JPS59217320A - 還元再酸化型半導体コンデンサ磁器組成物 - Google Patents
還元再酸化型半導体コンデンサ磁器組成物Info
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- JPS59217320A JPS59217320A JP58093095A JP9309583A JPS59217320A JP S59217320 A JPS59217320 A JP S59217320A JP 58093095 A JP58093095 A JP 58093095A JP 9309583 A JP9309583 A JP 9309583A JP S59217320 A JPS59217320 A JP S59217320A
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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】
この発明はチタン酸バリウム系の還元再酸化型半導体コ
ンデンサ磁器組成物に関するものである。
ンデンサ磁器組成物に関するものである。
従来、半導体コンデンサには、半導体磁器の結晶粒界に
Cu、 Bi、 Mnなどを拡散させた粒界絶縁型のも
の、また半導体磁器の表面層を利用した表面堰層型なら
びに還元再酸化型のものが知られ゛〔いる。
Cu、 Bi、 Mnなどを拡散させた粒界絶縁型のも
の、また半導体磁器の表面層を利用した表面堰層型なら
びに還元再酸化型のものが知られ゛〔いる。
このうち、粒界絶縁型半導体コンデンサには材料系とし
′〔BaTi0.系とSrTiO3系のものがあり、近
年では温度特性、バイアス特性などの点ですぐれてbる
f3rTio、系が主流となつ゛〔いる。このほかこの
種のコンデンサの特徴とし′Crよ、“電極の種類が変
わクー〔も特性変動が少ないこと、信頼性にすぐれてい
るなどの長所を有しCいる。しかしながら、一方では工
程が複雑なためコストアップになつCいること、破壊電
圧が低いこと、面積各量を大きくすることができないこ
となどが欠点とし”〔挙げられる。
′〔BaTi0.系とSrTiO3系のものがあり、近
年では温度特性、バイアス特性などの点ですぐれてbる
f3rTio、系が主流となつ゛〔いる。このほかこの
種のコンデンサの特徴とし′Crよ、“電極の種類が変
わクー〔も特性変動が少ないこと、信頼性にすぐれてい
るなどの長所を有しCいる。しかしながら、一方では工
程が複雑なためコストアップになつCいること、破壊電
圧が低いこと、面積各量を大きくすることができないこ
となどが欠点とし”〔挙げられる。
また、表面堰層凰半導体コンデンサは比較的大きな面積
容量を得ることができるが、破壊電圧、絶縁抵抗が低く
、使用範囲に制限がある。
容量を得ることができるが、破壊電圧、絶縁抵抗が低く
、使用範囲に制限がある。
さらに、還元再酸化型半導体コンデンサは誘電体磁器を
還元性囲気中で熱処理し°〔半導体化し、次いで酸化性
雰囲気で熱処理を行なう′C表面に誘電体層を形成し、
しかるのち1凰を付与することによつC得られるもので
ある。したがつ°にの種のコンデンリ−の各喰、絶M抵
抗、破壊電圧、d量温度時性などの各電気特性はg電体
層の生成状態に大きく左右されるという特徴がある。
還元性囲気中で熱処理し°〔半導体化し、次いで酸化性
雰囲気で熱処理を行なう′C表面に誘電体層を形成し、
しかるのち1凰を付与することによつC得られるもので
ある。したがつ°にの種のコンデンリ−の各喰、絶M抵
抗、破壊電圧、d量温度時性などの各電気特性はg電体
層の生成状態に大きく左右されるという特徴がある。
この還元再酸化型半導体コンデンサにりいCは特許公報
や文献などで数多く紹介され′Cおり、まだ実用化もさ
れ“Cいるが、近年コンデンサの小形大容量化がさらに
強く要望され′Cいることから、面積容量が一層大きい
(Q、7μF /14以上)材料の出現が要望されCい
る。
や文献などで数多く紹介され′Cおり、まだ実用化もさ
れ“Cいるが、近年コンデンサの小形大容量化がさらに
強く要望され′Cいることから、面積容量が一層大きい
(Q、7μF /14以上)材料の出現が要望されCい
る。
しかしながら、面積容量を大きくするためには、誘電体
