JPS5848908A - 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 - Google Patents
表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法Info
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- JPS5848908A JPS5848908A JP56148646A JP14864681A JPS5848908A JP S5848908 A JPS5848908 A JP S5848908A JP 56148646 A JP56148646 A JP 56148646A JP 14864681 A JP14864681 A JP 14864681A JP S5848908 A JPS5848908 A JP S5848908A
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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】
本発明けBaTi○3L n 2/3 T 1O3−系
固溶体(ただし、Lnff希土類元素ンにCr 、Mn
、 Fe 。
固溶体(ただし、Lnff希土類元素ンにCr 、Mn
、 Fe 。
Co、およびNiの各酸化物のうち一つ以上を添加従来
、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサに関(、てu、
BaTi0−La 0−Tie2系fli(溶体3
23 組成物、およびこの固溶体にMn酸化物を添加含有させ
た組成物が知られており(特公昭51−44738号公
報)、この磁器コンデンサでは面積容量が0.27 p
FAyf +’破壊電圧75;800V(7)特性が
イ!ll−1ねでいる。
、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサに関(、てu、
BaTi0−La 0−Tie2系fli(溶体3
23 組成物、およびこの固溶体にMn酸化物を添加含有させ
た組成物が知られており(特公昭51−44738号公
報)、この磁器コンデンサでは面積容量が0.27 p
FAyf +’破壊電圧75;800V(7)特性が
イ!ll−1ねでいる。
最近、磁器コンデンサに対して小型大容量が強く要望さ
11でおり、さらに面積容量の大きい材料が要望されて
いる。しかし、一般に表面誘電体層型半導体コンデンサ
は表面層のごく薄い誘電体層を利用しているため、電圧
印加による静電容量および絶縁抵抗の減少がみられるこ
とがあり、この場合、低い使用電圧に限定されてしまう
。しだがって、要望される材料は、面積容量が大きく、
かつ、容量の電圧依存性の少ないものが望ましい。
11でおり、さらに面積容量の大きい材料が要望されて
いる。しかし、一般に表面誘電体層型半導体コンデンサ
は表面層のごく薄い誘電体層を利用しているため、電圧
印加による静電容量および絶縁抵抗の減少がみられるこ
とがあり、この場合、低い使用電圧に限定されてしまう
。しだがって、要望される材料は、面積容量が大きく、
かつ、容量の電圧依存性の少ないものが望ましい。
本発明の目的は面積容量が6.1μF/cm以上、絶縁
破壊電圧が5ooV以上の特性を同時に満し、さらに面
積容量の電圧依存性の小さいコンデンサ素子を提供する
ことにあり、特に固溶体の最適組成比(希土類元素Ln
の最適含有量)、最適製造処理条件を選んだ場合には少
なくとも0.27μF/cr1以上の面積容量をもつコ
ンデンサ素子を提供することにある。
破壊電圧が5ooV以上の特性を同時に満し、さらに面
積容量の電圧依存性の小さいコンデンサ素子を提供する
ことにあり、特に固溶体の最適組成比(希土類元素Ln
の最適含有量)、最適製造処理条件を選んだ場合には少
なくとも0.27μF/cr1以上の面積容量をもつコ
ンデンサ素子を提供することにある。
発明者らはB a T s O3L n 2/3 T
t O3未固溶体について、Lnの種類(La 、 C
o 、 Pr 、 Nd 、 Sm。
t O3未固溶体について、Lnの種類(La 、 C
o 、 Pr 、 Nd 、 Sm。
Eu、Gd、Dy)、固溶体の組成比を検討した結果、
それぞれの希土類元素Lnについて最適組成比が存在し
、はぼ共通した最適製造処理条件が存在することがわか
った。さらに、Lnの最適組成比および最適製造処理条
件において、Pr、Nd、Sm。
それぞれの希土類元素Lnについて最適組成比が存在し
、はぼ共通した最適製造処理条件が存在することがわか
った。さらに、Lnの最適組成比および最適製造処理条
件において、Pr、Nd、Sm。
し
Eu、Gd、Dyのそれぞれを使用→たときに得られる
コンデンサ素子の面積容量が、Laの場合の面積容量0
.27 p F/crIl(絶縁破壊電圧800V)に
比較してそれぞれ1.6倍、2倍、2倍、1.8倍。
コンデンサ素子の面積容量が、Laの場合の面積容量0
.27 p F/crIl(絶縁破壊電圧800V)に
比較してそれぞれ1.6倍、2倍、2倍、1.8倍。
1.6倍、1.3倍(なお絶縁破壊電圧は760〜86
0■のレベル)Kなることを発見した。ただし、CQの
場合の面積容量はLaの場合に比較してむしろ小さかっ
た。さらに市販の安価な工業用原料である粗・酸化ネオ
ジウム(Nd 66.6%、Pr27.1%。
0■のレベル)Kなることを発見した。ただし、CQの
場合の面積容量はLaの場合に比較してむしろ小さかっ
た。さらに市販の安価な工業用原料である粗・酸化ネオ
ジウム(Nd 66.6%、Pr27.1%。
La 5.121.sm 1.16%、CQ O,01
