JPS5823922B2 - 半導体コンデンサ用磁器 - Google Patents
半導体コンデンサ用磁器Info
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- JPS5823922B2 JPS5823922B2 JP51015017A JP1501776A JPS5823922B2 JP S5823922 B2 JPS5823922 B2 JP S5823922B2 JP 51015017 A JP51015017 A JP 51015017A JP 1501776 A JP1501776 A JP 1501776A JP S5823922 B2 JPS5823922 B2 JP S5823922B2
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- Japan
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- mol
- porcelain
- oxide
- strontium titanate
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）を主
体とする半導体磁器の粒界に高絶縁層を設けることによ
り得られる半導体コンデンサ用磁器に関する。
体とする半導体磁器の粒界に高絶縁層を設けることによ
り得られる半導体コンデンサ用磁器に関する。
従来、半導体磁器の粒界を絶縁化させることにより得ら
れるコンデンサ材料としてチタン酸バリウム系半導体コ
ンデンサ用磁器が知られている。
れるコンデンサ材料としてチタン酸バリウム系半導体コ
ンデンサ用磁器が知られている。
しかしながら、絶縁抵抗１０ｕΩ−儂、実効誘電率５０
，０００〜７０，０００と非常に大きな値が得られるこ
のチタン酸バリウム系半導体コンデンサ用磁器の欠点と
して、２０℃を基準として、−３０℃〜＋８５℃の範囲
における静電容量の変化が±４０％程度であり、また誘
電損失（ｔａｍδ）も約５〜１０％と大きいことである
。
，０００〜７０，０００と非常に大きな値が得られるこ
のチタン酸バリウム系半導体コンデンサ用磁器の欠点と
して、２０℃を基準として、−３０℃〜＋８５℃の範囲
における静電容量の変化が±４０％程度であり、また誘
電損失（ｔａｍδ）も約５〜１０％と大きいことである
。
そこで近年、チタン酸ストロンチウムを主体とし、特に
静電容量の温度変化率を小さくせしめた半導体磁器コン
デンサが開発されてきている。
静電容量の温度変化率を小さくせしめた半導体磁器コン
デンサが開発されてきている。
このチタン酸ストロンチウムを主体とする半導体磁器コ
ンデンサは当初チタン酸ストロンチウム（５ｒＴｉ０３
）に少量の二酸化マンガン（Ｍｒ１０２）酸化ケイ素
（Ｓ ｉ０２ ）等を添加し、還元雰囲気中で焼結し
てなる半導体磁器を、単に熱処理して粒界を再び酸化す
るか、二酸化マンガン（：Ｍｎ０２）、酸化ビスマス（
Ｂ１２Ｏ３）等を粒界に熱拡散させることにより得られ
ていた。
ンデンサは当初チタン酸ストロンチウム（５ｒＴｉ０３
）に少量の二酸化マンガン（Ｍｒ１０２）酸化ケイ素
（Ｓ ｉ０２ ）等を添加し、還元雰囲気中で焼結し
てなる半導体磁器を、単に熱処理して粒界を再び酸化す
るか、二酸化マンガン（：Ｍｎ０２）、酸化ビスマス（
Ｂ１２Ｏ３）等を粒界に熱拡散させることにより得られ
ていた。
これらの特徴として、チタン酸バリウム系に比較して静
電容量の温度変化率が小さく、誘電損失（ｔａｍδ）の
値も小さいことがあげられる。
電容量の温度変化率が小さく、誘電損失（ｔａｍδ）の
値も小さいことがあげられる。
一方、実効誘電率がチタン酸バリウム系に比較して極め
て小さいことが欠点であった。
て小さいことが欠点であった。
そこで、実効誘電率の向上を目的として、チタン酸スト
ロンチウム（５ｒＴｉ０３ ）に添加する不純物がいく
つか提案されている。
ロンチウム（５ｒＴｉ０３ ）に添加する不純物がいく
つか提案されている。
たとえば、酸化タンタル（Ｔａ２０３）、酸化ニオブ（
Ｎｂ２０．）、酸化タングステン（ＷＯ３）等の半導体
化に必要な物質以外に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、希土類酸化
物等を単一またはそれらを組み合わせて添加することに
より、実効誘電率４０，０００〜５０．０００程度、誘
電損失１％以下の半導体磁器コンデンサが得られるよう
になり、一段と小型高性能化が計られてきている。
Ｎｂ２０．）、酸化タングステン（ＷＯ３）等の半導体
