JPS59127826A - 粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ - Google Patents
粒界絶縁形半導体磁器コンデンサInfo
- Publication number
- JPS59127826A JPS59127826A JP397383A JP397383A JPS59127826A JP S59127826 A JPS59127826 A JP S59127826A JP 397383 A JP397383 A JP 397383A JP 397383 A JP397383 A JP 397383A JP S59127826 A JPS59127826 A JP S59127826A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor porcelain
- grain boundary
- capacitance
- grain
- capacitor
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- Pending
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
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】
この発明は、小型で大容量が得られる粒界絶縁型半導体
磁器コンデンサに関する。
磁器コンデンサに関する。
従来、粒界絶縁形半導体磁器コンデンサとしてはその構
成材料にチタン酸バリウムを主体とするものがある。こ
れは大きな静電容量が得られるも（７］Ｄ−３０℃〜＋
８０°Ｃの温度範囲において＋２０℃のときの静電容量
を基準としたとき最大±４０％程度の変化を示し、誘電
体損失（ｔａｎδ）も太きく電気的特性を十分に満足し
たものでなかった。一方、チタン酸バリウムを主体とす
るものに代わって、チタン酸ストロンチウムを主体とす
るものがある。これによれば、静電容量変化率を小さく
することができるとともに、ｔａｎδも小さいものが得
られるという効果を有する。
成材料にチタン酸バリウムを主体とするものがある。こ
れは大きな静電容量が得られるも（７］Ｄ−３０℃〜＋
８０°Ｃの温度範囲において＋２０℃のときの静電容量
を基準としたとき最大±４０％程度の変化を示し、誘電
体損失（ｔａｎδ）も太きく電気的特性を十分に満足し
たものでなかった。一方、チタン酸バリウムを主体とす
るものに代わって、チタン酸ストロンチウムを主体とす
るものがある。これによれば、静電容量変化率を小さく
することができるとともに、ｔａｎδも小さいものが得
られるという効果を有する。
ところで、かかる効果を有するこの種のコンデンサ用磁
器素体として（Ｓｒ＝、、−Ｂａ′ｘ） ＴｉＯ２（ｘ
＝０．３０〜０．５０）を主成分としたものがすでに
提案されている（特公昭５６−５４０２６号公報）。し
かしながら、この成分範囲のものでは、コンデンサを構
成した場合に、静電容量にばらつきを生じやすく、また
、高温負荷試験における絶縁抵抗（ＩＲ）の劣化が太き
いため、信頼性が充分でなかった。
器素体として（Ｓｒ＝、、−Ｂａ′ｘ） ＴｉＯ２（ｘ
＝０．３０〜０．５０）を主成分としたものがすでに
提案されている（特公昭５６−５４０２６号公報）。し
かしながら、この成分範囲のものでは、コンデンサを構
成した場合に、静電容量にばらつきを生じやすく、また
、高温負荷試験における絶縁抵抗（ＩＲ）の劣化が太き
いため、信頼性が充分でなかった。
一方、上記成分の半導体磁器を用いて構成されるコンデ
ンサの電極としては、従来より銀が広く用いられている
。しかしながら銀は高価であり、かつ、リード線等を半
田付けする際には銀が半田中に拡散するいわゆる銀くわ
れが発生し、電極としての特性が大きく変化して容量の
歩留りが悪くなるという問題がある。
ンサの電極としては、従来より銀が広く用いられている
。しかしながら銀は高価であり、かつ、リード線等を半
田付けする際には銀が半田中に拡散するいわゆる銀くわ
れが発生し、電極としての特性が大きく変化して容量の
歩留りが悪くなるという問題がある。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、
粒界絶縁形半導体磁器として、（Ｓ ｒ、＝ｘＸＢａＸ
） ＴｉＯ２（Ｘ 〜０．１５〜０．３０）を主体とし
