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JP2682824B2 - Method for manufacturing grain boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor - Google Patents
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JP2682824B2 - Method for manufacturing grain boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor - Google Patents

Method for manufacturing grain boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor

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JP2682824B2
JP2682824B2 JP12721587A JP12721587A JP2682824B2 JP 2682824 B2 JP2682824 B2 JP 2682824B2 JP 12721587 A JP12721587 A JP 12721587A JP 12721587 A JP12721587 A JP 12721587A JP 2682824 B2 JP2682824 B2 JP 2682824B2
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ceramic capacitor
solution
powder
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    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高容量の粒界層絶縁型半導体セラミックス
コンデンサの製造方法に関し、特に、化学式がSr1-x-yB
axCayTiO3(0≦x≦1、0≦y≦1)で表わされるペ
ロブスカイト構造を有し、粒子径を大きく且つ均等化す
ることによって比誘電率を高く且つ安定させたSrTiO3
粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデンサの製造方法
に関する。 〔従来の技術〕 粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデンサ(通常、
BL型コンデンサと略称される)は半導体セラミックスの
粒界層に高絶縁性物質を一様に偏折させた構造を有して
おり、他の半導体セラミックスコンデンサと比較して、
(1)絶縁抵抗が高い、(2)耐湿性が優れている、
(3)高周波特性が優れている等の特徴がある。 特にSrTiO3系BL型コンデンサは、BaTiO3系BL型コンデ
ンサに比較して、容量を直接左右する見掛け比誘電率等
の特性が電圧、周波数、および温度等に対して優れた安
定性を有するため、産業機器から民生機器に至る広い範
囲の電気機器に用いられている。しかし、SrTiO3系BL型
コンデンサは見掛け比誘電率の絶対値がBaTiO3系に比べ
て低いため、実用上十分な高容量を実現するためには見
掛け比誘電率を向上させることが不可避である。 BL型コンデンサの見掛け比誘電率を高めるには、粒子
の組成、粒界偏折物の特性、粒界層の厚さを変えない場
合、粒子径を増加させればよいことが知られている。更
に、増加した粒子径はばらつきなくそろっていること
が、実用上特性のばらつきをなくするために当然必要で
ある。 しかし、SrTiO3系(Srの一部をBaやCaで置換したもの
も含めて)BL型コンデンサはセラミックス材料として一
般の乾式法においては焼成困難のため、セラミックス粒
子を大きく且つそろえることが困難であった。 すなわち、化学式Sr1-x-yBaxCayTiO3、0≦x≦1、
0≦y≦1、で表わされるペロブスカイト型セラミック
ス(以下場合によりSBCT系セラミックスまたは単にSBCT
と略称する)は一般的に、原料粉末としてたとえばSrCO
3粉末、BaCO3粉末、CaCO3粉末、TiO2粉末等を所望のSBC
T組成となるように配合して、更に原子価制御材としてD
y2O3粉末、Al2O3粉末、SiO2粉末等を加えてこれをボー
ルミル等によって乾式法で混合した後、たとえば1150℃
程度で仮焼してSBCT粉末(原子価制御材の金属成分も含
有する)とし、 この仮焼粉末を加圧成形し、たとえば1400℃程度で最終
的に焼成して得られる。 得られたSBCT系セラミックスの見掛け比誘電率を高め
るためには、下記の理由から該セラミックスの密度を高
める必要がある。BL型コンデンサは、多結晶体であるセ
ラミックスの結晶粒界に前記のように高絶縁性物質を一
様に偏折させた構造を有する。したがって焼成過程で個
々の結晶粒が大きく均等寸法に成長し、且つ各結晶粒の
間に介在する構造が本来の結晶粒界のみであって、特に
三重点等に未接着の空隙が残留しないことが必要であ
る。このような均一粗粒緻密構造を実現させるために
は、焼成過程で粉末粒子の接着・合体を促進させて空隙
の収縮とそれによる緻密化とを促進させることが不可欠
である。 粉末を加圧成形後セラミックスに焼成する単なる乾式
法においては、セラミックスの密度は焼成前の加圧成形
状態での充填密度に強く依存している。したがってセラ
ミックスの密度向上のためにはこの充電密度の向上が必
要であり、そのためには加圧成形前のSBCT仮焼粉末をよ
り微細化する必要がある。しかし、前記のような原料粉
末は微細化の進行によって粒子間の凝集傾向が急速に強
まるために、微細化は飽和してしまい、結局仮焼後のSB