%、その他001チ) を使用したときの面積容量はL
aO場合の面積容量に比較してやはり約2倍になること
を見出した。たとえば単位面積幽りの容量が0.681
tF、/cm+電気絶縁破壊電圧<V、ン820vの特
性をわ もつコンデンサが得られた〇 一般に、表面誘電体層型半導体磁器は、チタン酸イSリ
ウム(BaTio3)とチタン酸希土類(Ln2//3
T t 03.ただしLnは希土類元素)との2成分系
固溶体を基体とし、それぞれの成分比を(1−x)対X
とすると、この固溶体は(B a 1’ xL n 2
工/30x/3)T103なる化学式で表わされる。こ
の固m体はペロプスカイト型構造のBa位置に電気的中
性の格子欠陥を持っているのが特徴である。この中性格
子欠陥は、固溶させた希土類元素Ln。
%、その他001チ) を使用したときの面積容量はL
aO場合の面積容量に比較してやはり約2倍になること
を見出した。たとえば単位面積幽りの容量が0.681
tF、/cm+電気絶縁破壊電圧<V、ン820vの特
性をわ もつコンデンサが得られた〇 一般に、表面誘電体層型半導体磁器は、チタン酸イSリ
ウム(BaTio3)とチタン酸希土類(Ln2//3
T t 03.ただしLnは希土類元素)との2成分系
固溶体を基体とし、それぞれの成分比を(1−x)対X
とすると、この固溶体は(B a 1’ xL n 2
工/30x/3)T103なる化学式で表わされる。こ
の固m体はペロプスカイト型構造のBa位置に電気的中
性の格子欠陥を持っているのが特徴である。この中性格
子欠陥は、固溶させた希土類元素Ln。
量(2x/3)の半分の量(x/3)だけ常に生成する
。この中性格子欠陥は高温での酸素イオン空孔の生成を
容易にし、したがって酸素イオンの体積拡散を促進する
いちぢるしい効果を持っている。
。この中性格子欠陥は高温での酸素イオン空孔の生成を
容易にし、したがって酸素イオンの体積拡散を促進する
いちぢるしい効果を持っている。
したがって、このようなりa位置に中性格子欠陥を持っ
たペロプスカイト型構造固溶体は、次のような特徴を持
つ。
たペロプスカイト型構造固溶体は、次のような特徴を持
つ。
(1)焼結性がよく、緻密な磁器が得られる。
(2)粒子内部の酸化還元速度は粒界の酸化還元速度と
同程度に大きい。
同程度に大きい。
特に(2)の効果は、半導体磁器の表面全域に誘電体層
が形成されている本発明の表面誘電体層型半導体磁器を
作製する上に不可欠である。また(1)の効果は表面誘
電体層の絶縁破壊電圧を高める上に重要である。
が形成されている本発明の表面誘電体層型半導体磁器を
作製する上に不可欠である。また(1)の効果は表面誘
電体層の絶縁破壊電圧を高める上に重要である。
このように、重要なりa位置中性格子欠陥をベプ“
ロ→スカイト型固溶体中に導入するには、(1−x)B
a T x Os x L n 2/30、/3T
i4+03の組成からなる固溶体粉末を焼結させる場合
、それを酸化性雰囲気中で行なうことが必須条件となる
。もしも還元性雰囲気中で焼結させると、上記組成物は
(Ba1−2y/32y/3)T13+2y/303の
固溶a 体と少量のT i02との2成分にな゛す、しかもこの
生成した固溶体はBa位置中性格子欠陥を持っていない
。したがって、この固溶体では酸素イオン空孔が生じに
くく、故に粒子内部での酸化還元速度が遅く、本発明の
目的である表面誘電体層型半導体磁器を得るには不適当
である。
a T x Os x L n 2/30、/3T
i4+03の組成からなる固溶体粉末を焼結させる場合
、それを酸化性雰囲気中で行なうことが必須条件となる
。もしも還元性雰囲気中で焼結させると、上記組成物は
(Ba1−2y/32y/3)T13+2y/303の
固溶a 体と少量のT i02との2成分にな゛す、しかもこの
生成した固溶体はBa位置中性格子欠陥を持っていない
。したがって、この固溶体では酸素イオン空孔が生じに
くく、故に粒子内部での酸化還元速度が遅く、本発明の
目的である表面誘電体層型半導体磁器を得るには不適当
である。
酸化性雰囲気中たとえば空気中において1250℃以上
の温度で焼結させて得られたBa位置中性欠陥を持った
固溶体からなる誘電体磁器の誘電率の温度変化を測定す
ると、Lnの量によってキュリ一点が低il (til
lに移動するとともに、キーリ一点での誘電率(ε。)
の大きさも変化する。この挙動は希土類元素の種類によ
って異なる。各希土類元素を用いて、キーリ一点をたと
えば室温(26℃ンに移動させたときのε。の値を第1
表に示す。
の温度で焼結させて得られたBa位置中性欠陥を持った
固溶体からなる誘電体磁器の誘電率の温度変化を測定す
ると、Lnの量によってキュリ一点が低il (til
lに移動するとともに、キーリ一点での誘電率(ε。)
の大きさも変化する。この挙動は希土類元素の種類によ
って異なる。各希土類元素を用いて、キーリ一点をたと
えば室温(26℃ンに移動させたときのε。の値を第1
表に示す。
第1表
(1−x)BaTiO−xLn2/3TtO3(Lnは
La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd。
La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd。
Dy) 系固溶体からなる誘電体磁器のキュリ一点を
室温(26℃)まで移動させるに必要な固溶量Iと、そ
の時のキュリ一点での誘電率(εC)。
室温(26℃)まで移動させるに必要な固溶量Iと、そ
の時のキュリ一点での誘電率(εC)。
たとえId、 L aの場合、25℃ キュリ一点での
ε。
ε。
が8o00であるのに対して、Ndの場合のε。は15
000である。これが、表面誘電体層の厚みがほぼ一定
とした場合にNd含有固溶体がLa含有固溶体に比べて
