JPS6032343B2 - 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料 - Google Patents
粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料Info
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- JPS6032343B2 JPS6032343B2 JP52081164A JP8116477A JPS6032343B2 JP S6032343 B2 JPS6032343 B2 JP S6032343B2 JP 52081164 A JP52081164 A JP 52081164A JP 8116477 A JP8116477 A JP 8116477A JP S6032343 B2 JPS6032343 B2 JP S6032343B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料に関し、
特にそのｔａｎ６、絶縁抵抗、温度特性、ＤＣバイアス
電圧特性が改善されたものである。
特にそのｔａｎ６、絶縁抵抗、温度特性、ＤＣバイアス
電圧特性が改善されたものである。
近年、多結晶焼結体において、半導性をもたせた結晶の
粒界を選択的に絶縁化し、半導性結晶の表面に得た誘電
層による容量素子が製造されるようになり、従来の磁器
コンデンサに比較して非常に大きな比議電率のコンデン
サが得られることが一般に知られている。これは境界層
コンデンサといわれ、主成分としてチタン酸バリウムと
チタン酸ストロンチウムによるものがある。チタン酸バ
リウムおよびチタン酸ストロンチウムやスズ酸バリウム
などを固溶したチタン酸バリウム固溶体を主成分とする
ものをチタン酸バリウム系境界層コンデンサと称し、こ
の種のものでは比誘電率が５００００〜８００００と非
常に大きなものが得られ、小型の容量素子を提供してい
る。しかし、この種のチタン酸バリウム系境界層コンデ
ンサは鷺ｎ６が３〜５％と大きく、容量温度特性も−２
５〜十８５℃の温度範囲において２０００における容量
を基準として土３０％程度の変化を示し、またバイアス
電圧依存性はＤＣバイアス電圧２５Ｖのとき、バイアス
電圧が零の場合の容量に対し約２５％低下するなどの欠
点があり、コンデンサとしては実用上の有用性が制限さ
れていた。
粒界を選択的に絶縁化し、半導性結晶の表面に得た誘電
層による容量素子が製造されるようになり、従来の磁器
コンデンサに比較して非常に大きな比議電率のコンデン
サが得られることが一般に知られている。これは境界層
コンデンサといわれ、主成分としてチタン酸バリウムと
チタン酸ストロンチウムによるものがある。チタン酸バ
リウムおよびチタン酸ストロンチウムやスズ酸バリウム
などを固溶したチタン酸バリウム固溶体を主成分とする
ものをチタン酸バリウム系境界層コンデンサと称し、こ
の種のものでは比誘電率が５００００〜８００００と非
常に大きなものが得られ、小型の容量素子を提供してい
る。しかし、この種のチタン酸バリウム系境界層コンデ
ンサは鷺ｎ６が３〜５％と大きく、容量温度特性も−２
５〜十８５℃の温度範囲において２０００における容量
を基準として土３０％程度の変化を示し、またバイアス
電圧依存性はＤＣバイアス電圧２５Ｖのとき、バイアス
電圧が零の場合の容量に対し約２５％低下するなどの欠
点があり、コンデンサとしては実用上の有用性が制限さ
れていた。
またチタン酸ストロンチウム境界層コンデンサはｔａｎ
６が１〜３％で、温度範囲−２５〜十８５００における
容量変化率は土１５％程度であり、またＤＣバイアス電
圧による変化率は２５Ｖで−８％程度となり、前記チタ
ン酸バリウム系境界層コンデンサあるいは一般の磁器コ
ンデンサに比べて優れているが、比護電率が約３０００
０で容量素子の小型化には充分でなく、またフィルムコ
ンデンサと比較してねｎ６および絶縁性の点で劣ってい
る。
６が１〜３％で、温度範囲−２５〜十８５００における
容量変化率は土１５％程度であり、またＤＣバイアス電
圧による変化率は２５Ｖで−８％程度となり、前記チタ
ン酸バリウム系境界層コンデンサあるいは一般の磁器コ
ンデンサに比べて優れているが、比護電率が約３０００
０で容量素子の小型化には充分でなく、またフィルムコ
ンデンサと比較してねｎ６および絶縁性の点で劣ってい
る。
また最近ＳｒＴｉ０３にＮｂ２Ｑ、Ｔａ２０３、Ｗ０３
