JPH0568085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモノリシツクセラミツクからなる充填
層構成素子、特にコンデンサおよびこの種の充填
層構成素子の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

充填層構成素子及び特に充填層コンデンサを製
造するには普通焼結セラミツク基体から出発する
が、これは緊密な領域と多孔質の領域とから例え
ば交互層として構成され、またその多孔質領域は
一つの特別な処理工程で液状金属並びに金属合金
で含浸されている。このために必要とされている
セラミツク体は例えば西ドイツ国特許第2462007
号明細書に基づいて製造することができる。

低い処理温度を使用するため含浸材料としては
低温で溶融する金属、例えば鉛又は鉛合金が有利
である。セラミツクと含浸材料との間の一般に好
ましくない湿潤応力によりまた含浸すべき多孔質
領域の厚さが多くの場合僅少である（例えば２〜
10μｍ）ことにより、含浸処理の際加圧を施せね
ばならず、従つてこの場合いわゆる加圧含浸が問
題となる。この仕上処理は従来の技術水準から公
知である。

充填層構成素子を特にコンデンサとして使用す
るためには、セラミツク体の含浸金属の透過箇所
に適当な金属材料からなる接触部を施す。これに
は一般に銀ベース材料が選択される。この接触部
を含浸工程前にセラミツク表面に焼き付けた場合
（この場合同様に均一な多孔性を備えていなけれ
ばならない）、この接触部は含浸浴から抜き出す
際に液状含浸材料がセラミツク体の多孔質領域か
ら再流出するのを阻止する。その理由は常用の含
浸材料が接触部の銀ベース材料と部分的に合金を
作る傾向があることまたは少なくとも双方の材料
間における良好な湿潤性にある。しかし先の溶解
反応による合金形成は多孔質領域の金属充填部と
接触部との間における申し分のない電気的遷移、
すなわちいわゆる接合を保証するために必要であ
る。

しかしながら溶解反応には同時に、接触部が加
圧含浸工程中に許容し難いほど強く含浸浴により
溶解し、最悪の場合にはほとんど剥離してしまう
おそれがあるという欠点を伴なう。

英国特許出願公開第2104291号明細書によれば、
アルミニウム含有ガラスフリツトを含浸前に充填
層構成素子用のセラミツク体上に焼きつけること
が公知である。つまりこの層は含浸浴に対して抵
抗力がある。しかしこれはろう付が出来ないこと
から、以後の加工工程で付加的にろう付可能層を
第一の層上に施さなければならない。

更に欧州特許出願公開第092912号明細書には銀
又は銀合金及びガラスフリツトからなるセラミツ
ク体上に外部ターミナルを設けることが提案され
ているが、この処理はまず焼き付け、引続き硫黄
並びに硫化水素蒸気を用いて350℃〜400℃で熱処
理することにより硫化銀を塗布することにより行
われる。こうしてセラミツク体からの銀層の剥離
を阻止する。

上記の方法の場合にも更に極めて有毒な成分を
用いて作業する付加的な処理工程を実施しなけれ
ばならない。この場合ターミナルを製造する際
に、セラミツク材料を還元しそれによりセラミツ
ク体の誘電特性を低下させるおそれのある発生期
の水素が生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従つて本発明の目的は、金属充填部への良好な
電気的接合を保証するばかりでなく同時に含浸
浴、特に鉛又は鉛合金浴に対して剥離耐性が得ら
れる接触部の構造及び組成を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば特許請求の範囲第１
項の特徴部に記載した要件によつて達成される。
有利な実施態様は従属請求項に記載されており、
また付随する製造技術は方法の特許請求の範囲に
示されている。

〔作用効果〕

本発明の場合接触部は有利には銀をベースとし
て構成される。しかしこれは金又は銅層によつて
形成されていてもよいが、その際特に銅は銀と一
緒に使用することが好ましい。この場合接触部は
その露呈面、すなわち外面に、相応する合金から
なる構成成分での濃縮部を有している。濃縮部は
被覆層として構成することが有利である。この場
合濃縮部は特に、例えば化学量論的組成AgIn₂、
Ag₂In又はAg₃Inを有する金属間銀−インジウム
化合物であつてもよい。インジウムの代りに又は
インジウムと組合わせてガリウムを濃縮部用の構
成成分として使用することもできる。

