JPS5814518A - 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 - Google Patents
表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法Info
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- JPS5814518A JPS5814518A JP56112497A JP11249781A JPS5814518A JP S5814518 A JPS5814518 A JP S5814518A JP 56112497 A JP56112497 A JP 56112497A JP 11249781 A JP11249781 A JP 11249781A JP S5814518 A JPS5814518 A JP S5814518A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は(Ba、zLn2x7sロv3)Ti05系固
溶体’! 7’Cハ(Ba 1−x−y SrV ”
朝■X/、 ) T i O5未固溶体(Lnは主とし
てNd 、 Pr 、 Sm 、 Nu 、 Ga 、
Dy)にOr 、 Mn 、 Fe 、 Go 、
Niの各酸化物のうち少なくとも一つ以上を添加含有さ
せた半導体磁器の表面層を誘電体化した磁器組成物に関
する。
溶体’! 7’Cハ(Ba 1−x−y SrV ”
朝■X/、 ) T i O5未固溶体(Lnは主とし
てNd 、 Pr 、 Sm 、 Nu 、 Ga 、
Dy)にOr 、 Mn 、 Fe 、 Go 、
Niの各酸化物のうち少なくとも一つ以上を添加含有さ
せた半導体磁器の表面層を誘電体化した磁器組成物に関
する。
従来、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサに関しては
、BaTiOs −La2O5−TiO2系固溶体組成
物およびこの固溶体にMn酸化物を添加した組成物が知
られており、この磁器コンデンサでは面積容量y):
0.27 pF/ca %破壊電圧が5oovの特性が
得られている。
、BaTiOs −La2O5−TiO2系固溶体組成
物およびこの固溶体にMn酸化物を添加した組成物が知
られており、この磁器コンデンサでは面積容量y):
0.27 pF/ca %破壊電圧が5oovの特性が
得られている。
最近、磁器コンデンサに対して小型大容量が強く要望さ
れており、・さらに面積容量の大きい材料が要望されて
いる。
れており、・さらに面積容量の大きい材料が要望されて
いる。
本発明の目的は面積容量がQ、1μF/cJ以上、絶縁
破壊電圧が500V以上の特性を同時に満すコンデンサ
素子を提供することにあり、特に固溶体の最適組成比、
最適製造処理条件を選んだ場合には少なくとも0.33
μF/cJ 以上の面積容量をもつコンデンサ素子を
提供することにある。
破壊電圧が500V以上の特性を同時に満すコンデンサ
素子を提供することにあり、特に固溶体の最適組成比、
最適製造処理条件を選んだ場合には少なくとも0.33
μF/cJ 以上の面積容量をもつコンデンサ素子を
提供することにある。
発明者らはBaTiO3−Ln215Tie5系固溶体
(ムnはLa 、 Oe 、 Pr 、 Nd 、 8
m 、 Ku 、 Gd 、 Dy )について、固溶
体の組成比を検討した結果、それぞれの希土類元素(L
n)について最適組成比が存在し、はぼ共通した最適製
造処理条件が存在することがわかった。さらに、Lnの
最適製造処理条件において、Pr 、 Nd 、 am
、 icu、 Cd 、 I)yのそれぞれを使用し
たときに得られるコンデンサ素子の面積容量が、Laの
場合の面積容量0.27μN’/ciM (絶縁破壊
電圧5oon)に比較して、それぞれ1.6倍、2倍、
1.8倍、1.5倍、1.3倍(絶縁破壊’Iii圧は
750V〜850Vのレベル)になることを発見した。
(ムnはLa 、 Oe 、 Pr 、 Nd 、 8
m 、 Ku 、 Gd 、 Dy )について、固溶
体の組成比を検討した結果、それぞれの希土類元素(L
n)について最適組成比が存在し、はぼ共通した最適製
造処理条件が存在することがわかった。さらに、Lnの
最適製造処理条件において、Pr 、 Nd 、 am
、 icu、 Cd 、 I)yのそれぞれを使用し
たときに得られるコンデンサ素子の面積容量が、Laの
場合の面積容量0.27μN’/ciM (絶縁破壊
電圧5oon)に比較して、それぞれ1.6倍、2倍、
1.8倍、1.5倍、1.3倍(絶縁破壊’Iii圧は
750V〜850Vのレベル)になることを発見した。
ただし、Oe′の場合の面積容量はLaの場合に比較し
てむしろ小さかった。さらに1だ、市販の安価な工業用
原料である粗・酸化ネオジウム(Nd : 66.6
%、Pr:27.1%、La:5.12%、Sm:1.
16%、Oe : 0.01 %、そのイ140.01
%)を使用したときの面積容量はLaの場合のl酊積容
量に比較してやはり約2倍の値となることを見出した。
てむしろ小さかった。さらに1だ、市販の安価な工業用
原料である粗・酸化ネオジウム(Nd : 66.6
%、Pr:27.1%、La:5.12%、Sm:1.