、Ｙ２０３、Ｄｙ２０３などの半導体化促進剤およびＺ
ｎ○を添加して還元性雰囲気で糠結し、Ｂｉ２０３また
はＢ；２０３、Ｐｂ○およびＢ２０３の混合物を拡散せ
しめて得たチタン酸ストロンチウム境界層コンデンサが
発明されているが、この種のコンデンサは比誘電率が３
５０００〜５００００と大きく、またねｎ６は１％以下
、絶縁抵抗も２×１びｏＱ−伽以上で、かつ温度特性も
−２５〜十８５ｏｏの温度範囲において約±１５％と極
めて優れている。
、Ｙ２０３、Ｄｙ２０３などの半導体化促進剤およびＺ
ｎ○を添加して還元性雰囲気で糠結し、Ｂｉ２０３また
はＢ；２０３、Ｐｂ○およびＢ２０３の混合物を拡散せ
しめて得たチタン酸ストロンチウム境界層コンデンサが
発明されているが、この種のコンデンサは比誘電率が３
５０００〜５００００と大きく、またねｎ６は１％以下
、絶縁抵抗も２×１びｏＱ−伽以上で、かつ温度特性も
−２５〜十８５ｏｏの温度範囲において約±１５％と極
めて優れている。
しかし、この種のコンデンサは焼成温度が１４００〜１
５００ｏ０と非常に高く、かつ焼成温度による特性の変
化が大きく、製造上の糠結の制御が困難である。本発明
は〔（１−ｘ）Ｓの十ｘＣｅ０２十Ｔｉ０２〕（ただし
、ｘはＳｒ０に対するＣｅ０２のモル分率）で表される
組成物にＺｎ○を添加してなる組成物を暁結し、しかる
後強制還元して得た半導体磁器の結晶粒界にＢｊ２０３
を拡散せしめて結晶粒界を絶縁化することを特徴とする
チタン酸ストロンチウム粒界絶縁型半導体磁器コンデン
サ材料であって、前記従来の境界層コンデンサの欠点を
除き、比誘電率が大きく、ｔａｎ６が小さく、絶縁抵抗
が大きく、かつ温度特性およびＤＣバイアス電圧特性の
優れたコンデンサを困難な温度管理を必要とせず、１２
５０〜１３５０００で容易に暁結して得られる粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサ材料を提供するものである。
５００ｏ０と非常に高く、かつ焼成温度による特性の変
化が大きく、製造上の糠結の制御が困難である。本発明
は〔（１−ｘ）Ｓの十ｘＣｅ０２十Ｔｉ０２〕（ただし
、ｘはＳｒ０に対するＣｅ０２のモル分率）で表される
組成物にＺｎ○を添加してなる組成物を暁結し、しかる
後強制還元して得た半導体磁器の結晶粒界にＢｊ２０３
を拡散せしめて結晶粒界を絶縁化することを特徴とする
チタン酸ストロンチウム粒界絶縁型半導体磁器コンデン
サ材料であって、前記従来の境界層コンデンサの欠点を
除き、比誘電率が大きく、ｔａｎ６が小さく、絶縁抵抗
が大きく、かつ温度特性およびＤＣバイアス電圧特性の
優れたコンデンサを困難な温度管理を必要とせず、１２
５０〜１３５０００で容易に暁結して得られる粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサ材料を提供するものである。
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
本発明は〔（１−ｘ）Ｓの十ｘＣｅ０２十Ｔｉ０２〕（
ただし、ｘはＳｒ０に対するＣｅ０２のモル分率）で表
される組成物にＺｎ○をｙモル％添加する場合において
、ｘおよびｙが第１表に示した割合にあるようにＳｒＣ
０３、Ｔｉ０２、Ｃｅ２（Ｃ２０４）３・細２０、Ｚｎ
０を正確な割合で秤量した後湿式混合を行ない、次いで
空気中１１４０００で２時間予備焼成して原料粉末の分
解および固相反応を起さしめ、得られた反応生成粉末を
ボールミルで粉砕し、調整原料粉末を得た。
ただし、ｘはＳｒ０に対するＣｅ０２のモル分率）で表
される組成物にＺｎ○をｙモル％添加する場合において
、ｘおよびｙが第１表に示した割合にあるようにＳｒＣ
０３、Ｔｉ０２、Ｃｅ２（Ｃ２０４）３・細２０、Ｚｎ
０を正確な割合で秤量した後湿式混合を行ない、次いで
空気中１１４０００で２時間予備焼成して原料粉末の分
解および固相反応を起さしめ、得られた反応生成粉末を
ボールミルで粉砕し、調整原料粉末を得た。
この調整原料粉末にポリビニールアルコールを３．の重
量％添加して額粒状に造粒し、１２００ｋ９／地の圧力
で円板状に加圧成形し、空気中１２５０〜１３５０ｑｏ
で４時間焼成した。さらに焼成した磁器を水素中１３０
０午０で２時間還元して直径約１４側◇、厚さ約０．６
柵の円板状半導体磁器を得た。次いで磁器表面にＢｉ２
０８粉末を５〜２０の９塗布し、空気中１３００００で
２時間熱処理して、Ｂｉ２０３を結晶粒界に拡散せしめ
