JPS6053407B2 - 還元型半導体磁器組成物 - Google Patents
還元型半導体磁器組成物Info
- Publication number
- JPS6053407B2 JPS6053407B2 JP53033778A JP3377878A JPS6053407B2 JP S6053407 B2 JPS6053407 B2 JP S6053407B2 JP 53033778 A JP53033778 A JP 53033778A JP 3377878 A JP3377878 A JP 3377878A JP S6053407 B2 JPS6053407 B2 JP S6053407B2
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- Japan
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- semiconductor
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はチタン酸バリウム系の還元型半導体磁器組成
物に関するものである。
物に関するものである。
一般に半導体磁器コンデンサは磁器の粒界を利用した
粒界型および磁器表面を利用した堰層型ならびに還元型
（再酸化型ともいう）に大別され、その使用目的、用途
に応じてその製造方法は多岐にわたつている。
粒界型および磁器表面を利用した堰層型ならびに還元型
（再酸化型ともいう）に大別され、その使用目的、用途
に応じてその製造方法は多岐にわたつている。
還元型半導体磁器コンデンサは通常誘電体磁器を還元
雰囲気中にて熱処理して得られた半導体磁器に電極用銀
ペーストを塗布し、熱処理を行なうことにより得られる
が、この熱処理によつて半導体磁器と銀電極の間に薄い
誘電体層が形成される。
雰囲気中にて熱処理して得られた半導体磁器に電極用銀
ペーストを塗布し、熱処理を行なうことにより得られる
が、この熱処理によつて半導体磁器と銀電極の間に薄い
誘電体層が形成される。
コンデンサの容量および絶縁抵抗、破壊電圧等の電気的
特性はこの薄い誘電体層の性状に依存する。還元型半導
体磁器コンデンサは単位面積当りの容量を大きくすると
誘電体層が薄くなり、必然的に破壊電圧は低下し、逆に
破壊電圧を高くしようとすると誘電体層が厚くなり、単
位面積当りの容量が低下するという性質を有している。
またこの誘電体層の容量の温度特性は還元型半導体磁器
コンデンサの容量の温度特性としてあられれ、還元前の
誘電体磁器の温度特性曲線と極めて類似している。すな
わち、この薄い誘電体層は還元によつて得られた半導体
磁器の表面が電極形成時の熱処理により再ひ酸化されて
形成されたものと推定され、誘電体磁器の温度特性ある
いは誘電率により大きく左右されるものである。また、
半導体磁器表面を薄く均質に誘電体層化するためには誘
電体磁器表面が均質で、なおかつ数μｍ以下の粒子より
なることが必要である。 このように温度に対する容量
の変化が少なく、高い破壊電圧を有し、併せて大容量の
還元型半導体磁器コンデンサを得るためには誘電率が大
きく、温度に対する誘電率の変化が少なく、なおかつ磁
器表面が数μｍ以下の均質な小粒子よりなる誘電体磁器
であること、銀電極を還元磁器表面に形成させる際の熱
処理温度で磁器表面層を容易に薄く、かつ均質な誘電体
層を形成させ得ることなどを充す半導体磁器が得られな
ければならない。
特性はこの薄い誘電体層の性状に依存する。還元型半導
体磁器コンデンサは単位面積当りの容量を大きくすると
誘電体層が薄くなり、必然的に破壊電圧は低下し、逆に
破壊電圧を高くしようとすると誘電体層が厚くなり、単
位面積当りの容量が低下するという性質を有している。
またこの誘電体層の容量の温度特性は還元型半導体磁器
コンデンサの容量の温度特性としてあられれ、還元前の
誘電体磁器の温度特性曲線と極めて類似している。すな
わち、この薄い誘電体層は還元によつて得られた半導体
磁器の表面が電極形成時の熱処理により再ひ酸化されて
形成されたものと推定され、誘電体磁器の温度特性ある
いは誘電率により大きく左右されるものである。また、
