JPH07267729A - 粒界絶縁型半導体磁器の製造方法 - Google Patents

粒界絶縁型半導体磁器の製造方法

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JPH07267729A
JPH07267729A JP6080899A JP8089994A JPH07267729A JP H07267729 A JPH07267729 A JP H07267729A JP 6080899 A JP6080899 A JP 6080899A JP 8089994 A JP8089994 A JP 8089994A JP H07267729 A JPH07267729 A JP H07267729A
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JP
Japan
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grain boundary
germanium
compacts
molded body
semiconductor porcelain
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JP6080899A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Tanaka
喜佳 田中
Yoshiaki Iguchi
喜章 井口
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁器コンデンサの誘電体としての粒界絶縁型
半導体磁器の結晶粒子の均一性を良くして電気的特性を
改善する。 【構成】 SrTiO3 等の成分と、Nb2 O5 等の原
子価制御剤と、GeO2とを含む磁器材料の成形体をゲ
ルマニウム蒸気の雰囲気中に置いて焼成する。これによ
り、成形体からのゲルマニウムの蒸発が抑制されてゲル
マニウムの作用を均一に維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粒界絶縁型半導体磁器
における結晶粒子の均一性を改善するための製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の磁器コンデンサ用の粒界絶縁型半
導体磁器の典型的な製造方法は、チタン酸ストロンチウ
ム等の主成分とNb2 O5 等の原子価制御剤と結晶粒子
を安定させる効果のあるGeの酸化物(GeO2 )とか
ら成る半導体磁器材料の成形体を形成する工程と、成形
体を還元性雰囲気中で焼成して焼結体を得る工程と、焼
結体の表面にBi2 O3 、Pb3 O4 、B2 O3 等の粒
界絶縁化物質のペーストを塗布して大気中で熱処理を施
して半導体磁器を得る工程とから成る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、結晶粒子を
制御する作用を有するGeO2 は、焼成工程において還
元され、成形体から外部に放出される。このため、焼成
工程中にGeを成形体中に均一に分布させることが困難
であり、結晶粒子のバラツキが生じ、所望の電気的特性
を得ることができないことがある。また、放出される分
量を見込んでGeO2 を過剰に添加する必要があり、原
料コストが高くなった。
【0004】そこで、本発明の目的は、Geの作用の均
一性を保つことができ、且つ製造コストの低減を図るこ
とができる粒界絶縁型半導体磁器の製造方法を提供する
ことにある。
【0005】
【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、ゲルマニウム又はこの化合物を含む粒界絶
縁型半導体磁器材料の成形体を形成する工程と、前記成
形体をゲルマニウム蒸気の雰囲気中で焼成する工程とを
有する粒界絶縁型半導体磁器の製造方法に係わるもので
ある。なお、請求項2に示すように固体のゲルマニウム
を成形体に接触しないように包囲体に配置し、加熱する
ことによって焼成することが望ましい。
【0006】
【発明の作用及び効果】本発明に従ってゲルマニウム蒸
気の雰囲気で焼成すると、成形体又は焼結体内部からの
ゲルマニウムの放出が抑制され、ゲルマニウムの作用を
均一に得ることが可能になり、結晶粒子の均一性を高
め、電気的特性の改善及び電気的特性のバラツキを低減
できる。請求項2の方法によれば、蒸発したゲルマニウ
ムが焼成後の冷却過程で凝固して球形の塊(固体)にな
るので、容易に回収して再び使用することができる。従
って、原料コストの低減を図ることができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例に係わる粒界絶縁型半
導体磁器コンデンサの製造方法を説明する。SrTiO
3 (チタン酸ストロンチウム)100.00重量部、N
b2 O5 (酸化ニオブ)0.25重量部及び、GeO2
(酸化ゲルマニウム)0.05重量部の混合物に、水を
加えてボールミルで15時間攪拌し、これを乾燥して原
料粉末を得た。次に、この原料粉末の100重量部に対
して、10〜15重量部のポリビニルアルコール水溶液
を有機結合材として加えて混練し、造粒したものを約1
トン/cm2 の圧力で成形し、直径12.5mm、厚さ
0.3mmの円板状成形体を得た。
【0008】次に、図1及び図2に示すようにアルミナ
から成る容器即ちサヤ1とアルミナから成る蓋2との組
合わせから成る実質的に気密な包囲体3を用意し、サヤ
1の中にZrO2 板から成る載置板4を置き、この板4
の上に多数の上述の半導体磁器材料の成形体5を積層状
配置し、更に成形体5に接触しないように固体のゲルマ
ニウム球6を複数個分散配置し、N2 +H2 から成る還
元性雰囲気中で気密的に蓋2を覆せて炉に入れた。な
お、包囲体3は完全に気密である必要はない。
【0009】次に、包囲体3の内及び外をN2 (96容
積%)+H2 (4容積%)の還元性雰囲気(非酸化性雰
囲気)中で、包囲体3と共に成形体5及びゲルマニウム
球6を1400℃、3時間加熱(焼成)して円板状半導
体磁器(焼結体)を得た。この工程において、ゲルマニ
ウム球6からゲルマニウムの蒸発が生じ、包囲体3の中
にゲルマニウム蒸気が均一に分布した雰囲気が得られ
た。成形体5はゲルマニウム蒸気に接しているので、成
形体又は焼結体に含まれているGeO2 が還元されて気
相のGeとなって外部へ放出されることが抑制され、ゲ
ルマニウムの作用を均一に保持した状態で焼成が行わ
れ、均一化された結晶粒子が得られた。
【0010】次に、得られた半導体磁器の表面に周知の
