JPS6159654B2 - - Google Patents
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- JPS6159654B2 JPS6159654B2 JP2552980A JP2552980A JPS6159654B2 JP S6159654 B2 JPS6159654 B2 JP S6159654B2 JP 2552980 A JP2552980 A JP 2552980A JP 2552980 A JP2552980 A JP 2552980A JP S6159654 B2 JPS6159654 B2 JP S6159654B2
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Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、静電容量の温度変化率が良好で、誘
電損失の少ない小型コンデンサを容易に製造でき
る粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ素子の製造方
法に関する。 チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）を主成分と
した粒界絶縁型半導体磁器コンデンサは、小型大
容量に加えて電気的諸特性も良好なことから、各
方面に使用されている。 しかしながら、従来、開発材料が高誘電率系に
片寄り、発振回路用コンデンサ、同調用コンデン
サ、高周波回路用コンデンサ等として、100〜
1000pF程度の小容量小型コンデンサを設計する
ときに、素体を小さくして厚みを必要以上に厚く
する等の方法が行なわれたが、あまりにも誘電率
が大きく、成型厚みや、電極面積のわずかな誤差
等で、容量値の変動が大きくなり、許容差の小さ
いコンデンサを設計した場合、歩留りが悪い等不
都合が多かつた。また、一般的に高誘電率のもの
は温度特性も±10％〜±15％位で用いられている
が、それに対して、前述のような用途目的として
は、誘電率5000〜35000と幅広く、しかも誘電損
失１％以下、温度変化率±10％以内、とバランス
のとれたコンデンサ材料が要求されていた。 本発明は、かかる現状に鑑みてなされたもの
で、チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）系を使用
して小型小容量のコンデンサを精度、歩留り良く
製造することを目的とし、チタン酸ストロンチウ
ム（SrTiO3）とチタン酸カルシウム（CaTiO3）を
適量組合せ、これにより温度変化率を少くし、ま
た誘電率も変動させるものである。 一般に、SrTiO3＋CaTiO3系組成物は、単純な
方法では半導体化が難しく、特にCaTiO3添加量
が増す程困難となるため、好適なものではなかつ
た。 しかるに、本発明は、かかる不都合を有する
SrTiO3＋CaTiO3を主成分とし、これに副成分と
してチタン酸ビスマス（Bi2O3・2TiO3）及び半導
体化剤として酸化ネオジウム（Nd2O3）を適当範
囲に組合せ添加し、更にやや強度の還元雰囲気で
焼成を行なうことにより、SrTiO3＋CaTiO3系の
欠点を解消し、もつて前述した如き目的を達成し
得る半導体磁器コンデンサを提供するものであ
る。かくして得られた半導体磁器素体は、酸化鉛
を主成分とした再酸化剤を塗布し、大気中で熱処
理して、粒界を絶縁化される。 本発明に於て、主成分であるSrTiO3＋CaTiO3
の配合割合は、SrTiO395〜70モル％、CaTiO35
〜30モル％である。SrTiO3が95モル％を越える
と、誘電損失、温度変化率が大きくなり、逆に70
モル％未満の場合には誘電率が低くなり、好まし
くない。また、CaTiO3が５モル％未満では、誘
電率、誘電損失、温度変化率が大きくなり、逆に
30モル％を越えると、誘電損失、温度変化率が大
きくなり、好ましくない。更に、主成分である
SrTiO3＋CaTiO3の配合割合による半導体磁器コ
ンデンサに与える影響を知るため、主成分100重
量部に対し、副成分としてNd2O30.5重量部、
Bi2O3・2TiO21.0重量部を添加した組成物に於
て、SrTiO3とCaTiO3のモル比を変動させた時の
電気的特性を図面に示す。これによると、
SrTiO3のモル比が減少するにしたがつて誘電率
（ε）は低下し、誘電率温度変化率が小さくな
り、また、SrTiO3が95モル％を越えた時及び30
モル％未満のときにtanδが大きくなることが判
明した（第１表中、実験No.15，16，17，18，19，
20，21，22）。而して、誘電率が5000〜35000と幅
広く、tanδ１％以下、誘電率温度変化率±10％
以内、とバランスのとれたコンデンサ材料の条件
