JPH03218964A - 半導体磁器及びその製造方法 - Google Patents

半導体磁器及びその製造方法

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JPH03218964A
JPH03218964A JP2014192A JP1419290A JPH03218964A JP H03218964 A JPH03218964 A JP H03218964A JP 2014192 A JP2014192 A JP 2014192A JP 1419290 A JP1419290 A JP 1419290A JP H03218964 A JPH03218964 A JP H03218964A
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JP
Japan
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mol
sintered body
porcelain
cuo
grain boundary
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JP2014192A
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Osamu Kanda
修 神田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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】 l策上Ω皿里公I 本発明は半導体ER器及びその製造方法に関し、より詳
細には磁器焼結体の粒界層を絶縁化して粒界絶縁層を形
成した半導体m器及びその製造方法に関する。
兜土9孜l 一般に粒界絶縁型半導体GR器コンデンサは結晶粒界に
存在している化合物を誘電体として用い、この粒界層の
厚み及び粒界の化合物の物性を利用して高い誘電率の磁
器コンデンサを得るものである。
例えばSrTi03を主原料として、これに原子価制御
作用があるとされるNb205、Y203等を添加し、
?た焼結助剤としてSiOz、AQzOa . CuO
、MnO2等の一種あるいは数種を組合わせて添加し、
還元雰囲気中で焼成して磁器焼結体を得た後、このm器
焼結体の結晶粒界に絶縁層を形成するためにB1■03
, CuO . MnO■などの金属酸化物を熱拡散さ
せて粒界絶縁型半導体磁器コンデンサを得ていた。
また、特開昭52−98997号公報には、拡散物質と
してB1。03が5〜95mol%およびMnO2が9
5〜5 mol%からなる組成物を熱拡散させ、結晶粒
界に絶縁層を形成した半導体磁器素子が開示されている
89にコンデンサの特性としては、誘電率εappおよ
び絶縁抵抗率ρappが十分に高いことが必要であり、
また、誘電損失tanδ及び静電容量温度変化率TCが
十分に小さいことが望ましい。
そこで、上記特性を得るために、前記S102、A9■
03. CuO . MnLなとの一種あるいは数種を
組合わせた化合物が焼結助剤として用いられ、またBi
203. CuO . MnO■などの金属酸化物が拡
散物質として用いられている。
また、主原料としても前記のSrTiOa以外にBaT
i03、MgTi03、CaTiO3、PbTtOaな
どが用いられている。
明が解決しようとする課題 しかしながら、前記主成分と、前記焼結助剤と、前記拡
散物質などとを組合わせても、コンデンサの特性、すな
わち誘電率ε。,、絶縁抵抗率ρ8,,、誘電損失ta
nδ、静電容量温度変化率TCをすべて良好なレベルに
保つような半導体磁器は未だ得られていない。
特に誘電率ε,pいと静電容量温度変化率TCとの両立
が難しく、また誘電率8.22と静電容量温度変化率T
Cとがともに良好なフィルムコンデンサやマイカコンデ
ンサの台頭もあり、磁器コンデンサは産業上の用途面で
厳しい制限を受けていた。
すなわち、拡散物質としてMnLあるいはCuOを用い
て得られる半導体磁器は、絶縁抵抗率ρ12,は高いが
誘電率ε,,2、誘電損失tanδ、静電容量温度変化
率TCなどが十分ではなく、BirLを用?た場合には
、誘電率εapp及び誘電損失tanδは良好てあるが
絶縁抵抗率ρ8.,および静電容量温度変化率TCが不
十分となるなどの課題があった。
また、前記特開昭52−98997号公報に開示されて
いる拡散物質を用いた場合では、Bi2O3、Cu(1
 . MnO■なとの金属酸化物を単体で使用する場合
と比較すると各特性とも若干は改良されるが十分とは言
えなかった。
一方、特開昭56−74913号公報には、主原料のS
rT103の一部をCaTiO+と置換することにより
静電容量温度変化率TCの改善を図った例が開示されて
いるが、この場合も誘電率εappが劣化し、また静電
容量温度変化率TCもさほど改善されていないなどの課
題があった。
本発明は上記の課題に鑑み発明されたものであって、コ
ンデンサの各電気的特性がバランス良く改善され、特に
誘電率ε8,,と静電容量温度変化率TCとが共に良好
な粒界絶縁型半導体磁器を提供することを目的とし、さ
らに従来製造プロセスを?なうことなく作製できる粒界
絶縁型半導体磁器を提供することを目的としている。
課題を解決するための 段 上記した目的を達成するため本発明に係る半導体磁器は
、 SrTt03が97〜80mol BaTiO3が3〜20mol よりなる主成分100molに対し、NbzOs . 
