JPS6047733B2 - 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Info
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- JPS6047733B2 JPS6047733B2 JP52145411A JP14541177A JPS6047733B2 JP S6047733 B2 JPS6047733 B2 JP S6047733B2 JP 52145411 A JP52145411 A JP 52145411A JP 14541177 A JP14541177 A JP 14541177A JP S6047733 B2 JPS6047733 B2 JP S6047733B2
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- semiconductor ceramic
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Landscapes
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- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
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を主体とする半導
体磁器コンデンサ用組成物に関するものである。
体磁器コンデンサ用組成物に関するものである。
結晶粒界と絶縁体化した半導体磁器の両面に電極を形
成することにより、大きな見掛誘電率を有するコンデン
サが得られることは知られている。
成することにより、大きな見掛誘電率を有するコンデン
サが得られることは知られている。
この半導体磁器には従来チタン酸バリウム系のものが
用いられていたが、最高６９０００もの大きな見掛誘電
率が得られるもの）、誘電損失（ｔａｎδ）が平均５〜
６％と大きく、また＋２０℃を基準としたとき−３０℃
から＋ ８５゜Ｃの温度範囲において見掛誘電率の温度
特性が±４０％と大きいものであつた。 上記した欠点
を改善したものとしてチタン酸ストロンチウムを主体と
したものがある。
用いられていたが、最高６９０００もの大きな見掛誘電
率が得られるもの）、誘電損失（ｔａｎδ）が平均５〜
６％と大きく、また＋２０℃を基準としたとき−３０℃
から＋ ８５゜Ｃの温度範囲において見掛誘電率の温度
特性が±４０％と大きいものであつた。 上記した欠点
を改善したものとしてチタン酸ストロンチウムを主体と
したものがある。
たとえばチタン酸ストロンチウムに二酸化硅素（ＳｉＯ
２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ０）を添加し、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マ
ンガンまたは酸化銅を磁器結晶粒界に拡散させたものが
あるが、半導体磁器中に二酸化硅素（ＳｉＯ０）を含有
させているため、酸化マンガンを結晶粒界附近に偏在さ
せ、結晶粒界を絶縁体化させるのに役立つが、結晶粒が
小さくなり、見掛誘電率は２００００と小さく誘電損失
（ｔａｎδ）も２％以上の値を示している。またチタン
酸ストロンチウムにニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）
、タングステン（Ｗ）の各酸化物を添加し、これを還元
雰囲気中で焼成して半導体磁器を作り、両面に酸化ビス
マス（Ｂｉ、Ｏ０）を塗布してこれを酸化雰囲気中で熱
処理することにより、結晶粒界を絶縁体化したものがあ
り、見掛誘電率が５００００以上で誘電損失（ｔａｎδ
）が１％以下であるが、＋２０℃を基準とし”たとき−
３００Ｃ〜＋８５゜Ｃの温度範囲において、見掛誘電率
の温度特性が±１３％を越え、また焼成磁器同志のくつ
つきが見られた。 この発明は上記した種々の問題を検
討した結果見い出されたもので、見掛誘電率が大きいと
とも・にその温度特性が良好であり、誘電損失も小さく
、さらには焼成温度の変化による特性変化が小さいなど
、すぐれた特性を有する半導体磁器コンデンサ用組成物
を提供せんとするものである。
２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ０）を添加し、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マ
