JPS58103116A - コンデンサ用半導体磁器 - Google Patents

コンデンサ用半導体磁器

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JPS58103116A
JPS58103116A JP56201694A JP20169481A JPS58103116A JP S58103116 A JPS58103116 A JP S58103116A JP 56201694 A JP56201694 A JP 56201694A JP 20169481 A JP20169481 A JP 20169481A JP S58103116 A JPS58103116 A JP S58103116A
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porcelain
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山岡 信立
鬼形 和治
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1272Semiconductive ceramic capacitors
    • H01G4/1281Semiconductive ceramic capacitors with grain boundary layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/47Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on strontium titanates

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】
本発明ヲ1、粒界絶縁型の8r1’iU1糸コンデンサ
用半専体鰯器及びその製造方法に関し、史に詳細にtl
・見羨けの比誘電率(C)が大きく、そ−)比誘電率の
温度変化率(優)が小さく、しかも誘電体損失(tan
#1)が少ない半導体磁器及びそf)製造方法に関する
。 特公昭55−25490号公報に、5rTiC11、T
au(J、、GeOHから成る半導体磁器の結晶粒界に
PbU%Big(Jl、B、U、ン含有させた粒界絶縁
型のSrl’1(Jl系コンデンサ用半導体iB器即ち
牛尋体a器組成物が開示さnている。このiB器組成物
σン見叫けの比誘電率(#゛1・250.000〜68
.000であり、この比誘電率の温度%性を;ま15優
(−25℃〜+85℃)以内であり、誘電体損失tan
 J &10.8畳以下であるので、比戦的%性σ)優
れた磁器コンチン?V提供することができる。しかし、
半導体磁器の結晶粒子の平均粒@t140〜60μmで
あり、これに対応した見損けの比誘電率しか得られない
、このため、今日要求されている見損けの比誘電率の極
めて高いiB@組成物V提供することができない。 そこで、本発明の目的は、見!Rけの比誘電率(ε1が
極めて高いSrTiUg系コンデンサ用半導体磁器及び
その製造方法Y提供することにある。 上記目的を達成するための本IjAt)@ ]番目の発
明を1.5rTiO191,92〜99.62 ’fj
、量鳴と置部、U。 0.33〜4.0811[量優とGeOH0,05〜4
.00重量参とで100m:IF嘔となる主成分]00
菖量菖童5in10.02〜帆10瓢量部、AI、0.
0.01〜0.031m1部、(但し、il前記810
Hの電量部及び前記AI、U、の重普部汀、5iU1の
電量部/ Al、0.の電量部が1.5〜5.0となる
範v5内である)を含有し、更に、前記生成分と前記5
iU1と前記AI、(J、との合計重量に対しテ0.0
2〜2.83][量qls e)PbU ト、0.11
〜4−331童優のBt、U、と、0−003〜0−1
831 Ji ’& IF) k3*Oaとt含有して
いることを%微とするコンデンサ用半導体磁器に係わる
tσ)である。 土紀発明によれば、Jii!、祷けの比誘電率が約s 
o、o o o以上、tan aが34以下、抵抗率が
1.0XIOΩ・cm以上のような良品基準を上回るコ
ンデンサ用半導体磁器′lk−得ることができる。 本願の第2番目の発明は、半導体磁器V#造する方法に
係わるものであり、第1誉目σ)発明と同一の組成比で
Srl’1(Jl、1’a、(J、、Ge(J、、Si
ng 、 A11(Jlン含む円砂又を1円筒尋の牛擲
体S恭を炸裂し、しかる後、 PbU 、 BiHUB
及びB、Os又I了これ吟Y得ることが出来る物3![
ン含む絶縁化物質(拡散物質)i半導体mBの表面に付
着させ、こrLv熱拡散することによって半導体磁器の
結晶粒界K PbU%Bh01、及びBm’s ’に’
 !有させることV%黴とするものである。この方法に
よれば、本発明で目的とする見相けの比誘電率の高い半
導体a器Y啓易に得ることができる。 次に本発明の好ましい実施例について述べる。 実施例 】 ゛工業用のSr’l’40s (不純物として、Ba 
、Fe %Mn sCa 、Na %に等を倣量含! 
