JPS5828726B2 - 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
- Publication number
- JPS5828726B2 JPS5828726B2 JP51005648A JP564876A JPS5828726B2 JP S5828726 B2 JPS5828726 B2 JP S5828726B2 JP 51005648 A JP51005648 A JP 51005648A JP 564876 A JP564876 A JP 564876A JP S5828726 B2 JPS5828726 B2 JP S5828726B2
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- Japan
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- oxide
- mol
- dielectric constant
- porcelain
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は特に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。
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。
絶縁抵抗ｉｏ”、ｐ−儂、実効誘電率５００００〜７０
０００と非常に大きな値が得られる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（ｔａｎδ）も
約５〜１０％と大きいことである。
０００と非常に大きな値が得られる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（ｔａｎδ）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（５ｒＴｉ０３） 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（ＳｒＴｉ０３）に少量の二酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ２）、酸化ケイ素（Ｓ １０２ ）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４８埋し
て粒界を再び酸化するか、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）
、酸化ビスマス等を粒界に熱拡散させることにより得ら
れていた。
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（ＳｒＴｉ０３）に少量の二酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ２）、酸化ケイ素（Ｓ １０２ ）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４８埋し
て粒界を再び酸化するか、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）
、酸化ビスマス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して実効
誘電率の温度変化率が小さく、誘電損失（ｔａｎδ）の
値も小さいことがあげられる。
誘電率の温度変化率が小さく、誘電損失（ｔａｎδ）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して極めて
小さいことが欠点であった。
小さいことが欠点であった。
そこで、実効誘電率の向上を計ることを目的として、チ
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３ ）に添加する不
純物がいくつか提案されている。
タン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３ ）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（Ｔａ２０５ ） 、酸化ニオ
ブ（Ｎｂ２０５ ）、酸化タングステン（ＷＯ３）等の
半導体化に必要な物質以上に酸化亜鉛（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４００００〜５００００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
うになった。
ブ（Ｎｂ２０５ ）、酸化タングステン（ＷＯ３）等の
半導体化に必要な物質以上に酸化亜鉛（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４００００〜５００００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
うになった。
このように小型高性能な素子においては、高性能な故に
問題点もある。
問題点もある。
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。
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。
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誘電率変
化は小さくせしめることについてはチタン酸バリウム系
に比較して小さいとはいえ、いまだに十分とはいえない
。
なされているが、特に周囲温度の変化に対する誘電率変
化は小さくせしめることについてはチタン酸バリウム系
に比較して小さいとはいえ、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、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
。
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、１５１ｆｔｍφ×０．７關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、１５１ｆｔｍφ×０．７關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。
る雰囲気中で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
バインダー（たとえばポリビニルアルコール）を用いて
塗布し、１０５０℃〜１２００℃で２時間程度熱処理す
る。
バインダー（たとえばポリビニルアルコール）を用いて
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
（Ｂ１２０３ ）酸化銅（Ｃｕ２０ ）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。
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。
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。
尚、表中の実効誘電率ε及び誘電損失ｔａｎδは周波数
１ ｋＨｚ 、Ｉ ＶＡ、 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。
１ ｋＨｚ 、Ｉ ＶＡ、 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Ａｐ Ｂは上述試料の特性を図示したもの
である。
である。
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。
これらの表と図から明らかなごとく、試料の特性は酸化
鋼（Ｃｕ２０）または酸化ビスマス（Ｂｌ ２０３ ）
を単一で塗布し、拡散せしめた場合よりも、それらを組
み合わせて拡散せしめた方が緒特性の向上が見られるば
かりでなく、バラツキの小さいことが認められる。
鋼（Ｃｕ２０）または酸化ビスマス（Ｂｌ ２０３ ）
を単一で塗布し、拡散せしめた場合よりも、それらを組
み合わせて拡散せしめた方が緒特性の向上が見られるば
かりでなく、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０．３ ｍ９／ｃｒＡ Ｏ，５
１１１９／ｃｒＡ及び１．ｏｍｇ／ｃｒＡ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。
物質の塗布量をそれぞれ０．３ ｍ９／ｃｒＡ Ｏ，５
１１１９／ｃｒＡ及び１．ｏｍｇ／ｃｒＡ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。
この図がら明らかなごとく、塗布量の特性へ与える影響
は、酸化銅（Ｃｕ ２０ ）または酸化ビスマス（Ｂｉ
２０３）の単一塗布に比較して、それぞれの組み合わせ
の方が小さいことがわかる。
は、酸化銅（Ｃｕ ２０ ）または酸化ビスマス（Ｂｉ
２０３）の単一塗布に比較して、それぞれの組み合わせ
の方が小さいことがわかる。
第２図から、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。
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℃における誘電率の変化率を示す。
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℃における誘電率の変化率を示す。
この図から明らかなごとく酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）
及び酸化鋼（Ｃｕ２０）のそれぞれ５〜９５モル％、９
５〜５モル％の範囲で非常に誘電率の温度依存性が小さ
いことがわかる。
及び酸化鋼（Ｃｕ２０）のそれぞれ５〜９５モル％、９
５〜５モル％の範囲で非常に誘電率の温度依存性が小さ
いことがわかる。
特に、Ｃｕ２Ｏ：２０モル％、Ｂｉ２Ｏ３：８０モル％
においては、−２５℃で４．１％ ＋８５℃で−４，８
％と極めて小さい値を示した。
においては、−２５℃で４．１％ ＋８５℃で−４，８
％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（ＳｒＴｉ０３） に半導体化に必要な酸化ニオ