粒界絶縁化用の金属酸化物ペースト、具体的には、Bi
2 O3 が40重量部、Pb3 O4 が46重量部、B2 O
3 が7重量部の割合の金属酸化物とバインダとしての樹
脂に溶剤を添加してペーストを作り、このペーストを半
導体磁器の表面に塗布し、1150℃で2時間の熱拡散
処理を行って結晶粒子を絶縁化した。
【0011】次に、図3に示す結晶粒界絶縁化後の半導
体磁器の一対の主面に導電性ペーストとして銀ペースト
を塗布して800℃で1時間焼付けて一対の電極11、
12を形成して同一製造条件の100個の半導体磁器コ
ンデンサを完成させた。
【0012】次に、完成した100個のコンデンサの見
掛けの比誘電率ε、誘電損失tan δ、破壊電圧BDV、
絶縁抵抗IRを測定してその平均値を求めたところ、ε
は56000、tan δは0.36%、BDVは300
V、IRは1600MΩであった。また、100個のコ
ンデンサの静電容量を測定し、このバラツキを求めたと
ころ4.76%であった。なお、ε及びtan δは、温度
25℃、印加電圧値1V、周波数1kHzの条件で測定
し、BDVはコンデンサ電極11、12間に1mAの電
流が流れた時の電圧値であり、IRは25℃で25Vの
直流電圧を15秒間印加した後に測定し、静電容量のバ
ラツキは(標準偏差値/平均値)×100%の式で求め
た。
【0013】比較のために、ゲルマニウム球6を包囲体
3の中に置く代りに、半導体磁器材料中に加えるGeO
2 (酸化ゲルマニウム)の量を0.15重量部に増やし
た他は実施例と全く同一の方法で磁器コンデンサを作
り、同一の方法で特性を測定したところ、εは5400
0、tan δは0.36、BDVは270V、IRは14
00MΩ、静電容量のバラツキは6.85%であった。
【0014】上記の実施例と比較例との対比から明らか
なように本実施例によれば、ε、BDV、及びIRが高
くなり、静電容量のバラツキが小さくなる。これはゲル
マニウム蒸気中で焼成したための効果である。また、本
実施例では、焼成後の冷却過程で気相のGeが球状に凝
固し、これを回収することができた。この回収されたG
eは再使用可能なものであった。従って、材料費の低減
を図ることができる。
【0015】
【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) 主成分はSrTiO3 に限ることなく、ABO
3 (但しAはSr、Ca、Ba、Mgの内の1種又は複
数種の元素、BはTi、Zrの1種又は複数種の元素)
で示すことができるチタン酸ストロンチウム系の成分と
することができる。 (2) 半導体化剤(原子化制御剤)としては、Nb2
O5 の代りに又はこれに加えて、W、Ta、Y、希土類
元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Dy、Pm、E
u、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等)等
の酸化物(WO3 、Ta2 O5 、La2 O3 、Ce
O2 、Nd2 O3 、Y2 O3 、Sm2 O5 、Pr
6 O11、Dy2 O3 等)の1種又は複数種を100重量
部のSrTiO3 又は前述のABO3 から成る主成分に
対して好ましくは0.1〜5.0重量部の範囲で使用す
ることができる。 (3) 磁器材料に対するその他の添加物としてAl2
O3 、SiO2 、CuO、MnO2 、Ag2 Oから選択
された1種又は複数種を100重量部のSrTiO3 又
は前述のABO3 から成る主成分に対して好ましくは
0.05〜0.50重量部の範囲で添加することができ
る。 (4) 粒界の絶縁化物質として、Bi2 O3 、Pb3
O4 、B2 O3 の代りに、これ等とMnO2 、CuO、
Tl2 O3 、Sb2 O5 、Fe2 O3 等の金属酸化物か
ら選択された1種又は複数種を使用して金属酸化物ペー
ストを作り、これを磁器に塗布することができる。 (5) SrTiO3 の代りに、これが得られる割合に
出発材料としてSrCO3 、TiO2 を使用することが
できる。 (6) 成形体を形成する前に大気雰囲気(酸化性雰囲
気)中、1000〜1200℃で1〜5時間仮焼し、仮
焼後の原料粉末を使用して成形体を作ることができる。 (7) 磁器原料に含めるGeO2 の量を、100重量
部のSrTiO3 又は前述のABO3 に対して好ましく
は0.01〜5.0重量部の範囲で変えることができ
る。 (8) 磁器の製造条件を種々変えることができる。例
えば、還元性雰囲気(非酸化性雰囲気)での焼成を13
00〜1500℃、1〜5時間とすることができる。ま
た、前述の金属酸化物ペーストの塗布後の拡散処理を8
00〜1300℃、1〜5時間とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる成形体とゲルマニウム
球を収容した包囲体を示す断面図である。
【図2】図1の包囲体の中を蓋をとって示す平面図であ
る。
【図3】完成した磁器コンデンサを示す正面図である。
【符号の説明】
1 サヤ 5 成形体 6 ゲルマニウム球
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01G 4/12 325

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲルマニウム又はこの化合物を含む粒界
    絶縁型半導体磁器材料の成形体を形成する工程と、 前記成形体をゲルマニウム蒸気の雰囲気中で焼成する工
    程とを有する粒界絶縁型半導体磁器の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記焼成工程は、実質的に密封された包
    囲体の中に前記成形体を配置すると共に、前記成形体に
    接触しないように固体のゲルマニウム(Ge)を配置
    し、前記成形体と前記ゲルマニウムとを前記包囲体と共
    に加熱する工程である請求項1記載の粒界絶縁型半導体
    磁器の製造方法。
JP6080899A 1994-03-28 1994-03-28 粒界絶縁型半導体磁器の製造方法 Withdrawn JPH07267729A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102515782A (zh) * 2011-12-22 2012-06-27 许昌学院 一种通过外加纳米材料在氧化气氛下烧制钧瓷的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20010605