JPH01124209A - 粒界絶縁型磁器組成物 - Google Patents

粒界絶縁型磁器組成物

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JPH01124209A
JPH01124209A JP62282431A JP28243187A JPH01124209A JP H01124209 A JPH01124209 A JP H01124209A JP 62282431 A JP62282431 A JP 62282431A JP 28243187 A JP28243187 A JP 28243187A JP H01124209 A JPH01124209 A JP H01124209A
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mgo
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小林 雅晴
Masanori Fujimura
藤村 正紀
Katsutoshi Nakamura
勝利 中村
Noriya Satou
佐藤 紀哉
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は磁器コンデンサの誘電体等に用いられる粒界絶
縁型磁器組成物に関する。
従来の技術 電子機器の小型化、信頼性の向上につれて、装着される
電子部品についても形状の小型化、信頼性の向上の要望
は強い。従って粒界給源型半導体磁器コンデンサについ
ても小型化の要求が強く、誘電体の誘電率や破壊電圧の
向上が沼まれて−る。
以下に従来の粒界絶縁型半導体コンデンサについて説明
する。
BaTi05や5rTiO5を主成分とし、これにNb
Wなどの金属酸化物を微量添加して中性まだは還元雰囲
気中で焼成して半導体磁器板を作製する。
このようにして作られた半導体磁器板にBi、Cuなど
の金属の酸化物から成る金属酸化物を塗布しこれを空気
中で熱処理して、結晶粒界を絶縁化し粒界絶縁型半導体
磁器板を作製する。この粒界絶縁型半導体磁器板の表面
に電極を設けてコンデンサを完成している。
以上の様に構成された粒界絶縁型半導体コンデンサにつ
いて以下にその特性を説明する。粒界絶縁型半導体コン
デンサでは、絶縁化された結晶粒界に薄い誘電体層が形
成される。静電容量、絶縁抵抗、破壊電圧などのコンデ
ンサ特性はこの結晶粒界に生成する透電体層の性状とそ
の厚さに依存する。この時、結晶粒界に形成される誘電
体層の厚みは薄い。従って通常の磁器誘電体を利用した
コンデンサに較べて大きい静電容量を得られるが破壊電
圧、絶縁抵抗が低いという欠点がある。
発明が解決しようとする問題点 BaTiO3若しくはその固姿体を主成分とするBa’
L’i03系の粒界絶縁型半導体磁器は高い見掛けの誘
電率が得られるためこれを用いて作られるコンデンサの
形状を小形化するには適しているが、Bi!LTiO3
は誘電率の温度依存性が大きいだめBaTiO15系の
粒界絶縁型半導体磁器の静電容量の温度依存性は大きい
。またBaTiO3が室温付近で強誘電性を示すために
、室温付近で非線形効果による波形歪やヒステリ7スを
生じる。また誘電損失も5φ程度で大きい。これらのB
aTiJ系の材料を用いたコンデンサの欠点を克服する
材料として5rTi05系の材料がある。5rTiO3
またはその固溶体を主成分とする磁器を用いた粒界絶縁
型半導体コンデンサはBaTiO3系に咬べて透電率の
温度依存性が小さいため静電容量の温度依存性は小さく
、またSr’r工05は室温付近で常、誘電性を示すた
めに、非線形効果による波形歪やヒステリ7スを示さな
い。さらに誘電損失率が1%以下で小さいという特徴が
ある。
以上のようにコンデンサの材料として優れた特徴をもっ
ているが、比誘電率が小さい。粒界絶縁型半導体磁器コ
ンデンサは見掛けの誘電率を大きくし単位面積当りの静
電容量を大きくすると破壊電圧が低下する。これは、粒
界絶縁型半導体磁器コンデンサの静電容量と破壊電圧は
結晶粒界に形成される誘電体層の厚みに関係しており、
誘電体層の厚みを薄くすると単位面積当シの静電容量は
大きくなるが、破壊電圧は低下する。逆に誘電体層の厚
みを厚くすると破壊電圧は高くなるが単位面積当υの静
電容量は低下するからである。
また破壊電圧を高くし、単位面積当りの静電容量を大き
くするために結晶粒界に生成される透電体層の比誘電率
を大きくすると直流バイアスによる静電容量変化率や静
電容量の温度依存性が大きくなるという欠点があった。
これらの欠点が、粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの使
用上の大きな制約の1つになっている。
問題点を解決するだめの手段 本発明は、上記問題点を解決するために、Sr 1.C
