JPS62235279A - Manufacture of high permittivity intergranular insulating layer ceramic - Google Patents

Manufacture of high permittivity intergranular insulating layer ceramic

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JPS62235279A
JPS62235279A JP61258648A JP25864886A JPS62235279A JP S62235279 A JPS62235279 A JP S62235279A JP 61258648 A JP61258648 A JP 61258648A JP 25864886 A JP25864886 A JP 25864886A JP S62235279 A JPS62235279 A JP S62235279A
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dielectric constant
insulating layer
high dielectric
grain boundary
ceramic
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JP61258648A
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カーロス・ゴンザレス−オリファー
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Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、高容量積層(ML)コンデンサを作るのに適
した高誘電率内部粒界絶縁層セラミックの製「従来の技
術」 積層コンデンサは、容量を増すとともに物理的大きさを
小さくするための方法であり、相対する2つの極のそれ
ぞれを選択的に連結して対にしたプラスとマイナス電極
を積みあげ、各組の電極端部をそれぞれ連結して、−組
の電極の全面積がコンデンサの有効表面となっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial Application Field" The present invention relates to the production of a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic suitable for making a high capacitance multilayer (ML) capacitor. , is a method for increasing capacity and reducing physical size, by stacking paired positive and negative electrodes by selectively connecting each of the two opposing poles, and connecting the ends of each pair of electrodes. When connected together, the total area of the -set of electrodes forms the effective surface of the capacitor.

小型大容量コンデンサ(GBBL )の製法に粒界バリ
ヤ一層セラミックを使用することは、相当前から公知で
ある。早くも、1960年、英国出願849938号は
、水素ガス中1450℃で高純度BaTi03を焼結し
て、平均粒径1牌国多孔性で半導電性のBaT i。
The use of grain boundary barrier monolayer ceramics in the manufacture of small bulk capacitors (GBBL) has been known for some time. As early as 1960, British Application No. 849938 sintered high-purity BaTiO3 at 1450°C in hydrogen gas to produce porous and semiconductive BaTi with an average particle size of 1.

3を作ることを開示している。この物質は、その後大気
中、650〜1000℃で酸化され、約Ion■厚さの
絶縁酸化内部粒界バリヤ一層となる。その絶縁セラミッ
クから形成するコンデンサの特性は、有効7A 7tt
率k(もしくは0は約100000、損失tanδは5
 KHz 、 5 Vrms テ約0.03(Q=約3
0)である。
It discloses that it makes 3. This material is then oxidized in air at 650 DEG -1000 DEG C. to form an insulating oxidized internal grain boundary barrier layer approximately Ion thick. The characteristics of the capacitor formed from the insulating ceramic are effective 7A 7tt
rate k (or 0 is about 100000, loss tan δ is 5
KHz, 5 Vrms Te approx. 0.03 (Q = approx. 3
0).

l−、?Ij 物質 1士   ヤ品 ― 小値に ル
六 1   氾 垂 μ   下qソ定で、操作電圧が
低いので、技術上実質的に捨てられ、代りにランタン、
ニオブ、タングステンのような遷移金属でドープした半
導電性チタン酸ストロンチウムを使用し、ジルコニア、
タングステン酸ビスマス、ゲルマニウム酸鉛やその他(
例えば日本出願52−10598号参照)のような液相
バリヤー粒界物質と混合して、あるいはそのまま焼結し
ている。液相なしで焼結する場合、ドープした5rTi
Ox焼結体に金属酸化物をコーティングした後、酸化雰
囲気中で焼成すると、粒界物質は表面から拡散して生じ
た(日本出願50−27998号参照)、また日本出願
49−129898号は、焼結セラミックの調整法を開
示しており、それはSrTiO3,Nb2O5とBeO
2からなるスラリーと有機バインダーとでディスクに形
成し、水素を含む雰囲気中で1350〜1480℃で焼
成している。絶縁境界層は、旧203でディスク表面を
コーティングし、1300℃で焼成することにより形成
され、この焼成により溶融酸化物の拡散をセラミック中
に生じさせる。
l-,? Ij Substances 1 - Since the operating voltage is low and the operating voltage is low, lanterns and lanterns are used instead.
Using semiconducting strontium titanate doped with transition metals such as niobium and tungsten, zirconia,
Bismuth tungstate, lead germanate and others (
For example, it is mixed with a liquid phase barrier grain boundary material such as Japanese Patent Application No. 52-10598), or it is sintered as it is. When sintering without liquid phase, doped 5rTi
When an Ox sintered body was coated with a metal oxide and then fired in an oxidizing atmosphere, grain boundary substances were generated by diffusing from the surface (see Japanese Application No. 50-27998), and Japanese Application No. 49-129898 discloses a method for preparing sintered ceramics, which consists of SrTiO3, Nb2O5 and BeO
A disk is formed from a slurry consisting of 2 and an organic binder, and is fired at 1350 to 1480° C. in an atmosphere containing hydrogen. The insulating boundary layer is formed by coating the disk surface with old 203 and firing at 1300°C, which causes diffusion of molten oxide into the ceramic.

得られた誘電率は、約3〜5X104.係数Qは約10
0であった。
The dielectric constant obtained is about 3-5X104. The coefficient Q is about 10
It was 0.

日本山′1n51−848は、5rTiO3とNb2O
5とC。
Nihonyama'1n51-848 is 5rTiO3 and Nb2O
5 and C.

02との混合物を1450℃N 27 H2雰囲気中で
焼結することを開示している0粒界層は、5i02、B
20x 、 GeO2,P205、Al10wl 、 
MgO2ZnO,Bi203 とTi02から選択され
るガラス酸化物を使用して、1100℃で液体拡散する
ことにより得られる。
The grain boundary layer of 5i02, B
20x, GeO2, P205, Al10wl,
It is obtained by liquid diffusion at 1100° C. using a glass oxide selected from MgO2ZnO, Bi203 and Ti02.

日本出願58−97820は、5rTi03 、 WO
3、Ge20、 A120i と5i02の混合物を加
圧形成したものを1350〜1450℃、l/99水素
/窒素雰囲気中で焼結することにより半導電性セラミッ
クを作ることを開示している。それから、PbO1B2
03 とBi203(7)混合物は、セ5 ミー7 り
中i、: 1150−1300°Cで溶融拡散されて絶
縁バリヤ一層が形成される。誘電率(ε)約100,0
00 、 Q係数2ooトナル好ましい特性は、SiO
2/ Al103の重量比が約1゜5〜5で得られた。
Japanese application 58-97820 is 5rTi03, WO
No. 3, Ge20, A120i and 5i02 are pressure-formed and sintered at 1350-1450° C. in a 1/99 hydrogen/nitrogen atmosphere to produce a semiconductive ceramic. Then, PbO1B2
The mixture of 03 and Bi203(7) is melt-diffused at 1150-1300°C to form an insulating barrier layer. Dielectric constant (ε) approx. 100,0
00, Q factor 2oo tonal preferred characteristics are SiO
A weight ratio of 2/Al103 of approximately 1°5-5 was obtained.

