JPS6112366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はチタン酸ストロンチウムを主体とす
る半導体磁器コンデンサ、特に誘電率を大きくし
た粒界絶縁型半導体磁器コンデンサに関するもの
である。 従来、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロン
チウム系などからなる半導体磁器の結晶粒界に絶
縁層を形成させることより、いままでの磁器コン
デンサにくらべ見掛誘電率を大きくしたコンデン
サが得られることは知られている。 この中でチタン酸ストロンチウムを主体とする
ものはチタン酸バリウムを主体とするものと比較
して静電容量の温度変化率が小さく、誘電率損失
も小さいという特徴を持つている。 しかし、このチタン酸ストロンチウム系のもの
は、チタン酸バリウム系のものと比較して誘電率
が小さく、これまでの見掛誘電率は20000〜35000
の範囲であつた。このような欠点を改善させるた
めに、結晶粒界を絶縁体化させる酸化物の種類を
変えることによつて誘電率を大きくする手段が採
られている。 このような粒界絶縁型半導体磁器コンデンサに
は一般に銀電極が用いられているが、この銀電極
を形成するには銀、ガラスフリツト、ワニスを混
練したペースト状のものを磁器表面に塗布、焼付
けしている。銀ペーストの成分をさらに詳しく説
明すると、銀90〜96重量％、ホウケイ酸鉛、ホウ
ケイ酸ビスマスなどのガラスフリツトからなるバ
インダ10〜４重量％、さらにこれにワニスなどの
溶剤を加えたものである。この電極ペーストを刷
毛塗り、浸漬法、吹き付け塗装、スクリーン印刷
法、転写法などにより塗布し、これを400〜800℃
で焼付けしているが、このペースト中の溶剤は焼
付けの段階で飛散し、バインダが半導体磁器との
接着強度を高めていることは知られている。 ところが電極成分中のバインダ成分をなくした
銀ペーストを半導体磁器の表面に塗布し、これを
焼付けて電極を形成した場合、従来のバインダを
含む銀ペーストを塗布、焼付けした半導体磁器コ
ンデンサにくらべてさらに大きな見掛誘電率が得
られることを見い出したのである。 この発明はこのような知見にもとづいてなされ
たもので、その要旨とするところは、チタン酸ス
トロンチウムを主体とする半導体磁器の結晶粒界
に絶縁層を形成した粒界絶縁型半導体磁器の表面
にバインダ成分を含まない銀のみからなる電極を
形成したことを特徴とするものである。 ここでチタン酸ストロンチウムを主体とする半
導体磁器とは、SrTiO₃のみだけでなく、SrTiO₃
のSrの一部をCa，Ba，Pbで置換したもの、Tiの
一部をZr，Snで置換したもの、あるいはSr，Ti
についてこれらの一部置換を同時に行つたものを
主体とし、これにＹ，Nb，Dy，Ta，Ｗなどの原
子価制御元素を１種以上添加したものを意味す
る。またZn，Ｂ，Ge，Cuなどをさらに添加して
もよい。 粒界に絶縁層を形成する金属酸化物にはBi，
Pb，Cu，Ｂなどがある。 さらに、このチタン酸ストロンチウム系半導体
磁器に添加物として５モル％までTiO₂を過剰に
加えると低温で焼結でき、粒成長が促進され、ま
た見掛誘電率の温度特性が改善されるなど好まし
い結果を示す。 以下この発明を実施例に従つて詳述する。 実施例 第１表に示すような組成比率の磁器組成物が得
られるように、SrTiO₃，CaTiO₃，PbSnO₃，
BaZrO₃などの主体原料、Y₂O₃，Nd₂O₃，
Ce₂O₃，Er₂O₃，La₂O₃などの原子価制御元素お
よびTiO₂の各原料を適宜配合し、湿式ポツトミ
ルで粉砕混合したのち脱水、乾燥した。次にバイ
ンダとして酢酸ビニル樹脂を約10重量％添加し
て、約50メツシユに造粒、整粒し、油圧プレスを
用いて直径12mm、肉厚0.6mmの円板に成型した。 成型円板を大気中1150℃で２時間仮焼成してバ
インダを飛ばし、次いで水素１容量％、窒素99容
量％からなる還元性雰囲気中において、1450℃で
２時間一次焼成を行い、直径10mm、肉厚0.5mmの
チタン酸ストロンチウム系半導体磁器試料を得
た。 得られた試料に第１表に示す金属酸化物の各ペ
ーストを塗布した。この金属酸化物ペーストは酸
化ビスマス、酸化銅、酸化鉛の各金属酸化物を適
宜選択し、ワニスと混練したものである。このペ
ーストを試料の全面に一様な厚さ塗布し、乾燥さ
せたのち、大気中1150℃で約１時間焼付けを行つ
た。この処理により結晶粒界に金属酸化物が拡散
し、結晶粒界に絶縁層が形成されることになる。 さらに、試料に第１表に示す電極ペーストを直
径８mmのパターンでスクリーン印刷し、800℃で
２時間焼付けしてコンデンサを作成した。電極ペ
ーストは銀粉、ホウケイ酸鉛系ガラスフリツト、
ワニスをそれぞれ適宜選択して混練したものであ
る。 このようにして得られた半導体磁器コンデンサ
の静電容量、見掛誘電率（ε）、誘電体損失（tan
δ）、絶縁抵抗（IR）、破壊電圧（BDV）、静電容
量の温度特性（TC）、半田付け性およびリード線
接着強度を測定し、その結果を第２表に示した。 静電容量、見掛誘電率および誘電体損失は＋25
℃、1KHz−0.3Vの条件で測定し、絶縁抵抗は＋
25℃でmm当たり50Vの印加電圧で測定した。静電
容量の温度特性は＋25℃を基準にして−35℃〜＋
85℃の温度範囲で測定した。半田付け性は各コン
デンサを半田槽に浸漬し、半田の付着状態を目視
により判断したもので、半田が電極面に100％付
着したものを○、80％以上付着したものを△、そ
れ以下のものを×で示した。リード線接着強度は
電極面上に直径６mmの大きさで円状に半田を付着
しこの中央にリード線を電極面に対し垂直に半田
付けしてリード線を引つ張り、その強度を測定し
たものである。 第１表、第２表中※印はこの発明範囲外のもの
であり、それ以外はすべてこの発明範囲内のもの
である。

【表】

【表】 第１表、第２表から明らかなように、従来公知
の電極を形成したもの見掛誘電率が35000〜40000
と小さいが、この発明のようにバインダ成分を含
まない銀のみからなる電極を形成することにより
見掛誘電率が70000〜80000と約２倍の増大が見ら
れる。またガラスフリツトなどのバインダを含ま
せないことによつてリード線の接着強度が弱くな
ると考えられたが、これに反して10Kg以上の接着
強度が得られており、磁器との接着性が良好な電
極が形成されていると云える。また半田付け性も
良好である。なお、tanδは少し大きくなり、
IR，BDVは少し小さくなつているが、実用上何
ら差し支えない値である。また、この実施例のほ
かに結晶粒界に絶縁層を形成したチタン酸ストロ
ンチウム系粒界絶縁型半導体磁器にも適用するこ
とができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン酸ストロンチウムを主体とする半導体
   磁器の結晶粒界に絶縁層を形成した粒界絶縁型半
   導体磁器の表面にバインダ成分を含まない銀のみ
   からなる電極を形成したことを特徴とする粒界絶
   縁型半導体磁器コンデンサ。