JPH0496308A - 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、表面再酸化型（１１１元再酸化型）半導体磁
器コンデンサの製造方法に関する。

［従来の技術］ 典型的な表面再酸化型半導体磁器（セラミック）コンデ
ンサを製造する際には、磁器材料の成形体を大気中（酸
化性雰囲気）で焼結させた後に、Ｎ２＋ｉｉ２の還元性
芥囲気中Ｔｆ還元処理して半導体磁器基体を得、１．か
る後、再び酸化性雰囲気中で焼成することによって半導
体磁器基体の表面に１０＝２０μｍ程度：の表面再酸化
層即ち誘電体層を形成１２、この誘電体層上に一対の金
属電極を設りる。

この秤のコンデンサでは半導体磁器部分が等価的に電極
として機能するので、一方の金属電極と半導体磁器部分
との間に第１の容量が得られ、他方の金属電極と半導体
磁器部分との間に第２の容量が得られ、第１及び第２の
容ｎが直列接続される。この結果、静電容量の大幅な増
大が不可能になる。

上述のような問題を解決するために、研磨によって表面
再酸化層の一部を除去１−で半導体磁器部分を露出させ
、ここに一方の金属電極を設けることが提案されている
。これによれば、表面再酸化層の厚みを実効的に１／２
にしたことになり、大きな容量が得られる。

また、別の方法として、表面再酸化層の上に一方の電極
を得るために非還元性金属（例えば銀）のペーストを塗
布し、また他方の電極を得るために還元性金属（Ｚ、等
の卑金属）のペーストを塗布し、その後焼付処理するこ
とによって還元性金属（卑金属）の下の表面再酸化層を
還元し、半導体磁器部分に対する電極接続を達成する方
法がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前者の研磨による方法には、表面再酸化層及
び半導体磁器にマイクロクラックが発生し、信頼性が低
下するという問題がある。勿論、マイクロクラックの発
生を防ぐように研磨することは可能であるが、生産効率
が大幅に低下し、量産が困難になる。

後者の還元性金属（卑金属）を塗布して焼付ける方法を
採用すると、量産時に還元性金属が別の素子に接触し、
その部分が還元されて絶縁性が大幅に低下することがあ
る。更にまた、焼付炉内に還元性金属（卑金属）が飛散
し、これが自己又は他の素子に付着し、その部分の絶縁
劣化が起り、信頼性か低下する。

そこで、本発明の目的は、信頼性の低下を招くことなし
に容量の大きい表面再酸化型半導体磁器コンデンサを量
産することができる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、半導体磁器基体を
形成する工程と、前記半導体磁器基体を酸化性雰囲気で
加熱することによって前記半導体磁器基体の表面に酸化
層を形成する工程と、前記酸化層の特定された領域上に
カーボン粉末と金属粉末との混合物層を形成し、この混
合物層を覆うように非還元性導電ペースト層層を形成す
る］−程と、前記導電ペースト層を形成したものを加熱
処理して前記酸化層を前記カーボン粉末に基づいて還元
する工程とを含む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。

なお、混合物の金属粉末は、非還元性導電粉末の金属と
同−又はこれとの接着性の良いものであることが望まし
い。

また、カーボン粉末に基づく還元工程の前に、酸化層上
に非還元性導電ペーストから成るもう１つの電極層を設
け、カーボン粉末に基づく還元工程の加熱処理で同時に
焼付けることが望ましい。

［作用コ 本発明において使用されるカーボン粉末は酸化層を還元
する働きを有する。カーボン粉末に混合される金属粉末
は酸化層を還元した領域（半導体磁器）に対する電気的
接続に使用される。非還元性導電ペースト層は、還元性
の混合物が他のコンデンサ素子に不要に付着したり、炉
の中に飛散することを防ぎ、最終的には電極となる。