平均粒径は80−120 gtsであり、境界層の抵抗
率は約2 X 109Ω・C11であった日本出願52
−10598は、Nb2O5,↑a205、WOff 
もしくはTi02のような酸化物と混合し、還元雰囲気
中、約1400℃で焼成したドーピング5rTiO3を
開示している。ドープが約1!Ii量%であれば、10
Ωφcmよりよい抵抗率が得られる。この出願は、粒子
を成長させる焼結添加剤としてSiO2を使用し、粒径
的10gmのものを複層(BL)コンデンサに適用する
ことを開示している。またこの出願は、ZrO2を5r
TiOzに添加して焼結することによりQ係数と抵抗率
を改善できることを教゛ えている。境界層は、PbO
、B 203とBi201の混合物を液体拡散させるこ
とにより得られる。
The average grain size was 80-120 gts, and the boundary layer resistivity was approximately 2 x 109Ω·C11.
-10598 is Nb2O5, ↑a205, WOff
Alternatively, doped 5rTiO3 mixed with an oxide such as TiO2 and fired at about 1400° C. in a reducing atmosphere is disclosed. Dope is about 1! If Ii amount%, 10
Better resistivity than Ωφcm can be obtained. This application discloses the use of SiO2 as a sintering additive to grow particles with a particle size of 10 gm for application in multi-layer (BL) capacitors. This application also discloses that ZrO2 is
It is taught that the Q factor and resistivity can be improved by adding TiOz and sintering it. The boundary layer is PbO
, obtained by liquid diffusion of a mixture of B203 and Bi201.

典型特性はεタ30,000でQ = 200である。Typical characteristics are ε=30,000 and Q=200.

前記の各出願は、複層コンデンサを作るのに適した比較
的大きな粒径のセラミックを開示している。実際、半導
体粒子の粒界に絶縁層を有するバリヤ一層セラミックの
有効誘電率(effective dielectri
c constant)は、粒径と絶縁層の厚さに対応
する。この関係は、例えばTiO2セラミックのW  
、RHODES、Be1l  Laboratorie
s  、Murra7   Hill、N、J、O?9
4)  ;Adv 、Cera 、(1983)、Ad
dition 、Interraces  Elect
r、 Ceram 、 (7)、 228−238に見
られる。
Each of the aforementioned applications discloses relatively large particle size ceramics suitable for making multilayer capacitors. In fact, the effective dielectric constant of a barrier single-layer ceramic with an insulating layer at the grain boundaries of semiconductor particles is
c constant) corresponds to the grain size and the thickness of the insulating layer. This relationship is, for example, W of TiO2 ceramic.
, RHODES, Be1l Laboratory
s, Murra7 Hill, N, J, O? 9
4); Adv, Cera, (1983), Adv
dition, Interraces Elect
R, Ceram, (7), 228-238.

C= Kgb−D/d  X  S/eここでSとeは
、それぞれ焼結体ディスクの面詰と厚さく cm)を表
わし、D 、 Kgb、 dはそれぞれ粒径1粒界絶縁
層(バリヤ一層)の真の固有誘電定数1粒界絶縁層の厚
さを表わす、このようにして、粒径的10〜504m、
粒界層10” 〜1103n。
C= Kgb-D/d The true intrinsic dielectric constant of 1 layer) represents the thickness of the grain boundary insulating layer, thus 10 to 504 m in grain size,
Grain boundary layer 10'' to 1103n.

(0,1−1ルm)のもので、有効誘電率104〜10
5が得られた。
(0,1-1 lm), effective dielectric constant 104~10
5 was obtained.

しかし、粒径が約5〜10ル■となるとこの:A重体は
、多層コンデンサに不適切となる。その粒径は、30ル
閣程度が誘電体として良好であり、このため、粒径とバ
リヤ一層厚さを付随させて減少させる努力がなされた。
However, when the particle size is about 5 to 10 l, this :A heavy material becomes unsuitable for multilayer capacitors. A grain size of about 30 mm is good for dielectrics, and efforts have therefore been made to concomitantly reduce grain size and barrier thickness.

ゲルマニウム鉛とホウ酸塩とを焼結した液相(参照: 
Charatriza目on of Internal
  Boundary Ia7er Capacton
s’  by H,D、 PVol、1ページ242〜
253.1982)では、粒径0.5〜2用m、へリヤ
一層厚さIHnm(0,1鉢m)となった、有効誘電率
は、103であって、比較的小損失(jan δ約10
−2 ) 、小温度依存(5〜10%)である(参照米
国特許4158219 、米国特許4237084)、
 tanδは拡散係数、δは交流をコンデンサに流した
ときの位相角θと90°との差であり、理想的には、コ
ンデンサの出力損失がなく、0をπ/2、δを0とすべ
きである。Qはtanδの逆数、例えばQ=1/lan
 δである。
Liquid phase of sintered germanium lead and borate (see:
Charatriza eyes on of Internal
Boundary Ia7er Capacton
s' by H,D, PVol, 1 page 242~
253.1982), the grain size was 0.5-2 m, the helier thickness was IHnm (0.1 m), the effective dielectric constant was 103, and the loss was relatively small (jan δ about 10
-2), with small temperature dependence (5-10%) (see US Pat. No. 4,158,219, US Pat. No. 4,237,084);
tanδ is the diffusion coefficient, and δ is the difference between the phase angle θ and 90° when alternating current flows through the capacitor. Ideally, there is no output loss in the capacitor, and 0 is π/2 and δ is 0. Should. Q is the reciprocal of tanδ, for example Q=1/lan
δ.

「発明が解決しようとする問題点」 従来、高容量積層コンデンサに適したセラミックとして
、セラミック材料、粒径あるいは粒界絶縁層の厚さを各
種検討しているが、まだ誘電率と抵抗率との両者がとも
に十分改善されたものとはいえなかった。
``Problems to be solved by the invention'' Conventionally, various ceramic materials, grain sizes, and thicknesses of grain boundary insulating layers have been investigated as suitable ceramics for high-capacity multilayer capacitors, but the dielectric constant and resistivity have not yet been determined. Neither of these could be said to have been sufficiently improved.

「問題点を解決するための手段」 従来技術に対して改良され、温度安定性とQ係数(Q=
1/lan δ)とを犠牲にすることなく高誘電率を有
するセラミックを得ることが望ましい。
"Means for solving problems" Improved over conventional technology, improving temperature stability and Q factor (Q=
It would be desirable to obtain a ceramic with a high dielectric constant without sacrificing 1/lan δ).

特許請求の範囲第1項に記載した本発明の方法は、前進
の第1歩である。
The method of the invention as defined in claim 1 is a first step forward.

焼結に続く空気中での高温処理がコンデンサ絶縁特性に
それほど有益な効果を持たらすとは特に考えられなかっ
た。というのは、その条件では、過剰酸化で5rTiO
3粒子の半導電特性に重要な損失を生じると考えたから
である。
It was not particularly believed that the high temperature treatment in air following sintering would have a significant beneficial effect on the capacitor insulation properties. This is because under those conditions, 5rTiO
This is because it was thought that an important loss would occur in the semiconducting properties of the three particles.

本発明の著しい特徴となるその条件を、以下に説明する
The conditions that are a significant feature of the present invention will be explained below.

アニール処理の場合、焼結試料を空気の入った炉であら
かじめ決めた各温度にそれぞれ異なる時間、くりかえし
加熱した。温度は800〜1000’Oとし、加熱時間
は0.5〜5時間とした。
In the case of annealing, the sintered sample was repeatedly heated in an air-filled oven to each predetermined temperature for different times. The temperature was 800-1000'O, and the heating time was 0.5-5 hours.

空気中で冷却する場合、焼結の間使用した炉内の還元又
は不活性雰囲気を空気と置きかえた。温度を変える大気
は焼結温度又はそれ以下であり、通常流入される空気は
1100〜1200℃より高くはなく、もしくはもっと
低く、すなわち1050又はtoo。
When cooling in air, air replaced the reducing or inert atmosphere in the furnace used during sintering. The temperature changing atmosphere is at or below the sintering temperature, and normally the incoming air is no higher than 1100-1200C, or even lower, i.e. 1050 or too.

℃あるいはもっと低い、これに対し、一般に焼結は12
00〜1400℃で効果的である。そのような条件での
冷却速度は、約100〜200℃/hrである。ある場
合には、アニールは後処理の拡散と同時に行なう。この
ことは以後に述べる。
℃ or even lower, whereas sintering is generally 12
Effective at 00-1400°C. The cooling rate under such conditions is about 100-200°C/hr. In some cases, the anneal is performed simultaneously with the post-processing diffusion. This will be discussed later.