ンガンまたは酸化銅を磁器結晶粒界に拡散させたものが
あるが、半導体磁器中に二酸化硅素（ＳｉＯ０）を含有
させているため、酸化マンガンを結晶粒界附近に偏在さ
せ、結晶粒界を絶縁体化させるのに役立つが、結晶粒が
小さくなり、見掛誘電率は２００００と小さく誘電損失
（ｔａｎδ）も２％以上の値を示している。またチタン
酸ストロンチウムにニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）
、タングステン（Ｗ）の各酸化物を添加し、これを還元
雰囲気中で焼成して半導体磁器を作り、両面に酸化ビス
マス（Ｂｉ、Ｏ０）を塗布してこれを酸化雰囲気中で熱
処理することにより、結晶粒界を絶縁体化したものがあ
り、見掛誘電率が５００００以上で誘電損失（ｔａｎδ
）が１％以下であるが、＋２０℃を基準とし”たとき−
３００Ｃ〜＋８５゜Ｃの温度範囲において、見掛誘電率
の温度特性が±１３％を越え、また焼成磁器同志のくつ
つきが見られた。 この発明は上記した種々の問題を検
討した結果見い出されたもので、見掛誘電率が大きいと
とも・にその温度特性が良好であり、誘電損失も小さく
、さらには焼成温度の変化による特性変化が小さいなど
、すぐれた特性を有する半導体磁器コンデンサ用組成物
を提供せんとするものである。
すなわち、この発明の要旨とするところは、チタン酸
ストロンチウムまたはストロンチウムの一部をカルシウ
ムまたはバリウムで置換したチタン酸ストロンチウムー
９７．７〜９９．８５重量％、酸化マンガン（ＭｎＯ２
）−０．０５〜０．踵量％、酸化プロメチウム（Ｐｍ２
Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化ユーロピ
ウム（ＥＵ２Ｏ３）、酸化テルビウム（ＴＯ２Ｏ３）、
酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、酸化イッテルビウム（Ｙ
Ｙ）２０３）、酸化ルテチウム（Ｌｌ］２０３）のうち
少なくとも１種−０．１〜１．５重量％からなる半導体
磁器の結晶粒界に、酸化ビスマス、または酸化ビスマス
と酸化マンガン、酸化銅、酸化鉛のうち少なくとも１種
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。上記した半導体磁器の組成のうち、
チタン酸ストロンチウムとは、ＳｒＴｉｚＯ３として表
わすことのできるものであり、このようにＴｉＯ２を過
剰あるいは過少にすることは昭和５師発行の研究実用化
報告別冊第２８号、第１９８〜第２００頁にすでに開示
されている。ここで、Ｚは０．９７≦Ｚ≦１．０３の範
囲で選択することができる。
ストロンチウムまたはストロンチウムの一部をカルシウ
ムまたはバリウムで置換したチタン酸ストロンチウムー
９７．７〜９９．８５重量％、酸化マンガン（ＭｎＯ２
）−０．０５〜０．踵量％、酸化プロメチウム（Ｐｍ２
Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化ユーロピ
ウム（ＥＵ２Ｏ３）、酸化テルビウム（ＴＯ２Ｏ３）、
酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、酸化イッテルビウム（Ｙ
Ｙ）２０３）、酸化ルテチウム（Ｌｌ］２０３）のうち
少なくとも１種−０．１〜１．５重量％からなる半導体
磁器の結晶粒界に、酸化ビスマス、または酸化ビスマス
と酸化マンガン、酸化銅、酸化鉛のうち少なくとも１種
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。上記した半導体磁器の組成のうち、
チタン酸ストロンチウムとは、ＳｒＴｉｚＯ３として表
わすことのできるものであり、このようにＴｉＯ２を過
剰あるいは過少にすることは昭和５師発行の研究実用化
報告別冊第２８号、第１９８〜第２００頁にすでに開示
されている。ここで、Ｚは０．９７≦Ｚ≦１．０３の範
囲で選択することができる。
上記した範囲でＺの値を変化させることができるとした
のは、Ｚ＝１であるＳｒＴｉＯ３により構成された半導
体磁器コンデンサが有する電気的な特性と比較してその
特性が損なわれないものであることによる。
のは、Ｚ＝１であるＳｒＴｉＯ３により構成された半導
体磁器コンデンサが有する電気的な特性と比較してその
特性が損なわれないものであることによる。
より詳しくは、ＳｒＴｉＯ３により構成された半導体磁
