JPS6341207B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6341207B2 JPS6341207B2 JP56018659A JP1865981A JPS6341207B2 JP S6341207 B2 JPS6341207 B2 JP S6341207B2 JP 56018659 A JP56018659 A JP 56018659A JP 1865981 A JP1865981 A JP 1865981A JP S6341207 B2 JPS6341207 B2 JP S6341207B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mol
- semiconductor porcelain
- capacitance
- grain
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
この発明は小型で大容量が得られる粒界絶縁型
半導体磁器コンデンサに関する。 従来、粒界絶縁型半導体磁器コンデンサとして
は、その構成材料にチタン酸バリウムを主体とす
るものがあつた。これは大きな静電容量が得られ
るものの、−30℃〜＋80℃の温度範囲において＋
20℃のときの静電容量を基準としたとき、最大±
40％程度の変化を示し、tanδも大きい値を示すも
のであつた。 一方、チタン酸バリウムを主体とするものに代
わつて、チタン酸ストロンチウムを主体とするも
のがある。これによれば、静電容量変化率を小さ
くすることができるとともに、tanδも小さいもの
が得られるという効果を有する。 かかる効果を有するこの種のコンデンサ材料と
してすでに次のようなものが提案されている。 つまり、（Sr1-xBax）TiO3（ｘ＝0.30〜0.50）、
または（Sr1-xBax）TiO3（ｘ＝0.30〜0.50）を主
体としてその他にチタン酸塩、ジルコン酸塩を含
む主成分に対し、La、Ｙなどの希土類元素、
Nb、Ta、Ｗなどのような半導体化剤を含有し、
かつ最大結晶粒径が100μ以上であり、結晶粒径
が金属酸化物により絶縁体化されている半導体磁
器である。 この半導体磁器の対向主表面に銀ペーストを塗
布し、これと焼付けることにより電極を形成した
コンデンサによれば、単位面積容量が400nF／cm2
のものが得られ、tanδも1.8％程度のものが得ら
れる。 なお上記したうち、（Sr1-xBax）TiO3について
ｘの値を0.30〜0.50としたのは、ｘが0.30未満と
なると、静電容量が小さくなるとともに静電容量
の温度特性が悪くなり、またｘが0.50を越える
と、静電容量が小さくなり、tanδも大きくなり、
さらに静電容量の温度特性が悪くなることによ
る。 また、（Sr1-xBax）TiO3に、その他の、たとえ
ばCaTiO3などのチタン酸塩、BaZrO3などのジ
ルコン酸塩のうち少なくとも１種を含有させるこ
とも許される。この場合、含有させる量は10モル
％以下が適当である。これは10モル％を越える
と、その含有効果である焼結性の向上や、電気特
性の再現性が期待できないからである。 さらに、半導体化剤の含有範囲としては、0.1
〜1.0モル％が好ましい。この範囲を外れると通
常中性または還元性雰囲気中で焼成しても、100
Ω・cm〜10-1Ω・cm程度と十分な値の半導体磁器
が得られなくなる。 また、半導体磁器には、鉱化剤としてSiO2、
Al2O3、TiO2などの鉱化剤を少なくとも１種含有
させると、焼成温度を低下させることができると
ともに、絶縁破壊も高めることができる。たとえ
ば、このうちSiO2の含有範囲としては0.05〜0.5
モル％が好ましい。これはSiO2が0.05モル％未満
では焼成温度が高くなり、0.5モル％を越えると
誘電率の低下が見られる。またAl2O3の含有範囲
としては0.02〜0.2モル％が好ましい。これは0.02
モル％未満では絶縁破壊が高くならず、0.2モル
％を越えると誘電率の低下が見られる。 半導体磁器の結晶粒界を絶縁体化するには、た
とえばMn、Bi、Cu、Pb、Ｂ、Siなどの金属、
酸化物などの化合物を熱処理により結晶粒界に拡
散させる方法が採られる。このほか絶縁体化処理
の方法としては、蒸着法などの乾式メツキにより
半導体磁器の表面に付与したのち熱処理する方
法、あるいは金属酸化物のペーストを塗布し、そ
ののち熱処理する方法などがある。 この半導体磁器は、原料を所定比率に混合し、
一定の形に成形したのち、中性または還元性雰囲
気で焼成されることにより得られるが、その結晶
粒径、特に最大結晶粒径が100μ以上であること
が電気特性に好ましい結果が得られることが確認
できた。もし100μ未満であれば、静電容量、静
電容量変化率、絶縁破壊が低下することになる。
最大結晶粒径を100μ以上とするには、組成比の