y2o3のうち少なくとも1種が0.05 〜0.40
molおよびCuOとMnO2とのうち少なくとも1種
が0.10〜0.40molを含む焼結体であって、そ
の結晶粒界が、Bi. Cu. Csを含む酸化物の絶
縁層により形成されていることを特徴とし、また、本発
明に係る半導体磁器の製造方法は、SrTiOaが97
〜80mol BaTi03が3〜20mol よりなる主成分100molに対し、Nb.05. Y
203のうち少なくとも1種が0.05〜0.40mo
lおよびCuOとMnO■とのうち少なくとも1種が0
.10〜0.40molを含む磁器焼結体の表面si2
o3が20−98mol% CuO  が1〜30mol% およびセシウムの炭酸塩または酸化物が1〜70mol
%の割合で混合された混合物を主原料とする組成物を塗
布した後、焼成することを特徴としている。
? 上紀した半導体磁器およびその製造方法によれば,主原
料であるSrTt03、BaTi03に原子価制御剤て
あるNb20. . Y203、および焼結助剤てある
CuOとMnO2などを混合して焼結させた磁器焼結体
の結晶粒界に、さらに粒界絶縁化拡散物質であるB1■
03、CuOおよびセシウムの炭酸塩または酸化物を組
合わせた組成物を拡散させることにより、誘電搦失ta
nδおよび絶縁抵抗率ρappなとの電気的特性が良好
であると共に、誘電率εappおよび静電容量温度変化
率TCなどの電気的特性がバランス良く向上された半導
体磁器が得られる。
夫旌土 以下、本発明に係る実施例を説明する。
なお、以下の説明においては、半導体磁器製造における
還元焼成後の焼結体を磁器焼結体と記し、大気焼成後の
粒界絶縁層の形成された焼結体を半導体磁器と記すこと
とする。
まず上記ER器焼結体の作製方法を説明する。
SrTt03が9 7 〜8 0 mol . BaT
iOaが3〜20molよりなる主成分100molに
対し、これに原子価制御剤としてNb205若しくはY
203のうち少なくとも1種を0.05〜O、40mo
l.焼結助剤としてCuOとMnO 2とのうち少なく
とも1種を0.lO〜0.40molの各範囲で添加し
、さらにバインダーとしてポリビニルアルコールを添加
して混合、造粒後、直径1 0mm、厚さ0.8 mm
の円板形状に加圧成形する。この後円板形状の素体を還
元雰囲気(H21〜15%、N299〜85%)中で1
400〜1540℃程度の温度で4〜10時間焼成し、
磁器焼結体を作製する。
次に、上記方法で得た磁器焼結体の粒界層を絶縁化する
ために.Bi20xが20〜98mol%、CuOが1
〜30mol%およびセシウムの炭酸塩(CS2CO3
、CsHC(13など)または酸化物(CS20、CS
202など)が1〜70mol%の割合で混合された混
合物に分散剤として有機ビヒクル剤等を加えてペースト
状にし、このペーストを上記磁器焼結体の表面に塗布し
、その後大気中で1050〜1350℃で1〜2時間焼
成して、半導体磁器を得る。さらに、この半導体磁器の
両面に銀ペーストを焼き付けて電極を形成すると、粒界
絶縁型半導体磁器コンデンサが得られる。
次に、SrTx03、BaTx03、Nb20s . 