［実施例］ 次に、第１図〜第５図を参照して本発明の実施例に係わ
る表面再酸化型半導体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（
ＢａＴＩＯｉ）を９４．５モル％と、酸化ネオジム（Ｎ
ｄ　２０．）を５モル％と、鉱化剤として酸化マンガン
（ＭｎＯ，）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、この混合物を脱水し、乾燥した後、これに有機バ
インダーを添加し、８００〜ＬＯＯＯｋｇ／Ｃシの圧力
て直径１０１Ｉｌ１１、厚みＱ、５ｍｍの円板に成形し
た。

次に、この成形体を大気中（酸化性雰囲気中）で１３０
０℃、２時間焼成して焼結体を得た後に、−度冷却し、
その後、この焼結体にＮ２９０％十Ｈ２１０％の還元性
雰囲気中で１０００”Ｃ１２時間の還元処理を施し、第
１図に示す円板状の半導体磁器基体１を得た。

次に、この半導体磁器基体１に大気中（酸化雰囲気）で
９００℃、２時間の再酸化処理を施して第２図に示すよ
うに半導体磁器基体１の表面に均−な再酸化層（誘電体
層）２を形成１．　ｔ、ニー　、。

次に、半導体磁器基体１の一方の主表面の再酸化層２の
上に、１重量％の非還元性金属粉末（Ａｇ粉末）と９９
重景％のカーボン粉末とから成る混合物と有機バインダ
ーとビヒクルとから成る導電性ペースト（混合物へ有１
１５０重二％）を印刷法で塗布１７、乾燥することによ
って混合物局部ぢ金次に、銀粉末とガラスフリットとビ
ヒクルとから成る銀ベースト即ち非還元性導電ベースト
を第４図に示すように金属含有カーホン粉末層３を覆う
ように印刷法で塗布し、乾燥ずろことによって第１の電
極層４を形成した。また、半導体磁器基体１の他方の主
表面の再酸化ＩＶ４２の上に非還元性導電ベーストであ
る銀ベースト（銀粉末とガラスフリットとビヒクルから
成るベースｌ−）を印刷法で塗布し、乾燥することによ
って第２の電極層５を形成した。

次に、第４図に示すもの（ご８００℃、１５分の焼付処
理を施ｌ、て第１および第２の電極４ａ、５ａを形成ｊ
また。この焼付処理時にカーボン粉末は再酸化層２の酸
素を奪って燃焼し、再酸化層２を還元！１．て半導体磁
器に戻す。カーボン粉末に混入されている金属粉末は残
留し、第５図に示すように電極層３ａとなる。同時に第
１及び第２の電極層４．５は第１及び第２の銀焼トｊ電
極４ａ、５ａになる。この電極層３ａは銀から成り、半
導体磁器基体１に対１、て良好に密若ｊ−でいると共に
、鍋焼付電極４ａに対しても良好に密着する。なお、量
産時にコンデンサ素子同志か接触することがあるが、金
属含有力〜ボン粉末層３は銀べ・−ストがら成る第１の
電極層４で覆われているので、他のコンデンサ素子に付
着１．ない。

このコンデンサの２０℃における電気的特性を測定した
ところ、 静電容量は５７１　ｎＦ　／ｅａｒ２ ｔ、ａ　ｎδは２．８％、 絶縁抵抗（ＩＲ）はＩＱｌｏΩ以上、 破壊電圧は直流１．ＯｋＶであった。

カーボン粉末に対する金属粉末の量をｆ’Ｊ々変えた他
は、−に連と同一の方法でコンデンサを作り、同様に電
気的特性を測定しｔ−りころ次のよう（、−なった。

（１）　金属粉末か零％であり、カーボン粉末のみの場
合には、第１の鍋焼付電極４ａと半導体磁器基体１との
間かオーブン状態になり、コンデンサが得られなかっｔ
−０ （２）　金属粉末か０．１重量％の場合は、静電容量は
６９８ｎＦ／ｃｍ２ Ｌａｎδが１０，５％、 絶縁抵抗か１０１０Ω以上、 破壊電圧は０，１ｌ（Ｘ／てあった。

