JPH03276610A - 表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体層と表面酸化層（誘電体層）とを有す
る表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 表面再酸化型半導体磁器コンデンサを製造する際に、表
面再酸化層（誘電体層）は半導体層の全表面に形成され
る。従って、表面再酸化層をこのままにして貴金属（非
還元性材料）からなる一対のコンデンサ電極を設けると
、一方のコンデンサ電極と他方のコンデンサ電極との間
に一方の表面再酸化層（誘電体層）と半導体層（導電寄
与層）と他方の表面再酸化層（誘電体層）とが介在する
。

この結果、実効誘電体層の厚みが２つの表面再酸化層の
和にな・す、静電容量の低下が生じる。

この種の欠点を解決するための方法として、表面再酸化
層の一部を物理的に研摩することによって半導体層を露
出させ、ここに一方の電極を接続する方法、及び卑金属
（還元性金属）ペーストを表面再酸化層の一部に塗布し
、焼付けることによって表面再酸化層を還元して導体化
し、半導体層に対する電気的接続を形成する方法が知ら
れている。これ等の方法によれば、一対の電極間に１つ
の表面再酸化層（誘電体層）のみが介在することになる
ので、実効誘電体厚みが１７２になり、静電容量が約２
倍になる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、これ等の方法で表面再酸化型半導体磁器コン
デンサを量産すると、次のような問題が生じる。

（１）　前者の物理的研摩で再酸化層を除去する方法の
場合には、磁器素体に機械的力が加わるためにマイクロ
クラックが発生し、コンデンサの特性及び信頼性の低下
が生じる。なお、マイクロクラックを防ぐために研摩時
の機械的力を抑えることは可能であるが、生産効率が大
幅に低下する。

（２）　後者の卑金属ペーストを使用する方法では、卑
金属ペーストが他の磁器素体に接触すると、その部分が
還元されて絶縁性が大幅に低下するので、磁器素体相互
の接触を防ぐことが必要になり、卑金属ペーストの焼付
の効率が悪くなる。

また、焼付炉内に卑金属粉末か漂って磁器素体の表面再
酸化層に付着し、絶縁劣化が生じる。

そこで、本発明の目的は、量産性を向上させることがで
きると共に特性劣化を少なくすることができる表面再酸
化型半導体磁器コンデンサの製造方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、円筒型半導体層と
前記半導体層の表面酸化層とから成る円筒型磁器素体を
用意する工程と、前記円筒型磁器素体の中空部の表面酸
化層の少なくとも一部に接触するように炭素粉末又は炭
素粉末含有物を配置する工程と、前記炭素粉末又は炭素
粉末含有物と前記円筒型磁器素体を加熱し、前記炭素粉
末によって前記表面酸化層を還元すること、前記円筒型
磁器素体の外周面の少なくとも一部における前記表面酸
化層の上に非還元性材料から成る第１の電極層を形成し
、且つ前記円筒型磁器素体の前記中空部の還元された領
域を介して前記半導体層に接続されるように非還元性材
料から成る第２の電極層を形成する工程とを備えた表面
再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法に係わるもの
である。

［作　用］ 本発明においては、円筒状磁器素体の中空部は炭素粉末
又はこの含有物（例えばペースト）をここにとじ込める
作用を有する。従って、量産時に複数の磁器素体の外周
面同志が接触しても酸化層の還元による絶縁低下が生じ
ない。また、卑金属を還元物質として使用した場合に、
卑金属が炉内を漂って酸化層に付着することに基づいて
生じる特性劣化に比べ、炭素を還元物質として使用した
場合における上述のような特性劣化は少ない。

［第１の実施例］ 次に、第１図（Ａ）〜（Ｃ）を参照して本発明の第１の
実施例に係わる表面再酸化型磁器コンデンサの製造方法
を説明する。

まず、高純度（９９，５％以上）のチタン酸バリウム（
ＢａＴｉＯｓ）を９４．５モル％と酸化ネオジム（Ｎｄ
２０３）５モル％と、更に鉱化材として酸化マンガン（
Ｍ　ｎ　Ｏ）を０．５モル％秤量し、アルミナボールの
入った樹脂ポットを用いて湿式混合した。次に、この混
合物を脱水及び乾燥した後に、これにセルロース系バイ
ンダを８重量％と、グリセリンを１０重量％と、水を加
え、十分に混練し、円筒状に押し出し成形した。

次に、この成形体を大気（酸化性）雰囲気中で１］００
℃、２時間焼成することによって焼結体を得、これを−
度室温まで冷却した後にＮ２９０％＋Ｈ２１０％の還元
性雰囲気中で１０００℃、２時間熱処理し、更に、大気
（酸化性雰囲気）中で９００℃、２時間熱処理（再酸化
処理）した。

これにより、第１図（Ａ）に示すように半導体層１と表
面再酸化層（誘電体層）２とから成る円筒型磁器素体３
が得られる。

次に、第１図（Ｂ）に示すように磁器素体３の中空部４
の表面再酸化層２の上に、炭素粉末と有機バインダとか
ら成る炭素を１０％含有したべ一スト層５を塗布法で形
成した。

