JPH0799728B2 - 半導体磁器コンデンサ−用拡散材 - Google Patents
半導体磁器コンデンサ−用拡散材Info
- Publication number
- JPH0799728B2 JPH0799728B2 JP23656786A JP23656786A JPH0799728B2 JP H0799728 B2 JPH0799728 B2 JP H0799728B2 JP 23656786 A JP23656786 A JP 23656786A JP 23656786 A JP23656786 A JP 23656786A JP H0799728 B2 JPH0799728 B2 JP H0799728B2
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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、多結晶半導体磁器コンデンサーの粒界絶縁化
を図り比誘電率を高めるための拡散材に関する。
を図り比誘電率を高めるための拡散材に関する。
半導体磁器コンデンサーとして、障壁容量形、表面酸化
形のほか粒界（境界）形のものがあり、この粒界形で
は、半導体磁器の表面に金属酸化物からなる拡散材を塗
布した後、熱処理を行うと、拡散材が粒界に沿って急速
に拡散し、粒界層部分のみが絶縁層となり、結晶粒内部
は半導体のままの構造となる。この粒界形のものは、一
般の磁器誘電体と比較して、比誘電率の非常に大きなコ
ンデンサー素体となる。
形のほか粒界（境界）形のものがあり、この粒界形で
は、半導体磁器の表面に金属酸化物からなる拡散材を塗
布した後、熱処理を行うと、拡散材が粒界に沿って急速
に拡散し、粒界層部分のみが絶縁層となり、結晶粒内部
は半導体のままの構造となる。この粒界形のものは、一
般の磁器誘電体と比較して、比誘電率の非常に大きなコ
ンデンサー素体となる。
この場合、二酸化チタン（TiO2）、酸化マグネシウム
（MgO）、炭酸カルシウム（CaCO3）、酸化ランタン（La
2O3）又は酸化ニオビウム（Nb2O5）を主成分とする多結
晶半導体磁器に、拡散材として酸化ビスマス（Bi2O3）
（たとえば特開昭50−9962号公報）又は拡散材を用いず
酸化雰囲気中で処理し、粒界絶縁化したものは、電気特
性として比誘電率ε80〜150、誘電損失tanδ＞1.5％、
絶縁抵抗率＞108Ω−cm、静電容量の温度変化率約±２
％のものが得られている。
（MgO）、炭酸カルシウム（CaCO3）、酸化ランタン（La
2O3）又は酸化ニオビウム（Nb2O5）を主成分とする多結
晶半導体磁器に、拡散材として酸化ビスマス（Bi2O3）
（たとえば特開昭50−9962号公報）又は拡散材を用いず
酸化雰囲気中で処理し、粒界絶縁化したものは、電気特
性として比誘電率ε80〜150、誘電損失tanδ＞1.5％、
絶縁抵抗率＞108Ω−cm、静電容量の温度変化率約±２
％のものが得られている。
このものは、静電容量の温度変化率は非常に優秀なる
も、使用用途を広げるためには、より高い比誘電率が望
まれていた。このため、比誘電率を高くするために、酸
化雰囲気焼成の温度を下げて粒界を薄く絶縁化すること
が試みられている。この場合は、比誘電率は高くなるも
のの、絶縁抵抗率は108Ω−cm以下となりコンデンサー
として実用上使用に耐え得るものでなかった。
も、使用用途を広げるためには、より高い比誘電率が望
まれていた。このため、比誘電率を高くするために、酸
化雰囲気焼成の温度を下げて粒界を薄く絶縁化すること
が試みられている。この場合は、比誘電率は高くなるも
のの、絶縁抵抗率は108Ω−cm以下となりコンデンサー
として実用上使用に耐え得るものでなかった。
そこで、本発明の主たる目的は、絶縁抵抗率の低下を招
くことなく、比誘電率を約２倍以上に高めることができ
る拡散材を提供することにある。
くことなく、比誘電率を約２倍以上に高めることができ
る拡散材を提供することにある。
上記問題点を解決するための本発明は、多結晶半導体磁
器の粒界絶縁化のための拡散材であって、二酸化ケイ素
SiO21〜10重量％、酸化ビスマスBi2O349〜95重量％、酸
化ホウ素B2O34〜50重量％を主体とすることを特徴とす
るものである。
器の粒界絶縁化のための拡散材であって、二酸化ケイ素
