JPH0582047B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0582047B2 JPH0582047B2 JP59182228A JP18222884A JPH0582047B2 JP H0582047 B2 JPH0582047 B2 JP H0582047B2 JP 59182228 A JP59182228 A JP 59182228A JP 18222884 A JP18222884 A JP 18222884A JP H0582047 B2 JPH0582047 B2 JP H0582047B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- capacitors
- semiconductor ceramic
- capacitor
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子機械や機器中の受動電子部品とし
ての半導体磁器コンデンサ、特に粒界絶縁形半導
体磁器コンデンサに適した磁器組成物に関する。 〔従来の技術〕 受動電子部品としての半導体磁器コンデンサは
表面層形として還元再酸化型、堰層容量型があ
り、また粒界層形として粒界絶縁形に大別され
る。 還元再酸化型半導体コンデンサは半導体化剤を
添加したBaTiO3系またはSrTiO3系成形体を大気
中で焼成して誘電体セラミツクを作り、これを還
元化雰囲気中で熱処理し半導体磁器を作る。こう
して得られた半導体磁器を酸素雰囲気中または大
気中で熱処理するとその表面部から酸素が拡散し
酸素欠陥を満して表面層のみが誘電体層（再酸化
層）として、内部が半導体のまゝの複合セラミツ
クが形成され、その両面に銀電極を焼付け形成す
ると、表面層の厚みによつて静電容量が設定され
るし、また厚みを大きくすることによつて定格電
圧を高くすることも可能な小型・大容量の半導体
コンデンサが得られる。 堰層容量形半導体コンデンサは半導体化剤を含
有する主としてBaTiO3系の成形体を大気中で焼
成しこれに銅等の金属を蒸着させ、その上に銀等
の電極（酸化物がｐ形の半導体となり易い金属）
を塗布し、これを大気中の雰囲気で熱処理し、そ
の表面に0.3〜3μ程度の堰層を形成する。即ち表
面は堰層絶縁体に外部電極を設け、内部は半導体
のまゝのコンデンサ素子ができる。この形のコン
デンサは堰層が極めて薄いため耐電圧は低いが静
電容量が大きく低電圧大容量コンデンサとして適
している。 粒界絶縁型磁器コンデンサは、半導体化剤を添
加したBaTiO3またはSrTiO3系成形体を還元性雰
囲気中で焼成し得られた磁器の表面に金属酸化
物、例えばBi2Oを塗布し大気中で熱処理を行な
う。この熱処理によつて金属イオンが磁器の内部
に浸透して粒界にこれらの金属イオンを間溶した
絶縁層を形成する。結晶粒子内部はすでに半導体
化剤元素をドープした原子価制御形の半導体とし
て残る。このようにして粒界層内部だけが絶縁層
に変わり、これが半導体磁器内部でこれ等の半導
体を内包した絶縁性粒界層が上下縦横左右にマト
リツクス状に連結され一種の海綿状の誘電体が形
成され、銀電極を焼付してコンデンサとなる。 これらの各種半導体磁器コンデンサは小型大容
量が得られることのほかに電圧特性、誘電体損
失、周波数特性においてバイパス用にしか使用出
来なかつたが、最近の製造技術の進歩、特性改善
に伴つてSrTiO3系を主成分とする半導体磁器コ
ンデンサはカツプリングを始め種々の信号回路、
パルス回路から半導体の雑音防止にいたるいろい
ろな用途に使用面が拡大されている。 しかし、これら各種半導体磁器コンデンサは表
１に示してあるように表面層形の中で還元再酸化
型は絶縁抵抗が粒界絶縁形に比べて小さく誘電体
損失が大で周波数特性が悪い上BaTiO3系特有の
歪率が大きいという欠点がある。歪率は特に音響
回路では増幅回路において使用出来ず、この分野
はフイルムコンデンサの領域であつた。また堰層
容量形は絶縁破壊電圧が12V程度と小さく絶縁抵
抗が小さく、誘電体損失が大きく従つて周波数特
性が悪く、歪率が大であり前述の還元再酸化形と
同様に用途範囲が限定されている。原子価補償形
も前記のものと同様であつて、これらの表面層形
はBaTiO3系を主成分としており、コンデンサの
メカニズム上素地の厚み分だけCs≧4nF／mm2の大
容量はいずれも得られない。 また粒界絶縁形では、表面層形のBaTiO3系よ
りもSrTiO3系は絶縁抵抗が大きく誘電体損失が
小さく周波数特性も良好で歪率も小さいが、Cs
は2.5nF／mm2程度でCs≧4nF／mm2の大容量品は得
られていない。
ての半導体磁器コンデンサ、特に粒界絶縁形半導
体磁器コンデンサに適した磁器組成物に関する。 〔従来の技術〕 受動電子部品としての半導体磁器コンデンサは
表面層形として還元再酸化型、堰層容量型があ
り、また粒界層形として粒界絶縁形に大別され
