JPS6231108A

JPS6231108A - セラミツクコンデンサ

Info

Publication number: JPS6231108A
Application number: JP17012585A
Authority: JP
Inventors: 道夫西田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1985-08-01
Filing date: 1985-08-01
Publication date: 1987-02-10
Also published as: JPH0587005B2

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１この発明は、半導体セラミックコンデンサ、特に絶縁層
と半導体層とを有するセラミックスを利用した半導体セ
ラミックコンデンサに関する。

［従来の技術１従来より、還元再酸化型と称されている半導体セラミッ
クコンデンサが公知である。この種のセラミックコンデ
ンサは、第４図に示すように、半導体セラミックス１の
外周表面に絶縁層２が形成′°゛されており、該絶縁層
の外側に容出取出しのための電極３，４が形成された構
成を有する。

上記した還元再酸化型と称されている半導体セラミック
コンデンサは、通常、下記の工程で形成される。

まず、たとえばチタン酸バリウム系磁器組成物を成型し
た侵、大気中にて第１回目の焼結を行ない、全体が絶縁
体であるセラミックスを得る。次に、たとえば窒素ガス
雰囲気下のような還元雰囲気中にて、第２回目の焼成、
すなわち還元焼成を行ない、全体を半導体化する。さら
に、大気中にて３回目の熱処理を行ない、半導体セラミ
ックスの表面に薄い絶縁Ｍ２を形成する。最後に、電極
３．４を形成するために、導電性ペーストを塗布し、焼
付けることにより、すなわち４回目の熱処理を行なうこ
とにより、第４図に示した半導体セラミックコンデンサ
を得る。

［発明が解決しようとする問題点］上記したように、従来の還元再酸化型半導体セラミック
コンデンサを得るには、大気中焼結−還元焼成一大気中
熱処理一電極焼付けと、４度の熱処理工程を実施しなけ
ればならない。よって、多数の熱処理を順次行なわなけ
ればならないため、必然的にコストが高くつくという問
題があった。

また、第４図に示した還元再酸化型の半導体セラミック
コンデンサでは、絶縁ｌ１１２が、半導体セラミックス
１の外周面全体に形成される。よって、容量を生じる部
分は、一方の電極３と半導体セラミックス１で囲まれた
絶縁層領域と、半導体セラミックス１と他方の？ｔ１極
４とで挾まれた絶縁層領域の２種存在する。したがって
、電極３．４間には、２個の容量が直列接続された状態
となっており、大容量化の妨げどなっている。よって、
７ＩＩ４ｉ３あるいは電極４のいずれか一方側に絶縁層
２を形成しなければ、容量をほぼ２倍にし得るとも考え
られる。しかしながら、還元再酸化型半導体セラミック
コンデンサは上記の工程を経て形成されるものであるた
め、いずれか一方側においてのみ絶縁層を形成せずにお
くことは極めて困難である。

それゆえに、この発明の目的は、大容量化を果たすこと
ができるとともに安価に製造し得る構造の半導体セラミ
ックコンデンサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段〕この発明は、絶縁層および該絶縁層の両側に形成された
半導体層を有するセラミックスと、各半導体層の表面に
形成された電極とを備えることを特徴とする、ヒラミッ
ク・コンデンサである。

［作用１この発明では、絶縁層の両側に半導体層が形成されてい
るセラミックスが用いられる。したがって、各半導体層
の表面に形成された電極により取出される８恐は、半導
体層間に存在する１個の絶縁層に由来する容量のみとな
る。よって、理論的には、従来の還元再酸化型と称され
ている半導体ヒラミックコンデンサに比べて、同一形状
でほぼ２倍の容量を得ることが可能とされている。また
、以下の実施例の記載から明らかなように、上記構成を
有するセラミックコンデンサは、チタン酸バリウム等の
強誘電体セラミックスに、還元性の強い電極ペーストを
塗布し、焼付けることにより、各電極側のセラミックス
部分を半導体化することによって形成され得る。よって
、還元再酸化型セラミックコンデンサに比べて、焼成工
程を飛躍的に減らすことができ、コストを大幅に低減す
ることが可能とされている。