半導体磁器表面を薄く均質に誘電体層化するためには誘
電体磁器表面が均質で、なおかつ数μｍ以下の粒子より
なることが必要である。 このように温度に対する容量
の変化が少なく、高い破壊電圧を有し、併せて大容量の
還元型半導体磁器コンデンサを得るためには誘電率が大
きく、温度に対する誘電率の変化が少なく、なおかつ磁
器表面が数μｍ以下の均質な小粒子よりなる誘電体磁器
であること、銀電極を還元磁器表面に形成させる際の熱
処理温度で磁器表面層を容易に薄く、かつ均質な誘電体
層を形成させ得ることなどを充す半導体磁器が得られな
ければならない。
従来から還元型半導体磁器コンデンサ用の半導体磁器
は特許公報や文献などに多く示され、また実用化されて
いるが、半導体磁器コンデンサは単位面積当りの容量（
μＦ／ＣＦｌｆ）を大きくすれば破壊電圧値が小さくな
るという欠点があり、使用上の制約があつた。これは半
導体磁器表面に誘電体層を形成するコンデンサの破壊電
圧および容量は形成される誘電体層の厚みに関係し、厚
みが薄いと容量は大きくなるが破壊電圧は小さくなり、
破壊電圧値を大きくするために誘電体層の厚みを大きく
した場合、容量は小さくなるという欠点があつた。
は特許公報や文献などに多く示され、また実用化されて
いるが、半導体磁器コンデンサは単位面積当りの容量（
μＦ／ＣＦｌｆ）を大きくすれば破壊電圧値が小さくな
るという欠点があり、使用上の制約があつた。これは半
導体磁器表面に誘電体層を形成するコンデンサの破壊電
圧および容量は形成される誘電体層の厚みに関係し、厚
みが薄いと容量は大きくなるが破壊電圧は小さくなり、
破壊電圧値を大きくするために誘電体層の厚みを大きく
した場合、容量は小さくなるという欠点があつた。
また還元型半導体磁器コンデンサの場合、半導体磁器表
面の誘電体層の誘電率は還元前の焼結磁器とほぼ同一で
あるため、厚みを大きくし破壊電圧値を上げ、なおかつ
大容量を得ようとすると当然磁器の誘電率を大きくしな
ければならないが、誘電率を大きくすると温度特性が極
端に悪くなる。本発明は上記の欠点を除去し、大容量で
しかも破壊電圧値が高く、かつ印加電圧に対する容量の
変化もきわめて小さく、さらに温度特性が優れていると
いう利点を有し、使用範囲の拡大がはかれるもので、誘
電特性の優れた還元型半導体磁器組成物を提供するもの
である。
面の誘電体層の誘電率は還元前の焼結磁器とほぼ同一で
あるため、厚みを大きくし破壊電圧値を上げ、なおかつ
大容量を得ようとすると当然磁器の誘電率を大きくしな
ければならないが、誘電率を大きくすると温度特性が極
端に悪くなる。本発明は上記の欠点を除去し、大容量で
しかも破壊電圧値が高く、かつ印加電圧に対する容量の
変化もきわめて小さく、さらに温度特性が優れていると
いう利点を有し、使用範囲の拡大がはかれるもので、誘
電特性の優れた還元型半導体磁器組成物を提供するもの
である。
すなわち、本発明はＢａＴｌＯ３９９．ｌ％〜７９．０
モル％，Ｌｌ２Ｏ３Ｏ．ｌ〜３．０モル％，Ｂｌ２Ｏ３
Ｏ．ｌ〜１．０モル％，Ｎｂ２Ｏ５Ｏ．２〜２．０モル
％，ＺｎＯ２Ｏ．５〜１５．０モル％５の組成物に０．
０１〜０．３Ｗｔ％のＭｎと３．０ｗｔ％以下のＳｉＯ
２を添加して原料混合物を調整し板状に形成して焼成す
る。
モル％，Ｌｌ２Ｏ３Ｏ．ｌ〜３．０モル％，Ｂｌ２Ｏ３
Ｏ．ｌ〜１．０モル％，Ｎｂ２Ｏ５Ｏ．２〜２．０モル
％，ＺｎＯ２Ｏ．５〜１５．０モル％５の組成物に０．
０１〜０．３Ｗｔ％のＭｎと３．０ｗｔ％以下のＳｉＯ
２を添加して原料混合物を調整し板状に形成して焼成す
る。
このようにして得た磁器を還元雰囲気中で加熱し、半導
体化し、この磁器表面に電極を付与し、再び酸化性雰囲
気で加熱して半導体４磁器表面と銀電極間に酸化性薄層
を形成し半導体磁器コンデンサを得たものである。本発
明の還元型半導体磁器組成物は従来の半導体磁器に比較
して結晶粒径が極めて小さく、かつ均一であること、さ
らに磁器内部の空孔が少ない！もので、従来の誘電体磁
器のように結晶粒径を小さくすると容量温度特性は良く
なるが誘電率が小さくなり、したがつて大容量のものを
得ようとすると半導体磁器表面の誘電体層は一層薄くな
り破壊電圧値は低くなる。これに対し本発明の還元型半