る。 還元再酸化型半導体コンデンサは半導体化剤を
添加したBaTiO3系またはSrTiO3系成形体を大気
中で焼成して誘電体セラミツクを作り、これを還
元化雰囲気中で熱処理し半導体磁器を作る。こう
して得られた半導体磁器を酸素雰囲気中または大
気中で熱処理するとその表面部から酸素が拡散し
酸素欠陥を満して表面層のみが誘電体層（再酸化
層）として、内部が半導体のまゝの複合セラミツ
クが形成され、その両面に銀電極を焼付け形成す
ると、表面層の厚みによつて静電容量が設定され
るし、また厚みを大きくすることによつて定格電
圧を高くすることも可能な小型・大容量の半導体
コンデンサが得られる。 堰層容量形半導体コンデンサは半導体化剤を含
有する主としてBaTiO3系の成形体を大気中で焼
成しこれに銅等の金属を蒸着させ、その上に銀等
の電極（酸化物がｐ形の半導体となり易い金属）
を塗布し、これを大気中の雰囲気で熱処理し、そ
の表面に0.3〜3μ程度の堰層を形成する。即ち表
面は堰層絶縁体に外部電極を設け、内部は半導体
のまゝのコンデンサ素子ができる。この形のコン
デンサは堰層が極めて薄いため耐電圧は低いが静
電容量が大きく低電圧大容量コンデンサとして適
している。 粒界絶縁型磁器コンデンサは、半導体化剤を添
加したBaTiO3またはSrTiO3系成形体を還元性雰
囲気中で焼成し得られた磁器の表面に金属酸化
物、例えばBi2Oを塗布し大気中で熱処理を行な
う。この熱処理によつて金属イオンが磁器の内部
に浸透して粒界にこれらの金属イオンを間溶した
絶縁層を形成する。結晶粒子内部はすでに半導体
化剤元素をドープした原子価制御形の半導体とし
て残る。このようにして粒界層内部だけが絶縁層
に変わり、これが半導体磁器内部でこれ等の半導
体を内包した絶縁性粒界層が上下縦横左右にマト
リツクス状に連結され一種の海綿状の誘電体が形
成され、銀電極を焼付してコンデンサとなる。 これらの各種半導体磁器コンデンサは小型大容
量が得られることのほかに電圧特性、誘電体損
失、周波数特性においてバイパス用にしか使用出
来なかつたが、最近の製造技術の進歩、特性改善
に伴つてSrTiO3系を主成分とする半導体磁器コ
ンデンサはカツプリングを始め種々の信号回路、
パルス回路から半導体の雑音防止にいたるいろい
ろな用途に使用面が拡大されている。 しかし、これら各種半導体磁器コンデンサは表
１に示してあるように表面層形の中で還元再酸化
型は絶縁抵抗が粒界絶縁形に比べて小さく誘電体
損失が大で周波数特性が悪い上BaTiO3系特有の
歪率が大きいという欠点がある。歪率は特に音響
回路では増幅回路において使用出来ず、この分野
はフイルムコンデンサの領域であつた。また堰層
容量形は絶縁破壊電圧が12V程度と小さく絶縁抵
抗が小さく、誘電体損失が大きく従つて周波数特
性が悪く、歪率が大であり前述の還元再酸化形と
同様に用途範囲が限定されている。原子価補償形
も前記のものと同様であつて、これらの表面層形
はBaTiO3系を主成分としており、コンデンサの
メカニズム上素地の厚み分だけCs≧4nF／mm2の大
容量はいずれも得られない。 また粒界絶縁形では、表面層形のBaTiO3系よ
りもSrTiO3系は絶縁抵抗が大きく誘電体損失が
小さく周波数特性も良好で歪率も小さいが、Cs
は2.5nF／mm2程度でCs≧4nF／mm2の大容量品は得
られていない。
上記のような粒界絶縁形を除いた従来の各種半
導体磁器コンデンサでは絶縁性が悪いためバイパ
ス回路に制限があるとか周波数特性が悪いため高
周波のバイパス効果が悪くなる、歪率が大きいた
め増幅回路に使用制限がある等の欠点があつた。 本発明は、半導体磁器コンデンサでも特に粒界
絶縁形半導体磁器コンデンサにおいて、大きな誘
電率をもち絶縁破壊電圧および絶縁抵抗が大きく
周波数特性が良好で歪率の小さな優れた半導体磁
器組成物を得ようとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 このような問題点を改善し、また目的を達成す
るために本発明は半導体磁器組成物として、 （Sr100-x Bax）TiO3を主成分とし、副成分と
してCaTiO3を９〜17モル％含有するとともに、
この主成分に対してマンガンをMnOに換算して
0.04〜0.3モル％含有することを特徴とする（100
−ｙ）・（Sr100-x Bax）TiO3＋ｙ・CaTiO3系半
導体磁器組成物を用いる。ただしここでｘ、ｙは
30≦ｘ≦60、９≦ｙ≦17のモル％である。 〔実施例〕 本発明を実施例によつて詳述する。まず純度98
％以上の工業用原料のSrCO3、BaCO3、CaCO3、
TiO2、MnCO3および高純度の半導体化剤として
Y2O3、Ce2O3、La2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O5、
Sb2O3、WO3等のうち一種以上を準備し、表２に
