JPH03285868A

JPH03285868A - 粒界絶縁型半導体磁器組成物及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03285868A
Application number: JP2085247A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takada; 高田　靖; Toshiaki Murakami; 俊昭村上; Junichi Yamagishi; 淳一山岸
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-17
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0761894B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、磁器コンデンサ等に用いるための粒界絶縁型
半導体磁器組成物に関する。

［従来の技術］従来、小型で容量の大きいコンデンサとして、粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサが知られている。

粒界絶縁型半導体磁器コンデンサは、結晶粒界を絶縁化
することにより実効誘電率を大きくしたものである。

粒界絶縁型半導体磁器コンデンサに用いられる磁器組成
物としては、主成分に、チタン酸ストロンチウムまたは
チタン酸バリウムを用い、原子価制御用助剤として、Ｎ
ｂｚ　Ｏｓ　、Ｙｚ　Ｏｓ　、Ｄｙ２０、等を添加し、
さらに、焼結助剤として、Ｍｎｏ、　、Ｂ　ｉ２０．　
、Ｃｕｂ、Ｓ　ｔ０２等が用いられる。

例えば、特開昭５６−５４０２６には、（Ｓｒ１−＋１
　Ｂａ、）Ｔｉｏ３　（ｘ＝０．３０〜０．５０）を主
体とし、その他にチタン酸塩、ジルコン酸塩を含んだ主
成分に対してＬａ、Ｙなどの希土類元素、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｗなどのような半導体化剤とＭｎを含有し、結晶粒界が
Ｍｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＢおよびＳｉのうちの少なく
とも１種（ただし、Ｂ、Ｂｉのいづれか１種のみは除く
）により絶縁体化されてなる最大粒径が１００μｍ以上
の粒界絶縁型半導体磁器組成物である。

近年、磁器コンデンサの小型化の要求に伴い、粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサにおいても、より小型化、薄形
化の要求が高まっている。

［発明が解決しようとする課題］従来の粒界絶縁型半導体磁器では、見掛は誘電率を大き
くする必要から粒径を比較的大きくしていた。しかしな
がら、近年の要求に従い、磁器組成物の層を薄くした場
合には、厚み当りの結晶粒子の数が少なくなってしまう
。そのため、単位厚さ当りの絶縁破壊電圧が小さくなり
、その結果、誘電率と絶縁破壊電圧との積が小さくなっ
てしまっていた。その結果、粒界絶縁型半導体磁器コン
デンサの薄型化、小型化が困難であった。

本発明は、最大粒径を５０〜７０μｍに制御可能であり
、かつ、厚み当りの誘電率と絶縁破壊電圧との積が大き
い粒界絶縁型半導体磁器組成物および゛その製造方法を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するために、以下の組成の粒
界絶縁型半導体磁器組成物を提供する。

すなわち、（ｓｒｓ−ｘ　Ｂａ、Ｍ、）Ｔｉｎ　Ｏ１＋
ｍＮ＋ｎＺ　（但、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、及び希土類
元素のうち少なくとも１種類、Ｎは、Ｍｎ、Ａｌ、及び
Ｓｉのうち少なくとも１種類、Ｚは、Ｇｅ、Ｆｅの一方
又は両方）で表され、ｘ、ｙ、ｊ、ｍ、ｎがそれぞれ、
０．０００１≦Ｘ≦００５．０．００１≦ｙ≦０．０３
．０．９９０≦１≦１．０１０．０．０００１≦ｍ≦０
．０１．０．００１≦ｎ≦０．０３の範囲にある半導体
磁器の結晶粒界が、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂ、及びＳｉの
うち少なくとも１種を含む化合物により絶縁された粒界
絶縁型半導体磁器組成物である。

また、一般式（Ｓｒ＋−ｘ　Ｂａｇ　Ｍｙ　）Ｔｉｓ　
Ｏ１十ｍＮ＋ｎＺ　（イ旦、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、及
び希土類元素のうち少なくとも１種類、ＴＪは、Ｍｎ、
Ａｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種類、Ｚは、Ｇｅ、
Ｆｅの一方又は両方）で表され、Ｘ、ｙ，ｌ，ｍ，ｎが
、それぞれ、０．０００１≦Ｘ≦０．０５．０．００１
≦ｙ≦０．０３．０．９９０≦１≦１．０１０．０．０
００１≦ｍ≦０゜０１．０．００１≦ｎ≦０．０３、の
範囲になるように配合した後、焼成することによって半
導体磁器を得る工程と、前記工程によって得られた半導
体磁器の結晶粒界をＣｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂ、及びＳｉの
うち少なくとも１種を含む化合物を用いて絶縁化する工
程とを有する粒界絶縁型半導体磁器組成物の製造方法で
ある。

