JPH0562808A - 磁器組成物及びその製造方法 - Google Patents
磁器組成物及びその製造方法Info
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- JPH0562808A JPH0562808A JP3062887A JP6288791A JPH0562808A JP H0562808 A JPH0562808 A JP H0562808A JP 3062887 A JP3062887 A JP 3062887A JP 6288791 A JP6288791 A JP 6288791A JP H0562808 A JPH0562808 A JP H0562808A
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- grain boundary
- cuo
- grain
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 (Sr1-xCax)(Ti1-y AyBz)uO3 （式中、ＡはNb
及びSbから選んだ１種または２種の元素で、ＢはCu及び
Mnから選んだ１種または２種の元素で、ｕ、ｘ、ｙ及び
ｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ≦０．
３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦０．０５の範囲の
値）で示される組成を有し、結晶粒界層にBi、Cu、Naな
らびにSi及びAlから選んだ１種または２種を有する半導
体磁器物質。 【効果】 大きな非直線係数αを有するとともに誘電率
が高く、しかも高耐圧でかつ誘電損失が小さい、コンデ
ンサ特性とバリスタ特性との双方に優れた磁器組成物を
得ることができる。従って、電気、電子機器の小型化を
図る上で非常に有効なものとなり、電気、電子機器への
使用価値のきわめて高いものを製造することができる。
及びSbから選んだ１種または２種の元素で、ＢはCu及び
Mnから選んだ１種または２種の元素で、ｕ、ｘ、ｙ及び
ｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ≦０．
３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦０．０５の範囲の
値）で示される組成を有し、結晶粒界層にBi、Cu、Naな
らびにSi及びAlから選んだ１種または２種を有する半導
体磁器物質。 【効果】 大きな非直線係数αを有するとともに誘電率
が高く、しかも高耐圧でかつ誘電損失が小さい、コンデ
ンサ特性とバリスタ特性との双方に優れた磁器組成物を
得ることができる。従って、電気、電子機器の小型化を
図る上で非常に有効なものとなり、電気、電子機器への
使用価値のきわめて高いものを製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁器組成物及びその製造
方法、より詳細には電子機器等において発生するノイ
ズ、パルス、静電気等から半導体部品及び回路を保護す
るために利用される容量性バリスタと呼称される電子部
品を構成するための磁器組成物及びその製造方法に関す
る。
方法、より詳細には電子機器等において発生するノイ
ズ、パルス、静電気等から半導体部品及び回路を保護す
るために利用される容量性バリスタと呼称される電子部
品を構成するための磁器組成物及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ及びＯＡ機器等の情報処理
装置の普及にともない、これらデジタル機器が発生する
ノイズによるＩＣ、トランジスタ等の半導体部品の誤動
作が問題となっており、また、半導体部品はサージ、パ
ルス、静電気等の高電圧で破壊されやすいという欠点が
あるので、電子回路にバリスタ素子を組み込んでそれぞ
れの部品を保護することが行なわれている。
装置の普及にともない、これらデジタル機器が発生する
ノイズによるＩＣ、トランジスタ等の半導体部品の誤動
作が問題となっており、また、半導体部品はサージ、パ
ルス、静電気等の高電圧で破壊されやすいという欠点が
あるので、電子回路にバリスタ素子を組み込んでそれぞ
れの部品を保護することが行なわれている。
【０００３】バリスタとは印加電圧により抵抗値が非直
線的に変化する機能素子であり、その電圧−電流特性
は、
線的に変化する機能素子であり、その電圧−電流特性
は、
【０００４】
【数１】
【０００５】で表わされる。ここで、Ｉは素子を流れる
電流値、Ｋはバリスタ固有係数、Ｖはバリスタ両端にか
かる電圧値、αは非直線性を示す係数（非直線係数）で
ある。
電流値、Ｋはバリスタ固有係数、Ｖはバリスタ両端にか
かる電圧値、αは非直線性を示す係数（非直線係数）で