［実施例の説明］第１図に示すように、この発明の一実施例のセラミック
コンデンサでは、絶縁層１０と、絶縁層１ｏの両側に形
成された半導体１ｉ１１１１．１２とを有するセラミッ
クス１３が用いられる。各半導体１１１！１１．１２の
外側には、容量を取出すための電極１４．１５が形成さ
れている。したがって、電極１４．１５間で取出される
容■は、半導体層１１．１２間に存在する絶縁層１０に
のみ由来する。

すなわち、第４図に示した従来のセラミックコンデンサ
のように容量を直列に接続された構成となっていないこ
とがわかる。したがって、同一形状であれば、理論的に
、はぼ２倍の容量が得られることがわかる。

なお、第１図に示した実施例では、絶縁層１０の厚みは
、セラミックス１３の外周部で厚くされており、中央領
域に行くに従って漸次薄くなるように形成されている。

これに伴って、半導体層１１．１２は、逆に中央領域で
厚く、セラミックス１３の外周部に行（に従い薄く形成
されている。

このように、外周部において絶縁層１０の厚みが厚くさ
れているので、外周端面における短絡を防止することが
できるとともに、耐衝撃性も高められている。

上述のように、絶縁層１０の厚みを外周部と中央を異な
らせるには、後述する製造過程において、電極１４．１
５の形成位置、ならびに熱地］！！温度および時間を調
整することにより達成される。電ｆｆ１１４．１５は、
還元作用を有するＡＡなどで形成され、この形成に際し
半導体！１１．１２が形成されるからである。

次に、第１図に示したセラミックコンデンサの製造方法
につき説明する。まず、チタン酸バリウムのような誘電
体磁器組成物を所望の形状に成形し、次に、第２図に示
ずように、ＡｆＬなどの還元性に富む導電性材料を主成
分とする５７Ｉｉ性ペースト１６．１７を塗布する。さ
らに、７８０’Ｃ〜８２０℃程度の温度で熱処理し、導
電性ペースト１６．１７を焼付けるとともに、半導体１
１１．１２を形成し、第１図のセラミックコンデンサを
得ることができる。この電極１４．１５の焼付けに際し
半導体層１１．１２が形成されるのは、電極が、Ａｎな
どの還元作用の強い導電性成分を含む導電性ペーストに
より形成するため、セラミックス中の酸素が電極１４．
１５中に取り込まれ、そのため電極１４．１５近傍のセ
ラミックス領域が還元されるからである。

この発明のセラミックコンデンサを製造するに際し用い
られる磁器組成物材料としては、上記したチタン酸バリ
ウム系磁器組成物の他、チタン酸ストロンチウム系、酸
化チタン系などが用いられる。また、電極１４．１５を
構成する導電性成分としでは、Ａｍの他、Ｚｎのような
他の還元性の強い材料を用いることができる。

なお、第１図に示した実施例では、絶縁層１０はセラミ
ックスの外周面から中央領域に行くに従い漸次その厚み
が薄く形成されていたが、第３図に示づように、はぼ均
一の厚みの絶縁層２０および半導体［２１，２２からな
るセラミックス２３を用いたセラミックコンデンサも、
この発明に包含されるものであることを指摘しておく。

ここでも、電極２４．２５間で取出される容色は、絶縁
ｆｆ１２０に由来するものだけであり、したがって従来
の還元再酸化型セラミックコンデンサに比べて大ぎな容
■の得られることがわかる。

次に、具体的実験例につき説明する。

友１１原料トシテ、Ｂａ　Ｔｉ　Ｏｎ　、　Ｃｅ　０２　、Ｎ
ｄ　２ｏ３およびＺｒＯ２を主成分として、Ｍｌｌ　Ｃ
ＯｓおよびＳｒ　０２を添加物として用い、その内生成
分の割合を下記の値となるように秤量した。

Ｂａ　Ｔｉ　Ｏｓ　　９２モル％ＣｅＯ２３Ｔニル％ｘｄ２ｏ−２モル％ ’Ｚ−ｒ　０２　　　　３モル％上記主成分に対し、添加物として、ＭｎＣＯ２を０．３
ｆｉａ％、３ｉ０２を０．１！！１％添ＩＪＯシた。

