JPS61240622A - 半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコンデンサ− - Google Patents
半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコンデンサ−Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気的諸特性が改良された、殊に温度係数が
小さく、高い誘電率を有し取扱いが容易な粒界絶縁型の
半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並
びにコンデンサーに関する。
小さく、高い誘電率を有し取扱いが容易な粒界絶縁型の
半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並
びにコンデンサーに関する。
近年、電子化回路基板や電子機器の軒桁小型化に伴って
、電子部品の1つとしてのコンデンサーも、小型化高性
能化が望まれ、−材料の開発が活発である。その中で、
誘電率が5X104〜7×104と非常に大きいことか
ら、BaTiO3系半導体磁器用組成物が、又静電容量
の温度変化率が小さく、誘電損失の値も小さいことから
5rTi03系半導体磁器用組成物が夫々性[]されて
いる。
、電子部品の1つとしてのコンデンサーも、小型化高性
能化が望まれ、−材料の開発が活発である。その中で、
誘電率が5X104〜7×104と非常に大きいことか
ら、BaTiO3系半導体磁器用組成物が、又静電容量
の温度変化率が小さく、誘電損失の値も小さいことから
5rTi03系半導体磁器用組成物が夫々性[]されて
いる。
面乍ら、BaTiO3系半導体磁器用組成物を用いた場
合には、静電容量の電圧依存性が大きい、静電容量の温
度変化率が大きい、波形歪が発生する、電歪による雑音
の発生がある、高圧交流下での誘電損失が大きい、経時
変化が大きい、サーマルショックを受は易い等の欠点が
ある。
合には、静電容量の電圧依存性が大きい、静電容量の温
度変化率が大きい、波形歪が発生する、電歪による雑音
の発生がある、高圧交流下での誘電損失が大きい、経時
変化が大きい、サーマルショックを受は易い等の欠点が
ある。
他方、5rTi03系半導体磁器用組成物は、B a
T i O3系に較べて、誘電率が小さく、コンデンサ
ーを製造するに当っての−「程管理が極めて難しいとい
う欠点がある。
T i O3系に較べて、誘電率が小さく、コンデンサ
ーを製造するに当っての−「程管理が極めて難しいとい
う欠点がある。
更に、5rTi03系の場合には、
BaTiO3系に較べて、静電容量の温度変化率は小y
〈なったとはいえ、また充分ではなく、殊に電子化技術
の進歩の急テンポ化時代の昨今においては、前記の特性
も含めた諸物件の向−1,を旧ることが、より高度化高
性能化素r−を得るには必要なことである。
〈なったとはいえ、また充分ではなく、殊に電子化技術
の進歩の急テンポ化時代の昨今においては、前記の特性
も含めた諸物件の向−1,を旧ることが、より高度化高
性能化素r−を得るには必要なことである。
殊に、高誘電率と誘電率の温度係数の小さな値を有する
コンデンサーの開発は切望されているが、これまでのコ
ンデンサー材t’lを用いたのでは、誘電率とその温度
係数の関係は、誘電率を犬きくするにつれ、温度係数の
値も大きくなり、逆に、温度係数の値を小さくするにつ
れ、誘電率が小さくなるというものであった。
コンデンサーの開発は切望されているが、これまでのコ
ンデンサー材t’lを用いたのでは、誘電率とその温度
係数の関係は、誘電率を犬きくするにつれ、温度係数の
値も大きくなり、逆に、温度係数の値を小さくするにつ
れ、誘電率が小さくなるというものであった。
又、別には従来の材料を用いて形成した粒界絶縁型の半
導体磁器は割れやすいという欠点をも有していた。
導体磁器は割れやすいという欠点をも有していた。
本発明は、−1−記の点に鑑み成されたものであって、
従来に比べて特性の改善が顕著になされる半導体磁器用
組成物及び該組成物を用いた半導体機器並びにコンデン
サーを提供することを目的とする。
従来に比べて特性の改善が顕著になされる半導体磁器用
組成物及び該組成物を用いた半導体機器並びにコンデン
サーを提供することを目的とする。
本発明の別の目的は電気的諸特性が改善される半導体磁
器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコン
デンサーを提供することである。
器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコン
デンサーを提供することである。
本発明の更に別の目的は、高誘電率とその温度変化率の
小さな値とを有する半導体磁器及びコンデンサーを提供
することでもある。
小さな値とを有する半導体磁器及びコンデンサーを提供
することでもある。
本発明のもう1つの目的は、製造時の工程管理が極めて