ある。
【０００６】バリスタの評価は非直線係数αで表わさ
れ、非直線係数αが大きければ、それに伴ってバリスタ
効果も大きくなる。 SiC系バリスタの非直線係数αは３
〜７、ZnO 系バリスタの非直線係数αは５０〜１００に
もなる。しかし、SiC、 ZnO系等の従来のバリスタは静電
容量が低いため、高周波成分を持つノイズを殆ど吸収す
ることができなかった。
れ、非直線係数αが大きければ、それに伴ってバリスタ
効果も大きくなる。 SiC系バリスタの非直線係数αは３
〜７、ZnO 系バリスタの非直線係数αは５０〜１００に
もなる。しかし、SiC、 ZnO系等の従来のバリスタは静電
容量が低いため、高周波成分を持つノイズを殆ど吸収す
ることができなかった。
【０００７】他方、セラミックコンデンサは見掛けの比
誘電率εapp が高く、ZnO 系バリスタの１０〜２０倍程
度であり、このため前記ノイズ等の吸収、除去に利用さ
れているが、逆に高電圧には弱く、サージ等により破壊
されるといった欠点を有していた。そこで、ZnO 系バリ
スタとコンデンサとを組み合わせて並列回路を構成し、
コンデンサに高周波ノイズを吸収させる一方、バリスタ
で高電圧を吸収、除去することが行なわれていたが、こ
のことは電子機器の小型化に反し、実装面で非常に不利
であった。そこで、一つの素子でコンデンサ特性及びバ
リスタ特性の両機能を有し、SrTiO3を主成分とする複合
機能素子として容量性バリスタが開発され実用化されて
いる。
誘電率εapp が高く、ZnO 系バリスタの１０〜２０倍程
度であり、このため前記ノイズ等の吸収、除去に利用さ
れているが、逆に高電圧には弱く、サージ等により破壊
されるといった欠点を有していた。そこで、ZnO 系バリ
スタとコンデンサとを組み合わせて並列回路を構成し、
コンデンサに高周波ノイズを吸収させる一方、バリスタ
で高電圧を吸収、除去することが行なわれていたが、こ
のことは電子機器の小型化に反し、実装面で非常に不利
であった。そこで、一つの素子でコンデンサ特性及びバ
リスタ特性の両機能を有し、SrTiO3を主成分とする複合
機能素子として容量性バリスタが開発され実用化されて
いる。
【０００８】容量性バリスタには、SrTiO3系（特開昭56
-36103号公報）、Sr1-xBaxTiO3系（特開昭59-92503号公
報）等がある。これらの容量性バリスタは、Srを主成分
とし、副成分としてCaの他に半導体化剤であるNb、Y、 L
a、 W、 Ta、 Dy等、非直線性改善剤としてCu、Co、Mn、N
i、V 等、焼結助剤であるSi、Al、B 等を組み合わせて
添加したものを還元雰囲気中で焼成して磁器焼結体を得
た後、この磁器焼結体の結晶粒界に絶縁層を形成するた
めに、拡散物質としてNa化合物とB2O3、Sb2O3 、Bi2O
3 、TiO2、MoO3、WO3 等が用いられている（特開昭61-1
31501 号公報）。また、半導体磁器物質の中にはSr1-xC
axTiO3にNbあるいはY とCuあるいはMnを添加し、結晶粒
界にBi、Cu、Naを拡散させた組成物がある。
-36103号公報）、Sr1-xBaxTiO3系（特開昭59-92503号公
報）等がある。これらの容量性バリスタは、Srを主成分
とし、副成分としてCaの他に半導体化剤であるNb、Y、 L
a、 W、 Ta、 Dy等、非直線性改善剤としてCu、Co、Mn、N
i、V 等、焼結助剤であるSi、Al、B 等を組み合わせて
添加したものを還元雰囲気中で焼成して磁器焼結体を得
た後、この磁器焼結体の結晶粒界に絶縁層を形成するた
めに、拡散物質としてNa化合物とB2O3、Sb2O3 、Bi2O
3 、TiO2、MoO3、WO3 等が用いられている（特開昭61-1
31501 号公報）。また、半導体磁器物質の中にはSr1-xC
axTiO3にNbあるいはY とCuあるいはMnを添加し、結晶粒
界にBi、Cu、Naを拡散させた組成物がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
SrTiO3系バリスタは、バリスタ特性とコンデンサ特性の
両方の機能を持つ複合機能素子であり、かつ小型である
という特徴をもつため、ＩＣ及びＬＳＩ等が組み込まれ
る小型電子機器の保護に適している。しかし、電子回路
の高密度化、低定格電圧化技術の発達により、バリスタ
としてより大きな非直線係数α及び低バリスタ電圧を有
し、かつコンデンサとして高い静電容量、低誘電損失を
持ったものが望まれている。
SrTiO3系バリスタは、バリスタ特性とコンデンサ特性の
両方の機能を持つ複合機能素子であり、かつ小型である
という特徴をもつため、ＩＣ及びＬＳＩ等が組み込まれ
る小型電子機器の保護に適している。しかし、電子回路
の高密度化、低定格電圧化技術の発達により、バリスタ
としてより大きな非直線係数α及び低バリスタ電圧を有
し、かつコンデンサとして高い静電容量、低誘電損失を