本工程で内部粒相として使用する金属ドープ、望ましく
はドープしたニオブ粉末は、5rTi03 とNb2O
5とを混合し、還元雰囲気、例えば1〜10% H2/
 Ar又はH2/N2ブランケット又はCO/CO2の
混合ガス中、焼成することにより生成する。選択的には
Ti02 、 Nb205とSrCOyの粉砕混合物を
使用し、上記のように焼成する。ドーピングの後、その
物質は、通常技術、例えば、セラミック又は鋼金属ポー
ルを有するボールミルで約0.5〜5 pmの粒径に粉
砕する。
The metal dope, preferably doped niobium powder, used as the internal grain phase in this step is composed of 5rTi03 and Nb2O.
5 and a reducing atmosphere, e.g. 1-10% H2/
It is produced by firing in Ar or H2/N2 blanket or CO/CO2 mixed gas. Optionally, a ground mixture of Ti02, Nb205 and SrCOy is used and fired as described above. After doping, the material is ground to a particle size of about 0.5-5 pm using conventional techniques, such as a ball mill with ceramic or steel metal poles.

タングステンやランタンのような他のドープ金属は、同
様に処理できる。
Other doped metals such as tungsten and lanthanum can be processed similarly.

ドープした半導電性5rTiOyの粒子が適8なメツシ
ュの大きさになると、それらに適切な焼結液相、濃縮助
剤物質とを混合し、焼成すれば求める絶縁境界相が得ら
れる。
Once the doped semiconducting 5rTiOy particles have a suitable mesh size, they are mixed with a suitable sintering liquid phase, a concentrating aid material, and fired to obtain the desired insulating boundary phase.

にされ、機械的に混合できるようにする。一方、それら
は金属有機組成物、通常5rTiO3と接触してゲルと
なるアルコキシドに生成し、そのようにして粒子外周に
(metaloxane coating)金属コーテ
ィングする。これは発明に追加する新しい特徴である0
通常、この混合は、次の含浸により効果的となる。保護
雰囲気(例えば純粋窒素又はアルゴン)中、5rTiO
3(粒径的0.8〜5 h m)のドープ粉末を、バリ
ヤ一層として析出させるための組成の有機溶液に含浸さ
せる。エタノール、プロパツール、ブタノール、アセチ
ルアセトンのような溶剤が適切であり、溶液中の金属組
成物の濃度を約5〜20%とし、この濃度は厳重ではな
く超過してもよい、その溶液は少量のH2Oとゲル状触
媒を含み、その触媒としては1例えばHCI又は粒子表
面にゲル相を形成しやすい他の酸(あるいはNH4OH
のような塩基も可)があり、そのゲル層は、その後、乾
燥され、加熱されてゲルを絶縁金属組成又は析出金属組
成の酸化物とする。適LJI#Mm、TmI−)シ萬1
ち4−1−4+rWF!Wzs&rl−v!4機組成物
を十分に酸化するため、500〜600℃、空気中、1
〜2時間がよい。
to allow mechanical mixing. On the other hand, they form an alkoxide that gels on contact with a metal-organic composition, usually 5rTiO3, thus forming a metal coating on the particle periphery (metaloxane coating). This is a new feature to add to the invention0
This mixing is usually more effective with subsequent impregnation. 5rTiO in a protective atmosphere (e.g. pure nitrogen or argon)
3 (particle size 0.8-5 h m) is impregnated into an organic solution of the composition to be deposited as a barrier layer. Solvents such as ethanol, propatool, butanol, acetylacetone are suitable, giving a concentration of the metal composition in the solution of about 5-20%, and this concentration is not critical and may be exceeded, the solution containing a small amount of It contains H2O and a gel-like catalyst, such as HCl or other acids that tend to form a gel phase on the particle surface (or NH4OH).
The gel layer is then dried and heated to render the gel an oxide of the insulating or precipitated metal composition. Suitable LJI #Mm, TmI-) Shiman 1
Chi4-1-4+rWF! Wzs&rl-v! In order to sufficiently oxidize the 4-machine composition, 500 to 600°C, in air, 1
~2 hours is good.

アルコキシド溶液を作るのに適した金属組成物は多数あ
り、焼結助剤を生成するための技術に通常使用する金属
が該当する:例えば、鉛ヘキサネートとゲルマニウムア
ルコキシド、又はホウ素アルコキシドとビスマスアルコ
キシド、又はシリコンアルコキシドとアルミニウムアル
コキシドを含む溶液が使用される。前記溶剤での含浸は
、上記の乾燥後、それぞれゲルマニウム鉛、ビスマスホ
ウ素、シリコンアルミニウムの各層になる0組合せた多
層のものは、時には利点があり、例えばシリコンアルミ
ニウムの1又は多層は、ゲルマニウム酸鉛の1又は多層
により補足される。′g4!味あることには、ドープ5
rTiO粒子へのケイ酸アルミニウム層は、焼結中粒子
の成長を著しく妨げる。このことは、全く有益であり、
逆効果を報告する従来技術の観点からは想像できない。
There are a large number of metal compositions suitable for making alkoxide solutions, including the metals normally used in the technology for producing sintering aids: for example, lead hexanate and germanium alkoxide, or boron alkoxide and bismuth alkoxide, or A solution containing silicon alkoxide and aluminum alkoxide is used. Impregnation with said solvent results in layers of germanium lead, bismuth boron, silicon aluminum, respectively after said drying. Combining multilayers is sometimes advantageous, for example one or more layers of silicon aluminum lead germanate. supplemented by one or more layers of 'g4! Dope 5 for taste
The aluminum silicate layer on the rTiO particles significantly impedes particle growth during sintering. This is totally beneficial and
It is unimaginable from the perspective of the prior art to report an adverse effect.

焼結した後、バリヤ一層厚さを改良制御して望ましい内
部粒界層を生じさせるために必要な液相と、ドープ5r
Ti03 とを混合するときに使用するアルコキシド溶
液(ゾルゲル技術)は1次の利点がある。導電(又は半
導電)粉末の粒子を金属組成物の溶液と接触させておく
ことができ1時間の変化で絶縁バリヤ一層を生じさせる
という利点がある。すなわち、しめり状に析出したコー
テイング物質の量を操作条件を調節することにより変え
て、最終的に得られるセラミックの電気特性を変えるこ
とができる。この場合の粒界バリヤ一層の効果的厚さは
、0.8〜1.5nmと小さい、もちろん、連続的コー
ティング操作の回数と同様浸せき操作での接触時間、温
度、溶液パラメータ(濃度、溶剤、ゲル状物のPH等)
を変えることにより前記バリヤ一層の厚さを厚くできる
。この効果的厚さは、浸せき状態にさせるガラススラグ
と比較して計算され、そのコーティング(乾燥処理の後
)は光学的に測定される。一般に望ましい結果は、本改
良で導電性粒子粉末の乾燥重量が約10−’〜1o−2
(すなわち1 G−2〜1 wt%増し)増したときに
得られる0発明の他の利点は、焼結中、粒子の成長を連
続的に小さくして焼結温度を下げられることである。
After sintering, the necessary liquid phase and doping 5r are added to provide improved control over the barrier layer thickness to create the desired internal grain boundary layer.
The alkoxide solution (sol-gel technology) used when mixing with TiO3 has the following advantages: There is the advantage that particles of conductive (or semi-conductive) powder can be kept in contact with a solution of the metal composition and produce an insulating barrier layer in one hour change. In other words, by adjusting the operating conditions, the amount of the coating material deposited in the form of a coating can be changed to change the electrical properties of the final ceramic. The effective thickness of the grain boundary barrier layer in this case is as small as 0.8-1.5 nm, of course the number of successive coating operations as well as the contact time, temperature, solution parameters (concentration, solvent, PH of gel-like material, etc.)
The thickness of the barrier layer can be increased by changing . This effective thickness is calculated in comparison to a glass slag which is left in a soaked state, and the coating (after drying treatment) is measured optically. Generally, the desired result is that the dry weight of the conductive particle powder is approximately 10-' to 1o-2 with this improvement.
Another advantage of the present invention is that during sintering, grain growth can be continuously reduced to lower the sintering temperature.