CT粉末の微細化も飽和してしまう。そのため、従来得ら
れているSBCT仮焼粉末は最も小さくても1〜2μm以上
であった。 そこで、SBCT粉末を更に微細化することによって、セ
ラミックスの粒子径が大きく単分散にそろった、より高
い見掛け比誘電率を有する粒界層絶縁型半導体セラミッ
クスコンデンサを安定して製造する方法の出現が強く求
められていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、このような粒子径制御を分散性の良
いサブミクロン級のSrTiO3系変成酸化物原料粉末を作成
し、この粉末を用いて単なる乾式法によって混合し本来
希望する組成物原料とすることによって、比較的低い温
度にて焼成が可能で、粒子径が大きくかつ単分散にそろ
った、大容量で容量のばらつきの小さい優れた粒界層絶
縁型半導体セラミックスコンデンサの製造方法を提供す
ることである。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的は、化学式が、Sr1-x-yBaxCayTiO3、0≦
x≦1、0≦y≦1で表わされ且つ原子価制御材として
Ti,Mn,Cu,Ga,Y,Nb,In,Ta,W,Bi,La,Pr,Gd,Dy,Er,Al、お
よびSiの少なくとも1元素の化合物を含有するペロブス
カイト組成の粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデン
サの製造方法において、 (1)該化学式中Sr以外の少なくとも1種の金属成分の
適量とSrとを含有する溶液、または該化学式中Ti以外の
少なくとも1種の金属成分の適量とTiとを含有する溶液
を作成する工程、 (2)該溶液の加水分解を行なってゾルを生成させ、該
ゾルを乾燥後600〜1200℃で仮焼して仮焼物とする工
程、 (3)該仮焼物と、該ペロブスカイト組成の残りの構成
成分の化合物とを混合して700〜1300℃で仮焼して仮焼
粉末とする工程、 (4)該仮焼粉末を1300〜1600℃の還元雰囲気中で焼成
してセラミックスとする工程、および (5)該セラミックスの粒界に、Ti,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,B,
Pb,Bi,La,Pr、およびTmの少なくとも1元素を800〜1300
℃で拡散させる工程 から成ることを特徴とする粒界層絶縁型半導体セラミッ
クスコンデンサの製造方法によって達成される。 本発明者は、湿式過程を含む上記工程(1)〜(2)
によって仮焼物としてサブミクロン級の変成粉末(変成
酸化物粉末)たとえばSrTiO3粉末が得られ、この変成粉
末は非常に分散性が良く、従来原料粉末として用いられ
ていた未変成のたとえばSrCO3粉末、TiO2粉末等で不可
避的に発生した粒子の凝集が起きにくいことを見出し
た。更に、本発明者は、工程(3)によって、該変成粉
末(上記の場合SrTiO3粉末)と、目的とするペロブスカ
イト組成の残りの構成成分(この場合Baおよび/または
Ca、および原子価制御材も含む)の化合物(たとえばBa
CO3,CaCO3、およびDy2O3,SiO2,Al2O3等)とを混合する
と、この混合粉末自体も凝集性がなく、これを仮焼する
とやはり分散性の良いサブミクロン級のSBCT仮焼粉末が
得られ、ホットプレスやHIP(たとえば、熱間ガス圧焼
結)などの操作を省略しても、工程(4)によってこれ
を成形・焼成して得られるペロブスカイト型SBCTセラミ
ックスは粒子径が大きくそろっており、工程(5)によ
って粒界に拡散させると粒界層絶縁型半導体セラミック
スコンデンサとして著しく向上した見掛け比誘電率を具
備することを見出した。 工程(1)の溶液は水溶液またはアルコール溶液であ
る。該溶液の作成は、前記化学式中Sr、またはTi以外の
少なくとも1種の金属成分の化合物粉末を、Sr、または
Tiを含有する溶液中にそれぞれ溶解するか、逆に前者を
含有する溶液中に後者の化合物粉末を溶解するか、両者
共にそれぞれの成分を含有する溶液として準備し混合す
るか、または両者共に化合物粉末として準備して水また
はアルコール中に一緒に溶解させるか、のいずれかまた
はこれらの組み合せによって行なう。 Srを含有する溶液を作成するための化合物としては、
たとえば臭化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硝
酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、ジエトキシス
トロンチウム、プロポキシストロンチウム、ブトキシス
トロンチウム等を用いる。これらのSr化合物は1種のみ
で用いてもよく、あるいは互に影響しない範囲で2種以
上を一緒に用いてもよい。Tiを含有する溶液を作成する
ための化合物としては、たとえば四臭化チタン、四塩化
チタン、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタ
ン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等
を用いる。これらのTi化合物は1種のみで用いてもよ
く、あるいは互に影響しない範囲で2種以上を一緒に用
いてもよい。 工程(1)における「適量」とは、工程(2)で生成
したゾルの凝集を抑制するのに適した量であり、溶液の
作成に用いる化合物によって異なる。 工程(2)において生成したゾルはろ過および洗浄に
よって回収された後乾燥される。 乾燥後のゾルの仮焼温度は600〜1200℃である。仮焼
温度が600℃より低いと凝集が顕著に起り、1300℃を超
えると粒子が粗大化する傾向がある。 この様にして得られた仮焼物に、ペロブスカイト組成
としての構成成分の不足分と原子価制御材とを加えて混
合する。上記の場合には、たとえばSrCO3やTiO2の粉末