調整、焼成条件などにより制御する。また、最大
結晶粒径の最大値は250μまでが限度である。こ
れは250μを越えると、電気特性が劣化するとと
もに大きな静電容量を得るための薄膜化に障害と
なるからである。 この発明は、かかる特徴を有するチタン酸スト
ロンチウム系半導体磁器について、従来電極とし
て用いられていた焼付け銀にくらべて、さらに大
きな静電容量が得られる電極を用いたことを特徴
とするものである。 つまり、半導体磁器の対向主表面にアルミニウ
ムを主体とする焼付け電極が形成されていること
を特徴とするものである。 以下この発明を実施例に従つて詳述する。 次に示す組成比の半導体磁器が得られるよう
に、主材料としてSrCO3、BaCO3、TiO2、半導
体化剤としてY2O3、鉱化剤としてSiO2、Al2O3
を用い、これらの材料を秤量、混合し、1150℃で
２時間仮焼した。 （Sr0.6Ba0.4）TiO399.5モル％−Y2O30.2モル％
−SiO20.2モル％−Al2O30.1モル％ 次いで、仮焼原料に酢酸ビニル系樹脂を10重量
％加えて湿式、粉砕し、30メツシユの篩で整粒し
たのち、成形圧力750Kg／cm2の圧力で、直径10mm
φ、厚み0.5mmの円板に成形した。 成形円板を空気中1300℃で３時間の条件で一旦
予備焼成し、さらに窒素98容量％、水素２容量％
からなる還元性雰囲気にて1450℃で３時間焼成し
て半導体磁器を得た。なお、最大結晶粒径は
150μであつた。 得られた半導体磁器に、Pb3O430重量％、
Bi2O330重量％、樹脂ワニス40重量％からなる金
属酸化物ペーストを塗布し、空気中1150℃で２時
間熱処理を行い、結晶粒界を絶縁体化した粒界絶
縁型半導体磁器を得た。 さらに、粒界絶縁型半導体磁器の対向主表面に
アルミニウムペーストを塗布し、800℃で30分間
焼付けてコンデンサを作成した。 なお、ここでアルミニウムペーストとしては、
アルミ金属粉末、アルミナ粉末と硼珪酸系からな
るガラスフリツトを有機ビヒクルとバインダーに
混合したものを用いた。具体的にはエンゲルハル
ト社の品名Ａ−3113のものを用いた。 同様に、同じ粒界絶縁型半導体磁器の対向主表
面に銀ペーストを塗布し、800℃で30分間焼付け、
比較参考例としてのコンデンサを作成した。 このようにして得られた各コンデンサについて
電気特性を測定し、その結果を第１表に示した。
半導体磁器コンデンサに関する。 従来、粒界絶縁型半導体磁器コンデンサとして
は、その構成材料にチタン酸バリウムを主体とす
るものがあつた。これは大きな静電容量が得られ
るものの、−30℃〜＋80℃の温度範囲において＋
20℃のときの静電容量を基準としたとき、最大±
40％程度の変化を示し、tanδも大きい値を示すも
のであつた。 一方、チタン酸バリウムを主体とするものに代
わつて、チタン酸ストロンチウムを主体とするも
のがある。これによれば、静電容量変化率を小さ
くすることができるとともに、tanδも小さいもの
が得られるという効果を有する。 かかる効果を有するこの種のコンデンサ材料と
してすでに次のようなものが提案されている。 つまり、（Sr1-xBax）TiO3（ｘ＝0.30〜0.50）、
または（Sr1-xBax）TiO3（ｘ＝0.30〜0.50）を主
体としてその他にチタン酸塩、ジルコン酸塩を含
む主成分に対し、La、Ｙなどの希土類元素、
Nb、Ta、Ｗなどのような半導体化剤を含有し、
かつ最大結晶粒径が100μ以上であり、結晶粒径
が金属酸化物により絶縁体化されている半導体磁
器である。 この半導体磁器の対向主表面に銀ペーストを塗
布し、これと焼付けることにより電極を形成した
コンデンサによれば、単位面積容量が400nF／cm2
のものが得られ、tanδも1.8％程度のものが得ら
れる。 なお上記したうち、（Sr1-xBax）TiO3について
ｘの値を0.30〜0.50としたのは、ｘが0.30未満と
なると、静電容量が小さくなるとともに静電容量
の温度特性が悪くなり、またｘが0.50を越える
と、静電容量が小さくなり、tanδも大きくなり、
さらに静電容量の温度特性が悪くなることによ
る。 また、（Sr1-xBax）TiO3に、その他の、たとえ
ばCaTiO3などのチタン酸塩、BaZrO3などのジ
ルコン酸塩のうち少なくとも１種を含有させるこ
とも許される。この場合、含有させる量は10モル
％以下が適当である。これは10モル％を越える
と、その含有効果である焼結性の向上や、電気特
性の再現性が期待できないからである。 さらに、半導体化剤の含有範囲としては、0.1
〜1.0モル％が好ましい。この範囲を外れると通
常中性または還元性雰囲気中で焼成しても、100
Ω・cm〜10-1Ω・cm程度と十分な値の半導体磁器
が得られなくなる。 また、半導体磁器には、鉱化剤としてSiO2、