表面誘電体層型半導体コンデンサの面積容量が約2倍に
なる理由の一つである。ここで1250’Cよりも低い
温度では、これらの固溶体は十分Vζ焼結せず、不適当
であり、また、1460℃以上の・温度での焼結は試料
量の融着、変形などが起るため製造上不適当である。
000である。これが、表面誘電体層の厚みがほぼ一定
とした場合にNd含有固溶体がLa含有固溶体に比べて
表面誘電体層型半導体コンデンサの面積容量が約2倍に
なる理由の一つである。ここで1250’Cよりも低い
温度では、これらの固溶体は十分Vζ焼結せず、不適当
であり、また、1460℃以上の・温度での焼結は試料
量の融着、変形などが起るため製造上不適当である。
次に、このような1260℃以上で過燐酸を生じない温
度で酸化性雰囲気中(空気中)にて焼結させた誘電体磁
器を還元性雰囲気中において900S−1200℃の範
囲内の温度で加熱処理すると、酸素イオン空孔型半導体
磁器が得られる。この半導性固溶体の化学組成は(Ba
、−xLn2x/3U3X/3)TiO2−δaで表わ
される。ここで、1250℃より高い温度での加熱処理
は、Ti の生成、Ba位置中性格子欠陥の減少が起
るので、好ましくない。また、900℃より低い温度で
の加熱処理は、導電性を与える酸素イオン空孔(ロ)の
生成が少なく、磁器が半導体化しないので、好ましくな
い。
度で酸化性雰囲気中(空気中)にて焼結させた誘電体磁
器を還元性雰囲気中において900S−1200℃の範
囲内の温度で加熱処理すると、酸素イオン空孔型半導体
磁器が得られる。この半導性固溶体の化学組成は(Ba
、−xLn2x/3U3X/3)TiO2−δaで表わ
される。ここで、1250℃より高い温度での加熱処理
は、Ti の生成、Ba位置中性格子欠陥の減少が起
るので、好ましくない。また、900℃より低い温度で
の加熱処理は、導電性を与える酸素イオン空孔(ロ)の
生成が少なく、磁器が半導体化しないので、好ましくな
い。
したがって、」−記誘電体磁器を900〜12601:
の範囲内の温度で30分以上加熱処理すると、磁器内部
まで一様に半導体化する。
の範囲内の温度で30分以上加熱処理すると、磁器内部
まで一様に半導体化する。
次に1このようにして得られた酸素イオン空孔型半導体
磁器を、酸化性雰囲気中において8oO〜1200℃の
範囲内の温度で加熱処理する。このとき、酸素イオン空
孔型半導体磁器の表面から順次酸化されて誘電体になっ
て行く。この酸素イオン空孔型半導体磁器の表面に形成
される誘電体層の厚みは、酸化性雰囲気中の加熱処理の
温度と時間に依存する。たとえば0.92BaT to
3−o、os(N d o、 7P r o、 3)
2/3 T 103磁器を1000’Cで1時間酸素気
流中において熱処理すると、その誘電体層の厚みは14
μm程度になる。@度か高い程、また熱処理時間が長い
程、この厚みは増加する。
磁器を、酸化性雰囲気中において8oO〜1200℃の
範囲内の温度で加熱処理する。このとき、酸素イオン空
孔型半導体磁器の表面から順次酸化されて誘電体になっ
て行く。この酸素イオン空孔型半導体磁器の表面に形成
される誘電体層の厚みは、酸化性雰囲気中の加熱処理の
温度と時間に依存する。たとえば0.92BaT to
3−o、os(N d o、 7P r o、 3)
2/3 T 103磁器を1000’Cで1時間酸素気
流中において熱処理すると、その誘電体層の厚みは14
μm程度になる。@度か高い程、また熱処理時間が長い
程、この厚みは増加する。
1000℃よりも高い温度では再酸化が進みすぎて、誘
電体層が厚くなりすぎる。これによって面積容量がいち
ぢるしく減少するので好ましくない。また、800℃よ
りも低い温度の熱処理では再酸化速度が遅くなり、処理
時間が長くかかりすぎて量産的でないので好ましくない
。
電体層が厚くなりすぎる。これによって面積容量がいち
ぢるしく減少するので好ましくない。また、800℃よ
りも低い温度の熱処理では再酸化速度が遅くなり、処理
時間が長くかかりすぎて量産的でないので好ましくない
。
上記の例では、片面で誘電体層の厚みが14μmである
から両面では28μmの厚みになり、このけのBaf”
l置中性格子欠陥が存在し、この中性格諺 子欠幣が高温での酸素イオン空孔の生成を助け、酸素イ
オンの体積拡散を促進するが、含有Ln−酸化物量が0
.67モモルよりも少ないとき、Ba位置中性格子欠陥
量が少なく、酸化還元速度が遅く、製造上好ましくない
(むしろ粒界誘電体層型に近くなる)。捷だ、Ln−酸
化物の含有量を増して行くと、生成するBa位置中性格
子欠陥の量も増加し、酸化還元の速度も速くなる。捷た
、Ln−酸化物の含有量を増すと、キーリ一点が低温側
VC移動して、Ln−酸化物の含有量が2.06〜27
4モル%(Pr、Nd、Smは2.74 %ル% 。
から両面では28μmの厚みになり、このけのBaf”
l置中性格子欠陥が存在し、この中性格諺 子欠幣が高温での酸素イオン空孔の生成を助け、酸素イ
オンの体積拡散を促進するが、含有Ln−酸化物量が0
.67モモルよりも少ないとき、Ba位置中性格子欠陥
量が少なく、酸化還元速度が遅く、製造上好ましくない
(むしろ粒界誘電体層型に近くなる)。捷だ、Ln−酸
化物の含有量を増して行くと、生成するBa位置中性格
子欠陥の量も増加し、酸化還元の速度も速くなる。捷た
、Ln−酸化物の含有量を増すと、キーリ一点が低温側
VC移動して、Ln−酸化物の含有量が2.06〜27
4モル%(Pr、Nd、Smは2.74 %ル% 。
Ce、Euは2.40−rニル% 、 La、Gd、D
yは2.05モル係)であるときキーリ一点が室温付近
になり、コ(7)とき、BaTiO2−L n 2/3
T 103系固溶体の室温での誘市率は極大を示す0
Ln−酸化物の含有量が2.06〜2.74モモルを越