を更に混合して目的のペロブスカイト組成となるように
することができる。 混合物としての凝集防止効果を得るには、原料粉末の
うち少なくとも1種が工程(1)〜(2)で形成させた
サブミクロン級の変成粉末であればよい。したがって、
工程(3)において混合する残りの構成成分の化合物と
しては、従来からの市販原料粉末を使用してもよく、ま
た工程(1)〜(2)で上記と同様に形成させたサブミ
クロン級の変成粉末を使用してもよい。工程(3)で使
用する市販原料粉末はいずれもサブミクロン級の粒度で
あることが必要である。 混合物の仮焼温度(工程(3))については、700℃
付近よりペロブスカイト構造が形成され、1300℃以上で
仮焼すると仮焼粉末粒径が大きくなり焼成特性を著しく
悪化させるので、700〜1300℃の範囲であることが必要
である。 この様にして得られた粉末を成型する。焼成温度は前
記の混合物の仮焼温度と同様にその構成成分の種類によ
って異なるが、一般に1300〜1600℃の範囲である。1300
℃より低いと焼結が不十分で高密度が得られず、1600℃
を超えると粒子が局部的に粗大化して粒子径が著しくば
らついたり、あるいは揮発性元素が揮発して失われて所
望組成とならない。 焼成雰囲気はN2+H2,CO2+H2等の還元性雰囲気であ
る。 焼成して得られたペロブスカイト型SBCT系セラミック
スに、粒界で高絶縁性物質を形成するための元素すなわ
ちTi,Mn,Fe,Co,Ni,Cn,B,Pb,Bi,La,Pr,Tm等の化合物(た
とえばMnO,CuO,MnCO3,PbO,Bi2O3等)を含有する塗布剤
(通常はペースト状)を塗布し、たとえば1150℃に加熱
・保持することによって該元素を粒界に拡散・偏折させ
て上記高絶縁性物質を形成させる。 粒界に選択的に拡散を行なう温度は900〜1200℃の範
囲内であることが望ましい。 最終的に焼成してセラミックスとするための成形は、
工程(4)の焼成の直前に行なってもよく、工程(3)
において各種粉末の混合後に行なってから仮焼してもよ
い。工程(3)で成形する後者の場合には、もちろん工
程(4)での成形は行なう必要はなくなる。 以下に本発明を、実施例と比較例とを比較して更に詳
しく説明する。 〔実施例〕 硝酸ストロンチウム水溶液(1.5l/mol溶液)300ccと
四塩化チタン水溶液(1.3l/mol溶液)260ccとを混合し
た。この水溶液を、100℃で100時間保持することで加水
分解を行い、Sr2+とTi4+を含むゾルを得た。これを洗浄
・乾燥した後、800℃で仮焼してSrTiO3粉末を作製し
た。該粉末10gに市販のBaCO3を0.687g、TiO2を0.320g、
Dy2O3 0.04g、SiO2 0.04g、Al2O3 0.04gとをボールミル
で一昼夜混合した後、1000℃で1時間仮焼して、Sr0.94
Ba0.06TiO3系の粉末を得た。粒径は0.25μmである。該
粉末を0.7ton/cm2で成形し、脱脂後1350℃、1400℃、14
50℃(93N2‐7H2中)で1時間焼成した。後、CuO,MnO
を等モルづつ混合したペーストを塗布し、1150℃にて大
気中で1時間熱処理した。また、この後銀電極を焼付け
測定試料とした。 (比較例) 市販のSrCO3,BaCO3,TiO2,Dy2O3,Al2O3,SiO2を上記の
ものと同組成になるよう秤量し、秤量した粉末25gをボ
ールミル中で一昼夜混合した後、1150℃で1時間仮焼し
2μmの粉体を得た。これを実施例と同様に成形し、上
記実施例と同じ条件にて試料を作成した。 (実施例)および(比較例)で作成した各試料につい
て、粒子径と見掛け比誘電率を測定した。粒子径の測定
は各試料の切断面を倍率1000倍のSEMによって行なっ
た。見掛け比誘電率の測定はインピーダンスアナライザ
によって行った。各測定結果をそれぞれ第1図と第2図
とに示す。 第1図から明らかなように、本発明の方法によって粒
子径は顕著に増加している。たとえば1450℃で焼成した
場合、単なる乾式法のみによる従来法(比較例)では粒
子径は40μmであるが、本発明の方法(実施例)では65
μmに増加しており、しかもばらつきは±5μm程度で
極めてよくそろっていた。その結果、第2図から明らか
なように、本発明の方法によって見掛け比誘電率
(ε)が顕著に向上している。たとえば焼成温度1400
〜1450℃の場合には、従来法では25000〜27000(±20
%)であるのに対して、本発明の方法では45000(±10
%)と約70〜80%向上し且つばらつきが約半分に減少し
た優れた特性が得られた。 〔発明の効果〕 本発明の方法によると、工程(1)〜(2)によりSB
CTの構成成分の一種以上を含む原料粉末(変成酸化物粉
末)は、二次粒子の極めて少ないサブミクロン粒子とな
し得、これを使用することによって、以後単なる乾式法
によって、容易にサブミクロン級のSBCT原料粉末が得ら
れ、更にこれを原料として粒子径が大きく且つそろって
いることにより容量すなわち見掛け比誘電率が高く且つ
ばらつきのないSBCT系セラミックスが得られる、という
優れた効果を得られる。そのほか次のような効果も得ら
れる。 1)仮焼物によって得られる変成酸化物粉末が十分分散
されたものが得られるため、仮焼物の粉砕工程を特に必
要としないで、原料粉末として供給し得る。 2)該仮焼変成酸化物粉末から乾式法で得られるSBCT粉
末も単分散状態で得られ、従って粉砕工程を除いても十
分易焼結性且つ高密度の特性を有する。 3)極めて高い容量(見掛け比誘電率)を要求されるSB
CT系粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデンサをホッ
トプレスやHIP(たとえば熱間ガス圧焼結)などの操作
を省略して単なる固相焼結によって得ることができる。 4)優れた粉末特性を有する変成酸化物粉末を大量生産