前記のように、液層焼結助剤物質は、5rTi03とド
ープ状に混合できるよう固体粉状にする。粉状5rTi
03を乾燥焼結助剤の一定量と混合し、その後、混合物
を分解バインダ(揮発性又は容易に燃えるポリビニルア
ルコールのようなポリマー又はポリビニルブチレルが望
ましい)を使用して加圧成形する。注目すべきことには
、固体粉末の成形に焼結助剤の液相を使用することが、
前記ゾルゲル技術によるアルコキシドの使用の代りであ
ると考えるべきではないということである。実際、両者
の組合せは回部であり、歓迎される0例えば、ゾルゲル
コートした5rTi03粒子は、前記焼結前にさらに補
足の粉状焼結助剤と混合される。
As mentioned above, the liquid phase sintering aid material is in the form of a solid powder so that it can be doped with the 5rTi03. Powdered 5rTi
03 is mixed with a certain amount of dry sintering aid, and the mixture is then pressed using a decomposable binder (preferably a volatile or easily flammable polymer such as polyvinyl alcohol or polyvinyl butyrel). Notably, the use of the liquid phase of sintering aids in the shaping of solid powders
This is not to be considered as an alternative to the use of alkoxides by the sol-gel technology. In fact, the combination of the two is advantageous and welcome. For example, the sol-gel coated 5rTi03 particles are further mixed with a supplementary powdered sintering aid before said sintering.

焼結液相として粉末状態で使用する化合物は、例エバ、
PbO,GeO2、Bi20x 、 B3 BO3、P
203 、5rTi03から選択される。半導電性ドー
プ5rTiO3の焼結で焼結組成の液相を構成するであ
り、誘電率とQ係数と同様、液相の安定という点におい
ても重要な改良である。望ましい焼結助剤の組成(wt
$)は、次の通りである。
Compounds used in powder form as the sintering liquid phase include e.g.
PbO, GeO2, Bi20x, B3 BO3, P
203, 5rTi03. Sintering of semiconducting doped 5rTiO3 constitutes a liquid phase of the sintered composition, and this is an important improvement in terms of stability of the liquid phase as well as dielectric constant and Q factor. Desired sintering aid composition (wt
$) is as follows.

Pb078% −Ge0222% ; Pb045$ 
−B 2035%−Bi20350% ; Pb025
X −B20t 20! −GeO25%  BaO1
0! −P 20520! 。
Pb078% -Ge0222%; Pb045$
-B 2035%-Bi20350%; Pb025
X-B20t 20! -GeO25% BaO1
0! -P 20520! .

5rTi01を液相の安定のために添加使用するとき、
それは上記好ましい組成の1つに約5 wt$の割合で
添加される。
When 5rTi01 is added to stabilize the liquid phase,
It is added to one of the above preferred compositions at a rate of about 5 wt$.

ゾルゲルにより生じた液相と混合した半導電性5rTi
03粒子を、高誘電率内部粒界層セラミックに変換する
焼結条件は、初め粉末をバインダの存在でディスクまた
は板状に加圧成形し、それから通常通り、窒素又は弱い
還元性雰囲気中、1000〜1300℃の温度で焼結す
ることである。それで106という高い誘電率が得られ
たが1.Q(ft数は低かった0本発明の後の加熱空気
処理により、少し誘電率を下げたが、Q係数とディスク
の機械的強さを増すことができた。
Semiconducting 5rTi mixed with the liquid phase generated by sol-gel
The sintering conditions for converting the 03 particles into a high dielectric constant internal grain boundary layer ceramic are as follows: the powder is first pressed into a disk or plate shape in the presence of a binder, and then sintered as usual in a nitrogen or weakly reducing atmosphere for 1000 sintering at a temperature of ~1300°C. As a result, a high dielectric constant of 106 was obtained, but 1. Although the dielectric constant was slightly lowered by the heated air treatment after the present invention, the Q factor and mechanical strength of the disk could be increased.

−11%  +9 +↓    ++  −−L  d
a%+−−+   −nk −Ql  +1.+   
−、+チラールバインダー(約1〜2g粉末)と混合し
−11% +9 +↓ ++ −−L d
a%+--+ -nk-Ql +1. +
-, + mixed with tyral binder (approximately 1-2 g powder).

ピストン加圧(2〜5 トン/cffi2) して直径
約10〜20mm厚さ1〜3■のディスクとする。そし
て、ディスクに電極を設けて電気特性を測定(通常方法
で容量、損失係数、Q係数を測定)した。使用した式で
、C(ピコファラッド= 10@2 F ) = 0.
0885 Sε/eに関しては、ε又はK(誘電率)の
計算中、Sを平方cm、 eをCWとした。電極は、通
常のスパッタ装置でスパッタしたCu、 Ag、 Pt
、 Auのどれかか、又は150℃で固めるか、成形体
とともに焼成する塗料又はペーストのようなスクリーン
印刷した銀である。それから焼結後、ディスクを空気中
で冷却するか、特許請求の範囲第1項に記したように7
ニールする。
A piston is pressurized (2 to 5 tons/cffi2) to form a disk with a diameter of about 10 to 20 mm and a thickness of 1 to 3 cm. Then, electrodes were provided on the disk and the electrical characteristics were measured (capacitance, loss factor, and Q factor were measured using normal methods). In the formula used, C(picofarad=10@2F)=0.
0885 Regarding Sε/e, S is square cm and e is CW during calculation of ε or K (permittivity). The electrodes are made of Cu, Ag, and Pt sputtered using a normal sputtering device.
, Au, or screen-printed silver as a paint or paste that hardens at 150° C. or is fired with the compact. After sintering, the disc is then cooled in air or
Neal.

本発明の焼結後の7ニール処理は、従来技術に示された
と同様の後処理拡散と組合せて行なわれる。その条件を
用い、焼結セラミックを7ニール処理し、同様に溶解物
質をセラミック体に拡散して電気特性を改良した0例え
ば、バインダとともにスラリーにした各種のガラス形成
酸化物の混合物を焼結セラミンクの両面に塗布する。そ
して900〜1000℃にまで加熱し、アニールととも
にセラミックに溶融拡散させる。ある場合には、液体拡
散は電極形成と組合わされる。すなわち、酸化組成物と
なるガラスが銀ペイント組成とともに塗布され、全体が
セラミックに適用されてその後、加熱拡散される。拡散
中、境界バリヤー絶縁物質はセラミック中に浸透し、銀
はその表面に析出する、このようにして求める電極が形
成される。
The post-sintering 7-neal treatment of the present invention is performed in combination with post-treatment diffusion similar to that shown in the prior art. Using these conditions, the sintered ceramic was subjected to a 7-neal treatment, and the electrical properties were improved by similarly diffusing molten substances into the ceramic body. Apply to both sides. Then, it is heated to 900 to 1000°C, and is annealed and melted and diffused into the ceramic. In some cases, liquid diffusion is combined with electrode formation. That is, a glass to oxide composition is applied with a silver paint composition and the whole is applied to the ceramic and then heated and diffused. During diffusion, the boundary barrier insulating material penetrates into the ceramic and silver is deposited on its surface, thus forming the desired electrode.

前記結果を得るために選択した組成物を以下に重量%で
記載する。
The compositions selected to achieve the above results are listed below in weight percent.