化に必要な物質以外に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、希土類酸化
物等を単一またはそれらを組み合わせて添加することに
より、実効誘電率４０，０００〜５０．０００程度、誘
電損失１％以下の半導体磁器コンデンサが得られるよう
になり、一段と小型高性能化が計られてきている。
しかしながら、このように小型高性能な素子においては
、高性能な故に問題もある。
、高性能な故に問題もある。
その一つに拡散物を塗布する場合の塗布量のバラツキの
与える特性への影響が大きく、工程管理が極めて難しい
欠点があった。
与える特性への影響が大きく、工程管理が極めて難しい
欠点があった。
さらに、電気的、特性においてもより高性能化への努力
がなされているが、特に周囲温度の変化に対する静電容
量変化を小さくせしめることについては、チタン酸バリ
ウム系に比較して小さくなったとはいえ、いまだに十分
とはいえない。
がなされているが、特に周囲温度の変化に対する静電容
量変化を小さくせしめることについては、チタン酸バリ
ウム系に比較して小さくなったとはいえ、いまだに十分
とはいえない。
本発明は、種々の実験を積み重ねた結果、上述のごとき
拡散工程による素子特性のバラツキを極めて小さくせし
め、さらに誘電率の温度変化を極めて小さくせしめるも
のである。
拡散工程による素子特性のバラツキを極めて小さくせし
め、さらに誘電率の温度変化を極めて小さくせしめるも
のである。
以下、実施例に基づき、本発明の詳細な説明する。
実施例
チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）に酸化ニオブ
（Ｎｂ２０５）を０．１〜２．０モル％の範囲で添加し
、十分に混合した後、１５ｍｍφＸ Ｏ，７１ｎｍ ｔ
の円板状に加圧成型する。
（Ｎｂ２０５）を０．１〜２．０モル％の範囲で添加し
、十分に混合した後、１５ｍｍφＸ Ｏ，７１ｎｍ ｔ
の円板状に加圧成型する。
この後、水素１〜１０％、窒素９９〜９０％からなる雰
囲気中で１３７０℃〜１４６０℃の範囲で２〜４時間焼
成する。
囲気中で１３７０℃〜１４６０℃の範囲で２〜４時間焼
成する。
しかる後に、焼結体の片面に拡散用物質を公知の適当な
バインター（たとえば、ポリビニルアルコール漏１を用
いで塗布し、１０５０℃〜１２００℃で２時間程度熱処
理する。
バインター（たとえば、ポリビニルアルコール漏１を用
いで塗布し、１０５０℃〜１２００℃で２時間程度熱処
理する。
このようにして得られた焼結体の両面に銀電極を設ける
。
。
第１表は拡散用物質として酸化ビスマス
（Ｂｔ２ｏ３）二酸化マンガン（Ｍｎ ０２ ）からな
る種々の組成の混合物を上記焼結体に塗布し、拡散せし
めたときの各種２０枚の電気的特性の平均値を示す。
る種々の組成の混合物を上記焼結体に塗布し、拡散せし
めたときの各種２０枚の電気的特性の平均値を示す。
ただし、このときの酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）の添加量
は０．２モル％、また焼成は温度１４００℃で４時間、
雰囲気条件は水素１０％、窒素９０％であり、さらに熱
処理は温度１１００℃で２時間行ったものである。
は０．２モル％、また焼成は温度１４００℃で４時間、
雰囲気条件は水素１０％、窒素９０％であり、さらに熱
処理は温度１１００℃で２時間行ったものである。
尚、表中の実効誘電率ε及び誘電損失ｔａｎδは周知波
数ＩＫＨｚ 、ＩＶＡ、Ｃにて測定した値であり、絶
縁抵抗は５０ＶＤ、Ｃの電圧で３０秒間充電した後に測
定した値である。
数ＩＫＨｚ 、ＩＶＡ、Ｃにて測定した値であり、絶
縁抵抗は５０ＶＤ、Ｃの電圧で３０秒間充電した後に測
定した値である。
また、第１図Ａ、Ｂは上述試料の特性を図示したもので
ある。
ある。
図中、斜線をほどこした領域に全ての試料の特性値が含
まれ、領域の上限の曲線は試料の最大値を示し、下限の
曲線は試料の最小値を示す。
まれ、領域の上限の曲線は試料の最大値を示し、下限の
曲線は試料の最小値を示す。
これらの表と回り１ら明らかなごとく、酸化ビスマス（
Ｂ ｉ２０ｇ）または二酸化マンガン（Ｍｎ０２ ）
を単一で塗布し、拡散せしめた従来の素子の場合よりも
、本発明のごとくそれらを組み合わせて拡散せしめた方
が諸特性の向上が見られるばかりでなく、諸特性のバラ
ツキの小さいことが認められる。
Ｂ ｉ２０ｇ）または二酸化マンガン（Ｍｎ０２ ）
を単一で塗布し、拡散せしめた従来の素子の場合よりも
、本発明のごとくそれらを組み合わせて拡散せしめた方
が諸特性の向上が見られるばかりでなく、諸特性のバラ
ツキの小さいことが認められる。
また、第２図Ａ、Ｂは上記実施例の焼結体を用いて拡散