本発明による充填層構成素子を得るための第１
の製造方法では、接触部を濃縮部と共に含浸工程
前にセラミツク層構造上に施す。しかし第２の製
造方法では濃縮部を含浸処理中に施すことも可能
である。この場合含浸材料として特に鉛−インジ
ウム合金を使用し、その際含浸材料は銀及びその
他の金属添加物を含有してもよい。

〔実施例〕

本発明の他の特性及び利点は以下の実施例とし
て示した図面との関連において詳述する。

第１図ないし第３図は接触部が種々の方法で構
成されている充填層構成素子を示すものである。

各図面において同一の部分には同じ符号を付
す。

次に図面を部分的に一緒に説明する。

第１図ないし第３図にはそれぞれ構成素子１の
部分図が示されており、これは交互に緊密な層と
多孔質の層２とからなる層構造を有している。多
孔質層が金属で充填されておりまた構成素子１の
側面が接触部として金属層を備えている場合には
セラミツクの誘電特性によりコンデンサを構成す
ることができる。この場合多孔質層２は特殊な方
法により一定の材料で充填させる必要がある。こ
れは公知方法で加圧又は射出含浸により行い、そ
のためには例えば鉛材料を使用する。

第１図では構成素子１上に接触部１０が外部電
極として施されている。接触部１０は多孔質の銀
からなるキヤツプ１１からなり、これは合金を形
成することにより多孔質層２の充填用含浸材料と
しての鉛と強固に接合可能である。銀キヤツプ１
１上に外側から、特に化学量論的組成AgIn₂、
Ag₂In又はAg₃Inを有する金属間銀−インジウム
化合物からなる多孔質被覆層１２を施す。

接触部１０は本来の含浸工程前に施し、これは
セラミツク体１を２度被覆することによつて行
う。第１の被覆工程で銀キヤツプ１１を製造し、
第２の被覆工程で銀−インジウム化合物からなる
被覆層１２を構成する。これらの層の製造は液状
の銀浴又は相当する金属チンキ剤に浸漬すること
により容易に行うことができる。特に２〜15重量
％のインジウムを含む銀をベースとするチンキ剤
が適している。更にガリウム添加物が20％までの
量で存在していてもよい。こうして構成された外
部電極１０は微細孔を有し、従つて構成素子１は
接触部１０と共に加圧含浸することができる。

加圧含浸を例えば鉛合金を用いて行う場合に
は、接触部１０はAg−In被覆層１２によつて溶
解に対して十分に保護される。また加圧含浸に際
して及び同時に又は引続き実施する熱処理に際し
てセラミツクを湿潤する含浸材料と接触部１０の
銀キヤツプ１１との間に合金が形成される。これ
により接触部１０と鉛充填部２を有する内部電極
との十分な電気的接合が達成される。

第２図では構成素子１上に接触部２０が純粋な
多孔質銀キヤツプとして施されている。この構成
素子を加圧含浸処理するが、その際液状の含浸材
料、特に鉛をベースとする融液にインジウムを付
加する。濾過の方法によりインジウムは特に接触
部２０の外側領域２２で銀と反応し、そこに実施
例１に記載した金属間相を形成するが、一方構成
素子１に対応する接触部２０の領域２１では十分
に純粋な銀が残留する。しかし第１図による実施
例とは異なりその範囲は分離層として明瞭に別れ
てはいない。

第３図では構成素子１は接触部３０を十分に均
質な物質からなるキヤツプとして備えている。こ
の物質はここでは銀を過剰量含む金属間銀−イン
ジウム化合物からなつている。この場合常法で銀
添加物を有する市販の銀−インジウムペーストを
使用する。被覆は例えば浸漬し、引続き焼き付け
ることにより行う。この場合接触部３０内には微
細な銀−インジウム粒子３２が統計的に分配され
ている銀マトリツクス３１が生ずる。

接触部を金属化ペーストにより施す代りに被覆
を蒸着法により、例えばスパツタにより行うこと
もできる。

上記の各実施例においては銀−インジウム成分
の濃縮部によつてその都度、本来の含浸工程で接
触部の十分な剥離耐性が保証され、また同時に含
浸に際して又は含浸後の熱処理によつて含浸材料
と接触部の材料とが合金を形成することにより電
気的接合が得られる。

