JP2616372B2 - 半導体磁器素子の製造方法 - Google Patents
半導体磁器素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体磁器の結晶粒界に
絶縁層が形成されている半導体磁器素子の製造方法に関
し、より詳細には通信機器、音響機器、各種ＯＡ機器に
搭載される電子回路等においてコンデンサ、バリスタと
して利用される半導体磁器素子の製造方法に関する。
絶縁層が形成されている半導体磁器素子の製造方法に関
し、より詳細には通信機器、音響機器、各種ＯＡ機器に
搭載される電子回路等においてコンデンサ、バリスタと
して利用される半導体磁器素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】粒界絶縁型半導体磁器素子は、半導体化
させたセラミックの結晶粒界に金属酸化物などを熱拡散
させて絶縁層を形成したものであり、主にバリスタとし
て用いられている。この種のバリスタは、一般に数ｎｍ
〜数十ｎｍの薄い粒界（絶縁層）の厚みを利用するた
め、小型で大きな静電容量が得られ、コンデンサ、バリ
スタの両機能を有する複合機能素子であることが大きな
特徴である。
させたセラミックの結晶粒界に金属酸化物などを熱拡散
させて絶縁層を形成したものであり、主にバリスタとし
て用いられている。この種のバリスタは、一般に数ｎｍ
〜数十ｎｍの薄い粒界（絶縁層）の厚みを利用するた
め、小型で大きな静電容量が得られ、コンデンサ、バリ
スタの両機能を有する複合機能素子であることが大きな
特徴である。
【０００３】現在、使用されている前記半導体磁器素子
の主原料として、チタン酸ストロンチウム系の材料が挙
げられる。該チタン酸ストロンチウム系材料を用いたも
のは、特性のばらつきが小さく、量産性に優れるという
大きな利点を有する。従って、近年の電子機器、電子回
路等の高周波化や環境に対する高信頼性の要求に対応す
べく、各社ともチタン酸ストロンチウム系を主成分とし
たバリスタの高機能化、高付加価値化を目指して研究開
発を行っている。
の主原料として、チタン酸ストロンチウム系の材料が挙
げられる。該チタン酸ストロンチウム系材料を用いたも
のは、特性のばらつきが小さく、量産性に優れるという
大きな利点を有する。従って、近年の電子機器、電子回
路等の高周波化や環境に対する高信頼性の要求に対応す
べく、各社ともチタン酸ストロンチウム系を主成分とし
たバリスタの高機能化、高付加価値化を目指して研究開
発を行っている。
【０００４】図１は、従来から用いられているチタン酸
ストロンチウム系半導体磁器素子１３の一例を示す断面
図であり、図中１１はチタン酸ストロンチウム系半導体
磁器を示している。チタン酸ストロンチウム系半導体磁
器１１の上下面には電極１０ａ、１０ｂが形成され、こ
の電極１０ａ、１０ｂにはリード線１２ａ、１２ｂが接
続されている。
ストロンチウム系半導体磁器素子１３の一例を示す断面
図であり、図中１１はチタン酸ストロンチウム系半導体
磁器を示している。チタン酸ストロンチウム系半導体磁
器１１の上下面には電極１０ａ、１０ｂが形成され、こ
の電極１０ａ、１０ｂにはリード線１２ａ、１２ｂが接
続されている。
【０００５】通常、チタン酸ストロンチウム系半導体磁
器素子１３は、主に下記の半導体化焼成工程、粒界絶縁
化工程、電極形成工程を経ることにより得られる。まず
半導体化焼成工程では、チタン酸ストロンチウムを主原
料とし、これに種々の添加物を添加した混合粉末を一旦
１１００℃前後で仮焼合成した後、これをさらに解砕、
整粒し、該操作により得られた粉末を用いて成形体を作
製し、該成形体を１３８０〜１５５０℃で焼成すること
により半導体化された磁器組成物を得る。次に粒界絶縁
化工程では、該磁器組成物に金属酸化物を塗布等し、そ