て結晶粒界を絶縁化し、得られた円板型誘電体磁器に通
常の方法で銀ペーストを塗布、乾燥し、８００ｑｏで３
０分間焼成し銀電極を形成した。このようにして作成し
たコンデンサ各試料につき、電気特性を測定した結果を
第１表に示す。
量％添加して額粒状に造粒し、１２００ｋ９／地の圧力
で円板状に加圧成形し、空気中１２５０〜１３５０ｑｏ
で４時間焼成した。さらに焼成した磁器を水素中１３０
０午０で２時間還元して直径約１４側◇、厚さ約０．６
柵の円板状半導体磁器を得た。次いで磁器表面にＢｉ２
０８粉末を５〜２０の９塗布し、空気中１３００００で
２時間熱処理して、Ｂｉ２０３を結晶粒界に拡散せしめ
て結晶粒界を絶縁化し、得られた円板型誘電体磁器に通
常の方法で銀ペーストを塗布、乾燥し、８００ｑｏで３
０分間焼成し銀電極を形成した。このようにして作成し
たコンデンサ各試料につき、電気特性を測定した結果を
第１表に示す。
なお、試料の測定に際し、容量およびｔａｎ６はキヤパ
シタンスブ−リッジを用いて周波数ｌｋＨｚ、入力信号
電圧ＩＶ肌ｓで測定し、絶繁劇抵抗は絶縁抵抗計によっ
てＤＣ５０Ｖを１分間印加した後の値を測定し、温度特
性は２０ｑｏを基準に各温度の容量変化率を示した。ま
た比譲露率（ごｒ）は１４．４×容量（ｐＦ）ｘ厚み（
弧）の計算式により求め直径ｘ直径（地）・ なお、第１表において、試料番号１、１２、１３および
２１は本発明の範囲外のものである。
シタンスブ−リッジを用いて周波数ｌｋＨｚ、入力信号
電圧ＩＶ肌ｓで測定し、絶繁劇抵抗は絶縁抵抗計によっ
てＤＣ５０Ｖを１分間印加した後の値を測定し、温度特
性は２０ｑｏを基準に各温度の容量変化率を示した。ま
た比譲露率（ごｒ）は１４．４×容量（ｐＦ）ｘ厚み（
弧）の計算式により求め直径ｘ直径（地）・ なお、第１表において、試料番号１、１２、１３および
２１は本発明の範囲外のものである。
試料番号１８は３と同一試料である。試料番号２、３、
５、８、１０、１４、１５ １８ １９および２０の特
性をみれば、比譲電率が３２０００〜５１０００と大き
く、ｔａｎ６は１．０％以下で、絶縁抵抗は５０×１ぴ
Ｑ−ｃの以上と大きく、温度特性は土１５％以内で極め
て優れた特性をもっている。
５、８、１０、１４、１５ １８ １９および２０の特
性をみれば、比譲電率が３２０００〜５１０００と大き
く、ｔａｎ６は１．０％以下で、絶縁抵抗は５０×１ぴ
Ｑ−ｃの以上と大きく、温度特性は土１５％以内で極め
て優れた特性をもっている。
なお、ＤＣバイアス電圧特性においても、２５Ｖで−８
％以内、５０Ｖで−２０％以内と良好な値が得られた。
また試料番号３、４、５、６、７、８、９、１０、１１
、１５、１６、１７の特性をそれぞれ比較すると、絶縁
抵抗が高く、かつ比護電率およびｔａｎ６が競結温度に
よってほとんど影響を受けておらず、製造上極めて好ま
しいことである。本発明の磁器誘電体組成物は結晶粒が
７０〜１００仏肌の範囲にあり、粒子径が揃った粒界の
鮮明な多結晶体であった。
％以内、５０Ｖで−２０％以内と良好な値が得られた。
また試料番号３、４、５、６、７、８、９、１０、１１
、１５、１６、１７の特性をそれぞれ比較すると、絶縁
抵抗が高く、かつ比護電率およびｔａｎ６が競結温度に
よってほとんど影響を受けておらず、製造上極めて好ま
しいことである。本発明の磁器誘電体組成物は結晶粒が
７０〜１００仏肌の範囲にあり、粒子径が揃った粒界の
鮮明な多結晶体であった。
これはＣｅ２（Ｃ２０４）３・８Ｌ○の添加が結晶粒の
成長および粒界の形成に大きく寄与し、Ｚｎ○の添加が
結晶粒の均一化と焼成温度の低下に寄与したものと考え
られる。ちなみに仏２０３、Ｄｙ２０３、Ｙ２０３、Ｎ
Ｑ０５、Ｔａ２０５等を添加し、Ｚｎ０も同時に添加し
た磁器組成物においては結晶粒子径が不揃いで、ｌｏｏ
仏のぐらいの巨大結晶と数ム肌〜１０仏の程度の小結晶
が混在しており、焼成条件によって結晶粒を均一化する
ことは困難であった。なお、本発明の粒界絶縁型半導体
磁器コンデンサ材料を上記結果からｘ、ｙによる組成範
囲において０．００３ミｘＳＯ．０１１および２．２６
≦ｙ≦１１．３と限定した理由について説明すると、ｘ
が０．００３より４・さい範囲および０．０１１より大
きに範囲ならびにｙが２．２６より小さい範囲では第１
表の試料番号１３２１および１のごとく比誘電率が小さ
く本発明の目的を満足しない。
成長および粒界の形成に大きく寄与し、Ｚｎ○の添加が
結晶粒の均一化と焼成温度の低下に寄与したものと考え
