JPH0761894B2 - 粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法 - Google Patents
粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法Info
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- JPH0761894B2 JPH0761894B2 JP2085247A JP8524790A JPH0761894B2 JP H0761894 B2 JPH0761894 B2 JP H0761894B2 JP 2085247 A JP2085247 A JP 2085247A JP 8524790 A JP8524790 A JP 8524790A JP H0761894 B2 JPH0761894 B2 JP H0761894B2
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Landscapes
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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。
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。
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。
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、Nb
2O3、Y2O3、Dy2O3等を添加し、さらに、焼結助剤とし
て、MnO2、Bi2O3、CuO、SiO2等が用いられる。
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、Nb
2O3、Y2O3、Dy2O3等を添加し、さらに、焼結助剤とし
て、MnO2、Bi2O3、CuO、SiO2等が用いられる。
例えば、特開昭56-54026には、（Sr1-xBax）TiO3（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、Bi、Cu、Pb、ＢおよびSiのうち少なくと
も１種（ただし、Ｂ、Bi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。
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、Bi、Cu、Pb、ＢおよびSiのうち少なくと
も１種（ただし、Ｂ、Bi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。
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、見掛け誘電率を大き
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。
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50〜70μｍ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。
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。
界絶縁型半導体磁器組成物を提供する。
すなわち、（Sr1-xBaxMy）TilO3＋mN＋nZ（但、Ｍは、N
b、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、
Ge、Fe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、0.9
90≦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、Pb、Ｂ、
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。
b、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、
Ge、Fe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、0.9
90≦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、Pb、Ｂ、
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（Sr1-xBaxMy）TilO3＋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、Ge、Fe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
法である。
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、Ge、Fe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、見掛け誘電率
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。
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、見掛け誘電率
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、見掛け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。
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、見掛け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。
一般式中のTiの含有範囲を示すｌの範囲は、0.990≦ｌ
≦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、十分な見掛け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。
≦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、十分な見掛け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、十分な見掛け誘電率を
得ることができなくなり望ましくない。また、0.01より
も大きいと、見掛け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。
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、十分な見掛け誘電率を
得ることができなくなり望ましくない。また、0.01より
も大きいと、見掛け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Ge、Fe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。0.0
01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、0.03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。
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。0.0
01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、0.03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、一般式中、ｍ及びｎは、酸化物の形で含まれる場
合には、例えば一般にXa Obとして示されるものを、XOb
/aの形に直したときのＸの元素の量で表される。
合には、例えば一般にXa Obとして示されるものを、XOb
/aの形に直したときのＸの元素の量で表される。
また、本発明記載の数値は、すべてモル（mol）で示し
た値である。
た値である。
［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
まず、第１表の試料番号１の調製方法とその電気的特性
について説明する。
について説明する。
SrCO3、BaCO3、TiO2、Y2O3、MnO2、GeO2の化合物を第１
表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。
表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メッシュのふるいで造粒し、成形圧力1ton/c
m2、直径12.5mm、肉厚0.3mmの円板に成形した。
した後、50メッシュのふるいで造粒し、成形圧力1ton/c
m2、直径12.5mm、肉厚0.3mmの円板に成形した。
得られた円板状成形体を、窒素98vol％、水素2vol％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。
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、Bi2O3を40wt％、Pb3O4を46wt％、B2O3を7wt
％、CuOを6wt％、SiO2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。
的には、Bi2O3を40wt％、Pb3O4を46wt％、B2O3を7wt
％、CuOを6wt％、SiO2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。
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。
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。
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
た。
ンデンサを作成し、同様の条件にて電気的特性を測定し
た。
表中、見掛け誘電率（ε）、誘電体損失（Tanδ）は、
温度25℃にて周波数1kHz、電圧1Vγms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
℃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（ε×BDV）は、1mm当りの誘電率と
絶縁破壊電圧との積を示す。
温度25℃にて周波数1kHz、電圧1Vγms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
℃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（ε×BDV）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。
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1500MΩ以上であり、か
つ、誘電率と絶縁破壊電圧との積が7.0×107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。
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1500MΩ以上であり、か
つ、誘電率と絶縁破壊電圧との積が7.0×107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。
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。
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
提供することができる。
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
提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】一般式（Sr1-xBaxMy）TilO3＋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、Ge、Fe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 の範囲にある半導体磁器の結晶粒界が、Cu、Bi、Pb、
Ｂ、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。 - 【請求項２】一般式（Sr1-xBaxMy）TilO3＋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、Ge、Fe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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085247A JPH0761894B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085247A JPH0761894B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285868A JPH03285868A (ja) | 1991-12-17 |
| JPH0761894B2 true JPH0761894B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=13853242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085247A Expired - Fee Related JPH0761894B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761894B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5820133B2 (ja) * | 1976-06-03 | 1983-04-21 | 松下電器産業株式会社 | 半導体磁器コンデンサ用磁器およびその製造方法 |
| JPS5654026A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-13 | Murata Manufacturing Co | Grain boundary insulating type semiconductor porcelain composition |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2085247A patent/JPH0761894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03285868A (ja) | 1991-12-17 |
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