a)(T103 (但し0≦x≦0.2)を100モル
部と、これにNb2O3、Y2O3、Nd2O3、Ta
205 、WO3、Y2O3、Nd2O3、La2O5
Y2O3、Y2O3、Nd2O3、Nd2O3、Y2O
3、Nd2O3、Sm2O3および、CeO2のうち少
なくとも一種類の金属酸化物を0.01〜1.0モル部
、!: MgOヲ0.05〜3 、00 モ#部、A、
520.をO,OS〜1.00モル部からなる組成物あ
るいは上記組成物に5i02をo、o1〜1.0モル部
含む磁器組成物である。
作用 本発明は上記の手段により従来の5rTiO5系粒界絶
禄型半導体磁器コンデンサに較べ次の特徴がある。
(1)見掛は誘電率が78000以上でOR積が100
0μF・μΩ 以上あり、従来のそれに較べて約4倍高
い。
(11)破壊電圧が650〜700 VOlt/fff
fであり約1.5倍〜2倍以上高い。
(iii)  直流バイアスによる静電容量変化率が1
6Volt、 D、C印加の条件下で約5係以下である
(Iv)、銹電損失、静電容量の温度依存性も従来列と
較べて劣らない。
以上の特徴により、従来の粒界絶縁型半導体磁器コンデ
ンサの使用上の制約を大きく緩和することが出来る。以
下に具体的実施ヅ]を挙げて詳細に説明する。
実施例 試料は第1表に記載のとと(5rTi03 、CaTi
0゜Nb2O3、Y2O3、Nd2O3、Ta205 
、WO3、La2O3、Y2O3、Nd2O5。
Sm2O3、CeO2、MgO、Al2O3塩を各々所
要の組成となる様に秤量し、これを22時時間式混合す
る。混合後脱水乾燥し、ポリビニールアルコールを約1
.owt%バインダーとして添加し、32メツシユパス
に整粒し、1o o okg/ ciの圧力で直径9.
6謂、厚さ0.36MN  の円板に成形する。次いで
これらの成形体を空気中1000’Cの温度で加熱して
バインダーを除去した後に容積比でN2 を90%、N
2を10%混合したガス気流中において、1400’C
の温度で4時間焼成して、直径8.3M、厚さ0.3 
flの半導体磁器を得た。この半導体磁器の表面にビス
マス9.4 wt%、銅0,5wt% 。
マンガン0,1 wt% とジエチレングリコール9゜
wt%  を含む金属酸化物塩のペーストを半導体磁器
の重量に対して金属酸化物に換算して、0.4wt%の
比率で塗布し、これを空気中で1100°Cの温度で2
時間熱拡散し粒界絶縁型半導体磁器を得た。この磁器表
面に銀を含有するペーストを塗布し、860°Cで30
分間焼付けを行ない対向する電極を形成し、粒界絶縁型
半導体磁器を作製した。
上記の方法により作製したコンデンサの静電容量、誘電
損失、絶縁抵抗、破壊電圧、温度特性および静電容量の
直流電圧依存性の測定結果を第2表に示す。なお各試料
の測定にあたり、静電容量および誘電損失は、周波数I
 Kl−(−2、電圧1v測定し、絶縁抵抗は25Vの
直流電圧を3o秒印加後測定した。また破壊電圧は、直
流電圧を印加し、印加電圧をしだいに上昇させる方法に
より求めた。
温度特性値は、+85°Cと一26°Cにおける静電容
量値から変化率を(0丁−C20)/C20X100の
計算式から求めた。ここで0丁は+86°Cあるいは−
26°Cでの静電容量を示す。C20ば+20″Cでの
静電容量を示す。
また静電容量のバイアス依存性は、16Vの直流電圧を
60秒間印加した時の静電容量値を016とし、(C1
6Go’)/CoX100の計算式より求めた。
なお比較のだめの従来例として5rTi○31Nb20
5を、5rTi05を100モル部、Nb2O5を0.
2モル部の割合で秤量し、実施例に記載した方法で粒界
絶縁型半導体磁器コンデンサを作製し、その特性を調べ
た。また第1表の1から第1表の6および第2表の1か
ら第2表の5までの傘印を付したものはこの発明範囲外
のものであり、それ以外は全てこの発明範囲内のもので
ある。
(以下余白) 第1表において本発明の範囲に入る資料の凪はNh 2
 ”Na 3 、 l’h 6〜Na 8 、 Nl 
11〜Na 13 、 %16〜隘18.隘21〜隘2
3.患26〜隘28.寛31〜NCL33.隘36〜隘
38.隘41〜隘44゜黒46〜述489%51〜隘5
3.隘66〜隘68であり、他は本発明の範囲外の資料
であり、比較のだめの資料である。
上記実ノ崩列から明らかな様に本発明の粒界絶縁型磁器
組成物はε、、tanδ、絶家抵抗、破壊絶家抵抗量破
壊電圧化率、直流バイアスの容量依存性の何れも優れて
いる。これらの好結果は、焼成時に異常粒成長が抑制さ
れており、かつ均一な微細構造をもち、Mgと人4 が
粒界に一部偏析した半導体磁器がmられることに起因し
ている。Nb 、Ta 。
W 、 La 、Y 、Hd、Sm 、 Ce  の酸
化物塩の各酸化物の単独での組成あるいは酸化物塩の合
計組成比が0.01〜1.0モル部以外の時、即ち上記