持ったものが望まれている。
【００１０】これまで、高静電容量でかつ低バリスタ電
圧を得るためには、素体の肉厚を薄くするか、あるいは
結晶粒子を大きくするか、いずれかの方法がとられてい
た。しかし、素体の肉厚を薄くする方法では強度が低下
し、素子が電気的に破壊されやすくなり耐圧が低下する
ために限界があり、また、結晶粒子を大きくする方法で
は焼成時に異常粒成長が起きて均一な粒子径が得られな
いので、非直線係数αが低下し、素子が電気的に破壊さ
れやすくなり耐圧が低下するという課題があった。
圧を得るためには、素体の肉厚を薄くするか、あるいは
結晶粒子を大きくするか、いずれかの方法がとられてい
た。しかし、素体の肉厚を薄くする方法では強度が低下
し、素子が電気的に破壊されやすくなり耐圧が低下する
ために限界があり、また、結晶粒子を大きくする方法で
は焼成時に異常粒成長が起きて均一な粒子径が得られな
いので、非直線係数αが低下し、素子が電気的に破壊さ
れやすくなり耐圧が低下するという課題があった。
【００１１】本発明は上記した課題に鑑み発明されたも
のであって、見掛けの比誘電率が高く、非直線係数αが
大きく、しかも高耐圧かつ誘電損失が小さい機能素子を
得ることができる高誘電率バリスタ用の磁器組成物及び
その製造方法を提供することを目的としている。
のであって、見掛けの比誘電率が高く、非直線係数αが
大きく、しかも高耐圧かつ誘電損失が小さい機能素子を
得ることができる高誘電率バリスタ用の磁器組成物及び
その製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る磁器組成物は、(Sr1-xCax)(Ti1-y AyBz)
uO3 （式中、ＡはNb及びSbから選んだ１種または２種の
元素で、ＢはCu及びMnから選んだ１種または２種の元素
で、ｕ、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．
２０、０＜ｘ≦０．３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦
０．０５の範囲の値）で示される組成を有し、結晶粒界
層にBi、Cu、NaならびにSi及びAlから選んだ１種または
２種を有することを特徴としている。
に本発明に係る磁器組成物は、(Sr1-xCax)(Ti1-y AyBz)
uO3 （式中、ＡはNb及びSbから選んだ１種または２種の
元素で、ＢはCu及びMnから選んだ１種または２種の元素
で、ｕ、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．
２０、０＜ｘ≦０．３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦
０．０５の範囲の値）で示される組成を有し、結晶粒界
層にBi、Cu、NaならびにSi及びAlから選んだ１種または
２種を有することを特徴としている。
【００１３】また、上記記載の磁器組成物の製造方法に
おいて、SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5 及びSb
2O5 から選んだ１種または２種と、CuO及びMnO2から選
んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選んだ１種
または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半導体化
焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa2CO3を
含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成することを特徴と
している。
おいて、SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5 及びSb
2O5 から選んだ１種または２種と、CuO及びMnO2から選
んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選んだ１種
または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半導体化
焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa2CO3を
含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成することを特徴と
している。
【００１４】
【作用】磁器は固体拡散を主な過程とする焼結を経て作
成されるが、この焼結に伴う結晶粒子間の反応により結
晶粒子が成長する。静電容量を有するバリスタの特性の
うち、バリスタとしての特性は主として上記結晶粒子間