することによって、任意の組成のSBCT組成物(粉末およ
びセラミックス)を極めて安価に供給し得る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a high-capacity grain boundary layer insulating semiconductor ceramic capacitor, and particularly to a chemical formula of Sr 1-xy B
SrTiO 3 system having a perovskite structure represented by a x Ca y TiO 3 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and having a high relative dielectric constant by stabilizing the particle size to be large and uniform. The present invention relates to a method for manufacturing a grain boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor. [Prior Art] Grain Boundary Layer Insulated Semiconductor Ceramics Capacitor
BL type capacitor) has a structure in which a highly insulating material is uniformly biased in the grain boundary layer of semiconductor ceramics. Compared with other semiconductor ceramic capacitors,
(1) High insulation resistance, (2) Excellent moisture resistance,
(3) It has characteristics such as excellent high frequency characteristics. In particular, SrTiO 3 -based BL type capacitors have superior stability with respect to voltage, frequency, temperature, etc., in characteristics such as apparent relative permittivity that directly affects the capacitance, as compared to BaTiO 3 -based BL type capacitors. It is used in a wide range of electrical equipment, from industrial equipment to consumer equipment. However, since the absolute value of the apparent relative permittivity of SrTiO 3 type BL type capacitors is lower than that of BaTiO 3 type capacitors, it is inevitable to improve the apparent relative permittivity in order to realize a practically high capacity. . It is known that in order to increase the apparent relative permittivity of a BL type capacitor, the particle size can be increased if the composition of particles, the characteristics of grain boundary unevenness, and the thickness of the grain boundary layer are not changed. . Further, it is naturally necessary that the increased particle diameters are evenly arranged in order to eliminate variations in characteristics in practical use. However, SrTiO 3 -based capacitors (including those in which Sr is partly replaced with Ba or Ca) are difficult to fire in a general dry method as a ceramic material, so it is difficult to arrange large and large ceramic particles. there were. That is, the chemical formula Sr 1-xy Ba x Ca y TiO 3 , 0 ≦ x ≦ 1,
Perovskite-type ceramics represented by 0 ≦ y ≦ 1 (SBCT-based ceramics or simply SBCT depending on the case below)
Is generally used as a raw material powder such as SrCO.