器コンデンサを得るに際して、ｚを０．９７≦Ｚ≦１．
０３の範囲で変化させることにより、ＳｒＴｉＯ３（こ
の場合、Ｚ＝１）のものにくらべて焼成温度を下げるこ
とができ、焼成コストの低減を図ることができるという
−効果を奏する。Ｚの値を上記した範囲に限定したのは
、Ｚ量が０．９７未満になると焼成温度が高くなり、誘
電損失が悪くなるからである。
器コンデンサを得るに際して、ｚを０．９７≦Ｚ≦１．
０３の範囲で変化させることにより、ＳｒＴｉＯ３（こ
の場合、Ｚ＝１）のものにくらべて焼成温度を下げるこ
とができ、焼成コストの低減を図ることができるという
−効果を奏する。Ｚの値を上記した範囲に限定したのは
、Ｚ量が０．９７未満になると焼成温度が高くなり、誘
電損失が悪くなるからである。
逆にＺ量が１．０３を越えると焼成温度が高くなり、焼
成磁器間のくつつきが．多くなるからである。また、チ
タン酸ストロンチウムについては、ストロンチウムの一
部をカルシウムまたはバリウムで置換したチタン酸スト
ロンチウムも含まれる。
成磁器間のくつつきが．多くなるからである。また、チ
タン酸ストロンチウムについては、ストロンチウムの一
部をカルシウムまたはバリウムで置換したチタン酸スト
ロンチウムも含まれる。
このように置換したチタン酸ストロンチウムにつ−いて
は、昭和５０ｊｆ−．発行の研究実用化報告別冊第２８
号、第２２１頁、表３５にも開示されている。一般式で
表わせば次式１のように表わすことができる。ただし、
Ａ：Ｂａ．．Ｃａ Ｏ〈Ｘ≦０．０＼０．９７≦Ｚ≦１．０３ここで、Ｓｒ
の一部をＢａ．．Ｃａで置換可能としているのは、Ｓｒ
ＴｉＯ３により構成された半導体磁器コンデンサが有す
る電気的な特性と比較してその特性が損なわれないもの
であることによる。
は、昭和５０ｊｆ−．発行の研究実用化報告別冊第２８
号、第２２１頁、表３５にも開示されている。一般式で
表わせば次式１のように表わすことができる。ただし、
Ａ：Ｂａ．．Ｃａ Ｏ〈Ｘ≦０．０＼０．９７≦Ｚ≦１．０３ここで、Ｓｒ
の一部をＢａ．．Ｃａで置換可能としているのは、Ｓｒ
ＴｉＯ３により構成された半導体磁器コンデンサが有す
る電気的な特性と比較してその特性が損なわれないもの
であることによる。
より詳しくは、Ｂａによる一部置換ではキュリー点を変
化させることによつて大きな誘電率を得ることができ、
一方、Ｃａａによる一部置換では破壊電圧の向上を図る
ことができることによる。なお、Ｂａ，．Ｃａによつて
同時に置換することも可能である。ここで、Ｘ量を上記
した範囲に限定したのは、Ｘ量が上限値を越えると見掛
誘電率が小さくなるからである。また、Ｚ量については
すでに上記したＳｒＴｉｚＯ３について述べた理由と同
じである発明の詳細な説明はここでは省略する。
化させることによつて大きな誘電率を得ることができ、
一方、Ｃａａによる一部置換では破壊電圧の向上を図る
ことができることによる。なお、Ｂａ，．Ｃａによつて
同時に置換することも可能である。ここで、Ｘ量を上記
した範囲に限定したのは、Ｘ量が上限値を越えると見掛
誘電率が小さくなるからである。また、Ｚ量については
すでに上記したＳｒＴｉｚＯ３について述べた理由と同
じである発明の詳細な説明はここでは省略する。
酸化マンガンは焼結を促進する焼結助剤の役割“を果た
し、その含有量（ＭｎＯ２）は０．０５〜０．鍾量％の
範囲にあればよい。
し、その含有量（ＭｎＯ２）は０．０５〜０．鍾量％の
範囲にあればよい。
これは０．０５重量％未満になれば見掛誘電率の温度特
性が±１０％を越え、０．鍾量％を越えると焼成は容易
になるが誘電損失が１％を越えるからである。酸化プロ
メチウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化テ
ルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ル
テチウムは半導体磁器を促進するものであり、これらの
うち少なくとも１種量は０．１〜１．５重量％の範囲に
あればよい。
性が±１０％を越え、０．鍾量％を越えると焼成は容易
になるが誘電損失が１％を越えるからである。酸化プロ
メチウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化テ
ルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ル
テチウムは半導体磁器を促進するものであり、これらの
うち少なくとも１種量は０．１〜１．５重量％の範囲に