容易である半導体機器及びコンデンサーを提供すること
でもある。
容易である半導体機器及びコンデンサーを提供すること
でもある。
本発明の半導体磁器用組成物は、M g T i O3
が35.5〜70 m o 1%、B a T i 0
3が26、5〜61 m O1%、粒界面改良剤、及び
原子価制御剤として希土類又は周期律表第5族に属する
元素の中より選択される元素を0.01〜0.2mo1
%、とを含有する事を特徴とする。
が35.5〜70 m o 1%、B a T i 0
3が26、5〜61 m O1%、粒界面改良剤、及び
原子価制御剤として希土類又は周期律表第5族に属する
元素の中より選択される元素を0.01〜0.2mo1
%、とを含有する事を特徴とする。
又、本発明の半導体機器及びコンデンサーは、−]二記
の構成を主たる構成として有することを特徴とする。
の構成を主たる構成として有することを特徴とする。
上記の構成とすることにより、特性の改善、殊に電気的
緒特性の向−トを著しく計ることが出来ると共に製造時
の工程管理を極めて容易にすることが出来る。
緒特性の向−トを著しく計ることが出来ると共に製造時
の工程管理を極めて容易にすることが出来る。
本発明における構成材料の1つである
M g T i 03は、一般には、誘電率の温度係数
が正でQの値が大きいが、誘電率が低い材料ではあるが
、本発明者等の鋭意なる研究検討の結果によれば、高い
誘電率を有し、半導体磁器化し易いBaTiO3との特
定な量範囲での共存に加えて、粒界面改良剤及び原子価
制御剤を添加することで、夫々の単独の場合には予期さ
れなかった高誘電率であると共に、従来1比べて誘電率
の温度変化率が著しく小さい半導体磁器若しくはコンデ
ンサーを得ることが出来るものである。
が正でQの値が大きいが、誘電率が低い材料ではあるが
、本発明者等の鋭意なる研究検討の結果によれば、高い
誘電率を有し、半導体磁器化し易いBaTiO3との特
定な量範囲での共存に加えて、粒界面改良剤及び原子価
制御剤を添加することで、夫々の単独の場合には予期さ
れなかった高誘電率であると共に、従来1比べて誘電率
の温度変化率が著しく小さい半導体磁器若しくはコンデ
ンサーを得ることが出来るものである。
又、その製造時において、拡散物を塗布する際の塗布量
に板金バラツキがあったとしても、その特性への影響は
極めて小さい為に、工程管理が著しく容易になる。
に板金バラツキがあったとしても、その特性への影響は
極めて小さい為に、工程管理が著しく容易になる。
本発明の特徴の1つであるM g T i O3とBa
TiO3の配合量は、次の理由により前記される値に限
定される。
TiO3の配合量は、次の理由により前記される値に限
定される。
即ち、M g T i 03が35.5mo1%未満又
はBaTiO3が80mo 1%を超える場合には、温
度係数の絶対値が大きくなり、M g T iO3が7
0 m o 1%を超えるか、又はB&、TiO3が2
6.5mo1%未満の場合には、誘電率の低下が顕著と
なる。この様な理由からMgTiO3及びBaTiO3
の配合量は、前記の量範囲に限定されるのが好ましい。
はBaTiO3が80mo 1%を超える場合には、温
度係数の絶対値が大きくなり、M g T iO3が7
0 m o 1%を超えるか、又はB&、TiO3が2
6.5mo1%未満の場合には、誘電率の低下が顕著と
なる。この様な理由からMgTiO3及びBaTiO3
の配合量は、前記の量範囲に限定されるのが好ましい。
本発明においては形成される半導体磁器の結晶粒界に絶
縁体領域、即ち、絶縁体化された結晶粒界層を設ける為
に、結晶粒界層には、例えばCa、Cr、Mn、Cu及
びTJljの中の少なくとも1種以上が絶縁化添加剤と
して添加される。
縁体領域、即ち、絶縁体化された結晶粒界層を設ける為
に、結晶粒界層には、例えばCa、Cr、Mn、Cu及
びTJljの中の少なくとも1種以上が絶縁化添加剤と
して添加される。
これ等の絶縁化添加剤は、−次焼成処理が施されて作成
される一次焼成半導体磁器の表面に。
される一次焼成半導体磁器の表面に。
通常の場合、酸化物の形で適当にペースト状とされて塗
布され、次いで二次焼成処理される際に結晶粒界に拡散
して絶縁化する。
布され、次いで二次焼成処理される際に結晶粒界に拡散
して絶縁化する。
この際、本発明においては、5f02゜B f 2O3
等の粒界面改良剤を加えることで得られる半導体磁器及
びコンデンサーの誘電特性の向上を計ることが出来る。
等の粒界面改良剤を加えることで得られる半導体磁器及
びコンデンサーの誘電特性の向上を計ることが出来る。
この粒界面改良剤の働きは、−次焼成の半導体磁器の表
面に先の絶縁化添加剤を塗布した後、空気中で焼成し、
結晶粒界に前記の絶縁化添加剤を拡散させる際に、該絶
縁化添加剤の粒界面への拡散面への拡散を均一にするこ
とにより、特性の安定化と均一化を計るものと考えられ
る。
面に先の絶縁化添加剤を塗布した後、空気中で焼成し、
結晶粒界に前記の絶縁化添加剤を拡散させる際に、該絶
