JPS6048896B2 - 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高誘電率で耐電圧特性にすぐれ、さらに焼成
時に於ける磁器間のくつつき（溶着）が起こりにくい粒
界絶縁型半導体磁器コンデンサに関するものてある。

従来より、チタン酸ストロンチウム系半導体磁器の結晶
粒界を絶縁体化することによつて、大きな見掛誘電率を
有するとともにその温度変化率が小さく、誘電体損失も
小さいという特徴を持つた、いわゆる粒界絶縁型半導体
磁器コンデンサが得られることは知られている。

一般に、大きな見掛誘電率を得ようとするには、結晶の
粒径がほぼ５０〜１００μの範囲にあることが必要とさ
れ、このような要求を満足させるためには、焼成する段
階において中性または還元性雰囲気中で処理されること
が必要であつた。

しかし、結晶の粒径が大きくなればなるほど、また還元
性雰囲気が強くなればなるほど、焼成過程において磁器
間でくつつき（溶着）が起こりやすくなり、従来はくつ
つきを防止するためジルコニア粉末を成型体間に介在さ
せるなどの手段を採つていた。しかしそれでも焼成後に
おいてくつつきの見られないものは７０％前後と焼成良
品率が悪く、磁器相互間を剥がす作業が必要なためコス
トアップの要因となつていた。この発明は上記した問題
に解決せんとしてなされたもので、高誘電率で高耐電圧
であるという特徴を有しながら、焼成時において焼成磁
器間のくつつきが起こりにくい粒界絶縁型半導体磁器コ
ンデンサを提供することを目的としたものである。

すなわち、この発明の要旨とするところは、チタン酸ス
トロンチウムまたはストロンチウムの一部をカルシウム
またはバリウムで置換したチタン酸ストロンチウム、Ｙ
、Ｗ、Ｃｅの酸化物の１種とよりなるチタン酸ストロン
チウム系半導体成分が９９．６〜９９．９這量％、リン
の酸化物が、０．００５〜１０．１重量％、銅の酸化物
が０．０１５〜０、鍾量％からなる各成分により半導体
磁器が構成され、該半導体磁器の結晶粒界が絶縁体化さ
れたものであつて、その表面に電極が形成されているこ
とを特徴とするものである。７ 上記した組成物のうち
チタン酸ストロンチウムについては、ストロンチウムの
一部をカルシウムまたはバリウムで置換したチタン酸ス
トロンチウムも含まれる。

このように置換したチタン酸ストロンチウムについては
、昭和５時発行の研究実用化報告別冊第２８号、第２２
１頁、表３５にも開示されており、その発明においては
ストロンチウムを２（モル％までのカルシウム、バリウ
ムで置換してもよい。カルシウムによる一部置換ではチ
タン酸ストロンチウムで構成された半導体磁器コンデン
サ 夕の特性を損なわずに、破壊電圧を向上させること
ができる。またバリウムによる一部置換ではチタン酸ス
トロンチウムで構成された半導体磁器の特性を損なわず
に、キュリー点を変化させることによつて大きな誘電率
を得ることができる。なお、２０モル％までの範囲でカ
ルシウム、バリウムによる同時置換も可能である。ここ
で、置換量を２０モル％までとしたのは、２０モル％を
越えると見掛誘電率が小さくなるからである。また、半
導体磁器にはその添加成分としてＹ，ｗ，Ｃｅの酸化物
の１種が含有される。

これらの酸化物はチタン酸ストロンチウムまたはストロ
ンチウムの一部をカルシウムまたはバリウムで置換した
チタン酸ストロンチウムに対して１重量％以下添加含有
させる。これらの酸化物は絶縁体である主体成分のチタ
ン酸ストロンチウムまたはカルシウムまたはバリウムで
置換したチタン酸ストロンチウムの半導体化を促進する
ものであり、もし１重量％を越えて添加含有させると比
抵抗が上がり、半導体化させるのが困難になる。銅の酸
化物（ＣｕＯ）は破壊電圧を向上させる効果を有し、半
導体磁器に含有させる範囲は０．０１５〜０．３重量％
の範囲にあればよく、この範囲を外れると破壊電圧の向
上が見られなくなる。

リンの酸化物（Ｐ２Ｏ，）は焼成磁器間のくつつき３を
防止するために効果的なものであり、半導体磁器コンデ
ンサに含有させる範囲は０．００５〜０．１重量％の範
囲にあればよく、この範囲を外れるとリンの添加含有効
果がなくなる。銅、リンの各酸化物を含有するチタン酸
ストロ３ンチウムまたはその固溶体からなる半導体磁器
は中性または還元性雰囲気中で焼成されることにより大
容量が得られる大きさの粒径を有するとともに磁器相互
間のくつつきが見られなくなる。