Al2O3、TiO2などの鉱化剤を少なくとも１種含有
させると、焼成温度を低下させることができると
ともに、絶縁破壊も高めることができる。たとえ
ば、このうちSiO2の含有範囲としては0.05〜0.5
モル％が好ましい。これはSiO2が0.05モル％未満
では焼成温度が高くなり、0.5モル％を越えると
誘電率の低下が見られる。またAl2O3の含有範囲
としては0.02〜0.2モル％が好ましい。これは0.02
モル％未満では絶縁破壊が高くならず、0.2モル
％を越えると誘電率の低下が見られる。 半導体磁器の結晶粒界を絶縁体化するには、た
とえばMn、Bi、Cu、Pb、Ｂ、Siなどの金属、
酸化物などの化合物を熱処理により結晶粒界に拡
散させる方法が採られる。このほか絶縁体化処理
の方法としては、蒸着法などの乾式メツキにより
半導体磁器の表面に付与したのち熱処理する方
法、あるいは金属酸化物のペーストを塗布し、そ
ののち熱処理する方法などがある。 この半導体磁器は、原料を所定比率に混合し、
一定の形に成形したのち、中性または還元性雰囲
気で焼成されることにより得られるが、その結晶
粒径、特に最大結晶粒径が100μ以上であること
が電気特性に好ましい結果が得られることが確認
できた。もし100μ未満であれば、静電容量、静
電容量変化率、絶縁破壊が低下することになる。
最大結晶粒径を100μ以上とするには、組成比の
調整、焼成条件などにより制御する。また、最大
結晶粒径の最大値は250μまでが限度である。こ
れは250μを越えると、電気特性が劣化するとと
もに大きな静電容量を得るための薄膜化に障害と
なるからである。 この発明は、かかる特徴を有するチタン酸スト
ロンチウム系半導体磁器について、従来電極とし
て用いられていた焼付け銀にくらべて、さらに大
きな静電容量が得られる電極を用いたことを特徴
とするものである。 つまり、半導体磁器の対向主表面にアルミニウ
ムを主体とする焼付け電極が形成されていること
を特徴とするものである。 以下この発明を実施例に従つて詳述する。 次に示す組成比の半導体磁器が得られるよう
に、主材料としてSrCO3、BaCO3、TiO2、半導
体化剤としてY2O3、鉱化剤としてSiO2、Al2O3
を用い、これらの材料を秤量、混合し、1150℃で
２時間仮焼した。 （Sr0.6Ba0.4）TiO399.5モル％−Y2O30.2モル％
−SiO20.2モル％−Al2O30.1モル％ 次いで、仮焼原料に酢酸ビニル系樹脂を10重量
％加えて湿式、粉砕し、30メツシユの篩で整粒し
たのち、成形圧力750Kg／cm2の圧力で、直径10mm
φ、厚み0.5mmの円板に成形した。 成形円板を空気中1300℃で３時間の条件で一旦
予備焼成し、さらに窒素98容量％、水素２容量％
からなる還元性雰囲気にて1450℃で３時間焼成し
て半導体磁器を得た。なお、最大結晶粒径は
150μであつた。 得られた半導体磁器に、Pb3O430重量％、
Bi2O330重量％、樹脂ワニス40重量％からなる金
属酸化物ペーストを塗布し、空気中1150℃で２時
間熱処理を行い、結晶粒界を絶縁体化した粒界絶
縁型半導体磁器を得た。 さらに、粒界絶縁型半導体磁器の対向主表面に
アルミニウムペーストを塗布し、800℃で30分間
焼付けてコンデンサを作成した。 なお、ここでアルミニウムペーストとしては、
アルミ金属粉末、アルミナ粉末と硼珪酸系からな
るガラスフリツトを有機ビヒクルとバインダーに
混合したものを用いた。具体的にはエンゲルハル
ト社の品名Ａ−3113のものを用いた。 同様に、同じ粒界絶縁型半導体磁器の対向主表
面に銀ペーストを塗布し、800℃で30分間焼付け、
比較参考例としてのコンデンサを作成した。 このようにして得られた各コンデンサについて
電気特性を測定し、その結果を第１表に示した。
【表】
第１表から明らかなように、同じ組成からなる
絶縁粒界型半導体磁器に、電極として焼付けアル
ミニウムからなるものを用いたことによつて静電
容量を大幅に向上させることができる。 このほか、アルミニウム電極の上にさらに銀被
膜を形成した構成としてもよい。これによれば半
田付け性を改善することができる。 ちなみに、この発明の対象である粒界絶縁型半
導体磁器以外のものについて、電極としてアルミ
ニウムの焼付け電極を形成した影響を確認した。 粒界絶縁型半導体磁器としては、次に示す組成
のものを用い、そのほかは上述した実施例と同様
に処理してコンデンサを作成した。 SrTiO399.5モル％−Y2O30.2モル％−SiO20.2
モル％−Al2O30.1モル％ 得られたコンデンサについて、単位面積容量を
測定した結果90nF／cm2であつた。また電極とし
て銀焼付け電極を形成したものについて、同様に
単位面積容量を測定した結果90nF／cm2であつた。 したがつて、この発明において、上述のように
特定した粒界絶縁型半導体磁器に電極としてアル