えると、キュリー果的に低下する。 Ln−酸化物の含
有量が6.90モモルよりも多くなると、面積容量がい
ちぢるしく減少し、本発明の目的である0、1μF/c
ta以上の面積容量が得られなくなる。
yは2.05モル係)であるときキーリ一点が室温付近
になり、コ(7)とき、BaTiO2−L n 2/3
T 103系固溶体の室温での誘市率は極大を示す0
Ln−酸化物の含有量が2.06〜2.74モモルを越
えると、キュリー果的に低下する。 Ln−酸化物の含
有量が6.90モモルよりも多くなると、面積容量がい
ちぢるしく減少し、本発明の目的である0、1μF/c
ta以上の面積容量が得られなくなる。
さらに、希土類元素の組成比および製造処理条件が最適
である場合の本発明の目的の一つである面積容量が0.
27μF/crA以上の大きいコンデンサ素子を得るた
めには、ε。(キュリ一点=25℃)を小さくするLa
、およびCeの含有量は希土類元素Lnの全含有量に対
して2o原子チを超えてはならない。すなわち、Laあ
るいはCeの含有量がLnの全含有量に対して2o原子
゛%を越えると、Ln−酸化物の含有量が2.06〜2
.74モモルの最適組成比範囲の固溶体であっても、ま
た製造処理条件が最適であっても、面積容量0.27μ
Fメ一以上、絶縁破壊電圧500V以上のコンデンサを
得ることができなくなるので、好ましくない。
である場合の本発明の目的の一つである面積容量が0.
27μF/crA以上の大きいコンデンサ素子を得るた
めには、ε。(キュリ一点=25℃)を小さくするLa
、およびCeの含有量は希土類元素Lnの全含有量に対
して2o原子チを超えてはならない。すなわち、Laあ
るいはCeの含有量がLnの全含有量に対して2o原子
゛%を越えると、Ln−酸化物の含有量が2.06〜2
.74モモルの最適組成比範囲の固溶体であっても、ま
た製造処理条件が最適であっても、面積容量0.27μ
Fメ一以上、絶縁破壊電圧500V以上のコンデンサを
得ることができなくなるので、好ましくない。
上記B a T 10 s L n 2/3 T *
Os固溶体にMn。
Os固溶体にMn。
Fe、Ni、CrおよびCOの酸化物の少なくとも一つ
を添加含有させると、誘電体層の固有抵抗が高くなり、
一方、酸素イオン空孔型半導体部分の固有抵抗はほとん
ど変らないので、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサ
の誘電損失が小さくなり、°また絶縁破壊電圧が高くな
る。さらに、Mn酸化物などの添加効果としては、電圧
印加時の面積容量および絶縁抵抗の低下が抑制される。
を添加含有させると、誘電体層の固有抵抗が高くなり、
一方、酸素イオン空孔型半導体部分の固有抵抗はほとん
ど変らないので、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサ
の誘電損失が小さくなり、°また絶縁破壊電圧が高くな
る。さらに、Mn酸化物などの添加効果としては、電圧
印加時の面積容量および絶縁抵抗の低下が抑制される。
また、印加市川を取り去った後の容量の復帰も瞬時に起
こる。したがって、より高い電圧下での使用が可能とな
る。しかしながら、その添加含有量が6原子係を越える
と、酸素イオン空孔型半導体部分の固有抵抗も高くなり
、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサの誘電損失、特
に高周波での誘電損失が大きくなるので、好ましくない
。また面積容量もMnなどの添加含有量に比例して小さ
くなる傾向t(ある。
こる。したがって、より高い電圧下での使用が可能とな
る。しかしながら、その添加含有量が6原子係を越える
と、酸素イオン空孔型半導体部分の固有抵抗も高くなり
、表面誘電体層型半導体磁器コンデンサの誘電損失、特
に高周波での誘電損失が大きくなるので、好ましくない
。また面積容量もMnなどの添加含有量に比例して小さ
くなる傾向t(ある。
また、上記BaTi03−Ln2/3Tio3固溶体に
Stの酸化物、たとえばS iO2の形で添加すると、
Siの添加含有量が0.5〜1.0原子チ程度であれば
焼結時における磁器の緻密化促進がみられ、絶縁破壊電
圧の向上、誘電損失の低減などの効果があるので好まし
いが、その量が原子%を越えると誘電率の低下がいちぢ
るしく、面積容量。、27μF/cat 以上の磁器
コンデンサを得ることができなくなるので望ましくない
。
Stの酸化物、たとえばS iO2の形で添加すると、
Siの添加含有量が0.5〜1.0原子チ程度であれば
焼結時における磁器の緻密化促進がみられ、絶縁破壊電
圧の向上、誘電損失の低減などの効果があるので好まし
いが、その量が原子%を越えると誘電率の低下がいちぢ
るしく、面積容量。、27μF/cat 以上の磁器
コンデンサを得ることができなくなるので望ましくない
。
このように、本発明のかかる表面誘電体層型半導体十磁
器組成物およびその製造方法は、非常に大きい面積容量
(0,1μF/c、j 以上)を有し、高5絶縁破壊電
圧(600V以上)をもち、面積容量の電圧依存性の小
さい小型大容量化の要望に沿う半導体磁器コンデンサを
提供することができるものである。
器組成物およびその製造方法は、非常に大きい面積容量
(0,1μF/c、j 以上)を有し、高5絶縁破壊電
圧(600V以上)をもち、面積容量の電圧依存性の小
さい小型大容量化の要望に沿う半導体磁器コンデンサを
提供することができるものである。
以下、実施例をあげて、本発明につき詳細に説明する。
実施例1
市販の工業用原料B a Coa粉末(純度99.9チ
以上) 、 TxO2粉末(純度99.9%以上)、ま
た市販の試薬特級La2O3,CeO2,Pr6o41
.Nd2o3゜Sm2o3.Eu2o3.Gd2o3.
