JPH0692268B2 - 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 - Google Patents

還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子

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JPH0692268B2
JPH0692268B2 JP63135695A JP13569588A JPH0692268B2 JP H0692268 B2 JPH0692268 B2 JP H0692268B2 JP 63135695 A JP63135695 A JP 63135695A JP 13569588 A JP13569588 A JP 13569588A JP H0692268 B2 JPH0692268 B2 JP H0692268B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は再酸化半導体セラミックコンデンサの素子に関
する。
＜従来の技術＞ 近年の電子機器の小型化、高密度実装化並びに品質の高
安定化に伴い、電子部品にも小型化と高品質化の要求が
なされており、高い絶縁抵抗、破壊電圧を有しあわせて
小型大容量でかつ誘電損失の小さい還元再酸化型半導体
セラミックコンデンサの開発が要望されている。従来、
還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ用組成物に関
しては、例えばBaTiO3−La2O3−TiO2系固溶体組成物及
びこの固溶体に炭酸マンガンを0.6重量％以下添加した
組成が知られており、この組成物よりなるセラミックコ
ンデンサでは単位面積当たりの容量が0.27μF/cm2、誘
電損失tanδが2.8％、破壊電圧が800Vの特性が得られて
いる。（特公昭51−44738号公報） 又、BaTiO3−SrTiO3−Ln2O3（Ln;ランタン系列元素）−
TiO2系固溶体組成物にCr、Mn、Fe、Co及びNiの酸化物を
１原子％以下及びSiの酸化物を２原子％以下添加した組
成が知られており、この組成物よりなるセラミックコン
デンサでは単位面積当たりの容量が0.58μF/cm2、tanδ
2.8％、破壊電圧が820Vの特性が得られている。（特開
昭58−14518号公報） ＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながらこれら公知の還元再酸化型半導体セラミッ
クコンデンサより性能のすぐれたもの、特に破壊電圧を
900V以上に保ちつつ、単位面積当たりの容量がさらに大
きく、誘電損失はさらに低いという特性を有するコンデ
ンサの開発が切望されており、種々の検討がなされてい
る。一般的には表面部の薄い誘電体層が、還元再酸化型
半導体セラミックコンデンサの容量、絶縁抵抗、破壊電
圧及び誘電損失に大きく関与している。誘電体層を薄く
すると、コンデンサの単位面積当たりの容量は大きくな
るが、必然的に絶縁抵抗及び破壊電圧は低下し、逆に絶
縁抵抗及び破壊電圧を高くしようとすると誘電体層も厚
くする必要があり、単位面積当たりの容量が低下すると
いう性質を有している。また、コンデンサの誘電損失
は、誘電体層のtanδに依存するが、それ以上に誘電体
層と半導体セラミックの境界の直列抵抗分が大きく関与
する。tanδを小さくするためには、この直列抵抗分を
小さくする必要がある。特にtanδはコンデンサの重要
な特性であるので、その値の増加は大きな欠点となり、
且つ少しでもその値を低下させることが種々の改良の大
きな課題であった。このためにはコンデンサとした場合
に誘電体層の単位層厚当たりの抵抗値及び破壊電圧が高
く且つ直列抵抗分の低いセラミック組成物の新たな選択
が必要である。具体的には破壊電圧900V以上、絶縁抵抗
1010Ω以上で、単位面積当たりの容量が0.60μF/cm2を
越え、しかもtanδが2.0％未満という特性が求められて
いる。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らは前記目的に合致する還元再酸化型半導体セ
ラミックコンデンサ素子を開発する目的で研究の結果、
本発明を完成した。
即ち本発明は、（ａ）炭酸バリウム粉末、（ｂ）炭酸ス
トロンチウム粉末、（ｃ）TiO2、（ｄ）La2O3、CeO2、N
