JPH0265213A

JPH0265213A - 還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物及び磁器

Info

Publication number: JPH0265213A
Application number: JP21697688A
Authority: JP
Inventors: Junichi Watanabe; 淳一渡辺; Katsuhiko Arai; 克彦荒井; Yasushi Inoue; 泰史井上; Koichiro Tsujiku; 浩一郎都竹
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-05
Also published as: JPH0472368B2

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］本発明は還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物及
び磁器に関する。

［従来の技術］半導体磁器コンデンサの１種として還元再酸化型半導体
磁器コンデンサが知られている。この還元再酸化型半導
体磁器コンデンサの誘電体はチタン酸バリウム系磁器か
ら成り、例えば特公昭６３−２８４９２号公報に開示さ
れているように、炭酸バリウム（Ｂ　ａ　ＣＯ２）と酸
化チタン（Ｔｉ０２）と希土類元素の酸化０Ｉ（Ｎｄ、
Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｌａの酸化物の少なく
とも１種）と、（、ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、　ｃｏ及びＮｉの
内の少なくとも１種の酸化物とから成る混合物（原料組
成物）を用意し、この成形体を形成し、これを酸化性雰
囲気中で焼結させ、得られた焼結体を還元性雰囲気で加
熱処理し、更に酸化性雰囲気中で加熱処理（再酸化処理
）して得る。

［発明が解決しようとする課題］上述の還元再酸化型半導体磁器コンデンサは、小型化、
大容量化が図れ、且つ高い耐電圧を得ることができると
いう特長を有する。しかし、従来の磁器組成物では高耐
電圧を保ったままより一層の大容量化を図ることが困難
であった。即ち、絶縁破壊電圧Ｖｂｄを例えば６００Ｖ
以上にしようとすると、単位面積当りの静電容量Ｃが０
．３〜０．６μＦ／ｃｍ２程度に低下し、逆に容量Ｃを
０．７μＦ／ｃｍ２以上にしようとすると、絶縁破壊電
圧Ｖｂｄが３００〜４００■程度に低下した。

そこで、本発明の目的は、絶縁破壊電圧Ｖｂｄが５００
ｖ以上、単位面積当りの静電容量Ｃが０゜６μＦ／ｃｍ
２以上の還元再酸化型半導体磁器コンデンサを得ること
が可能な磁器組成物及び磁器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するための本発明は、１００００重量部
の主成分と、Ｍｎ（マンガン）に換算して０．０３〜０
．３０重量部のＭｎ化合物と、０．０５〜０．３０重量
部のＢ１２ｏ３（酸化ビスマス）とから成り、前記主成
分が８１．５〜９６．５モル％のＢ　ａ　Ｔ　ｉＯ３（
チタン酸バリウム）と、Ｌａ（ランタン）に換算して１
．０〜４．０モル％のＬ　ａ　２Ｏ３　（酸化ランタン
）と、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｎｄ
（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）及びＹ（イツトリウ
ム）の内の少なくとも１種から成る希土類元素に換算し
て０．５〜３．０モル％の前記希土類元素の酸化物と、
１，９〜１０，０モル％のＴ　ｉ　Ｏ２（酸化チタン）
と、０．１〜１．５モル％のＣａＺｒＯ３（ジルコン酸
カルシウム）とから成ることを特徴とする還元再酸化型
半導体磁器コンデンサ用磁器組成物に係わるものである
。

なお、上記磁器組成物を焼成及び熱処理することにより
、請求項２に示す磁器を得ることができる。

［作　用コ本発明に従う磁器組成物によって還元再酸化型半導体磁
器コンデンサを作製すると、５００Ｖ以上の絶縁破壊電
圧Ｖｂｄを有し且つ０．６μＦ　／　ｃｍ２以上の単位
面積当りの静電容量Ｃを得ることかできる。

［実施例］次に、本発明の詳細な説明する。

第１表の試料Ｎｏ、　１の組成物の主成分を得るために
、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３を２Ｏ００．ＯＯｇ　（９０，８モ
ル％）、Ｌａ２Ｏ３を２９．２３ｇ　（Ｌａに換算して１゜９モ
ル％）、Ｎｄ２ｏ３を１２．７１８　（Ｎｄに換算して０８モル
％）、Ｃｅ　Ｏ２を１１．３８ｇ　（Ｃｅに換算して０７モル
％）、Ｐｒ２Ｏ３を９．３４ｇ　（Ｐｒに換算して０゜６モル
％）、Ｔ　１０２を３１．６９ｇ　＜４．２モル％）、ＣａＺ
ｒＯ３を１６．９３ｇ　（１，０モル％）秤量しな。即
ち、Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３の９０．８モル％と、Ｌａの１
．９モル％と、Ｎｄの０．８モル％と、Ｃｅの０，７モ
ル％と、Ｐｒの０．６モル％と、Ｔ　ｚ　Ｏ２の４．２
モル％と、ＣａＺｒＯ３の１．０モル％との和が１００
モル％となるようにＢａＴｉＯ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎ　ｄ
　２Ｏ３、Ｃｅ　０２、Ｐ　ｒ　２Ｏ３、Ｔ　］　０２
、Ｃａ　Ｚ　ｒ　０３を秤量した。

