JPS5896719A

JPS5896719A - コンデンサ用半導体磁器及びその製造方法

Info

Publication number: JPS5896719A
Application number: JP56195439A
Authority: JP
Inventors: 村瀬　潔; 山岡　信立; 正之藤本
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1981-12-04
Filing date: 1981-12-04
Publication date: 1983-06-08
Also published as: US4405479A; JPS6312373B2

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】本発明は、粒界絶縁型の８ｒ’Ｉ’ｉ０，系コンデンサ
用半導体磁器及びその製造方法に関し、更に詳細に梃は
、見掛けの比誘′電率（ε）が大きく、その比ｄ電率の
温度変化率（％）が小さく、しかも誘電体損失（一δ％
）が少ない半導体磁器及びその製造方法に関する。

特公昭５５−２４２５４号公報に、ＳｒＴｉ（Ｊ，、Ｖ
ＶＵ２、Ｚｎ（Ｊから成る半導体磁器の結晶粒界にｌ’
ｂＯ　、　Ｂｉ，（Ｊ３、Ｂ，　０，を含有させた粒界
絶縁型のＳｒＴｉ０３糸コンテンサ用半導体直器即ち半
導体圃器糾成物が開示さねている。この磁器組成物の見
掛けの比誘電率（ε）は５０．０００〜６４，０００で
あり、この比誘電率の温度特性は±１５％（−２５Ｃ〜
＋８５Ｃ）以内であり、誘電体損失ＩＪｉｒｌδは１．
０％以下であるので、和戦的特性の優れた磁器コンデン
サを提供することができる。しかし、牛導体函器の結晶
粒子の平均粒径は４０〜６０μｍであり、これに対応し
た児掛けの比ｔＡｌ率しか得られない。このため、今日
要求されている見掛けの比誘′に率の極めて昼い磁器組
成物を提供することができない。

そこで、本発明の目的は、見掛けの比誘電率（りが極め
て簡いＳｒ’ｌ’ｉＵ，系コンデンサ用半導体磁器及び
その製造方法を提供することにある。

上記目的を連成するための本願の第１番目の発明は、Ｓ
ｒＴｉＯ，　９５　、２０〜９９．８０重量％とＷｏ，
　０．１５〜２，３ｏ−１幇％とＺｎＵ　　Ｏ，０５　
〜　２．５０　　車縦％とでｉｏｏ値−１％となる主成
分１００取一部、Ｓｉｎ２０、０２〜０．１０屯重部、
ＡＩ，Ｕ，　Ｏ，（１１〜０．０３重前部、（倒し、前
記８４０，の市首部及び前記Ａｌ２０，の重量部は、ｓ
ｉｏ２の重量部／Ａｌ２０，の菫細部が１．５〜５．０
となる範囲内である）を含有し、史に目１１把王成分と
前記Ｓｉｎ！と目ＩＪ記ＡＩ１０８との合計重量に対し
て、０、０３〜２．７５重１％のｌ’ｂＯと、０．１１
〜４．２３重司Ｘｌ７）　Ｂｉ，ｕ，ト、０．００１　
〜０，１８　菫董％ノＢ２０Ｉ１とを含有していること
を特徴とするコンデンサ用半導体直器に係わるものであ
る。

上記発明によれば、見掛は比＠市、率が約８０，０００
以上、（８）δが１％以下、抵抗率が１，Ｏ　Ｘ　１０
”Ω・錦以上の良品基準を上回るコンデンサ用半導体磁
器を得ることができる。

本願の第２ｉ１ｉ目の発明は、半導体磁器を製造する方
法に係わるものであり、第１番目の発明と同一の組成比
でＳｒＴ山，、ＷＯ，、ＺｎＯ，　Ｓ　ｉＵ２，　Ａｌ
２０，を含む円板又はＨ筒等の半導体ｇｉ器を作製し、
しかる後、ＰｂＯ　、　Ｂｉ！Ｏｓ＆びＢ！　０１１又
はこれ等を得ることが出来る物質を含む絶縁化物質（拡
散物＊）を半導体磁器の表面に付着させこれを熱拡散す
ることによって半導体ｌｌｄ器の結晶粒界にｌ’ｂＵ、
　Ｂ　ｉ、（Ｊ、　、及びＢ＊Ｏｓ％’含有させること
を特徴とするものである。