（３）　金属粉末か１０重皿％の場合は、静Ｎ　ｇ　ｍ
は６７４ｎＦ／（ａ＋” Ｌａｎｆ５が２１％、 絶縁抵抗が１０１０Ω以上、 破壊車圧が１．１ｋＶであった。

（４）　金属粉末が５０．ｉＴ！晟％の場合は、静電容
量は６７３　ｎＦ　／ｃｍ２ １、ａ　ｎδかフ、０％、 絶縁抵抗か１０１０Ω以ト、 破壊電圧かｏ　　９ｉｖであった。

（５）　金属粉末が９０重量％の場合は、静電容量は６
６９ｎＦ／ｃａｉ２ ｔ　ａ　ｎδか２．５％、 絶縁抵抗が１０１０Ω以上、 破壊電圧が０，９ｋＶであった。

（６）　金属粉末が１００重飲丸くカーボン粉末零重象
％）の場合には、 静電容量か３５１　ｎＦ　／ｅｌｌ！”ｔａｎ　　δ　
が　２．０％　、 絶縁抵抗か１０１０Ω以上、 破壊電圧が１．２ｋＶてあった。

比較例と１．て、カーボン粉末と金属粉末の混合物の代
りに、Ｚｎ　　（還元性金属）を含むペーストを塗布（
２て再酸化層２を還元した構造のコンデンサを作り、同
様に特性を測定したところ、静電容量が６８０ｎＦ／ｃ
− ｔａｎ　δ　が　３　、　５　％、 絶縁抵抗が１０７Ω、 破壊電圧が０．１３ｋＶであった。

以上の実施例及び比較例から明らかなように、金属粉末
が１〜９０重量％の範囲において、金属粉末１００重量
％の場合及びＺｎを使用する場合よりも良い電気的特性
を得ることができる。

［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）　カーボン粉末と混合する金属粉末は第１の電極
４ａの金属と同一の銀であることが望ましいが、第１の
電極４ａに対する接着性が良く、且つ焼付温度で溶融し
ない融点を有する金属であればどのようなものでもよい
。

（２）　円筒型コンデンサの製造にも適用可能である。

（３）　各加熱処理の温度を、磁器材料、電極材料の種
類の変化に応じて種々変えることができる。例えば酸化
焼成の温度を１１００〜１４００℃の範囲、還元処理の
温度を８００〜１２００℃の範囲、再酸化処理の温度を
７００〜１１００℃の範囲の任意の温度にすることがで
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）　カーボン粉末と金属粉末との混合物から成る還
元性を有する層を非還元性金属層で覆って焼付処理する
ので、焼付処理時に還元性物質（カーボン）が自己又は
別の製品の不要箇所に付着して特性劣化を生じさせない
。

（ロ）　カーボン粉末に金属粉末が混入されているため
、カーボンが酸化（燃焼）した後の電気的接続を良好に
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図、第２図、第３図、第４図及び第５図は本発明の
実施例に係わる表面再酸化型半導体磁器コンデンサを製
造工程順に示す断面図である。 １・・・半導体磁器基体、２・・・酸化層、３・・・金
属含有カーボン粉末層、４・・・第１の電極層、５・・
・第２の電極層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］半導体磁器基体を形成する工程と、 前記半導体磁器基体を酸化性雰囲気で加熱することによ
   って前記半導体磁器基体の表面に酸化層を形成する工程
   と、 前記酸化層の特定された領域上にカーボン粉末と金属粉
   末との混合物層を形成し、この混合物層を覆うように非
   還元性導電ペースト層を形成する工程と、 前記導電ペースト層を形成したものを加熱処理して前記
   酸化層を前記カーボン粉末に基づいて還元する工程と、 を含むことを特徴とする表面再酸化型半導体磁器コンデ
   ンサの製造方法。