、かつ、この成分を有する半導体磁器にアルミニウムを
主体とする電極を焼付けすることにより形成するように
したもので、これによって信頼性が高く、銀電極に比べ
てさらに大きな静電容量が得られ、かつ、その歩留りも
大きい粒界絶縁形半導体磁器コンデンサを提供すること
を目的とするものである。
粒界絶縁形半導体磁器として、（Ｓ ｒ、＝ｘＸＢａＸ
） ＴｉＯ２（Ｘ 〜０．１５〜０．３０）を主体とし
、かつ、この成分を有する半導体磁器にアルミニウムを
主体とする電極を焼付けすることにより形成するように
したもので、これによって信頼性が高く、銀電極に比べ
てさらに大きな静電容量が得られ、かつ、その歩留りも
大きい粒界絶縁形半導体磁器コンデンサを提供すること
を目的とするものである。
以下、本発明の構成を実施例についてさらに詳述する。
第１図は本発明の粒界絶縁形半導体磁器コンデンサの縦
断面図である。この粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ１
は（５ｒｌ＝鴻、 Ｂａ＞ ） ＴｉＯ２（ｘ ＝ ０
．１５〜０．３０）を主体とする半導体磁器２の結晶粒
界が絶縁体化されており、この半導体磁器２の対向上衣
面２ａ、２ｂにそれぞれアルミニウドを主体とする電極
３ａ、３ｂが焼付けにより形成されて構成されている。
断面図である。この粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ１
は（５ｒｌ＝鴻、 Ｂａ＞ ） ＴｉＯ２（ｘ ＝ ０
．１５〜０．３０）を主体とする半導体磁器２の結晶粒
界が絶縁体化されており、この半導体磁器２の対向上衣
面２ａ、２ｂにそれぞれアルミニウドを主体とする電極
３ａ、３ｂが焼付けにより形成されて構成されている。
上記半導体磁器２の組成等についてさらに具体的に述べ
ると、（Ｓｒ、＝）（Ｂａｘ） ＴｉＯ２（ｘ 〜０．
１５〜０・３０）を主体として、その他にチタン酸塩、
ジルコン酸塩を含む主成分に対し、Ｌａ、 Ｙなどの
希土類元素、Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｗなどの半導体化剤を
含有し、かつ、最大結晶粒径が１００μ以上であり、結
晶粒代 界が金属酸化物により絶縁体されてなる。上記（Ｂｒ、
＝ｙ、、 Ｂａｙ ） ＴｉＯ２のＸ １ｌ−１ｉ０．
１５〜０．３０の範囲が好ましい。この範囲に限定した
のは、Ｘが０．１５未満になると静電容量が低下し、大
容量化が図れなくなり、また０、３０以上だと、静電容
量のばらつきが生じやすくなるためである。また（Ｓｒ
、二ｘ’ ＢａＸ）Ｔ１０３に、その他のたとえばＣａ
Ｔ１０３などのチタン酸塩、 ＢａＺｒＯ３などのジ
ルコン酸塩のりちの少なくとも一種を含有させる場合は
、含有さＷる量は１０モル係以下が適当である。これは
１０モモル係超えると、その含有効果である焼結性の向
上や、電気特性の再現性が期待できないからである。さ
らに、半導体化剤の含有範囲としては０・１〜１・０モ
ル係が好ましい。この範囲を外れると通常、中性または
還元性雰囲気中で焼成してもｌＯ°〜１０−１Ω・ａ程
度と十分な値の半導体磁器２が得られなくなる。また、
上記組成にさらにＭｎを添加する場合もある。このＭｎ
の含有範囲としてはＭｎＯ３に換算して０．０２〜０．
２モル係の範囲が好ましい。これは後述の結晶粒径の制
御と、絶縁抵抗の向上にＭｎが有効であるが、これを充
分発揮さ七るためには上記した範囲が適当だからである
。半導体磁器２の結晶粒界を絶縁体化するには、Ｍｎ、
Ｂｉ、 Ｃｕ、 Ｐｂ。
ると、（Ｓｒ、＝）（Ｂａｘ） ＴｉＯ２（ｘ 〜０．
１５〜０・３０）を主体として、その他にチタン酸塩、
ジルコン酸塩を含む主成分に対し、Ｌａ、 Ｙなどの
希土類元素、Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｗなどの半導体化剤を
含有し、かつ、最大結晶粒径が１００μ以上であり、結
晶粒代 界が金属酸化物により絶縁体されてなる。上記（Ｂｒ、
＝ｙ、、 Ｂａｙ ） ＴｉＯ２のＸ １ｌ−１ｉ０．
１５〜０．３０の範囲が好ましい。この範囲に限定した
のは、Ｘが０．１５未満になると静電容量が低下し、大
容量化が図れなくなり、また０、３０以上だと、静電容
量のばらつきが生じやすくなるためである。また（Ｓｒ
、二ｘ’ ＢａＸ）Ｔ１０３に、その他のたとえばＣａ
Ｔ１０３などのチタン酸塩、 ＢａＺｒＯ３などのジ