の後酸化性雰囲気下、９５０〜１３００℃で熱処理して
前記金属酸化物を拡散させ、結晶粒界を高抵抗化するこ
とによりチタン酸ストロンチウム系半導体磁器１１を得
る。さらに電極形成工程では、前記方法により得られた
チタン酸ストロンチウム系半導体磁器１１の対向する端
面に、例えば銀、亜鉛又は銅等の電極ペーストを印刷、
塗布し、それを８００℃前後で焼き付けることにより一
対の電極１０ａ、１０ｂを形成し、リード線１２ａ、１
２ｂをはんだ付けすることによりチタン酸ストロンチウ
ム系半導体磁器素子１３の製造を完成する。
器素子１３は、主に下記の半導体化焼成工程、粒界絶縁
化工程、電極形成工程を経ることにより得られる。まず
半導体化焼成工程では、チタン酸ストロンチウムを主原
料とし、これに種々の添加物を添加した混合粉末を一旦
１１００℃前後で仮焼合成した後、これをさらに解砕、
整粒し、該操作により得られた粉末を用いて成形体を作
製し、該成形体を１３８０〜１５５０℃で焼成すること
により半導体化された磁器組成物を得る。次に粒界絶縁
化工程では、該磁器組成物に金属酸化物を塗布等し、そ
の後酸化性雰囲気下、９５０〜１３００℃で熱処理して
前記金属酸化物を拡散させ、結晶粒界を高抵抗化するこ
とによりチタン酸ストロンチウム系半導体磁器１１を得
る。さらに電極形成工程では、前記方法により得られた
チタン酸ストロンチウム系半導体磁器１１の対向する端
面に、例えば銀、亜鉛又は銅等の電極ペーストを印刷、
塗布し、それを８００℃前後で焼き付けることにより一
対の電極１０ａ、１０ｂを形成し、リード線１２ａ、１
２ｂをはんだ付けすることによりチタン酸ストロンチウ
ム系半導体磁器素子１３の製造を完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、このようにして
得られたチタン酸ストロンチウム系半導体磁器素子１３
をバリスタとして用いる場合、製造された個々のチタン
酸ストロンチウム半導体磁器素子においてバリスタ特性
評価の基準となるＩ−Ｖ特性にばらつきが大きく、また
電極１０ａ、１０ｂにリード線１２ａ、１２ｂをはんだ
付けする前後でもＩ−Ｖ特性が大きく変化するという課
題があった。
得られたチタン酸ストロンチウム系半導体磁器素子１３
をバリスタとして用いる場合、製造された個々のチタン
酸ストロンチウム半導体磁器素子においてバリスタ特性
評価の基準となるＩ−Ｖ特性にばらつきが大きく、また
電極１０ａ、１０ｂにリード線１２ａ、１２ｂをはんだ
付けする前後でもＩ−Ｖ特性が大きく変化するという課
題があった。
【０００７】本発明は上記した課題に鑑みなされたもの
であって、Ｉ−Ｖ特性のばらつきが小さい半導体磁器素
子の製造方法を提供することを目的としている。
であって、Ｉ−Ｖ特性のばらつきが小さい半導体磁器素
子の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】はんだ付け前後でのＩ−
Ｖ特性の変化については、電極１０ａ、１０ｂにリード
線１２ａ、１２ｂをはんだ付けする前後でＶ1mA を測定
すると、Ｖ1mA の値が例えば１０〜３０％も変化してい
た。
Ｖ特性の変化については、電極１０ａ、１０ｂにリード
線１２ａ、１２ｂをはんだ付けする前後でＶ1mA を測定
すると、Ｖ1mA の値が例えば１０〜３０％も変化してい
た。
【０００９】このようにバリスタのＩ−Ｖ特性にばらつ
きが生じる原因の一つとしては、前記した粒界絶縁化工
程において絶縁化された粒界層（以下、粒界絶縁層と記
す）を形成する際、前記粒界絶縁化工程の条件を一定に
しても前記粒界絶縁層の厚みを一定値に保つことが難し
く、製造された個々のチタン酸ストロンチウム半導体磁
器１１により粒界絶縁層の厚みが５０〜１００ｎｍの範