この方法によれば、本発明で目的とする見掛けの比誘電
率の高い半纏体−器を容易に侮ることができる。

次に本弁明の好ましい実施例について述べる。

実施例　１工業用）ＳｒＴｉＯａ（不純物として、Ｂａ、　Ｆｅ、
　Ｍｎ。

Ｃａ、　Ｎａ、　Ｋ等を微１°含有）、ＷＯ，、ＺｎＵ
、５ｉ（Ｊ。

及びＡｌ２Ｏ，を第１表に示す組成となるように配合し
、こね等に不純物が混入することを防止するためにゴム
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、加圧成形機にて円４役状に成形し、１
００ＯＩＣ１時曲の熱処理によりバインダを除去した後
、９９％Ｎ２−１％工４２の弱還元性の雰囲気中におい
て、１３５０〜１４５０Ｃ１２〜４時間焼結し、大きさ
がそれぞれ１ｈ径約８關、厚さ約０．４１１１１１１の
円板状半導体出癖を作製した。なお、原料をゴムライニ
ングミルで混合したので、磁器製ボール等のメディアか
ら不純物が混入することが阻止さね、Ｓｒ　０２とＡＩ
、０３との量のコントロールを正確に行うことが町１ト
になった。

次Ｋ、ｌ’ｂＯ粉末５０　重ｔ　Ｘ、Ｂ＋、０．＠末４
５重量％、Ｂ２ｏｓ粉末５Ｊｉｆ％で１００重ｆ％とな
るように配合された絶縁化物質にニトロセルロース及び
ブチルカルピトールを加えてペーストを作委し、こねを
前の工程で作製した円板状半導体磁器の片主面にスクリ
ーン印刷で塗布した。なお、１００ｍｇの円板状半導体
磁器に対して絶縁化物質を１０ｍｇ（１０市幇％）塗布
した。

次に、絶縁化物質を塗布した半導体磁器を酸化雰囲気中
において１１５０〜１３００１：’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１’ｂ吠ｈｌ
ｉ、０．、Ｂ２０．を拡散させ、粒界１−の絶縁体化を
図った。これにより、第１図に模式的に示す半導体結晶
粒子（１１と絶縁化された粒界Ｗ１１２１とから成る半
導体磁器（３）が得られた。しかる鏝、この半導体磁器
（３）の両主面に銀ペーストを塗布し、・暁１勺けるこ
とによって一対のコンデンサｉｆ　ｍ　ｔ４１１５１を
形成し、半導体磁器コンデンサを完成させた。

上述ノよりなＩＩ′ｆｉ器コンデンサの製造に於（Ｘて
、＋成分、８ｉ０．　、　Ａｌ２（Ｊ、は原料の組成比
の状態で完成した磁器に含まｈるが、絶縁化物質として
の）’ｂＵ。

Ｂｉ、Ｕ、及びＢ、ｏ３は堕布後の加熱処理の工程で全
部拡散さねない。即ち拡散のための加熱処理時の蒸発等
のために、塗布した絶縁化物置の一部のみか磁器中に残
存する。１１００１ｎの磁器に対する絶縁化物質の拡散
量（残存＃）は成分によって異なり、ｐｂｏは約０．３
１〜０．８０東量％（０，３１〜０．８ｍｇ）の範囲、
　Ｂ　ｉ２０．は０，５７〜１．４８　重量Ｘ（０，５
７〜１４８　ｍｇ）の範囲、Ｈ，（Ｊ、は０．０１〜（
Ｊ、０６車第％（０，０１〜０．０６　ｍｇ）の範囲で
ある。

このようにして得られた各試料について、見掛けの比誘
電率ε、訪酊体損失噛δ、抵抗率ρを測定したところ、
第１表に示す結果が１叫らハた。尚、εと槌ｎδはｌ　
ｋＨｚで測定し、ρは直流５０Ｖを印加して１分１司経
過した後に測定した。

