JPS637611A - 半導体磁器コンデンサ−用組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体石器コンデンサー用組成物に関し、特に
チタン酸ストロンチウムを主成分とし、これに特定の添
加剤を加えた、誘電率、絶縁抵抗等に浸れた粒界絶縁型
の半導体磁器コンデンサー用組成物に関する。

［発明が解決しようとする問題点コ チタン酸ストロンチウム（Ｓｒ　Ｔｉ　０３　）系半導
体磁器コンデンサーは見掛は比誘Ｎ率が大きく、誘電体
損失も比較的小さく、またチタン酸バリウム（Ｂａ　Ｔ
ｉ　０３　）系半導体磁器コンデンサーと比べ温度特性
が良好なため、半導体磁器コンデンサーとして広く使用
されている。かかる見地から、チタン酸ストロンチウム
系半導体磁器またはその磁器組成物に関する研究が種々
なされており、例えば、特開昭５４−７８４９４号公報
、特公昭５ｇ−２６６５０号公報、特開昭５０−１４９
９６１　＠公報等に記載の究明が提案されている。これ
らはチタン酸ストロンチウムを主成分とし、これに五酸
化ニオブ、二酸化マンガン等の添加物を添加するもので
あるが、コンデンサーに要求される誘電率、絶縁抵抗等
の諸特性を充分に満足するものではなかった。

ところで、近年、機器の小形化に伴い、さらに大容量の
コンデンサーが望まれる状況にある。粒界絶縁型コンデ
ンサーの容量を大きくするには結晶粒を大きくする必要
があり、通常５０μ１以上に成長させるのが望ましいと
されている。

しかし、結晶粒が大きくなると、単位面積当りの粒界層
が占める割合が小さくなり、絶縁槽の形成が十分でない
ため、見掛は誘電率は大きくなるが絶縁抵抗が低い等の
問題があり、絶縁処理に工夫を要する。

本発明は、かかる従来問題点に鑑み、誘電率や絶縁抵抗
等に優れた粒界絶縁型コンデンサーを製造し得る半導体
磁器コンデンサー用組成物を提供することを目的とする
。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、上記目的に従って、五酸化ニオブを半導
体化剤とするヂタン酸ストロンチウムの結晶粒を成長さ
せる添加剤について種々検討した結果、二酸化マンガン
と酸化第二銅および／または三酸化ビスマスを特定量添
加した半導体石器組成物が結晶粒を成長させることを見
出し、この磁器組成物を焼結後、その磁器表面に絶縁化
剤を塗布し、粒界層を熱拡散することにより、誘電率と
絶縁抵抗は大きく、しかも誘電体損失の小さい優れた半
導体磁器コンデンサーが得られることが判明し、本発明
に至った。

すなわち本発明は、酸化ストロンチウム（ＳｒＱ）１０
０モルに対し二酸化チタン（Ｔｉ　０２　）９９．０〜
１０２．０モルと五酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ）０．０２
〜１．００モルから成る主成分に対し、二酸化マンガン
（Ｍｎ　０２　）をｏ、＋ｏ　〜ｉ、ｏｏ　−Ｅ／ｌ／
ト酸化第二銅（Ｃｕ　Ｏ）　　０．０１〜０．８５モル
および／または三酸化ビスマス（Ｂｉ　２０３　）　　
０．０１〜０．５０モルを添加してなる半導体磁器コン
デンサー用組成物にある。

本発明においては、上述のように、酸化ストロンチウム
　１００モルに対して、二酸化チタンを９９，０〜１０
２．０モルと半導体化剤としての五酸化ニオブを０．０
２〜１．００モル配合したものを半導体磁器組成物の主
成分とし、これに二酸化マンガン０．１０〜１．００−
Ｅ／ｌ／ト酸化第二ｗ４０．０１〜０．８５モルおよび
／または酸化ビスマス０．０１〜０．５０モルを添加す
ることを特徴とするものである。

この組成において、二酸化マンガンの添加量が０．１０
モル未満では添加効果がなく、　１．００モルを超える
と粒成長が阻害され、誘電率が低下する。

酸化第二銅の添加量が０．０１モル未満では絶縁抵抗が
低くなり、０．８５モルを超えると粒成長が阻害され、
誘電率が低下する。三酸化どスマスの添り０量が０．０
１モル未；菌では添加効果がなく、０．５０モルを超え
ると粒成長が阻害され、誘電率が１氏下する。

なお、上記基本組成に対して、二酸化マンガンのみを添
加するだけでも、平均粒径は５０μｍ程度となるが、絶
縁抵抗が低く、得られる製品の電気特性にバラツキがみ
られる。

