JPH0590063A - 半導体セラミツクコンデンサ及びその製法 - Google Patents

半導体セラミツクコンデンサ及びその製法

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JPH0590063A
JPH0590063A JP27475791A JP27475791A JPH0590063A JP H0590063 A JPH0590063 A JP H0590063A JP 27475791 A JP27475791 A JP 27475791A JP 27475791 A JP27475791 A JP 27475791A JP H0590063 A JPH0590063 A JP H0590063A
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JP
Japan
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mol
group
main component
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capacitor
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JP27475791A
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Inventor
Hideo Hatake
英雄 畠
Tsuneo Tateno
常男 立野
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 面積容量が大きく温度特性に優れた半導体セ
ラミックコンデンサ及びその製法を提供する。 【構成】 (Ba1-x Srx )TiO3 (但し0.05
≦x≦0.2)からなる主成分に、La25 ,Nb2
5 ,V25 ,Ta25 ,Nd23 ,Sb2
5 ,Sm23 よりなる群から選択される少なくとも1
種以上を主成分100モルに対し合計で0.2〜4モ
ル、CuO,Bi23 よりなる群から選択される少な
くとも1種以上を主成分100モルに対し各0.01〜
0.2モル、B23 ,MnO2 よりなる群から選択さ
れる少なくとも1種以上を主成分100モルに対し各
0.01〜0.1モル、添加された組成を有し、半導体
コンデンサを構成する粒子の粒径が5μm以下で、且つ
このコンデンサの表面から30〜50μmの深さまでの
粒界部分が絶縁化されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超小型化の可能な高性能
半導体セラミックコンデンサ及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】半導体セラミックコンデンサには、代表
的なものとして粒界型と表層型があり、一般的に粒界型
は小型で誘電特性に優れ、表層型は小型大容量とするこ
とができるという特徴がある。しかしながら例えば特開
平2−153863号で提案されている粒界型は tanδ
(誘電正接)と温度特性には優れるが、誘電率は14万
足らずで満足できるものではなかった。また例えば特開
平2−143409号で提案されている表層型は、その
面積容量が0.8μF/cm2 (見掛け上の誘電率は34
万に相当)と大きいにもかかわらず、面積容量を同じ材
料でこれ以上大きくしようとすると表層絶縁体層を薄く
しなければならず絶縁抵抗が小さくなる等の障害があ
り、実用上無理があった。また表層絶縁体層自体の誘電
率を大きくして容量を大きくしようとしてもバルクの誘
電率が10万を越えるようなものは現在なお見つかって
おらず実現は困難視されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
着目してなされたものであって、面積容量が大きく温度
特性にも優れた半導体セラミックコンデンサ及びその製
法を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明とは、(Ba1-x Srx )TiO3 (但し0.05≦
x≦0.2)を主成分とし、これに、La25 ,Nb
25 ,V25 ,Ta25 ,Nd23 ,Sb2
5 ,Sm23 よりなる群から選択される少なくとも1
種以上を前記主成分100モルに対し合計で0.2〜4
モル、CuO,Bi23 よりなる群から選択される少
なくとも1種以上を前記主成分100モルに対し各0.
01〜0.2モル、更にB23 ,MnO2 よりなる群
から選択される少なくとも1種以上を前記主成分100
モルに対し各0.01〜0.1モル、夫々添加された組
成を有し、半導体コンデンサを構成する粒子の粒径が5
μm以下で、且つ該コンデンサの表面から30〜50μ
mの深さまでの粒子における粒界部分が絶縁化されてい
るものであることを要旨とするものである。
【0005】また上記半導体セラミックコンデンサを製
造するに当っては、(Ba1-x Srx )TiO3 (但し
0.05≦x≦0.2)を主成分とし、これに、La2
5,Nb25 ,V25 ,Ta25 ,Nd2
3 ,Sb25 ,Sm23 よりなる群から選択される
少なくとも1種以上を前記主成分100モルに対し合計
で0.2〜4モル、CuO,Bi23 よりなる群から
選択される少なくとも1種以上を前記主成分100モル
に対し各0.01〜0.2モル、更にB23 ,MnO
2 よりなる群から選択される少なくとも1種以上を前記
主成分100モルに対し各0.01〜0.1モル夫々添
加されてなる混合物を焼結した後、1000〜1345
℃で還元処理し、その後1000〜1200℃で再酸化
処理するか、または(Ba1-x Srx )TiO3 (但し
0.05≦x≦0.2)からなる主成分に、La2
5 ,Nb25 ,V25 ,Ta25 ,Nd23
Sb25 ,Sm23 よりなる群から選択される少な
くとも1種以上を該主成分100モルに対し合計で0.