その他の方法としては1選択された融解酸化物の蒸気を
利用することにより同様の拡散を行なった。この場合、
酸化物をルツボ(pt)で融解し、ディスクをルツボの
入口に適当なワイヤーフックで融解物の上部(約1〜3
cm)に保持した。この方法のためのよい組成は、上記
(h)のもの(8000Cで融解)と40/80  B
20x /PbOの組成(BP、900°Cで融解)と
である、以下の実施例で本発明の詳細な説明する。
In another method, similar diffusion was performed by utilizing the vapor of one selected molten oxide. in this case,
The oxide is melted in a crucible (pt) and the disc is placed at the top of the melt (approximately 1 to 3
cm). A good composition for this method is that of (h) above (melted at 8000C) and 40/80 B
The following example provides a detailed illustration of the invention, with a composition of 20x /PbO (BP, melting at 900°C).

「実施例1」 ドープした半導電性5rTi03粉末(1)は、純粋な
5rCO379、83g とTi02(粒径0.75g
m)43.1gと、Nb20 S (0,7モル%) 
1.01gとを混合したものである。その混合物を、1
100℃に2時間空気中(白金ルツボ)で加熱し、その
後冷却し、さらにIOX H2/ArAr混合ガス中間
時間1480℃熱し、還元性半導電性物質を得た。その
後2501 プラスチックミルでその粉末を24時間粉
砕した。そのミルではタングステンカーバイド製の直径
81鳳ポールを使用し、ざらに粒径を約0.5〜5戸膿
に粉砕するため溶媒として石油エーテル−第3ブタノー
ルの3:1混合物を使用した。粉砕後、脱水して88Ω
・cllであった。
“Example 1” Doped semiconductive 5rTi03 powder (1) was prepared by combining 83g of pure 5rCO379 and Ti02 (particle size 0.75g).
m) 43.1 g and Nb20S (0.7 mol%)
1.01g. The mixture is 1
The mixture was heated to 100° C. for 2 hours in air (platinum crucible), then cooled, and further heated to 1480° C. for an intermediate time using IOX H2/ArAr mixed gas to obtain a reducible semiconductive material. The powder was then ground in a 2501 plastic mill for 24 hours. The mill used an 81 diameter tungsten carbide pole and used a 3:1 mixture of petroleum ether and tert-butanol as the solvent to coarsely grind the particle size to about 0.5 to 5 mm. After crushing, dehydrate to 88Ω
・It was cll.

それからテトラエトキシドを0.53g、エチル−2−
へキサン鉛(ff)を1.37g 、アセチルアセトン
を6g、エタノールを13g 、 HCI(0,1Nエ
タノール溶液として) 10mgを含む過剰の有機溶液
(PEG)に、半導電性粉末を完全に侵した。5〜6分
後、その粉末から排水して16時間、90℃で乾燥し、
さらに空気中、550℃(4℃/win)に1時間加熱
した。この処理は次々に4回くりかえした。
Then 0.53 g of tetraethoxide, ethyl-2-
The semiconducting powder was completely immersed in an excess organic solution (PEG) containing 1.37 g of lead hexane (ff), 6 g of acetylacetone, 13 g of ethanol, and 10 mg of HCI (as a 0.1N ethanol solution). After 5-6 minutes, the powder was drained and dried at 90°C for 16 hours.
Further, it was heated in air to 550°C (4°C/win) for 1 hour. This process was repeated four times one after another.

それから、粉末を、75%石油エーテルと25%  t
、ブタノール溶液のような1.5wtXのポリビニルブ
チラル(PVB)  と混合し、乾煙し、300gmフ
ルイでふるい、加圧(3T/cm ” ) して1 r
amの成形体にした。バインダを、空気中、55(1℃
に加熱して(0,5℃/win)取除き、1時間そのま
ま放こした。
The powder was then mixed with 75% petroleum ether and 25% t
, mixed with 1.5wtX polyvinyl butyral (PVB) such as a butanol solution, dry smoked, sieved through a 300gm sieve, and pressurized (3T/cm'') for 1r.
It was made into a molded body of am. Binder in air at 55 (1℃)
(0.5° C./win), removed, and left as is for 1 hour.

成形体を、下の表1の条件で焼結し、測定した特性も下
に記した。
The molded body was sintered under the conditions shown in Table 1 below, and the measured properties are also listed below.

焼結後、成形体にスパッタによる通常の手段によりpt
導電体を設け、ソh ラヲHELET↑−PAC:KA
R[l置では、15KHで誘電率ε、Q係数を測定し、
さらに高インピーダンスDC電子間オーム計を使って内
部抵抗を測定した。その結果を表工に示した。
After sintering, the compact is coated with PT by conventional means by sputtering.
Provide a conductor and turn it on.
At R [l position, dielectric constant ε and Q factor are measured at 15KH
Furthermore, internal resistance was measured using a high impedance DC electronic ohmmeter. The results were shown to Omoteko.

表I 試料I’−Eは、空気中、異なる温度、異なる時間で7
ニールした。結果の表■はアニールが誘電率を下げ、Q
係数を上げることを示している。
Table I Samples I'-E were tested in air at different temperatures and for different times.
Neil did. The result table ■ shows that annealing lowers the dielectric constant and Q
This indicates that the coefficient will be increased.

表■ 電子顕微鏡は、この試料の粒径が2ルmであることを示
していた。境界バリヤ一層は、1〜lh層の範囲でまち
まちである。
Table ■ Electron microscopy showed that the particle size of this sample was 2 μm. The boundary barrier layer varies from 1 to lh layer.

「実施例2」 次の成分、SrCO3923,78g(8,2g1モル
) 、 TiO2500g(8,28モル)とNb20
511.72g(0,044モル、ドープ割合0.7モ
ル2)を、ジルコニアミルの1kgのZrO2ポールで
粉砕した。粉砕液は水である、粉砕物のかたまりを空気
中乾燥し、それから空気中、アルミニウムルツボで11
00℃で、2時間加熱した(加熱速度400℃/hr)
、混合物を、一定時間(2〜4時間)1450〜148
0℃で10/90 H2/N2ガス流のもとで加熱し、
還元した。温度の上昇割合は、約300〜420℃/h
rとした。それから、還元製品をVC/Coボールを有
するポリエチレンミルで0.5〜5g、mになるまで粉
砕した。粉砕液は、75/25石油エーテル/1・ブタ
ノールの混合液とした。
"Example 2" The following components: SrCO3923, 78g (8,2g 1 mol), TiO2500g (8,28 mol) and Nb20
511.72 g (0.044 mol, doping ratio 0.7 mol 2) were ground in a 1 kg ZrO2 pole of a zirconia mill. The grinding liquid is water.The ground mass is dried in the air, and then dried in the air in an aluminum crucible for 11 hours.
Heated at 00°C for 2 hours (heating rate 400°C/hr)
, the mixture for a certain period of time (2 to 4 hours) 1450 to 148
heated under 10/90 H2/N2 gas flow at 0°C;
I gave back. The rate of increase in temperature is approximately 300-420℃/h
It was set as r. The reduced product was then ground in a polyethylene mill with VC/Co balls to 0.5-5 g, m. The grinding liquid was a mixture of 75/25 petroleum ether/1-butanol.

ドープした粉砕チタン酸ストロンチウムをアセトンで洗
い、グローブボックス内で30分、選択したゾルゲル溶
液と接触させた。
The doped, ground strontium titanate was washed with acetone and contacted with the selected sol-gel solution for 30 minutes in a glove box.

ソノ2ツ(7)溶液トシテ、HM9SIAとPGIとを
使用した。
Sono2 (7) solutions, HM9SIA and PGI, were used.