16%、Oe : 0.01 %、そのイ140.01
%)を使用したときの面積容量はLaの場合のl酊積容
量に比較してやはり約2倍の値となることを見出した。
たとえば、単位面積当りの容量カー □0.58μF/
cJ 、電気絶縁破壊電圧(Wb )が820元素(L
n27.TiO3、ただしLnは希土類元素)の2成分
系固溶体を基体とする表面誘電体層型半導体磁器はBa
TiO3とLn5h’rto、の成分モル比を(1−x
)対Xとすると、この固溶体は(Ba j −x ”2
x15■xA) TiO31ル化学式テ表ワサれる。こ
の固溶体はペロブスカイト型構造のBa位置に電気的中
性の格子欠陥を持っているのが特徴である。この中性格
子欠陥は固溶させた希土類元素(Ln )の量(2!/
3 ) tD半分の量(!/3)だけつねに生成する。
cJ 、電気絶縁破壊電圧(Wb )が820元素(L
n27.TiO3、ただしLnは希土類元素)の2成分
系固溶体を基体とする表面誘電体層型半導体磁器はBa
TiO3とLn5h’rto、の成分モル比を(1−x
)対Xとすると、この固溶体は(Ba j −x ”2
x15■xA) TiO31ル化学式テ表ワサれる。こ
の固溶体はペロブスカイト型構造のBa位置に電気的中
性の格子欠陥を持っているのが特徴である。この中性格
子欠陥は固溶させた希土類元素(Ln )の量(2!/
3 ) tD半分の量(!/3)だけつねに生成する。
この中性格子欠陥は高温での酸素イオン空孔の生成を容
易にし、酸素イオンの体積拡散を促進するいちぢるしい
効果をもっている。このよりなりa位置に中性格子欠陥
をもったペロブスカイト型構造固溶体は次のような利点
を有する。
易にし、酸素イオンの体積拡散を促進するいちぢるしい
効果をもっている。このよりなりa位置に中性格子欠陥
をもったペロブスカイト型構造固溶体は次のような利点
を有する。
(1)焼結性がよく、緻密な磁器が得られる。
(2)粒子内部の酸化還元速度が粒界の酸化還元速度と
同程度に大きい。
同程度に大きい。
特にし)の効果は半導体磁器の表面層が誘電体化される
本発明の表面誘電体層型半導体磁器を作製する上に不可
欠である。また(1)の効果は表面誘電体層の絶縁破壊
電圧を高める上に重要である。
本発明の表面誘電体層型半導体磁器を作製する上に不可
欠である。また(1)の効果は表面誘電体層の絶縁破壊
電圧を高める上に重要である。
このように、重要なBa位置中性格子欠陥をペロブスカ
イト型固溶体中に導入するには、らなる固溶体粉末を焼
結させる場合、それを酸化性雰囲気中で行なうことが必
須条件となる。もし還元性雰囲気中で焼結させると、上
記組成物は(Ba、−2775”2715)” j−
2775” 2y150sの固溶体と少量のT i
O2との2成分になり、しかもこの生成した固溶体はB
a位置中性格子欠陥をもっていない。そのため、この固
溶体では酸素イオン空孔が生じにくく、故に粒子内部で
の酸化還元速度が遅く、本発明の目的である表面誘電体
層型半導体磁器を得るには不適当である。
イト型固溶体中に導入するには、らなる固溶体粉末を焼
結させる場合、それを酸化性雰囲気中で行なうことが必
須条件となる。もし還元性雰囲気中で焼結させると、上
記組成物は(Ba、−2775”2715)” j−
2775” 2y150sの固溶体と少量のT i
O2との2成分になり、しかもこの生成した固溶体はB
a位置中性格子欠陥をもっていない。そのため、この固
溶体では酸素イオン空孔が生じにくく、故に粒子内部で
の酸化還元速度が遅く、本発明の目的である表面誘電体
層型半導体磁器を得るには不適当である。
酸化性雰囲気中たとえば空気中において、1260℃以
上の温度で焼結させて得られたBa位置中性欠陥を持っ
た固溶体からなる誘電体磁器の誘電率の温度変化を測定
すると、希土類元素の量によってキュリ一点が低温側へ
移動するとともに、キュリ一点での誘電率(ε。)の大
きさも変化する。この挙動は希土類元素の種類によって
異なる。各希土類元素(Ln)を用いて、 (1−x ) BaT 105−xLn 215T t
o、で表わされる誘電体磁器のキュリ一点を室温(25
℃)に移動させたときのIとε。の値を第1表に示す。
上の温度で焼結させて得られたBa位置中性欠陥を持っ
た固溶体からなる誘電体磁器の誘電率の温度変化を測定
すると、希土類元素の量によってキュリ一点が低温側へ
移動するとともに、キュリ一点での誘電率(ε。)の大
きさも変化する。この挙動は希土類元素の種類によって
異なる。各希土類元素(Ln)を用いて、 (1−x ) BaT 105−xLn 215T t
o、で表わされる誘電体磁器のキュリ一点を室温(25
℃)に移動させたときのIとε。の値を第1表に示す。
たとえば希土類元素がLaである場合、26℃(キュリ
一点)でのε。が8000であるのに対して、それがN
dの場合にはε。が15000である。これが表面誘電
体層の厚みがほぼ一定の場合、Nd含有固溶体がLa含
有固溶体に比べて表面誘電体層型半導体コンデンサの面
積容量が約2倍になる理由の一つである。ここで125
0℃よりも低い温度では、これらの固溶体は十分に焼結
せず不適当であり、また1450℃以上の温度での焼結
は試料間の融着、変形を起こすので好ましくない。
一点)でのε。が8000であるのに対して、それがN
dの場合にはε。が15000である。これが表面誘電