あればよい。
これは０．１重量％未満になれば誘電損失が１％を越え
、１．５重量％を越えると耐電圧が低下するからである
。結晶粒界を絶縁体化するものとしては、すてに知られ
たものとして■、Ｃｒ．．Ｆｅ．．ＣＯなどの酸化物が
あるが、この発明においては、酸化ビスマス、または酸
化ビスマスと酸化マンガン、酸化銅、酸化鉛のうち少な
くとも１種のものについて特性の良好なものが得られる
という結果を示した。
、１．５重量％を越えると耐電圧が低下するからである
。結晶粒界を絶縁体化するものとしては、すてに知られ
たものとして■、Ｃｒ．．Ｆｅ．．ＣＯなどの酸化物が
あるが、この発明においては、酸化ビスマス、または酸
化ビスマスと酸化マンガン、酸化銅、酸化鉛のうち少な
くとも１種のものについて特性の良好なものが得られる
という結果を示した。
以下、この発明を実施例に従つて詳述する。
実施例１第１表に示す組成比率の半導体磁器が得られる
ょうに、ＳｒＴｌＯ３、ＣａＴｌＯ３、ＢａＴｉＯ３、
ＭｎｃＯ３、Ｐｍ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＥＵ２Ｏ３、Ｔ
ｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙ均０３、ＬＵ，Ｏ３の各原料
を用意し、これらの各原料を秤量してバインダである酢
酸ビニル系樹脂とともに湿式ボールミルで７時間粉砕し
た。
ょうに、ＳｒＴｌＯ３、ＣａＴｌＯ３、ＢａＴｉＯ３、
ＭｎｃＯ３、Ｐｍ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＥＵ２Ｏ３、Ｔ
ｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙ均０３、ＬＵ，Ｏ３の各原料
を用意し、これらの各原料を秤量してバインダである酢
酸ビニル系樹脂とともに湿式ボールミルで７時間粉砕し
た。
粉砕したのち約５０メッシュに造粒し、油圧ブレスにて
直径１０．師、厚み０．５薦の円板に成型した。次いで
成型円板を大気中１１５０゜Ｃで２時間仮焼してバイン
ダを燃焼させた。さらに室温にまで冷材したのち水素１
帖量％、窒素９喀量％からなる還元雰囲気中にて１３５
０〜１４５０゜Ｃで２時間焼成した。引きつＮ゛き半導
体磁器表面に、酸化ビスマス９（２）量％、酸化銅川重
量％をワニスと重量比にて１：１で混練したペーストを
１０ｒＴ１ｇｒ′塗布し、空気中１１５０゜Ｃで１時間
熱処理して結晶粒界を絶縁体化した。さらに半導体磁器
の両平面に銀ペーストを怜布し、８００゜Ｃで３吟間焼
付けして電極を形成してコンデンサを作成した。このよ
うにして得られたコンデンサの見掛誘荀ゝ率（ｊ）、誘
電損失（Ｔａｎ８）、絶縁抵抗（ＩＲ）、破壊電圧（Ｖ
Ｉ薦）および見掛誘電率の温度特性を測定し、その結果
を第１表に合わせて示した。
直径１０．師、厚み０．５薦の円板に成型した。次いで
成型円板を大気中１１５０゜Ｃで２時間仮焼してバイン
ダを燃焼させた。さらに室温にまで冷材したのち水素１
帖量％、窒素９喀量％からなる還元雰囲気中にて１３５
０〜１４５０゜Ｃで２時間焼成した。引きつＮ゛き半導
体磁器表面に、酸化ビスマス９（２）量％、酸化銅川重
量％をワニスと重量比にて１：１で混練したペーストを
１０ｒＴ１ｇｒ′塗布し、空気中１１５０゜Ｃで１時間
熱処理して結晶粒界を絶縁体化した。さらに半導体磁器
の両平面に銀ペーストを怜布し、８００゜Ｃで３吟間焼
付けして電極を形成してコンデンサを作成した。このよ
うにして得られたコンデンサの見掛誘荀ゝ率（ｊ）、誘
電損失（Ｔａｎ８）、絶縁抵抗（ＩＲ）、破壊電圧（Ｖ
Ｉ薦）および見掛誘電率の温度特性を測定し、その結果
を第１表に合わせて示した。
なお、見掛誘電率、誘電損失は＋２５゜Ｃ、周波数１Ｋ
Ｈｚ，電圧０．３Ｖの条件で測定した値である。絶縁抵
抗は＋２５゜Ｃにおいて試料に厚み単位順当たり直流電
圧５０Ｖを印加した３巾後における抵抗値を示したもの
である。破壊電圧は＋２５゜Ｃにおいて試料に印加した
直流電圧を昇圧させたとき電流が急増する下限値を示し
たものである。見掛誘電率の温度特性は＋２０゜Ｃを基
準として−３０′Ｃ〜＋８５゜Ｃの温度範囲においてそ
の変化率を表わしたものである。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。
Ｈｚ，電圧０．３Ｖの条件で測定した値である。絶縁抵
抗は＋２５゜Ｃにおいて試料に厚み単位順当たり直流電