HM9SIA(略してHM) 4.16gのSi (OEt) 4 、30g ノnブ
タノール、7.8gのアルミニウム 2ブトキシドアセ
チルアセテートキレートと1.84gのHCI(0,I
Nアルコール溶液として)とを混合し、70℃で30分
加熱した。冷却後、3.38のH2Oと1828のEt
OHを添加した。
HM9SIA (HM for short) 4.16 g Si (OEt) 4 , 30 g non-butanol, 7.8 g aluminum 2-butoxide acetylacetate chelate and 1.84 g HCI (0,I
(N alcohol solution) were mixed and heated at 70°C for 30 minutes. After cooling, 3.38 H2O and 1828 Et
Added OH.

溶液は50℃に30分加熱して冷却した。The solution was heated to 50° C. for 30 minutes and cooled.

G1 15gのアセチルアセトンと、2.12gのゲルマニウ
ムテトラエトキシドと、5.48gのPb 2−エチル
ヘキサンと、25.5gのnブタンと、1.78gのH
CI(0,INエタノール溶液として)とを混合し、そ
してその溶液を2時間環流し、その後、使用前に冷却し
た。
G1 15g acetylacetone, 2.12g germanium tetraethoxide, 5.48g Pb 2-ethylhexane, 25.5g n-butane, 1.78g H
CI (as a 0,IN ethanol solution) was mixed and the solution was refluxed for 2 hours, then cooled before use.

粉砕した還元5rTiO3をN2雰囲気中、要求時間、
アルコキシド溶液と接触した後、そのスラリーを還元雰
囲気中、ガラスフィルタで排水し、それから空気中、9
0℃で16時間乾燥した。その後、乾燥粉末を濃縮のた
め空気中で550℃(1h)に加熱とした。濃縮過程中
、残りの成分を取除いた。必要なら、酸化速度を上げる
ため、酸素中、処理することもできる。それから濃縮し
た粉末を成形し、そのまま又は粉状補足液相と混合した
後、焼結した。
Pulverized reduced 5rTiO3 in N2 atmosphere for the required time,
After contacting the alkoxide solution, the slurry was drained through a glass filter in a reducing atmosphere and then exposed to air for 90 minutes.
It was dried at 0°C for 16 hours. The dry powder was then heated to 550° C. (1 h) in air for concentration. During the concentration process, the remaining components were removed. If necessary, treatment in oxygen can be performed to increase the rate of oxidation. The concentrated powder was then shaped and sintered either as such or after mixing with a powdered complementary liquid phase.

加圧ディスクを形成するため、チタニア粉末を約1.5
重量%の割合いでポリビニルブチル(PvB)と混合し
た。チタニアの必要量を、20gのPvB溶液と120
gの1=1 nブタノール/アセトン溶液とでスラリー
にし、30分の撹拌後、蒸発処理した。それからPVB
コート粉をフルイ(300gmメツシュのフルイ)にか
け、そしてステンレススチールの金型で2〜5ton/
c層2で加圧してディスクを形成した。それから、バイ
ンダを除去するため成形体を空気中550℃で1時間加
熱(0,5〜b)シ、その後焼結した。
Approximately 1.5 titania powder was added to form the pressurized disk.
It was mixed with polyvinyl butyl (PvB) in a proportion of % by weight. Combine the required amount of titania with 20 g of PvB solution and 120 g of PvB solution.
The slurry was made into a slurry with 1=1 g of n-butanol/acetone solution, stirred for 30 minutes, and then evaporated. Then PVB
The coated powder is passed through a sieve (a 300gm mesh sieve), and then 2 to 5 tons/min is poured into a stainless steel mold.
A disk was formed by applying pressure with c layer 2. The molded body was then heated in air at 550° C. for 1 hour (0.5-b) to remove the binder, and then sintered.

焼結は、導入ガスの複数の導入管と連結したAl2O3
管状路内で行ない、複数の導入ガスとして純粋窒素、!
: 10/90(V/V ) H2/ N 2混合カス
、!−t−&hqMhqム雪纂1771457−tM2
kLMSトj+<WIfrw+?l?1根とそれぞれの
流量計とでした。制御を適正に設定することにより、炉
内のH2とN2の真の割合を約0.01! 、!=5$
(7)間で調11j テキ、0.1$トH(V/V)の
間の割合が望ましい、焼結温度は、900℃と1500
℃の間で変え、焼結時間は、1〜数時間の間で変えた。
Sintering is performed using Al2O3 connected to multiple introduction gas introduction pipes.
Pure nitrogen as the multiple introduced gas, carried out in a tubular channel!
: 10/90 (V/V) H2/N2 mixed scum! -t-&hqMhqmu snow line 1771457-tM2
kLMStoj+<WIfrw+? l? It was one root and each flow meter. By properly setting the controls, the true ratio of H2 and N2 in the furnace can be reduced to approximately 0.01! ,! =5$
(7) The ratio between 11j and 0.1$H (V/V) is desirable, and the sintering temperature is between 900℃ and 1500℃.
The sintering time was varied between 1 and several hours.

いくつかのディスクの両側の電極は、金属ペイント又は
、ペースト、例えばPt、 Ag又はCuペーストをし
た後に焼結して形成した0次の表Iに処理データと結果
を記載した。その表には、発明の空気中での後処理をし
たかしないか(比較例)を示した。この処理は、空気冷
却態様(c)であった。
Electrodes on both sides of some of the disks were formed by applying a metal paint or paste, such as Pt, Ag or Cu paste, followed by sintering. Processing data and results are listed in Table I below. The table shows whether the inventive post-treatment in air was performed or not (comparative example). This treatment was in the air cooling mode (c).

表は冷却速度を”O/hrで示した。The table shows the cooling rate in O/hr.

表■ 表■の結果は、空気中での冷却が誘電率に悪影響を与え
ることなくQ係数を増すことを示している。ケイ酸アル
°ミニウムの第1層を使用する効果は、焼結中、粒子の
成長を妨げ、いくぶんQとQ係数の組合せがよくなるこ
とである。
Table ■ The results in Table ■ show that cooling in air increases the Q factor without adversely affecting the dielectric constant. The effect of using the first layer of aluminum silicate is to prevent grain growth during sintering and to provide a somewhat better combination of Q and Q factor.

「実施例3」 実施例2の物質と、それに近似の処理操作パラメータを
再び使用した。焼結前に、還元コートした5rTiC)
3のドープ粉末を粉末状の補足液相と混合し、これを次
のように処理した。78wt%のPbOと22%のGe
O2との混合物(PGOと記す)を、A1201ルツボ
内、約1000℃(ガラス溶融温度)で溶融し、溶融状
態で所定時間保持後(1〜4時間)、ステンレス金型で
鋳造した。ガラスを、実施例2に記した処理により(ポ
リエチレンミルWC/GOポール)、1〜5JLmに粉
砕した。
Example 3 The material of Example 2 and similar process operating parameters were again used. 5rTiC coated with reduction before sintering)
The doped powder of No. 3 was mixed with powdered supplementary liquid phase and processed as follows. 78wt% PbO and 22% Ge
A mixture with O2 (denoted as PGO) was melted in an A1201 crucible at about 1000°C (glass melting temperature), and after being maintained in the molten state for a predetermined time (1 to 4 hours), it was cast in a stainless steel mold. The glass was ground to 1-5 JLm by the process described in Example 2 (Polyethylene Mill WC/GO Pole).

それから、コートしたS「↑103と、所定量粉砕PG
Oとの組成を、PVBを有する(前もって溶かされる>
 20/80 V/Vアセトン/イソプロパツール溶液
内でスラリーにした。スラリーは、固形物(PVB約0
.5g)30gの溶液100 ccであった。その後、
スラリーを乾燥し、実施例2のように処理、焼結した。
Then, coated S ``↑103'' and a predetermined amount of crushed PG.
Composition with O, having PVB (pre-melted>
Slurried in 20/80 V/V acetone/isopropanol solution. The slurry contains solids (PVB approx. 0
.. 5g) 30g solution was 100cc. after that,
The slurry was dried, processed and sintered as in Example 2.

