JPH07123096B2

JPH07123096B2 - 表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JPH07123096B2
Application number: JP21463790A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎都竹; 直人成田; 泰史井上; 洋一水野
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPH0496309A

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。

［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＋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。

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。

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_n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。

［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第１の非還元性導電ペースト層
を形成する工程と、前記第１の非還元性導電ペースト層
の形成と同時又は前もしくは後に前記半導体磁器基体の
特定された領域に第２の非還元性導電ペースト層を形成
する工程と、前記混合物層を形成した領域には酸化層が
形成されないが、前記第１及び第２の非還元性導電ペー
スト層が前記半導体磁器基体に接している領域には酸化
層が生じるように、前記第１及び第２の非還元性導電ペ
ースト層を形成したものを加熱処理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、混合物層の金属粉末は、第１の非還元性導電ペー
スト層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。

また、非還元性導電ペースト層は、銀等の貴金属（非還
元性金属）の粉末とガラスフリット（金属酸化物及び／
又は非金属酸化物）の粉末とビヒクルとから成ることが
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の形成
を阻止する働きを有する。カーボン粉末に混合される金
属粉末は、半導体磁器基体と第１の非還元性導電ペース
ト層に基づく電極との間の接続に寄与する。第１の非還
元性導電ペースト層はカーボンを含む還元性混合物の他
のコンデンサ素子に対する不要な付着や、加熱炉の中へ
の飛散を防ぐ。

［実施例］次に、第１図〜第４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（BaTi
O₃）を94.5モル％と、酸化ネオジム（Nd₂O₃）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。

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。

次に、半導体磁器基体１の一方の主表面上に、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２を第２図に示すように形成した。

次に、銀粉末とガラスフリット（例えばBbO−B₂O₃−SiO
₂又はこのPbOの代わりにCaO、MgO又はNa₂Oを含むもの）
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３図に示すように金属含有カーボン粉末層２を
覆うように印刷法で塗布して第１の導電ペースト層を形
成し、これを乾燥することによって第１の電極層３を形
成した。また、半導体磁器基体１の他方の主表面上に非
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
して第２の導電ペースト層を形成し、これを乾燥するこ
とによって第２の電極層４を形成した。

次に、第３図に示すものに800℃、２時間の再酸化処理
兼焼付処理を施して再酸化層５及び第１及び第２の電極
4a、5aを形成した。この加熱処理時にカーボン粉末は半
導体磁器基体１の表面に酸化層が生じることを阻止す
る。一方、非還元性導電ペーストに基づく第１及び第２
の電極層３、４の中にはガラスフリットが含まれている
ので、これが半導体磁器基体１の表面領域に液相拡散す
ること又は酸素が拡散することによて再酸化層５を形成
される。なお、第１及び第２の電極層３、４で覆われて
いない半導体磁器基体１の表面は酸化性雰囲気の中の酸
素に基づいて酸化される。

金属含有カーボン粉末層２のカーボン粉末（大気中での
反応開始温度約500℃）のほとんどは酸化されて焼失す
るが、金属粉末（銀）は残留して電極2aとなり、半導体
磁器基体１と第１の電極3aとの電気的接続に寄与する。
銀から成る電極相2aは銀焼付電極から成る第１の電極3a
に対して良好に接着する。なお、量産時にコンデンサ阻
止同志が接触することがあるが、金属含有カーボン粉末
層２は銀ペーストから成る第１の電極層３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673nF/cm²、 tanδは2.8％、絶縁抵抗（IR）は10¹⁰Ω以上、破壊電圧は直流0.9kV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。

（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3a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、静電容量が703nF/cm²、 tanδか12.5％、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675nF/cm²、 tanδが2.4％、絶縁抵抗が10¹⁰Ω以上、破壊電圧が1.0kVであった。

（４）金属粉末が50重量％の場合は、静電容量は672nF/cm²、 tanδが2.3％、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670nF/cm²、 tanδが2.4％、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358nF/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、第１図の半導体磁器基体１の表面に再酸
化層を形成し、この再酸化層の第１の領域上に第１の電
極を形成するためにZnペースト層（還元性ペースト層）
を形成し、再酸化層の第２の領域上に銀ペースト層（非
還元性ペースト層）を形成し、これ等の焼付処理を施す
ことによってコンデンサを得、実施例と同様に特性を測
定したところ、静電容量が690nF/cm²、 tanδが3.9％、絶縁抵抗が10⁷Ω以上、破壊電圧が0.11kV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
3aの金属と同一の銀であることが望ましいが、第１の電
極3a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。

［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】

第１図、第２図、第３図及び第４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……金属含有カーボン粉末
層、３……第１の電極層、４……第２の電極層、５……
酸化層。

Claims

【特許請求の範囲】

【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
ように第１の非還元性導電ペースト層を形成する工程
と、前記第１の非還元性導電ペースト層の形成と同時又は前
もしくは後に前記半導体磁器基体の特定された領域に第
２の非還元性導電ペースト層を形成する工程と、前記混合物層を形成した領域には酸化層が形成されない
が、前記第１及び第２の非還元性導電ペースト層が前記
半導体磁器基体に接している領域には酸化層が生じるよ
うに、前記第１及び第２の非還元性導電ペースト層を形
成したものを加熱処理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。