縁化添加剤の粒界面への拡散面への拡散を均一にするこ
とにより、特性の安定化と均一化を計るものと考えられ
る。
本発明において、粒界面改良剤の添加量としては、所望
に従って適宜決定されるが、S i02の場合には、好
ましくは0.3〜6.5 m o 1%、B i 2O
3の場合には、好ましくは0.02〜0.14mo1%
とされる。
に従って適宜決定されるが、S i02の場合には、好
ましくは0.3〜6.5 m o 1%、B i 2O
3の場合には、好ましくは0.02〜0.14mo1%
とされる。
粒界面改良剤としてのSiO2.Bi2O2は、夫々単
独で用いても両者を混合して用いても差支えないが、好
ましくは、少なくともSiO2を添加するのが望ましい
。
独で用いても両者を混合して用いても差支えないが、好
ましくは、少なくともSiO2を添加するのが望ましい
。
SiO2とB i 2O3を混合して用いる場合には、
その添加量は、夫々の単独の場合と同様の量範囲とされ
て良い。
その添加量は、夫々の単独の場合と同様の量範囲とされ
て良い。
本発明において粒界面改良剤としてのSiO2とB i
2O3の添加量は、SiO2の場合、その量範囲を下
回る際には、温度係数の絶対値が増加しQ値は低下する
傾向を示し、超えた際には、誘電率が低下する傾向を示
す為に、B i 2O3の場合には、その量範囲よりも
多くとも少なくとも誘電率の低下と、!都度係数の絶対
値の増加を示す傾向にある為に、前記の量範囲にあるの
が望ましいとされる。
2O3の添加量は、SiO2の場合、その量範囲を下
回る際には、温度係数の絶対値が増加しQ値は低下する
傾向を示し、超えた際には、誘電率が低下する傾向を示
す為に、B i 2O3の場合には、その量範囲よりも
多くとも少なくとも誘電率の低下と、!都度係数の絶対
値の増加を示す傾向にある為に、前記の量範囲にあるの
が望ましいとされる。
本発明において使用される原子価制御剤としては、周期
律表第5族に属する元素、殊に、Nb。
律表第5族に属する元素、殊に、Nb。
Ta等のバナジウム類元素やsb等の窒素族元素、或い
はY、La、Ce等の希土類元素が好適な成分として挙
げられ、これ等は通常酸化物の形で使用される。
はY、La、Ce等の希土類元素が好適な成分として挙
げられ、これ等は通常酸化物の形で使用される。
原子価制御剤は、1種に限らず複数種用いても差支えな
いが、好ましくは、希土類元素同志、又は周期律表第5
族元素同志で複数種とされるのが望ましい。
いが、好ましくは、希土類元素同志、又は周期律表第5
族元素同志で複数種とされるのが望ましい。
原子価制御剤の添加量は、作成される半導体磁器又はコ
ンデンサーの要求特性に応じて適宜所望に従って決定さ
れるが、半導体化を還元雰囲気中での焼成処理で行うこ
とが出来る、又、その量範囲から外れると還元雰囲気中
での焼成処理での半導体化が著しく難しくなるという理
由から、0.01〜0.2 m o 1%とされる。
ンデンサーの要求特性に応じて適宜所望に従って決定さ
れるが、半導体化を還元雰囲気中での焼成処理で行うこ
とが出来る、又、その量範囲から外れると還元雰囲気中
での焼成処理での半導体化が著しく難しくなるという理
由から、0.01〜0.2 m o 1%とされる。
第1図及び第2図には、本発明を粒界絶縁型才導体磁器
コンデンサーに応用した場合の一例が示される。第1図
はコンデンサーの模式的刺視図、第2図は模式的切断面
部分図である。
コンデンサーに応用した場合の一例が示される。第1図
はコンデンサーの模式的刺視図、第2図は模式的切断面
部分図である。
図に示されるコンデンサーは、粒界絶縁型の半導体磁器
層12の上下の面には、夫々AM、Au等で構成される
電極11(図には、上面の電極しか示されてない)が設
けられている。半導体磁器層12は、半導体磁器の結晶
粒22の多数を粒界に形成された誘電層(絶縁体債城)
21を介在した形で含有している。
層12の上下の面には、夫々AM、Au等で構成される
電極11(図には、上面の電極しか示されてない)が設
けられている。半導体磁器層12は、半導体磁器の結晶
粒22の多数を粒界に形成された誘電層(絶縁体債城)
21を介在した形で含有している。
結晶粒の大きさは、要求される電気的特性と構成材料の
配合量、焼成条件等によって適宜決定されるが、通常の
場合、Igm−100gm、好ましくは2#Lm〜80
gmとされるのが望ましい。
配合量、焼成条件等によって適宜決定されるが、通常の
場合、Igm−100gm、好ましくは2#Lm〜80
gmとされるのが望ましい。
九り涜」ユ
第1表に示す組成比率の半導体磁器が得られるように、
各原料を秤量し、湿式ボールミルで12時間粉砕混合を
行った。このものを乾燥後、少量のポリビニルアルコー
ルをバインダーとして加え、24〜80メツシユに造粒
し、油圧プレスで直径2Omm、厚さ0.8 m mの
円板に成型した。
各原料を秤量し、湿式ボールミルで12時間粉砕混合を
行った。このものを乾燥後、少量のポリビニルアルコー