焼結ディスクコンデンサの結果を下の表Vに示した。表
■のパラメータと同一であり、さらに補足(PGO)液
相の量(重ff1) 、焼結後の後処理空気の状態を加
えである。ある場合には、焼きなまし処理(A)を、空
気中(c)で単純冷却する代りにある温度で行なった。
The results for the sintered disk capacitors are shown in Table V below. The parameters are the same as those in Table 2, with the addition of the amount of liquid phase (PGO) (weight ff1) and the condition of post-treatment air after sintering. In some cases, annealing (A) was carried out at a temperature instead of simply cooling in air (c).

表V 「実施例4」 この実施例は、溶融ガラス組成の焼結セラミックへのア
ニールと拡散処理との組合せの適用を説明する。還元ド
ープしたチタン酸ストロンチウムは、実施例2.3と同
様であり、焼結してディスクにする処理条件も同一であ
る。
Table V Example 4 This example describes the application of a combination of annealing and diffusion treatment to a sintered ceramic of fused glass composition. The reduction-doped strontium titanate is the same as in Example 2.3, and the processing conditions for sintering it into a disk are also the same.

焼結ディスクに約0.1gのペーストを塗布した。この
ペーストは、この適用の記述の最後部に示した組成リス
トの上部の1つを使用した。このペーストは、約3gの
固形物を20gのPVBと120g n−ブタノール(
溶液の約0.・1g)との少量溶液と混合したものであ
る。ディスクを乾燥し、拡散温度に所定時間加熱した。
Approximately 0.1 g of paste was applied to the sintered disk. This paste used one from the top of the composition list given at the end of this application description. This paste consists of approximately 3g of solids, 20g of PVB and 120g of n-butanol (
Approximately 0.0% of the solution.・1g) is mixed with a small amount of solution. The disks were dried and heated to the diffusion temperature for a specified period of time.

データの最初のものは、以下の表VAに示した。この場
合半導電性ドープ5rTiOz粒子は、SrCOx 1
000g 、!=Ti02541gトNb20512.
69gとノ混合物とをか焼Lf(1100”C12時間
)形成し、その後、前記のように1480”c (4時
間)、H2/N2ガス中、還元した。この物質を、前記
粉砕後、HM9SIA(参照実施例2)流側3)と混合
し1表Aで記したように焼結した0次に、得られたコン
デンサの各種特性結果を記載した表のように、拡散相を
適用した。その後、スパッタリングにより電極を析出し
た。
The first set of data is shown in Table VA below. In this case the semiconducting doped 5rTiOz particles are SrCOx 1
000g! = Ti02541g and Nb20512.
69 g of the mixture was calcined Lf (1100"C 12 hours) and then reduced in H2/N2 gas at 1480"C (4 hours) as described above. This material, after being pulverized, was mixed with HM9SIA (Reference Example 2) stream side 3) and sintered as described in Table 1A. As such, a diffused phase was applied. Thereafter, an electrode was deposited by sputtering.

表A さらに他の実験として、最初のドープ5rTi03に、
前記HM温溶液有するゾルゲル処理によりケイ酸アルミ
ニウムの2重コーティングをした。この場合、焼結助剤
(P G O)の補足添加は全くしなかった。焼結中、
窒素流れの中に使用する水素は0.4zより少なくした
。後拡散処理パラメータ、拡散組成とその結果を次の表
VBに示した。
Table A In yet another experiment, the initial doped 5rTi03
A double coating of aluminum silicate was applied by the sol-gel process with the above-mentioned HM hot solution. In this case, no supplementary addition of sintering aid (PGO) was made. During sintering,
Less than 0.4z of hydrogen was used in the nitrogen stream. The post-diffusion treatment parameters, diffusion compositions and results are shown in Table VB below.

表VB 3番目の実験は、2番目の実験のように行ない、HMゾ
ルゲル処理をしたが、焼結助剤を添加しなかった。焼結
雰囲気は、窒素に0.4zを越えない量の水素を加えた
ものとした。そのデータを表VCに示した。
Table VB The third experiment was conducted as the second experiment, with HM sol-gel treatment, but no sintering aid was added. The sintering atmosphere was nitrogen plus hydrogen in an amount not exceeding 0.4z. The data are shown in Table VC.

表VC 「実施例5」 実施例2に記載したように、チタン酸ストロンチウムを
0.7モル2のニオブでドープしたものを、実施例3の
ように液層焼結物質と混合し、ゾルゲル技術によりコー
ティングのないものを生成した。使用した焼結助剤組成
物は、次のもの(重量%)である、 PbO78% −
Ge2022%(PGO);Pb04!J −B 20
x 5$−BiOz Oz 50ICB PB O) 
 ; Pb025X −Bz 0320% −GeOz
 5%−Bi20320% −BaOIOX −P20
s 20%(Z P hBa)ある場合には5wt$の
5rTi03を上記組成物に加えた。
Table VC "Example 5" Strontium titanate doped with 0.7 mol 2 of niobium as described in Example 2 was mixed with a liquid phase sintered material as in Example 3 and processed using the sol-gel technique. produced one without coating. The sintering aid composition used was as follows (wt%): PbO78% -
Ge2022% (PGO); Pb04! J-B 20
x 5$-BiOz Oz 50ICB PB O)
; Pb025X -Bz 0320% -GeOz
5%-Bi20320%-BaOIOX-P20
s 20% (Z P hBa) In some cases, 5 wt$ of 5rTi03 was added to the above composition.

ディスクは前の実施例に記載したように加圧し、前記の
ように窒素又はH2/N2雰囲気中で焼成した。それか
ら発明(c又はA)の空気後処理を次の表■に示した条
件で行なった。液相の性質、量、焼結条件と電気特性を
含む他の処理状態をその表に示した。空気後処理のない
試料が比較例である。
The disks were pressurized as described in previous examples and fired in a nitrogen or H2/N2 atmosphere as described above. Then, the air post-treatment of the invention (c or A) was carried out under the conditions shown in the following Table 3. The nature and amount of liquid phase, other processing conditions including sintering conditions and electrical properties are shown in the table. A sample without air post-treatment is a comparative example.