SiO21〜10重量％、酸化ビスマスBi2O349〜95重量％、酸
化ホウ素B2O34〜50重量％を主体とすることを特徴とす
るものである。
これをさらに詳述すると、本発明に係る半導体磁器とし
ては、チタン酸バリウムBaTiO3系、チタン酸マグネシウ
ムMgTiO3系、チタン酸ストロンチウムSrTiO3系等公知の
ものを用いることができる。特にチタン酸マグネシウム
系、もしくは炭酸カルシウムを添加したものを主体とす
るものに好適に適用できる。これは、他の系に比して比
誘電率が低いためである。
ては、チタン酸バリウムBaTiO3系、チタン酸マグネシウ
ムMgTiO3系、チタン酸ストロンチウムSrTiO3系等公知の
ものを用いることができる。特にチタン酸マグネシウム
系、もしくは炭酸カルシウムを添加したものを主体とす
るものに好適に適用できる。これは、他の系に比して比
誘電率が低いためである。
添加剤として、炭酸カルシウム、二酸化スズ、酸化ラン
タン、酸化ニオビウム、二酸化ケイ素等を添加すること
ができる。
タン、酸化ニオビウム、二酸化ケイ素等を添加すること
ができる。
本発明に係る拡散材は、二酸化ケイ素SiO21〜10重量
％、酸化ビスマスBi2O349〜95重量％、酸化ホウ素B2O34
〜50重量％の組成とされる。これによって、絶縁抵抗率
の低下を招くことなく、高い比誘電率が得られる。
％、酸化ビスマスBi2O349〜95重量％、酸化ホウ素B2O34
〜50重量％の組成とされる。これによって、絶縁抵抗率
の低下を招くことなく、高い比誘電率が得られる。
後記実施例の第１表の結果から、次のことが判る。SiO2
が１％（重量％を示す、以下同じ）未満だと、比誘電率
または絶縁抵抗率が低くなる。また、B2O3が４％未満だ
と、SiO2が１％以上添加されていても、高い比誘電率を
得ることができない。SiO2が10％を超えると比誘電率が
低下する傾向にある。また、SiO2量が少いと、絶縁抵抗
率が悪くなる傾向がある。さらに、B2O3が50％を超える
と絶縁抵抗率が悪い。BiO3が95％を超えると比誘電率の
改善がみられず、49％未満だと絶縁抵抗率が悪くなる。
が１％（重量％を示す、以下同じ）未満だと、比誘電率
または絶縁抵抗率が低くなる。また、B2O3が４％未満だ
と、SiO2が１％以上添加されていても、高い比誘電率を
得ることができない。SiO2が10％を超えると比誘電率が
低下する傾向にある。また、SiO2量が少いと、絶縁抵抗
率が悪くなる傾向がある。さらに、B2O3が50％を超える
と絶縁抵抗率が悪い。BiO3が95％を超えると比誘電率の
改善がみられず、49％未満だと絶縁抵抗率が悪くなる。
本発明の拡散材は、半導体磁器表面に塗布し、酸化雰囲
気で、700〜900℃程度で焼成することによつて、粒界に
拡散させることができる。
気で、700〜900℃程度で焼成することによつて、粒界に
拡散させることができる。
本発明における３成分拡散材が、Bi2O3単独のものより
優れているのは、B2O3およびSiO2の存在により、より低
温で粒界に拡散し、薄く誘電特性の優れた粒界絶縁層が
形成されるためと考えられる。
優れているのは、B2O3およびSiO2の存在により、より低
温で粒界に拡散し、薄く誘電特性の優れた粒界絶縁層が
形成されるためと考えられる。
（半導体磁器試料の調製） 原料及びその配合割合を第１表に示す。
第１表の各原料を公知のセラミック製法により粉砕混合
した後、ポリビニルアルコールのような公知のバインダ
ーを加えて円板状に加圧成形する。次いでこれを脱脂
後、N2:H2＝94:6の微少還元雰囲気中において、1300〜1
350℃で４時間焼結して、略直径10mm×厚さ0.5mmの半導
体磁器試料を作成した。
した後、ポリビニルアルコールのような公知のバインダ
ーを加えて円板状に加圧成形する。次いでこれを脱脂
後、N2:H2＝94:6の微少還元雰囲気中において、1300〜1
350℃で４時間焼結して、略直径10mm×厚さ0.5mmの半導
体磁器試料を作成した。
（拡散材の塗布） 次に、SiO2、Bi2O3、B2O3の三成分の組成割合の異なる
各種拡散材を用意し、それぞれを上記試料の表面に約3m
g塗布する。そして塗布後の試料を酸化雰囲気中で800℃
で1.5時間焼成することにより、該拡散材を試料の結晶
粒界に拡散させて、結晶粒界を絶縁化した。