なお、第１表に於いて、生成分の５ｒＴｉＯ，とＷ（Ｊ
。

とＺｎ（Ｊとの車量％の酩和が１００屯前％である。

また副成分のＳｉｎ、とＡＩ、（Ｊｓとは、主成分１０
０重−・部に対する重量・部で示されている。また、電
気的特性は同一試料３０個の平均値で示されている。

第１表から明らかなように、主成分の組成比がＳ　ｒ’
ｌ’　ｉυ、　９５．２０〜９９，８０１１％、Ｗ（Ｊ
、　０．１５〜２，３０＊菫％、Ｚｎ（Ｊ　Ｏ，０５〜
２．５０　直ｊｉｉ％の範囲にあり１．１つ１００皿曾
部の主成分に対して８ｉ０□か０．０２〜０．１０市１
部、ＡＩ、（Ｊ８が０．０１〜０．０３重首部（但し、
Ｓ７０．／Ａｌ、Ｕ３のぼ電比は１．５〜５．Ｏ）の範
囲にある試料番号８〜１１，１３〜１６．１８．２０〜
２２．２５〜２７．２９．３０、の磁器によれば、結晶
の平均粒径が６０〜１２０μ、εが８１゜０００〜１１
７，０００、−ａが（１，４〜０．６　Ｘ、　ｌ）　カ
１．３〜１．６　Ｘ　１０”Ω・ｍとなり、良品基準を
上回るコンデンサな舟ることが出来る。

一方、本発明の範囲外である試料番号１〜７．１２、Ｉ
７．１９．２３．２４．２８．３１〜３４の磁器から明
らかなように、５ｉｎ２／ＡＩ！Ｕ、の箪量比が１．５
未満範囲では５ｏｏｏｏ以上のεを慢ることが川来す、
また上ｈｄ比が５を越えた範囲では、固δか１．０％以
上又はρが１．ＯＸ　１０”Ω・（１）以下と悪くなる
。また、ＳｉＯ，が１００重を部の主成分に対して０．
０２車重都禾満であると６を５ｏｏｏｏ　以上にするこ
とが出来す、またこれが０．１市ｔｓ’を越すと、大き
なεか得らｈなくなる。またＡｌｔ（Ｊ。

がｏ、ｏｉ重亀部未満であると、５ｏｏｏｏ　　以上の
εを得ることが不可能になり、こねが０．０３重重部を
越えると、εが５ｏｏｏｏ以下になる。従って、Ｓｉｎ
、及びＡＩ、Ｕａの好ましい範囲は、ＳｉＯ，／Ａ１２
（Ｊ３の重賞比が１．５〜５であると共に、Ｓｉｎ、が
０．０２〜ｏ、ｉ重量部、Ａｌｔ（Ｊ、が０．０１〜０
．０３市吋部の範囲である。

なお、主成分の組成比を本発明の範囲外にした場合にも
、勿論良品基準を上回るコンデンサな得ることが不ロＪ
Ｎトになる。

第１表に於いて、本発明の一〇、囲に入る試料の見掛け
の比誘重、率６の渦度特性を測定したところ、酩ての試
料の児掛けの比誘電率６の扇皮変化率は第２図の斜＃＠
域に言まれだ。即ち、２０Ｃの比誘電率を基準にして、
−２３Ｕ〜＋８５Ｃの軛曲での比誘電率の変化率は±１
５％以内であった。

実施例　２実ｓｉ例１１に於ける絶昧化物買（拡散物質）としての
ｒｂｕ％Ｂｉ、Ｕ、、Ｂ、０．の比率のみを第２表に示
すように変化させ、製造方法は実ＪＭ例１と同一として
半導体磁器コンデンサを作表し、塩気的％性をｔｉｌｌ
ｌ定したところ、第２表に示す結果が慢られた。