接触部が銀からなる代りに周期表第１副族の他
の金属からなる場合及びインジウムの代りに周期
表第３副族の元素を使用する場合にも同様の良好
な結果が得られる。この場合重要なことは、特に
鉛に対して含浸材料として十分な耐性を示さなけ
ればならないが接触部の材料には可溶性である金
属間相を形成することである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、接触部が種々の
方法で構成されている充填層構成素子を示す部分
断面図である。 １……構成素子、２……鉛充填部、１０……接
触部、１１……キヤツプ、１２……多孔質被覆
層、２０……接触部、２１……キヤツプ、２２…
…外側領域、３０……接触部、３１……銀マトリ
ツクス、３２……銀−インジウム粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 含浸工程において金属並びに合金で湿潤され
   また外表面に接触部を備えた、緊密層と多孔質層
   とから構成されたモノリシツクセラミツクからな
   る充填層構成素子において、接触部１０，２０，
   ３０の主成分と共に含浸材料に十分に不溶性の金
   属化合物を少なくとも１種形成する成分で富化さ
   れた濃縮部１２，２２，３１を、接触部１０，２
   ０，３０の少なくとも露呈表面に含むことを特徴
   とするモノリシツクセラミツクからなる充填層構
   成素子。 ２ 濃縮部が接触部１０上に被覆層１２を形成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   充填層構成素子。 ３ 接触部１０，２０，３０が周期表第１副族の
   元素（Cu、Ag、Au）少なくとも１種含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充填層構
   成素子。 ４ 濃縮部の成分が周期表第３副族の元素（Ga、
   In、Tl）少なくとも１種含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の充填層構成素子。 ５ 接触部が主として銀からなりまた濃縮部が成
   分としてインジウムを含み、金属間銀−インジウ
   ム化合物として化学量論的組成AgIn₂、Ag₂In、
   又はAg₃Inを有する化合物の少なくとも１種が存
   在することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の充填層構成素子。 ６ 多孔質接触部を備え緊密層と多孔質層とから
   なるセラミツク体を液状の金属材料で含浸させる
   ことによつて充填層構成素子を製造する方法にお
   いて、接触部１０，３０を濃縮部１２，３２と共
   に含浸工程前にセラミツク体１に施すことを特徴
   とする充填層構成素子の製造方法。 ７ セラミツク体１を少なくとも１回被覆するこ
   とによつて接触部１０，３０を製造することを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ セラミツク体１を２回連続して被覆すること
   により接触部１０を製造することを特徴とする特
   許請求の範囲第６項又は第７項記載の方法。 ９ 少なくとも第２の被覆工程に対して、銀をベ
   ースとした金属成分を有するチンキ剤を20％まで
   インジウム及び／又はガリウム及び残りが銀の添
   加剤と共に使用することを特徴とする特許請求の
   範囲第７項又は第８項記載の方法。 １０ １回の被覆工程を行うためにチンキ剤を銀
   と混合することを特徴とする特許請求の範囲第６
   項ないし第９項のいずれか１項に記載の方法。 １１ 多孔質接触部を備え緊密層と多孔質層とか
   らなるセラミツク層構造体を液状の金属材料で含
   浸させることによつて充填層構成素子を製造する
   方法において、濃縮部２２の構成成分を含浸工程
   中に接触部２０内に挿入することを特徴とする充
   填層構成素子の製造方法。 １２ 含浸材料としてインジウム成分を２〜20モ
   ル％（有利には５モル％）有する鉛−インジウム
   合金を使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第１１項記載の方法。 １３ 含浸材料として付加的に銀を含有している
   鉛−インジウム合金を使用し、また銀及びインジ
   ウムが少なくとも部分的に金属間化合物として存
   在することを特徴とする接触部が主として銀から
   なる特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４ 含浸材料の銀含有量20モル％までであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の方
   法。 １５ インジウムを部分的にガリウムによつて代
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１２項な
   いし第１４項のいずれか１項に記載の方法。 １６ インジウムを完全に又は部分的に錫によつ
   て代えることを特徴とする特許請求の範囲第１２
   項ないし第１４項いずれか１項に記載の方法。