ルをバインダーとして加え、24〜80メツシユに造粒
し、油圧プレスで直径2Omm、厚さ0.8 m mの
円板に成型した。
次いで、この成型円板を大気圧中950°Cで1時間仮
焼してバインダーを燃焼させた。このものを室温まで冷
却した後、窒素70容量%、水素30容量%からなる還
元雰囲気中で、1360°C12時間焼成した。
焼してバインダーを燃焼させた。このものを室温まで冷
却した後、窒素70容量%、水素30容量%からなる還
元雰囲気中で、1360°C12時間焼成した。
こうして得られた半導体磁器にCuOをフェスと重量比
でl:1で混練したペーストを約30mg塗布し、空気
中1400℃で1詩間焼成し、結晶粒界に絶縁層を形成
した。このものの平面面に金を蒸着で付着させ電極とし
てコンデンサーを形成し、各々の電気特性を計測した。
でl:1で混練したペーストを約30mg塗布し、空気
中1400℃で1詩間焼成し、結晶粒界に絶縁層を形成
した。このものの平面面に金を蒸着で付着させ電極とし
てコンデンサーを形成し、各々の電気特性を計測した。
その結果を第2表に示した。
第1表、第2表に例示される通り、本発明の範囲内にあ
る組成を満足する粒界絶縁型半導体磁器組成物は、誘電
率の温度係数が−640〜−450p p m / ’
Oであるのに対し、誘電率が5300〜7600と従来
のものに比較し極めて高く、更に、製造時の工程管理が
極めて容易であるので工業上有用なものである。
る組成を満足する粒界絶縁型半導体磁器組成物は、誘電
率の温度係数が−640〜−450p p m / ’
Oであるのに対し、誘電率が5300〜7600と従来
のものに比較し極めて高く、更に、製造時の工程管理が
極めて容易であるので工業上有用なものである。
更に、その他の電気的緒特性においても従来のものに較
べて向上していることが確められた。
べて向上していることが確められた。
第−一土一一表
第[−一1−一二六a光き)
寡 :1〜22は実施例、試料23〜30は珪較例を示
す。
す。
で測定した値より算出。
以−にの説明から判かる様に本発明によれば、高誘電率
で誘電率の温度変化率が小さく、且つ製造上の工程管理
が容易であって、再現性に優れた半導体磁器及びコンデ
ンサーが安価で得られる。
で誘電率の温度変化率が小さく、且つ製造上の工程管理
が容易であって、再現性に優れた半導体磁器及びコンデ
ンサーが安価で得られる。
又、従来の粒界絶縁型半導体磁器に較べて割れに〈〈コ
ンデンサー等に加工する場合にも極めて取扱い性に優れ
ているものであり、前記の特性及び製造工程管理上に加
えて加工上からも工業」二極めて有用である。
ンデンサー等に加工する場合にも極めて取扱い性に優れ
ているものであり、前記の特性及び製造工程管理上に加
えて加工上からも工業」二極めて有用である。
第1図はコンデンサーの模式的斜視図、第2図は第1図
に示されるコンデンサーの模式的切断面部分図である。
に示されるコンデンサーの模式的切断面部分図である。
Claims (16)
- (1)(a)MgTiO_3 35.5〜70mol%
、 (b)BaTiO_3 26.5〜61mol%、 (c)粒界面改良剤、 及び、 (d)希土類又は周期律表第5族に属する元素の中より
選択される元素を0.01〜0.2mol%と、を含有
する半導体磁器用組成 物。 - (2)粒界面改良剤がSiO_2である特許請求の範囲
第1項に記載の半導体磁器用組成物。 - (3)粒界面改良剤がBi_2O_3である特許請求の
範囲第1項に記載の半導体磁器用組成物。 - (4)希土類に属する元素は、Y、La、Ceの中より
選択される特許請求の範囲第1項に記載の半導体磁器用
組成物。 - (5)周期律表第5族に属する元素は、Nb、Sb、T
aの中より選択される特許請求の範囲第1項に記載の半
導体磁器用組成物。 - (6)(a)MgTiO_3 35.5〜70mol%
、 (b)BaTiO_3 26.5〜61mol%、 (c)粒界面改良剤、 及び、 (d)希土類又は周期律表第5族に属する元素の中より
選択される元素を0.01〜0.2mol%と、を含有
し、結晶粒界に絶縁体 領域が形成されている多数の半導体性結晶 粒を有する事を特徴とする半導体磁器。 - (7)絶縁体領域には、Ca、Cr、Mn、Cu及びT
lの中より選択される少なくとも1種が含有されている
特許請求の範囲第6項に記載の半導体磁器。 - (8)粒界面改良剤がSiO_2である特許請求の範囲
第7項に記載の半導体磁器。 - (9)粒界面改良剤がBi_2O_3である特許請求の
範囲第7項に記載の半導体磁器。 - (10)希土類に属する元素は、Y、La、Ceの中よ
り選択される特許請求の範囲第7項に記載の半導体磁器
。 - (11)周期律表第5族に属する元素は、Nb、Sb、
Taの中より選択される特許請求の範囲第7項に記載の
半導体磁器。 - (12)一対の電極と、これ等の電極に挟持され、 (a)MgTiO_3 35.5〜70mol%、 (b)BdTiO_3 26.5〜61mol%、 (c)粒界面改良剤、 及び、 (d)希土類又は周期律表第5族に属する元素の中より