以下、本発明の数値範囲の限定理由について説明する。

本発明のＸの範囲は、０．０００１≦Ｘ≦０゜０５であ
る。すなわち、０．０００１未満では、原材料の精製が
困難であり実用上問題がある。また、０．０５よりも大
きいと、見掛は誘電率が低下してしまい、本発明の目的
を達成することができない。

一般式中Ｍとして用いられるＮｂ、Ｔａ、Ｗ、及び希土
類元素のうち少なくとも１種類の含有範囲を示すｙの範
囲は、０．００１≦ｙ≦０．０３である。０．００１未
満であっても、０．０３よりも大きくても、見掛は誘電
率が低下してしまい、本発明の目的を達成することがで
きない。

一般式中のＴｉの含有範囲を示す１の範囲は、０．９９
０≦１≦１．０１０である。０．９９０未満では、粒径
７０μｍよりも大きい結晶粒子が生じてし猷う。また、
１．０１０よりも大きくなると、結晶粒子の平均粒径が
５０μｍ以下になってしまい、十分な見掛は誘電率を得
ることができなくなり、本発明の目的を達成することが
できない一般式中Ｎとして用いられるＭｎ、Ａｌ、及びＳｉのう
ち少なくとも１種類の含有範囲を示すｍの範囲は、０．
０００１≦ｍ≦０．０１である。

０．０００１未満では、十分な見掛は誘電率を得ること
ができなくなり望ましくない、また、０゜０１よりも大
きいと、見掛は誘電率が低下してしまい、また、誘電体
損失も悪くなり、本発明の目的を達成することができな
い。

一般式中Ｚとして用いられるＧｅ、Ｆｅの一方又は両方
を含有させることにより、結晶粒子の制御が可能になる
。その範囲を示すｎの範囲は、０゜００１≦ｎ≦０．０
３である。０．００１未満では、８０μｍよりも大きい
結晶粒子が生じ、絶縁破壊電圧が低くなる。また、０．
０３よりも大きいと、焼成温度が高くなり、また絶縁破
壊電圧も低くなり、本発明の目的を達成することができ
ない。

なお、一般式中、ｍ及びｎは、酸化物の形で含まれる場
合には、例えば一般にｘａ　ｏｂとして示されるものを
、Ｘ　Ｏｂ／ａの形に直したときのＸの元素の量で表さ
れる。

また、本発明記載の数値は、すべてモル（ｓｏ　Ｉ　）
で示した値である。

［実施例］以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

まず、第１表の試料番号１の調製方法とその電気的特性
について説明する。

ＳｒＣ○、　、ＢａＣ０，、Ｔｉ０ｚ　、Ｙ２０３、Ｍ
ｎＯ□、ＧｅＯ２の化合物を第１表に示す組成比になる
ように配合し、１１５０℃で２時間仮焼を行った。

これを粉砕し、アクリル系バインダを１０ｗｔ％加え、
攪拌した後、５０メツシユのふるいで造粒し、成形圧力
１　ｔｏｎ／ＣＩ’　、直径１２．５ｍｍ、肉厚０．３
ｍｍの円板に成形した。

得られた円板状成形体を、窒素９８ｖｏｌＸ、水素２Ｖ
ＯＩ％からなる還元雰囲気にて１４００℃で３時間焼成
し、半導体磁器を得た。

得られた半導体磁器の表面に金属酸化物ペースト、具体
的には、Ｂｉ２Ｏ３を４　Ｑ　ｗ　ｔ％、ｐｂ、０４を
４６　ｗ　ｔ％、Ｂ２Ｏ３を７　ｗ　ｔ％、ＣｕＯを６
　ｗ　ｔ％、５ｉＯｚをｌ　ｗ　ｔ％および樹脂を溶剤
に添加したペーストを塗布し、１１５０℃で２時間熱拡
散させ、結晶粒界を絶縁化した。