導体磁器組成物により得られる半導体磁器は、結晶粒径
が小さいにもかかわらず誘電率が５０００以上と極めて
大きく、かつ温度特性においても優れていること、さら
に還元型半導体磁器コンデンサの磁器に要求される還元
され易いこと、酸化反応つまり誘電体層が表面に均一に
形成されることの条件を満足するものである。ノ 以下
、本発明を実施例について詳細に説明する。
体化し、この磁器表面に電極を付与し、再び酸化性雰囲
気で加熱して半導体４磁器表面と銀電極間に酸化性薄層
を形成し半導体磁器コンデンサを得たものである。本発
明の還元型半導体磁器組成物は従来の半導体磁器に比較
して結晶粒径が極めて小さく、かつ均一であること、さ
らに磁器内部の空孔が少ない！もので、従来の誘電体磁
器のように結晶粒径を小さくすると容量温度特性は良く
なるが誘電率が小さくなり、したがつて大容量のものを
得ようとすると半導体磁器表面の誘電体層は一層薄くな
り破壊電圧値は低くなる。これに対し本発明の還元型半
導体磁器組成物により得られる半導体磁器は、結晶粒径
が小さいにもかかわらず誘電率が５０００以上と極めて
大きく、かつ温度特性においても優れていること、さら
に還元型半導体磁器コンデンサの磁器に要求される還元
され易いこと、酸化反応つまり誘電体層が表面に均一に
形成されることの条件を満足するものである。ノ 以下
、本発明を実施例について詳細に説明する。
試料の作成に当つて第１表に記載のごとくＢａＴｌＯ３
，Ｌｌ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｂｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｍ
ｒｌＣＯ３およびＳｉＯ２を各々所要の組成となるよう
秤量し、これらをポリポットにて約托時間湿式混合する
。
，Ｌｌ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｂｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｍ
ｒｌＣＯ３およびＳｉＯ２を各々所要の組成となるよう
秤量し、これらをポリポットにて約托時間湿式混合する
。
混合後脱水乾燥し、ポリビニールなどの有機バインダー
を約２．５Ｗｔ％添加して整流し、１０００ｋｇ／Ｃｌ
ｔの圧力で直径１２．０順、厚み０．６悶の円板に形成
する。次いて成形された円板を１２８０〜１３６０℃で
２時間焼成する。このようにして得られた誘電体磁器を
８５０℃の還元雰囲気中て３０分間熱処理して半導体磁
器を得る。この半導体磁器に電極用銀ペーストを塗布し
、７００〜９００゜Ｃの酸化雰囲気中で３紛間熱処理を
行ない還元型半導体磁器コンデンサを製作した。上記方
法により製作したコンデンサの静電容量、Ｔａｎδ，絶
縁抵抗、破壊電圧、電圧依存性の測定結果を第１表に示
す。なお、試料測定に際し静電容量とＴａｎδは周波数
１ＫＨｚ１電圧１Ｖｒｍｓで絶縁抵抗は２５■ＤＣの電
圧を６０８印加後測定した。
を約２．５Ｗｔ％添加して整流し、１０００ｋｇ／Ｃｌ
ｔの圧力で直径１２．０順、厚み０．６悶の円板に形成
する。次いて成形された円板を１２８０〜１３６０℃で
２時間焼成する。このようにして得られた誘電体磁器を
８５０℃の還元雰囲気中て３０分間熱処理して半導体磁
器を得る。この半導体磁器に電極用銀ペーストを塗布し
、７００〜９００゜Ｃの酸化雰囲気中で３紛間熱処理を
行ない還元型半導体磁器コンデンサを製作した。上記方
法により製作したコンデンサの静電容量、Ｔａｎδ，絶
縁抵抗、破壊電圧、電圧依存性の測定結果を第１表に示
す。なお、試料測定に際し静電容量とＴａｎδは周波数
１ＫＨｚ１電圧１Ｖｒｍｓで絶縁抵抗は２５■ＤＣの電
圧を６０８印加後測定した。
また破壊電圧はＤＣ昇圧式で求め、静電容量については
還元温度、銀焼温度によつて変化するため第１表記載の
値は還元温度を一定とし、銀焼温度を変えて面積容量を
０．１μＦ／Ｃｌｌと一定にし、他の特性との比較を容
易に ＣＯ−Ｃ２５した。
さらに電圧依存性における（−。−ＸｌＯＯ）％値は２
５ＶＤＣの電圧を６＠間印加したときの容量変化値であ