囲でばらつき、そのＩ−Ｖ特性にもばらつきが生じるこ
とが考えられる。
きが生じる原因の一つとしては、前記した粒界絶縁化工
程において絶縁化された粒界層（以下、粒界絶縁層と記
す）を形成する際、前記粒界絶縁化工程の条件を一定に
しても前記粒界絶縁層の厚みを一定値に保つことが難し
く、製造された個々のチタン酸ストロンチウム半導体磁
器１１により粒界絶縁層の厚みが５０〜１００ｎｍの範
囲でばらつき、そのＩ−Ｖ特性にもばらつきが生じるこ
とが考えられる。
【００１０】またリード線のはんだ付け前後でＩ−Ｖ特
性にばらつきが生じる原因として、電極１０ａ、１０ｂ
とチタン酸ストロンチウム半導体磁器１１の界面に、非
オーミック性のバリアが形成され、製造された個々のチ
タン酸ストロンチウム半導体磁器素子１３により表面層
の酸化状態等が異なるために前記バリアの大きさが異な
っていることが考えられる。該現象は個々の製品のバリ
スタのＩ−Ｖ特性にばらつきが生じる原因にもなってい
る。
性にばらつきが生じる原因として、電極１０ａ、１０ｂ
とチタン酸ストロンチウム半導体磁器１１の界面に、非
オーミック性のバリアが形成され、製造された個々のチ
タン酸ストロンチウム半導体磁器素子１３により表面層
の酸化状態等が異なるために前記バリアの大きさが異な
っていることが考えられる。該現象は個々の製品のバリ
スタのＩ−Ｖ特性にばらつきが生じる原因にもなってい
る。
【００１１】本発明者は上記原因によると考えられるチ
タン酸ストロンチウム半導体磁器のＩ−Ｖ特性のばらつ
きを無くすために検討を行った結果、粒界絶縁化工程の
前に一旦熱処理及び酸化処理を行って表面又は表面及び
結晶粒界近傍を化学的及び電気的に安定化させる工程を
挿入することにより、得られた個々の半導体磁器素子の
Ｉ−Ｖ特性のばらつきやリード線のはんだ付け前後のＩ
−Ｖ特性のばらつきが減少することを見出し、本発明を
完成するに至った。
タン酸ストロンチウム半導体磁器のＩ−Ｖ特性のばらつ
きを無くすために検討を行った結果、粒界絶縁化工程の
前に一旦熱処理及び酸化処理を行って表面又は表面及び
結晶粒界近傍を化学的及び電気的に安定化させる工程を
挿入することにより、得られた個々の半導体磁器素子の
Ｉ−Ｖ特性のばらつきやリード線のはんだ付け前後のＩ
−Ｖ特性のばらつきが減少することを見出し、本発明を
完成するに至った。
【００１２】すなわち本発明に係る半導体磁器素子の製
造方法は、チタン酸ストロンチウム化合物またはチタン
とストロンチウムの酸化物もしくは炭酸塩との混合物を
含む原料混合物を焼成して半導体化した磁器組成物を得
る半導体化焼成工程と、該半導体化焼成工程の後に該半
導体化焼成工程により得られた磁器組成物を酸化性雰囲
気下、熱処理して、前記磁器組成物の表面又は表面及び
結晶粒界近傍を酸化する熱処理酸化工程と、該熱処理酸
化工程の後に結晶粒界層を絶縁化する粒界絶縁化工程
と、該粒界絶縁化工程で得られた半導体磁器に電極を形
成する電極形成工程とを含むことを特徴としている。
造方法は、チタン酸ストロンチウム化合物またはチタン
とストロンチウムの酸化物もしくは炭酸塩との混合物を
含む原料混合物を焼成して半導体化した磁器組成物を得
る半導体化焼成工程と、該半導体化焼成工程の後に該半
導体化焼成工程により得られた磁器組成物を酸化性雰囲
気下、熱処理して、前記磁器組成物の表面又は表面及び
結晶粒界近傍を酸化する熱処理酸化工程と、該熱処理酸
化工程の後に結晶粒界層を絶縁化する粒界絶縁化工程
と、該粒界絶縁化工程で得られた半導体磁器に電極を形
成する電極形成工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
【作用】本発明に係る半導体磁器素子の製造方法によれ
ば、前記半導体化焼成工程により半導体化された磁器組
成物を前記熱処理酸化工程において、その表面又は表面
