JPH01305855A - 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 - Google Patents
還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子Info
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- JPH01305855A JPH01305855A JP63135695A JP13569588A JPH01305855A JP H01305855 A JPH01305855 A JP H01305855A JP 63135695 A JP63135695 A JP 63135695A JP 13569588 A JP13569588 A JP 13569588A JP H01305855 A JPH01305855 A JP H01305855A
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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。
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■二の利用分野〉
本発明は再酸化゛r;導体セラミックコンテンサのため
のセラミック組成物に関する。
のセラミック組成物に関する。
〈従来の技術〉
近年の電子機器の小型化、高密度実装化並びに品質の高
安定化に伴い、電′I一部品にも小型化と高品質化の要
求かなされCおり、高い絶縁抵抗、破壊′市川を有しあ
わせて小型大容量でかっ誘電損失の小さい還元再酸化型
半導体セラミックコンデンサの開発か要望されている。
安定化に伴い、電′I一部品にも小型化と高品質化の要
求かなされCおり、高い絶縁抵抗、破壊′市川を有しあ
わせて小型大容量でかっ誘電損失の小さい還元再酸化型
半導体セラミックコンデンサの開発か要望されている。
従来、還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ用組成
物に関しては、例えばBaTi0.−La20:+−T
i02系固溶体組成物及びこの固溶体に炭酸マンガンを
0.6重i[′L%以下添加した組成か知られており、
このML成物よりなるセラミックコンテンサては中位面
積当たりの容j[!:か0.27 g F/c+n2.
、A電損失 しilnδか2.8%、破壊゛市川か8
tlOVの特性か得られている。(特公昭51−447
38号公報) 又、 BaTi0:+−3rTiO:+−LnzO:+
(Ln ;ランタン系列元素) −Tie□系固溶
体組成物にCr、 Mn、Fe、 Go及びNiの酸化
物を1原子%以下及びSiの酸化物を2原子%以下添加
した組成か知られており、この組成物よりなるセラミッ
クコンデンサでは単位面積当たりの容量か0.58 J
LF/cm2、 jan62.8%、破壊電圧が820
■の特性か得られている。(41f開閉58−1451
8号公報) 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながらこれら公知の還元ITg酸化型半導体セラ
ミックコンデンサより性能のすぐれたもの、特に破壊電
圧を9+IOV以上に保ちつつ、単位面積当たりの容量
がさらに大きく、誘゛准損失はさらに低いという特性を
有するコンデンサの開発が切望されており1種/lの検
討がなされている。一般的には表面部の薄い誘電体層か
、遺児再酸化型半導体セラミックコンデンサの容量、絶
縁抵抗、破壊電圧及び誘電損失に大きく関与している。
物に関しては、例えばBaTi0.−La20:+−T
i02系固溶体組成物及びこの固溶体に炭酸マンガンを
0.6重i[′L%以下添加した組成か知られており、
このML成物よりなるセラミックコンテンサては中位面
積当たりの容j[!:か0.27 g F/c+n2.
、A電損失 しilnδか2.8%、破壊゛市川か8
tlOVの特性か得られている。(特公昭51−447
38号公報) 又、 BaTi0:+−3rTiO:+−LnzO:+
(Ln ;ランタン系列元素) −Tie□系固溶
体組成物にCr、 Mn、Fe、 Go及びNiの酸化
物を1原子%以下及びSiの酸化物を2原子%以下添加
した組成か知られており、この組成物よりなるセラミッ
クコンデンサでは単位面積当たりの容量か0.58 J
LF/cm2、 jan62.8%、破壊電圧が820