体層の厚みがほぼ一定の場合、Nd含有固溶体がLa含
有固溶体に比べて表面誘電体層型半導体コンデンサの面
積容量が約2倍になる理由の一つである。ここで125
0℃よりも低い温度では、これらの固溶体は十分に焼結
せず不適当であり、また1450℃以上の温度での焼結
は試料間の融着、変形を起こすので好ましくない。
(以下余白)
第1表
次に、このような1250℃以上で過燐酸を生じない温
度で酸化性雰囲気中で焼結させた誘電体磁器を、還元性
雰囲気中において、900℃〜1200℃の範囲内の温
度で加熱処理すると、酸素イオン空孔型半導体磁器が得
られる。この半導性固溶体の化学組成は(Ba、−2”
2z15[] X15 )T i O5−δ口δで表わ
される。ここで1260℃より高い温度での加熱処理は
TiS+の生成、Ba位置中性格子欠陥の減少が起こる
ので好ましくない。
度で酸化性雰囲気中で焼結させた誘電体磁器を、還元性
雰囲気中において、900℃〜1200℃の範囲内の温
度で加熱処理すると、酸素イオン空孔型半導体磁器が得
られる。この半導性固溶体の化学組成は(Ba、−2”
2z15[] X15 )T i O5−δ口δで表わ
される。ここで1260℃より高い温度での加熱処理は
TiS+の生成、Ba位置中性格子欠陥の減少が起こる
ので好ましくない。
また900℃より低い温度での加熱処理は導電性を与え
る酸素イオン空孔([F] )の生成が少なく半導体化
しないので好ましくない。したがって、上記誘電体磁器
を900℃〜1250℃の範囲内の温度で30分以上加
熱処理すると、磁器内部まで一様に半導体化する。
る酸素イオン空孔([F] )の生成が少なく半導体化
しないので好ましくない。したがって、上記誘電体磁器
を900℃〜1250℃の範囲内の温度で30分以上加
熱処理すると、磁器内部まで一様に半導体化する。
次に、このようにして得られた酸素イオン空孔型半導体
磁器を、酸化性雰囲気中において、800℃〜12oo
℃の範囲内の温度で加熱処理する。このとき、酸素イオ
ン空孔型半導体磁器の表面から漸次酸化されて誘電体に
なっていく。この酸素イオン空孔型半導体磁器の表面に
形成される誘電体層の厚みは酸化性雰囲気中の加熱処理
の温度と時間に依存する。たとえば、0.92BaTi
05−0.08 (Ncl)、7Pr Els )2/
、 TiO3°磁器を空気中において1ooo℃で1時
間加熱処理すると、その誘電体層の厚みは13μm程度
になる。加熱温度が高い程、また加熱処理時間が長い程
、この厚みは増加する。1000℃よりも高い温度では
再酸化カニ進みすぎて、誘電体層が厚くなりすぎる。こ
のため面積容量がいちぢるしく減少するので好しくない
。また、8oO℃よりも低い温度の加熱処理テは再酸化
速度が遅くなり、処理時間が長くかかりすぎて量産的で
ないので好しくない。
磁器を、酸化性雰囲気中において、800℃〜12oo
℃の範囲内の温度で加熱処理する。このとき、酸素イオ
ン空孔型半導体磁器の表面から漸次酸化されて誘電体に
なっていく。この酸素イオン空孔型半導体磁器の表面に
形成される誘電体層の厚みは酸化性雰囲気中の加熱処理
の温度と時間に依存する。たとえば、0.92BaTi
05−0.08 (Ncl)、7Pr Els )2/
、 TiO3°磁器を空気中において1ooo℃で1時
間加熱処理すると、その誘電体層の厚みは13μm程度
になる。加熱温度が高い程、また加熱処理時間が長い程
、この厚みは増加する。1000℃よりも高い温度では
再酸化カニ進みすぎて、誘電体層が厚くなりすぎる。こ
のため面積容量がいちぢるしく減少するので好しくない
。また、8oO℃よりも低い温度の加熱処理テは再酸化
速度が遅くなり、処理時間が長くかかりすぎて量産的で
ないので好しくない。
上記の例では、片面で誘電体層の厚みが13μmである
から両面では26μmの厚みになり、このとき、の面積
容量は0.56μに−である。
から両面では26μmの厚みになり、このとき、の面積
容量は0.56μに−である。
前述したように、このBaTiO3−Ln2,4Ti0
5系固溶体においては、添加したLnO量の半分だけの
Ba位置中性格子欠陥が存在し、この中性格子欠陥が高
温下での酸素イオン空孔の生成を助け、酸素イオンの体
積拡散を促進するが、含有Ln酸化物量(LnOS/2
)が0.67モル%よりも少ないとき、Ba位置中性
格子欠陥が少なく、酸化還元速度が遅く、製造上好し□
くない(むしろ粒界誘電体層型に近くなる)。また、L
n酸化物の含有量を増していくと、生成するh位置中性
格子欠陥の量も増加し、酸化還元速度も速くなる。Ln
酸化物の含有量を増すと、キュリ一点が低温側に移動し
て、Ln酸化物の含有量が2.05〜2.74モル%(
Pr 、 Nd 、 Smは2.74モ/L/%、Ce
、 Euは2、’40モに%、La 、 Gd 、
Dyは2.06モル%)のとき、キュリ一点が室温付近
になり、このときBaTiO3Ln215Ti05系固
溶体の(室温での)誘電率は極太を示す。Ln酸化物の
含有量が2.06〜2.74モル%を越えると、キュリ
一点はさらに低温側に移動し、室温での誘電率は結果的
に低下する。Ln酸化物の含有量が6.90モル%より
も多くなると、面積容量が著しく減少し、本発明の目的
である0、1μF/J以上の面積容量が得られなくなる
ので好しくない。
5系固溶体においては、添加したLnO量の半分だけの