及び結晶粒界近傍を酸化及びアニールしておくことによ
り、次の粒界絶縁化工程で塗布される絶縁化剤の拡散が
抑制され、形成される粒界絶縁層の厚みが従来よりも薄
くなり、しかも再現性よく一定値を保つため、得られた
半導体磁器素子のＩ−Ｖ特性のばらつきが低減される。
また、前記熱処理酸化工程により、粒界絶縁化工程の後
の表面層が化学的及び電気的に安定化されるため、リー
ド線のはんだ付け前後のＩ−Ｖ特性のばらつきが著しく
減少する。
ば、前記半導体化焼成工程により半導体化された磁器組
成物を前記熱処理酸化工程において、その表面又は表面
及び結晶粒界近傍を酸化及びアニールしておくことによ
り、次の粒界絶縁化工程で塗布される絶縁化剤の拡散が
抑制され、形成される粒界絶縁層の厚みが従来よりも薄
くなり、しかも再現性よく一定値を保つため、得られた
半導体磁器素子のＩ−Ｖ特性のばらつきが低減される。
また、前記熱処理酸化工程により、粒界絶縁化工程の後
の表面層が化学的及び電気的に安定化されるため、リー
ド線のはんだ付け前後のＩ−Ｖ特性のばらつきが著しく
減少する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明に係る半導体磁器素子の製造方
法の実施例を説明する。
法の実施例を説明する。
【００１５】まず、SrCO3、CaCO3、TiO2、 Nb2O5 、CuOから
なる主原料にSiO2又はAl2O3 の１種又は２種を適量添加
し、適量の玉石、分散剤、純水を加え、ポットミル内で
２４時間混合を行う。混合されたスラリー状の原料を脱
水乾燥させて解砕する。この解砕粉を、例えばジルコニ
ア製の焼成ルツボ内に移し、１１００℃前後で仮焼合成
して、所望の組成物が合成されていることをＸ線解析、
組成分析等で確認する。
なる主原料にSiO2又はAl2O3 の１種又は２種を適量添加
し、適量の玉石、分散剤、純水を加え、ポットミル内で
２４時間混合を行う。混合されたスラリー状の原料を脱
水乾燥させて解砕する。この解砕粉を、例えばジルコニ
ア製の焼成ルツボ内に移し、１１００℃前後で仮焼合成
して、所望の組成物が合成されていることをＸ線解析、
組成分析等で確認する。
【００１６】次に仮焼合成した組成物を解砕し、１．０
μｍ前後に整粒する。この粉末に有機バインダ等を添加
して、直径１０ｍｍ、厚み５００μｍの円板形状に成形
する。この成形体を１０００℃前後に加熱保温し、有機
バインダを取り除く。その後、アルミナ製の焼成ルツボ
内に成形体を重ねたものを配置して還元雰囲気焼成を行
ない、セラミックの焼結と同時に半導体化を行なう。こ
の還元雰囲気焼成は、水素１〜１５％、窒素８５〜９９
％の混合ガスからなる還元ガス雰囲気中で、１３８０〜
１５５０℃の温度範囲内で２．０〜８．０時間焼成する
ことにより行われる。
μｍ前後に整粒する。この粉末に有機バインダ等を添加
して、直径１０ｍｍ、厚み５００μｍの円板形状に成形
する。この成形体を１０００℃前後に加熱保温し、有機
バインダを取り除く。その後、アルミナ製の焼成ルツボ
内に成形体を重ねたものを配置して還元雰囲気焼成を行
ない、セラミックの焼結と同時に半導体化を行なう。こ
の還元雰囲気焼成は、水素１〜１５％、窒素８５〜９９
％の混合ガスからなる還元ガス雰囲気中で、１３８０〜
１５５０℃の温度範囲内で２．０〜８．０時間焼成する
ことにより行われる。
【００１７】次に得られた磁器組成物を有機溶剤（例え
ばアセトン）と熱水中で十分洗浄した後、大気中又は酸
素雰囲気下、８００〜１４００℃の温度範囲内で１〜６
時間熱処理酸化を行う。
ばアセトン）と熱水中で十分洗浄した後、大気中又は酸
素雰囲気下、８００〜１４００℃の温度範囲内で１〜６
時間熱処理酸化を行う。
【００１８】次に、前記熱処理酸化工程により得られた