3 powder, BaCO 3 powder, CaCO 3 powder, TiO 2 powder etc.
Compounded to have T composition, and further added as a valence control material D
y 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, SiO 2 powder, etc. are added and mixed by a dry method using a ball mill, and then, for example, 1150 ° C.
It is obtained by calcining at a certain degree to obtain SBCT powder (which also contains the metal component of the valence control material), press-molding this calcined powder, and finally calcining at about 1400 ° C. In order to increase the apparent relative permittivity of the obtained SBCT ceramics, it is necessary to increase the density of the ceramics for the following reasons. The BL type capacitor has a structure in which the highly insulating substance is uniformly biased to the crystal grain boundaries of the ceramic that is a polycrystalline body. Therefore, in the firing process, individual crystal grains grow to a large uniform size, and the only intervening structure between the crystal grains is the original crystal grain boundary, and in particular, no unbonded voids remain at triple points. is required. In order to realize such a uniform coarse-grained dense structure, it is essential to promote the adhesion and coalescence of the powder particles during the firing process to promote the shrinkage of the voids and the resulting densification. In a mere dry method in which a powder is pressed and then fired into a ceramic, the density of the ceramic strongly depends on the packing density in the pressed state before firing. Therefore, in order to improve the density of ceramics, it is necessary to improve the charge density, and for that purpose, it is necessary to make the SBCT calcined powder before pressure molding finer. However, in the above-mentioned raw material powder, the agglomeration tendency between particles rapidly increases as the refinement progresses, so the refinement becomes saturated, and eventually the SB after calcination is finished.
The miniaturization of CT powder is also saturated. Therefore, the SBCT calcined powder obtained in the past had a particle size of 1 to 2 μm or more at the smallest. Therefore, the appearance of a method for stably producing a grain boundary layer insulating semiconductor ceramic capacitor having a higher apparent relative permittivity, in which the particle size of the ceramic is large and the particles are monodispersed, and is further refined by further refining the SBCT powder There was a strong demand. [Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to prepare a submicron grade SrTiO 3 -based modified oxide raw material powder having good dispersibility in such particle size control, and use this powder to perform a simple dry process. An excellent grain boundary layer that can be fired at a relatively low temperature, has a large particle size and is monodisperse, and has a large capacity and a small variation in capacity by mixing by the method to obtain the originally desired composition raw material. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an insulating semiconductor ceramic capacitor. [Means for Solving the Problems] The above-mentioned object is that the chemical formula is Sr 1-xy Ba x Ca y TiO 3 , 0 ≦
As a valence control material represented by x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1
Grain boundary layer insulation of perovskite composition containing compounds of at least one element of Ti, Mn, Cu, Ga, Y, Nb, In, Ta, W, Bi, La, Pr, Gd, Dy, Er, Al, and Si (1) A solution containing Sr and an appropriate amount of at least one metal component other than Sr in the chemical formula, or an appropriate amount of at least one metal component other than Ti in the chemical formula. A step of preparing a solution containing Ti, (2) a step of hydrolyzing the solution to generate a sol, and drying the sol to calcinate it at 600 to 1200 ° C. to obtain a calcined product, (3) A step of mixing the calcined product and the compounds of the remaining constituents of the perovskite composition and calcining at 700 to 1300 ° C to obtain a calcined powder, (4) reduction of the calcined powder at 1300 to 1600 ° C The step of firing into ceramics in an atmosphere, and (5) Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, B,
At least 1 element of Pb, Bi, La, Pr, and Tm is 800-1300
This is achieved by a method for manufacturing a grain boundary layer insulating semiconductor ceramic capacitor, which comprises a step of diffusing at a temperature of ° C. The present inventor has determined that the above steps (1) and (2) including the wet process
As a result of the calcination, submicron grade metamorphic powder (metamorphic oxide powder) such as SrTiO 3 powder is obtained. This metamorphic powder has very good dispersibility, and it is unmodified such as SrCO 3 powder used as a raw material powder in the past. , TiO 2 powder and the like, it was found that aggregation of particles inevitably generated is unlikely to occur. Furthermore, the present inventor has conducted the modified powder (SrTiO 3 powder in the above case) and the remaining constituents (Ba and / or Ba in this case) of the target perovskite composition by the step (3).