表■ 「発明の効果」 本発明の製法は、ドープしたチタン酸ストロンチウム粒
子の外周に金属コーティングした後、成形、焼結し、さ
らに後処理加熱するので、高誘電率で抵抗率の小さなセ
ラミックができ、しかもそれは温度安定性があるので、
高誘電率y1層コンデンサを作るのに望ましいものとな
る。
Table ■ "Effects of the Invention" The manufacturing method of the present invention coats the outer periphery of doped strontium titanate particles with metal, then shapes and sinters them, and then heats them in post-processing. And since it is temperature stable,
This makes it desirable for making high dielectric constant y1 layer capacitors.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)次の(a)〜(e)の工程を含み、高容量積層コ
ンデンサを作るのに適した高誘電率内部粒界絶縁層セラ
ミックの製法において、 (a)金属ドープしたチタン酸ストロンチウムの半導電
性粒子の粉末であって平均粒径が0.5〜5μmのもの
を用意し、 (b)前記粒子を液状の焼結助剤と混合し、その焼結助
剤相は、焼成に基ず<弱還元雰囲気の液相焼結により粒
界層を形成しやすいものとし、 (c)前記混合物を熱分解有機バインダでスラリーにし
、そしてそのスラリーを加圧してコンデンサ用絶縁体を
作るのに適した成形体を作成し、 (d)前記成形体を、不活性雰囲気、又はSrTiO_
3粒子の半導電特性を低下させない十分な還元力を有す
るように作用する水素又はCOを適量含むガス中で焼成
し、この焼成で成形体を焼結して濃縮したセラミック絶
縁体にし、 (e)前記絶縁体を大気温度に冷却する、 工程(e)を空気中で行なって設定した過程通り冷却す
るか、工程(e)の後、セラミック体を空気中でアニー
ル後処理することを特徴とする高誘電率内部粒界絶縁層
セラミックの製法。
(1) In a method for manufacturing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic suitable for making a high capacity multilayer capacitor, which includes the following steps (a) to (e), (a) metal-doped strontium titanate is Prepare a powder of semiconductive particles with an average particle size of 0.5 to 5 μm, (b) mix the particles with a liquid sintering aid, and the sintering aid phase is heated during firing. (c) The mixture is made into a slurry with a pyrolytic organic binder, and the slurry is pressurized to make an insulator for a capacitor. (d) The molded body is placed in an inert atmosphere or SrTiO_
The three particles are fired in a gas containing an appropriate amount of hydrogen or CO that acts to have sufficient reducing power without deteriorating their semiconductive properties, and this firing sinters the compact into a concentrated ceramic insulator. ) Cooling the insulator to ambient temperature, step (e) is performed in air and cooled according to a set process, or after step (e), the ceramic body is post-annealed in air. A method for manufacturing ceramics with high dielectric constant internal grain boundary insulating layers.
(2)工程(b)をゾルゲル技術で行ない、すなわちド
ープSrTiO_3粉末の粒子を金属アルコキシドの溶
液で浸透して、アルコキシドをゲル状にし、これが粒子
上の金属コーティングとなり、さらに乾燥してコート粉
とし、焼成して焼結助剤の固相に変え、その後化合によ
り金属酸化物にする特許請求の範囲第1項に記載の高誘
電率内部粒界絶縁層セラミックの製法。
(2) Step (b) is carried out by sol-gel technology, i.e., the particles of doped SrTiO_3 powder are infiltrated with a solution of metal alkoxide to gel the alkoxide, which becomes a metal coating on the particles, which is further dried to form a coated powder. A method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 1, wherein the ceramic is converted into a solid phase of a sintering aid by firing, and then converted into a metal oxide by compounding.
(3)アルコキシドは、Pb、Ge、BiとBのアルコ
キシドから選択され、金属酸化物相は、それぞれゲルマ
ニウム酸鉛、ボロンビスマス酸鉛からなる特許請求の範
囲第2項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラミックの
製法。
(3) The high dielectric constant interior according to claim 2, wherein the alkoxide is selected from alkoxides of Pb, Ge, Bi and B, and the metal oxide phase consists of lead germanate and lead boron bismuthate, respectively. Manufacturing method of grain boundary insulating layer ceramic.
(4)工程(b)はドープSrTiO_3粒子をアルミ
ニウムシリコン層で最初のコーティングをすることによ
り補足し、このケイ酸アルミニウムはアルミニウムアル
コキシドとシリコンアルコキシドのゲル状溶液を使って
生成する特許請求の範囲第2項に記載の高誘電率内部粒
界絶縁層セラミックの製法。
(4) Step (b) is supplemented by a first coating of the doped SrTiO_3 particles with an aluminum silicon layer, the aluminum silicate being produced using a gel-like solution of aluminum alkoxide and silicon alkoxide. A method for manufacturing the high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to item 2.
(5)工程(b)は、ドープSrTiO_3粒子を粉砕
状の鉱物組成物の焼結助剤と機械的に混合して行ない、
この組成物はPb、Ge、Bi、P、Baから選択した
ものの酸化物からなる特許請求の範囲第1項に記載の高
誘電率内部粒界絶縁層セラミックの製法。
(5) Step (b) is carried out by mechanically mixing the doped SrTiO_3 particles with a sintering aid of a pulverized mineral composition,
A method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 1, wherein the composition is an oxide of one selected from Pb, Ge, Bi, P, and Ba.
(6)ドープSrTiO_3に、アルコキシドのゲル状
コーティングとなる金属酸化物を含ませた特許請求の範
囲第5項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラミックの
製法。
(6) A method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 5, wherein the doped SrTiO_3 contains a metal oxide that becomes a gel-like coating of alkoxide.
(7)工程(e)の焼結体を空気中、焼結温度から50
〜250℃/hrで室温にまで冷却した特許請求の範囲
第1項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラミックの製
法。
(7) The sintered body of step (e) is placed in air at 50°C from the sintering temperature.
A method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 1, wherein the ceramic is cooled to room temperature at a rate of ~250° C./hr.
(8)工程(e)での焼結体を初め焼結雰囲気中、焼結
温度から設定温度まで冷却し、その後、空気中、50〜
250℃/hrの速度で冷却した特許請求の範囲第1項
に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラミックの製法。
(8) The sintered body in step (e) is first cooled from the sintering temperature to the set temperature in a sintering atmosphere, and then cooled in air for 50 to
A method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 1, wherein the ceramic is cooled at a rate of 250° C./hr.
(9)設定温度を800〜1100℃とし、その冷却速
度を150〜200℃/hrとした特許請求の範囲第8
項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラミックの製法。
(9) Claim 8, in which the set temperature is 800 to 1100°C and the cooling rate is 150 to 200°C/hr.
A method for manufacturing the high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic described in 2.
(10)選択したアニールは、焼結体を空気又は酸素中
、800〜1200℃に0.5〜5時間再加熱して行な
う特許請求の範囲第1項に記載の高誘電率内部粒界絶縁
層セラミックの製法。
(10) The selected annealing is performed by reheating the sintered body at 800 to 1200°C for 0.5 to 5 hours in air or oxygen. Manufacturing method for layered ceramics.
(11)再加熱する前にガラスを形成する組成を焼結体
に塗布して、その組成をアニール温度で溶融させ、セラ
ミックに拡散させてバリヤー境界絶縁相を補強する特許
請求の範囲第10項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セ
ラミックの製法。
(11) A glass-forming composition is applied to the sintered body prior to reheating, and the composition is melted at the annealing temperature and diffused into the ceramic to reinforce the barrier boundary insulating phase. A method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic described in .
(12)ガラスを形成する組成が、粉状の鉱物スラリー
からなり、そのスラリーを焼結体の表面にペーストする
特許請求の範囲第11項に記載の高誘電率内部粒界絶縁
層セラミックの製法。
(12) The method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 11, wherein the composition forming the glass is a powdered mineral slurry, and the slurry is pasted on the surface of the sintered body. .
(13)ガラスを形成する組成は、化合物Pb、GeO
_2、B_2O_3、Bi_2O_3、PbF_2、C
uO、SrTiO3のうち1または2以上から選択され
る特許請求の範囲第12項に記載の高誘電率内部粒界絶
縁層セラミックの製法。
(13) The composition forming the glass is the compound Pb, GeO
_2, B_2O_3, Bi_2O_3, PbF_2, C
13. The method for producing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 12, wherein the ceramic is selected from one or more of uO and SrTiO3.
(14)ペーストがさらに粉末状の金属を含み、その金
属が拡散中セラミック上にセラミックフィルムを形成し
、その後、コンデンサ電極として使用する特許請求の範
囲第12項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラミック
の製法。
(14) High dielectric constant internal grain boundaries according to claim 12, wherein the paste further comprises a powdered metal, which metal forms a ceramic film on the ceramic during diffusion and is then used as a capacitor electrode. Manufacturing method for insulating layer ceramic.
(15)工程(d)の還元雰囲気は、酸素と希ガス又は
窒素又はCOとCO_2の混合ガスとの混合であって、
工程(d)を約950〜1310℃の温度で行なう特許
請求の範囲第1項に記載の高誘電率内部粒界絶縁層セラ
ミックの製法。
(15) The reducing atmosphere in step (d) is a mixture of oxygen and a rare gas or nitrogen or a mixed gas of CO and CO_2,
A method of manufacturing a high dielectric constant internal grain boundary insulating layer ceramic according to claim 1, wherein step (d) is carried out at a temperature of about 950-1310°C.
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