■の特性か得られている。(41f開閉58−1451
8号公報) 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながらこれら公知の還元ITg酸化型半導体セラ
ミックコンデンサより性能のすぐれたもの、特に破壊電
圧を9+IOV以上に保ちつつ、単位面積当たりの容量
がさらに大きく、誘゛准損失はさらに低いという特性を
有するコンデンサの開発が切望されており1種/lの検
討がなされている。一般的には表面部の薄い誘電体層か
、遺児再酸化型半導体セラミックコンデンサの容量、絶
縁抵抗、破壊電圧及び誘電損失に大きく関与している。
誘電体層を薄くすると、コンデンサの単位面積当たりの
容IMは大きくなるか、必然的に絶縁抵抗及び破壊電圧
は低下し、逆に絶縁抵抗及び破壊′市川を高くしようと
すると誘電体層も厚くする必要かあり、中位面積当たり
の容!4が低ドするという性質を有している。また、コ
ンデンサの誘電損失は、誘電体層のLanδに依存する
か、それ以上に誘電体層と゛ト導体セラミックの境界の
直列抵抗分か大きく関榮する。 tanδを小さくする
ためには、この直列抵抗分を小さくする必要かある。特
にtanδはコンデンサの重質な特性であるので、その
値の増加は大きな欠点となり、珪つ少してもその値を低
下させることか種々の改良の大きな課題であった。この
ためにはコンデンサとした場合に誘電体層の中位層厚当
たりの抵抗値及び破壊電圧か高く且つ直列抵抗分の低い
セラミック組成物の新たな選択か必要である。具体的に
は破壊電圧900v以1−1絶縁抵抗1010Ω以上て
、単位面積当たりの容量か0.60 JLFact11
2を越え、しかもtanδか2.0%未満という特性が
求められている。
容IMは大きくなるか、必然的に絶縁抵抗及び破壊電圧
は低下し、逆に絶縁抵抗及び破壊′市川を高くしようと
すると誘電体層も厚くする必要かあり、中位面積当たり
の容!4が低ドするという性質を有している。また、コ
ンデンサの誘電損失は、誘電体層のLanδに依存する
か、それ以上に誘電体層と゛ト導体セラミックの境界の
直列抵抗分か大きく関榮する。 tanδを小さくする
ためには、この直列抵抗分を小さくする必要かある。特
にtanδはコンデンサの重質な特性であるので、その
値の増加は大きな欠点となり、珪つ少してもその値を低
下させることか種々の改良の大きな課題であった。この
ためにはコンデンサとした場合に誘電体層の中位層厚当
たりの抵抗値及び破壊電圧か高く且つ直列抵抗分の低い
セラミック組成物の新たな選択か必要である。具体的に
は破壊電圧900v以1−1絶縁抵抗1010Ω以上て
、単位面積当たりの容量か0.60 JLFact11
2を越え、しかもtanδか2.0%未満という特性が
求められている。
(課題を解決するための手段〉
本発明者ら前記目的に合致するセラミック組成物を開発
する目的て研究の結果1本発明を完成した。
する目的て研究の結果1本発明を完成した。
即ち本発明はチタン酸バリウム、酸化チタンおよびL
a 、 Ce 、 N b 、 N (1、Dy、 Y
、 Sb、 W、 Taの各酸化物の少なくとも一種を
モル比で+00 : 0.01〜15 : 0.01〜
10の割合て含有し、さらに前記化合物の合計量に対し
てCu、 Zn、Δ4Q、 MgおよびMoの各酸化物
の少なくとも一種をo、oot〜1重量%含有している
還元再酸化型半導体コンデンサ用セラミック組成物及び
前記組成物において、チタン酸バリウム中、最多の場合
そのモル数の1/4をチタン酸ストロンチウムでおきか
えたもの、即ちチタン酸ストロンチウムがチタン酸バリ
ウムに対してモル比で1/3以下である組成物をも含む
。
a 、 Ce 、 N b 、 N (1、Dy、 Y
、 Sb、 W、 Taの各酸化物の少なくとも一種を
モル比で+00 : 0.01〜15 : 0.01〜
10の割合て含有し、さらに前記化合物の合計量に対し
てCu、 Zn、Δ4Q、 MgおよびMoの各酸化物
の少なくとも一種をo、oot〜1重量%含有している
還元再酸化型半導体コンデンサ用セラミック組成物及び
前記組成物において、チタン酸バリウム中、最多の場合
そのモル数の1/4をチタン酸ストロンチウムでおきか
えたもの、即ちチタン酸ストロンチウムがチタン酸バリ
ウムに対してモル比で1/3以下である組成物をも含む
。
チタン酸バリウム、又はチタン酸バリウムとチタン酸ス
トロンチウムは本セラミック組成物の主体である。チタ
ン酸ストロンチウムはチタン酸バリウムのキュリー点(