Compounds of Ca and valence control materials (eg Ba
When mixed with CO 3 , CaCO 3 , and Dy 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3, etc., the mixed powder itself does not have cohesive properties, and when it is calcined, it is still a submicron grade product with good dispersibility. SBCT calcined powder is obtained, and even if operations such as hot pressing and HIP (for example, hot gas pressure sintering) are omitted, perovskite-type SBCT ceramics obtained by molding and firing this in step (4) It has been found that the particle diameters are substantially uniform and, when diffused to the grain boundary in the step (5), the grain boundary layer-insulated semiconductor ceramic capacitor has a significantly improved apparent relative dielectric constant. The solution in step (1) is an aqueous solution or an alcohol solution. The solution is prepared by using Sr in the above chemical formula, or compound powder of at least one metal component other than Ti, Sr, or
Dissolve in a solution containing Ti, respectively, on the contrary, dissolve the latter compound powder in a solution containing the former, prepare both as a solution containing each component, or mix, or both compounds Either prepared as a powder and dissolved together in water or alcohol, or by a combination thereof. As a compound for preparing a solution containing Sr,
For example, strontium bromide, strontium chloride, strontium nitrate, strontium sulfate, diethoxystrontium, propoxystrontium, butoxystrontium, etc. are used. These Sr compounds may be used alone or in combination of two or more as long as they do not affect each other. As a compound for producing a solution containing Ti, for example, titanium tetrabromide, titanium tetrachloride, tetramethoxy titanium, tetraethoxy titanium, tetrapropoxy titanium, tetrabutoxy titanium, etc. are used. These Ti compounds may be used alone or in combination of two or more as long as they do not affect each other. The “appropriate amount” in the step (1) is an amount suitable for suppressing the aggregation of the sol generated in the step (2), and varies depending on the compound used for preparing the solution. The sol generated in the step (2) is recovered by filtration and washing, and then dried. The calcination temperature of the sol after drying is 600 to 1200 ° C. If the calcination temperature is lower than 600 ° C, agglomeration will occur remarkably, and if it exceeds 1300 ° C, the particles tend to become coarse. The calcination product thus obtained is added with a deficiency of constituent components as a perovskite composition and a valence control material, and mixed. In the above case, for example, powders of SrCO 3 and TiO 2 can be further mixed to obtain the desired perovskite composition. In order to obtain the effect of preventing aggregation as a mixture, at least one of the raw material powders may be a submicron-grade modified powder formed in the steps (1) and (2). Therefore,
As the compound of the remaining constituent components to be mixed in the step (3), a conventional commercially available raw material powder may be used, and the submicron-class powder formed in the same manner as described above in the steps (1) and (2) may be used. Denatured powder may be used. All of the commercially available raw material powders used in step (3) need to have a submicron class particle size. The calcination temperature of the mixture (step (3)) is 700 ° C.
A perovskite structure is formed from the vicinity, and when calcined at 1300 ° C. or more, the calcined powder particle size becomes large and the calcining characteristics are remarkably deteriorated. Therefore, it is necessary to be in the range of 700 to 1300 ° C. The powder obtained in this way is molded. The calcination temperature varies depending on the kind of the constituent components, like the calcination temperature of the above-mentioned mixture, but is generally in the range of 1300 to 1600 ° C. 1300
If the temperature is lower than ℃, the sintering will be insufficient and high density will not be obtained.
If it exceeds, the particles will be locally coarsened and the particle size will vary significantly, or volatile elements will be volatilized and lost, and the desired composition will not be obtained. The firing atmosphere is a reducing atmosphere such as N 2 + H 2 or CO 2 + H 2 . In the perovskite type SBCT ceramics obtained by firing, elements for forming a highly insulating substance at grain boundaries, namely Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cn, B, Pb, Bi, La, Pr, Tm. A coating agent (usually a paste) containing a compound such as MnO, CuO, MnCO 3 , PbO, Bi 2 O 3 etc. is applied, and the element is bound to the grain boundaries by heating and holding at 1150 ° C, for example. Then, the highly insulating material is formed by diffusing and biasing the material. It is desirable that the temperature for selectively diffusing at the grain boundaries be in the range of 900 to 1200 ° C. The molding for finally firing into ceramics is
The step (3) may be performed immediately before the firing in the step (4).
In the above step, the powder may be calcined after mixing the various powders. In the latter case of molding in step (3), of course, it is not necessary to perform molding in step (4). Hereinafter, the present invention will be described in more detail by comparing Examples and Comparative Examples. [Example] 300 cc of strontium nitrate aqueous solution (1.5 l / mol solution) and 260 cc of titanium tetrachloride aqueous solution (1.3 l / mol solution) were mixed. This aqueous solution was hydrolyzed by holding it at 100 ° C. for 100 hours to obtain a sol containing Sr 2+ and Ti 4+ . This was washed and dried, and then calcined at 800 ° C. to prepare SrTiO 3 powder. 0.687 g of commercially available BaCO 3 and 0.320 g of TiO 2 in 10 g of the powder,
Dy 2 O 3 0.04g, SiO 2 0.04g, and Al 2 O 3 0.04g were mixed in a ball mill all day and night, and then calcined at 1000 ° C for 1 hour to obtain Sr 0.94.