磁器組成物のセラミック結晶粒界を絶縁化するためにBi
2CO3とLi2CO3とを含む組成物を混練ペースト状にして焼
結体表面に塗布する。その塗布量は焼結体１ｇあたり２
０〜１００ｍｇ程度とする。これを大気中で９００〜１
３５０℃の温度範囲内で０．５〜６．０時間粒界絶縁化
焼成を行ない、半導体磁器の製造を完成する。Ｂｉ、Ｌ
ｉ成分が拡散していることはＥＰＭＡ等により確認し
た。
磁器組成物のセラミック結晶粒界を絶縁化するためにBi
2CO3とLi2CO3とを含む組成物を混練ペースト状にして焼
結体表面に塗布する。その塗布量は焼結体１ｇあたり２
０〜１００ｍｇ程度とする。これを大気中で９００〜１
３５０℃の温度範囲内で０．５〜６．０時間粒界絶縁化
焼成を行ない、半導体磁器の製造を完成する。Ｂｉ、Ｌ
ｉ成分が拡散していることはＥＰＭＡ等により確認し
た。
【００１９】この半導体磁器の両表面に市販の電極用Ａ
ｇペーストを印刷し、８００℃で電極を焼き付けて評価
用試料とした。得られた試料の直径は８ｍｍで、その厚
みは４５０μｍであった。なお、主原料にはSrCO3、CaCO
3、TiO2、 Nb2O5、CuO を用いたが、主原料にSrTiO3、 CaCO
3、Nb2O5 、CuOを用いても良く、また(Sr,Ca)/(Ti, Nb)の
比が１以下であればよい。
ｇペーストを印刷し、８００℃で電極を焼き付けて評価
用試料とした。得られた試料の直径は８ｍｍで、その厚
みは４５０μｍであった。なお、主原料にはSrCO3、CaCO
3、TiO2、 Nb2O5、CuO を用いたが、主原料にSrTiO3、 CaCO
3、Nb2O5 、CuOを用いても良く、また(Sr,Ca)/(Ti, Nb)の
比が１以下であればよい。
【００２０】完成した半導体磁器素子の評価は、次のよ
うに行なった。まず、電気的特性は、電圧非直線係数
α、バリスタ電圧Ｖ1mA 、素子化前後のバリスタ電圧の
変化率σ、製造工程によるバリスタ電圧Ｖ1mA のばらつ
きＰ、見かけの比誘電率εapp 、誘電損失ＤＦ、絶縁抵
抗ＩＲについて以下のような評価を行った。
うに行なった。まず、電気的特性は、電圧非直線係数
α、バリスタ電圧Ｖ1mA 、素子化前後のバリスタ電圧の
変化率σ、製造工程によるバリスタ電圧Ｖ1mA のばらつ
きＰ、見かけの比誘電率εapp 、誘電損失ＤＦ、絶縁抵
抗ＩＲについて以下のような評価を行った。
【００２１】電圧非直線係数α及びバリスタ電圧Ｖ
1mA について バリスタ電圧を１Ｖから１００Ｖまで５Ｖ毎に変化さ
せ、各測定点で１秒間電圧を印加したときの電流値を測
定して作成したＩ−Ｖ曲線から求める。
1mA について バリスタ電圧を１Ｖから１００Ｖまで５Ｖ毎に変化さ
せ、各測定点で１秒間電圧を印加したときの電流値を測
定して作成したＩ−Ｖ曲線から求める。
【００２２】素子化前後のバリスタ電圧の変化率σに
ついて 前記バリスタ電圧Ｖ1mA をリード線をはんだ付けする前
後で測定し、［はんだ付け後のバリスタ電圧Ｖ1mA ／は
んだ付け前のバリスタ電圧Ｖ1mA ］×１００をその値と
する。
ついて 前記バリスタ電圧Ｖ1mA をリード線をはんだ付けする前
後で測定し、［はんだ付け後のバリスタ電圧Ｖ1mA ／は
んだ付け前のバリスタ電圧Ｖ1mA ］×１００をその値と
する。
【００２３】見かけの比誘電率εapp について インピーダンスアナライザを用い、ＡＣ１ｋＨｚ、１
Ｖ、室温で測定した静電容量をもとに成形体寸法から換
算する。
Ｖ、室温で測定した静電容量をもとに成形体寸法から換
算する。
【００２４】誘電損失ＤＦについて インピーダンスアナライザを用い、ＡＣ１ｋＨｚ、１
Ｖ、室温で測定する。
Ｖ、室温で測定する。
【００２５】絶縁抵抗ＩＲについて 電極間に定格電圧として直流２５Ｖを印加し、印加１分
後の電流値より算出する。