2〜4モル添加されてなる混合物を焼結した後、100
0〜1345℃で還元処理し、その後CuO,Bi2
3 よりなる群から選択される少なくとも1種以上を前記
主成分100モルに対し各0.01〜0.2モル及びB
23 ,MnO2 よりなる群から選択される少なくとも
1種以上を該主成分100モルに対し各0.01〜0.
1モルを、夫々ドーピングして1000〜1200℃で
再酸化処理すれば良い。
【0006】
【作用】主成分である(Ba1-x Srx )TiO3 のx
を0.05≦x≦0.2の範囲に限定した理由は、0.
05>xの場合室温での面積容量は大きくなるが温度特
性と tanδが悪化するからである。また0.2<xの場
合は室温での面積容量が小さくなるからである。原子価
制御剤(半導体化剤)としてのLa25 ,Nb2
5 ,V25 ,Ta25 ,Nd23 ,Sb25
Sm23 を前記主成分に固溶して、Tiイオンの価数
に影響することにより半導体化を促進する。これらの添
加量を限定したのは、0.2モル未満の場合には十分半
導体化されず、面積容量が低下し、さらに tanδが悪化
するから、また4モルを超えると主成分に均一に固溶し
きれなくなって面積容量が低下するためである。Cu
O,Bi23は粒界絶縁化剤であり、粒界に偏析して
粒界の選択的な絶縁体化を促進する。これらの添加量を
限定したのは、0.01モル未満の場合には絶縁化の際
に粒界だけでなく粒内まで絶縁化されて面積容量が低下
し、また0.2モルを超えると粒界絶縁層の幅が広くな
って面積容量が低下するからである。B23 ,MnO
2 は絶縁抵抗を大きくするもので絶縁抵抗改良剤として
作用する。これらの添加量を限定したのは、0.01モ
ル未満の場合には絶縁抵抗が少なくなり、0.1モルを
超えると絶縁抵抗は大きくなるが面積容量が低下するた
めである。また半導体コンデンサを構成する粒子の粒径
が5μmより大きいと絶縁抵抗が低くなってしまう。
【0007】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
りにおいて、実施例に限定されるものではない。
【0008】実施例1〜8 BaTiO3 とSrTiO3 を表1に示す量だけ秤量
し、これらの合計量100モルに対して原子価制御剤、
粒界絶縁化剤および絶縁抵抗改良剤を表1に示す量だけ
秤量した。これらを湿式ボールミルで20時間混合粉砕
した後、大気中で乾燥した。この混合物を大気中110
0〜1200℃で1〜2時間仮焼した後、1μm以下に
微粉砕した。得られた粉末にバインダーを加え、圧力
1.5ton/cm2 で直径10×0.5mmの円盤に金型成形
した。該成形品を大気中500〜1000℃で2〜4時
間脱脂してバインダーを除いた後、大気中1300〜1
400℃で2〜4時間焼結した。ここで、焼結温度が1
300℃未満の場合には焼結不十分となり、1400℃
を超えると粒成長しすぎて絶縁抵抗が低下する。次に該
成形品をH2:5〜15容量%のN2 気流中1000〜1
345℃で2〜4時間還元処理した。ここで、還元温度
が1000℃未満の場合には還元不十分のため tanδが
悪化し、1345℃を超えると、粒成長が過大となる。
さらに、該成形品を大気中1000〜1200℃で1〜
2時間再酸化処理を行なった。ここで、再酸化温度が1
000℃未満の場合には、再酸化不十分で表面層が薄く
なり従って絶縁抵抗が小さくなり、1200℃を超える
と表面層が厚くなり面積容量が低下する。最後に大気中
700〜800℃で10〜30分間銀電極を焼付けて、
半導体セラミックコンデンサができ上がる。
【0009】実施例9 粒界絶縁化剤と絶縁抵抗改良剤を最初から混合せずに再
酸化処理工程でドーピングした以外は実施例1〜8と同
じである。このドーピング方法は、CuO,Bi2
3 ,B23 ,MnO2の夫々の所定量を溶解した硝酸
溶液を予め作製しておき、還元したセラミックス円盤成
形品を該溶液に浸漬し、取り出して乾燥し、再酸化処理
して、各元素を拡散させようとするものである。
【0010】比較例1〜4 比較例1〜4は夫々製造条件が本特許請求の範囲外のも
ので、比較例1は表面絶縁層が薄すぎるもの、比較例2
は表面絶縁層が厚すぎるもの、比較例3はSrTiO3