Dy2o3の各粉末(純度はいずれも99.9%以上)
を用い、下記の第2表の組成比になるように配合し、ポ
ットとウレタンボールを用いて湿式混合し、乾燥した後
、11501:の温度で4時間仮焼した。この仮焼物を
?、7?式粉砕し、乾燥した後、ポリビニールアルコー
ル水溶gIi、ヲバイ/ダーにして混合し、32メツシ
ーパスに整粒した。この整粒粉を、直径13mm。
以上) 、 TxO2粉末(純度99.9%以上)、ま
た市販の試薬特級La2O3,CeO2,Pr6o41
.Nd2o3゜Sm2o3.Eu2o3.Gd2o3.
Dy2o3の各粉末(純度はいずれも99.9%以上)
を用い、下記の第2表の組成比になるように配合し、ポ
ットとウレタンボールを用いて湿式混合し、乾燥した後
、11501:の温度で4時間仮焼した。この仮焼物を
?、7?式粉砕し、乾燥した後、ポリビニールアルコー
ル水溶gIi、ヲバイ/ダーにして混合し、32メツシ
ーパスに整粒した。この整粒粉を、直径13mm。
厚さ0.5 Mの円板形に約1トン/crAの加圧で成
形し、これらの成形体を空気中において1300℃の温
度で2時間焼成して、直径約i 0−5 cm +厚み
0.4鴫の円板形誘電体磁器を得た。これらの円板形誘
電体磁器を75%N 2−26%H2混合ガス気流中に
て1050’Cの温度で2時間加熱処理して酸素イオン
空孔型半導体串型を得、さらにこれらの酸素イオン空孔
型半導体磁器を酸素気流中において1000℃の温度で
加熱処理した。
形し、これらの成形体を空気中において1300℃の温
度で2時間焼成して、直径約i 0−5 cm +厚み
0.4鴫の円板形誘電体磁器を得た。これらの円板形誘
電体磁器を75%N 2−26%H2混合ガス気流中に
て1050’Cの温度で2時間加熱処理して酸素イオン
空孔型半導体串型を得、さらにこれらの酸素イオン空孔
型半導体磁器を酸素気流中において1000℃の温度で
加熱処理した。
(以下余白)
19
このようにして得られた表面誘電体層型半導体磁器の両
面に、銀電極を焼き付けてコンデンサ素子とし、その単
位面積当りの容量C(測定周波数1kHz)、誘電損失
tanδ(1kHz ) 、絶縁抵抗IR(測定時の最
大印加電圧:直流60V)、絶縁破壊電圧vbf:測定
した。、その結果を第3表に示す。
面に、銀電極を焼き付けてコンデンサ素子とし、その単
位面積当りの容量C(測定周波数1kHz)、誘電損失
tanδ(1kHz ) 、絶縁抵抗IR(測定時の最
大印加電圧:直流60V)、絶縁破壊電圧vbf:測定
した。、その結果を第3表に示す。
(以下余白)
第 3 表
2
米印は比較用試料
0印はLn の最適組成比を示す〇
23
試料1,11.21はLnの含有量がいずれも0.67
モモル未満であり、それぞれの面積容量Cはいずれも0
.1μF/cni未満と小さいので、本発明の範囲外と
した。また試料9,19.29はLnの脩有量がいずれ
も6.90モモルを越えており、それぞれの面積容量C
はいずれも0.1μF/cvf采遺と小さいので、本発
明の範囲外とした。一方、試料64,74,166、お
よび168は面積容量がいずれも0.1μF/cwt以
上あるが、Lnの含有量および製造処理条件は最適であ
るにもかかわらず0.27μF/cn1以上の面積容量
(絶縁破壊電圧が760〜860vのレベルで)得られ
ないので、本発明の範囲外とした。すなわち、Laある
いはCeの含有量が全希土類元素含有量の20原子チを
越えると(試料166.168)、本発明の範囲外とな
る。
モモル未満であり、それぞれの面積容量Cはいずれも0
.1μF/cni未満と小さいので、本発明の範囲外と
した。また試料9,19.29はLnの脩有量がいずれ
も6.90モモルを越えており、それぞれの面積容量C
はいずれも0.1μF/cvf采遺と小さいので、本発
明の範囲外とした。一方、試料64,74,166、お
よび168は面積容量がいずれも0.1μF/cwt以
上あるが、Lnの含有量および製造処理条件は最適であ
るにもかかわらず0.27μF/cn1以上の面積容量
(絶縁破壊電圧が760〜860vのレベルで)得られ
ないので、本発明の範囲外とした。すなわち、Laある
いはCeの含有量が全希土類元素含有量の20原子チを
越えると(試料166.168)、本発明の範囲外とな
る。
実施例2
実施例1と同様(D B a Co3粉末、 T i
O2粉末。
O2粉末。
Nd2o3粉末、 P r Co4.粉末、Sm2O3
粉末。
粉末。
Gd2o3粉末ヲ用イテ、試料番号103.同126゜
および同5の組成比になるように配合し、さらにこれら
の3種類の組成に対して、市販の試薬特級M n O2
r F e 203. N iO、Cr 203. C
o OおよびS 102の各粉末それぞれ下記の第4表
の組成比になるように添加、配合し、以下実施例1と同
様の製造工程、処理条件によりコンデンサ素子を作製し
、実施例1と同様の各種測定をした。その結果を第6表
に示す。また直流バイアス電圧印加による静電容量の減
少率を測定した結果を図に示す0図における符号は試料
番号を示している。ここで電圧印加による静電容量の減
少率75tは、より求めた。C1V は直流1v印加
時の静電容量でCIは直流xy印加時の静電容量である
。
および同5の組成比になるように配合し、さらにこれら
の3種類の組成に対して、市販の試薬特級M n O2
r F e 203. N iO、Cr 203. C
o OおよびS 102の各粉末それぞれ下記の第4表
の組成比になるように添加、配合し、以下実施例1と同
様の製造工程、処理条件によりコンデンサ素子を作製し
、実施例1と同様の各種測定をした。その結果を第6表