さらに、この粒界絶縁型半導体磁器の表面に銀ペースト
を印刷することによって塗布し、８００℃で１時間焼き
付けることによってコンデンサを作成した。

（以下余白）第１表第２表得られたコンデンサの電気的特性を測定したところ、第
２表の試料番号１に示す結果を得ることができた。

試料番号２以降の組成物についても、同様の条件にてコ
ンデンサを作成し、同様の条件にて電気的特性を測定し
た。

表中、見掛は誘電率（ε）、誘電体損失（ｔａｎδ）は
、温度２５℃にて周波数１　ｋＨｚ、電圧ＩＶｙｍＳで
測定した値であり、絶縁抵抗（ＩＲ）は、温度２５℃に
て２５Ｖの直流電圧を印加した１５秒後の値であり、温
度特性（ＴＣ）は、温度２０℃を基準とし、−２５℃〜
８５℃の温度範囲における最大容量変化率の値であり、
表中、上段は、最大容量増加率を示し、下段は、最大容
量減少率を示す。また、誘電率と絶縁破壊電圧との積（
ｇＸＢＤＶ）は、１ｍｍ当りの誘電率と絶縁破壊電圧と
の積を示す。

なお、表中、試料番号の右上に示される本は、本発明の
範囲外の試料、すなわち、比較例であることを示す。

本実施例の試料番号１〜４．７〜９．１２〜１４．１７
〜１９及び２２〜２４に示されるように、本発明によれ
ば、最大粒径が５０〜７０μｍであり、絶縁抵抗が１５
００ＭΩ以上であり、かつ、誘電率と絶縁破壊電圧との
積が７．０ＸＩＯ７以上の粒界絶縁型半導体磁器組成物
を得ることができる。

一方、本発明の範囲外の試料番号５．６．１Ｏ１１１，
１５，１６，２０，２１，２５においては、本発明の目
的を達成することができない。

なお、本発明者らは、表中に示される実施例の組成に限
られず、特許請求の範囲に記載された組成範囲であれば
、本発明の範囲内の他の物質であっても本発明の効果を
得ることができることがわかっている。

［効果コ本発明によれば、最大粒径を５０〜７０μｍに制御可能
であり、かつ、厚み当りの誘電率と絶縁破壊電圧との積
が大きい粒界絶縁型半導体磁器組成物およびその製造方
法を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式（Ｓｒ＿１＿−＿ｘＢａ＿ｘＭ＿ｙ）Ｔｉ
＿ｌＯ＿３＋ｍＮ＋ｎＺ（但、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、
及び希土類元素のうち少なくとも１種類、Ｎは、Ｍｎ、
Ａｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種類、Ｚは、Ｇｅ，
Ｆｅの一方又は両方）で表され、ｘ，ｙ，ｌ，ｍ，ｎがそれぞれ０．０００１≦Ｘ≦０．０５０．００１≦ｙ≦０．０３０．９９０≦ｌ≦１．０１００．０００１≦ｍ≦０．０１０．００１≦ｎ≦０．０３の範囲にある半導体磁器の結晶粒界が、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐ
ｂ、Ｂ、及びＳｉのうち少なくとも１種を含む化合物に
より絶縁された粒界絶縁型半導体磁器組成物。（２）一般式（Ｓｒ＿１＿−＿ｘＢａ＿Ｍ＿ｙ）Ｔｉ＿
ｌＯ＿３＋ｍＮ＋ｎＺ（但、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、及
び希土類元素のうち少なくとも１種類、Ｎは、Ｍｎ、Ａ
ｌ、及びＳｉのうち少なくとも１種類、Ｚは、Ｇｅ、Ｆ
ｅの一方又は両方）で表され、ｘ、ｙ、ｌ、ｍ、ｎがそれぞれ０．０００１≦ｘ≦０．０５０．００１≦ｙ≦０．０３０．９９０≦ｌ≦１．０１００．０００１≦ｍ≦０．０１０．００１≦ｎ≦０．０３の範囲になるように配合した後、焼成することによって
半導体磁器を得る工程と、前記工程によって得られた半導体磁器の結晶粒界をＣｕ
、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｂ、及びＳｉのうち少なくとも１種を含
む化合物を用いて絶縁化する工程とを有する粒界絶縁型
半導体磁器組成物の製造方法。