約120°C)を低下する作用かあり、チタン酸バリウ
ムの一部をおきかえることかできるかその州か多くなる
と、キュリー点が低下しすぎ、かつ比誘電率か低くなり
過ぎるので中位面積当たりの容量が小さくなる。したか
ってチタン酸ストロンチウム量をチタン酸バリウムに対
してモル比で1/3以下とした。
トロンチウムは本セラミック組成物の主体である。チタ
ン酸ストロンチウムはチタン酸バリウムのキュリー点(
約120°C)を低下する作用かあり、チタン酸バリウ
ムの一部をおきかえることかできるかその州か多くなる
と、キュリー点が低下しすぎ、かつ比誘電率か低くなり
過ぎるので中位面積当たりの容量が小さくなる。したか
ってチタン酸ストロンチウム量をチタン酸バリウムに対
してモル比で1/3以下とした。
酸化チタンは原ネ゛1混合物焼成の際、原料の酸化スト
ロンチウム、酸化バリウムと反応してチタン酸ストロン
チウム、チタン酸バリウムとなり、なお過剰に存在した
ものが焼結体中に未反応て存在する。即ちこの未反応酸
化チタンが少なすぎると焼結性か悪く、かつ焼結晶であ
るセラミック組成物のコンデンサ特性として容量が小さ
くなり、かつLanδも増加する。又過剰であると焼結
時に付ノiしたり、経時安定性か悪くなる。したがって
本発明では組r&物中の酸化チタン含有量をチタン酸バ
リウム(又はチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウ
ムとの含+、H)tooモルに対して0.1〜15モル
とした。
ロンチウム、酸化バリウムと反応してチタン酸ストロン
チウム、チタン酸バリウムとなり、なお過剰に存在した
ものが焼結体中に未反応て存在する。即ちこの未反応酸
化チタンが少なすぎると焼結性か悪く、かつ焼結晶であ
るセラミック組成物のコンデンサ特性として容量が小さ
くなり、かつLanδも増加する。又過剰であると焼結
時に付ノiしたり、経時安定性か悪くなる。したがって
本発明では組r&物中の酸化チタン含有量をチタン酸バ
リウム(又はチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウ
ムとの含+、H)tooモルに対して0.1〜15モル
とした。
1、a、 Cc、 Nb、Nd、Dy、 Y、Sb、
W、及びTaの各酸化物は、酸化ストロンチウムと同様
のキュリー点を低下させる効果と、半導体の抵抗を減少
させる効果を併せ持つが、本発明のセラミラフ組1&物
中の含有量かチタン酸バリウム(又はチタン酸バリウム
とチタン酸ストロンチウムとの合量)100モルに対し
て()、旧モル未満又は10モルを越える場合は、還元
雰囲気焼成で充分半導体化しないため二元再酸化型半導
体セラミックコンデンサとはならない。
W、及びTaの各酸化物は、酸化ストロンチウムと同様
のキュリー点を低下させる効果と、半導体の抵抗を減少
させる効果を併せ持つが、本発明のセラミラフ組1&物
中の含有量かチタン酸バリウム(又はチタン酸バリウム
とチタン酸ストロンチウムとの合量)100モルに対し
て()、旧モル未満又は10モルを越える場合は、還元
雰囲気焼成で充分半導体化しないため二元再酸化型半導
体セラミックコンデンサとはならない。
ざらにCu、 2n、 AΩ、MgおよびMOはチタン
酸バリウム又はチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチ
ウム、酸化チタン、La、 Ce、 Nb、 N(1、
Dy、 Y、Stl、W、Taの各醇化物の合作の0
、001重量%未満又は1重j−1%を超える場合は、
単位面積当たりの容量の増加及びtanδの低ドか不充
分となる。そして原料の入トの容易性等の実用的見地よ
りCu、Zn、A9の醇化物か4νに好ましい。
酸バリウム又はチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチ
ウム、酸化チタン、La、 Ce、 Nb、 N(1、
Dy、 Y、Stl、W、Taの各醇化物の合作の0
、001重量%未満又は1重j−1%を超える場合は、
単位面積当たりの容量の増加及びtanδの低ドか不充
分となる。そして原料の入トの容易性等の実用的見地よ
りCu、Zn、A9の醇化物か4νに好ましい。
本発明の還元再酸化型半導体セラミ・ンクコンデンサ用
組成物は慣用手段により容易に製造しうる。次にその一
例を示す。
組成物は慣用手段により容易に製造しうる。次にその一
例を示す。
即ち原料化合物、例えは炭酸バリウム、炭酸ストロンチ
ウム、醇化チタン、[、a、 Cc、 Nb、 Nd、