を満足し得るものは、上述した如く、主成分が
SrTiO395〜70モル％＋CaTiO35〜30モル％の範
囲に在る場合に限られることが確認された。 また、副成分であるNd2O3とBi2O3・2TiO2の配
合割合は、SrTiO3＋CaTiO3100重量部に対し、
Nd2O30.2〜1.0重量部、Bi2O3・2TiO20.5〜2.0重
量部の範囲に在る時にバランスのとれたコンデン
サ材料の条件を満足し得るものである（第１表
中、実験No.８，９，12，13，16〜21，24〜29）。
Nd2O3が0.2重量部未満では半導体化が進まず、
満足な特性が得られない。逆に、1.0重量部を越
えると、誘電損失が大きくなり、好ましくない。
また、Bi2O3・2TiO2が0.5重量部未満では、誘電
損失、温度変化率が大きく、逆に2.0重量部を越
えると、誘電損失が大きくなり、好ましくない。 以下、本発明を実施例及び比較例により詳述す
る。 実施例 SrTiO395〜70モル％とCaTiO35〜30モル％と
からなる主成分100重量部と、主成分100重量部に
対しNd2O30.2〜1.0重量部、Bi2O3・2TiO20.5〜
2.0重量部の副成分をそれぞれ秤量し、ポツトミ
ルに純水を加えて６時間回転混合後、乾燥、篩通
しを行つて仕上り原料とした。尚、各成分は前も
つて、仮焼、粉砕、製造されたものを使用した。
仕上り原料に有機質バインダーを添加して造粒
し、約500Kg／cm2で加圧成形し、4.0mm径×0.4mm
厚さの試料を作成した。 これを、ジルコニウムのサヤを用いて大気中
1100℃１時間、脱バインダー後引続き、H225％
−N275％の還元性雰囲気中で、1380℃、２時間
焼成して、半導体化磁器となした。この磁器素体
に酸化鉛を主成分とし、酸化ビスマス、酸化ホウ
素、酸化珪素等混合の拡散用ペーストを素体に対
し、４〜８重量％塗布し、大気中にて1100℃１時
間熱処理し、粒界を拡散再酸化させ、その後公知
の方法で銀電極を焼付て、コンデンサとなした。 かくして、得られたコンデンサの電気的特性の
測定結果及び各組成の配合割合を第１表に示す
（実験No.８，９，12，13，16〜21，24〜29）。尚、
誘電率及び誘電損失は20℃1kHz、1V.A.Cで測定
し、温度変化率は20℃を基準とした。 比較例 SrTiO3100〜65モル％とCaTiO30〜35モル％と
からなる主成分100重量部と、主成分100重量部に
対しNd2O30〜1.5重量部、Bi2O3・2TiO20〜2.5重
量部の副成分をそれぞれ秤量し、ポツトミルに純
水を加えて、実施例と同様の方法で半導体化磁器
を作成し、同様の方法でコンデンサとなした。か
くして得られたコンデンサの電気的特性の測定結
果を第１表中に示す。 実験No.１〜３はBi2O3・2TiO2を用いなかつた
もので、誘電損失、温度変化率が大きく、また実
験No.３は誘電率が低かつた。実験No.４〜７は副成
分の添加が少い領域で、半導体化が進まず満足な
特性は得られていない。実験No.10はNd2O3の多い
もので損失が大となつた。実験No.11はBi2O3・
2TiO2の少いもので、誘電損失、温度変化率共に
大となつた。実験No.14はBi2O3・2TiO2の多いも
ので、誘電損失大となつた。実験No.15はCaTiO3
を添加しなかつたもので、誘電率が大き過ぎた。
実験No.22はCaTiO3が多く、誘電率が低過ぎた。
実験No.23はBi2O3・2TiO2が少く、誘電損失、温
度変化率共に大となつた。実験No.30，31は副成分
の両方を多く組合せた例であるが、誘電損失が大
きく、同主成分で他の組合せより誘電率も低下し
た。 【表】
電損失の少ない小型コンデンサを容易に製造でき
る粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ素子の製造方
法に関する。 チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）を主成分と
した粒界絶縁型半導体磁器コンデンサは、小型大
容量に加えて電気的諸特性も良好なことから、各
方面に使用されている。 しかしながら、従来、開発材料が高誘電率系に
片寄り、発振回路用コンデンサ、同調用コンデン
サ、高周波回路用コンデンサ等として、100〜
1000pF程度の小容量小型コンデンサを設計する
ときに、素体を小さくして厚みを必要以上に厚く
する等の方法が行なわれたが、あまりにも誘電率
が大きく、成型厚みや、電極面積のわずかな誤差
等で、容量値の変動が大きくなり、許容差の小さ
いコンデンサを設計した場合、歩留りが悪い等不
都合が多かつた。また、一般的に高誘電率のもの
は温度特性も±10％〜±15％位で用いられている
が、それに対して、前述のような用途目的として