ルコン酸塩のりちの少なくとも一種を含有させる場合は
、含有さＷる量は１０モル係以下が適当である。これは
１０モモル係超えると、その含有効果である焼結性の向
上や、電気特性の再現性が期待できないからである。さ
らに、半導体化剤の含有範囲としては０・１〜１・０モ
ル係が好ましい。この範囲を外れると通常、中性または
還元性雰囲気中で焼成してもｌＯ°〜１０−１Ω・ａ程
度と十分な値の半導体磁器２が得られなくなる。また、
上記組成にさらにＭｎを添加する場合もある。このＭｎ
の含有範囲としてはＭｎＯ３に換算して０．０２〜０．
２モル係の範囲が好ましい。これは後述の結晶粒径の制
御と、絶縁抵抗の向上にＭｎが有効であるが、これを充
分発揮さ七るためには上記した範囲が適当だからである
。半導体磁器２の結晶粒界を絶縁体化するには、Ｍｎ、
Ｂｉ、 Ｃｕ、 Ｐｂ。
Ｂ、Ｅｌｉなどの金属酸化物の化合物を熱処理により、
結晶粒界に拡散さぎる方法が採られる。この他絶縁体化
処理の方法としては、蒸着法などの乾式めっきにより半
導体磁器２０表面に付与したのち熱処理する方法、ある
いは、金属酸化物のペーストを塗布し、そののち熱処理
する方法などがある。
結晶粒界に拡散さぎる方法が採られる。この他絶縁体化
処理の方法としては、蒸着法などの乾式めっきにより半
導体磁器２０表面に付与したのち熱処理する方法、ある
いは、金属酸化物のペーストを塗布し、そののち熱処理
する方法などがある。
この半導体磁器２は原料を所定比率に混合し、一定の形
に成型したのち、中性または還元性雰囲気中で焼成され
るが、得られた半導体磁器２の結晶粒径、特に最大結晶
粒径が１００μ以上であることが好ましい。１００μ未
満の場合には静電容量、静電容量温度変化率がそれぞれ
低下することになる。
に成型したのち、中性または還元性雰囲気中で焼成され
るが、得られた半導体磁器２の結晶粒径、特に最大結晶
粒径が１００μ以上であることが好ましい。１００μ未
満の場合には静電容量、静電容量温度変化率がそれぞれ
低下することになる。
最大結晶粒径を１００μ以上とするには、組成比の調整
、焼成条件などにより制御する。また、最大結晶粒径の
最大値は２５０μまでが限度である。これは２５０μを
越えると電気特性が劣化するとともに大きな静電容量を
得るための薄膜化に障害となるからである。
、焼成条件などにより制御する。また、最大結晶粒径の
最大値は２５０μまでが限度である。これは２５０μを
越えると電気特性が劣化するとともに大きな静電容量を
得るための薄膜化に障害となるからである。
次に、上記粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ１を製作す
るための手順を製造工程に清って説明し、また、これに
より得られた上記コンデンサ１の電気特性を測べた結果
も併せて示すことにする。
るための手順を製造工程に清って説明し、また、これに
より得られた上記コンデンサ１の電気特性を測べた結果
も併せて示すことにする。
まず、第２図に示すように、ＢａＣＯ３，ＳｒＣＯ３，
ＴｉＯ２の主材料とＹ２Ｏ３の半導体化剤の所定量を秤
量、混合し、１１５０°Ｃで２時間仮焼した（工程■）
。次いで、結合剤として酢酸ビニル系樹脂を１０重量係
加えて湿式粋砕しく工程■）、３０メツ／ユのふるいで
整粒したのち、成形圧カフ５０ηで直径］００ｎ、肉厚
０．５ 、、の円板に成形した（工程１１１）。
ＴｉＯ２の主材料とＹ２Ｏ３の半導体化剤の所定量を秤
量、混合し、１１５０°Ｃで２時間仮焼した（工程■）
。次いで、結合剤として酢酸ビニル系樹脂を１０重量係
加えて湿式粋砕しく工程■）、３０メツ／ユのふるいで
整粒したのち、成形圧カフ５０ηで直径］００ｎ、肉厚
０．５ 、、の円板に成形した（工程１１１）。
この成形円板を空気中１１５０°Ｃで一坦予備焼成し、
さらに、窒素９８容量チ、水素２容量チからなる還元性
雰囲気中にて２〜４時間郷成した（工程■）。これによ
り、（Ｓｒ ｄ、４６０ Ｂａ ９、ｔ’Ｍ” Ｙ’ｄ
、ｏ’＠’ｊ ′） ＴｉＯ３の組成を有する半導体磁
器２を得た。引き続いて、金属酸化物のペーストを半導
体磁器２の表面に塗布しく工程ｖ）、空気中１１５０℃
で２時間波数熱処理を行ない結晶粒界を絶縁体化した（
工程■）。上記金属酸化物のペーストとして次のものを
使用した。
さらに、窒素９８容量チ、水素２容量チからなる還元性
雰囲気中にて２〜４時間郷成した（工程■）。これによ
り、（Ｓｒ ｄ、４６０ Ｂａ ９、ｔ’Ｍ” Ｙ’ｄ