る。第１表において試料番号２〜４，７，８，１１，１
２，１５，１６，１９，２０，２２〜２４は本発明に係
るものであり、試料番号１，５，６，９，１０，１３，
１４，１７，１８，２１，２５は比較のために本発明の
範囲外のものである。
還元温度、銀焼温度によつて変化するため第１表記載の
値は還元温度を一定とし、銀焼温度を変えて面積容量を
０．１μＦ／Ｃｌｌと一定にし、他の特性との比較を容
易に ＣＯ−Ｃ２５した。
さらに電圧依存性における（−。−ＸｌＯＯ）％値は２
５ＶＤＣの電圧を６＠間印加したときの容量変化値であ
る。第１表において試料番号２〜４，７，８，１１，１
２，１５，１６，１９，２０，２２〜２４は本発明に係
るものであり、試料番号１，５，６，９，１０，１３，
１４，１７，１８，２１，２５は比較のために本発明の
範囲外のものである。
第１表から明らかなように本発明の還元型半導体磁器組
成物における組成限定の範囲は（１）Ｌａ２Ｏ３が０．
１モル％未満ではＴａｎδが極めて高く、また３．０モ
ル％を越えると容量の電圧依存性が大きく、かつ温度に
よる変化が大きくなる。
成物における組成限定の範囲は（１）Ｌａ２Ｏ３が０．
１モル％未満ではＴａｎδが極めて高く、また３．０モ
ル％を越えると容量の電圧依存性が大きく、かつ温度に
よる変化が大きくなる。
２Ｂｉ２０３が０．１モル％未満では電圧依存性とＴａ
ｎδが大きく、また１．０モル％を越えると磁器の焼結
が困難となり、絶縁抵抗および破壊電圧の低いものとな
る。
ｎδが大きく、また１．０モル％を越えると磁器の焼結
が困難となり、絶縁抵抗および破壊電圧の低いものとな
る。
３Ｎｂ２０５が０．２モル％未満ではＴａｎδが高く、
容量の電圧依存性が高く、また２．０モル％を越えると
Ｔａｎδが高いばかりでなく、絶縁抵抗、破壊電圧とも
低く極めて不適なものとなる。
容量の電圧依存性が高く、また２．０モル％を越えると
Ｔａｎδが高いばかりでなく、絶縁抵抗、破壊電圧とも
低く極めて不適なものとなる。
ＺｒＯ２が０．５モル％未満ではＴａｎδが高く、絶縁
抵抗、破壊電圧も低い。
抵抗、破壊電圧も低い。
また１５モル％を越えると磁器の焼結が不充分となり、
破壊電圧が低い。１）さらにＭｎの添加が０．０１Ｗｔ
％未満では絶縁抵抗、破壊電圧が低く、かつＴａｎδが
高い。
破壊電圧が低い。１）さらにＭｎの添加が０．０１Ｗｔ
％未満では絶縁抵抗、破壊電圧が低く、かつＴａｎδが
高い。
また０．３ｗｔ％を越えると絶縁抵抗、破壊電圧が低く
、かつ容量の電圧依存性が大きい。３）またＳｌＯ２の
添加は磁器の焼結温度を低くするためのものであるが、
３．０Ｗｔ％を越える範囲では融着が起り不適である。
、かつ容量の電圧依存性が大きい。３）またＳｌＯ２の
添加は磁器の焼結温度を低くするためのものであるが、
３．０Ｗｔ％を越える範囲では融着が起り不適である。
こよるものである。
さらに本発明の磁器組成物と特許公報や文献な゛゛に記
載されている従来例を比較した結果を第２Ｑに示す。
載されている従来例を比較した結果を第２Ｑに示す。
第２表によれば本発明の還元型半導体磁器組成物がＴａ
ｎδ、絶縁抵抗、破壊電圧と電気諸特性に優れているこ
とがわかる。
ｎδ、絶縁抵抗、破壊電圧と電気諸特性に優れているこ
とがわかる。
これは焼結磁器の結晶粒径が第２表でもわかるように微
少であり、かつ均一であることが見掛比重、空孔率に表
われている。さらに内部空孔量が少なく、焼結磁器の誘
電率が５０００以上と高いにもかかわらず、容量の温度
特性が−２５〜＋８５℃の温度範囲で２０℃の容量に対
してその変化率が±３０％以内と良好であるなどの優れ
た特性を有したものである。また第３表は上記実施例の
試料番号３と同等の組成物において、焼結温度を変えて
得た試料の電気特性を確認した結果を示し、焼結温度に
よる容量の温度特性は良好であることがわかる。したが
つて焼結磁器の誘電率の温度特性と還元型半導体磁器コ
ンデンサの温度特性が全く同一であることから、温度特
性に対する工程管理が容易である。以上述べたように本
発明にかかるＢａＴｉＯ３，Ｌｌ２Ｏ３，Ｂｌ２Ｏ３，
Ｎｂ２Ｏ５，ＺｒＯ２の基本組成にＭｎ，ＳｉＯ２を添
加することを特徴とした還元型半導体磁器組成物の焼結
