JPH0734415B2

JPH0734415B2 - 粒界絶縁型半導体磁器組成物

Info

Publication number: JPH0734415B2
Application number: JP61144795A
Authority: JP
Inventors: 茂和久
Original assignee: 茂和久
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPS632310A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高い誘電率を有し、その温度変化率が、小な
るチタン酸ストロンチウムを主成分とする粒界絶縁型半
導体磁器組成物に関し、産業上、コンデンサの小型化、
信頼性の向上に寄与するものである。

（従来の技術）粒界絶縁型半導体磁器組成物としては、例えばチタン酸
バリウム（BaTiO₃）を主成分とし、これに酸化ジスプロ
シウム（Dy₂O₃）等の原子価制御剤とその他微量の添加
剤を配合した半導体磁器の結晶粒界を酸化銅（CuO）等
を熱拡散させて絶縁化したものが知られており、この組
成物は誘電率が、50000〜60000と大きいが誘電損失（ta
nδ）が、５％前後と大きく、また誘電率の温度変化
が、−25℃〜＋85℃の範囲において、±15％を越えてい
る。

更に上記の欠点を改善したものとして、近年、チタン酸
ストロンチウム（SrTiO₃）を主成分とするものが数多く
報告されている。例えば、特公昭60−46811号公報には
チタン酸ストロンチウム97.7〜99.85重量％（97.47〜9
9.84モル％）に二酸化マンガン（MnO₂）0.05〜0.8重量
％（0.11〜1.68モル％）と酸化ランタン（La₂O₃）0.1〜
1.5重量％（0.06〜0.84モル％）とを添加した半導体磁
器の結晶粒界に酸化ビスマス（Bi₂O₃）等を拡散させ、
絶縁体化した組成物が開示されている。この組成物は誘
電率が、41000〜52000、誘電損失（tanδ）が、0.7〜0.
8％、誘電率の温度変化が、−30℃〜＋85℃の範囲にお
いて±８％以下なる特性を有しており、誘電損失、温度
変化は著しく改善されている。

（発明が解決しようとする問題点）然しながら近年例えば回路のIC化が、急速に進み、コン
デンサに対する小型、大容量化へのニーズは年々高くな
つており、誘電損失や誘電率の温度変化が少なく、しか
も高誘電率である組成物の開発が強く要求されている。

本発明は前記に応ずるものであつて、チタン酸ストロン
チウムを主成分とし極めて高い誘電率を有し、かつ誘電
損失、誘電率の温度変化が少ないという特性を具備した
組成物を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）すなわち本発明は、主成分であるチタン酸ストロンチウ
ム（SrTiO₃）92.00〜96.94モル％に対して、二酸化マン
ガン（MnO₂）を2.86〜6.08モル％、酸化ケイ素を0.10〜
1.90モル％、原子価制御剤を0.05〜0.19モル％を添加し
てなる半導体磁器の結晶粒界を絶縁した粒界絶縁型半導
体磁器組成物に関する。

原子価制御剤としては、酸化ランタン、酸化イツトリウ
ム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステンのう
ちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。

又、結晶粒界の絶縁は、通常の方法、例えばBi₂O₃、Na₂
O、B₂O₃等を磁器半導体表面に微量塗布した後、これを
結晶粒界内に熱拡散させることにより行われる。

次に各添加物の作用について記述する。

本発明の構成上特徴的な、比較的多量の二酸化マンガン
は、結晶粒子を成長させると共に、誘電率の温度変化
を、低減する機能を有す。その添加量が2.86モル％未満
では、粒子成長が、不十分となり誘電率が低下し、また
誘電率の温度変化率が大きくなる。逆に、添加量が6.08
モル％越えると、結晶粒子の成長が抑制されて誘電率が
低下し、誘電損失も増加してくる。