なお、第２表に於ける法器の欄は絶峠化物員を塗布する
半導体磁器を示す。また絶縁化物質は磁器（１００ｍｇ
）に対して１０３ｉ−１ｔ％（１０ｍｇ）争布した。

この第２表の試料番号３５〜３７．３９〜４６．４８〜
５２、５５〜６０．６２、６４、６６〜６８．７０〜７
２から明らかなように、ＰｂＯが３５〜５４重曾％、Ｂ
Ｉ！Ｏｓが３６〜５８重量％、Ｂｔｏｎが２〜１０車曾
％の範囲では大きなεを有し、−δ及びρも優れている
磁器を優ることが出来る。一方、本発明の範囲外である
試料番号３８．４７．５３．５４．６１，６３．６５．
６９から明らかなように、ＰｂＵ　、　Ｂ　１ｔＵａ、
　Ｂ、Ｏａの比が上記の範囲外となれば所望の特性を得
ることが不可能になる。従って、塗布する絶縁化物質の
好ましい組成比は、ＰｂＯが３５〜５４重ｆｔ　９６　
ｓ　”　’＋Ｏｎが３６〜５８重量％、”ｔ”ｌが２〜
１０重惜゛％である。

この実施例２に於ける本発明の範囲内の試料の磁器に対
するｉ’ｂＵ　、　Ｂ　ｉ、０．、Ｂｉ　Ｕ８の拡散１
を求めたところ、ｒｂｏは０．０７〜１，５４］檜％、
Ｂｉ、Ｕ。

６＠　０．２２〜２．３７　＞賞％、Ｂｔ’ｓ　ハ０．
００２−ｏ、１０　恵討％の範囲であった。

実施例　３実施例２で示した本発明の範囲内の組成比の絶縁化物質
の塗布量を半導体磁器（重賞約１００ｍｍｇ）に対して
１重量％（１ｍｍｇ）　〜１５ｉｉｉ％（１５ｍｌｎｇ
）の範囲で変化させ、加熱直皮を１１５０〜１３００Ｃ
，加熱時間を１〜４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の磁器を作製し、６
がｓｏ、ｏｏｏ以上、―δが１％以下、ρが１．ＯＸ　
１０”Ω・ｍ以上の牛導体―器ケ寿ることが０Ｔ能な杷
縁化物誓の拡散量を求めたところ、半導体磁器のＭ蓋（
ｌＯＯ鬼童％）に対してＰｂｏが０．０３〜２．７５　
ｆｉ童％、Ｂ　ｉ、（Ｊ、か０．１１〜４．２３重量％
、Ｂ２（Ｊ、がｏ　、ｏｏｉ〜０．１８重量％であった
。

以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、史に変形町’ＭＦなもので
ある。例えば、本発明の特徴を阻害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０また、ＰｂＯ，Ｂ
ｉ、Ｕａ、　Ｂ、０．の粉末にてペーストを作製せずに
、絶−化のための拡散加熱でｌ’ｂυ、ｔＨ２０，、Ｂ
１０．に変換される９！１えばｉ’ｂ、（Ｊ４．　）’
ｂＦｔ、Ｐｂ　（Ｂ（Ｊ、　）２．　ｋ３　ｉＦ、等の
物質を磁器の一方又は両方の主面に塗布して、最終的に
磁器の中にＰｂζＢｉｐ、、Ｂ、０．を偏在させてもよ
い。また、）’ｂＯ，Ｈｉ２０１、Ｂ、０３に変換する
ことが出来る物質の配合物を作り、これを例えば１００
０Ｃで焼成し、）’ｂＯ−Ｂｉ、（Ｊｓ−Ｂ２０．の組
成物を作り、これを粉砕した粉末ペーストを作って塗布
してもよい。また絶縁化物質を無溝又は浸漬等で磁器に
付着させてもよい。また、最初の原料ｆ　５ｒＴｉ（Ｊ
、、ＷＯ３、Ｚｎ（Ｊ、　８ｉ０．、　ＡＩ、Ｕ、、１
’ｂＯ，ｔ３ｉ、０．、Ｂ２ｏ、とせずに、これ等を得
るための物質を原料としてもよい。例えば５ｒＴｉＵ８
を炭酸ストロンチウムと酸化チタンとから舟るようにし
てもよい。またゴムライニングボールに限らずに、５ｉ
ｎｔとＡＩ、Ｕｓとが不純物として混入する恐れのない
他の容器を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図は本発明の実２１１１ｉｉ＋１＋に係わる磁器コ
ンデンサを模式的に示す断面図、第２図は温度変化に対
する比幼電率を示す特性図である。尚図面に用いらｉｌている符号に於いて、ｔｌ＋は粒子
、（２）は粒界層、（３）は磁器、（４＋　＋５１は′
ｌ［惨である。代　理　　人　　　高　　野　　則　　次手続補正書（
自発）１　小件の表示昭和５６年　特　許　願第１９５４３９　号２、　発明
の名称　コンデンサ用半尋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５　補正命令の日付　自　発６６　　補正により増加する発明の数７、補正の対象明＃ｌ誓の発明の詳細な説明の躯Ｉｌｌ　　明細書第２０廁第２表（６）の試料番号４９
のＨｉ、（Ｊ、の欄の「５６」會「５８γ補正する。（２）　　明細書第２０廁第２表ＣＢ）の試料番号５２
のεの個のｌ’−１０，４Ｊを「１０．５　Ｊに補正す
る。（３）　　明ＭＩ畜渠２１真■２表０の試料着合５８の
Ｂｉ、０．の欄の１５６」ケ「５８」に補正する。

