JPS6048897B2 - 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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JPS6048897B2
JPS6048897B2 JP52145404A JP14540477A JPS6048897B2 JP S6048897 B2 JPS6048897 B2 JP S6048897B2 JP 52145404 A JP52145404 A JP 52145404A JP 14540477 A JP14540477 A JP 14540477A JP S6048897 B2 JPS6048897 B2 JP S6048897B2
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JP
Japan
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oxide
weight
semiconductor ceramic
strontium titanate
composition
Prior art date
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Expired
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JP52145404A
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JPS5478493A (en
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芳明 河野
治文 万代
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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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。
結晶粒界を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。
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69、000もの大きな見掛誘電
率が得られるものの、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
性力壮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付近に偏在さ
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20.000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(T
a)、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(BiO0)を塗布してこれらを酸化雰囲気中
で熱処理することにより、結晶粒界を絶縁体化したもの
であり、見掛誘電率が50.000以上で誘電損失(t
anδ)が1%以下であるが、+ 20℃を基準とした
とき−30℃〜 + 85℃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
にくつつきが見られた。ノ 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クデンサ
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97.7〜99.8
5重量% 酸化マンガン(MnO。
)−0.05〜0』重量%酸化イットリウム(Y2O3
)−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L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、SrTizO。
として表わすことのできるものであり、このようにTi
O2を過剰あるいは過少にすることは昭和5奔発行の研
究実用化報告別冊第28号、第19頗〜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、SrTlO。により構成された半導体磁
器ストロンチウムを得るに際して、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。
このように置換したチタン酸ストロンチウムについ3て
は、昭和5師発行の研究実用化報告別冊第28号、第2
21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。(Srl−XAx
)TizO3・・・・・・1ただし、A:Ba,Ca4
.O<X≦0.05,0.97≦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、S
rTiO。
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、Ca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クからである。
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
の役割フを果たし、その含有量(MnO。
)は0.05〜0.踵量%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、o旧重量%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。酸化イットリウ
ムは半導体化を促進するものであり、その含有量(Y2
O3)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しては、すでに知られたものと
してV,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
酸化マンガンと酸化銅、酸化鉛のうちの少なくとも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ように、
SrTiOa,.CaTiO3,BaTiOa,MnC
O3,Y2O。
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10.0−、厚さ0.5w8nの円板
に成型した。次いで、成型円板を大気中1150℃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却したのち水素m容量%、窒素9喀
量%からなる還元雰囲気中にて1350−1450’C
で2時間焼成した。引きつづき半導体磁器表面に、酸化
ビスマス90重量%、酸化銅w重量%をワニスと重量比
にて1:1で混練したペーストを10mgr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塗布し、80
0′Cで3紛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
電率(E)、誘電損失(Tanδ)、絶縁抵抗(IR)
、破壊電圧(■/T!Un)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゜C1周波数1KHz
1電圧0.3Vの条件で測定した値である。絶2縁抵抗
は+25℃において試料に厚み単位醋当たり直流電圧5
0Vを印加した3鰍後における抵抗値を示したものであ
る。破壊電圧は+25℃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℃〜+85℃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1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4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。
このうち、試料番号15のほのはTanδが大きく、試
料番号16,17はともに温度特性が+10%を越える
ものである。実施例3 実施例1の試料番号1との試料番号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、その結果を第
3表に示した。
上記した各実施例から明らかなように、その発明によれ
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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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%
    酸化イットリウム(Y_2O_3)−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
    。
JP52145404A 1977-12-02 1977-12-02 半導体磁器コンデンサ用組成物 Expired JPS6048897B2 (ja)

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