Dy、Y、 Sb、W、 Taの各酸化物、およびCu
、Zn、A9、MgおよびMOの各酸化物をそれぞれ焼
成後、前記の組成物となるように混合し、空気中て12
00〜14flO’cの温度に1〜4時間加熱し、焼結
ずれはよい。このよ・うにして得られた本発明の組成物
よりの二元11)酸化型゛ト導体セラミックコンデンサ
の製造υ、を次に示す。即ち本発明の組成物を還元性ガ
ス、例えば11゜、C01N113等の単独又は窒素カ
ス、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガス流中て、9(
10〜1250℃にて0.5〜10時間処理してセラミ
ックを半導体化し、更に、空気中で70(j〜] 2
[10’Cて0 、25〜5時間処理して半導体セラミ
ックの表面部に薄いilT酸化層すなわち誘電体層か形
成せしめたる後に、電極用の銀ペーストを塗1ri L
/焼き付ける。以−にの処理により還元i1T酸化型半
導体セラミックコンデンサか製造される。
ウム、醇化チタン、[、a、 Cc、 Nb、 Nd、
Dy、Y、 Sb、W、 Taの各酸化物、およびCu
、Zn、A9、MgおよびMOの各酸化物をそれぞれ焼
成後、前記の組成物となるように混合し、空気中て12
00〜14flO’cの温度に1〜4時間加熱し、焼結
ずれはよい。このよ・うにして得られた本発明の組成物
よりの二元11)酸化型゛ト導体セラミックコンデンサ
の製造υ、を次に示す。即ち本発明の組成物を還元性ガ
ス、例えば11゜、C01N113等の単独又は窒素カ
ス、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガス流中て、9(
10〜1250℃にて0.5〜10時間処理してセラミ
ックを半導体化し、更に、空気中で70(j〜] 2
[10’Cて0 、25〜5時間処理して半導体セラミ
ックの表面部に薄いilT酸化層すなわち誘電体層か形
成せしめたる後に、電極用の銀ペーストを塗1ri L
/焼き付ける。以−にの処理により還元i1T酸化型半
導体セラミックコンデンサか製造される。
〈発明の効果〉
本発明の還元(す耐化型半導体コンデンサ用セラミック
組成物より製造された還元再酸化半導体セラミックコン
デンサは次に示す実施例より明らかな如く、破壊電圧9
00V以上、絶縁抵抗1010Ω以」二、単位面積当た
りの容量が0.60 g F/cm2以上と大きいにも
かかわらず、 tanδか2.0%以下と極めて優れた
特性を同11+jに満足するものである。即ち本発明に
より前記以外の他の性能を低下させることなく高誘電率
で低誘電損失を有する還元再酸化型半導体セラミックコ
ンデンサを提供することか可能となった。
組成物より製造された還元再酸化半導体セラミックコン
デンサは次に示す実施例より明らかな如く、破壊電圧9
00V以上、絶縁抵抗1010Ω以」二、単位面積当た
りの容量が0.60 g F/cm2以上と大きいにも
かかわらず、 tanδか2.0%以下と極めて優れた
特性を同11+jに満足するものである。即ち本発明に
より前記以外の他の性能を低下させることなく高誘電率
で低誘電損失を有する還元再酸化型半導体セラミックコ
ンデンサを提供することか可能となった。
〈実施例〉
実施例1〜19
市販の工業用原料炭酸バリウム粉末(純度99.9%以
上)炭酸ストロンチウム粉末(純度99.9%以上)
、 TiO□粉末(純度99.9%以上)、重版の試薬
特級La20. 、CeO2、N1)20s 、 Nd
2O:+、Dy2oz 、Y2O:l、5b20:+
、WO,、及びTa2O,の各粉末(純度いずれも99
.9%以上)及び重版の試薬特級のCuO、ZnO2、
AL(L+ 、 MgO、及びMoO2の各粉末を焼成
後の組成物か第1表の組成になるように配合し、各配合
についてポットとナイロンポールを用いて湿式混合した
。乾燥後、各混合物を1150℃の温度で4時間仮焼成
して本発明の組成物を得た。この組成物を湿式粉砕して
、乾燥した後ポリビニールアルコール水溶液をバインタ
ーにして混合し、32メツシユパスに整粒した。この整
粒物を直ff9.5mm、厚さ0.5Inlllの円板
形に約lL/cI112の圧力゛C成形し、これらの成
形体を空気中において1350°Cの温度て2時間焼成
して直径的8.0 mn+、厚さ約0.4++v+の円
板を得た。次に該円板を90%N2−10%11□混合
ガス気流中にて105+1’Cの温度て2時間加熱処理
して半導体化し、この゛h導体化された円板を空気中に
おいて10110°Cの温度て加熱処理して還元!’)