ブ（Ｎｂ２０５）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）酸化銅（Ｃｕ２
０ ）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％、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、しかも誘電率の温度変化
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（ＳｒＴｉ０３） に半導体化に必要な酸化ニオ
ブ（Ｎｂ２０５）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）酸化銅（Ｃｕ２
０ ）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％、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、しかも誘電率の温度変化
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、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さしつかえないことはいうまでも
ない。
の電極材料を用いてもさしつかえな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。
１ さらに、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（Ｔａ２０
５）を用いてもよ（、実験結果では酸化タンタル（Ｔａ
２０５）の場合には酸化ニオブ（Ｎｂ２０５ ）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（Ｔａ２０
５）を用いてもよ（、実験結果では酸化タンタル（Ｔａ
２０５）の場合には酸化ニオブ（Ｎｂ２０５ ）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（ＳｒＴｉ０３）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０．５９
−ｃｍ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（Ｔａ２ ｏ５）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．
５２−ｃｍ、平均結晶粒径１２．３μｍの半導体磁器が
得られる。
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０．５９
−ｃｍ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（Ｔａ２ ｏ５）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．
５２−ｃｍ、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つの元素はランタノ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。
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つの元素はランタノ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（５ｒ
Ｔｉ０３ ）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、 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。
Ｔｉ０３ ）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、 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
（Ｎｂ２Ｏ５）を酸化タンタル（Ｔａ２０５ ）に置換
することにより、同等の結果が得られることはいうまで
もないものである。
することにより、同等の結果が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
磁器の誘電率及び誘電損失と拡散物質組成との関係を示
す図、第１図Ｂは同半導体コンデンサ用の絶縁抵抗と拡
散物質組成との関係を示す図、第２図Ａは本発明の半導
体コンデンサ用磁器の拡散物質塗布量をパラメータにし
たときの誘電率及び誘電損失と拡散物質組成との関係を
示す図、第２図Ｂは同絶縁抵抗と拡散物質組成との関係
を示す図、第３図は本発明半導体コンデンサ用磁器の拡
散物質組成と誘電率の温度変化率との関係を示す図であ
る。
磁器の誘電率及び誘電損失と拡散物質組成との関係を示
す図、第１図Ｂは同半導体コンデンサ用の絶縁抵抗と拡
散物質組成との関係を示す図、第２図Ａは本発明の半導
体コンデンサ用磁器の拡散物質塗布量をパラメータにし
たときの誘電率及び誘電損失と拡散物質組成との関係を
示す図、第２図Ｂは同絶縁抵抗と拡散物質組成との関係
を示す図、第３図は本発明半導体コンデンサ用磁器の拡
散物質組成と誘電率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 ｒＴｉ０３ ） ９
９．９〜９８．０モル％及び酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）
または酸化タンタル（Ｔａ ２０５ ） 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
及び銅成分が偏在し、そのビスマス成分と銅成分のモル
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 |
|---|---|---|---|
| JP51005648A JPS5828726B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 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. |
| US05/759,807 US4143207A (en) | 1976-01-20 | 1977-01-17 | Semiconductive ceramics |
| GB1797/77A GB1526152A (en) | 1976-01-20 | 1977-01-17 | Semiconductive ceramics |
| AU21430/77A AU490459B2 (en) | 1977-01-19 | Semiconductive ceramics | |
| FR7701402A FR2339235A1 (fr) | 1976-01-20 | 1977-01-19 | Ceramiques semiconductrices |
| DE2702071A DE2702071C2 (de) | 1976-01-20 | 1977-01-19 | Verfahren zur Herstellung einer Kondensatorkeramik auf Strontiumtitanatbasis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51005648A JPS5828726B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 半導体コンデンサ用磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5288799A JPS5288799A (en) | 1977-07-25 |
| JPS5828726B2 true JPS5828726B2 (ja) | 1983-06-17 |
Family
ID=11616938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51005648A Expired JPS5828726B2 (ja) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | 半導体コンデンサ用磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828726B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0342966B2 (ja) * | 1987-05-26 | 1991-06-28 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5683919A (en) * | 1979-12-12 | 1981-07-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Grain boundary dielectric layer type semiconductor porcelain composition |
| JPS56105620A (en) * | 1980-01-25 | 1981-08-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Grain boundary dielectric layer type semiconductor porcelain composition |
| US4367265A (en) * | 1981-04-06 | 1983-01-04 | North American Philips Corporation | Intergranular insulation type semiconductive ceramic and method of producing same |
-
1976
- 1976-01-20 JP JP51005648A patent/JPS5828726B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0342966B2 (ja) * | 1987-05-26 | 1991-06-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5288799A (en) | 1977-07-25 |
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