなり、本発明の目的を達成すること
ができない。

一般式中Ｚとして用いられるＰｂ、Ｂの一方又は両方を
含有させることにより、結晶粒子の制御が可能になる。

その範囲を示すｎの範囲は、０゜００１≦ｎ≦０．０３
である。０．００１未満では、８０μｍよりも大きい結
晶粒子が生じ、絶縁破壊電圧が低くなる。また、０．０
３よりも大きいと、焼成温度が高くなり、また絶縁破壊
電圧も低くなり、本発明の目的を達成することができな
い。

なお、本発明の一般式中、ｍ及びｎは、酸化物の形で含
まれる場合には、例えば一般式Ｘａ　Ｏｂとして示され
るものをＸ　Ｏｂ／ａの形に直したときのＸの元素の量
で表される。

また、本発明に用いられている数値は、すべてモル（ｍ
ｏｌ）で示した値である。

［実施例コ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

まず、第１表の試料１の調製方法とその電気的特性につ
いて説明する。

ＳｒＣＯ３、ＢａＣ０，、Ｔｉｏ□、Ｙ２Ｏ５、ＭｎＯ
２、Ｂ２Ｏ３の化合物を第１表の試料番号１に示す組成
比になるように配合し、１１５０℃で２時間仮焼を行っ
た。

これを粉砕し、アクリル系バインダを１０ｗｔ％加え、
攪拌した後、５０メツシユのふるいで造粒し、成形圧力
１　ｔｏｎ／ＣＩ”　、直径１２．５ｍｍ、肉厚０．３
ｍｍの円板に成形した。

得られた円板状成形体を、窒素９８ＶＯＩ％、水素２ｖ
０１％からなる還元雰囲気にて１４００℃で３時間焼成
し、半導体磁器を得た。

得られた半導体磁器の表面に金属酸化物ペースト、具体
的には、ＢｉｚＯｓを４　Ｑ　ｗ　ｔ％、ｐｂ、０４を
４６　ｗ　ｔ％、Ｂ　２０　ｓを７　ｗ　ｔ％、ＣａＯ
を６　ｗ　ｔ％、５ｉＯｚを１ｗｔ％および樹脂を溶剤
に添加したペーストを塗布し、１１５０℃で２時間熱拡
散させ、結晶粒界を絶縁化した。

さらに、この粒界絶縁型半導体磁器の表面に銀ペースト
を印刷することによって塗布し、８００℃で１時間焼き
付けることによってコンデンサを作成した。

（以下余白） 第１表 こうして得られたコンデンサの電気的特性を測定したと
ころ、第２表の試料番号１に示す結果を得ることができ
た。

試料番号２以降の組成物についても、同様の条件にてコ
ンデンサを作成し、同様の条件にて電気的特性を測定し
な。

表中、見掛は誘電率（ε）、誘電体損失（ｔａｎδ）は
、温度２５℃にて周波数１ｋＨｚ、電圧１Ｖ７ａ＋ｓで
測定した値であり、絶縁抵抗（ＩＲ）は、温度２５℃に
て２５Ｖの直流電圧を印加した１５秒後の値であり、温
度特性（ＴＣ）は、温度２０°Ｃを基準とし、−２５℃
〜８５℃の温度範囲における最大容量変化率の値であり
、表中、上段は、最大容量増加率を示し、下段は、最大
容量減少率を示す。また、誘電率と絶縁破壊電圧との積
（εＸＢＤＶ）は、１ｍｍ当りの誘電率と絶縁破壊電圧
との積を示す。

なお、表中、試料番号の右上に示される＊は、本発明の
範囲外の試料、すなわち、比較例であることを示す。

本実施例の試料番号１〜４．７〜９．１２〜１４．１７
〜１９及び２２〜２４に示されるように、本発明によれ
ば、最大粒径が５０〜７０μｍであり、絶縁抵抗が１５
００ＭΩ以上であり、かつ、誘電率と絶縁破壊電圧との
積が７．０ＸＩＯ’以上の粒界絶縁型半導体磁器組成物
を得ることができる。

一方、本発明の範囲外の試料番号５．６．１０．１１．
１５．１６．２０．２１．２５においては、本発明の目
的を達成することができない。

なお、本発明者らは、表中に示される実施例の組成に限
られず、特許請求の範囲に記載された組成範囲であれば
、本発明の範囲内の他の物質であっても本発明の効果を
得ることができることがわかっている。

［効果］ 本発明によれば、最大粒径を５０〜７０μｍに制御可能
であり、かつ、厚み当りの誘電率と絶縁成物およびその
製造方法を提供することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一般式（Ｓｒ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘＭ＿ｙ）Ｔｉ
   ＿ｌＯ＿３＋ｍＮ＋ｎＺ（但、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、
   及び希土類元素のうち少なくとも１種類、Ｎは、Ｍｎ、
   Ａｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種類、Ｚは、Ｐｂ，
   Ｂの一方又は両方）で表され、 ｘ、ｙ、ｌ、ｍ、ｎがそれぞれ ０．０００５≦ｘ≦０．０５ ０．００１≦ｙ≦０．０３ ０．９９０≦ｌ≦１．０１０ ０．０００１≦ｍ≦０．０１ ０．００１≦ｎ≦０．０３ の範囲にある半導体磁器の結晶粒界が、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐ
   ｂ、ＢＮ及びＳｉのうち少なくとも１種を含む化合物に
   より絶縁された粒界絶縁型半導体磁器組成物。 （２）一般式（Ｓｒ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘＭ＿ｙ）Ｔｉ
   ＿ｌＯ＿３＋ｍＮ＋ｎＺ（但、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、
   及び希土類元素のうち少なくとも１種類、Ｎは、Ｍｎ、
   Ａｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種類、Ｚは、Ｐｂ、
   Ｂの一方又は両方）で表され、 ｘ、ｙ、ｌ、ｍ、ｎがそれぞれ ０．０００１≦ｘ≦０．０５ ０．００１≦ｙ≦０．０３ ０．９９０≦ｌ≦１．０１０ ０．０００１≦ｍ≦０．０１ ０．００１≦ｎ≦０．０３ の範囲になるように配合した後、焼成することによって
   半導体磁器を得る工程と、 前記工程によって得られた半導体磁器の結晶粒界をＣｕ
   、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂ、及びＳｉのうち少なくとも１種を含
   む化合物を用いて絶縁化する工程とを有する粒界絶縁型
   半導体磁器組成物の製造方法。