物質の塗布量をそれぞれ０．３７ｎＶｃｒＩ？！。
物質の塗布量をそれぞれ０．３７ｎＶｃｒＩ？！。
０、５ ”？／Ｃ１１１２及び１．０ ”９７０ｍ２
としたときの特性値を示したものであり、図中曲線ａ、
ｂ及びＣはそれぞれの塗布量に対応する特性曲線である
。
としたときの特性値を示したものであり、図中曲線ａ、
ｂ及びＣはそれぞれの塗布量に対応する特性曲線である
。
この図から明らかなごとく、塗布量の特性へ与える影響
は酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）または二酸化マンガン（
ＭｎＯ２）の単一塗布に比較して、酸化ビスマス（Ｂｉ
２Ｏ３） ５〜９５モル％及び二酸化マンガン（ＭｎＯ
２）９５〜５モル％の範囲で組み合わせて拡散せしめた
場合の方がよいことがわかる。
は酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）または二酸化マンガン（
ＭｎＯ２）の単一塗布に比較して、酸化ビスマス（Ｂｉ
２Ｏ３） ５〜９５モル％及び二酸化マンガン（ＭｎＯ
２）９５〜５モル％の範囲で組み合わせて拡散せしめた
場合の方がよいことがわかる。
また、第２図Ａ、Ｂから第１図における特性のバラツキ
は塗布量の差異の影響であることは明白である。
は塗布量の差異の影響であることは明白である。
次に、第３図に上記実施例の焼結体を用いて構成される
半導体コンデンサ用磁器において、２０℃を基準として
一２５℃及び＋８５℃における静電容量の率化率を示す
。
半導体コンデンサ用磁器において、２０℃を基準として
一２５℃及び＋８５℃における静電容量の率化率を示す
。
この図から明ら力ｊなどとく、酸化ビスマス（Ｂ１２０
３）及び二酸化マンガン（Ｍｎ Ｏ２）のそれぞれ５〜
９５モル％及び９５〜５モル％の範囲で非常に小さいこ
とがわかる。
３）及び二酸化マンガン（Ｍｎ Ｏ２）のそれぞれ５〜
９５モル％及び９５〜５モル％の範囲で非常に小さいこ
とがわかる。
特に、Ｂｉ２Ｏ３：２０モル％−ＭｎＯ２： ８０モル
％においては一２５℃で＋１．８％、＋８５℃で十０．
３％と極めて小さい値を示した。
％においては一２５℃で＋１．８％、＋８５℃で十０．
３％と極めて小さい値を示した。
以上述べたように、本発明のごとく、チタン酸ストロン
チウム（５ｒＴｉＯａ）に半導体化に必要な酸化ニオブ
（Ｎｂ２０．）を少なくとも０．１〜２モル％含む半導
体磁器に、酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）、二酸化マンガ
ン（Ｍｎ ０２ ）を単一に粒界に拡散せしめるのでは
なく、それらをそれぞれ５〜９５モル％及び９５〜５モ
ル％からなる組成物の形で塗布し、拡散せしめることに
より、従来になく製造上バラツキの少ない、しかも静電
容量の温度変化率の小さい極めてすぐれた半導体コンデ
ンサ用磁器を提供することが可能であり、工業的価値は
甚大である。
チウム（５ｒＴｉＯａ）に半導体化に必要な酸化ニオブ
（Ｎｂ２０．）を少なくとも０．１〜２モル％含む半導
体磁器に、酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）、二酸化マンガ
ン（Ｍｎ ０２ ）を単一に粒界に拡散せしめるのでは
なく、それらをそれぞれ５〜９５モル％及び９５〜５モ
ル％からなる組成物の形で塗布し、拡散せしめることに
より、従来になく製造上バラツキの少ない、しかも静電
容量の温度変化率の小さい極めてすぐれた半導体コンデ
ンサ用磁器を提供することが可能であり、工業的価値は
甚大である。
、尚、上記実施例においては銀電極を用いたが、その他
の公知の電極材料を用いてもよいことはいうまでもない
。
の公知の電極材料を用いてもよいことはいうまでもない
。
また、焼成は水素１〜１０％、窒素９９〜９０％からな
る雰囲気中に限定することもなく、試料が十分に半導体
化されうる雰囲気中であればよいことも周知のごとくで
ある。
る雰囲気中に限定することもなく、試料が十分に半導体
化されうる雰囲気中であればよいことも周知のごとくで
ある。
さらに、上記実施例で半導体化の目的で添加した酸化ニ
オブ（Ｎｂ２０５）の代わりに酸化タンタル（Ｔａ２
ｏ５）を用いてもよく、実験結果では酸化タンタル（Ｔ
ａ２Ｏ，）の場合には酸化ニオブに比較して蒸発しにく
いという若干の差異はあるが、これは添加量に比してほ
とんど無視し得る範囲内のオーダである。
オブ（Ｎｂ２０５）の代わりに酸化タンタル（Ｔａ２
ｏ５）を用いてもよく、実験結果では酸化タンタル（Ｔ
ａ２Ｏ，）の場合には酸化ニオブに比較して蒸発しにく
いという若干の差異はあるが、これは添加量に比してほ