Ba位置中性格子欠陥が存在し、この中性格子欠陥が高
温下での酸素イオン空孔の生成を助け、酸素イオンの体
積拡散を促進するが、含有Ln酸化物量(LnOS/2
)が0.67モル%よりも少ないとき、Ba位置中性
格子欠陥が少なく、酸化還元速度が遅く、製造上好し□
くない(むしろ粒界誘電体層型に近くなる)。また、L
n酸化物の含有量を増していくと、生成するh位置中性
格子欠陥の量も増加し、酸化還元速度も速くなる。Ln
酸化物の含有量を増すと、キュリ一点が低温側に移動し
て、Ln酸化物の含有量が2.05〜2.74モル%(
Pr 、 Nd 、 Smは2.74モ/L/%、Ce
、 Euは2、’40モに%、La 、 Gd 、
Dyは2.06モル%)のとき、キュリ一点が室温付近
になり、このときBaTiO3Ln215Ti05系固
溶体の(室温での)誘電率は極太を示す。Ln酸化物の
含有量が2.06〜2.74モル%を越えると、キュリ
一点はさらに低温側に移動し、室温での誘電率は結果的
に低下する。Ln酸化物の含有量が6.90モル%より
も多くなると、面積容量が著しく減少し、本発明の目的
である0、1μF/J以上の面積容量が得られなくなる
ので好しくない。
さらに、希土類元素の組成比および製造処理条件が最適
である場合の本発明の目的の一つである、面積容量が0
.33μb−以上のコンデンサ素子を得るためには、ε
。(キュリ一点−26℃)を小さくするLaおよびGo
の含有量は希土類元素Lnの全含有量に対して20原子
%を超えてはならない。すなわち、LaあるいはOeの
含有量がLnの全含有量に対して2o原子%を超えると
、Ln 9化物(Ln05/2)の含有量が2.05〜
2.74モル%の最適組成比範囲の固溶体で、しかも製
造処理条件が最適であっても面積容量が0.33μF/
ca以上で、絶縁破壊電圧が600v以上のコンデンサ
素子が得られないので好しくない。
である場合の本発明の目的の一つである、面積容量が0
.33μb−以上のコンデンサ素子を得るためには、ε
。(キュリ一点−26℃)を小さくするLaおよびGo
の含有量は希土類元素Lnの全含有量に対して20原子
%を超えてはならない。すなわち、LaあるいはOeの
含有量がLnの全含有量に対して2o原子%を超えると
、Ln 9化物(Ln05/2)の含有量が2.05〜
2.74モル%の最適組成比範囲の固溶体で、しかも製
造処理条件が最適であっても面積容量が0.33μF/
ca以上で、絶縁破壊電圧が600v以上のコンデンサ
素子が得られないので好しくない。
次に、上記(Ba1−x”2xls*xA) TiO3
固溶体において、さらにBaの一部をSrに置換した固
溶体(Ba j −1−=7”7”2XlS口!15
) ””においても面積容量が0.33μF/J以上、
絶縁破壊電圧が5ooV以上のコンデンサ素子を得るこ
とができる。すなわち、Srを置換することによって、
(Ba、−x−ySryLn2xA口1. ) T i
O5固溶体のキュリ一点は(Ba1zLn2x/s口
!/、)TiO3のキュリ一点よりもさらに低温側へ移
動する。その割合は含有するSrO成分1モル%当り3
℃である。したがって、含有するLn酸化物(LnO3
/2)が0.67モル%以上のある値のとき、SrO成
分の量を適当に選べば(B a 1−! −y S r
y Ln 2v、口!15) Tt05固溶体のキュリ
一点を室温付近に移動させることができ、室温でかなり
高い誘電率が得られる。しかし、含有するSrO成分が
10.06モル%を超えると(このときのLn酸化物の
最適含有量は。、80〜1.08モル%)、室温で誘電
率は800oよりも小さくなり、最適な処理条件で処理
しても、面積容量が0.33μF/cA以上、絶縁破壊
電圧が500V以」二のコンデンサ素子を得ることがで
きないので好しくない。
固溶体において、さらにBaの一部をSrに置換した固
溶体(Ba j −1−=7”7”2XlS口!15
) ””においても面積容量が0.33μF/J以上、
絶縁破壊電圧が5ooV以上のコンデンサ素子を得るこ
とができる。すなわち、Srを置換することによって、
(Ba、−x−ySryLn2xA口1. ) T i
O5固溶体のキュリ一点は(Ba1zLn2x/s口
!/、)TiO3のキュリ一点よりもさらに低温側へ移
動する。その割合は含有するSrO成分1モル%当り3
℃である。したがって、含有するLn酸化物(LnO3
/2)が0.67モル%以上のある値のとき、SrO成
分の量を適当に選べば(B a 1−! −y S r
y Ln 2v、口!15) Tt05固溶体のキュリ
一点を室温付近に移動させることができ、室温でかなり
高い誘電率が得られる。しかし、含有するSrO成分が
10.06モル%を超えると(このときのLn酸化物の
最適含有量は。、80〜1.08モル%)、室温で誘電
率は800oよりも小さくなり、最適な処理条件で処理
しても、面積容量が0.33μF/cA以上、絶縁破壊
電圧が500V以」二のコンデンサ素子を得ることがで
きないので好しくない。
次に、上記BaTiO35rTi05−Ln2/、Ti
O3固溶体に、Or 、 Mn 、 Fe 、 Go
、 Niの各酸化物のうち少なくとも一つを添加すると
、誘電体層の固有抵抗が高くなり、一方、酸素イオン空
孔型半導体部分の固有抵抗はほとんど変わらないので、
表面誘電体層型半導体磁器コンデンサの誘電損失が小さ
