JPS6048898B2 - 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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JPS6048898B2
JPS6048898B2 JP52145410A JP14541077A JPS6048898B2 JP S6048898 B2 JPS6048898 B2 JP S6048898B2 JP 52145410 A JP52145410 A JP 52145410A JP 14541077 A JP14541077 A JP 14541077A JP S6048898 B2 JPS6048898 B2 JP S6048898B2
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JP
Japan
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oxide
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strontium titanate
semiconductor
semiconductor ceramic
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JP52145410A
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JPS5478499A (en
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芳明 河野
治文 万代
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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゜Cを基準としたとき−30
℃から+85℃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て
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(MnO2)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
ンガンよ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(B12O0)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フたも
のがあり、見掛誘電率が50000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
率の温度特性力壮13%を越え、また焼成磁器同志のく
つつきが見られた。5 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
ι97.7〜99.85重量% 酸化マンガン(MnO。
)−0.05〜0.踵量%酸化セリウム(CeO。)、
酸化ネオジウム(N1),03)、酸化ガドリニウム(
G山0。
)、酸化ホルミウム(HO。
O,)、酸化エルビウム(Er2O。
)のうち少なくとも一種−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、SrTizOaとして表わすことのできるも
のであり、このようにTiO。
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SrTiO。
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、SrTiO3により構
成された半導体磁器コンデンナを得るに際して、Zを0
.97≦Z≦1.03の範囲で変化させることにより、
SrTiO。(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
とがでるとい二う効果を奏する。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4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
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50年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,CaO<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
oいるのは、SrTiO。
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5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、フ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.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、0.踵量%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。酸化セリ
ウム(CeO。
)、酸化ネオジウム(Ndl)、酸化力トリウム(Ge
。O。)、酸化ホルミウム(HO。O,)、酸化エルビ
ウム(Er2O3)は半導体化を促進するものであり、
これらのうち少なくとも1種の量は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。結晶粒界と絶縁体化するもの
しては、すでに知られたものとしてV,Cr,Fe,C
O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、
SrTlO3、CaTiO3,BaSrTiO3,Mn
CO3,CeO2,Nd2O3,Gd2O3,HO2O
3,Er2O3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10.0m1n1厚み0.5wn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1喀量%、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1唾量%をワニスと重量比
にて1:1で混練したペーストを10m9r塗布し、空
気中1150℃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(ε)、誘電損失(Tanδ)、絶縁抵抗(IR)、
破壊電圧(V/TrOn)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1K
Hz、電圧0.3■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顛当たり直流電
圧50Vを印加した308後における抵抗値を示したも
のである。破壊電圧は+25℃において試料に印力叱た
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℃を基準
として−30゜C〜+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、結晶ネ界に絶縁
層を形成する酸化マンガン、酸化銅、ヨ化鉛、酸化ビス
マスを第2表に示す比率で実施t1と同様に処理し、コ
ンデンサを作成して各電ι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のものはTanδが大きく、試料
番号16のものは各特性が総じて低下しており、さらに
試料番号17のものはEが38000と低下している。
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この発明によれば
、見掛誘電率が42,000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%
    酸化セリウム(CeO_2)、酸化ネオジウム(Nd_
    2O_3)、酸化カドリニウム(Gd_2O_3)、酸
    化ホルミウム(Ho_2O_3)、酸化エルビニウム(
    Er_2O_3)のうち少なくとも一種−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。
JP52145410A 1977-12-02 1977-12-02 半導体磁器コンデンサ用組成物 Expired JPS6048898B2 (ja)

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