JPS6044816B2 - 半導体磁器コンデンサ用組成物 - Google Patents

半導体磁器コンデンサ用組成物

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JPS6044816B2
JPS6044816B2 JP51134562A JP13456276A JPS6044816B2 JP S6044816 B2 JPS6044816 B2 JP S6044816B2 JP 51134562 A JP51134562 A JP 51134562A JP 13456276 A JP13456276 A JP 13456276A JP S6044816 B2 JPS6044816 B2 JP S6044816B2
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JP
Japan
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dielectric loss
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semiconductor ceramic
temperature
weight
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永生 藤川
国太郎 西村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はチタン酸ストロンチウム系半導体磁器を基
体とし、高誘電率で平坦な誘電率温度特性を有し、絶縁
抵抗、誘電体損失のすぐれた半導体磁器コンデンサ用組
成物に関するものである。
従来より、チタン酸ストロンチウム系組成物にY、N
b、Dy、Ta、Wなどの原子価制御元素を1種または
2種以上添加するか、またはこれらの原子価制御元素と
一緒にさらにZnO、GeO。CuOを添加し、還元雰
囲気中で焼成して得られたチタン酸ストロンチウム系半
導体磁器に、酸化ビスマス(B1。O0)、酸化鉛(P
bO)などの金属酸化物を塗布し、磁器の結晶粒界に金
属酸化物を拡散させて粒界に絶縁層を形成し、磁器の表
面に電極を設けることにより、大容量のコンデンサが得
られることは知られている。 このようなコンデンサの
うち、SrTiO。を主体とし、これに添加物としてY
。O。を0.075モル%、TiO2を0.5モル%加
えた組成比からなるものを大気中1150℃、2時間で
仮焼成し、次いで水素ル容量%、窒素8熔量%からなる
還元雰囲気中で1400〜14300C、2時間焼成し
て磁器試料を作成した。 得られた試料にBi。O。と
ワニスを混練した金属酸化物ペーストを塗布し、大気中
900〜13000Cで1時間焼付けをし、さらに電極
を形成したコンデンサを作成したところ、第1図、第2
図にそれぞれ示すような見掛誘電率の温度特性、誘電体
損失の温度特性が得られた。 図から明らかなように、
この種のコンデンサは磁器の結晶粒界にBi。O。を拡
散させるときの熱処理温度と得られるコンデンサの特性
の間に密接な関連性があり、特に見掛誘電率の温度特性
は低温度で熱処理したものの方が平坦になつている。た
とえば、熱処理温度が1300℃のとき、−30〜+
85℃の温度範囲で+25゜Cのときの見掛誘電率を基
準とした場合、その温度特性は+18〜−14.5%で
あるが、900℃で熱処理すると+2.4〜−1.3%
とかなり平坦になる。しかしながら、熱処理温度を低く
して見掛誘電率の温度特性を平坦にしたとしても、第2
図から明らかなように、誘電体損失が著しく劣化してい
る。 このように従来のものは見掛誘電率の温度特性が
平坦であつても誘電体損失が悪く、このほか絶縁抵抗の
劣化も認められ、さらに印加電圧が高くなると特性が悪
くなつて、低い電圧でしか利用できないという欠点がみ
られた。
この発明は誘電率が大きく、見掛誘電率の温度特性が
平坦で、絶縁抵抗、誘電体損失のすぐれたコンデンサか
ら得られる半導体磁器コンデンサ用組成物を提供するこ
とを目的とする。
特に誘電体損失の電圧依存性の小さいコンデンサが得ら
れる半導体磁器コンデンサ用組成物を提供することを目
的とする。すなわち、この発明の要旨とするところは、