くなり、また絶縁破壊電圧が高くなる。しかしながら、
添加含有量が1原子%を超えると、酸素イオン空孔型半
導体部分の固有抵抗も高くなり、表面誘電体層型半導体
コンデンサの誘電損失(特に高周波での)が大きくなる
ので好しくない。また、面積容量もMnなどの添加量が
増すにつれて小さくなる傾向がある。
O3固溶体に、Or 、 Mn 、 Fe 、 Go
、 Niの各酸化物のうち少なくとも一つを添加すると
、誘電体層の固有抵抗が高くなり、一方、酸素イオン空
孔型半導体部分の固有抵抗はほとんど変わらないので、
表面誘電体層型半導体磁器コンデンサの誘電損失が小さ
くなり、また絶縁破壊電圧が高くなる。しかしながら、
添加含有量が1原子%を超えると、酸素イオン空孔型半
導体部分の固有抵抗も高くなり、表面誘電体層型半導体
コンデンサの誘電損失(特に高周波での)が大きくなる
ので好しくない。また、面積容量もMnなどの添加量が
増すにつれて小さくなる傾向がある。
BaTiO3−8rTi05−Ln2,4Ti05固溶
体にStの酸化物、たとえば8 i 02の形で添加す
ると、Siの添加量がO,S〜1.0原子%程度であれ
ば焼結時における磁器の緻密化促進がみられ、絶縁破壊
電圧の向上、誘電損失の低減などの効果があり好ましい
が、Stの添加量が2原子%を超えると誘電率の低下が
著しく、面積容量が0.33μIt/(2$ 以上の
コンデンサ素子を得ることができなくなるので好ましく
ない。
体にStの酸化物、たとえば8 i 02の形で添加す
ると、Siの添加量がO,S〜1.0原子%程度であれ
ば焼結時における磁器の緻密化促進がみられ、絶縁破壊
電圧の向上、誘電損失の低減などの効果があり好ましい
が、Stの添加量が2原子%を超えると誘電率の低下が
著しく、面積容量が0.33μIt/(2$ 以上の
コンデンサ素子を得ることができなくなるので好ましく
ない。
このように、本発明のかかる表面誘電体層型半導体磁器
組成物およびその製造方法は非常に大きい面積容量(O
,3SμF/J以上)を有し、高い絶縁破壊電圧(so
oV以上)をもつ小型大容量化の要望に沿う半導体磁器
コンデンサを提供することができるものである。
組成物およびその製造方法は非常に大きい面積容量(O
,3SμF/J以上)を有し、高い絶縁破壊電圧(so
oV以上)をもつ小型大容量化の要望に沿う半導体磁器
コンデンサを提供することができるものである。
以下、実施例をあげて本発明につき詳細に説明する。
実施例1
市販の工業用原料B a 005粉末(純度99.9
%以上)、T i O2粉末(純度99.9%以上)、
また市販oR薬%級La2O5e CeO2e Pr6
O111Nc12o51Sm205 、 Ku205
、 Gd2O3、Dy203の各粉末(純度はいずれも
99.9%以上)を用い、下記の第2表の組成比になる
ように配合し、ポットとウレタンボールを用いて湿式混
合LN。
%以上)、T i O2粉末(純度99.9%以上)、
また市販oR薬%級La2O5e CeO2e Pr6
O111Nc12o51Sm205 、 Ku205
、 Gd2O3、Dy203の各粉末(純度はいずれも
99.9%以上)を用い、下記の第2表の組成比になる
ように配合し、ポットとウレタンボールを用いて湿式混
合LN。
(以下余白)
乾燥後、各混合物を1160℃の温度で4時間仮焼成し
た。この仮焼物を湿式粉砕し、乾燥した後、ポリビニル
アルコール水溶液をバインダーにし1混合し、32メツ
シユバスに整粒した。この整粒いて1300℃の温度で
2時間焼成して、直径約10.551.厚さ約0.4M
の円板形誘電体磁器を得た。これらの円板形誘電体磁器
を90%N2−10%N2混合ガス気流中にて105C
)Cの温度で2時間加熱処理して、酸素イオン空孔型半
導体磁器を得、さらにこれらの酸素イオン空孔型半導体
蝉器を空気中において10CJO℃の温度で加熱処理し
た。このようにして得られた表面誘電体層型半導体磁器
の両面に、銀電極を焼き付iてコンデンサ素子とし、そ
の単位面積当りの容量C(測定周波数1 kHz )、
誘電損失tanδ(1kHz ) 、絶縁抵抗IRL印
加電圧:直流60v)、絶縁破壊電圧vbを測定した。
た。この仮焼物を湿式粉砕し、乾燥した後、ポリビニル
アルコール水溶液をバインダーにし1混合し、32メツ
シユバスに整粒した。この整粒いて1300℃の温度で
2時間焼成して、直径約10.551.厚さ約0.4M
の円板形誘電体磁器を得た。これらの円板形誘電体磁器
を90%N2−10%N2混合ガス気流中にて105C
)Cの温度で2時間加熱処理して、酸素イオン空孔型半
導体磁器を得、さらにこれらの酸素イオン空孔型半導体
蝉器を空気中において10CJO℃の温度で加熱処理し
た。このようにして得られた表面誘電体層型半導体磁器
の両面に、銀電極を焼き付iてコンデンサ素子とし、そ
の単位面積当りの容量C(測定周波数1 kHz )、
誘電損失tanδ(1kHz ) 、絶縁抵抗IRL印
加電圧:直流60v)、絶縁破壊電圧vbを測定した。
その結果を第3表にあわせて示す。
第3表
*印は比較用試料を示す。
0印はLnの最適組成比の試料であることを示す。
試料1,6.11はh含有量がいずれも067モル%未
満であり、それぞれの面積容量Cはいず扛も0.1μm
’/ca未満と小さいので、本発明の範囲外とした。ま
た、試料5,10.15はLnの含有量がいずれも6.