酸化物塩の単独あるいは合計の組成比が0.01モル部
以下の時は、これらの酸化物塩が原子化制御剤として不
足することより、半導体化の効果がなく、また一方これ
らの金属酸化物塩の組成比が1.0モル部以上の時は半
導体磁器の粒成長が著しく抑制され何れも好ましくない
。まだMgOとに4hosはMgOが、0.05≦x≦
3.00モル部、A620 sがo、Q5≦Y≦1.0
0モル部で良好な特性を示し、xくo、os、Y(o、
os の時は、絶縁抵抗の低下をもたらし、またX≧3
.00 、Y≧1.000時は、粒成長が抑制され、ま
だ焼成過程で磁器相互のくっつきを生じ易くなるため何
れも好ましくない。また資料N12,5.10より明ら
かな庫にMgOとk1203 は相互作用に基づき特性
の良化に作用している。
(以下余白) なお上記実施例では、半導体磁器の結晶粒界の絶縁化に
Bi 、 Cu 、 Mnの酸化物塩からなるペースト
を半導体磁器表面に塗布する方法を用いて金属を粒界に
偏析させたが、浸漬、蒸着等の方法を用いて、金属また
はその化合物を半導体磁器表面に付与することが出来る
。また半導体磁器に付与する金属量および熱処理温度は
、各金属またはその化合物によって異なり、本実施例の
みに限定されるものではない。
発明の効果 本発明は、Sr 1−xCazTiO5(0≦x≦0.
2)にNb2O3、Y2O3、Nd2O3、Ta205
 、’ff03 、La2C)5 、Nd2O3。
Sm2O3、Dy2O3およびCeO2のうち少なくと
も一種類以上の金属酸化物塩を0.01≦x≦0.3モ
ル部、MgOを0.o5≦Y≦3.00モル部、ム12
03を○、O5≦Z≦1.00モル部の組成物を還元雰
囲気中で焼成し半導体磁器を作製し、Bi、Cu、Mn
を塗布し熱処理して得られる粒界絶縁型磁器組成物は表
面に銀電極を設けて粒界絶縁型半導体磁器コンデンサに
すると、従来ν11と較べて次のような効果を有する。
つまシ見掛けの誘電率が78000以上であり、OR積
が約4倍程度高く、破壊電圧が約1.5〜2陪程度高く
、容量の直流バイアス依存性が約Aと低い、といった優
れた特徴をもち、更に誘電損失、静電容量の温度依存性
も従来例に較べ何ら遜色のない特性を示している。更に
前記の組成にSiO2を1.00モル部以下を添加する
ことにより前記組成の磁器より作られるコンデンサに較
べ更に冶縁抵抗を向上させることが出来る。
よって本発明の粒界絶縁型磁器組成物を用いると、コン
デンサの小形化と信頼性の向上を図ることが出来、した
がって従来制限されていた粒界絶縁型半導体コンデンサ
の使用範囲を拡大できるものであり、工業的画値大なる
ものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)Sr_1_−_xCa_xTiO_3(但し0≦
    x≦0.2)を100モル部と、Nb_2O_5、Ta
    _2O_5、WO_3、La_2O_3、Y_2O_3
    、Nd_2O_3、Sm_2O_3及びCeO_2のう
    ち少くとも1種類の金属酸化物を0.01〜1.0モル
    部と、MgOを0.05〜3.00モル部と、Al_2
    O_3を0.05〜1.00モル部含む粒界絶縁型磁器
    組成物。 (2)Sr_1_−_xCa_xTiO_3(但し0≦
    x≦0.2)を100モル部と、Nb_2O_5、Ta
    _2O_5、WO_3、La_2O_3、Y_2O_3
    、Nd_2O_3、Sm_2O_3及びCeO_2のう
    ち、少なくとも1種類の金属酸化物を 0.01〜1.0モル部と、MgOを0.05〜3.0
    0モル部と、Al_2O_3を0.05〜1.00モル
    部と、SiO_2を0〜1.0モル部含む粒界絶縁型磁
    器組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005187218A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Kyocera Corp 誘電体磁器および積層型電子部品、並びに積層型電子部品の製法

Cited By (2)

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JP2005187218A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Kyocera Corp 誘電体磁器および積層型電子部品、並びに積層型電子部品の製法
JP4614656B2 (ja) * 2003-12-24 2011-01-19 京セラ株式会社 誘電体磁器および積層型電子部品、並びに積層型電子部品の製法

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