磁器の誘電率が同じである場合、当然半導体磁器表面の
再酸化層(誘電体層)は薄くなければならず、逆に破壊
電圧、絶縁抵抗の低下を招くことになる。
磁器の誘電率が同じである場合、当然半導体磁器表面の
再酸化層(誘電体層)は薄くなければならず、逆に破壊
電圧、絶縁抵抗の低下を招くことになる。
このように小形大容量化を図るといっ゛〔も、面積容量
が大きいことはもちろん、破壊電圧1,1!S縁抵抗が
高いことが必要であシ、そのためには次のような条件を
満足しなければならない。
が大きいことはもちろん、破壊電圧1,1!S縁抵抗が
高いことが必要であシ、そのためには次のような条件を
満足しなければならない。
(0誘電体磁器の誘電率が大きいこと。
(リ 磁器が緻密で結晶粒径が均一で小さいこと。
・リ 還元、再酸化速度か大きいこと。
従来、還元再酸化屋半導体コンデンサにはBaTie、
−La!O,−’rio、系などの固溶体にMn酸化
物を添加した組成系が知られ−〔いる。しかし、これら
の組成系のものは結晶粒径が小さいと誘電率が8000
〜10000程度と小さくなる。また誘電率を1200
0以上のものにしようとすると、結晶粒径が5pm以上
と犬きくなり、面積容量を0.7μF/cd 以上にし
たとき、破壊電圧、絶縁抵抗が極端に低Fl、−CLま
い、実用に供し得ないという問題があった。
−La!O,−’rio、系などの固溶体にMn酸化
物を添加した組成系が知られ−〔いる。しかし、これら
の組成系のものは結晶粒径が小さいと誘電率が8000
〜10000程度と小さくなる。また誘電率を1200
0以上のものにしようとすると、結晶粒径が5pm以上
と犬きくなり、面積容量を0.7μF/cd 以上にし
たとき、破壊電圧、絶縁抵抗が極端に低Fl、−CLま
い、実用に供し得ないという問題があった。
この発明者はチタン酸バリウム系の種々の組成物につい
゛C研究した結果、誘電率が高く、しかも。
゛C研究した結果、誘電率が高く、しかも。
磁器が緻密で結晶粒径が微小均一であり、かつ還元再酸
化が容易な還元再酸化型半導体コンデンサ用の磁器組成
物を見い出し、その結果コンデンサの小形犬容l化を達
成したものである。
化が容易な還元再酸化型半導体コンデンサ用の磁器組成
物を見い出し、その結果コンデンサの小形犬容l化を達
成したものである。
すなわち、この発明は、チタン酸)くリウム(BaTi
e、)、酸化セリウム(CeO,)、酸化シルクニウム
(Zr02)。
e、)、酸化セリウム(CeO,)、酸化シルクニウム
(Zr02)。
必要に応じ酸化ネオジウム(Na、O,)を含む主成分
に、酸化マンガンをMnに換算し°C0,01〜0.4
重量多添加含有させたものでちる。
に、酸化マンガンをMnに換算し°C0,01〜0.4
重量多添加含有させたものでちる。
この組成物は次のようにし゛C処理され半導体コンデン
サとし−C構成される。つまシ、原料組成を調合、混合
し、この混合物を成形し゛〔酸化性雰囲気で焼成し、次
いで還元性雰囲気で熱処理を行つ゛〔半導体磁器とした
のち、酸化性雰囲気で熱処理を行つ°〔半導体磁器表面
に薄い誘4体層を形成し、さらに表面に電電を付与し゛
〔半導体コンデンサとし′C構成される。
サとし−C構成される。つまシ、原料組成を調合、混合
し、この混合物を成形し゛〔酸化性雰囲気で焼成し、次
いで還元性雰囲気で熱処理を行つ゛〔半導体磁器とした
のち、酸化性雰囲気で熱処理を行つ°〔半導体磁器表面
に薄い誘4体層を形成し、さらに表面に電電を付与し゛
〔半導体コンデンサとし′C構成される。
この発明にかかる還元再隈化型半導体コンデンサ磁器組
成物は酸化セリウム(CeO,)と酸化ジルコニウム(
ZrO,)をキュリ一点のシフターとし゛C主体的に用
いたものであシ、Nd、O,、TJa20sなどをキュ
リ一点のシフターとじ−で用いた従来例にくらべ゛Cキ
ュリ一点における誘電率が15000以上と大きいこと
、誘電率が15000以上であるにもかかわらず結晶粒
径がtO〜1.5μm以下と小さくかつ結晶粒の大きさ
が均一であること、焼結性がよく磁器が緻密であること
、置元再酸化が容易であることなど小形大容量の還元再
酸化型半導体コンデンサに要求される条件を十分に満足
するものである。
成物は酸化セリウム(CeO,)と酸化ジルコニウム(
ZrO,)をキュリ一点のシフターとし゛C主体的に用