圧５０Ｖを印加した３巾後における抵抗値を示したもの
である。破壊電圧は＋２５゜Ｃにおいて試料に印加した
直流電圧を昇圧させたとき電流が急増する下限値を示し
たものである。見掛誘電率の温度特性は＋２０゜Ｃを基
準として−３０′Ｃ〜＋８５゜Ｃの温度範囲においてそ
の変化率を表わしたものである。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。
また第１表中のＸ．．Ｚはの式のＸ．．Ｚの値を示した
ものである。実施例２ 実施例１の試料番号３のものについて、結晶粒界に絶縁
層を形成する酸化マンガン、酸化銅、酸化鉛、酸化ビス
マスを第２表に示す比率で実施例１と同様に処理し、コ
ンデンサを作成して各電気冫特性を測定した。
ものである。実施例２ 実施例１の試料番号３のものについて、結晶粒界に絶縁
層を形成する酸化マンガン、酸化銅、酸化鉛、酸化ビス
マスを第２表に示す比率で実施例１と同様に処理し、コ
ンデンサを作成して各電気冫特性を測定した。
測定結果を第２表に合わせて示した。
なお、第２表中×印のものはこの発明範囲外のものであ
る。
る。
試料番号１５〜１７のものはいずれもＴａｎ８が１．０
％を越えるものである。実施例３ 実施例１の試料番号１と試料番号５のものにつき焼成温
度を変化させて各電気特性を測定し、そ乃結果を第３表
に示した。
％を越えるものである。実施例３ 実施例１の試料番号１と試料番号５のものにつき焼成温
度を変化させて各電気特性を測定し、そ乃結果を第３表
に示した。
上記した各実施例から明らかなようにこの発明によれば
、見掛誘電率が４００００以上と大きな値を有するもの
が得られ、誘電損失も１％以下と小さい。
、見掛誘電率が４００００以上と大きな値を有するもの
が得られ、誘電損失も１％以下と小さい。
Claims (1)
- １ チタン酸ストロンチウムまたはストロンチウムの一
部をカルシウムまたはバリウムで置換したチタン酸スト
ロンチウム−９７．７〜９９．８５重量％、酸化マンガ
ン（ＭｎＯ＿２）−０．０５〜０．８重量％、酸化プロ
メチウム（Ｐｍ＿２Ｏ＿３）、酸化サマリウム（Ｓｍ＿
２Ｏ＿３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ＿２Ｏ＿３）、酸
化テルビウム（Ｔｂ＿２Ｏ＿３）、酸化ツリウム（Ｔｍ
＿２Ｏ＿３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ＿２Ｏ＿３）
、酸化ルテチウム（Ｌｕ＿２Ｏ＿３）のうち少なくとも
１種−０．１〜１．５重量％からなる半導体磁器の結晶
粒界に、酸化ビスマス、または酸化ビスマスと酸化マン
ガン、酸化銅、酸化鉛のうち少なくとも１種が拡散され
、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52145411A JPS6047733B2 (ja) | 1977-12-02 | 1977-12-02 | 半導体磁器コンデンサ用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52145411A JPS6047733B2 (ja) | 1977-12-02 | 1977-12-02 | 半導体磁器コンデンサ用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5478500A JPS5478500A (en) | 1979-06-22 |
| JPS6047733B2 true JPS6047733B2 (ja) | 1985-10-23 |
Family
ID=15384629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52145411A Expired JPS6047733B2 (ja) | 1977-12-02 | 1977-12-02 | 半導体磁器コンデンサ用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047733B2 (ja) |
-
1977
- 1977-12-02 JP JP52145411A patent/JPS6047733B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5478500A (en) | 1979-06-22 |
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