JPH0472368B2

JPH0472368B2 -

Info

Publication number: JPH0472368B2
Application number: JP21697688A
Authority: JP
Inventors: Junichi Watanabe; Katsuhiko Arai; Yasushi Inoe; Koichiro Tsujiku
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPH0265213A

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（BaCO₂）と酸化チタン（TiO₂）と希土類
元素の酸化物（Nd、Pr、Sm、Eu、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
から成る混合物（原料組成物）を用意し、この形
成体を形成し、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
ことが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つたままより一層
の大容量化を図ることが困難であつた。即ち、絶
縁破壊電圧Vbdを例えば600V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／
cm²程度に低下し、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300〜400V
程度に低下した。そこで、本発明の目的は、絶縁破壊電圧Vbdが
500V以上、単位面積当りの静電容量Ｃが0.6μF／
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、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、0.05〜0.30重量
部のBi₂O₃（酸化ビスマス）とから成り、前記主
成分が81.5〜96.5モル％のBaTiO₃（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La₂O₃（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TiO₂（酸化チタン）と、0.1〜1.5モル％の
CaZrO₃（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つて還元再酸化型
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、本発明の実施例を説明する。第１表の試料No.１の組成物の主成分を得るため
に、 BaTiO₃を2000.00ｇ（90.8モル％）、 La₂O₃を29.23ｇ（Laに換算して1.9モル％）、 Nd₂O₃を12.71ｇ（Ndに換算して0.8モル％）、 CeO₂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％）、 TiO₂を31.69ｇ（4.2モル％）、 CaZrO₃を16.93ｇ（1.0モル％）秤量した。即
ち、BaTiO₃の90.8モル％と、La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、TiO₂の4.2モル％と、CaZrO₃の1.0モル
％との和が100モル％となるようにBaTiO₃、La₂
O₃、Nd₂O₃、CeO₂、Pr₂O₃、TiO₂、CaZrO₃を秤
量した。また、添加成分としてMnCO₃（炭酸マンガン）
を4.42ｇ、SiO₂O₃を2.11ｇ秤量した。なお、上記
主成分の合計重量と4.42ｇのMnCO₃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
2.11ｇのBi₂O₃との割合は、100重量部の上記主成
分と0.1重量部のBi₂O₃との割合に対応する。要す
るに、100重量部の主成分に対してMnが0.1重量
部となるようにMnCO₃とBi₂O₃を秤量した。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1.5mm、内径0.9mm、厚み0.3mm、長さ3.7
mmの円筒状成型体を得た。次に、得られた成型体を大気中1320℃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
時間熱処理（再酸化処理）を行つて図面で原理的
に示すように半導体磁器１の表面に誘電体層２を
作つた。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
トを塗布し、850℃で10分間焼付けることによつ
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
Ｃ、tanδ、絶縁抵抗IR、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
0.79μF／cm²、tanδは3.1％、IRは1.8×10⁴MΩ、
Vbdは750Vであつた。なお、Ｃ及びtanδは測定電圧0.1V、測定周波
数1kHz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（一次焼成）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、一次
焼成温度を1310℃、1300℃に変えた他は1320℃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0.77及び0.75μF／cm²、tanδは3.1％及び3.2
％、、IRはそれぞれ1.7×10⁴MΩ、Vbdは750及び
720Vであつた。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BaTiO₃とLaとＸとTiO₂とCaZrO₃はモル％
で示されている。主成分に含まれているＸはCe、
Pr、Nb、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BiO₂O₃
は主成分100重量部に対する添加重量部で示され
ている。

【表】

【表】第１表及び第２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が500〜
800V、単位面積当りの静電容量が0.6〜0.8μF／
cm²のコンデンサを得ることができる。一方、試料No.２、６、20、21、23、26、27、
30、31、34、35、36、39、40、44では本発明の目
的を達成することができない。従つて、これ等は
本発明の範囲外のものであり、比較例として掲載
されている。次に組成の限定理由を説明する。 La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
が目標値よりも低くなる。一方、Laが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が目標値より
も小さくなる。従つて、Laの好ましい範囲は1.0
〜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
に得ることができなくなり、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Vbdが目標値よりも低くな
る。従つてＸの好ましい範囲は0.5〜3.0モル％で
ある。 BaTiO₃を81.5〜96.5モル％の範囲外及びTiO₂
を1.9〜10.0モル％の範囲外にすると、焼結性が
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が、0.1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
率が下がる。従つて、CaZrO₃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が低下する。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を高く保つたまま
静電容量Ｃを高くすることができない。従つて、
Mnの好ましい範囲は0.03〜0.30重量部である。 Bi₂O₃は一次焼成温度の範囲を広げる効果を有
するが、このBi₂O₃が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。Bi₂O₃が
0.30重量部を越えると、誘電体層２の誘電率が下
がり、静電容量が低下すると共に、焼結状態が悪
くなり、絶縁破壊電圧が下がる。従つて、Bi₂O₃
の好ましい範囲は0.05〜0.30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) MnCO₃の代りにMnO₂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
1260〜1400℃、還元性雰囲気の加熱処理温度を
900〜1180℃、再酸化処理の温度を900〜1100℃
の範囲で変えることができる。 (3) BaTiO₃の代りにBaCO₃とTiO₂を出発材料
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／cm²
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

【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
〜0.30重量部のBi₂O₃（酸化ビスマス）とから成
り、前記主成分が81.5〜96.5モル％のBaTiO₃（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La₂0₃（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TiO₂（酸化チタン）と、0.1〜1.5モ
ル％のCaZrO₃（ジルコン酸化カルシウム）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、Bi₂O₃に換算して0.05〜0.30の重量部のBi
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BaTiO₃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、TiO₂に換算して1.9
〜10.0モル％のTiと、0.1〜1.5モル％のCaZrO₃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。