JPH0532890B2 - - Google Patents

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。従つて、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
再酸化層の和になり、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つ
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、これを焼付けるこ
とによつ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1/2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
にマイクロラツクが発生し、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
ラツ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が漂つて磁器
素体の不要領域に付着し、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、半導体磁
器材料の円筒形の成形体を得る工程と、前記成形
体を焼結し且つ半導体化することによつて円筒形
半導体磁器を得る工程と、前記円筒形半導体磁器
の中空部の壁面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を伴なつた
前記半導体磁器を酸化性雰囲気で熱処理すること
によつて前記半導体磁器の前記炭素粉末又は炭素
粉末含有物が接触していない表面に酸化層を形成
する工程と、前記酸化層の少なくも一部上に非還
元性材料から成る第１の電極層を形成し、前記炭
素粉末又は炭素粉末含有物のために酸化が阻止又
は抑制された領域の少なくとも一部を含むように
非還元性材料から成る第２の電極を形成する工程
とを備えた表面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。従つて、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
を漂つ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〜Ｄ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（BaTiO₃）を94.5モル％と酸化ネオジム
（Nd₂O₃）５モル％と、鉱化材として酸化マンガ
ン（MnO）を0.5モル％秤量し、アルミナボール
の入つた樹脂ポツ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、
1300℃、２時間焼成することによつて焼結体を
得、これを一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
理して第１図Ａに示す円筒形半導体磁器１を得
た。

次に、第１図Ｂに示すように、半導体磁器１の
中空部２の壁面に接触するように炭素粉末と有機
バインダとから成る炭素を10％含有したペースト
層３を塗布法で形成した。

次に、炭素ペースト層３を有する半導体磁器１
の多数を外周面が互いに接触するように炉の中に
同時に入れ、大気（酸化性雰囲気）中で900℃、
２時間熱処理（再酸化処理）することによつて第
１図Ｃに示すように半導体磁器１の表面上に表面
再酸化層（誘電体層）４を生成させた。半導体磁
器１の中空部２の表面は炭素粉末が雰囲気中の酸
化を奪う作用（還元作用）のために酸化されな
い。なお、再酸化処理時にペーストの有機バイン
ダは焼失するので、炭素粉末の半導体磁器１の表
面に対する付着力は極めて弱く、これを容易に除
去することができる。

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
ることによつて、第１図Ｄに示す第１及び第２の
電極層５，６を形成した。この銀ペーストの焼付
処理は表面再酸化層４が互いに接触するように多
数の磁器素体を炉に同時に入れた状態で行つた。
第１の電極５は外周面の表面再酸化層４の上に形
成され、第２の電極６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つ
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670nF／cm²、 tanδは2.8％、 絶縁抵抗は10¹⁰Ω以上、 直流破壊電圧は1.0kVであつた。

比較のために、炭素含有ペースト層３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であつた。

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
３の設けないで半導体磁器１の全表面に表面再酸
化層を形成し、その後中空部２にZnのペースト
層を設けて表面再酸化層を還元して一方の電極と
し、外周面にAgペースト層を設けて焼付けるこ
とによつて他方の電極とした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0.13kVであつた。

この比較例と本実施例との絶縁抵抗及び破壊電
圧の対比から明らかなように、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、炭素含有ペーストの炭
素の含有率を50％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674nF／cm²、 tanδは2.3％、 絶縁抵抗は10¹⁰Ω以上、 直流破壊電圧は0.9kVであつた。

［第２の実施例］ 第１の実施例と同一方法で第２図に示す円筒形
の半導体磁器１を作り、この中空部２に炭素粉末
３ａ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の実施例と同様に表面再
酸化層及び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679nF／cm²、 tanδは2.1％、 絶縁抵抗は10¹⁰Ω以上、 直流破壊電圧は0.9kVであつた。

［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３は中空部２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６を中空部２の全領域に設けて
もよい。また、第２の電極層６を外周面に導出
しない構成にすることもできる。また、第１の
電極層５を磁器素体の端面上に延在させること
ができる。

(3) 銀以外の貴金属（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) 半導体磁器に中空部を設け、この中空部に炭
素又はこれを含有する物を接触させることによ
つて、再酸化処理と同時に非酸化領域を得るこ
とができるので、量産性が向上する。

(ロ) 中空部に炭素又は炭素含有物を入れるので、
多数の半導体磁器が互いに接するように炉内に
配置されても、表面再酸化層の形成と炭素が妨
害しない。

(ハ) 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，Ｄ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…半導体磁器、２…中空部、３…炭素含有ペ
ースト層、４…表面再酸化層、５…第１の電極
層、６…第２の電極層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体磁器材料の円筒形の成形体を得る工程
   と、 前記成形体を焼結し且つ半導体化することによ
   つて円筒形半導体磁器を得る工程と、 前記円筒形半導体磁器の中空部の壁面の少なく
   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を伴なつた前
   記半導体磁器を酸化性雰囲気で熱処理することに
   よつて前記半導体磁器の前記炭素粉末又は炭素粉
   末含有物が接触していない表面に酸化層を形成す
   る工程と、 前記酸化層の少なくとも一部上に非還元性材料
   から成る第１の電極層を形成し、炭素粉末又は炭
   素粉末含有物のために酸化が阻止又は抑制された
   領域の少なくとも一部を含むように非還元性材料
   から成る第２の電極を形成する工程と 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。