示した配合組成比になるように秤量し、これらを
ボールミルで20時間回転撹拌する。その後脱水乾
燥し、1200℃で仮焼成し粗粉砕後、更にボールミ
ルで16時間回転粉砕混合する。これを脱水乾燥し
て２重量％の有機結合剤を添加し、造粒整粒を行
ない顆粒粉末とし、この粉末を約３トン／cm2の成
型圧力で円板状に成形する。この試料を還元気流
中（H2＋N2雰囲気）において1480℃で約２時間
焼成して半導体化する。 こうして得られた半導体磁器素子は直径９mm、
厚さ0.5mmでこの磁器素子の両面に拡散物質とし
てBi2O3−CuO系フリツトペーストを3.5mgスクリ
ーン印刷で塗布し、これを空気中で1050℃の温度
で２時間焼成して結晶粒界に絶縁層の形成された
半導体磁器とする。この磁器素子の両面にAgペ
ーストまたはNi、Cu、Zn等の卑金属ペーストを
800℃程度で焼付けて電適が形成された粒界絶縁
形半導体磁器コンデンサを得た。
導体磁器コンデンサでは絶縁性が悪いためバイパ
ス回路に制限があるとか周波数特性が悪いため高
周波のバイパス効果が悪くなる、歪率が大きいた
め増幅回路に使用制限がある等の欠点があつた。 本発明は、半導体磁器コンデンサでも特に粒界
絶縁形半導体磁器コンデンサにおいて、大きな誘
電率をもち絶縁破壊電圧および絶縁抵抗が大きく
周波数特性が良好で歪率の小さな優れた半導体磁
器組成物を得ようとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 このような問題点を改善し、また目的を達成す
るために本発明は半導体磁器組成物として、 （Sr100-x Bax）TiO3を主成分とし、副成分と
してCaTiO3を９〜17モル％含有するとともに、
この主成分に対してマンガンをMnOに換算して
0.04〜0.3モル％含有することを特徴とする（100
−ｙ）・（Sr100-x Bax）TiO3＋ｙ・CaTiO3系半
導体磁器組成物を用いる。ただしここでｘ、ｙは
30≦ｘ≦60、９≦ｙ≦17のモル％である。 〔実施例〕 本発明を実施例によつて詳述する。まず純度98
％以上の工業用原料のSrCO3、BaCO3、CaCO3、
TiO2、MnCO3および高純度の半導体化剤として
Y2O3、Ce2O3、La2O3、Dy2O3、Nb2O5、Ta2O5、
Sb2O3、WO3等のうち一種以上を準備し、表２に
示した配合組成比になるように秤量し、これらを
ボールミルで20時間回転撹拌する。その後脱水乾
燥し、1200℃で仮焼成し粗粉砕後、更にボールミ
ルで16時間回転粉砕混合する。これを脱水乾燥し
て２重量％の有機結合剤を添加し、造粒整粒を行
ない顆粒粉末とし、この粉末を約３トン／cm2の成
型圧力で円板状に成形する。この試料を還元気流
中（H2＋N2雰囲気）において1480℃で約２時間
焼成して半導体化する。 こうして得られた半導体磁器素子は直径９mm、
厚さ0.5mmでこの磁器素子の両面に拡散物質とし
てBi2O3−CuO系フリツトペーストを3.5mgスクリ
ーン印刷で塗布し、これを空気中で1050℃の温度
で２時間焼成して結晶粒界に絶縁層の形成された
半導体磁器とする。この磁器素子の両面にAgペ
ーストまたはNi、Cu、Zn等の卑金属ペーストを
800℃程度で焼付けて電適が形成された粒界絶縁
形半導体磁器コンデンサを得た。
【表】
第１図は周波数特性の静電容量変化率を比較し
たものであつて、Ａは本発明のもの、Ｂはマイラ
ーコンデンサ、Ｃは再酸化コンデンサ、Ｄは堰層
型コンデンサであり、他の半導体磁器コンデン
サ、マイラーコンデンサに比べて本発明のものは
変化率が小さい。今後のデイジタル回路に伴なう
高周波帯域においてマイラーコンデンサは巻回型
であるのでＬが介在して来るから、本発明の材料
を用いたコンデンサは高周波帯域において特に有
用である。 第２図は電圧による歪率を示すもので、Ａは本
発明のものであり、Ｂはマイラーコンデンサのも
のである。この図から明らかなようにマイラーコ
ンデンサと同様にも歪率が小さいために今まで使
用制限のあつた増幅回路等のマイラーコンデンサ
の置換が可能となつた。 以上のように本発明の半導体磁器組成物は小型
大容量で誘電体損失（tanδ）が小さく、絶縁抵抗
が大きく、直流破壊電圧の高い周波数特性の良好
な静電容量変化率の小さい歪率の小さなきわめて
優れた特性を持つ。 従つて今までのバイパス以外のカツプリング、
種々の信号回路、パルス回路から雑音防止にいた
るまでの用途に制限が広がつたので、本発明の工
業上の利益が多大である。
たものであつて、Ａは本発明のもの、Ｂはマイラ
ーコンデンサ、Ｃは再酸化コンデンサ、Ｄは堰層
型コンデンサであり、他の半導体磁器コンデン
サ、マイラーコンデンサに比べて本発明のものは
変化率が小さい。今後のデイジタル回路に伴なう
高周波帯域においてマイラーコンデンサは巻回型
であるのでＬが介在して来るから、本発明の材料
を用いたコンデンサは高周波帯域において特に有