いたものであシ、Nd、O,、TJa20sなどをキュ
リ一点のシフターとじ−で用いた従来例にくらべ゛Cキ
ュリ一点における誘電率が15000以上と大きいこと
、誘電率が15000以上であるにもかかわらず結晶粒
径がtO〜1.5μm以下と小さくかつ結晶粒の大きさ
が均一であること、焼結性がよく磁器が緻密であること
、置元再酸化が容易であることなど小形大容量の還元再
酸化型半導体コンデンサに要求される条件を十分に満足
するものである。
以下この発明を実施例にしたがう°C詳細に説明する。
試料の作成にあだつ゛〔、第1表に示す組成比のものが
得られるようにBaTi0.、Ceoz + Nd 2
0s・ZrO,、MnC0,の各原料を秤量し、各秤量
原料をポリポットに投入し酢酸ビニルなどの有機バイン
ダとともに16時間混合した。混合したのち脱水乾燥し
、50メツシユの篩に通し゛〔整粒した0次いで100
0砂/dの圧力で直径10ジ、厚み0.5顔の円板に成
形し、空気中1300〜1360rで2時間焼成した。
得られるようにBaTi0.、Ceoz + Nd 2
0s・ZrO,、MnC0,の各原料を秤量し、各秤量
原料をポリポットに投入し酢酸ビニルなどの有機バイン
ダとともに16時間混合した。混合したのち脱水乾燥し
、50メツシユの篩に通し゛〔整粒した0次いで100
0砂/dの圧力で直径10ジ、厚み0.5顔の円板に成
形し、空気中1300〜1360rで2時間焼成した。
このようKして得た誘電体磁器を1000〜1200″
Cで2時間還元性雰囲気中で熱処理して半導体磁器とし
た。この半導体磁器を850〜1000℃で2時間酸化
性雰囲気である空気中で熱処理を行ない、半導体磁器の
表面に薄い誘電体層を形成した。しかるのち半導体磁器
の表面に銀ペーストを塗布し、700〜850″Cで3
0分間焼付けて電極を形成し、還元再酸化型半導体コン
デンサを得た。
Cで2時間還元性雰囲気中で熱処理して半導体磁器とし
た。この半導体磁器を850〜1000℃で2時間酸化
性雰囲気である空気中で熱処理を行ない、半導体磁器の
表面に薄い誘電体層を形成した。しかるのち半導体磁器
の表面に銀ペーストを塗布し、700〜850″Cで3
0分間焼付けて電極を形成し、還元再酸化型半導体コン
デンサを得た。
このようにして作成したコンデンサについて、磁器の平
均結晶粒径、誘電率、単位面積当シの容t(C(μF/
d))、誘電損失(tanδ(イ)〕、絶縁抵抗〔工R
(Ω)〕、破壊電圧(Vb(V))を測定し、その結果
を第1表に合わせ′C示した。
均結晶粒径、誘電率、単位面積当シの容t(C(μF/
d))、誘電損失(tanδ(イ)〕、絶縁抵抗〔工R
(Ω)〕、破壊電圧(Vb(V))を測定し、その結果
を第1表に合わせ′C示した。
なお、容量、誘電損失はQ、iVrom、Be j K
Hz抵抗が一定となるように還元温度を設定するととも
に1再酸化温度を設定し゛〔面積容量を0.7μF/d
とし、他の電気特性にて評価するようにし′C比較を容
易にした。
Hz抵抗が一定となるように還元温度を設定するととも
に1再酸化温度を設定し゛〔面積容量を0.7μF/d
とし、他の電気特性にて評価するようにし′C比較を容
易にした。
絶縁抵抗は12VD、Cを1分間印加して測定した。
破壊電圧はり、C昇圧破壊方式を用いた。
誘電率はtOv r−m、日、j KHzで測定し、測
定温度は20tl−を基準とした。
定温度は20tl−を基準とした。
なお、gJ1表中表中金印したものはこの発明範囲外の
ものであシ、それ以外はこの発明範囲内のものである。
ものであシ、それ以外はこの発明範囲内のものである。
第1表から明らかなように、この発明の還元再酸化型半
導体コンデンサ磁器組成物によれば、きわめ“Cすぐれ
た電気特性を有する半導体コンデンサを提供することが
できる。すなわち、単位面積当りの容量が0.711F
/cIlと大きいにもかかわらず、破壊電圧は400
7以上、絶縁抵抗は100以上、誘電損失は6.0%反
下とすぐれた特性を示すものである。また破壊電圧値の
バラツキも小さいことが確認された。
導体コンデンサ磁器組成物によれば、きわめ“Cすぐれ
た電気特性を有する半導体コンデンサを提供することが
できる。すなわち、単位面積当りの容量が0.711F
/cIlと大きいにもかかわらず、破壊電圧は400
7以上、絶縁抵抗は100以上、誘電損失は6.0%反