磁器を還元雰囲気下で加熱し、半導体化した半導体磁器
に銀ペーストを塗布し、銀焼付して半導体磁器表面に誘
電体層を形成することによつて得られた還元型半導体磁
器コンデンサは、従来品に比較して高い絶縁抵抗、破壊
電圧と低誘電損失をもち、さらに高い高圧下における容
量の変化が少なく、高電圧下での使用を著しく拡大した
ものである。
少であり、かつ均一であることが見掛比重、空孔率に表
われている。さらに内部空孔量が少なく、焼結磁器の誘
電率が５０００以上と高いにもかかわらず、容量の温度
特性が−２５〜＋８５℃の温度範囲で２０℃の容量に対
してその変化率が±３０％以内と良好であるなどの優れ
た特性を有したものである。また第３表は上記実施例の
試料番号３と同等の組成物において、焼結温度を変えて
得た試料の電気特性を確認した結果を示し、焼結温度に
よる容量の温度特性は良好であることがわかる。したが
つて焼結磁器の誘電率の温度特性と還元型半導体磁器コ
ンデンサの温度特性が全く同一であることから、温度特
性に対する工程管理が容易である。以上述べたように本
発明にかかるＢａＴｉＯ３，Ｌｌ２Ｏ３，Ｂｌ２Ｏ３，
Ｎｂ２Ｏ５，ＺｒＯ２の基本組成にＭｎ，ＳｉＯ２を添
加することを特徴とした還元型半導体磁器組成物の焼結
磁器を還元雰囲気下で加熱し、半導体化した半導体磁器
に銀ペーストを塗布し、銀焼付して半導体磁器表面に誘
電体層を形成することによつて得られた還元型半導体磁
器コンデンサは、従来品に比較して高い絶縁抵抗、破壊
電圧と低誘電損失をもち、さらに高い高圧下における容
量の変化が少なく、高電圧下での使用を著しく拡大した
ものである。
Claims (1)
- １ ＢａＴｉＯ＿３９９．１〜７９．０モル％、Ｌａ＿
２Ｏ＿３０．１〜３．０モル％、Ｂｉ＿２Ｏ＿３０．１
〜１．０モル％、Ｎｂ＿２Ｏ＿５０．２〜２．０モル％
、ＺｒＯ＿２０．５〜１５．０モル％の組成物に０．０
１〜０．３ｗｔ％のＭｎと３．０ｗｔ％以下のＳｉＯ＿
２を添加含有せしめてなる還元型半導体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53033778A JPS6053407B2 (ja) | 1978-03-23 | 1978-03-23 | 還元型半導体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53033778A JPS6053407B2 (ja) | 1978-03-23 | 1978-03-23 | 還元型半導体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54125498A JPS54125498A (en) | 1979-09-28 |
| JPS6053407B2 true JPS6053407B2 (ja) | 1985-11-26 |
Family
ID=12395902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53033778A Expired JPS6053407B2 (ja) | 1978-03-23 | 1978-03-23 | 還元型半導体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6053407B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56114310A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-08 | Nippon Electric Co | High dielectric porcelain composition |
-
1978
- 1978-03-23 JP JP53033778A patent/JPS6053407B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54125498A (en) | 1979-09-28 |
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