用である。 第２図は電圧による歪率を示すもので、Ａは本
発明のものであり、Ｂはマイラーコンデンサのも
のである。この図から明らかなようにマイラーコ
ンデンサと同様にも歪率が小さいために今まで使
用制限のあつた増幅回路等のマイラーコンデンサ
の置換が可能となつた。 以上のように本発明の半導体磁器組成物は小型
大容量で誘電体損失（tanδ）が小さく、絶縁抵抗
が大きく、直流破壊電圧の高い周波数特性の良好
な静電容量変化率の小さい歪率の小さなきわめて
優れた特性を持つ。 従つて今までのバイパス以外のカツプリング、
種々の信号回路、パルス回路から雑音防止にいた
るまでの用途に制限が広がつたので、本発明の工
業上の利益が多大である。
第１図は各種コンデンサの周波数特性の静電容
量変化率を示し、第２図は歪率を示す。
量変化率を示し、第２図は歪率を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ （Sr100-x Bax）TiO3を主成分とし、副成
分としてCaTiO3を９〜17mol％含有するととも
に、この主成分に対してマンガンをMnOに換算
して0.04〜0.3mol％含有することを特徴とする
（100−ｙ）・（Sr100-x Bax）TiO3＋ｙ・CaTiO3
系半導体磁器組成物。 ただしｘ、ｙはそれぞれ 30≦ｘ≦60 ９≦ｙ≦17 mol％である。 ２ 上記主成分にＹ、Ce、La、Dy、Nb、Ta、
Ｗ、Sb等の３価、５価、６価の元素を半導体化
剤として含有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体磁器組成物。 ３ 上記主成分からなる組成を成形焼結してなる
半導体磁器の結晶粒界にBiが偏在していること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の半導体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18222884A JPS6159813A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 半導体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18222884A JPS6159813A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 半導体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6159813A JPS6159813A (ja) | 1986-03-27 |
| JPH0582047B2 true JPH0582047B2 (ja) | 1993-11-17 |
Family
ID=16114582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18222884A Granted JPS6159813A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | 半導体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6159813A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5278682B2 (ja) * | 2009-02-09 | 2013-09-04 | Ｔｄｋ株式会社 | 誘電体磁器組成物および電子部品 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5654026A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-13 | Murata Manufacturing Co | Grain boundary insulating type semiconductor porcelain composition |
| JPS57160961A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-04 | Murata Manufacturing Co | Intergranular insulation semiconductor ceramic composition |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP18222884A patent/JPS6159813A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6159813A (ja) | 1986-03-27 |
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