ミニウム焼付け電極を用いたことに、十分意義を
有するものであり、従来にくらべて大きな静電容
量が得られる。またこのことから同じ静電容量の
コンデンサにくらべて小形化が図れる。
絶縁粒界型半導体磁器に、電極として焼付けアル
ミニウムからなるものを用いたことによつて静電
容量を大幅に向上させることができる。 このほか、アルミニウム電極の上にさらに銀被
膜を形成した構成としてもよい。これによれば半
田付け性を改善することができる。 ちなみに、この発明の対象である粒界絶縁型半
導体磁器以外のものについて、電極としてアルミ
ニウムの焼付け電極を形成した影響を確認した。 粒界絶縁型半導体磁器としては、次に示す組成
のものを用い、そのほかは上述した実施例と同様
に処理してコンデンサを作成した。 SrTiO399.5モル％−Y2O30.2モル％−SiO20.2
モル％−Al2O30.1モル％ 得られたコンデンサについて、単位面積容量を
測定した結果90nF／cm2であつた。また電極とし
て銀焼付け電極を形成したものについて、同様に
単位面積容量を測定した結果90nF／cm2であつた。 したがつて、この発明において、上述のように
特定した粒界絶縁型半導体磁器に電極としてアル
ミニウム焼付け電極を用いたことに、十分意義を
有するものであり、従来にくらべて大きな静電容
量が得られる。またこのことから同じ静電容量の
コンデンサにくらべて小形化が図れる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次に示す組成を有する粒界絶縁型半導体磁器
の対向主表面に、アルミニウムを主体とする焼付
け電極が形成されてなる粒界絶縁型半導体磁器コ
ンデンサ （Sr1-xBax）TiO3（ｘ＝0.30〜0.50）、または
（Sr1-xBax）TiO3（ｘ＝0.30〜0.50）を主体として
その他にチタン酸塩、ジルコン酸塩を含む主成分
に対し、La、Ｙなどの希土類元素、Nb、Ta、
Ｗなどのような半導体化剤を含有し、かつ最大結
晶粒径が100μ〜250μであり、結晶粒界が金属酸
化物により絶縁体化されている粒界絶縁型半導体
磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1865981A JPS57133614A (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | Grain boundary insulation type semiconductor porcelain condenser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1865981A JPS57133614A (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | Grain boundary insulation type semiconductor porcelain condenser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57133614A JPS57133614A (en) | 1982-08-18 |
| JPS6341207B2 true JPS6341207B2 (ja) | 1988-08-16 |
Family
ID=11977736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1865981A Granted JPS57133614A (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | Grain boundary insulation type semiconductor porcelain condenser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57133614A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637691B2 (ja) * | 1974-02-06 | 1981-09-02 | ||
| JPS6019132B2 (ja) * | 1975-09-04 | 1985-05-14 | 松下電器産業株式会社 | 半導体磁器コンデンサの製造方法 |
-
1981
- 1981-02-10 JP JP1865981A patent/JPS57133614A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57133614A (en) | 1982-08-18 |
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