に示す。また直流バイアス電圧印加による静電容量の減
少率を測定した結果を図に示す0図における符号は試料
番号を示している。ここで電圧印加による静電容量の減
少率75tは、より求めた。C1V は直流1v印加
時の静電容量でCIは直流xy印加時の静電容量である
。
(以下余白)
5
第4表
6
水印は比較用試料
第5表
27、、−
米中は比較用試料
試料208,238 はそれぞれMn、Feの含有量
が6原子%を越えており、いずれも面積容量は0.27
p F/c、y以下と小さぐ、tanδido、1以
上と大きいので、本発明の範囲外とした。一方、試料2
67はStの含有量が2原子チを越えており、面積容量
が0.27μF/crt1以下と小さいので、本発明の
範囲外とした。またMn 、 Fe 、Ni 、Cr
、およびCOの酸化物を添加したものは、図に示すよう
に添加しないものに比べて面積容量の電圧依存性が改善
され、印加電圧を取り去った時の容量は元の値(直流1
v印加時の容量値)に、瞬時にしてり帰した。
が6原子%を越えており、いずれも面積容量は0.27
p F/c、y以下と小さぐ、tanδido、1以
上と大きいので、本発明の範囲外とした。一方、試料2
67はStの含有量が2原子チを越えており、面積容量
が0.27μF/crt1以下と小さいので、本発明の
範囲外とした。またMn 、 Fe 、Ni 、Cr
、およびCOの酸化物を添加したものは、図に示すよう
に添加しないものに比べて面積容量の電圧依存性が改善
され、印加電圧を取り去った時の容量は元の値(直流1
v印加時の容量値)に、瞬時にしてり帰した。
実施例3
実施例1と同様のB a COa粉末およびT ) 0
2粉末、捷た、市販の安価な粗・酸化ネオジウム粉末(
元素分析@ : Nd 6e、e原子% 、Pr27,
1原子% 、La5.12原子% 、Sm1.1e原子
%、Ceo、01原子%、その他元素Xo、o1原子%
)および市販の試薬特級のM n O2粉末を用いて、
BaO成分が46,58 % ル% 、 T t 02
成分カ50.68 モル係、粗φ酸化ネオジウム成分(
NdO,666PrO,2710,0612・”0.0
116 C00,000129、、− Xo、。。。1 3/2 )が2.74モモルの組成
比になるように配合し、さらにこの組成に対してMn
O2を2.0原子チ添加した配合物を、ポットとめのう
玉石を用いて湿式混合し、乾燥した後、1160℃の温
度で4時間仮焼した。この仮焼物を湿式粉砕し、乾燥し
た。なお上記混合、粉砕過程におけるめのう玉石からの
St酸成分混入量を知るため、上記仮焼・粉砕・乾燥粉
末の一部分を採取し、定量分析を行なった結果、Stの
混入量は0.3原子%であることが判明しfco次に、
上記仮焼後の粉砕・乾燥粉末をポリビニールアルコール
水溶液(濃度6チ)をバインダーにして混合し、32メ
ツシユパスに整粒した。この整粒粉を、直径13閣、厚
み0.6Bの円板形に約1トン〆ゼの加圧力で成形した
。この成形体を空気中にて12oO〜1460℃の範囲
内の温度で2時間焼成した。このとき、1250℃より
も低い温度ではこの成形体が十分に焼結しなかった。こ
れに対して1250〜1450℃の範囲内の温度で焼成
したものは直径約10.5 tllm 。
2粉末、捷た、市販の安価な粗・酸化ネオジウム粉末(
元素分析@ : Nd 6e、e原子% 、Pr27,
1原子% 、La5.12原子% 、Sm1.1e原子
%、Ceo、01原子%、その他元素Xo、o1原子%
)および市販の試薬特級のM n O2粉末を用いて、
BaO成分が46,58 % ル% 、 T t 02
成分カ50.68 モル係、粗φ酸化ネオジウム成分(
NdO,666PrO,2710,0612・”0.0
116 C00,000129、、− Xo、。。。1 3/2 )が2.74モモルの組成
比になるように配合し、さらにこの組成に対してMn
O2を2.0原子チ添加した配合物を、ポットとめのう
玉石を用いて湿式混合し、乾燥した後、1160℃の温
度で4時間仮焼した。この仮焼物を湿式粉砕し、乾燥し
た。なお上記混合、粉砕過程におけるめのう玉石からの
St酸成分混入量を知るため、上記仮焼・粉砕・乾燥粉
末の一部分を採取し、定量分析を行なった結果、Stの
混入量は0.3原子%であることが判明しfco次に、
上記仮焼後の粉砕・乾燥粉末をポリビニールアルコール
水溶液(濃度6チ)をバインダーにして混合し、32メ
ツシユパスに整粒した。この整粒粉を、直径13閣、厚
み0.6Bの円板形に約1トン〆ゼの加圧力で成形した
。この成形体を空気中にて12oO〜1460℃の範囲
内の温度で2時間焼成した。このとき、1250℃より
も低い温度ではこの成形体が十分に焼結しなかった。こ
れに対して1250〜1450℃の範囲内の温度で焼成
したものは直径約10.5 tllm 。
厚さ約0.4111111の緻密な(水含浸法による気
孔率測定の結果、その値は下記第6表に示すように気孔
率3チ以下)円板形誘電体磁器が得られた。また、この
磁器の両面にIn−Ga電極を塗ってその比抵抗を測定
すると、その値は下記第6表に示すように1o 〜1o
QCmであった0 次に、このようにして得られた誘電体磁器それぞれを、
76%N2−26・%H2混合ガス気流中において80
0〜13001:の範囲内の温度で2時間加熱処理し、
得らねた磁器の両面にI n −G a 電極を塗布
しその比抵抗を測定した。その結果を第7表に示す。
孔率測定の結果、その値は下記第6表に示すように気孔
率3チ以下)円板形誘電体磁器が得られた。また、この
磁器の両面にIn−Ga電極を塗ってその比抵抗を測定
すると、その値は下記第6表に示すように1o 〜1o