られる。ちなみに仏２０３、Ｄｙ２０３、Ｙ２０３、Ｎ
Ｑ０５、Ｔａ２０５等を添加し、Ｚｎ０も同時に添加し
た磁器組成物においては結晶粒子径が不揃いで、ｌｏｏ
仏のぐらいの巨大結晶と数ム肌〜１０仏の程度の小結晶
が混在しており、焼成条件によって結晶粒を均一化する
ことは困難であった。なお、本発明の粒界絶縁型半導体
磁器コンデンサ材料を上記結果からｘ、ｙによる組成範
囲において０．００３ミｘＳＯ．０１１および２．２６
≦ｙ≦１１．３と限定した理由について説明すると、ｘ
が０．００３より４・さい範囲および０．０１１より大
きに範囲ならびにｙが２．２６より小さい範囲では第１
表の試料番号１３２１および１のごとく比誘電率が小さ
く本発明の目的を満足しない。
またｙが１１．３より大きい範囲では試料番号１２で示
したごとく、比誘電率は大きく、ｔａｎ６も小さいが、
絶縁抵抗が小さいため境界層コンデンサとして不適であ
る。なお、実施例において、拡散物質としてＢｉ２０３
を用いたがＣｕ、Ｐｂ、Ｂｉの混合物を用いても同様の
特性が得られる。
したごとく、比誘電率は大きく、ｔａｎ６も小さいが、
絶縁抵抗が小さいため境界層コンデンサとして不適であ
る。なお、実施例において、拡散物質としてＢｉ２０３
を用いたがＣｕ、Ｐｂ、Ｂｉの混合物を用いても同様の
特性が得られる。
以上説明したように、本発明による粒界絶縁型半導体磁
器コンデンサ材料は従釆の磁器コンデンサはもちろんの
こと、境界層コンデンサのｔａｎ６、絶縁抵抗、温度特
性、バイアス電圧特性を大幅に改善し、コンデンサとし
ての諸特性に優れているとともに焼給条件の管理が容易
であり、極めて新規で有用な電子部品を提供することが
できるものである。
器コンデンサ材料は従釆の磁器コンデンサはもちろんの
こと、境界層コンデンサのｔａｎ６、絶縁抵抗、温度特
性、バイアス電圧特性を大幅に改善し、コンデンサとし
ての諸特性に優れているとともに焼給条件の管理が容易
であり、極めて新規で有用な電子部品を提供することが
できるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ｘが０．３〜１．１モル％の範囲（ただし、ｘはＳ
ｒＯに対するＣｅＯ＿２のモル分率）にある。 〔（１−ｘ）ＳｒＯ＋ｘＣｅＯ＿２＋ＴｉＯ＿２〕で表
される組成物にＺｎＯを２．２６〜１１．３モル％添加
してなる粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52081164A JPS6032343B2 (ja) | 1977-07-07 | 1977-07-07 | 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52081164A JPS6032343B2 (ja) | 1977-07-07 | 1977-07-07 | 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5415197A JPS5415197A (en) | 1979-02-03 |
| JPS6032343B2 true JPS6032343B2 (ja) | 1985-07-27 |
Family
ID=13738807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52081164A Expired JPS6032343B2 (ja) | 1977-07-07 | 1977-07-07 | 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032343B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5731125A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Nichicon Capacitor Ltd | Dielectric porcelain composition |
-
1977
- 1977-07-07 JP JP52081164A patent/JPS6032343B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5415197A (en) | 1979-02-03 |
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