Ba 0.06 TiO 3 powder was obtained. The particle size is 0.25 μm. The powder was molded at 0.7 ton / cm 2 and after degreasing 1350 ° C, 1400 ° C, 14
Baking at 50 ° C. (in 93N 2 -7H 2 ) for 1 hour. After that, CuO, MnO
Was applied in an equimolar amount, and the paste was applied and heat-treated at 1150 ° C. in the atmosphere for 1 hour. Further, after this, the silver electrode was used as a baking measurement sample. (Comparative Example) Commercially available SrCO 3 , BaCO 3 , TiO 2 , Dy 2 O 3 , Al 2 O 3 and SiO 2 were weighed to have the same composition as above, and 25 g of the weighed powder was mixed in a ball mill overnight. After that, it was calcined at 1150 ° C. for 1 hour to obtain a powder of 2 μm. This was molded in the same manner as in the example, and a sample was prepared under the same conditions as in the above example. The particle size and the apparent relative permittivity of each sample prepared in (Example) and (Comparative Example) were measured. The particle diameter was measured by SEM at a magnification of 1000 on the cut surface of each sample. The apparent relative permittivity was measured by an impedance analyzer. The measurement results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. As is clear from FIG. 1, the particle size is remarkably increased by the method of the present invention. For example, when calcined at 1450 ° C., the particle diameter is 40 μm in the conventional method (comparative example) using only the dry method, but it is 65 in the method of the present invention (example).
.mu.m, and the variation was about. +-. 5 .mu.m, which was extremely well aligned. As a result, as apparent from FIG. 2, the apparent relative permittivity (ε r ) is remarkably improved by the method of the present invention. For example, firing temperature 1400
In the case of ~ 1450 ℃, the conventional method is 25000 ~ 27000 (± 20
%), Whereas in the method of the present invention, 45000 (± 10
%) And about 70 to 80%, and the variation was reduced to about half. [Advantages of the Invention] According to the method of the present invention, the SB is produced by the steps (1) and (2).
Raw material powders (modified oxide powders) containing one or more constituents of CT can be submicron particles with extremely few secondary particles. The SBCT raw material powder can be obtained, and by using this as a raw material and having a large particle diameter and a uniform particle diameter, SBCT ceramics having a high capacity, that is, an apparent relative dielectric constant and no variation can be obtained. In addition, the following effects can be obtained. 1) Since the modified oxide powder obtained by the calcined product is sufficiently dispersed, the calcined product can be supplied as a raw material powder without requiring a pulverizing step. 2) SBCT powder obtained by a dry method from the calcined modified oxide powder is also obtained in a monodispersed state, and therefore has sufficiently easy sinterability and high density even if the pulverization step is omitted. 3) SB that requires extremely high capacity (apparent relative dielectric constant)
The CT-based grain boundary layer-insulated semiconductor ceramic capacitor can be obtained by simple solid-phase sintering while omitting operations such as hot pressing and HIP (for example, hot gas pressure sintering). 4) The mass production of the modified oxide powder having excellent powder characteristics makes it possible to supply the SBCT composition (powder and ceramics) having an arbitrary composition at an extremely low cost.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の方法によって製造した粒界層絶縁型半
導体セラミックスコンデンサの粒子径を従来法による場
合と比較して焼成温度に対して示すグラフである。 第2図は第1図の各試料の見掛け比誘電率を示すグラフ
である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the particle size of the grain boundary layer insulating semiconductor ceramic capacitor manufactured by the method of the present invention with respect to the firing temperature as compared with the case of the conventional method. FIG. 2 is a graph showing the apparent relative permittivity of each sample in FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−111412(JP,A) 特開 昭61−239504(JP,A) 特開 昭57−191231(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page                   (56) References JP-A-62-111412 (JP, A)                 JP-A-61-239504 (JP, A)                 JP-A-57-191231 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.化学式が、Sr1-x-yBaxCayTiO3、0≦x≦1、0≦