の粒界が持つ特性を利用するものである。従って、バリ
スタ電圧Ｖ1mA 及び非直線係数αは、２つの電極間に存
在する結晶粒界の性質及び数によって決定される。一
方、コンデンサとしての特性である見掛けの比誘電率ε
app は粒界の誘電率εg を用いて
成されるが、この焼結に伴う結晶粒子間の反応により結
晶粒子が成長する。静電容量を有するバリスタの特性の
うち、バリスタとしての特性は主として上記結晶粒子間
の粒界が持つ特性を利用するものである。従って、バリ
スタ電圧Ｖ1mA 及び非直線係数αは、２つの電極間に存
在する結晶粒界の性質及び数によって決定される。一
方、コンデンサとしての特性である見掛けの比誘電率ε
app は粒界の誘電率εg を用いて
【００１５】
【数２】
【００１６】で表わされ、全体の静電容量Ｃは
【００１７】
【数３】
【００１８】で与えられる。ここで、r:結晶粒子径、t:
粒界層の厚さ、S:電極面積、d:電極間距離をそれぞれ表
わしている。
粒界層の厚さ、S:電極面積、d:電極間距離をそれぞれ表
わしている。
【００１９】従って、静電容量Ｃは結晶粒子径ｒに比例
し、粒界層の厚さｔに反比例する。このような構造を持
つSrTiO3系バリスタでは、結晶粒子径を大きくすると電
極間に存在する結晶粒界の数が少なくなるため、バリス
タ電圧は減少し、かつ見掛けの比誘電率εapp 及び静電
容量Ｃは大きくなる。しかし一般に、SrTiO3磁器は異常
粒成長を起こして混粒組織になりやすいため、結晶粒子
径の大きな組織では電流の流れる方向の粒界の数が場所
によって異なり、かつ各粒界層の厚さや成分分布にバラ
ツキを生じ、その結果、個々の粒界に印加される電圧及
び個々の粒界の粒界障壁の高さにバラツキが生じる。こ
のような構造では印加電圧に対する電流の立ち上がりの
鋭さを表わす指標である非直線係数αは低下する。従っ
て、高静電容量、低バリスタ電圧、高非直線係数、低誘
電損失及び高耐圧のすべての要求を満足するためには、
異常粒成長を抑制し、均一で大きな結晶粒径を持つ組織
にすることが必要であり、それとともに粒界障壁の形成
に寄与する酸素が適当な濃度で均一に拡散しやすい粒界
を作る組成を選択する必要がある。
し、粒界層の厚さｔに反比例する。このような構造を持
つSrTiO3系バリスタでは、結晶粒子径を大きくすると電
極間に存在する結晶粒界の数が少なくなるため、バリス
タ電圧は減少し、かつ見掛けの比誘電率εapp 及び静電
容量Ｃは大きくなる。しかし一般に、SrTiO3磁器は異常
粒成長を起こして混粒組織になりやすいため、結晶粒子
径の大きな組織では電流の流れる方向の粒界の数が場所
によって異なり、かつ各粒界層の厚さや成分分布にバラ
ツキを生じ、その結果、個々の粒界に印加される電圧及
び個々の粒界の粒界障壁の高さにバラツキが生じる。こ
のような構造では印加電圧に対する電流の立ち上がりの
鋭さを表わす指標である非直線係数αは低下する。従っ
て、高静電容量、低バリスタ電圧、高非直線係数、低誘
電損失及び高耐圧のすべての要求を満足するためには、
異常粒成長を抑制し、均一で大きな結晶粒径を持つ組織
にすることが必要であり、それとともに粒界障壁の形成
に寄与する酸素が適当な濃度で均一に拡散しやすい粒界
を作る組成を選択する必要がある。
【００２０】そこで、上記した構成によれば、(Sr1-xCa
x)(Ti1-y AyBz)uO3 （式中、ＡはNb及びSbから選んだ１
種または２種の元素で、ＢはCu及びMnから選んだ１種ま
たは２種の元素で、ｕ、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．
８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ≦０．３０、０＜ｙ≦０．
０５、０＜ｚ≦０．０５の範囲の値）で示される組成を
有し、結晶粒界層にBi、Cu、NaならびにSi及びAlから選
んだ１種または２種を有し、見掛けの比誘電率が高いと
ともに、非直線係数αが大きく、しかも高耐圧かつ誘電
損失が小さい機能素子を得ることができる高誘電率バリ
スタ用の磁器組成物が得られる。
x)(Ti1-y AyBz)uO3 （式中、ＡはNb及びSbから選んだ１
種または２種の元素で、ＢはCu及びMnから選んだ１種ま
たは２種の元素で、ｕ、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．
８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ≦０．３０、０＜ｙ≦０．
０５、０＜ｚ≦０．０５の範囲の値）で示される組成を
有し、結晶粒界層にBi、Cu、NaならびにSi及びAlから選
んだ１種または２種を有し、見掛けの比誘電率が高いと
ともに、非直線係数αが大きく、しかも高耐圧かつ誘電
損失が小さい機能素子を得ることができる高誘電率バリ
スタ用の磁器組成物が得られる。