、ｏ’＠’ｊ ′） ＴｉＯ３の組成を有する半導体磁
器２を得た。引き続いて、金属酸化物のペーストを半導
体磁器２の表面に塗布しく工程ｖ）、空気中１１５０℃
で２時間波数熱処理を行ない結晶粒界を絶縁体化した（
工程■）。上記金属酸化物のペーストとして次のものを
使用した。
Ｂｉ。Ｏ３： ４２重量％、ＣｕＯ：４重量％、 Ｍ
ｎＣＯ３： ４重景チ、樹脂ワックス：５０重量係 次いで、絶縁体化した半導体磁器２の対向主表面２ａ、
２ｂにそれぞれアルミニウムペーストラ直径９．２１ｎ
、の円形にスクリーン印刷の手法により塗布しく工程■
）、次いで、これを８００°Ｃで３０分間焼付けて電極
３ａ、３ｂを形成し、所期のコンデンサ１を製作した（
工程■）。なお、上記アルミニウムペーストとしては、
アルミ金属粉末（エンゲルノ・ルト社：Ａ−３１１３）
に、硼硅酸系からなるガラスフリットなどを有機ビヒク
ルと・（インダーに混合したものを使用した。
ｎＣＯ３： ４重景チ、樹脂ワックス：５０重量係 次いで、絶縁体化した半導体磁器２の対向主表面２ａ、
２ｂにそれぞれアルミニウムペーストラ直径９．２１ｎ
、の円形にスクリーン印刷の手法により塗布しく工程■
）、次いで、これを８００°Ｃで３０分間焼付けて電極
３ａ、３ｂを形成し、所期のコンデンサ１を製作した（
工程■）。なお、上記アルミニウムペーストとしては、
アルミ金属粉末（エンゲルノ・ルト社：Ａ−３１１３）
に、硼硅酸系からなるガラスフリットなどを有機ビヒク
ルと・（インダーに混合したものを使用した。
上記により得たアルミ焼付電極３ａ＋３ｂを有する粒界
絶縁形半導体磁器コンデンサ１の電気特性を測定した結
果を第１表、第２表ならびに第３図にそれぞれ示す。
絶縁形半導体磁器コンデンサ１の電気特性を測定した結
果を第１表、第２表ならびに第３図にそれぞれ示す。
第１表
第２表
表ならびに図中の半導体磁器Ａは上記によって作成した
本発明に係る組成を有するものであり、また、半導体磁
器Ｂは比較例であって（Ｓｒ （、！、、ｏＵ Ｂａ＆
、１９７己ｊ Ｙ９．品３１））Ｔｉ０３の組成を有す
るもので、その他の製作条件は半導体磁器Ａと同一であ
る。また、第コー表および第２表には半導体磁器人、Ｂ
に対し電極としてアルミニウムの地銀を焼付けて形成し
たものも比１咬のために併記している。なお、表ならび
に図中の各電気特性は次に示す条件で測定した値である
。
本発明に係る組成を有するものであり、また、半導体磁
器Ｂは比較例であって（Ｓｒ （、！、、ｏＵ Ｂａ＆
、１９７己ｊ Ｙ９．品３１））Ｔｉ０３の組成を有す
るもので、その他の製作条件は半導体磁器Ａと同一であ
る。また、第コー表および第２表には半導体磁器人、Ｂ
に対し電極としてアルミニウムの地銀を焼付けて形成し
たものも比１咬のために併記している。なお、表ならび
に図中の各電気特性は次に示す条件で測定した値である
。
静電容量（Ｃｓ ）、誘電体損失（ｔａｎδ）、温度２
０°Ｃ２周波数１ ＫＨｚ 、電圧Ｑ 、２ Ｖｒｍｓ
以下で測定。
０°Ｃ２周波数１ ＫＨｚ 、電圧Ｑ 、２ Ｖｒｍｓ
以下で測定。
絶縁抵抗（ＩＲ）：温度２０ ’Ｃにおいて試料の厚み
（単位ｍｍ ）当り、直流電圧１０Ｖを印加した６０秒
後の値。
（単位ｍｍ ）当り、直流電圧１０Ｖを印加した６０秒
後の値。
静電容量温度特性（ΔＴＣ）：＋２０’Ｃを基準とし、
−２５°Ｃ〜＋１８５°Ｃの温度範囲における最大許容
量変化率を示した値。
−２５°Ｃ〜＋１８５°Ｃの温度範囲における最大許容
量変化率を示した値。
耐電圧（ＢＤＶ）：温度２０℃で直流電圧を印加して測
定。
定。
また第３図に示した高温負荷試験の試験条件は次のとう
りである。
りである。
温度８５°Ｃの雰囲気中で直流電圧を１５Ｖ印加した状
態で絶縁抵抗（ＩＲ）の経時変化を測定。
態で絶縁抵抗（ＩＲ）の経時変化を測定。
第１表からアルミニウムの焼付電極は銀の焼付電極に比
べて静電容量（ＣＢ）が太きい。また第２表より本発明
に係る半導体磁器Ａは電極が銀、アルミニウムいづれの
場合でも静電容量のばらつきが比較材の半導体磁器Ｂに
比べて少なく、容量の再現性が高い。また、第３図に示
した高温負荷試験において、電極としては共にアルミニ
ウムの焼付電極を使用１〜でいるが、同図からも本発明
のものは長時間経過後の絶縁抵抗（ＩＲ）の変化率が小
さく、安定性が保たれることが理解される。
べて静電容量（ＣＢ）が太きい。また第２表より本発明
に係る半導体磁器Ａは電極が銀、アルミニウムいづれの