各種拡散材を用意し、それぞれを上記試料の表面に約3m
g塗布する。そして塗布後の試料を酸化雰囲気中で800℃
で1.5時間焼成することにより、該拡散材を試料の結晶
粒界に拡散させて、結晶粒界を絶縁化した。
（電気的特性の測定） 絶縁化後の試料の両対抗主面に夫々In−Ga電極を接続
し、電気的特性（比誘電率ε、誘電損失tanδ（％）、
絶縁抵抗率（Ω−cm）を測定した。ここで、比誘電率ε
及び誘電損失tanδは1kHzで測定し、絶縁抵抗率はDC1V
印加して１分後の値を採用した。その結果、本発明に係
る組成例については第２表の通りとなった。
し、電気的特性（比誘電率ε、誘電損失tanδ（％）、
絶縁抵抗率（Ω−cm）を測定した。ここで、比誘電率ε
及び誘電損失tanδは1kHzで測定し、絶縁抵抗率はDC1V
印加して１分後の値を採用した。その結果、本発明に係
る組成例については第２表の通りとなった。
第２表を見てわかるように、本発明に係る組成例につい
ては、比誘電率εは約260〜2000、絶縁抵抗率は108〜10
10Ω−cmであるから、本発明によって絶縁抵抗率を従来
値（前述）より下げずに、比誘電率を高くすることに成
功した。
ては、比誘電率εは約260〜2000、絶縁抵抗率は108〜10
10Ω−cmであるから、本発明によって絶縁抵抗率を従来
値（前述）より下げずに、比誘電率を高くすることに成
功した。
なお、比較例として、本発明以外の組成例についての測
定結果を第３表に示す。
定結果を第３表に示す。
第３表において、試料番号１〜８については、比誘電率
εは高いものの絶縁抵抗率がきわめて低く、また試料番
号９〜19については比誘電率εが何ら改善されていな
い。
εは高いものの絶縁抵抗率がきわめて低く、また試料番
号９〜19については比誘電率εが何ら改善されていな
い。
以上の通り、本発明によれば、比誘電率が高く、しかも
絶縁抵抗率の高い多結晶半導体磁器コンデンサーを得る
ことができる。
絶縁抵抗率の高い多結晶半導体磁器コンデンサーを得る
ことができる。
Claims (1)
- 【請求項１】多結晶半導体磁器の粒界絶縁化のための拡
散材であって、二酸化ケイ素SiO21〜10重量％、酸化ビ
スマスBi2O349〜95重量％、酸化ホウ素B2O34〜50重量％
を主体とすることを特徴とする半導体磁器コンデンサー
用拡散材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23656786A JPH0799728B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体磁器コンデンサ−用拡散材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23656786A JPH0799728B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体磁器コンデンサ−用拡散材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390815A JPS6390815A (ja) | 1988-04-21 |
| JPH0799728B2 true JPH0799728B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17002547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23656786A Expired - Lifetime JPH0799728B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体磁器コンデンサ−用拡散材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799728B2 (ja) |
-
1986
- 1986-10-03 JP JP23656786A patent/JPH0799728B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6390815A (ja) | 1988-04-21 |
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