下とすぐれた特性を示すものである。また破壊電圧値の
バラツキも小さいことが確認された。
従来のBaTiO3−La、O,−Tib、系におl、
−a−[、絶縁抵抗が10 の特性のものを得ようとす
れば、面積容量は高々0.4〜0.5μF/d程度であ
シ、また破壊電圧も600vぐらいであったが、この発
明によれば0.7μF/ldの面積容量が得られるとと
もに破壊電圧も400v以上のものが得られ、コンデン
サの小形大容滑化、高耐圧化が図れる点で各段にすぐれ
たものであると云える。
−a−[、絶縁抵抗が10 の特性のものを得ようとす
れば、面積容量は高々0.4〜0.5μF/d程度であ
シ、また破壊電圧も600vぐらいであったが、この発
明によれば0.7μF/ldの面積容量が得られるとと
もに破壊電圧も400v以上のものが得られ、コンデン
サの小形大容滑化、高耐圧化が図れる点で各段にすぐれ
たものであると云える。
上記したようにこの発明においてすぐれた特性が得られ
るのは、第1表から明らかなように、誘電率が1200
0以上と太きいにもかかわらず、磁器の平均結晶粒径が
1.0〜15μmと均一で小さいこと、また、磁器の断
面を鏡面研磨し、内部の空孔量、分布を観察した結果、
従来のものにくらべて緻密な磁器であること、さらに、
還元および再酸化が容易であること、などがその理由と
して挙げられる。
るのは、第1表から明らかなように、誘電率が1200
0以上と太きいにもかかわらず、磁器の平均結晶粒径が
1.0〜15μmと均一で小さいこと、また、磁器の断
面を鏡面研磨し、内部の空孔量、分布を観察した結果、
従来のものにくらべて緻密な磁器であること、さらに、
還元および再酸化が容易であること、などがその理由と
して挙げられる。
この発明におい゛C組成物の範囲を限定したのべ以下の
理由による。
理由による。
+l) CeO3が1.0モル多未満では、キュリ一
点の移動がないため室温での誘電率が低くな9、まだ焼
結性が悪くなるため面積容量が1]、 7μF/dと大
きくなると工R,Vbとも悪くなp、tanδも悪くな
る。−またC e 01が6,0モル多を越えると誘電
率が低くなシ、工R,Vbとも悪くなる。
点の移動がないため室温での誘電率が低くな9、まだ焼
結性が悪くなるため面積容量が1]、 7μF/dと大
きくなると工R,Vbとも悪くなp、tanδも悪くな
る。−またC e 01が6,0モル多を越えると誘電
率が低くなシ、工R,Vbとも悪くなる。
+21 Z r OjがtOモモル多満では焼結性が
悪くなシ、tanδが大きくなるとともにvbが低下す
る。またZrO,が15.0モル多を越えると誘電率が
低下し、磁器の融着が起こる。
悪くなシ、tanδが大きくなるとともにvbが低下す
る。またZrO,が15.0モル多を越えると誘電率が
低下し、磁器の融着が起こる。
(3) B a ’I’ 10 、の1徂成範囲はC
eO2、ZrO,(およ(): 1(cl、 os )
によシ決定されるが、この発明範囲外の試料(試料番号
11.14)からも明らかなように、いずれも誘電率が
低(、IR,Wbが低くなる。
eO2、ZrO,(およ(): 1(cl、 os )
によシ決定されるが、この発明範囲外の試料(試料番号
11.14)からも明らかなように、いずれも誘電率が
低(、IR,Wbが低くなる。
(4) 酸化マンガンの添加は、工Rの改善、vbの
添加含有の効果がなく、0.4重量%を越えると磁器の
誘電率が低下し、面積容量を大きくするため誘電体層を
薄くすると工R,Wbとも低下する0 (5) N4.Qsを主成分中に共存させると焼結性
を一層改善するが、o、6モル多以上になると磁器の結
晶粒径が犬きくなシ、vbが低下する。
添加含有の効果がなく、0.4重量%を越えると磁器の
誘電率が低下し、面積容量を大きくするため誘電体層を
薄くすると工R,Wbとも低下する0 (5) N4.Qsを主成分中に共存させると焼結性
を一層改善するが、o、6モル多以上になると磁器の結
晶粒径が犬きくなシ、vbが低下する。
なお、この発明におu −(、Z r Oxの代っシに
T10!を含有させた夛、あるいはZrO,の一部をI
’10.で置換したものでも同様の効果を奏することが
確認できた。゛またN(1,0,の代ゎ9にL !L
20 x *Pr、 03を含有させたシ、あるいはN