場合でも静電容量のばらつきが比較材の半導体磁器Ｂに
比べて少なく、容量の再現性が高い。また、第３図に示
した高温負荷試験において、電極としては共にアルミニ
ウムの焼付電極を使用１〜でいるが、同図からも本発明
のものは長時間経過後の絶縁抵抗（ＩＲ）の変化率が小
さく、安定性が保たれることが理解される。
以上のように、本発明によれば、静電容量のばらつきが
少なく、かつ、高温負荷試験においても絶縁抵抗の劣化
が少々い。しかも、銀電極のように半田付けによって静
電容量の値が大きく変化することもないので、安定性が
高く、信頼性に優れたものとなる。さらに、銀電極に比
べて大きな静電容量が得られるので小型化も可能となる
という実用−Ｌ優れた効果か発揮される。
少なく、かつ、高温負荷試験においても絶縁抵抗の劣化
が少々い。しかも、銀電極のように半田付けによって静
電容量の値が大きく変化することもないので、安定性が
高く、信頼性に優れたものとなる。さらに、銀電極に比
べて大きな静電容量が得られるので小型化も可能となる
という実用−Ｌ優れた効果か発揮される。
図面は本発明の実施例を示し、第１図は粒界絶縁形半導
体磁器コンデンサの縦断面図、第２図は同コンデンザの
製作工程の一例を示す流れ図、第３図は高温負荷試験結
果を示す特性図である。 １・・粒界絶縁形半導体磁器コノデンザ、２・・粒界絶
縁形半導体磁器、３ａ、３ｂ・・電極。 −１１−
体磁器コンデンサの縦断面図、第２図は同コンデンザの
製作工程の一例を示す流れ図、第３図は高温負荷試験結
果を示す特性図である。 １・・粒界絶縁形半導体磁器コノデンザ、２・・粒界絶
縁形半導体磁器、３ａ、３ｂ・・電極。 −１１−
Claims (1)
- （１） （Ｓｒ、−ＸＢａ、 ） ＴｉＯ２（ｘ ＝
０．１５〜０．３０）を主体とし、これにチタン酸塩、
ジルコン酸塩ヲ含む主成分に対し、Ｌａ、 Ｙなどの
希土類元素、Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｗなどの半導体化剤とを
含有し、かつ、最大結晶粒径が１００μ以上であって、
その結晶粒界がＭｎ、 Ｂｉ、 Ｃｕ、 Ｐｂ、 Ｂ
、 ＳＬなどの金属酸化物により絶縁体化されてなる粒
界絶縁形半導体磁器の対向主表面に、それぞれアルミニ
ウムを主体とする電極が焼付けにより形成されているこ
とを特徴と−する粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP397383A JPS59127826A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP397383A JPS59127826A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59127826A true JPS59127826A (ja) | 1984-07-23 |
Family
ID=11572005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP397383A Pending JPS59127826A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 粒界絶縁形半導体磁器コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59127826A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6490515A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-07 | Sumitomo Metal Ind | Semiconductor porcelain material |
-
1983
- 1983-01-13 JP JP397383A patent/JPS59127826A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6490515A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-07 | Sumitomo Metal Ind | Semiconductor porcelain material |
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