が多過ぎるもの、比較例4はSrTiO3 を入れずBa
TiO3 のみからなるものである。
【0011】以上のようにして得られた半導体セラミッ
クコンデンサを用いて諸特性の測定を行なった。面積容
量は20℃、10kHz の時の値で、絶縁抵抗は10VDC
で測定、温度特性は20℃の値を基準にしたときの各温
度での面積容量の変化率である。組成はモルで表わして
ある。結果を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】比較例1は面積容量は大きいが絶縁抵抗が
小さい。比較例2は絶縁抵抗は大きいが面積容量が小さ
い。比較例3は面積容量が小さい。比較例4は面積容量
は大きいが温度特性が悪い。これに対して実施例1〜9
はいずれも面積容量は大きく、 tanδは小さく、絶縁抵
抗は大きく、温度特性に優れている。表2に従来技術と
の比較を示したが面積容量と温度特性はかなり向上して
いる。
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、面積容量が大きく温度特性に優れた半導体セラミッ
クコンデンサ及びその製法が提供できることとなった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (Ba1-x Srx )TiO3 (但し0.
    05≦x≦0.2)を主成分とし、これにLa25
    Nb25 ,V25 ,Ta25 ,Nd23 ,Sb
    25 ,Sm23 よりなる群から選択される少なくと
    も1種以上を前記主成分100モルに対し合計で0.2
    〜4モル、 CuO,Bi23 よりなる群から選択される少なくと
    も1種以上を前記主成分100モルに対し各0.01〜
    0.2モル、 B23 ,MnO2 よりなる群から選択される少なくと
    も1種以上を前記主成分100モルに対し各0.01〜
    0.1モル、 が夫々添加されてなる組成を有し、半導体コンデンサを
    構成する粒子の粒径が5μm以下で、且つ該コンデンサ
    の表面から30〜50μmの深さまでの粒子における粒
    界部分が絶縁化されているものであることを特徴とする
    半導体セラミックコンデンサ。
  2. 【請求項2】 (Ba1-x Srx )TiO3 (但し0.
    05≦x≦0.2)を主成分とし、これにLa25
    Nb25 ,V25 ,Ta25 ,Nd23 ,Sb
    25 ,Sm23 よりなる群から選択される少なくと
    も1種以上を前記主成分100モルに対し合計で0.2
    〜4モル、 CuO,Bi23 よりなる群から選択される少なくと
    も1種以上を前記主成 分100モルに対し各0.01〜0.2モル、B2
    3 ,MnO2 よりなる群から選択される少なくとも1種
    以上を前記主成分100モルに対し各0.01〜0.1
    モル、 が添加されてなる混合物を焼結した後、1000〜13
    45℃で還元処理し、その後1000〜1200℃で再
    酸化処理することを特徴とする請求項1記載の半導体セ
    ラミックコンデンサの製法。
  3. 【請求項3】 (Ba1-x Srx )TiO3 (但し0.
    05≦x≦0.2)を主成分とし、これにLa25
    Nb25 ,V25 ,Ta25 ,Nd23 ,Sb
    25 ,Sm23 よりなる群から選択される少なくと
    も1種以上を前記主成分100モルに対し合計で0.2
    〜4モル、 が添加されてなる混合物を焼結した後、1000〜13
    45℃で還元処理し、その後CuO,Bi23 よりな
    る群から選択される少なくとも1種以上を前記主成分1
    00モルに対し各0.01〜0.2モル及びB23
    MnO2 よりなる群から選択される少なくとも1種以上
    を前記主成分100モルに対し各0.01〜0.1モル
    を夫々ドーピングした後1000〜1200℃で再酸化
    処理することを特徴とする請求項1記載の半導体セラミ
    ックコンデンサの製法。
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