6z Os!7)一部をLa、 o、 、 Pr、 0
.のうち少なくとも1種で置換したものでも同様の効果
を奏することが確認できた。
T10!を含有させた夛、あるいはZrO,の一部をI
’10.で置換したものでも同様の効果を奏することが
確認できた。゛またN(1,0,の代ゎ9にL !L
20 x *Pr、 03を含有させたシ、あるいはN
6z Os!7)一部をLa、 o、 、 Pr、 0
.のうち少なくとも1種で置換したものでも同様の効果
を奏することが確認できた。
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、面積
容量が従来になくきわめ′C大きいという特徴を有しな
がら、絶縁抵抗、破壊電圧が高いとbう特性を有するも
のであシ、小形大容量のコンデンサを提供することがで
きるという効果を有する0 特許出願人 株式会比村田製作所
容量が従来になくきわめ′C大きいという特徴を有しな
がら、絶縁抵抗、破壊電圧が高いとbう特性を有するも
のであシ、小形大容量のコンデンサを提供することがで
きるという効果を有する0 特許出願人 株式会比村田製作所
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 イ1)チタン酸バリウム(BaTiO,)が79.0〜
98.0モル多酸化セリウム(CeO,)が 1
0〜6.01f浚化ジルコニワム(zrO2)が
to〜15.OFからなる主成分に、 酸化マンガンをMnに換算し゛(0,01〜0.4
取量チ添加含有しCなる粱元再酸化型半導体コンデンサ
磁器組成吻。 12) チタン酸バリウム(J3aTi03)が78
.5モル条を越え、かつ98.0モル条未満 酸比乞すウム(CeO,) が tO〜6.0モ
ル条酸化ネオジウム(Nd、O,)が 05 モル条
米、繭ボ化ジルコニウム(zrO2)が 1,0〜
15.0モル条からなる生成分に、 酸化マンガンをMnに換算して0.01〜0.4重量多
添加含有し°〔なる還元再酸化型半導体コンデンサ磁イ
醤組成物。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58093095A JPS59217320A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 還元再酸化型半導体コンデンサ磁器組成物 |
US06/613,628 US4535064A (en) | 1983-05-25 | 1984-05-24 | Ceramic compositions for a reduction-reoxidation type semiconducting capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58093095A JPS59217320A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 還元再酸化型半導体コンデンサ磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59217320A true JPS59217320A (ja) | 1984-12-07 |
JPS6258127B2 JPS6258127B2 (ja) | 1987-12-04 |
Family
ID=14072958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58093095A Granted JPS59217320A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | 還元再酸化型半導体コンデンサ磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59217320A (ja) |
-
1983
- 1983-05-25 JP JP58093095A patent/JPS59217320A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6258127B2 (ja) | 1987-12-04 |
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