かかる組成を有する本発明の組成物は、焼結した後、そ
の表面に絶縁化剤を塗布して絶縁化される。

ここに用いられる絶縁化剤としては、炭酸リチウムおよ
び／または炭酸ナトリウムと酸化ビスマスとの相合せに
よるものが、絶縁化効果が顕著であり好ましい。この炭
酸リチウムおよび／または炭酸ナトリウムと酸化ビスマ
スの混合割合は、炭酸リチウムおよび／または炭酸す１
ヘリウム８０〜２５モル％、酸化ビスマス２０〜７５モ
ル％の範囲が好ましい。さらに、上記絶縁化剤に加えて
、アルカリ炭酸塩と金属酸化物、例えば酸化マンガン、
酸化銅等の組合せでも有効な絶縁化剤として使用するこ
とができる。また、酸化ビスマス、酸化マンガン、酸化
銅等の酸化物を単独あるいは複合して絶縁化剤として用
いることができるが、酸化ビスマスまたは酸化ビスマス
との複合酸化物の場合は、拡散温度を高くしないと充分
な絶縁低抗直が得られず、酸化マンガン、酸化銅の場合
には、誘電率等の特性値が若干低下する。

上記した炭酸リチウム等のアルカリ炭酸塩と五酸化ビス
マス等の金属酸化物からなる絶縁化剤は、水と水溶性糊
剤、あるいはワニスに分散し、半導体磁器１ｃｔＡの両
面に対し、約５　ｍｙ程度塗布し、（９１えば約１２０
０℃で３０分拡散処理が行なわれる。

［実施例１ 次に、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に
説明する。

実施例１〜１５および比較例１〜１０ 酸化ストロンチウムと二酸化チタンおよび五酸化ニオブ
が１００モル：１００モル＝０．２モルの割合、二酸化
マンガンと酸化第二銅および／またはヨ駿化ビスマスが
第１表の配合割合となるように、炭酸ストロンチウム、
二酸化チタン、五酸化ニオブ、二酸化マンガン、酸化第
二銅および三酸化ビスマスをそれぞれ秤堡し、湿式ボー
ルミルで２４時間混合粉砕処理を行ない、後乾燥した。

このものを大気中で１０５０〜１１５０℃、３時間仮焼
し、冷」後微粉砕した。この粉末にバインダーを加え圧
力　＋　ｔｏｎ／　ｃｉのもとて直径１５１１１１１１
の円板に成型した。

成型品は大気中７００℃、１時間仮焼しバインダーを除
いた後、水素１〜１０容伊％の窒素またはアルゴン気流
中で焼結した。焼結は１４００〜１４６０℃、４時間行
なった。

焼結体の半均結晶粒径はＳＥＭで測定したところ５０μ
ｍから　１００μｍの範囲にあった。この焼結体に第１
表に示す絶縁化剤を両面に塗布した後、１１００〜１３
００℃、３０分拡散処理し、粒界層の絶縁化を行なった
。

この絶縁化半導体磁器の両面に銀電極を塗布焼付けし、
測定に供した。誘電率（ε）と誘電体損失（ｔａｎδ）
は周波数ＩＫ）（Ｚ、２５℃で測定した。

また絶縁抵抗は、２５℃において直流電圧５０■を印加
し、６０秒後の抵抗値を用いた。

これらの結果を第１表にそれぞれ示した。

ざらに、誘電率温度特性は一２５℃から＋８５℃の温度
範囲で２０℃を基準にして算出し、その結果を第１図に
示した。なお、第１図において、縦軸は誘電率（％）、
横軸は温度（”Ｃ）を示す。

第１表に示されるように、チタン酸ストロンチウムに五
酸化ニオブを配合した基本組成に、二酸化マンガンと酸
化第二銅および／または三酸化ビスマスな特定範囲配合
した実施例１〜１５は、本発明の範囲外にある比較例１
〜１０と比較して、Ｘ　電率および絶縁抵抗が大きく、
しかも誘電体損失が小さい。また、絶縁化剤として、炭
酸リチウムおよび／または炭酸ナトリウムと酸化ビスマ
スからなる混合物を用いた実施例１〜１３は上記特性が
ざらに向上している。

［発明の効果コ 以上説明したように、五酸化ニオブを半導体化剤とする
チタン酸ストロンチウムに、二酸化マンガンと酸化第二
銅および／または三酸化ビスマスを特定量添加した本発
明の磁器組成物は、高誘電率で誘電体損失と絶縁抵抗に
擾れたコンデンサー材料を提供することができる。さら
に、この１１Ａ成物を焼結後、その粒界面に、炭酸リチ
ウムおよび／または炭酸ナトリウムと酸化ビスマスとか
らなる絶縁化剤を塗布することによって、上記特性がさ
らに向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、誘電率の温度特性を示すグラフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、酸化ストロンチウム１００モルに対し二酸化チタン
   ９９．０〜１０２．０モルと五酸化ニオブ０．０２〜１
   ．００モルから成る主成分に対し、二酸化マンガン０．
   １０〜１．００モルと酸化第二銅０．０１〜０．８５モ
   ルおよび／または三酸化ビスマス０．０１〜０．５０モ
   ルを添加してなる半導体磁器コンデンサー用組成物。