また、添加成分としてＭ　ｎ　Ｃ０３（炭酸マンカン）
を４．４２ｇ、Ｂｉ２Ｏ３を２．１１ｇ秤量しな。なお
、上記主成分の合計重量と４．４２８のＭ　ｎ　ＣＯ３
との割合は、１００重量部内上記主成分と０，１重量部
のＭｎとの割合に対応する。

また、上記主成分の合計重量と２．１１ｇのＢｉ２Ｏ３
との割合は、１００重量部の上記主成分と０．１重量部
の８１２Ｏ３との割合に対応する。

要するに、１００重量部の主成分に対してＭｎが０．１
重量部となるようにＭ　ｎ　ＣＯ３とＢ　１２Ｏ３を秤
量しな。

次に、上記主成分及び添加成分を湿式混合し、脱水乾燥
後有機バインダを入れて混練し、しかる後、外径１．５
ｍ＋′ｌ、内径０．９ｍｒｎ、厚み０．３ｖｎ、長さ３
．７ｍｎの円筒状成型体を得な。

次に、得られた成型体を大気中１３２Ｏ℃で２時間焼成
して誘電体（絶縁体）磁器の焼結体を得、この誘電体磁
器を還元性雰囲気中１０５０’Ｃで２時間熱処理（半導
体化処理）して半導体磁器に変化させ、更に得られた半
導体磁器を大気中９７０℃で１時間熱処理（再酸化処理
）を行って図面で原理的に示すように半導体磁器１の表
面に誘電体層２を作った。なお、半導体磁器１の組成は
原料組成に対応している。また、表面誘電体層２は半導
体磁器１め酸化物から成る。

次に、表面誘電体層２の上に銀（Ａｇ＞ペーストを塗布
し、８５０℃で１０分間焼付けることによって一対め電
極３．４を形成し、半導体磁器コンデンサを完成させた
。

得られたコンデンサの電極３，４にそれぞれリード線を
半田付けし、単位面積当りの静電容量Ｃ１ｔａｎδ、絶
縁抵抗ＩＲ１絶縁破壊電圧Ｖｂｄを測定したところ、第
２表に示すように、Ｃは０７９　μＦ　／　ｃ　ｍ　２
、ｔａｎδは３．１％、ＩＲは１．８Ｘ１０４ＭΩ、Ｖ
　ｂ　ｄ　４；）ニア　６０　Ｖ　テア−）　ｒ、：。

なお、Ｃ及びｔａｎδは測定電圧０，１■、測定周波数
１ｋＨ２の条件で測定し、ＩＲは直流電圧５　Ｑ　Ｖを
１５秒間印加した後に測定し、Ｖｂｄは直流昇圧破壊方
式で測定した。

大気中での焼成（−次焼成）の温度の変化による特性変
動が少ないことを確かめるなめに、−次焼成温度を１３
１０℃、１３００℃に変えた他は１３２Ｏ℃の場合と同
一条件で半導体コンデンサを作成し、その特性を測定し
たところ、第２表に示すように、Ｃは０．７７及び０．
７５μＦ／ｃｍ２　ｔａｎδは３．１及び３．２％、Ｉ
Ｒはそｔ１４ｉ１．７Ｘ１０４１ＶＩＱ、ｖｂｄは７５
０及び７２Ｏ■であった。

試料Ｎｏ、　２〜４４においても、組成を第１表に示す
ように変えた他は試料Ｎｏ、　１と同一方法でコンデン
サを作り、同一方法で電気的特性を測定した。

磁器組成物の組成を示す第１表において、主成分のＢａ
ＴｉＯ３とＬａとＸとＴ　ｉ　Ｏ２とＣａＺｒ　Ｏ３は
モル％で示されている。主成分に含まれているＸはＣｅ
、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙの内の少なくとも１種から成る
希土類元素である。添加成分のＭｎ及びＢｉ２Ｏ３は主
成分１００重量部に対する添加重量部で示されている。

　Ｏ−一 ■ ］第表第表続き第表（続き第表続き〕第表（続き第表Ｃ続き第表続き第表（続き〕第２表（続き）第１表及び第２表から明らかなように、本発明に従う組
成物によれは、絶縁破壊電圧Ｖｂｄが５００〜８００■
、単位面積当りの静電容量か０６〜０．８μＦ　／　ｃ
　ｍ　２のコンデンサを得ることかできる。

一方、試料Ｎｏ、　２．６．２Ｏ．２１．２３．２６．
２７．３０．３１．３４．３５．３６．３９．４０．４
４では本発明の目的を達成することができない。従って
、これ等は本発明の範囲外のものであり、比較例として
掲載されている。

次に組成の限定理由を説明する。

Ｌａか１．０モル％未満になると、Ｌａの添加効果が小
さくなり過ぎてコンデンサの絶縁破壊電圧Ｖｂｄか目標
値よりも低くなる。一方、Ｌ　ａか４．０モル％よりも
多くなると、表面誘電体層２の誘電率が低くなり、単位
面積当りの静電容量Ｃか目標値よりも小さくなる。従っ
て、Ｌ　ａの好ましい範囲は１０〜４．０モル％である
。