後の電流値より算出する。
【００２６】製造工程によるバリスタ電圧Ｖ1mA のば
らつきＰについて 半導体磁器素子を無作為に１００個取りだし、それらの
最大値、最小値から、±（最大値−最小値）／２の平均
値を求めてＰとする。
らつきＰについて 半導体磁器素子を無作為に１００個取りだし、それらの
最大値、最小値から、±（最大値−最小値）／２の平均
値を求めてＰとする。
【００２７】表１〜３の電気的特性のデータはSr0.900C
a0.100Ti1.000Nb0.004Cu0.002O3-Siの組成について半導
体磁器素子を無作為に１００個取りだして測定し、それ
らの平均値で示している。
a0.100Ti1.000Nb0.004Cu0.002O3-Siの組成について半導
体磁器素子を無作為に１００個取りだして測定し、それ
らの平均値で示している。
【００２８】また薄片状の試料を作製し、透過型の電子
顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて試料のセラミック粒界層の厚
みを測定した。
顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて試料のセラミック粒界層の厚
みを測定した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】上記の表１〜３から、本発明の実施例に係
る半導体磁器素子の製造方法においては、電圧非直線係
数αが大きく、バリスタ電圧Ｖ1mA が高く、Ｉ−Ｖ特性
にばらつきＰの少ない半導体磁器素子が得られることが
わかる。また、リード線のはんだ付け前後において、バ
リスタ電圧Ｖ1mA に著しくばらつきの少ない半導体磁器
素子が得られることがわかる。
る半導体磁器素子の製造方法においては、電圧非直線係
数αが大きく、バリスタ電圧Ｖ1mA が高く、Ｉ−Ｖ特性
にばらつきＰの少ない半導体磁器素子が得られることが
わかる。また、リード線のはんだ付け前後において、バ
リスタ電圧Ｖ1mA に著しくばらつきの少ない半導体磁器
素子が得られることがわかる。
【００３３】また誘電特性においても、充分に酸化処理
を行うことにより、見かけの比誘電率が大きく上昇して
いることがわかる。
を行うことにより、見かけの比誘電率が大きく上昇して
いることがわかる。
【００３４】一方、熱処理酸化工程のない従来の方法に
より得られた半導体磁器（表１〜３に＊印で示す）は、
本発明の実施例により得られた半導体磁器に比較して、
電圧非直線係数αが小さく、バリスタ電圧Ｖ1mA も比較
的も低く、Ｉ−Ｖ特性に相当のばらつきが見られる。ま
た、リード線のはんだ付け前後において、明らかにバリ
スタ電圧Ｖ1mA に大きなばらつきが見られる。
より得られた半導体磁器（表１〜３に＊印で示す）は、
本発明の実施例により得られた半導体磁器に比較して、
電圧非直線係数αが小さく、バリスタ電圧Ｖ1mA も比較
的も低く、Ｉ−Ｖ特性に相当のばらつきが見られる。ま
た、リード線のはんだ付け前後において、明らかにバリ
スタ電圧Ｖ1mA に大きなばらつきが見られる。
【００３５】誘電特性においても、見かけの比誘電率が
熱処理酸化したものより低いことがわかる。
熱処理酸化したものより低いことがわかる。
【００３６】このような結果から、半導体磁器の微細構
造に変化が生じていることが考えられるので、ＴＥＭに
よる粒界層の観察を行ったところ、従来の製法により得
られた半導体磁器の粒界層の厚みが５０〜１００ｎｍで
あったのに対し、実施例に係る製造法により得られた半
導体磁器では、粒界層の厚みが約１０ｎｍ前後と従来の
半導体磁器の粒界層の厚みに較べてかなり薄くなってい
た。
造に変化が生じていることが考えられるので、ＴＥＭに
よる粒界層の観察を行ったところ、従来の製法により得