QCmであった0 次に、このようにして得られた誘電体磁器それぞれを、
76%N2−26・%H2混合ガス気流中において80
0〜13001:の範囲内の温度で2時間加熱処理し、
得らねた磁器の両面にI n −G a 電極を塗布
しその比抵抗を測定した。その結果を第7表に示す。
31 −1
米作は比較用試料
試料402,404,406は比抵抗がそれぞれ130
Ω・cm、86Ω・cm、100Ω・cmと高く、酸素
イオン空孔型半導体化が不十分であった。したがって、
還元性雰囲気中ての熱処理温度が900℃未満の低い温
度域については本発明の範囲外ととした0他の試料はす
へて比抵抗が低く十分に半導体化されていた。
Ω・cm、86Ω・cm、100Ω・cmと高く、酸素
イオン空孔型半導体化が不十分であった。したがって、
還元性雰囲気中ての熱処理温度が900℃未満の低い温
度域については本発明の範囲外ととした0他の試料はす
へて比抵抗が低く十分に半導体化されていた。
さらに、このようにして得られた酸素イオン空孔型半導
体磁器を、酸素気流中において700〜13001:の
範囲内の温度で加熱処理して得た磁器の両面に銀電極を
焼き付けてコンデンサ素子とし、そのコンデンサ特性、
すなわち面積容量C(1kHz )、誘電損失tan
δ(1kHz)、絶縁抵抗IR(直流50V)、絶縁
破壊■bを測定した。その結果を第8表に示す。
体磁器を、酸素気流中において700〜13001:の
範囲内の温度で加熱処理して得た磁器の両面に銀電極を
焼き付けてコンデンサ素子とし、そのコンデンサ特性、
すなわち面積容量C(1kHz )、誘電損失tan
δ(1kHz)、絶縁抵抗IR(直流50V)、絶縁
破壊■bを測定した。その結果を第8表に示す。
(以下余白)
33 、−:
米作は比較用試料
4
第8表において、試料1494,2494,3494゜
5494.7494,8494.9494は、焼結後の
還元性雰囲気処理工程において1300℃で加熱して得
た試料で、酸素の体積拡散がほとんど起らないため表面
誘電体層が形成されず、絶縁破壊電圧はいちぢるしく低
く(50V以下)、実用に耐えない0このように、還元
性雰囲気中での熱処理温度が1260℃を越えると好ま
しくないので、1250℃より高い温度域については本
発明の範囲外とした01だ、試料’9444.9464
については、酸化性雰囲気中での熱処理温度が1250
Cと高すぎて再酸化容量が小さい。このため酸化性雰囲
気中での熱処理温度については、1200’Cを越える
温度域を本発明の範囲外とした。試料1444.146
4は酸化性雰囲気中での熱処理温度が800℃より低い
ため、十分に再酸化されていも、そのため表面誘電体層
の厚みが薄く、絶縁破壊電圧が100V以下と低く、実
用に耐えない。上記以外の試料は、すべて0.1μFA
d 以上の非常に大きい面積容tをもち、かつ5oov
以上の高い破壊電圧をもっており、36 一本発明の目的を満足するものである。
5494.7494,8494.9494は、焼結後の
還元性雰囲気処理工程において1300℃で加熱して得
た試料で、酸素の体積拡散がほとんど起らないため表面
誘電体層が形成されず、絶縁破壊電圧はいちぢるしく低
く(50V以下)、実用に耐えない0このように、還元
性雰囲気中での熱処理温度が1260℃を越えると好ま
しくないので、1250℃より高い温度域については本
発明の範囲外とした01だ、試料’9444.9464
については、酸化性雰囲気中での熱処理温度が1250
Cと高すぎて再酸化容量が小さい。このため酸化性雰囲
気中での熱処理温度については、1200’Cを越える
温度域を本発明の範囲外とした。試料1444.146
4は酸化性雰囲気中での熱処理温度が800℃より低い
ため、十分に再酸化されていも、そのため表面誘電体層
の厚みが薄く、絶縁破壊電圧が100V以下と低く、実
用に耐えない。上記以外の試料は、すべて0.1μFA
d 以上の非常に大きい面積容tをもち、かつ5oov
以上の高い破壊電圧をもっており、36 一本発明の目的を満足するものである。
図は代表的な試料の印加電圧と面積容量の減少率との関
係を示す。
係を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)酸化バリウム(BaO)成分が49.16〜41
.38モルチ、酸化チタン(T s O2)成分か&O
,j7〜51、72モルチ2.および、希土類元素酸化
物(Ln−酸化物ン成分0.67〜6゜90モル%(た
だしLnはNd、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy、La
およびCeのうちの少なくとも一つ、LaとCeの合計
含有量が希土類元素全体の20原子チ以下)の組成比率
からなる組成物に対して、さらにCr、Mn、Fe、C
。 およびNiの各酸化物のうち少なぐとも一つを合量で6
原子チを超えない量含有し、またSiの酸化物を2原子
チを超えない量含有している半導体磁器の表面に誘電体
層が形成されていることを特徴とする表面誘電体層型半
導体磁器組成物〇(2)含有T*02成分のモル量のう
ち含有BaO成分のモル量に対応するそれと等しいT
s 02成分のモル量を減じた残りのT iO2成分の
モル量が、含有Ln−酸化物(L n Os/2 )成
分のモル量の1.6倍であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の表面誘電体層型半導体磁器組成物。 (3)酸化バリウム(BaO)成分が49.1 er−
41,38モル係、酸化チタン(T z O2)成分が