Ｘ　（Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙの少なくとも１種）
か１種又は複数種の合計で０．５モル％未溝になると、
表面誘電体層２の誘電率を上げる効果を十分に得ること
かできなくなり、静電容量Ｃが目標値未満になる。一方
、Ｘが３．０モル％よりも多くなると、絶縁破壊電圧Ｖ
ｂｄか目標値よりも低くなる。従ってＸの好ましい範囲
は０．５〜３．０モル％である。

Ｂ　ａ　Ｔ　１０３を８１．５〜９６．５モル％の範囲
外及びＴ　１０２を１．９〜ＪＯ１０モル％の範囲外に
すると、焼結性か悪くなり、静電容量Ｃ及び絶縁破壊電
圧Ｖｂｄが低下する。

ＣａＺｒＯ３は焼結性改善効果を有するが、０１モル％
未満なとその効果をほとんど得ることができず、１５モ
ル％を越えると表面誘電体層２の誘電率が下がる。従っ
て、Ｃａ、ＺｒＯ３の好ましい範囲は０．１〜１．５モ
ル％である。

Ｍｎを０２Ｏ３重量部未満にすると、表面誘電体Ｎ２を
均一に形成することか困難になり、絶縁破壊電圧Ｖｂｄ
か低下する。Ｍｎを０．３０重量部よりも多くすると、
表面誘電体層２を薄く形成することが困難になり、絶縁
破壊電圧Ｖｂｄを高く保ったまま静電容量Ｃを高くする
ことがきない。

従って、Ｍｎの好ましい範囲は０，０３〜０．３０重量
部である。

Ｂｉ２Ｏ３は一次焼成温度の範囲を広げる効果を有する
が、このＢｉ２Ｏ３が０．０５重量未満だと、その効果
をほとんど期待することができない。Ｂｉ２Ｏ３か０．
３０重量部を越えると、誘電体層２の誘電率が下がり、
静電容量が低下すると共に、焼結状態が悪くなり、絶縁
破壊電圧が下がる。従って、Ｂｉ２Ｏ３め好ましい範囲
は００５〜０．３０の重量部である。

「変形例」本発明は上述の実施例に限定されるしのでなく、例えば
次の変形か可能なものである。

（１）　　Ｍｎ、ＣＯの代りにＭ　ｎ　Ｏ２を使用して
もよい。

（２）　酸化性雰囲気による焼成（焼結）時の温度を１
２６０〜１４００℃、還元性雰囲気の加熱処理温度を９
００〜１１８０°Ｃ１再酸化処理の温度を９００〜１１
００℃の範囲で変えることができる。

（３）　　ＢａＴｉ０　　の代りにＢ　ａ　ＣＯ３とＴ
１０２を出発材料としてもよい。

（４）　電極３．４の内の一方の下の誘電体層２を省く
ことができる。

［発明の効果コ上述のように本発明によれば、絶縁破壊電圧が５００ｖ
以上、単位面積当りの静電容量が０．６μＦ／ｃｍ２以
上の半導体磁器コンデンサを提供することが可能になる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係わる磁器コンデンサを原理的
に示す断面図である。１・・・半導体磁器、２・・・表面誘電体層、３，４・
・・電極。

Claims

【特許請求の範囲】［１］１００．００重量部の主成分と、Ｍｎ（マンガン
）に換算して０．０３〜０．３０重量部のＭｎ化合物と
、０．０５〜０．３０重量部のＢｉ＿２Ｏ＿３（酸化ビ
スマス）とから成り、前記主成分が８１．５〜９６．５
モル％のＢａＴｉＯ＿３（チタン酸バリウム）と、Ｌａ
（ランタン）に換算して１．０〜４．０モル％のＬａ＿
２Ｏ＿３（酸化ランタン）と、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ
（プラセオジム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウ
ム）及びＹ（イットリウム）の内の少なくとも１種から
成る希土類元素に換算して０．５〜３．０モル％の前記
希土類元素の酸化物と、１．９〜１０．０モル％のＴｉ
Ｏ＿２（酸化チタン）と、０．１〜１．５モル％のＣａ
ＺｒＯ＿３（ジルコン酸カルシウム）とから成ることを
特徴とする還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物
。［２］１００重量部の主成分と、０．０３〜０．３０重
量部のＭｎと、Ｂｉ＿２Ｏ＿３に換算して０．０５〜０
．３０の重量部のＢｉとを含有している半導体磁器と、
前記半導体磁器の表面に形成された前記半導体磁器の酸
化物から成る誘電体層とから成り、前記主成分が８１．５〜９６．５モル％のＢａＴｉＯ＿
３と、１．０〜４．０モル％のＬａと、０．５〜３．０
モル％のＸ（但し、ＸはＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＹ
の内の少なくとも１種の希土類元素）と、ＴｉＯ＿２に
換算して１．９〜１０．０モル％のＴｉと、０．１〜１
．５モル％のＣａＺｒＯ＿３とを含むものであることを
特徴とする還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器。