JPH07123095B2 - 表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法 - Google Patents
表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法Info
- Publication number
- JPH07123095B2 JPH07123095B2 JP21463690A JP21463690A JPH07123095B2 JP H07123095 B2 JPH07123095 B2 JP H07123095B2 JP 21463690 A JP21463690 A JP 21463690A JP 21463690 A JP21463690 A JP 21463690A JP H07123095 B2 JPH07123095 B2 JP H07123095B2
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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（還元再酸化型）半導体磁器コ
ンデンサの製造方法に関する。
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、磁器材料の成形体の大気中（酸
化性雰囲気）で焼結させた後に、N2＋H2の還元性雰囲気
中で還元処理して半導体磁器基体を得、しかる後、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
形成し、この誘電体層上に一対の金属電極を設ける。
ンサを製造する際には、磁器材料の成形体の大気中（酸
化性雰囲気）で焼結させた後に、N2＋H2の還元性雰囲気
中で還元処理して半導体磁器基体を得、しかる後、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
形成し、この誘電体層上に一対の金属電極を設ける。
この種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
容量が直列接続される。この結果、静電容量の大幅な増
大が不可能になる。
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
容量が直列接続される。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して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。
再酸化層の一部を除去して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（Zn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。
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（Zn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。
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、信頼性が低下する。
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、信頼性が低下する。
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。
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。
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
同一又はこれとの接着性の良いものであることが望まし
い。
同一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。
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］ 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。
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。
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（BaTi
O3）を94.5モル％と、酸化ネオジム（Nd2O3）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。
O3）を94.5モル％と、酸化ネオジム（Nd2O3）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、800〜1000kg/cm2の圧力で直径10m
m、厚み0.5mmの円板に成形した。
インダーを添加し、800〜1000kg/cm2の圧力で直径10m
m、厚み0.5mm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1300
℃、２時間焼成して焼結体を得た後に、一度冷却し、そ
の後、この焼結体にN2 90％＋H2 10％の還元性雰囲気中
で1000℃、２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。
℃、２時間焼成して焼結体を得た後に、一度冷却し、そ
の後、この焼結体にN2 90％＋H2 10％の還元性雰囲気中
で1000℃、２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の表面に均一な再酸化層（誘電体
層）２を形成した。
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の表面に均一な再酸化層（誘電体
層）２を形成した。
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重量
％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（混合物含有量50重
量％）を印刷法で塗布し、乾燥することによって混合物
層即ち金属含有カーボン粉末層３を第３図に示すように
形成した。カーボン粉末の反応開始温度は大気中で約50
0℃である。
上に、１重量％の非還元性金属粉末（Ag粉末）と99重量
％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（混合物含有量50重
量％）を印刷法で塗布し、乾燥することによって混合物
層即ち金属含有カーボン粉末層３を第３図に示すように
形成した。カーボン粉末の反応開始温度は大気中で約50
0℃である。
次に、銀粉末とガラスフリットとビヒクルとから成る銀
ペースト即ち非還元性導電ペーストを第４図に示すよう
に金属含有カーボン粉末層３を覆うように印刷法で塗布
し、乾燥することによって第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層２の
上に非還元性導電ペーストである銀ペースト（銀粉末と
ガラスフリットとビヒクルから成るペースト）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。
ペースト即ち非還元性導電ペーストを第４図に示すよう
に金属含有カーボン粉末層３を覆うように印刷法で塗布
し、乾燥することによって第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層２の
上に非還元性導電ペーストである銀ペースト（銀粉末と
ガラスフリットとビヒクルから成るペースト）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図に示すものに800℃、15分の焼付処理を施
して第１および第２の電極4a、5aを形成した。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を還元し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の銀焼付電極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に対して良好
に密着していると共に、銀焼付電極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が接触す
ることがあるが、金属含有カーボン粉末層３は銀ペース
トから成る第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しない。
して第１および第２の電極4a、5aを形成した。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を還元し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の銀焼付電極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に対して良好
に密着していると共に、銀焼付電極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が接触す
ることがあるが、金属含有カーボン粉末層３は銀ペース
トから成る第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しない。
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671nF/cm2、 tanδは2.8％、 絶縁抵抗（IR）は1010Ω以上、 破壊電圧は直流1.0kVであった。
ころ、 静電容量は671nF/cm2、 tanδは2.8％、 絶縁抵抗（IR）は1010Ω以上、 破壊電圧は直流1.0kVであった。
カーボン粉末に対する金属粉末の量を種々変えた他は、
上述と同一の方法でコンデンサを作り、同様に電気的特
性を測定したところ次のようになった。
上述と同一の方法でコンデンサを作り、同様に電気的特
性を測定したところ次のようになった。
（１） 金属粉末が零％であり、カーボン粉末のみの場
合には、第１の銀焼付電極4aと半導体磁器基体１との間
がオープン状態になり、コンデンサが得られなかった。
合には、第１の銀焼付電極4aと半導体磁器基体１との間
がオープン状態になり、コンデンサが得られなかった。
（２） 金属粉末が0.1重量％の場合は、 静電容量は698nF/cm2、 tanδが10.5％、 絶縁抵抗が1010Ω以上、 破壊電圧は0.1kVであった。
（３） 金属粉末が10重量％の場合は、 静電容量は674nF/cm2、 tanδが2.1％、 絶縁抵抗が1010Ω以上、 破壊電圧が1.1kVであった。
（４） 金属粉末が50重量％の場合は、 静電容量は673nF/cm2、 tanδが2.0％、 絶縁抵抗が1010Ω以上、 破壊電圧が0.9kVであった。
（５） 金属粉末が90重量％の場合は、 静電容量は669nF/cm2、 tanδが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重量％（カーボン粉末零重量
％）の場合には、 静電容量が351nF/cm2、 tanδが2.0％、 絶縁抵抗が1010Ω以上、 破壊電圧が1.2kVであった。
％）の場合には、 静電容量が351nF/cm2、 tanδが2.0％、 絶縁抵抗が1010Ω以上、 破壊電圧が1.2kVであった。
比較例として、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して再酸化
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/cm2、 tanδが3.5％、 絶縁抵抗が107Ω以上、 破壊電圧が0.13kVであった。
に、Zn（還元性金属）を含むペーストを塗布して再酸化
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/cm2、 tanδが3.5％、 絶縁抵抗が107Ω以上、 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。
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。
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。
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80
0〜1200℃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。
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80
0〜1200℃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追の効果を有する。
（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。
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。
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。
第１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。
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)
- 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21463690A JPH07123095B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21463690A JPH07123095B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496308A JPH0496308A (ja) | 1992-03-27 |
| JPH07123095B2 true JPH07123095B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16659029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21463690A Expired - Lifetime JPH07123095B2 (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123095B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-13 JP JP21463690A patent/JPH07123095B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0496308A (ja) | 1992-03-27 |
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