選択される元素を0.01〜0.2mo1%と、を含有
し、結晶粒界に絶縁体領域が形成されている多数の半導
体性結晶粒を有する層とから成る事を特徴とするコンデ
ンサー。 - (13)粒界面改良剤がSiO_2である特許請求の範
囲第12項に記載のコンデンサー。 - (14)粒界面改良剤がBi_2O_3である特許請求
の範囲第12項に記載のコンデンサー。 - (15)希土類に属する元素は、Y、La、Ceの中よ
り選択される特許請求の範囲第12項に記載のコンデン
サー。 - (16)周期律表第5族に属する元素は、Nb、Sb、
Taの中より選択される特許請求の範囲第12項に記載
のコンデンサー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60081839A JPS61240622A (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | 半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコンデンサ− |
| US06/852,182 US4736230A (en) | 1985-04-17 | 1986-04-15 | Composition for semiconductor porcelain, and semiconductor porcelain and capacitor by use of same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60081839A JPS61240622A (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | 半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコンデンサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61240622A true JPS61240622A (ja) | 1986-10-25 |
Family
ID=13757635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60081839A Pending JPS61240622A (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | 半導体磁器用組成物及び該組成物を用いた半導体磁器並びにコンデンサ− |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4736230A (ja) |
| JP (1) | JPS61240622A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2614228B2 (ja) * | 1987-05-20 | 1997-05-28 | キヤノン株式会社 | セラミック形成組成物及びこれを用いた半導体磁器基体と誘電体磁器基体並びにコンデンサー |
| JP2558489B2 (ja) * | 1988-03-01 | 1996-11-27 | 株式会社クラベ | 正特性半導体磁器 |
| US8299688B2 (en) * | 2009-03-12 | 2012-10-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material, method of manufacturing the same, and piezoelectric device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5062214A (ja) * | 1973-10-04 | 1975-05-28 | ||
| JPS5110814A (ja) * | 1974-07-11 | 1976-01-28 | Tdk Electronics Co Ltd | |
| JPS6131345A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-13 | 堺化学工業株式会社 | 組成物の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-17 JP JP60081839A patent/JPS61240622A/ja active Pending
-
1986
- 1986-04-15 US US06/852,182 patent/US4736230A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4736230A (en) | 1988-04-05 |
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