JPS5910004B2 - ユウデンタイジキノ セイゾウホウホウ - Google Patents

ユウデンタイジキノ セイゾウホウホウ

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JPS5910004B2
JPS5910004B2 JP50081304A JP8130475A JPS5910004B2 JP S5910004 B2 JPS5910004 B2 JP S5910004B2 JP 50081304 A JP50081304 A JP 50081304A JP 8130475 A JP8130475 A JP 8130475A JP S5910004 B2 JPS5910004 B2 JP S5910004B2
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JP
Japan
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mol
oxide
capacitance
kaolin
voltage
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JP50081304A
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JPS524098A (en
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宣雄 横江
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Nichicon Corp
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Nichicon Capacitor Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、誘電損失、容量温度依存性、容量バイアス
電圧依存性に優れた粒界絶縁型半導体磁器を製造する方
法に関する。
従来から表面絶縁型または粒界絶縁型の半導性誘電体磁
器として製造されているものに、チタン5 酸バリウム
またはチタン酸バリウム固溶体を主成分とするものがあ
るが、この種のものはチタン酸バリウムが有する強誘電
的性質を回避することができないので、磁器コンデンサ
として電気回路素子に応用する場合いくつかの基本的な
欠点を有す10る。
すなわち、使用温度範囲で主成分の変態点に基因する誘
電損の影響を受けること、および容量温度依存性を小さ
くする目的で添加される副成分の影響を受けて誘電損失
が大きくなることである。たとえば、表1に示すように
、周波数1Kll2)温度1520℃において誘電正接
ta■δは3.0%〜5.0%である。また、同表に示
すように、直流バイアス電圧による容量変化は大きく、
25Vバイアスの場合の容量はOVバイアスの場合のそ
れよりも約30%低下し、容量温度依存性も−25℃〜
+8520℃の温度範囲において容量変化率を±15%
以内にとどめることは困難である。さらに、コンデンサ
に入力される信号電圧によつても容量値が変化し、たと
えば周波数1Yk、において1Vrmsの信号電圧によ
る容量値に対して4.5Vrmsの場合の25それは約
5%増加する。電気回路設計の立場から誘電正接tan
δ、容量温度依存性並びに直流バイアス電圧や信号電圧
による容量変化がいずれも小さく、比誘電率の大きい磁
器コンデンサが要求され、この発明はその要求勿 を充
足する粒界絶縁型半導体磁器を安価に製造することを目
的とする。
以下、この発明による粒界絶縁型半導体磁器の製造方法
について述べる。
酸化ストロンチウム5に048.5〜49.75モル%
と、酸化チタン35TiO。50モル%と、希土類元素
酸化物、たとえば酸化ジスプロシウムDy203または
酸化ランタンLa2o3よたは酸化イットリウムY20
3O、25〜1.5モル%とを総和が100モル%にな
るように調合した半導体組成物粉末、またはその組成物
を基礎成分としてこれにカオリンM2Si2O5(0F
4を重量比で0.05〜0.5%添加含有せしめた半導
体組成物粉末を、空気雰囲気中において1350℃〜1
500℃で焼成し焼結した半導件磁器を、毎時50℃以
下の低速度で冷却することによつて異常成長した結晶粒
表面を酸化して絶縁化し、回の焼成でもつて粒界絶縁型
半導体磁器として完成させる。
焼成の際、最高温度での保持時間は1〜8時間程度でよ
い。ここで、粒界絶縁型半導体磁器はたとえば次のよう
な方法で製造する。
所定組成比に正確な割合で秤量した原料をボールミル等
で混合し、1150℃〜1250℃の空気雰囲気中で予
備焼成した後、ポールミルによつて粉砕して半導体組成
物の調製粉末とする。なおこの際使用する原料としては
加熱することによつて酸化物になる化合物、たとえば炭
酸塩、蓚酸塩、水酸化物などが用いられる。このように
して得た調製粉末にポリビニールアルコール等の有機結
合剤を添加し、500k9/Cd〜1400k9/(1
−JモVfの圧力で加圧成形を施し、直径16mm1厚さ
0.7mm程度のデイスク型に仕上げる。このようにし
て製造された磁器材料は、微細な半導体の結晶の焼結体
をなしており、かつ個々の結晶粒子の表面は極めて薄い
酸化絶縁被膜で覆われている。そして、この材相をコン
デンサとして使用する際には、上述の薄い酸化皮膜が誘
電体として作用する。次に、この発明において粒界絶縁
型半導体磁器.の組成範囲および焼成温度範囲を上述の
ように限定した理由について述べる。
第1図は、カオリン無添加の場合と0.3重量%添加し
た場合について、酸化ジスプロシウムまたは酸化ランタ
ンの添加量をそれぞれ変化させて調製し、1400℃で
4時3間焼成したときの見かけ比誘電率εr(周波数1
K臥信号電圧1Vrmsで測定した静電容量値から算出
したもの)の変化の傾向を示したもので、同図から明ら
かなように、ジスプロシウムまたはランタンが0.5〜
3.0原子%の範囲で比誘電率が大4きくなり、粒界絶
縁型半導体磁器として適当であることがわかる。また、