50.17〜61.72モルチ、および、希土類元素酸
化物(Ln03/2)成分0.67〜6.90 モル量
(ただしLnはNd、Pr および、Laのうちの少な
くとも一つ、Laの含有量が希土類元素全体の20原子
係以下)の組成比率からなる組成物に対して、さらにC
r、MQ、Fe、CoおよびNiの各酸化物のうち少な
くとも一つを合量で5原子係を超えない量含器組成物。 (4)含有T 102成分のモル量のうち含有BaO成
分のモル量に対応するそれと等しいTlO2成分のモル
量を減じた残りのT 102成分のモル量が、含有LD
−酸化物(Ln03/2)成分のモル量の1.6倍であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項3 記載の表面誘電体層型半導体磁器組成物。 (6) 炭酸バリウム(B a CO3)成分が49
.16〜41.38モルチ、酸化チタン(T iO2)
成分が50.17〜51.72モルチ、および、酸化ネ
オジウム(Ndo3/2)と酸化7” 7 + オシウ
A (Pr011 /s )と酸化ランタン(LaOs
72)の各成分の合量が0.77〜6.90モル%(た
だしLa成分量が上記希土類元素成分の全量に対して2
ON子%以下)の組成比率からなる組成物に対して、さ
らにCr。 Mn、Fe、’CoおよびNiの各酸化物のうち少なく
とも一つを合量で5原子チを超えない量添加してなる圧
粉成形体を、酸化性雰囲気中において1260〜146
0℃の範囲内の温度で焼結させ、得られた誘電体磁器を
還元性雰囲気中において900〜12501::の範囲
内の温度で加熱処理して酸素空孔型半導体磁器とし、さ
らに酸化性雰囲気中において80さ1200t:の範囲
の温度で加熱処理して再酸化し、それにより磁器表面を
誘電体化することを特徴とする表面誘電体層型半導体磁
器組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56148646A JPS5848908A (ja) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56148646A JPS5848908A (ja) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5848908A true JPS5848908A (ja) | 1983-03-23 |
JPS6328492B2 JPS6328492B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=15457448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56148646A Granted JPS5848908A (ja) | 1981-09-18 | 1981-09-18 | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5848908A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01236609A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物 |
JPH01239704A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高誘電率磁器組成物 |
US6911102B2 (en) * | 1999-08-09 | 2005-06-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Laminated type semiconductor ceramic element and production method for the laminated type semiconductor ceramic element |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0278186U (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-15 |
-
1981
- 1981-09-18 JP JP56148646A patent/JPS5848908A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01236609A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 還元再酸化型半導体コンデンサ用磁器組成物 |
JPH01239704A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高誘電率磁器組成物 |
US6911102B2 (en) * | 1999-08-09 | 2005-06-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Laminated type semiconductor ceramic element and production method for the laminated type semiconductor ceramic element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6328492B2 (ja) | 1988-06-08 |
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