は、誘電率5000〜35000と幅広く、しかも誘電損
失１％以下、温度変化率±10％以内、とバランス
のとれたコンデンサ材料が要求されていた。 本発明は、かかる現状に鑑みてなされたもの
で、チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）系を使用
して小型小容量のコンデンサを精度、歩留り良く
製造することを目的とし、チタン酸ストロンチウ
ム（SrTiO3）とチタン酸カルシウム（CaTiO3）を
適量組合せ、これにより温度変化率を少くし、ま
た誘電率も変動させるものである。 一般に、SrTiO3＋CaTiO3系組成物は、単純な
方法では半導体化が難しく、特にCaTiO3添加量
が増す程困難となるため、好適なものではなかつ
た。 しかるに、本発明は、かかる不都合を有する
SrTiO3＋CaTiO3を主成分とし、これに副成分と
してチタン酸ビスマス（Bi2O3・2TiO3）及び半導
体化剤として酸化ネオジウム（Nd2O3）を適当範
囲に組合せ添加し、更にやや強度の還元雰囲気で
焼成を行なうことにより、SrTiO3＋CaTiO3系の
欠点を解消し、もつて前述した如き目的を達成し
得る半導体磁器コンデンサを提供するものであ
る。かくして得られた半導体磁器素体は、酸化鉛
を主成分とした再酸化剤を塗布し、大気中で熱処
理して、粒界を絶縁化される。 本発明に於て、主成分であるSrTiO3＋CaTiO3
の配合割合は、SrTiO395〜70モル％、CaTiO35
〜30モル％である。SrTiO3が95モル％を越える
と、誘電損失、温度変化率が大きくなり、逆に70
モル％未満の場合には誘電率が低くなり、好まし
くない。また、CaTiO3が５モル％未満では、誘
電率、誘電損失、温度変化率が大きくなり、逆に
30モル％を越えると、誘電損失、温度変化率が大
きくなり、好ましくない。更に、主成分である
SrTiO3＋CaTiO3の配合割合による半導体磁器コ
ンデンサに与える影響を知るため、主成分100重
量部に対し、副成分としてNd2O30.5重量部、
Bi2O3・2TiO21.0重量部を添加した組成物に於
て、SrTiO3とCaTiO3のモル比を変動させた時の
電気的特性を図面に示す。これによると、
SrTiO3のモル比が減少するにしたがつて誘電率
（ε）は低下し、誘電率温度変化率が小さくな
り、また、SrTiO3が95モル％を越えた時及び30
モル％未満のときにtanδが大きくなることが判
明した（第１表中、実験No.15，16，17，18，19，
20，21，22）。而して、誘電率が5000〜35000と幅
広く、tanδ１％以下、誘電率温度変化率±10％
以内、とバランスのとれたコンデンサ材料の条件
を満足し得るものは、上述した如く、主成分が
SrTiO395〜70モル％＋CaTiO35〜30モル％の範
囲に在る場合に限られることが確認された。 また、副成分であるNd2O3とBi2O3・2TiO2の配
合割合は、SrTiO3＋CaTiO3100重量部に対し、
Nd2O30.2〜1.0重量部、Bi2O3・2TiO20.5〜2.0重
量部の範囲に在る時にバランスのとれたコンデン
サ材料の条件を満足し得るものである（第１表
中、実験No.８，９，12，13，16〜21，24〜29）。
Nd2O3が0.2重量部未満では半導体化が進まず、
満足な特性が得られない。逆に、1.0重量部を越
えると、誘電損失が大きくなり、好ましくない。
また、Bi2O3・2TiO2が0.5重量部未満では、誘電
損失、温度変化率が大きく、逆に2.0重量部を越
えると、誘電損失が大きくなり、好ましくない。 以下、本発明を実施例及び比較例により詳述す
る。 実施例 SrTiO395〜70モル％とCaTiO35〜30モル％と
からなる主成分100重量部と、主成分100重量部に
対しNd2O30.2〜1.0重量部、Bi2O3・2TiO20.5〜
2.0重量部の副成分をそれぞれ秤量し、ポツトミ
ルに純水を加えて６時間回転混合後、乾燥、篩通
しを行つて仕上り原料とした。尚、各成分は前も
つて、仮焼、粉砕、製造されたものを使用した。
仕上り原料に有機質バインダーを添加して造粒
し、約500Kg／cm2で加圧成形し、4.0mm径×0.4mm
厚さの試料を作成した。 これを、ジルコニウムのサヤを用いて大気中
1100℃１時間、脱バインダー後引続き、H225％
−N275％の還元性雰囲気中で、1380℃、２時間
焼成して、半導体化磁器となした。この磁器素体
に酸化鉛を主成分とし、酸化ビスマス、酸化ホウ
素、酸化珪素等混合の拡散用ペーストを素体に対
し、４〜８重量％塗布し、大気中にて1100℃１時
間熱処理し、粒界を拡散再酸化させ、その後公知
の方法で銀電極を焼付て、コンデンサとなした。 かくして、得られたコンデンサの電気的特性の