W化型半導体セラミック円板を得た。最後に該円板の両
面に、銀電極を焼き付けてコンデンサ素子とし、その中
位面積当たりの容H,HC1誘電損失 tanδ(以上
測定電圧、0,1rms、周波数; l kllz )
、絶縁抵抗IR(印加電圧、25V)、絶縁破壊電圧
vbを常法により4111足した。その結果を第2表に
示す。
上)炭酸ストロンチウム粉末(純度99.9%以上)
、 TiO□粉末(純度99.9%以上)、重版の試薬
特級La20. 、CeO2、N1)20s 、 Nd
2O:+、Dy2oz 、Y2O:l、5b20:+
、WO,、及びTa2O,の各粉末(純度いずれも99
.9%以上)及び重版の試薬特級のCuO、ZnO2、
AL(L+ 、 MgO、及びMoO2の各粉末を焼成
後の組成物か第1表の組成になるように配合し、各配合
についてポットとナイロンポールを用いて湿式混合した
。乾燥後、各混合物を1150℃の温度で4時間仮焼成
して本発明の組成物を得た。この組成物を湿式粉砕して
、乾燥した後ポリビニールアルコール水溶液をバインタ
ーにして混合し、32メツシユパスに整粒した。この整
粒物を直ff9.5mm、厚さ0.5Inlllの円板
形に約lL/cI112の圧力゛C成形し、これらの成
形体を空気中において1350°Cの温度て2時間焼成
して直径的8.0 mn+、厚さ約0.4++v+の円
板を得た。次に該円板を90%N2−10%11□混合
ガス気流中にて105+1’Cの温度て2時間加熱処理
して半導体化し、この゛h導体化された円板を空気中に
おいて10110°Cの温度て加熱処理して還元!’)
W化型半導体セラミック円板を得た。最後に該円板の両
面に、銀電極を焼き付けてコンデンサ素子とし、その中
位面積当たりの容H,HC1誘電損失 tanδ(以上
測定電圧、0,1rms、周波数; l kllz )
、絶縁抵抗IR(印加電圧、25V)、絶縁破壊電圧
vbを常法により4111足した。その結果を第2表に
示す。
環ニー−2−−1に
比較例1〜19
次にCuO、ZnO2、/IQ□0:+ 、 MgO、
Mob、、を使用しない以外すべて実施例と同様にコン
デンサ用組成物を製造し1次いで、該組成物よりコンデ
ンサ素子を製造して実施例と同様にその諸性質を測定し
第3表に示す。
Mob、、を使用しない以外すべて実施例と同様にコン
デンサ用組成物を製造し1次いで、該組成物よりコンデ
ンサ素子を製造して実施例と同様にその諸性質を測定し
第3表に示す。
実施例、比較例より本発明に係るM1成物より製造され
た原元11)酸化型゛l″導体セラミックコンデンサは
従来のものよりすぐれた性質な右することが明らかCあ
り1本発明のM1成物は、咳コンデンサ用として極めて
イ1用である。
た原元11)酸化型゛l″導体セラミックコンデンサは
従来のものよりすぐれた性質な右することが明らかCあ
り1本発明のM1成物は、咳コンデンサ用として極めて
イ1用である。
Claims (2)
- (1)チタン酸バリウム、酸化チタンおよびLa、Ce
、Nb、Nd、Dy、Y、Sh、W、Taの各酸化物の
少なくとも一種をモル比で100:0.01〜15:0
.01〜10の割合で含有し、さらに前記化合物の合計
量に対してCu、Zn、Al、MgおよびMoの各酸化
物の少なくとも一種を0.001〜1重量%含有してい
る還元再酸化型半導体コンデンサ用セラミック組成物。 - (2)チタン酸ストロンチウムかチタン酸バリウムに対
してモル比で1/3以下であり、チタン酸ストロンチウ
ムとチタン酸バリウムの合量、酸化チタンおよびLa、
Ce、Nb、Nd、Dy、Y、Sb、W、Taの各酸化
物の少なくとも一種をモル比で100:0.01〜15
:0.01〜10の割合で含有し、さらに前記化合物の
合計量に対してCu、Zn、Al、MgおよびMoの各
酸化物の少なくとも一種を0.001〜1重量%含有し
ている還元再酸化型半導体コンデンサ用セラミック組成
物。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63135695A JPH0692268B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 |
KR1019890006834A KR910009895B1 (ko) | 1988-06-03 | 1989-05-22 | 환원 재산화형 반도체 콘덴서용 세라믹 조성물 |
GB8912318A GB2219287B (en) | 1988-06-03 | 1989-05-30 | A method for manufacturing a reduction-reoxidation type semiconductive capacitor |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63135695A JPH0692268B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01305855A true JPH01305855A (ja) | 1989-12-11 |
JPH0692268B2 JPH0692268B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=15157748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63135695A Expired - Lifetime JPH0692268B2 (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4987107A (ja) |
JP (1) | JPH0692268B2 (ja) |
KR (1) | KR910009895B1 (ja) |
GB (1) | GB2219287B (ja) |
HK (1) | HK110293A (ja) |
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