JPH01149412A - 半導体磁器物質 - 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、半導体粒界誘電体層型の半導体磁器コンデン
サ等として用いられる半導体磁器物質に関する。

〔従来技術〕

近年、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）等を主
体とする半導体磁器の粒界に、誘電体として高絶縁層を
設けてなる粒界誘電体型の半導体磁器コンデンサが、広
く用いられている。そしてこの半導体磁器物質は、まず
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯｓ）を主材料とし
てこれに、原子価制御剤として酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏｓ
）　、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏｚ）等を添加し、また
焼結助剤として酸化ケイ素（ＳｉＯ□）、酸化アルミニ
ウム（ＡＩ、０３　）等を添加し、中性又は還元雰囲気
中にて焼結して半導体磁器を得、次にこの半導体磁器の
粒界に誘電体層を設けるべ（、酸化マンガン（ＭｎＯ，
）　、酸化銅（Ｃｕｂ）　、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏａ
）等の金属酸化物を前記拡散物質として熱拡散させて得
られていた（特公昭５Ｂ−２７６４９号公報、特開昭５
２−９８９９７号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

拡散物質としてどのような物質を用いるかにより、得ら
れる半導体磁器物質の電気的な特性〔誘電率（εａｐｐ
）　、誘電正接（ｔａｎ　δ）、絶縁抵抗率（ρａｐｐ
）等〕に相違がある。例えば、拡散物質として酸化マン
ガン（ＭｎＯ□）又は酸化銅（Ｃｕｂ）を用いて得られ
る半導体磁器物質にあっては、絶縁抵抗率は高いが、誘
電正接が高く、また誘電率が低くなる。一方、拡散物質
として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏｓ）を用いる場合には誘
電正接は低く、また誘電率は高いが、絶縁抵抗率が低く
なる。また、拡散物質として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ２
）及び酸化銅（Ｃｕｂ）の混合物を用いる場合には、酸
化ビスマス（Ｂｉ２Ｏｓ）又は酸化銅（Ｃｕｂ）を単一
で使用する場合と比較して平均的に各電気的特性が向上
するが、充分な特性値を達成しているとはいえなかった
。

このように、すべての電気的特性について良好な結果（
誘電率及び絶縁抵抗率は高く、誘電正接は低い）を有す
る半導体磁器物質は未だ得られていない。

本発明者は、拡散物質として種々の材料を用いてなる半
導体磁器物質について、その電気的特性を調査した結果
、拡散物質として酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏｓ）と、炭酸
セシウム（Ｃｓ□Ｃ０１）、水酸化セシウム（Ｃ，ＯＨ
）、酸化セシウム（ＣｓｇＯ）、三酸化二セシウム（Ｃ
ｓｔ（ｈ）　、　　又は過酸化セシウム（ＣｓｇＯ□）
のうち１種又は２種以上との混合物を用いた場合には、
すべての電気的特性が良好である半導体磁器物質が得ら
れることを知見した。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、前
述のすべての電気的特性について良好な結果が得られる
半導体磁器物質を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る半導体磁器物質は、半導体磁器の結晶粒界
に、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ＋）を２０〜９０モル％ト
、酸化ヒスマス（Ｂｉ２Ｏｓ）と、炭酸セシウム（Ｃｓ
ｚＣＯ＋）、水酸化セシウム（Ｃ３０８）、酸化セシウ
ム（Ｃｓ２Ｏ）、三酸化二セシウム（Ｃｓｚ（ｈ）　、
　　又は過酸化セシウム（ＣＳ□０□）のうち１種又は
２種以上が８０〜１０モル％とからなる組成物が拡散し
、前記結晶粒界に誘電体層を形成しであることを特徴と
する。

〔作用〕

半導体磁器の粒界に誘電体層を形成すべく熱拡散される
拡散物質として上述した如き組成物を採用した場合、得
られる半導体磁器物質はその誘電率及び絶縁抵抗率が大
幅に向上する。しかも誘電正接は十分に低い。

〔実施例〕

以下本発明を、例えばコンデンサの製造に適用した場合
の実施例について具体的に説明する。

まず、本発明の半導体磁器物質の製造方法について説明
する。例えばチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯｓ）
に酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏｓ）及び酸化マンガン（ＭｎＯ
ｚ）を夫々０．１〜２モル％の範囲で添加し、十分に混
合した後、直径１０龍、厚さ０．８鶴の円板状の素体に
加圧成形する。この後水素１〜１５％、窒素９９〜８５
％からなる雰囲気中で１４００〜１５４０℃の範囲で４
〜１０時間焼成して半導体磁器を製造する。

次に、該半導体磁器の片面に拡散物質（酸化ビスマス（
Ｂｉ２Ｏｓ）と炭酸セシウム（ＣｓｚＣＯ＋）、水酸化
セシウム（ｃｓ　０）１）、酸化セシウム（ｃｓｚｏ）
、三酸化二セシウム（ＣＳ□０３）、又は過酸化セシウ
ム（ＣｓｇＯ□）のうち１種又は２種以上との混合物）
を塗布し、１０００〜１３５０℃で１〜２時間加熱して
拡散物質を熱拡散させる。最後に、このよろにして得ら
れた半導体磁器物質の両面に銀ペーストを印刷し、８０
０℃程度で焼付けて銀電極とし、コンデンサを得る。

酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ２）と炭酸セシウム（ＣＳ□Ｃ
０３）との混合物を種々の組成比にて半導体磁器に塗布
して得た半導体磁器物質の電気的特性を下記第１表に示
す、なお、表中の最左欄に※印を付したものは、前記混
合物の組成比が本発明の条件から逸脱したものを示して
いる。また、 表中の誘電率（ｇ　ａｐｐ）及び誘電正接（ｔａｎδ）
は、周波数１　ｋＨｚ＋　　電圧１ｖにて測定した値で
あり、絶縁抵抗率（ρａｐｐ）はＤＣ２５Ｖ　１分値に
よって求めた値である。なお、表中の特性数値は、各種
の組成比における１０枚の試料の平均値を示している。

また、本発明例との比較として従来の酸化マンガン（Ｍ
ｎＯｚ）　　又は酸化銅（Ｃｕｂ）単体を用いた場合の
電気的特性を下記第２表に示す。

（以下余白） 第　　１　　表 （以　下　余　白） 第２表 第１表から、前記混合物の組成比が本発明の条件を満足
しているもの、即ち酸化ビスマス（Ｂｉｔ’５）２０〜
９０モル％、炭酸セシウム（ＣｓｚＣＯ＋）８０〜１０
モル％の条件を満足しているものは、良好な電気的特性
が得られていることが分かる。また炭酸セシウム（Ｃｓ
ｚＣＯ３）が１０モル％未満である場合は誘電率及び絶
縁抵抗率が低下し、またそれが８０モル％を越えた場合
は誘電率が低下していることも分かる′。

また、第１表および第２表により明らかな如く、本発明
例は従来例に比して誘電率で６．５〜７倍。

誘電正接で１／２〜１／３と電気的特性が著しく向上し
ている。

更に第１表からは、酸化ビスマス（ｏｉｇｏｚ）　２ｏ
〜９０モル％、炭酸セシウム（Ｃ−ｚｃＯ＋）８０〜１
０モル％の混合物を拡散物質として用いた本発明例が酸
化ビスマス（Ｂｉｔ（ｈ）単体を拡散物質として用いた
従来例に比して、誘電率で１．２〜１．４倍、絶縁抵抗
率は２桁以上電気的特性が著しく向上していることも分
かる。

また上述した如き本発明の半導体磁器物質は、拡散物質
の塗布及び大気中焼成という簡単な製造プロセスで得る
ことができるという利点もある。

なお、上述の実施例においては、半導体磁器の片面に拡
散物質として酸化ビスマス（Ｂｉｚ（ｈ）と炭酸セシウ
ム（Ｃ，□Ｃ０３）との混合物を塗布することとしたが
、該混合物に替えて酸化ビスマス（Ｂｉｚ（ｈ）２０〜
９０モル％と炭酸セシウム（ＣｓｚＣＯｓ）　、水酸化
セシウム（Ｃ，ＯＨ）、酸化セシウム（ＣＳ□０）、三
酸化二セシウム（Ｃｓｚ（ｈ）　、　　又は過酸化セシ
ウム（Ｃｓ２Ｏｚ）のうち１種又は２種以上が８０〜１
０モル％との混合物を塗布しても上述の実施例と同様、
電気的特性が従来例に比して向上する。

また上述の実施例では、前記半導体磁器物質の両面に銀
ペーストを印刷してこれを焼付け、銀電極としたが、そ
の他の公知の電極材料を用いてもよいことはいうまでも
ない。また半導体磁器製造時の焼成雰囲気は、上述の実
施例の如く水素１〜１５％、窒素９９〜８５％からなる
雰囲気に限定されるものではなく、試料が十分に半導体
化され得る雰囲気であれば他の雰囲気であっても差し支
えないのはいうまでもない。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明の半導体磁器物質では、酸化
ビスマス（Ｂｉ２Ｏ＋）　２０〜９０モル％と、炭酸セ
シウム（ＣｓｚＣＯｓ）　、水酸化セシウム（Ｃ３０Ｈ
）、酸化セシウム（Ｃｓ！０）、三酸化二セシウム（Ｃ
ｓｚ（ｈ）　、　　又は過酸化セシウム（Ｃ３２０□）
のうち１種又は２種以上が８０〜１０モル％とからなる
組成物が拡散物質として利用されるので、その半導体磁
器物質は、誘電率、誘電正接、絶縁抵抗率等の電気的特
性において良好な結果を有することができ、コンデンサ
。

バリスター、サーミスタ等への応用範囲は広い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．半導体磁器の結晶粒界に、酸化ビスマス（Ｂｉ＿２
   Ｏ＿３）が２０〜９０モル％と、炭酸セシウム（Ｃｓ＿
   ２ＣＯ＿３），水酸化セシウム（ＣｓＯＨ），酸化セシ
   ウム（Ｃｓ＿２Ｏ），三酸化二セシウム（Ｃｓ＿２Ｏ＿
   ３），又は過酸化セシウム（Ｃｓ＿２Ｏ＿２）のうち１
   種又は２種以上が８０〜１０モル％とからなる組成物が
   拡散し、前記結晶粒界に誘電体層が形成されてなること
   を特徴とする半導体磁器物質。