Claims

【特許請求の範囲】ｌｉｔ　　８ｒＴｉＯ，９５，２０〜９９．８０重イム
とＷ（Ｊ。０．１５〜２．３ＯＮ量％とＺｎＯ０，０５〜２．５０
電童％とで１００重童イムなる王＃：分１００重責部、
Ｓｉｎ、　　０．０２〜０．１０重量部、ＡＩ、Ｕ、０
．０１〜０．０３　ｇ型部、（但し、前記５ｉｎｔの宣
ｉ部及び前記ＡＩ、Ｕ、の宣を部は、８ｉＵ、の重を部
／Ａｌ、０．の重を部が１．５〜５．０となる範囲内で
ある）を含Ｍし、更Ｋｓ　１ｆｔｌ記主成分と前記８ｉ０．　
　と前記ｋｌｔ０３との合計重量に対して０．０３〜２
．７５　］［重重重ＰｂＯト、０．１１〜４．２３　重
ｉ　％　（Ｄ　Ｈｔ、０３ト、０．０ｏｌ〜０．１８　
　重重％のＢｔ　Ｏ，とを含有していることを特徴とす
るコンデンサ用半導体罎器。ｉ２１　５ｒＴｉ０．９５．２０〜９９．８０　ｔ−Ｉ
Ｊ％トＷ０゜０．１５〜２．３０重重％とＺｎ（Ｊｏ、
０５〜２．５０重書％とで１００重＃％となる主成分１
００重量部、５ｉ（Ｊ、　　０．０２〜０．１０重駿部
、Ａｌ、０．　０．０１〜０．０３重電部、（但し、前
記Ｓ鶴の重叢部及び前記Ａｌ２（Ｊｓの重重ｓは、５ｉ
０２ｏ重ｉｔ　Ｉｆ　／　Ａｌ２Ｏ５（Ｄ　重を部が１
．５〜５．０となる範囲内である）から成る半導体磁器を作製すること、前記半導体磁器の少なくとも一方の主面に、Ｐｂ。又は加熱処理によってＰｂＯになる物質と、Ｂ１．υ、
又は加熱処理によってＨｉ、　０．になる物質と、８２
０ｓ又ハ加熱処理によってＢ！Ｏｓになる物質とを、）
’ｂ（Ｊ　Ｋ侯簀して３５〜５４重址％、Ｂｉ、、Ｕ３
に換算して３６〜るような比で含む絶縁化物質を、１０
０重量部の前記半導体ｉｌ′ｆｌ器に対して１〜１５市
量部の割合で付着させ、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ＰｂＯ，Ｂｉ２Ｏ，、
及びＢ２０゜を拡散させること、から成るコンデンサ用半導体磁器の製造方法。１３１　　ｎｉｌ記半導体磁器にＭ記絶縁化物質を付着
させることは、前記絶縁化物質を含むペーストを塗布す
ることである特許請求の範囲ンデンサ用半纏体６Ｂ器の製造方法。