90モル%を超えており、それぞれの面積容量Cはいず
れも0.1μF/ci(未満と小さいので、本発明の範
囲外とした。一方、試料25.26,31.34および
38は面積容量Cがいずれも0.1μVC111以上で
あるが、Lnの含有量および製造処理条件は最適である
にもかかわらず0.33μF77以上の面積容量が得ら
れないので、本発明の範囲外とした。すなわち、Laあ
るいはCeの含有量が全希土類元素含有量の20原子%
を超える試料31、またSrO成分が10.05モル%
を超える試料38は本発明の範囲外となる。
満であり、それぞれの面積容量Cはいず扛も0.1μm
’/ca未満と小さいので、本発明の範囲外とした。ま
た、試料5,10.15はLnの含有量がいずれも6.
90モル%を超えており、それぞれの面積容量Cはいず
れも0.1μF/ci(未満と小さいので、本発明の範
囲外とした。一方、試料25.26,31.34および
38は面積容量Cがいずれも0.1μVC111以上で
あるが、Lnの含有量および製造処理条件は最適である
にもかかわらず0.33μF77以上の面積容量が得ら
れないので、本発明の範囲外とした。すなわち、Laあ
るいはCeの含有量が全希土類元素含有量の20原子%
を超える試料31、またSrO成分が10.05モル%
を超える試料38は本発明の範囲外となる。
実施例2
実施例1と同様のBaCO3粉末、5rCO5粉末、T
iO2粉末、Pr60 、、粉末を用いて、試料3.2
7゜36の組成比になるように配合し、さらにこれらの
3種類の組成に対して、市販の試薬特級のMnO2。
iO2粉末、Pr60 、、粉末を用いて、試料3.2
7゜36の組成比になるように配合し、さらにこれらの
3種類の組成に対して、市販の試薬特級のMnO2。
Fe2O3、NiO、0r205 、 CooおよびS
i02の各粉末をそれぞれ下記の第4表の組成比にな
るように添加、配合し、以下実施例1と同様の製造工程
、処理条件によりコンデンサ素子を作製し、実施例1と
同様の各種測定をした。その結果を第3表に示す。
i02の各粉末をそれぞれ下記の第4表の組成比にな
るように添加、配合し、以下実施例1と同様の製造工程
、処理条件によりコンデンサ素子を作製し、実施例1と
同様の各種測定をした。その結果を第3表に示す。
(以下余白)
6
27
第6表
9
傘印は比較用試料を示す。
3゜
試料番号225.255はそれぞれMn 、 Feの含
有量が1原子%を超えており、いずれも面積fi量Cは
o、ss pF/cAよυ小さく tanδは0.1以
上と大きいので本発明の範囲外とした。一方、試料29
4はStの含有量が2原子%を超え又おり、面積容量が
0.33μF/caより小さいので、本発明の範囲外と
した。
有量が1原子%を超えており、いずれも面積fi量Cは
o、ss pF/cAよυ小さく tanδは0.1以
上と大きいので本発明の範囲外とした。一方、試料29
4はStの含有量が2原子%を超え又おり、面積容量が
0.33μF/caより小さいので、本発明の範囲外と
した。
実施例3
実施例1と同様のB a CO5粉末、 5rC0,5
粉末およびT i O2粉末、また市販の安価な粗・酸
化ネオジウム粉末(元素分析値Nd : 66.6原子
%、h:27.1原子%、La:5.12原子%、Sm
: 1.16原子%、Ce : o、o11原子、そ
の他:0.01原子%)および市販の試薬特級のjJn
o□粉末を用い又、\ BaO成分が46.58モ#%、T i O2成分が5
0.68モル%、粗・酸化ネオジウム成分(N’に66
6 ”0.271Lao(1512sm0.0+16
ceO,0001セ雅o、ooo+ 05/2 )が2
.74モル%の組成比になるように配合し、さらにこの
組成に対してMnO2を0.3原子%添加した配合物を
、ポットとめのう玉石を用いて湿式混合し、乾燥した後
、1150℃の温度で4時間仮焼した。
粉末およびT i O2粉末、また市販の安価な粗・酸
化ネオジウム粉末(元素分析値Nd : 66.6原子
%、h:27.1原子%、La:5.12原子%、Sm
: 1.16原子%、Ce : o、o11原子、そ
の他:0.01原子%)および市販の試薬特級のjJn
o□粉末を用い又、\ BaO成分が46.58モ#%、T i O2成分が5
0.68モル%、粗・酸化ネオジウム成分(N’に66
6 ”0.271Lao(1512sm0.0+16
ceO,0001セ雅o、ooo+ 05/2 )が2
.74モル%の組成比になるように配合し、さらにこの
組成に対してMnO2を0.3原子%添加した配合物を
、ポットとめのう玉石を用いて湿式混合し、乾燥した後
、1150℃の温度で4時間仮焼した。
この仮焼物を湿式粉砕し、乾燥した。なお、上記混合、
粉砕過程におけるめのう玉石からの81 成分の混入量
を知るため、上記仮焼・粉砕・乾燥粉末の一部を採取し
、定量分析を行なった結果、8i成分の混入蓋は0.3
原子邦であった。次に、上記仮焼後の粉砕・乾燥粉末を
ポリビニルアルコール水溶液をバインダーにして混合し
、32メツシユバスに整粒した。この整粒粉を、直径1
3g、厚さ0.6M−の円板形に約1トン/(’Jの加
圧力で成形した。この成形体を空気中にて1200℃〜
1460℃の範囲の温度で2時間焼成した。しかるに、
1260℃よりも低い温度ではこの成形体は十分に焼結
しなかった。これに対して1260℃〜14so’cの
範囲の温度で焼成したものは直径約1Q、511B、厚
さ約Q、41mの緻密な(気孔率3%以下)円板形跡電
体磁器か得られた。またこの磁器の両面にIn −Ga
電極を塗りてその比抵抗を測定するとその値は第6表に
示すように100画〜1oQcInであった。