) % 1’m*Om、Ge01、S iO。 及びAI、Oaン第1表に丞丁組成となるように配合し
、これ等に不純物が混入すること!防止丁′Jbために
ゴムライニングボール使用のゴムライニングミルで湿式
混合をし、乾燥させた後、有機バインダとしてポリビニ
ルアルコールを加え、加圧成形1f!8にて円板状に成
形し、10000℃、】時間の熱処理によりバインダを
除去した彼、99参N、−111H,の弱還元性の雰囲
気中にgいて、1350〜1450℃、2〜4時間焼結
し、大きさがそれぞれil[径約8 rnm %厚さl
Jo、4mrnの円板状牛導体msを作表した。な忘、
原@をゴムライニングミルで混合したので、m器製ボー
ル咎のメディアから不純物が混入することが阻止さn 
、 Sin、 l Al、U、との量のコントロールを
正確に行うことが可能になつ′fic。 次ニ、pbu粉禾50][ii%、Hi*Ui !) 
末451jl ’ −BTUse木5]1[14で30
0fi蓋鳴となゐように配合されたI/I5縁化物質に
ニトロセルロース及びプチルカルビトールン加えてペー
ス)Y作製し、これt前の工程で作製した円板状半導体
磁器の片生面にスクリーン印刷で塗布した。な忘、10
0mgの円111状牛導体磁器に対して絶縁化物質馨】
Omg (] 0菖量僑)塗布した。 次に、絶縁化物′xv塗布した半導体磁器l酸化雰−気
中にgいて】】50〜1300℃の範囲の一定温度で2
時間加熱処理し、半導体磁器の粒界層にpbo、tXi
、Ul、及びB*Os’に拡散サセ、粒界層ノII!!
鰍体化を−った。これにより、第】図に模式的に示す半
導体結晶粒子(1)と絶縁化された粒界層121とから
成る半導体磁器(31が得られた。しかる後、この半導
体磁器(3ケ)両主面に銀ペース)V塗布し、焼付ける
ことによって一対のコンデンサ電極+41153を形成
し、半導体磁器コンデン?を完成させた。 上述のような磁器コンデンサの製造に於いて、主成分、
SiO2、及びAI、0.の原料の組成比の状態で完成
したa−に含まれるが、絶縁化物質とじてのPbO1H
j、0.及びB、O,+x 1m 右後#)加11M処
11#)工程で全部拡散さnない。細も拡散のための加
熱処理時の蒸発等σ)た約に、塗布した絶縁化物質の一
部f)みがaS中に残存する* 100 mg ’) 
m−に対する絶縁化物質の拡散量(炊存量)を1成分に
よって異なり、PbOを1約0.28〜0.86嵐1鳴
(0・28〜o、86mg)’)範囲、Bi、0.tX
 0.49〜] 、61重量% (0−49〜1.61
mg)f)範囲、ks、0sj20.01〜0.06菖
量’1! (0,01〜0−06mg ) #)範囲で
ある。 こQ)ようにして得らnfCも試料について、丸秦けの
比酵電率C%誘電体損失tan I%抵抗卓−を側足し
たところ、亀】表に示す結果が得られた。 尚、Cとtan a t) 】kHzで御;足し、−・
I[流5゜Vt’#J加して1分間経過した後に側足し
夷、f次第1表に於いて、主成分の5rTiO,とTa
1O,とGe01とのXt%の総和が100菖を優であ
る。また副成分の別()、とAI、0.とは、主成分1
00重量部に対する電量部で示されている。また、電気
的%注は同一試料30個の平均値で示されている。 第11!から明らかなように、主成分の組成比がSrT
ム089]、92〜99.62][tl、Ta1O,0
−33〜4.08重重量部Gem、 0.05〜4.0
0重量憾の範囲にあり、且つ1001量部の主成分に対
してSin。 が0.02〜0.10 II量置部AI、0.が0.0
1〜0.031量S(但し、Sjam/ All0I 
t)重量比を1】・5〜5.0)の範囲にある試料番号
8〜】】、】3〜16、】8.20〜22.25〜27
.29、及び30のVB器によれば、結晶の平均粒径が
60〜】20μ、6が91.000〜157.000.