【００２１】また、上記記載の磁器組成物の製造方法に
おいて、SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5 及びSb
2O5 から選んだ１種または２種と、CuO及びMnO2から選
んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選んだ１種
または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半導体化
焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa2CO3を
含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成することにより、
従来技術のプロセスを損なうことなく、コンデンサ特性
とバリスタ特性との双方に優れた磁器組成物が得られ
る。
おいて、SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5 及びSb
2O5 から選んだ１種または２種と、CuO及びMnO2から選
んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選んだ１種
または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半導体化
焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa2CO3を
含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成することにより、
従来技術のプロセスを損なうことなく、コンデンサ特性
とバリスタ特性との双方に優れた磁器組成物が得られ
る。
【００２２】各成分を上記した範囲に限定したのは、(S
r1-xCax)(Ti1-y AyBz)uO3 のｘの値が０では非直線係数
αは改善されず、ｘの値の範囲が０．３０を越えると、
バリスタ電圧が高くなるためである。
r1-xCax)(Ti1-y AyBz)uO3 のｘの値が０では非直線係数
αは改善されず、ｘの値の範囲が０．３０を越えると、
バリスタ電圧が高くなるためである。
【００２３】また、ｙの値が０では半導体化が十分に進
まない。一方、ｙの値の範囲が０．０５を越えると未反
応の半導体化剤が粒界に偏析し、拡散工程での粒界の高
抵抗化を著しく妨げることとなる。
まない。一方、ｙの値の範囲が０．０５を越えると未反
応の半導体化剤が粒界に偏析し、拡散工程での粒界の高
抵抗化を著しく妨げることとなる。
【００２４】また、ｚの値が０では酸素の拡散が不均一
となり、非直線係数αは改善されない。一方、ｚの値の
範囲が０．０５を超えると見掛けの比誘電率εapp が低
下する。
となり、非直線係数αは改善されない。一方、ｚの値の
範囲が０．０５を超えると見掛けの比誘電率εapp が低
下する。
【００２５】SiO2及びAl2O3 は鉱化剤であり、均一な粒
径を形成させ、高耐圧で高非直線係数αを維持させる。
また、（SrCa)／（Ti A B) 比が０．８５≦ｕ≦１．２
０で非化学量論的あっても、余剰成分を粒界に析出さ
せ、安定高特性を維持させる作用がある。従って、SiO2
あるいはAl2O3 が含有されてない場合は、１００Ｖの電
圧を１分間印加した後にバリスタとしての特性が消滅す
ることがあり、耐圧がない。
径を形成させ、高耐圧で高非直線係数αを維持させる。
また、（SrCa)／（Ti A B) 比が０．８５≦ｕ≦１．２
０で非化学量論的あっても、余剰成分を粒界に析出さ
せ、安定高特性を維持させる作用がある。従って、SiO2
あるいはAl2O3 が含有されてない場合は、１００Ｖの電
圧を１分間印加した後にバリスタとしての特性が消滅す
ることがあり、耐圧がない。
【００２６】さらに、Bi2O3 、CuO 及びNaの炭酸塩また
は酸化物は粒界に拡散して粒界を高抵抗化し、主として
非直線係数αの改善に寄与する。
は酸化物は粒界に拡散して粒界を高抵抗化し、主として
非直線係数αの改善に寄与する。
【００２７】
【実施例】以下本発明に係る高誘電率バリスタ用の磁器
組成物及びその製造方法の実施例を説明する。
組成物及びその製造方法の実施例を説明する。
【００２８】まず、主成分として、純度９９％以上のSr
CO3 、CaCO3 、TiO2及び純度９９．９％以上のNb2O5 あ
るいは Sb2O5のうちの少なくとも１種の金属酸化物粉末
と、純度９９．９％以上のCuO 、MnO2のうちの少なくと
も１種の金属酸化物粉末と、純度９９％以上のSiO2ある
いはAl2O3 のうちの少なくとも１種の金属酸化物粉末と
を第１表に示した組成で秤量配合し、これらをボールミ
ルにて２４時間混合した。混合後、乾燥、粉砕し、この
粉末に１０wt％のポリビニルアルコール水溶液をバイン