y≦1で表わされかつ原子価制御材としてTi,Mn,Cu,Ga,
Y,Nb,In,Ta,W,Bi,La,Pr,Gd,Dy,Er,Al、およびSiの少な
くとも1元素の化合物を含有するペロブスカイト組成の
粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデンサの製造方法
において、 (1)該化学式中Sr以外の少なくとも1種の金属成分の
適量とSrとを含有する溶液、または該化学式中Ti以外の
少なくとも1種の金属成分の適量とTiとを含有する溶液
を作成する工程、 (2)該溶液の加水分解を行なってゾルを生成させ、該
ゾルを乾燥後600〜1200℃で仮焼して仮焼物とする工
程、 (3)該仮焼物と、該ペロブスカイト組成の残りの構成
成分の化合物とを混合して700〜1300℃で仮焼して仮焼
粉末とする工程、 (4)該仮焼粉末を1300〜1600℃の還元雰囲気中で焼成
してセラミックスとする工程、および (5)該セラミックスの粒界に、Ti,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,B,
Pb,Bi,La,Pr、およびTmの少なくとも1元素を800〜1300
℃で拡散させる工程 から成ることを特徴とする粒界層絶縁型半導体セラミッ
クスコンデンサの製造方法。 2.前記工程(1)において、前記金属成分の化合物の
水溶液またはアルコール溶液とSr化合物の水溶液または
アルコール溶液とを混合して前記溶液を作成することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の粒界層絶縁型半
導体セラミックスコンデンサの製造方法。 3.前記Sr化合物が、臭化ストロンチウム、塩化ストロ
ンチウム、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、
ジエトキシストロンチウム、プロポキシストロンチウ
ム、およびブトキシストロンチウムの1種または2種以
上から成ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
の粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデンサの製造方
法。 4.前記工程(1)において、前記金属成分の化合物の
水溶液またはアルコール溶液とTi化合物の水溶液または
アルコール溶液とを混合して前記溶液を作成することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の粒界層絶縁型半
導体セラミックスコンデンサの製造方法。 5.前記Ti化合物が、四臭化チタン、四塩化チタン、テ
トラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプ
ロポキシチタン、およびテトラブトキシチタンの1種ま
たは2種以上から成ることを特徴とする特許請求の範囲
第4項記載の粒界層絶縁型半導体セラミックスコンデン
サの製造方法。
(57) [Claims] The chemical formula is Sr 1-xy Ba x Ca y TiO 3 , 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦
represented by y ≦ 1 and Ti, Mn, Cu, Ga,
In a method of manufacturing a grain boundary layer insulating semiconductor ceramic capacitor of a perovskite composition containing a compound of at least one element of Y, Nb, In, Ta, W, Bi, La, Pr, Gd, Dy, Er, Al and Si (1) A solution containing an appropriate amount of at least one metal component other than Sr in the chemical formula and Sr, or a solution containing an appropriate amount of at least one metal component other than Ti in the chemical formula and Ti (2) Hydrolyzing the solution to generate a sol, drying the sol and calcining at 600 to 1200 ° C. to obtain a calcined product, (3) the calcined product and the perovskite composition (4) a step of mixing the remaining components of the compound and calcining at 700 to 1300 ° C. to obtain a calcined powder, (4) firing the calcined powder in a reducing atmosphere at 1300 to 1600 ° C. to obtain ceramics. And (5) at the grain boundaries of the ceramic, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, B,
At least 1 element of Pb, Bi, La, Pr, and Tm is 800-1300
A method for manufacturing a grain boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor, which comprises a step of diffusing at ℃. 2. The particle according to claim 1, wherein in the step (1), the aqueous solution or alcohol solution of the compound of the metal component and the aqueous solution or alcohol solution of the Sr compound are mixed to prepare the solution. Method for manufacturing boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor. 3. The Sr compound is strontium bromide, strontium chloride, strontium nitrate, strontium sulfate,
The method for producing a grain boundary layer-insulated semiconductor ceramic capacitor according to claim 2, comprising one or more of diethoxystrontium, propoxystrontium, and butoxystrontium. 4. The particle according to claim 1, wherein in the step (1), the aqueous solution or alcohol solution of the compound of the metal component and the aqueous solution or alcohol solution of the Ti compound are mixed to prepare the solution. Method for manufacturing boundary layer insulated semiconductor ceramic capacitor. 5. The Ti compound is composed of one or more of titanium tetrabromide, titanium tetrachloride, tetramethoxytitanium, tetraethoxytitanium, tetrapropoxytitanium, and tetrabutoxytitanium. A method for manufacturing a grain boundary layer-insulated semiconductor ceramic capacitor as set forth in the paragraph.
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