粉砕過程におけるめのう玉石からの81 成分の混入量
を知るため、上記仮焼・粉砕・乾燥粉末の一部を採取し
、定量分析を行なった結果、8i成分の混入蓋は0.3
原子邦であった。次に、上記仮焼後の粉砕・乾燥粉末を
ポリビニルアルコール水溶液をバインダーにして混合し
、32メツシユバスに整粒した。この整粒粉を、直径1
3g、厚さ0.6M−の円板形に約1トン/(’Jの加
圧力で成形した。この成形体を空気中にて1200℃〜
1460℃の範囲の温度で2時間焼成した。しかるに、
1260℃よりも低い温度ではこの成形体は十分に焼結
しなかった。これに対して1260℃〜14so’cの
範囲の温度で焼成したものは直径約1Q、511B、厚
さ約Q、41mの緻密な(気孔率3%以下)円板形跡電
体磁器か得られた。またこの磁器の両面にIn −Ga
電極を塗りてその比抵抗を測定するとその値は第6表に
示すように100画〜1oQcInであった。
第6表
次に、このようにして得られた誘電体磁器を、90%N
2−10%N2混合ガス気流中において800℃〜13
00℃の範囲内の温度で2時間加熱処理し、得られた磁
器の両面にIn −Ga電極を塗布してその比抵抗を測
定した。その結果を第7表に示す。
2−10%N2混合ガス気流中において800℃〜13
00℃の範囲内の温度で2時間加熱処理し、得られた磁
器の両面にIn −Ga電極を塗布してその比抵抗を測
定した。その結果を第7表に示す。
C以下余白) ′
第 7 表
本印は比較用試料を示す。
4
試料502 、tso;a 、 60gは比抵抗がそれ
ぞれ102Ω―、138Ω0t:m 、 200Ω”7
m と高く1酸素イオン空孔型半導体化が不十分であ
った。したがって、還元雰囲気中での熱処理温度が90
0℃未満の低い温度域については本発明の範囲外とした
。他の試料はすべて比抵抗が低く十分に半導体化されて
いた。
ぞれ102Ω―、138Ω0t:m 、 200Ω”7
m と高く1酸素イオン空孔型半導体化が不十分であ
った。したがって、還元雰囲気中での熱処理温度が90
0℃未満の低い温度域については本発明の範囲外とした
。他の試料はすべて比抵抗が低く十分に半導体化されて
いた。
さらに、このようにし1得られた酸素イオン空孔型半導
体磁器を、空気中において7001:〜1300℃の温
度範囲で加熱処理して得た磁器の両面に銀電極を焼き付
け1コンデンサ素子とし、そのコンデンサ特性、すなわ
ち面積容量0 (1kHz)。
体磁器を、空気中において7001:〜1300℃の温
度範囲で加熱処理して得た磁器の両面に銀電極を焼き付
け1コンデンサ素子とし、そのコンデンサ特性、すなわ
ち面積容量0 (1kHz)。
誘電損失tanδ(1kHz)、絶縁抵抗IR(直流s
OV印加)、絶縁破壊電圧vbを測定した。その結果を
第8表に示す。
OV印加)、絶縁破壊電圧vbを測定した。その結果を
第8表に示す。
(以下余白)
第8表
中印は比較用試料を示す。
試料1594,2594,3594,5594゜759
4.8594.9594は還元性雰囲気処理工程におい
て1000℃で加熱して得た試料で、酸素の体積拡散が
ほとんど起らないため表面誘電体層が形成されず、絶縁
破壊電圧はいちぢるしく低く(SOV以下)実用に耐え
ない。このように還元性雰囲気中での熱処理温度が12
50℃を越えると好しくないので、1260℃より高い
温度については本発明の範囲外とした。また、試料95
44.9664は酸化性雰囲気中での熱処理温度が12
60℃と高すぎて再酸化が進みすぎ、面積容量が小さい
。このため酸化性雰囲気中での熱処理温度は12001
:を越える温度については本発明の範囲外とした。試料
1544.1564は酸化性雰囲気中での熱処理温度が
800℃より低いため、十分に再酸化されていす、その
ため表面誘電体層の厚みが薄く、絶縁破壊電圧が100
V以下と低く、本発明の目的に反する。上記以外の試料
は、すべて0.1μVcA以上の非常に大きい面積容量
をもち、かつ5oov以上の高い破壊電圧をもっており
、本発明の目的を満足するものである0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名98
4.8594.9594は還元性雰囲気処理工程におい
て1000℃で加熱して得た試料で、酸素の体積拡散が
ほとんど起らないため表面誘電体層が形成されず、絶縁
破壊電圧はいちぢるしく低く(SOV以下)実用に耐え
ない。このように還元性雰囲気中での熱処理温度が12
50℃を越えると好しくないので、1260℃より高い
温度については本発明の範囲外とした。また、試料95
44.9664は酸化性雰囲気中での熱処理温度が12
60℃と高すぎて再酸化が進みすぎ、面積容量が小さい
。このため酸化性雰囲気中での熱処理温度は12001
:を越える温度については本発明の範囲外とした。試料
1544.1564は酸化性雰囲気中での熱処理温度が
800℃より低いため、十分に再酸化されていす、その
ため表面誘電体層の厚みが薄く、絶縁破壊電圧が100
V以下と低く、本発明の目的に反する。上記以外の試料
は、すべて0.1μVcA以上の非常に大きい面積容量
をもち、かつ5oov以上の高い破壊電圧をもっており
、本発明の目的を満足するものである0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名98
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)酸化バリウム(Bad)成分と酸化ストロンチウ
ム(8rO)成分が合量で49.16〜41.38モル
%、酸化ストロンチウム(SrO)成分が10.05モ
ル%以下、酸化チタン(TiO2)成分が50.17〜