チタン酸ストロンチウムを主体とし、これにYからなる
原子価制御元素を添加して還元雰囲気中で焼結して得ら
れたチタン酸ストロンチウム系半導体磁器の結晶粒界に
、酸化ビスマスがBi2O3に換算して85.0〜99
.9重量%、酸化銅がCuOに換算して、0.1〜15
.0重量%からなる金属酸化物が拡散され、結晶粒界が
絶縁体化されていることを特徴とするものであ・る。
金属酸化物の組成比を限定した理由は、酸化ピスマスが
85.唾量%未満になると、誘電体損失が大きくなると
ともにその温度特性が悪くなる。
また99.踵量%を越えると、絶縁抵抗、誘電体損失が
悪くなり、熱処理温度の変化による特性への影響が大き
くなる。また酸化銅が0.1重量%未満では誘電体損失
の電圧依存性を改善する効果がなく、15重量%を越え
ると誘電体損失、特に高温側での誘電体損失が劣化する
。なお、酸化銅の量は上記のように金属酸化物の中で問
題になるとともに、主体となるチタン酸ストロンチウム
系半導体磁器の重量当たり、金属酸化物の重量に換算し
て0.踵量%以下であることが好ましく、この範囲を越
える誘電体損失が劣化して所定の特性のものが得られに
くくなる。
また、ここでチタン酸ストロンチウム系半導体磁器とは
、SrTiO3のみだけではなく、SrTlO3の一部
をCa(30原子%以下)、Ba(10原子%以下)で
置換したものを意味する。ここで、SrTiO3のSr
の一部をCa,Baで置換したチタン酸ストロンチウム
系半導体磁器は昭和5@に発行された研究実用化報告別
冊第28号、第221頁、表35にすでに開示されてい
る。すなわち、これら置換元素を含むチタン酸ストロン
チウム系半導体磁器はSrTiO3により構成された半
導体磁器コンデンサが有する性質を損なわれたものであ
り、各置換元素によつて個々に特性改善を図つたもので
ある。
この発明において、Srの一部を30原子%以下のCa
で置換したものは、SrTiO3にくらべて容量温度特
性を改善することができるものである。しかしながら、
30原子%を越えると容量が小さくなり好ましくない。
またSrの一部を10原子%以下の?で置換したものは
、SrTiO3にくらべて容量が大きくなるとともに抗
析強度を向上させることができるが、10原子%を越え
ると誘電体損失が悪くなる。なお、このチタン酸ストロ
ンチウム系半導体磁器において、TiO2を過剰に含有
させることはたとえば特開昭51−12589鰻公報に
開示されており、この発明においても5モル%未満まで
のTiO2を過剰に加えると低温で焼結でき、粒成長が
促進され、また見掛誘電率の温度特性が改善されるなど
好ましい結果を示す。
以下この発明を実施例に従つて詳述する。
実施例 1 第1表に示すような組成比率の磁器組成物が得られるよ
うに、SrTlO3、CaTiO3、BaTiO3など
の主体原料、Y2O3からなる原子価制御元素の各”原
料を適宣配合し、湿式ポツトミルで粉砕、混合したのち
脱水、乾燥した。
次にバインダとして酢酸ビニル樹脂を約1呼量%添加し
て、約50メツシユに造粒、整粒、油圧プレスを用いて
直径12.5薗肉厚0.6Tn!nの円板に成型した。
成型円板を大気中1150℃で2時間仮焼成し、次いで
水素1熔量%、窒素8容量%からなる還元性雰囲気中に
おいて、1400〜1430℃で2時間一次焼成を行い
、直径10w0n1肉厚0.5?のチタン酸ストロンチ
ウム系半導体磁器試料を得た。
得られた試料に酸化ビスマス、酸化銅からなる金属酸化
物のペーストを塗布した。
この金属酸化物ペーストは酸化ビスマス、酸化銅とワニ
スを混練したものである。試料にペーストを塗布する量
は試料の重量当たり金属酸化物に重量に換算して1.5
重量%とし、このペーストを試料の全面に一様な厚さに
塗布し、乾燥させたのち、大気中900〜1300℃で
約1時間焼付けを行つた。さらに、硼硅酸ビスマス鉛を
フリツトとして、これを4重量%含む銀ペーストを試料
の両面に外径8WLの大きさに円形に塗布し、大気中8
00℃で焼付けて電極を形成してコンデンサを作成した
各コンデンサについて、25℃、1KHz−0.3Vで
見掛誘電率(εs)、誘電体損失(捻nζ)を測定し、
25℃て順当たり50Vの印加電圧で抵抗率を測定し、
さらに−30〜+85℃の温度範囲で+25℃を基準と
しての見掛誘電率の温度変化率および誘電体損失(Ta