b2O5、Nd2O3、Dy2O3、Y2O3、Sb2O3、WO3及びTa2O5の各
粉末の少なくとも一種、（ｅ）CuO、ZnO2、Al2O3、Mg
O、及びMoO3の各粉末の少なくとも一種を、焼成後の組
成がチタン酸ストロンチウムがチタン酸バリウムに対し
てモル比で1/3以下であり、チタン酸ストロンチウムと
チタン酸バリウムの合量：酸化チタン:La、Ce、Nb、N
d、Dy、Ｙ、Sb、Ｗ、Taの各酸化物の少なくとも一種の
モル比が100:0.01〜15:0.01〜10であり、更に前記化合
物の合計量に対して、Cu、Zn、Al、Mg及びMoの各酸化物
の少なくとも一種が0.001〜１重量％となるように混合
し、 該混合物を焼成後、焼成物を微粉砕し、微粉砕物にバイ
ンダーを加えた後成型し、次いで成型体を空気中にて12
00〜1400℃で加熱焼成し、更に還元性ガス中で900〜125
0℃の温度で加熱処理し、更に空気中で700〜1200℃の温
度で加熱処理した後に電極をつけて得られた還元再酸化
型半導体セラミックコンデンサ素子に関する。チタン酸
バリウムとチタン酸ストロンチウムは本セラミック組成
物の主体である。チタン酸ストロンチウムはチタン酸バ
リウムのキュリー点（約120℃）を低下する作用があ
り、チタン酸バリウムの一部をおきかえることができる
がその量が多くなると、キュリー点が低下しすぎ、かつ
比誘電率が低くなり過ぎるので単位面積当たりの容量が
小さくなる。したがってチタン酸ストロンチウム量をチ
タン酸バリウムに対してモル比で1/3以下とした。
酸化チタンは原料混合物焼成の際、原料の酸化ストロン
チウム、酸化バリウムと反応してチタン酸ストロンチウ
ム、チタン酸バリウムとなり、なお過剰に存在したもの
が焼結体中に未反応で存在する。即ちこの未反応酸化チ
タンが少なすぎると焼結性が悪く、かつ焼結品であるセ
ラミック組成物のコンデンサ特性として容量が小さくな
り、かつtanδも増加する。又過剰であると焼結時に付
着したり、経時安定性が悪くなる。したがって本発明で
は組成物中の酸化チタン含有量をチタン酸バリウム（又
はチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムとの含
量）100モルに対して0.01〜15モルとした。
La、Ce、Nb、Nd、Dy、Ｙ、Sb、Ｗ、及びTaの各酸化物
は、酸化ストロンチウムと同様のキュリー点を低下させ
る効果と、半導体の抵抗を減少させる効果を併せ持つ
が、本発明のセラミック組成物中の含有量がチタン酸バ
リウムとチタン酸ストロンチウムとの合量100モルに対
して0.01モル未満又は10モルを越える場合は、還元雰囲
気焼成で充分半導体化しないため還元再酸化型半導体セ
ラミックコンデンサとはならない。
さらにCu、Zn、Al、MgおよびMoはチタン酸バリウム又は
チタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウム、酸化チタ
ン、La、Ce、Nb、Nd、Dy、Ｙ、Sb、Ｗ、Taの各酸化物の
合量の0.001重量％未満又は１重量％を超える場合は、
単位面積当たりの容量の増加及びtanδの低下が不充分
となる。そして原料の入手の容易性等の実用的見地より
Cu、Zn、Alの酸化物が特に好ましい。
本発明の還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子
について更に詳細に説明する。
即ち原料化合物、例えば炭酸バリウム、炭酸ストロンチ
ウム、酸化チタン、La、Ce、Nb、Nd、Dy、Ｙ、Sb、Ｗ、
Taの各酸化物、およびCu、Zn、Al、MgおよびMoの各酸化
物をそれぞれ焼成後、前記の組成物となるように混合
し、空気中で1200〜1400℃の温度に１〜４時間加熱し、
焼結し得られた組成物を還元性ガス、例えばH2、CO、NH
3等の単独又は窒素ガス、アルゴン等の不活性ガスとの
混合ガス流中で、900〜1250℃にて0.5〜10時間処理して
セラミックを半導体化し、更に、空気中で700〜1200℃
で0.25〜５時間処理して半導体セラミックの表面部に薄
い再酸化層すなわち誘電体層が形成せしめたる後に、電
極用の銀ペーストを塗布し焼き付ける。以上の処理によ
り還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子が製造
される。