ダーとして３wt％添加混合し、８０メッシュパスに造粒
し、この造粒粉末を直径１０mm、厚さ０．８ｍｍの円板
形状に加圧成形した。これら成形体を空気中において、
１０００℃の温度で脱脂した後、N2（８０〜９９ vol
％）＋H2（１〜２０ vol％）の還元性雰囲気中で、１４
００〜１５６０℃の温度範囲で２〜１０時間焼成し、焼
結体を得た。
CO3 、CaCO3 、TiO2及び純度９９．９％以上のNb2O5 あ
るいは Sb2O5のうちの少なくとも１種の金属酸化物粉末
と、純度９９．９％以上のCuO 、MnO2のうちの少なくと
も１種の金属酸化物粉末と、純度９９％以上のSiO2ある
いはAl2O3 のうちの少なくとも１種の金属酸化物粉末と
を第１表に示した組成で秤量配合し、これらをボールミ
ルにて２４時間混合した。混合後、乾燥、粉砕し、この
粉末に１０wt％のポリビニルアルコール水溶液をバイン
ダーとして３wt％添加混合し、８０メッシュパスに造粒
し、この造粒粉末を直径１０mm、厚さ０．８ｍｍの円板
形状に加圧成形した。これら成形体を空気中において、
１０００℃の温度で脱脂した後、N2（８０〜９９ vol
％）＋H2（１〜２０ vol％）の還元性雰囲気中で、１４
００〜１５６０℃の温度範囲で２〜１０時間焼成し、焼
結体を得た。
【００２９】一方、Bi2O3 、CuO 及びNa2CO3を、表１に
示した組成になるように秤量、混合した。この混合物１
００重量部に対してエチルセルロースを主成分とする有
機溶剤を同量の１００重量部混合し、これを３時間混練
して拡散剤ペーストを得た。次に、前記焼結体の一方の
表面に、前記拡散剤ペーストを塗布し、乾燥した。その
後、空気中、あるいは酸素雰囲気中にて１１００℃、1
時間の熱処理を施し、焼結体の粒界にBi、Cu、Naを含む
酸化物を熱拡散させて、高誘電率の磁器組成物を得た。
ここで、Na2CO3はNa2Oとなって粒界中に拡散する。
示した組成になるように秤量、混合した。この混合物１
００重量部に対してエチルセルロースを主成分とする有
機溶剤を同量の１００重量部混合し、これを３時間混練
して拡散剤ペーストを得た。次に、前記焼結体の一方の
表面に、前記拡散剤ペーストを塗布し、乾燥した。その
後、空気中、あるいは酸素雰囲気中にて１１００℃、1
時間の熱処理を施し、焼結体の粒界にBi、Cu、Naを含む
酸化物を熱拡散させて、高誘電率の磁器組成物を得た。
ここで、Na2CO3はNa2Oとなって粒界中に拡散する。
【００３０】さらに、前記磁器組成物の特性を調べるた
めに、その両面に銀ペーストを塗布し、８００℃の温度
で焼き付けを行ない、電極を形成し、素子を完成させ
た。
めに、その両面に銀ペーストを塗布し、８００℃の温度
で焼き付けを行ない、電極を形成し、素子を完成させ
た。
【００３１】また、SrCO3 、CaCO3 、TiO2、Nb2O5 、Sb
2O5 、CuO 、MnO2等は焼成後の磁器組成物の各成分に相
当する金属酸化物あるいは、炭酸塩形で示しているが、
最終的に所定の金属酸化物を得ることができれば良く、
出発成分は金属元素、炭酸塩、水酸化物、燐酸塩、硝酸
塩、あるいはシュウ酸塩としても良い。
2O5 、CuO 、MnO2等は焼成後の磁器組成物の各成分に相
当する金属酸化物あるいは、炭酸塩形で示しているが、
最終的に所定の金属酸化物を得ることができれば良く、
出発成分は金属元素、炭酸塩、水酸化物、燐酸塩、硝酸
塩、あるいはシュウ酸塩としても良い。
【００３２】また、焼結体の両表面に銀電極を形成した
が、他の公知材料の電極を用いても良い。さらに、焼結
条件も実施例の条件に限られるものではなく、焼結体が
十分に半導体化される雰囲気と、粒界が十分に絶縁化さ
れ得る条件であればよい。表１の組成によって得られた
磁器組成物について、素子の特性評価として非直線係数
α、バリスタ電圧Ｖ1mA 、見掛けの比誘電率εapp 及び
誘電損失ｔａｎδをそれぞれ測定し、結果を表１に示し
た。
が、他の公知材料の電極を用いても良い。さらに、焼結
条件も実施例の条件に限られるものではなく、焼結体が
十分に半導体化される雰囲気と、粒界が十分に絶縁化さ
れ得る条件であればよい。表１の組成によって得られた
磁器組成物について、素子の特性評価として非直線係数
α、バリスタ電圧Ｖ1mA 、見掛けの比誘電率εapp 及び
誘電損失ｔａｎδをそれぞれ測定し、結果を表１に示し
た。
【００３３】なお、非直線係数αは１mAの電流が流れた
ときの端子間電圧Ｖ1mA と１０mAの電流が流れたときの
端子間電圧Ｖ10mAとを測定し、次式によって決定した。
ときの端子間電圧Ｖ1mA と１０mAの電流が流れたときの
端子間電圧Ｖ10mAとを測定し、次式によって決定した。
【００３４】
【数４】
【００３５】また、見掛けの比誘電率εapp 、誘電損失
ｔａｎδは１ＫＨZ 、ＡＣ１Ｖを印加して測定した値で
ある。