tmnJが0.746以下、Pが1.1 X ] 0Ω
・鋪以上となり、前述の良品基準YJ:回るコンデンサ
ヶ得ることが出来る。 一万、本発明の範囲外である試料番号1〜7、】2.1
7、】9.23.24%28、及び3】〜a 4 f)
aIIカb明ラカうt ヨ5 VCl51n、 / A
I、O。 の重量比が1.5未満範囲ではg o、o o o以上
の0を得ることが出来す、また上記比が5v越えた範囲
でを1、ta11δが1.0鳴以上又t2Fが1.OX
]0”Ω・cm以下と愚(なる。また5i04が]00
菖量部の主成分に対して0.02重量部未満であると#
を80.000以上にすることが出来ず、またこれが0
、】重量部を越すと、大ぎなCが得られな(なる。 またAI!O,が0.01 ][量置部満であると−1
80,000以上のεを得ることが不可能になり、これ
が0.031量部ン越えると、6がs o、o o o
以下になゐ。 従って、Sin、及びAI、0.の好ましい範囲沼、別
(J寓/Al、0.の重量比が1.5〜5であると共に
、SiO。 カ0−02〜0.1 ]kJl @%AbOm2>! 
0.03〜0.031量部の範囲である。 な8、主成分の組成比を本発明の範囲外圧した場合にも
、勿論良品基準!上回るコンデンtv得ることが不可能
になる。 第】表に於いて、本発明の範囲に入る試料の見損けf)
比誘電w&Cの温度特性V測定したところ、総ての試料
の見損けσ)比誘電IIP#I)温度変化率を1篤2図
の斜線領域に含まれた。即ち、20℃の比誘電率を基準
にして、−25℃〜+85℃の範囲での比誘電率の変化
率は±] 5 僑J2,1内テアツ7’?。 実施例 2 寮施?IJ ] K於ける絶縁化物質(拡散物質)とし
11F) )’bO1Hi10g、及びH,o、 ノ比
皐C)みV第2表に示すように変化させ、製造方法は実
施例1と同一として半導体磁器コンデンサヶ作脚し、電
気的特性VIIJ足したところ、第2表に示す結果が得
られた。なg、42表に於ける磁器の欄は絶縁化物*V
塗布する半導体m−ン示す。また絶縁化物質I;磁器(
300mg)に対して10重1鳴(]Omg)塗布した
。 この第2表の賦科番号36〜4]、44〜49.5] 
 、 53〜55、57、59〜63.65〜68 、
及び70から明らかなように%PbOが27〜58電i
k%、Bi鵞鵞鳥134〜63菖ji qb s b、
o、が2〜】0ム菫優σ〕範曲でを1大きなεン!L、
を即I及びP%優れている磁器を得ることが出来る。一
方、本発明の範囲外である試料番号35.42.43.
50.52.56.58.64、及び69から明らかな
ように、PbO、Bi、0いB、0.σ)比が上鮎の範
囲外となれば所望の特性ン得ることが不可能になる。従
って、塗布する絶縁化IF!/l實の好ましい組成比は
FbOが27〜58重量傷、l:li、0.が34〜6
3m14、B、0.2>!2〜10@1lltQb”C
:;h)b。 こσ)実施例2に於ける本発明σ)範囲内σ)臥糾f〕
磁器に対するPbO1Bi101、及びB!0.の拡散
【求めたところ%PbOは0.05〜】、76電量係
、tri。 0.42 0.2 3 4 〜2.6 9  電量 S
  、  t3,0. t2 0.0 0 2〜0・1
2 N II ’6 F)範囲であった。 実施例 3 実a例2で示した本発明の範四円の組成比の絶縁化物質
の塗布量を半導体磁器(重量fJ100mmg)に対し
て1M量憾(1mmg )〜】5重量鳴く15mmg)
の範囲で変化させ、加熱温度Y]]50〜1300℃、
加熱時間′l!t1〜4時間の範囲で変化させることに
よって絶縁化物質の拡散量が異なる多数σ)iB@lf
’l:Illし、εがs o、o o o以上、tan
Jが】φpJ下、Pが]、OX]OΩ・cm以上の半導
体a−を得ることが可能な絶縁化物質の拡散量ン求めた
ところ、半導体m器の電量(100重を畳)に対してP
bOが0.02〜2.83電量優、Hi、01が0.1
1〜4.331童鳴、B、Oaが0.00 ]〜0.】
8菖童鳴であった。 以上、本発明σ)実施例について述べたが、本発明11
これに限定されるもσ)ではなく、更に変形可。 能なものである。例えば、本発明σ)%像vtm書しな
い範囲で他の特性改善物質を付加しても差支えない。f
た、PbO1Bi、0いB、0.の粉床にてペース)Y
作製せずに、絶縁化の友釣の拡散加熱でPbO1Bi、
0.、 H,0,に変換される例えばPb5O,、Pb