酸化ケイ素は、二酸化マンガンとともに、結晶粒子を成
長させる機能を有し、その添加量が、0.10モル％未満で
は、粒子成長が不十分となり誘電率が低下し、1.90モル
％を越えた場合には結晶粒子の成長が抑制されて、誘電
率が低下し、誘電損失の増加が、著しくなる。

原子価制御剤としては酸化ランタン、酸化イツトリウ
ム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン等が
好ましく、これらは、チタン酸ストロンチウムの半導体
化を促進するものであるが、その添加量が、0.05モル％
未満では、半導体の体積抵抗率が高くなつて、誘電率が
低下し、誘電損失も若干増加する。また、添加量が0.19
モル％を越える場合には、結晶粒子の成長が抑制されて
誘電率が低下するとともに、誘電損失が増加し、絶縁抵
抗も低下し好ましくない。

（発明の効果）本発明の粒界絶縁型半導体組成物は誘電率が、120000〜
160000と極めて高く、且つ誘電損失（tanδ）が、0.8％
以下、誘電率の温度変化範囲が、−25℃〜＋85℃におい
て、−８〜＋８％であるので優れた特性のコンデンサの
提供が可能となり、回路の小型化、高信頼性という面
で、工業上、有用である。

（実施例および比較例）次に、本発明を実施例および比較例により詳述する。

実施例１ StTiO₃、MnO₂、SiO₂、Y₂O₃がそれぞれ94.68モル％、4.2
0モル％、1.00モル％、0.12モル％になるように秤量
し、湿式ボールミルで24時間粉砕混合を行つた。これを
乾燥後、バインダーとしてポリビニルアルコール２重量
％を加えて60メツシユのふるいを通して造粒し、２トン
／cm²の圧力で直径12mm、厚さ0.6mmの円板に成型した。
次いで、この円板試料を大気中950℃で４時間仮焼して
バインダーを燃焼させたの後、室温まで、冷却した。こ
の試料を窒素95容量％、水素５容量％からなる微還元性
雰囲気中で1420℃、２時間焼成し、半導体磁器を得た。

この半導体磁器の表面は絶縁剤であるBi₂O₃を0.8mg塗布
后、大気中で1225℃で１時間焼成することにより結晶粒
界を絶縁して、StTiO₃、MnO₂、SiO₂、Y₂O₃が前記のモル
％の割合で含有されている本発明の半導体磁器の結晶粒
界を絶縁した粒界絶縁型半導体磁器組成物が得られた。

このものを試料とし、表裏両面に銀電極を850℃、30分
間焼付して形成し、電気特性を計測した。誘電率、誘電
損失は＋20℃、周波数1KHzで計測を行つた。また誘電率
の温度変化率とは、＋20℃の値を基準として、−25℃〜
＋85℃の温度範囲においてその変化率（％）を示す。

前述の原料組成、即ち生成せる半導体磁器組成物の組成
を第１表に、電気特性を第２表に示す。

実施例２〜７比較例１〜６原料組成をかえた以外、実施例１と全く同条件で半導体
磁器組成物を作成、実施例１と同様に電気特性を測定し
た。それぞれの原料組成を第１表に、電気特性を第２表
に示す。

以上の実施例、比較例より本発明の半導体磁器の結晶粒
界を絶縁した粒界絶縁型半導体磁器組成物はその誘電率
が120000〜160000と極めて高く、かつ誘電損失tanδは
0.6〜0.8％と少なく、さらに誘電率の変化も±８％と少
ないというすぐれた特性を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主成分であるチタン酸ストロンチウム92.0
0〜96.94モル％に対して、二酸化マンガンを2.86〜6.08
モル％、酸化ケイ素を0.10〜1.90モル％、原子価制御剤
を0.05〜0.19モル％を添加してなる半導体磁器の結晶粒
界を絶縁した粒界絶縁型半導体磁器組成物。
【請求項２】原子価制御剤は酸化ランタン、酸化イツト
リウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン
の少なくとも１種である特許請求の範囲第１項の粒界絶
縁型半導体磁器組成物。