次に、多数の磁器素体３をこれ等の外周面が互いに接触
するように加熱炉にまとめて入れて、大気中で８００℃
、２時間熱処理することによって炭素粉末含有ペースト
を熱分解させ、表面再酸化層２の中の酸素を炭素で奪い
、その部分を還元した。即ち、表面再酸化層２の一部を
還元することによってその部分を半導体層に戻した。な
お、再酸化処理後の炭素粉末の磁器素体３に対する付着
力は極めて弱いので容易に除去される。

次に、貴金属（非還元性）電極材料である銀（Ａｇ）ペ
ーストを塗布して８００℃、１５分間焼付けることによ
って、第１図（Ｃ）に示す第１及び第２の電極層６．７
を形成した。この銀ベーストの焼付処理は磁器素体をこ
れ等の外周面が互いに接触するように炉に入れた状態で
行った。第１の電極６は外周面の表面再酸化層２の上に
形成され、第２の電極７は、中空部の半導体層１に接触
するように形成されていると共に端面を通って外周面の
一部に延在するように形成されている。

得られた試料（コンデンサ）２００個の電気的特性を測
定し、その平均値を求めたところ、容量は６７５ｎＦ／
ｃｍ” ｔａｎδは２，８％、 絶縁抵抗は］−０１００以上、 直流破壊電圧は１．ＯｋＶてあった。

比較のために、炭素含有ペーストによる還元処理工程を
設けない他は、本実施例と同一の方法で磁器コンデンサ
を形成し、同一の方法で電気的特性を測定したところ、 容量は３５０ｎＦ／ｃｍ２ ｔａｎδは２．１％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧は１．２ｋＶであった。

この比較例と本実施例の容量の対比から明らかなように
、本実施例において炭素による還元作用が生じているこ
とは明らかである。

比較のために、第１図（Ｂ）の炭素含有ペースト層５の
代りに卑金属であるＺｎのペースト層を設け、外周面に
Ａｇペースト層を設けて焼付けることによって磁器コン
デンサを作り、電気的特性を測定したところ、 容量は６８０ｎＦ／ｃｍ２ ｔａｎδは３．５％、 絶縁抵抗は１０７Ω、 直流破壊電圧は０．１］ｋＶであった。

この比較例と本実施例との絶縁抵抗及び破壊電圧の対比
から明らがなように、炭素を使用することによる絶縁抵
抗及び破壊電圧の低下は極めて小さい。

炭素含有ペーストの炭素の含有量の変化による特性変化
を調べるために、炭素含有ペーストノ炭素の含有率を５
０％とし、その他は上述の実施例と同一にして磁器コン
デンサを作り、特性を調べたところ、 容量は６８０ｎＦ／ｃｖ” ｔａｎδは２．２％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧は０．９ｋＶであった。

［第２の実施例］ 第１の実施例と同一方法で第２図に示す半導体層１と再
酸化層２とから成る磁器素体３を形成し、この中空部４
に炭素粉末５ａを充填し、これを大気中で８００℃、２
時間熱処理し、しかる後、第１の実施例と同様にＡｇ焼
付電極から成る第１及び第２の電極を形成し、その電気
的特性を測定したところ、 容量は６８３ｎＦ／ｃａｂ２ ｔａｎδは２．０％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧はｏ、ｃ＋ｋｖてあった。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　炭素含有ペースト層５は中空部４の全壁面に設
けずに、一部のみに設けてもよい。

（２）　第２の電極層７を中空部４の全領域に設けても
よい。また、第２の電極層７を外周面に導出しない構成
にすることもできる。また、第Ｊの電極層６を磁器素体
３の端面上に延在させることができる。

（３）　銀量外の貴金属（非還元性金属）で電極を形成
することができる。

［発明の効果］ 上述から明らかなように、本発明は次の効果を有する。

（イ）　磁器素体に中空部を設け、この中空部の酸化層
に炭素又はこれを含有する物質を接触させて酸化層を還
元するので、量産のために複数の磁器素体の外周面同志
が互いに接触したとしても外周面における酸化層の絶縁
低下が生じない。従って、特性の良い表面再酸化型磁器
コンデンサの量産が可能になる。

（ロ）　還元物質が卑金属ではなくて炭素であるので、
所望領域以外に還元物質が付着することによる絶縁低下
が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の第１の実施例の表
面再酸化型磁器コンデンサを工程順に示す断面図、 第２図は本発明の第２の実施例の表面再酸化型磁器コン
デンサの１つの工程を示す断面図である。 １・・・半導体層、２・・・酸化層、３・・・磁器素体
、４・・・中空部、５・・・炭素含有ペースト層、６・
・・第１の電極層、７・・・第２の電極層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］円筒型半導体層と前記半導体層の表面酸化層とか
   ら成る円筒型磁器素体を用意する工程と、 前記円筒型磁器素体の中空部の表面酸化層の少なくとも
   一部に接触するように炭素粉末又は炭素粉末含有物を配
   置する工程と、 前記炭素粉末又は炭素粉末含有物と前記円筒型磁器素体
   を加熱し、前記炭素粉末によって前記表面酸化層を還元
   すること、 前記円筒型磁器素体の外周面の少なくとも一部における
   前記表面酸化層の上に非還元性材料から成る第１の電極
   層を形成し、且つ前記円筒型磁器素体の前記中空部の還
   元された領域を介して前記半導体層に接続されるように
   非還元性材料から成る第２の電極層を形成する工程と を備えた表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法
   。