第2図は、酸化ジスプロシウム0.35モル%に固定し
、カオリンの添加量をそれぞれ変化させて調製し、14
80℃で4時フ間焼成した場合と、1350℃で同時間
焼成した場合の見かけの比誘電率の変化の傾向を示すも
ので、1350℃で焼成した場合はカオリン0.05重
量%以上で比誘電率は大きく増加し、1480℃の場合
はカオリン0.05重量%で無添加の場合よりもむしろ
低下するがカオリン0.5重量%で極大となり、カオリ
ン添加の効果が明らかである。
しかし、カオリン0.5重量%を越えると磁器素子間に
融着がみられ製造上好ましくない。また、第3図は、酸
化ジスプロシウム0.35モル%、カオリン0.15重
量%も加えて調製した試料について焼成時間を4時間に
固定し、種々の温度で焼成した場合の見かけの比誘電率
の変化を示したもので、1350℃以上で高い比誘電率
が得られ半導体磁器コンデンサ材料として適当であり、
1350℃未満では比誘電率が小さく、焼結件も悪く好
ましくない。
また1500℃を越えると比誘電率は大きいが原利中に
含有されている不純物の影響で磁器素子間に融着がみら
れ製造上好ましくない。以上に述べたこの発明によれば
、表1、第4図、第5図に示す如く、従来のものと比較
して誘電正接、温度特性、バイアス特性に優れた粒界絶
縁型半導体磁器を製造することができる。
また、従来の如く焼結後に再度の熱処理を施したり還元
雰囲気を用いて還元処理を施したりすることは必要なく
、一回の焼成で粒界絶縁型半導体磁器として完成させる
ことができるので、工程が非常に簡便となり安価に製造
できる。なお、表1において、容量変化率のDCバイア
スの欄は直流電圧25Vをバイアス電圧として印加した
ときのバイアス電圧0Vの場合に対する容量変化率を、
温度の欄は−25℃〜+85℃の温度範囲における20
℃のときの容量に対する容量変化率を、AC信号電圧の
欄は4Vrmsの場合の1Vrmsの場合に対する容量
変化率をそれぞれ示し、絶縁抵抗の欄は直流電圧25V
を印加し1分後の抵抗値を示した。
また、比誘電率、比面積容量は周波数1KIIz1電圧
1rmsの正弦波で測定した容量値から算出し、誘電損
失値は周波数1K1z1電圧1rmsの正弦波で測定し
た等価抵抗値からTanδ二2πFRCs(Csはブリ
ツジの基準容量値1μF)によつて算出した。なお、表
2は、以下に述べる実施例によつて製造された粒界絶縁
型半導体磁器の諸特性を示すものである。
酸化ストロンチウム48.5〜49.75モル%と酸化
チタン50モル%と酸化ジスプロシウム(または酸化ラ
ンタンまたは酸化イツトリウム)0.25〜1,5モル
%との総和が100モル%になる組成物、またはこの組
成物を基礎成分としこの基礎成分に対しカオリンを重量
比で0.05〜0.5%添加含有せしめた組成物になる
ように、原料を正確に秤量し、これらの混合物をポール
ミルによつて湿式混合し、その混合物を空気中で119
00Cで2時間予備焼成し、さらにポールミルによつて
粉砕して半導体組成物粉末を得た。ここで、酸化ストロ
ンチウムは同モル%の炭酸ストロンチウムを用いた。上
記調製原料粉末にポリビニールアルコールを3.0重量
%添加し、1200k9/〜の圧力で加圧成形し、電気
炉を1350℃〜1500℃に設定し、その設定温度で
4時間保持して焼結せしめ、5『C/時〜25でC/時
の速度で冷却し、直径約13.5mm1厚さ約0.55
mmの円板磁器を得た。この磁器に一般的な方法で銀電
極を温度800℃時間30分で焼成し形成した。このよ
うにして得た試料をキヤパシタンスブリツジによつて周
波数1KHz1入力電圧1rmsで容量および誘電正接
(Tanδ)を、また絶縁抵抗計によつて直流電圧25
Vを試料に印加し1分後の値を読取つて絶縁抵抗(.R
.)を測定し、これらの測定結果をそれらの試料の組成
比とともに表2に示した。同表には容量値から見かけの
比誘電率εrを計算して示した。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は酸化チタンと酸化ストロンチウムと
希土類元素酸化物とを含有する誘電体磁器において酸化
ジスプロシウムおよび酸化ランタンの含有量と見かけ比
誘電率の関係、カオリンの含有量と見かけ比誘電率の関
係、並びに焼成温度と見かけ比誘電率の関係をそれぞれ
示す特性図、第4図は本発明例および従来例の容量温度
依存性を示す特性図、第5図は本発明例および従来例の
容量バイアス電圧依存性を示す特性図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化チタン50モル%と酸化ストロンチウム48.
    5モル%乃至49.75モル%と希土類元素酸化物0.
    25モル%乃至1.5モル%とをその総和が100モル
    %となる如く調合し、それを空気雰囲気中において13
    50℃乃至1500℃で焼成して、半導体粒子の粒界に
    酸化絶縁皮膜を形成することを特徴とする誘電体磁器の
    製造方法。 2 酸化チタン50モル%と酸化ストロンチウム48.
    5モル%乃至49.75モル%と希土類元素酸化物0.
    25モル%乃至1.5モル%とをその総和が100モル
    %となる如く調合し、その組成物にさらにカオリンを重
    量比で0.05%乃至0.5%添加し、それを空気雰囲
    気中において1350℃乃至1500℃で焼成して、半
    導体粒子の粒界に酸化絶縁皮膜を形成することを特徴と
    する誘電体磁器の製造方法。
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JPS6174809U (ja) * 1984-10-19 1986-05-20
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JPS63185100A (ja) * 1987-01-28 1988-07-30 オークマ株式会社 部品実装機における実装基板固有デ−タ入力方式

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