測定結果及び各組成の配合割合を第１表に示す
（実験No.８，９，12，13，16〜21，24〜29）。尚、
誘電率及び誘電損失は20℃1kHz、1V.A.Cで測定
し、温度変化率は20℃を基準とした。 比較例 SrTiO3100〜65モル％とCaTiO30〜35モル％と
からなる主成分100重量部と、主成分100重量部に
対しNd2O30〜1.5重量部、Bi2O3・2TiO20〜2.5重
量部の副成分をそれぞれ秤量し、ポツトミルに純
水を加えて、実施例と同様の方法で半導体化磁器
を作成し、同様の方法でコンデンサとなした。か
くして得られたコンデンサの電気的特性の測定結
果を第１表中に示す。 実験No.１〜３はBi2O3・2TiO2を用いなかつた
もので、誘電損失、温度変化率が大きく、また実
験No.３は誘電率が低かつた。実験No.４〜７は副成
分の添加が少い領域で、半導体化が進まず満足な
特性は得られていない。実験No.10はNd2O3の多い
もので損失が大となつた。実験No.11はBi2O3・
2TiO2の少いもので、誘電損失、温度変化率共に
大となつた。実験No.14はBi2O3・2TiO2の多いも
ので、誘電損失大となつた。実験No.15はCaTiO3
を添加しなかつたもので、誘電率が大き過ぎた。
実験No.22はCaTiO3が多く、誘電率が低過ぎた。
実験No.23はBi2O3・2TiO2が少く、誘電損失、温
度変化率共に大となつた。実験No.30，31は副成分
の両方を多く組合せた例であるが、誘電損失が大
きく、同主成分で他の組合せより誘電率も低下し
た。 【表】
図面はNd2O30.5重量部、Bi2O3・2TiO21.0重量
部の時、SrTiO3とCaTiO3のモル比を変動させた
場合の電気的特性図である。
部の時、SrTiO3とCaTiO3のモル比を変動させた
場合の電気的特性図である。
Claims (1)
- １ チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）95〜70
モル％、チタン酸カルシウム（CaTiO3）５〜30
モル％を含む主成分100重量部に対し、酸化ネオ
ジウム（Nd2O3）0.2〜1.0重量部、チタン酸ビス
マス（Bi2O3・2TiO2）0.5〜2.0重量部を添加後、
還元雰囲気中で焼成して半導体磁器とし、その後
結晶粒界を再酸化させたことを特徴とする半導体
磁器コンデンサ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2552980A JPS56122119A (en) | 1980-02-29 | 1980-02-29 | Semiconductor porcelain condenser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2552980A JPS56122119A (en) | 1980-02-29 | 1980-02-29 | Semiconductor porcelain condenser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56122119A JPS56122119A (en) | 1981-09-25 |
| JPS6159654B2 true JPS6159654B2 (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=12168561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2552980A Granted JPS56122119A (en) | 1980-02-29 | 1980-02-29 | Semiconductor porcelain condenser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56122119A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6445145U (ja) * | 1987-09-09 | 1989-03-17 |
-
1980
- 1980-02-29 JP JP2552980A patent/JPS56122119A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6445145U (ja) * | 1987-09-09 | 1989-03-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56122119A (en) | 1981-09-25 |
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