られた半導体磁器の粒界層の厚みが５０〜１００ｎｍで
あったのに対し、実施例に係る製造法により得られた半
導体磁器では、粒界層の厚みが約１０ｎｍ前後と従来の
半導体磁器の粒界層の厚みに較べてかなり薄くなってい
た。
【００３７】この結果から明らかなように、実施例に係
る半導体磁器の製造方法では、粒界絶縁化工程の前に熱
処理酸化工程を設けているので、次の粒界絶縁化工程で
塗布した絶縁化剤の拡散を抑制することができ、形成さ
れる粒界絶縁層の厚みを従来よりも薄くでき、しかも再
現性よく一定値を保つことができ、その結果得られた半
導体磁器素子のＩ−Ｖ特性のばらつきを低減することが
できる。また前記熱処理酸化工程により、粒界絶縁化工
程の後の表面層を化学的及び電気的に安定化できるの
で、リード線のはんだ付け前後で、Ｉ−Ｖ特性のばらつ
きを著しく減少させることができる。 さらに表１〜３
から、熱処理酸化条件が変化することにより、そのＩ−
Ｖ特性や静電容量が一定の傾向で変化しており、この結
果から逆に熱処理酸化の条件を変化させることにより、
Ｉ−Ｖ特性や静電容量を広い範囲でコントロールできる
ことがわかる。
る半導体磁器の製造方法では、粒界絶縁化工程の前に熱
処理酸化工程を設けているので、次の粒界絶縁化工程で
塗布した絶縁化剤の拡散を抑制することができ、形成さ
れる粒界絶縁層の厚みを従来よりも薄くでき、しかも再
現性よく一定値を保つことができ、その結果得られた半
導体磁器素子のＩ−Ｖ特性のばらつきを低減することが
できる。また前記熱処理酸化工程により、粒界絶縁化工
程の後の表面層を化学的及び電気的に安定化できるの
で、リード線のはんだ付け前後で、Ｉ−Ｖ特性のばらつ
きを著しく減少させることができる。 さらに表１〜３
から、熱処理酸化条件が変化することにより、そのＩ−
Ｖ特性や静電容量が一定の傾向で変化しており、この結
果から逆に熱処理酸化の条件を変化させることにより、
Ｉ−Ｖ特性や静電容量を広い範囲でコントロールできる
ことがわかる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る半導体
磁器素子の製造方法にあっては、チタン酸ストロンチウ
ム化合物またはチタンとストロンチウムの酸化物もしく
は炭酸塩との混合物を含む原料混合物を焼成して半導体
化した磁器組成物を得る半導体化焼成工程と、該半導体
化焼成工程の後に該半導体化焼成工程により得られた磁
器組成物を酸化性雰囲気下、熱処理して、前記磁器組成
物の表面又は表面及び結晶粒界近傍を酸化する熱処理酸
化工程と、該熱処理酸化工程の後に結晶粒界層を絶縁化
する粒界絶縁化工程と、該粒界絶縁化工程で得られた半
導体磁器に電極を形成する電極形成工程とを含むので、
製造工程やリード付け等の加工前後で電気特性のばらつ
きが少なく、電圧非直線性に優れ、高誘電率の容量性バ
リスタを得ることができる。また前記熱処理酸化の条件
を変化させることにより、バリスタのＩ−Ｖ特性や静電
容量を広い範囲でコントロールすることができる。
磁器素子の製造方法にあっては、チタン酸ストロンチウ
ム化合物またはチタンとストロンチウムの酸化物もしく
は炭酸塩との混合物を含む原料混合物を焼成して半導体
化した磁器組成物を得る半導体化焼成工程と、該半導体
化焼成工程の後に該半導体化焼成工程により得られた磁
器組成物を酸化性雰囲気下、熱処理して、前記磁器組成
物の表面又は表面及び結晶粒界近傍を酸化する熱処理酸
化工程と、該熱処理酸化工程の後に結晶粒界層を絶縁化
する粒界絶縁化工程と、該粒界絶縁化工程で得られた半
導体磁器に電極を形成する電極形成工程とを含むので、
製造工程やリード付け等の加工前後で電気特性のばらつ
きが少なく、電圧非直線性に優れ、高誘電率の容量性バ
リスタを得ることができる。また前記熱処理酸化の条件
を変化させることにより、バリスタのＩ−Ｖ特性や静電