上記のようにして得られた原料を湿式混合し、しかる後
脱水、乾燥した。得られ！、：乾燥粉末を彰）砕し、粉
砕物にバインダを加え混合を行なった。

次に、１０００　ｋａ／ｃｍ２の圧力下で成Ｊ杉し、得
られた成形物を最高温ＩＩ［１３８０℃に４０分間雑持
し、ａｉ径１りｎ＋ｍ、厚み０．３ＩＩＩＩｌｌの円板
型の磁器を得た。上記円板型の磁器の両主面にアルミペ
ーストをスクリーン印刷法により塗布した。アルミペー
ストは、ホウケイ酸鉛系のガラスフリットを含むものを
用い、より具体的には、以下の１１成ｈ＼らなるものを
用いた。

Ａ痣粉末：３５重量％、ホウケイ酸鉛系ガラスフリット
：３０１１ｆｆｉ％および有機質ビヒクル：３５重但％なお、ホウケイ酸鉛系ガラスフリットは、下記の組成を
有するものである。

１）ｂ　、　０４　６４ｍｆｆ１％５ｉ０２２５盾屋％８２０、　９重量％ＡｆＪ、２０ｓ　　２重量％また、有機質ビヒクルとしては、エチルセルロースを、
溶剤であるα−テレピネオールで希釈したものを用いた
。

次に、各磁器円板に熱処理を行ない、Ａｍからなる電極
を焼付は形成した。

下記の表に、この焼付は温度と、静電容ｆｉ（Ｃ８）、
誘電体損失（Ｄ　Ｆ　）および絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）
との関係を示す。なお、静電容量およびＭ電体損失は、
いずれも周波数１ｋＨ２で測定した値である。

（以下余白）上記の表から明らかなように、熱処理温度を上げるにつ
れ、大きな静電容ａの得られることがわかる。もっとも
、この熱処理温度の適正な範囲は、７８０〜８２０℃で
ある。７８０℃未満では、大きな静電容量が得られない
からであり、他方、８２０℃を越えると静電容量は大き
くなるものの、誘電体損失の値が大きくなるとともに、
絶縁破壊電圧の値が大幅に低下するからである。

［発明の効果］以上のように、この発明では、半導体層の間に絶縁層が
形成されており、各半導体層の外側に電極が形成されて
いるので、電極間で取出される容量は、中心の絶縁層に
由来するもののみであり、よって従来の還元再酸化型半
導体セラミックコンデンサに比べて、理論的には容量を
ほぼ２倍とすることが可能とされている。

また、上記構成のセラミックコンデンサでは、半導体層
は電極付与の熱処理に際し同時に形成されるため、焼成
あるいは熱処理回数を大幅に減らすことができる。した
がって、焼成回数の低減および生産期間の短縮により、
セラミックコンデンサのコストを大幅に低減することも
可能となる。

さらに、電極形成に際し、電極材料の選択、熱処理温度
の調整等により、還元力を容易に調整することができ、
したがって形成される絶縁層の厚みを簡単に制御できる
ので、種々の容量のセラミックコンデンサを極めて簡単
に製造することも可能となる。

なお、絶縁層の厚みを外周部が中央部に行くに従い漸次
薄（するように、絶縁層を形成すると、外周端面におけ
る破壊電圧を高めることもでき、中高圧コンデンサに適
した構成とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のセラミックコンデンサ
を示す断面図である。第２図は、第１図のセラミックコ
ンデンサを形成する仮定を示し、電極ペーストを付与し
た状態を示す断面図である。第３図は、この発明のセラミックコンデンサの他の例を
示す断面図である。第４図は、従来の還元再酸化型と称
されているセラミックコンデンサの断面図である。図において、１０は絶縁層、１１．１２は半導体層、１
３はセラミックス、１４．１５は電極、２０は絶縁層、
２１．２２は半導体層、２３はセラミックス、２４．２
５は電極を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁層および該絶縁層の両側に形成された半導体
層を有するセラミックスと、前記各半導体層の表面に形成された電極とを備える、セ
ラミックコンデンサ。
（２）前記絶縁層の厚みは、前記セラミックスの外周部
から中央領域に行くに従つて漸次薄くされている、特許
請求の範囲第１項記載のセラミックコンデンサ。