CuO . MnOz、Bi203. CS2CO3の
組成比がそれぞれ異なる混合物を用いて作製した種々の
半導体磁器コンデンサについて、それぞれの電気的特性
を測定した結果を第1表に示す。
第1表において、誘電率ε.pp.、誘電損失tanδ
および20゜Cにおける静電容量値を基準とした−25
゜C〜+85゜C温度範囲での静電容量温度変化率TC
は. AC 1 kHz. IVを印加して測定した値
である。
また、絶縁抵抗率ρappはDC25V印加後1分値の
電流より求めた値である。
また、第1表中*印のものは本発明の範囲内の半導体磁
器コンデンサを示し、それ以外はすべて本発明の範囲外
の半導体磁器コンデンサ及び従来例を示している。
(以 下 余 白) 第1表から明らかなように、本発明の範囲内の半導体G
R器コンデンサは、静電容量温度変化率TCが±lO%
以下に抑えられており、これはEIAj規格のB特性品
の条件を満足している。また、誘電率ε.p..も従来
のものより最高で20倍程度向上しており、誘電損失t
anδおよび絶縁抵抗率ρ1pもEIAJ規格を十分満
足する、従来にない優れた特性を有する半導体磁器コン
デンサも得られている。
方、BaTi03が3 mol未満の半導体磁器コンデ
ンサでは静電容量温度変化率TCが高く、また25mo
l以上では誘電率εa2p、誘電損失tanδが共に劣
化した。焼結助剤、拡散物質については、本発明に係る
組成比以外のものは各電気的特性のいずれかが本発明に
係る組成比のものと比較して劣っていた。
これらの結果から、本発明によれば、従来品に比べて誘
電率ε82,、絶縁抵抗率ρapp、誘電損失tanδ
、静電容量温度変化率TC等の電気的特性がいずれも良
好な半導体コンデンサを作製することがてきる。
なお、上記実施例では銀電極を形成したが、他の公知材
料からなる電極を形成してもよい。また焼成条件も実施
例の条件に限定されるものではなく、焼結体が十分に半
導体化される雰囲気と、粒界層が十分に絶縁化され得る
条件であればよい。
また、上記実施例ではコンデンサに利用する場合につい
て説明したが、他の磁器電子部品、例えばバリスタ、サ
ーミスタなどについても同様に適用することができる。
元旦じじ非果 以上の説明により明らかな如く、本発明に係る半導体磁
器にあっては、SrT103が97〜80mol , 
BaTiOaが3〜20molよりなる主成分100m
olに対し、Nb205、Y203のうち少なくとも1
種が0.05−0.40molおよびCuOとMnLと
のうち少なくとも1種が0.10〜0.40molを含
む焼結体であって、その結晶粒界が、Bi. Cu. 
Csを含む酸化物の絶縁層により形成されているので、
誘電率ε8p.、誘電損失tanδ、絶縁抵抗率ρmp
pおよび静電容量温度変化率TC等の各電気的特性をバ
ランス良く向上させることができ、特に誘電率εapp
と静電容量温度変化率TCとが共に良好な半導体磁器を
得ることができる。
また、製造方法においても、粒界絶縁化拡散物質として
Biz03が20〜98mol%,  CuOが1〜3
0mol%およびセシウムの炭酸塩または酸化物が1〜
70mol%の割合で分散混合された混合物を主原料と
する組成物に分散剤を加えてペースト状にし、このペー
ストを上記磁器焼結体の表面に塗布し、再び焼成して半
導体GR器を生成しているので、従来技術のプロセスを
損なうことな《、誘電率εapp、誘電損失tanδ、
絶縁抵抗率pappおよび静電容量温度変化率TC等の
各電気的特性に優れ、特に誘電率εappと静電容量温
度変化率TCとが共に良好な半導体磁器を得ることがで
きる。
この結果、高価なフイルムコンデンサに近い特性を有し
ながら、しかも安価な価格で提供することができる半導
体磁器を得ることができる。
また、電気あるいは電子回路に使用するにあたり実装面
、コスト面において有利なものとなり、電気・電子機器
のコストダウンを図る上で有効なものを提供できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) SrTiO_3が97〜80molBaTiO
    _3が3〜20mol よりなる主成分100molに対し、Nb_2O_5、
    Y_2O_3のうち少なくとも1種が0.05〜0.4
    0molおよびCuOとMnO_2とのうち少なくとも
    1種が0.10〜0.40molを含む焼結体であって
    、その結晶粒界が、Bi、Cu、Csを含む酸化物の絶
    縁層により形成されていることを特徴とする半導体磁器
  2. (2) SrTiO_3が97〜80molBaTiO
    _3が3〜20mol よりなる主成分100molに対し、Nb_2O_5、
    Y_2O_3のうち少なくとも1種が0.05〜0.4
    0molおよびCuOとMnO_2とのうち少なくとも
    1種が0.10〜0.40molを含む磁器焼結体の表
    面に Bi_2O_3が20〜98mol% CuOが1〜30mol% およびセシウムの炭酸塩または酸化物が1〜70mol
    %の割合で混合された混合物を主原料とする組成物を塗
    布した後、焼成することを特徴とする半導体磁器の製造
    方法。
JP2014192A 1990-01-23 1990-01-23 半導体磁器及びその製造方法 Pending JPH03218964A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05275266A (ja) * 1992-03-24 1993-10-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 半導体磁器組成物及びその製造方法
US7442252B2 (en) * 2003-05-21 2008-10-28 Japan Science And Technology Agency Method for producing single crystal of multi-element oxide single crystal containing bismuth as constituting element

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05275266A (ja) * 1992-03-24 1993-10-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 半導体磁器組成物及びその製造方法
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