nζ)の温度変化率を測定した。第2表はその測定結果
を示したものである。なお、第1表、第2表中※印を付
したものは、この発明範囲外のもの、それ以外はすべて
この発明範囲内のものである。第3図は試料番号1−1
,1−5,1−7, 1−14について、金属酸化物を
磁器の粒界に拡散させるときの熱処理温度と見掛誘電率
の関係を示したものである。
第4図は同じく熱処理温度と誘電ノ体損失の関係図、第
5図は同じく熱処理温度と抵抗率の関係図、第6図は同
じく熱処理温度と見掛誘電率の温度変化率の関係図であ
る。また第7図は試料番号1−1,1−5,1−7,1
−14について、25℃において1KHz10.3Vr
msの条件で測定した見掛誘電率、誘電体損失のバイア
ス電圧依存性を示したものである。
次に、第8図には半導体磁器の結晶粒界に拡散する酸化
ビスマス、酸化銅からなる金属酸化物について、その酸
化銅の量を変化させたときの各電気的特性との関係を示
した。なお、半導体磁器の組成としては、SrTlO3
99.85モル%、Y2O3O.l5モル%のものを用
い、金属酸化物ペーストの拡散熱処理温度を1100℃
とした。実施例 2 半導体磁器の組成についてTiO,の量を変化させたと
きの各電気的特性について測定し、その結果を第9図に
示した。
このときのY2O3=0.15モル%とした。半導体磁
器の結晶粒界を絶縁体化する金属酸化物として、酸化ビ
スマスと酸化銅の割合が9鍾量%:4重量%のものを用
い、1100℃で熱拡散させた。以上のごとくこの発明
によれば、大きな誘電率が得られ、誘電体損失、抵抗率
も良好であり、見掛誘電率、誘電体損失の温度特性も平
坦てある。
5また金属酸化物を磁器の粒界に拡散させるとき、熱処
理温度が変化しても各特性のバラツキは従来のものにく
らべて小さくなつている。
さらにこの発明のものは高い電圧を印加しても誘電体損
失は小さい値を示し、低い電圧のみならず高い電圧を印
加しても十分満足できる特性を得られ、バイアス電圧依
存性が小さいという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の見掛誘電率の温度特性図、第゛2図は
従来例の誘電体損失の温度特性図、第3図は金属酸化物
の熱処理温度と見掛誘電率の関係図、第4図は同じく熱
処理温度と誘電体損失の関係図、第5図は同じく熱処理
温度と抵抗率の関係図、第6図は同じく熱処理温度と見
掛誘電率の温度変化率の関係図、第7図は見掛誘電率、
誘電体損失とバイアス電圧の関係図、第8図は酸化銅の
量を変化させたときの各電気的特性との関係を示す図、
第9図TiO2の量を変化させたときの各電気的特性と
の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 チタン酸ストロンチウムを主体とし、これにYから
    なる原子価制御元素を添加して環元雰囲気中で焼結して
    得られたチタン酸ストロンチウム系半導体磁器の結晶粒
    界に、酸化ビスマスがBi_2O_3に換算して85.
    0〜99.9重量%、酸化銅がCuOに換算して、0.
    1〜15.0重量%、からなる金属酸化物が拡散され、
    結晶粒界が絶縁体化されていることを特徴とする半導体
    磁器コンデンサ用組成物。
JP51134562A 1976-11-08 1976-11-08 半導体磁器コンデンサ用組成物 Expired JPS6044816B2 (ja)

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DE3484332D1 (de) * 1983-02-10 1991-05-02 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Porzellanzusammensetzung fuer spannungsabhaengigen nichtlinearen resistor.
US4889837A (en) * 1986-09-02 1989-12-26 Tdk Corporation Semiconductive ceramic composition

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