ｔａｎδは１ＫＨZ 、ＡＣ１Ｖを印加して測定した値で
ある。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表１の２】
【００３８】
【表１の３】
【００３９】
【表１の４】
【００４０】表中＊印のものは本発明の範囲内のものを
示し、それ以外はすべて本発明の範囲外のものを示して
いる。
示し、それ以外はすべて本発明の範囲外のものを示して
いる。
【００４１】表１から明らかなように、本発明の範囲内
のバリスタ用半導体磁器組成物はその特性として、非直
線係数αがほぼ６．５以上であり、バリスタ電圧Ｖ1mA
は１００Ｖ以下、見掛けの比誘電率εapp が１００００
以上と大きく、誘電損失ｔａｎδがほぼ２％以下と低
く、優れたコンデンサ及びバリスタの複合機能を有す
る。また、耐圧もすべての請求範囲の組成で２５０Ｖ／
ｍｍ以上で問題がなかった。
のバリスタ用半導体磁器組成物はその特性として、非直
線係数αがほぼ６．５以上であり、バリスタ電圧Ｖ1mA
は１００Ｖ以下、見掛けの比誘電率εapp が１００００
以上と大きく、誘電損失ｔａｎδがほぼ２％以下と低
く、優れたコンデンサ及びバリスタの複合機能を有す
る。また、耐圧もすべての請求範囲の組成で２５０Ｖ／
ｍｍ以上で問題がなかった。
【００４２】従って、コンデンサ単独、バリスタ単独と
しての使用はもちろんのこと、一個の素子にコンデン
サ、バリスタ双方の機能を持たせることができ、電気、
電子機器の小型化を図る上で非常に有効なものとなり、
電気、電子機器への使用価値のきわめて高いものを製造
することが可能となる。
しての使用はもちろんのこと、一個の素子にコンデン
サ、バリスタ双方の機能を持たせることができ、電気、
電子機器の小型化を図る上で非常に有効なものとなり、
電気、電子機器への使用価値のきわめて高いものを製造
することが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る磁器組
成物にあっては、(Sr1-xCax)(Ti1-y AyBz)uO3 （式中、
ＡはNb及びSbから選んだ１種または２種の元素で、Ｂは
Cu及びMnから選んだ１種または２種の元素で、ｕ、ｘ、
ｙ及びｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ
≦０．３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦０．０５の範
囲の値）で示される組成を有し、結晶粒界層にBi、Cu、
NaならびにSi及びAlから選んだ１種または２種を有する
ので、見掛けの比誘電率が高く、非直線係数αが大き
く、しかも高耐圧かつ誘電損失が小さい機能素子が得ら
れる高誘電率バリスタ用の磁器組成物を得ることができ
る。
成物にあっては、(Sr1-xCax)(Ti1-y AyBz)uO3 （式中、
ＡはNb及びSbから選んだ１種または２種の元素で、Ｂは
Cu及びMnから選んだ１種または２種の元素で、ｕ、ｘ、
ｙ及びｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ
≦０．３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦０．０５の範
囲の値）で示される組成を有し、結晶粒界層にBi、Cu、
NaならびにSi及びAlから選んだ１種または２種を有する
ので、見掛けの比誘電率が高く、非直線係数αが大き
く、しかも高耐圧かつ誘電損失が小さい機能素子が得ら
れる高誘電率バリスタ用の磁器組成物を得ることができ
る。
【００４４】また、上記記載の磁器組成物の製造方法に
おいて、SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5 及びSb
2O5 から選んだ１種または２種と、CuO及びMnO2から選
んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選んだ１種
または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半導体化
焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa2CO3を
含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成するので、従来技
術のプロセスを損なうことなく、コンデンサ特性とバリ
スタ特性との双方に優れた磁器組成物を得ることができ
る。
おいて、SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5 及びSb
2O5 から選んだ１種または２種と、CuO及びMnO2から選
んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選んだ１種