とんど無視し得る範囲内のオーダである。
たとえば、チタン酸ストロンチウム（５ｒＴｉ Ｏｓ）
に酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）を０．２モル％添加し、水
素１０％、窒素９０％からなる雰囲気中で、１４００℃
で４時間焼成して得られる半導体磁器の比抵抗は０．５
Ω−儂であり、平均結晶粒径は１２．５μｍであるのに
対し、酸化タンタル（Ｔａ２０５ ）の添加量を０．１
８モル％とし、他の条件は同条件とすると、比抵抗０．
５Ω−儂、平均結晶粒径１２．３μｍの半導体磁器が得
られる。
に酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）を０．２モル％添加し、水
素１０％、窒素９０％からなる雰囲気中で、１４００℃
で４時間焼成して得られる半導体磁器の比抵抗は０．５
Ω−儂であり、平均結晶粒径は１２．５μｍであるのに
対し、酸化タンタル（Ｔａ２０５ ）の添加量を０．１
８モル％とし、他の条件は同条件とすると、比抵抗０．
５Ω−儂、平均結晶粒径１２．３μｍの半導体磁器が得
られる。
通常、ニオブ（Ｎｂ ）及びタンタル（Ｔａ ）はバナ
ジウム族元素と呼ばれる同族の元素であり、またその中
でもこの２つの元素はランタンイド収縮により共有結合
半径がほとんど同じ（１，３４オングストローム）であ
るため、同時に産出され、化学的性質はほとんど同じで
あることは周知である。
ジウム族元素と呼ばれる同族の元素であり、またその中
でもこの２つの元素はランタンイド収縮により共有結合
半径がほとんど同じ（１，３４オングストローム）であ
るため、同時に産出され、化学的性質はほとんど同じで
あることは周知である。
この２つの５価の元素はチタン酸ストロンチウム（Ｓｒ
Ｔ ｉＯｓ ）のＴｉ元素の共有結合半径（１，３２オ
ングストローム）とほぼ一致するため、比較的置換が容
易に行われ、 Ｓ ｒＴ ｉ ０３ ＋ Ｎ ｂ２０５ （またはＴａ
２０３）→Ｓ ｒ Ｔ ｉ １−δＮｂδ０３（または
５ｉＴｉ−δＴａδＯ凡−として自由電子が放出され、
チタン酸ストロンチウム（５ｒＴｉ０３）は半導体化さ
れる。
Ｔ ｉＯｓ ）のＴｉ元素の共有結合半径（１，３２オ
ングストローム）とほぼ一致するため、比較的置換が容
易に行われ、 Ｓ ｒＴ ｉ ０３ ＋ Ｎ ｂ２０５ （またはＴａ
２０３）→Ｓ ｒ Ｔ ｉ １−δＮｂδ０３（または
５ｉＴｉ−δＴａδＯ凡−として自由電子が放出され、
チタン酸ストロンチウム（５ｒＴｉ０３）は半導体化さ
れる。
ここで、δは置換したＮｂ （またはＴａ ）元素の原
子数、ｅ−は電子を表わす。
子数、ｅ−は電子を表わす。
このような半導体化の方法は一般に原子価制御の方法と
呼ばれている。
呼ばれている。
したがって、上記実施例における酸化ニオブ（Ｎｂ２０
５）を酸化タンタル（Ｔａ２ｏ５）に置換することによ
り、同等の結果み得られることはいうまでもないもので
ある。
５）を酸化タンタル（Ｔａ２ｏ５）に置換することによ
り、同等の結果み得られることはいうまでもないもので
ある。
第１図Ａは本発明の実施例における半導体コンデンサ用
磁器の拡散物質組成と誘電率及び誘電損失との関係を示
す図、第１図Ｂは本発明の実施例における半導体コンデ
ンサ用磁器の拡散物質組成と絶縁抵抗との関係を示す図
、第２図Ａは本発明の実施例において拡散物質塗布量を
パラメータにしたときの拡散物質組成と誘電率及び誘電
損失との関係を示す図、第２図Ｂは本発明の実施例にお
いて拡散物質塗布量をパラメータにしたときの拡散物質
組成と絶縁抵抗との関係を示す図、第３図は本発明の実
施例における拡散物質組成と静電容量の温度変化率との
関係を示す図である。
磁器の拡散物質組成と誘電率及び誘電損失との関係を示
す図、第１図Ｂは本発明の実施例における半導体コンデ
ンサ用磁器の拡散物質組成と絶縁抵抗との関係を示す図
、第２図Ａは本発明の実施例において拡散物質塗布量を
パラメータにしたときの拡散物質組成と誘電率及び誘電
損失との関係を示す図、第２図Ｂは本発明の実施例にお
いて拡散物質塗布量をパラメータにしたときの拡散物質
組成と絶縁抵抗との関係を示す図、第３図は本発明の実
施例における拡散物質組成と静電容量の温度変化率との
関係を示す図である。
Claims (1)
- １ チタン酸ストロンチウム（Ｓ Ｉ Ｔ １Ｏｓ）
９９．９〜９８．０モル％、６酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５
）または酸化タンタル（Ｔａ２０５ ） ０．１〜２モ
ル％からなる多結晶半導体磁器の粒界に、ビスマス成分