Fl 、 pb (Bus)* % BjFa ’I 
” e+質V i! 461’)−万又は両方の主面に
塗布して、最終的に磁器IF)中にpbo 。 Hi、0.、B、0.’4伽在させてもよい。また、P
bO1BhOいB、01に変換することが出来る物′i
!、F′)配合物1作り、これt例えば]000’t’
で焼成し、Pb0−B輸o、 −B、o、の組成物1作
り、これY粉砕し友粉末ペーストを作って塗布してもよ
い、また絶縁化@質を蒸着又11浸漬等で磁器に付着さ
せてもよい。また、最初の原料V 5rTiO,、Ta
1O,、GeO,、Sin、、AI、0.とせずに、こ
れ等を得るための物質ン原料としてもよい。例えば5r
Ti01 f炭瞭ストロンチウムと酸化チタンとから得
るようにしてもよイ、マたゴムライニングボールに限ら
ずに、Sin。 とAI、0.とが不純物として混入する恐nのない他の
容器?使用して主成分と副成分との原料を混合するよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図を1本発明り)実施例に保ねる磁器コンデンサを
模式的に示j断面因、第2図11温度変化に対する比酵
電率を示す特性(9)である。 尚図面に用いられている符号に於いて、111に2粒子
、+21 tX粒界層%(3目1′fB器、+4115
1は電極である。 代 理  人   高  野 則  次第1図 1.事件の表示 昭和56年特  許願第2018114号2、 発−の
名称 コンデンサ用半導体罎器及びその製造方法3、 
補正をする者 事件との関係  出 −人 4、代理人 6、 補正Vとより増加する発明の数 [11明細書嬉20負第2表(6)の試料喬号54のB
輸0.の欄の「56」を「58」に補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 … 5rTiO,91,92〜G 9.62冨量暢とT
    a1O。 0.33〜4.08富量畳とGem、 o、o 5〜4
    .00東量暢とで1ooiit暢となる主成分100重
    量部、Sin、  0.02〜0.10重量部、AI、
    U、 0.0 ]〜0.031量部、(但し、前記8i
    偽の重量部及び前記AI、0.の冨1@tz、Sinm
    ”重量部/ AI、0. )111量11SがL5〜5
    .0となる範囲内である) な含有し、史に、前記主成分と前記S10.と前記Al
    *tJ、 トn合計菖量に対して0.02〜2.831
    1量qko)Pb<)ト、、0.11〜4.331:を
    鳴のBi12. j 。 0・001〜0.18電量鳴のB、(Jsとを含有して
    いること′1ft特徴とするコンデンサ用半導体―器。 121 8rTゑ0.91.92〜99.62東量鳴と
    Ta1O。 0.33〜4.08重量部とGem、 0.05〜4.
    00東量暢とで30000重量部る主成分1001重部
    、sio、 0.02〜0.10富量部、AI、U、 
    0.03〜0.03電量部、(但し、前記Singの重
    量部及び前記AI、0.の1量部ハ、810雪”N量@
     / 11m0n ” 111 を部が3.5〜5.0
    となる範囲内である) から成ゐ半導体m−を炸裂すること、 前記半導体磁器の少なくとも一万の主面に%pbO又舎
    1加熱処理によってPbOになる物質と、Bj、0゜又
    I1加熱処理によってBigolになる物質と、B、u
    。 又t;加熱処理によってB、u、になる物質とyz、p
    b。 に換算して27〜58][量係、BiHUBに換算して
    34〜6311優、B、0.に換算して2〜10直量係
    で100菖童嗟となるような比で含む絶縁化物質V、1
    00電量部の前記半導体磁器に対して1〜]5電tsy
    割合で付着させ、しかる後加熱処理することによって前
    記半導体磁器の結晶粒界にPbU 、 Bi、U、、及
    びB*UB%’拡散させること、から成るコンデンサ用
    半導体磁器の製造方法。 (31前配牛導体磁器に前記絶縁化物質Y付着させるこ
    とは、前記絶縁化物質を含むペース)V塗布することで
    ある特rri*求の範囲第2項記載のコンデンサ用半導
    体a器の製造方法。
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