半導体磁器の結晶粒界を絶縁体化するものとし４ｒては
、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，ＣＯ，Ｎｉ，Ａｓ，Ｓｂ，ｎ
，Ｂｉなどの金属の１種以上またはこれらの酸化物など
の化合物の１種以上があ。これら半導体磁器の結晶粒界
を絶縁体化させるものは半導体磁器の表面に付与され、
空気中１０００〜１３００℃で熱処理することにより半
導体磁器内部に拡散し、結晶粒界を絶縁体化する。また
、半導体磁器に付与する量は相当広い範囲にわたつて特
性が一定になる７が、その適当量の範囲を外れると誘電
体損失が悪くなるなど特性に悪影響を与える。また付与
量は各金属またはその化合物によつて異なる。さらに付
与する方法としては塗布、浸漬、吹き付け、蒸着など任
意の手段を採りうる。ク 以下この発明を実施例に従つ
て詳述する。

実施例第１表に示す組成比率の半導体磁器が得られるよ
うに、まずＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯａ，ＣａＴｉＯ３
，などの主体原料、Ｙ２Ｏ３，ｗＯ３，ｃｅＯ２，ｃ馬
（ＰＯ４）２を丁用意し、これらの原料を配合して湿式
ボールミルで１ｍ間粉砕したのち、バインダとして酢酸
ビニル系樹脂をｗ重量％加えて、約５０メッシュに造粒
し、油圧ブレスで直径１０．ｈ、肉厚０．５７−１ｒＩ
ｒＬの円板に成型した。

成型円板の間にジルコニア粉末を介在させながら成型円
板を積み重ねて匣組みを行つた。

次いで大気中１１５０℃で２時間仮焼してバインダを燃
焼させ、そののち水素１喀量％、窒素９喀量％からなる
還元性雰囲気中にて１３４０〜１３７０℃で２時間焼成
し、直径８７７Ｚ７７１）肉厚０．４ｗｒｍのチタン酸
ストロンチウム系半導体磁器を得た。次いで半導体磁器
の表面に酸化ビスマス４５重量％、酸化銅５重量％およ
びワニス印重量％からなるペーストを塗布した。

塗布量は約１０ｍｇｒであつた。ペーストを塗布した半
導体磁器を空気中１１５０℃で１時間熱処理を行つた。
この処理により半導体磁器の結晶粒界を絶縁体化する。
さらに半導体磁器の両平面に銀ペーストを塗布し、８０
０℃で３紛間焼付けして電極を形成して半導体磁器コン
デンサを作成した。

このようにして得られた半導体磁器コンデンサについて
、見掛誘電率（ξ）、誘電体損失（Ｔａｎδ）、絶縁抵
抗（ＩＲ）、破壊電圧（ＢＤＶ）および焼成良品率を測
定し、その結果を第１表に合わせて示した。

なお、見掛誘電率、誘電体損失は＋２５℃、周波孜１Ｋ
Ｈｚ）電圧０，３Ｖの条件で測定した値である。

絶縁抵抗は＋２５℃において試料に厚み単位一・”たり
直流電圧５０Ｖを印加した３０秒後における抵抗値を示
したものである。破壊電圧は＋２５℃において試料に印
加した直流電圧を昇圧させたとき電流が急増する下限値
を示したものである。焼成良品率は軽い機械的振動を与
えて剥れるものまでを良品とし、カミソリの刃で剥さな
いと剥れないも＊！のを不良とし、試料数１０叩個でそ
の良品率を測定した。第１表中※印を付したものは、こ
の発明範囲外のもので、それ以外のものはすべてこの発
明範囲内のものである。

第１表から明らかなように、チタン酸ストロンチウムま
たはストロンチウムの一部をカルシウムまたはバリウム
て置換したチタン酸ストロンチウムと、Ｙ，Ｗ，Ｃｅの
酸化物の１種とよりなるチタン酸ストロンチウム系半導
体成分が９９．６〜９９．９這量％、リンの酸化物（Ｐ
２Ｏ５）が０．００５〜０．１重量％、銅の酸化物（Ｃ
ｕＯ）が０．０１５〜０．踵量％からなる半導体磁器の
結晶粒界が絶縁体化された半導体磁器コンデンサは、大
きな見掛誘電率、高耐電圧特性を有するなどすぐれた電
気特性を有するとともに、磁器相互間のくつつきが少な
く、量産工程上加工処理が行いやすい特徴を有し、工業
利用上有用なものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン酸ストロンチウムまたはストロンチウムの一
   部をカルシウムまたはバリウムで置換したチタン酸スト
   ロンチウムと、Ｙ、Ｗ、Ｃｅの酸化物の１種とよりなる
   チタン酸ストロンチウム系半導体成分が９９．６〜９９
   ．９８重量％、リンの酸化物が、０．００５〜０．１重
   量％、銅の酸化物が０．０１５〜０．３重量％からなる
   各成分により半導体磁器が構成され、該半導体磁器の結
   晶粒界が絶縁体化されたものであつて、その表面に電極
   が形成されていることを特徴とする粒界絶縁型半導体磁
   器コンデンサ。