及びマンガン成分が偏在し、そのビスマス成分とマンガ
ン成分のモル比が５〜９５：９５〜５であることを特徴
とする半導体コンデンサ用磁器。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51015017A JPS5823922B2 (ja) | 1976-02-13 | 1976-02-13 | 半導体コンデンサ用磁器 |
| CA269,514A CA1095704A (en) | 1976-01-20 | 1977-01-12 | Semiconductive ceramics |
| NLAANVRAGE7700357,A NL169723C (nl) | 1976-01-20 | 1977-01-14 | Werkwijze voor het vervaardigen van een polykristallijne keramische halfgeleider. |
| GB1797/77A GB1526152A (en) | 1976-01-20 | 1977-01-17 | Semiconductive ceramics |
| US05/759,807 US4143207A (en) | 1976-01-20 | 1977-01-17 | Semiconductive ceramics |
| AU21430/77A AU490459B2 (en) | 1977-01-19 | Semiconductive ceramics | |
| DE2702071A DE2702071C2 (de) | 1976-01-20 | 1977-01-19 | Verfahren zur Herstellung einer Kondensatorkeramik auf Strontiumtitanatbasis |
| FR7701402A FR2339235A1 (fr) | 1976-01-20 | 1977-01-19 | Ceramiques semiconductrices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51015017A JPS5823922B2 (ja) | 1976-02-13 | 1976-02-13 | 半導体コンデンサ用磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5298997A JPS5298997A (en) | 1977-08-19 |
| JPS5823922B2 true JPS5823922B2 (ja) | 1983-05-18 |
Family
ID=11877088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51015017A Expired JPS5823922B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-02-13 | 半導体コンデンサ用磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5823922B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142327U (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-22 | ドラ−フタイト工業株式会社 | 屋上，壁，床などの防水構造 |
| JPS60171334U (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-13 | 旭化成株式会社 | 防水シ−ト |
-
1976
- 1976-02-13 JP JP51015017A patent/JPS5823922B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142327U (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-22 | ドラ−フタイト工業株式会社 | 屋上，壁，床などの防水構造 |
| JPS60171334U (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-13 | 旭化成株式会社 | 防水シ−ト |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5298997A (en) | 1977-08-19 |
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