または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半導体化
焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa2CO3を
含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成するので、従来技
術のプロセスを損なうことなく、コンデンサ特性とバリ
スタ特性との双方に優れた磁器組成物を得ることができ
る。
【００４５】従って、コンデンサ単独、バリスタ単独と
しての使用はもちろんのこと、一個の素子にコンデン
サ、バリスタ双方の機能を持たせることができ、電気、
電子機器の小型化を図る上で非常に有効なものとなり、
電気、電子機器への使用価値のきわめて高いものを製造
することが可能となる。
しての使用はもちろんのこと、一個の素子にコンデン
サ、バリスタ双方の機能を持たせることができ、電気、
電子機器の小型化を図る上で非常に有効なものとなり、
電気、電子機器への使用価値のきわめて高いものを製造
することが可能となる。
Claims (2)
- 【請求項１】 (Sr1-xCax)(Ti1-y AyBz)uO3 （式中、Ａ
はNb及びSbから選んだ１種または２種の元素で、ＢはCu
及びMnから選んだ１種または２種の元素で、ｕ、ｘ、ｙ
及びｚはそれぞれ、０．８５≦ｕ≦１．２０、０＜ｘ≦
０．３０、０＜ｙ≦０．０５、０＜ｚ≦０．０５の範囲
の値）で示される組成を有し、結晶粒界層にBi、Cu、Na
ならびにSi及びAlから選んだ１種または２種を有するこ
とを特徴とする半導体磁器物質。 - 【請求項２】 SrCO3 、CaCO3 、TiO3の主原料にNb2O5
及びSb2O5 から選んだ１種または２種と、CuO 及びMnO2
から選んだ１種または２種と、SiO2及びAl2O3 から選ん
だ１種または２種を添加し、半導体化焼成工程の後、半
導体化焼成した焼結体に少なくともBi2O3 、CuO 及びNa
2CO3を含む拡散剤を塗布し、粒界絶縁化焼成する請求項
１の半導体磁器物質の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062887A JP2555791B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 磁器組成物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062887A JP2555791B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 磁器組成物及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562808A true JPH0562808A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2555791B2 JP2555791B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=13213215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3062887A Expired - Fee Related JP2555791B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 磁器組成物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2555791B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016128372A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-14 | Tdk株式会社 | 磁器組成物及びセラミック電子部品 |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3062887A patent/JP2555791B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016128372A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-14 | Tdk株式会社 | 磁器組成物及びセラミック電子部品 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2555791B2 (ja) | 1996-11-20 |
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