容量を広い範囲でコントロールすることができる。
【００３９】従って、汎用性の高い半導体磁器素子とし
て電子機器回路や電気機器回路等に好適な素子を提供す
ることができる。
て電子機器回路や電気機器回路等に好適な素子を提供す
ることができる。
【図１】従来から用いられているチタン酸ストロンチウ
ム系半導体磁器素子の一例を示す断面図である。
ム系半導体磁器素子の一例を示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 チタン酸ストロンチウム化合物またはチ
タンとストロンチウムの酸化物もしくは炭酸塩との混合
物を含む原料混合物を焼成して半導体化した磁器組成物
を得る半導体化焼成工程と、 該半導体化焼成工程の後に該半導体化焼成工程により得
られた磁器組成物を酸化性雰囲気下、熱処理して、前記
磁器組成物の表面又は表面及び結晶粒界近傍を酸化する
熱処理酸化工程と、 該熱処理酸化工程の後に結晶粒界層を絶縁化する粒界絶
縁化工程と、 該粒界絶縁化工程で得られた半導体磁器に電極を形成す
る電極形成工程とを含むことを特徴とする半導体磁器素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000759A JP2616372B2 (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 半導体磁器素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000759A JP2616372B2 (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 半導体磁器素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204008A JPH06204008A (ja) | 1994-07-22 |
| JP2616372B2 true JP2616372B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=11482626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5000759A Expired - Fee Related JP2616372B2 (ja) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | 半導体磁器素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616372B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970003341B1 (ko) * | 1993-11-16 | 1997-03-17 | 국방과학연구소 | 티탄산 스트론튬계 입계절연형 커패시터의 제조방법 |
| FR2769983B1 (fr) * | 1997-10-21 | 1999-12-03 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'attaque thermique en conditions oxydantes d'une ceramique |
-
1993
- 1993-01-06 JP JP5000759A patent/JP2616372B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06204008A (ja) | 1994-07-22 |
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