＜発明の効果＞ 本発明の還元再酸化型半導体セラミックスコンデンサ素
子よりなるコンデンサは次に示す実施例より明らかな如
く、破壊電圧900V以上、絶縁抵抗1010Ω以上、単位面積
当たりの容量が0.60μF/cm2以上と大きいにもかかわら
ず、tanδが2.0％以下と極めて優れた特性を同時に満足
するものである。即ち本発明により前記以外の他の性能
を低下させることなく高誘電率で低誘電損失を有する還
元再酸化型半導体セラミックコンデンサを提供すること
が可能となった。
＜実施例＞ 実施例１〜19 市販の工業用原料炭酸バリウム粉末（純度99.9％以上）
炭酸ストロンチウム粉末（純度99.9％以上）、TiO2粉末
（純度99.9％以上）、市販の試薬特級La2O3、CeO2、Nb2
O5、Nd2O3、Dy2O3、Y2O3、Sb2O3、WO3、及びTa2O5の各
粉末（純度いずれも99.9％以上）及び市販の試薬特級の
CuO、ZnO2、Al2O3、MgO、及びMoO3の各粉末を焼成後の
組成物が第１表の組成になるように配合し、各配合につ
いてポットとナイロンボールを用いて湿式混合した。乾
燥後、各混合物を1150℃の温度で４時間仮焼成して本発
明の組成物を得た。この組成物を湿式粉砕して、乾燥し
た後ポリビニールアルコール水溶液をバインダーにして
混合し、32メッシュパスに整粒した。この整粒物を直径
9.5mm、厚さ0.5mmの円板形に約1t/cm2の圧力で成形し、
これらの成形体を空気中において1350℃の温度で２時間
焼成して直径約8.0mm、厚さ約0.4mmの円板を得た。次に
該円板を90％N2−10％H2混合ガス気流中にて1050℃の温
度で２時間加熱処理して半導体化し、この半導体化され
た円板を空気中において1000℃の温度で加熱処理して還
元再酸化型半導体セラミック円板を得た。最後に該円板
の両面に、銀電極を焼き付けてコンデンサ素子とし、そ
の単位面積当たりの容量Ｃ、誘電損失tanδ（以上測定
電圧;0.1Vrms、周波数;1kHz）、絶縁抵抗IR（印加電圧;
25V）、絶縁破壊電圧Vbを常法により測定した。その結
果を第２表に示す。
比較例１〜19 次にCuO、ZnO2、Al2O3、MgO、MoO3を使用しない以外す
べて実施例と同様にコンデンサ用組成物を製造し、次い
で、該組成物よりコンデンサ素子を製造して実施例と同
様にその諸性質を測定し第３表に示す。
実施例、比較例より本発明に係るセラミックスコンデン
サ素子よりなる還元再酸化型半導体セラミックスコンデ
ンサは従来のものより優れた性質を有することが明らか
であり、実用上極めて有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）炭酸バリウム粉末、（ｂ）炭酸スト
    ロンチウム粉末、（ｃ）TiO2、（ｄ）La2O3、CeO2、Nb2
    O5、Nd2O3、Dy2O3、Y2O3、Sb2O3、WO3及びTa2O5の各粉
    末の少なくとも一種、（ｅ）CuO、ZnO2、Al2O3、MgO、
    及びMoO3の各粉末の少なくとも一種を、 焼成後の組成がチタン酸ストロンチウムがチタン酸バリ
    ウムに対してモル比で1/3以下であり、チタン酸ストロ
    ンチウムとチタン酸バリウムの合量：酸化チタン:La、C
    e、Nb、Nd、Dy、Ｙ、Sb、Ｗ、Taの各酸化物の少なくと
    も一種のモル比が100:0.01〜15:0.01〜10であり、更に
    前記化合物の合計量に対して、Cu、Zn、Al、Mg及びMoの
    各酸化物の少なくとも一種が0.001〜１重量％となるよ
    うに混合し、 該混合物を焼成後、焼成物を微粉砕し、微粉砕物にバイ
    ンダーを加えた後成型し、次いで成型体を空気中にて12
    00〜1400℃で加熱焼成し、更に還元性ガス中で900〜125
    0℃の温度で加熱処理し、更に空気中で700〜1200℃の温
    度で加熱処理した後に電極をつけて得られた還元再酸化
    型半導体セラミックコンデンサ素子。
JP63135695A 1988-06-03 1988-06-03 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 Expired - Lifetime JPH0692268B2 (ja)

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