51.72 モル%、希土類元素酸化物(LnOV2
)成分が0.67〜6.90モル%含有量が希土類元
素全体の20原子%以下)の組成比率からなる組成物に
対して、さらにOr。 Mn、 Fe 、 CoおよびNi の各酸化物のう
ち少なくとも一つを合量で1原子%を超えない量含有し
、またStの酸化物を2原子%を超えない量含有してい
る半導体磁器の表面に誘電体層が形成されていることを
特徴とする表面誘電体層型半導体磁器組成物。 (噂 含有するT i O2成分のモル量のうち含有B
aO成分と含有SrO成分の合計のモル量に対応するそ
れと等しいT i O2成分のモル量を減じた残りのT
i O2成分のモル量が含有希土類元素酸化物(Ln
Os72 )成分のモル量の1.6倍であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の表面誘電体層型半導
体磁器組成物。 (3)酸化バリウム(BaO)成分と酸化ストロンチウ
ム(8rO)成分が合量で49.16〜41.38モル
%、酸化ストロンチウム(SrO)成分が10.05モ
ル%以下、酸化チタン(Ti02)成分が50.17〜
61.72モル%、希土類元素酸もLaの含有量が希土
類元素全体の20原子z以下)の組成比率からなる組成
物に対して、さらにOr 、 Mn 、 Fe 、 C
oおよびNiの各酸化物のうち少なくとも一つを合量で
1原子%を超えない量含有している半導体磁器の表面に
誘電体層が形成されていることを特徴とする表面誘電体
層型半導体磁器組成物。 (4)含有するT i O2成分のモル量のうち含有B
aO成分と含有SrO成分の合計のモル量に対応するそ
れと等しいTiO2成分のモル量を減じた残りのT i
O2成分のモル量が含有希土類元素酸化物(LnO5
/2)成分のモル量の1.5倍であることを特徴とする
特許請求の範囲第8項記載の表面誘電体層型半導体磁器
組成物。 (5) 炭酸バリウム(B ac Os )成分と炭
酸ストロンチウム(f3x00S)成分が合量で49.
16〜41.38モル%、炭酸ストロンチウム(SrC
Os)成分が10.05モル%以下、酸化チタン成分が
60.17〜5172モル%、酸化ネオジウム(Nd0
s4 )と酸化プラセオジウム(PrO+1A)と酸化
ランタン(La0s12 )の各成分の合量が0.67
〜6.90モル%(ただしLa成分量が上記希土類元素
成分の全量に対して20原子%以下)の組成比率からな
る組成分に対して、さらにOr 、 Mn 、 Fe
、 coおよびNiの各酸化物のうち少なくとも一つを
合量で1原子%を超えなI/1量添加してなる圧粉成形
体を、酸化性雰囲気「↑」において1250℃〜145
0’Cの範囲内の温、 度で焼結させ、得られた誘電
体磁器を還元性雰囲気中において900’C〜1250
℃の範囲内の温度で加熱処理して酸素空孔型半導体磁器
とし、さらに酸化性雰囲気中において800℃〜12o
O℃の範囲内の温度で加熱処理して再酸化し、それによ
り磁器表面を誘電体化することを特徴とする表面誘電体
層型半導体磁器組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112497A JPS5814518A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112497A JPS5814518A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814518A true JPS5814518A (ja) | 1983-01-27 |
| JPS6328491B2 JPS6328491B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=14588124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56112497A Granted JPS5814518A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814518A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01275466A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 誘電体磁器組成物 |
| JPH01305855A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-11 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP56112497A patent/JPS5814518A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01275466A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 誘電体磁器組成物 |
| JPH01305855A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-11 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 還元再酸化型半導体セラミックコンデンサ素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328491B2 (ja) | 1988-06-08 |
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