JPH01102912A - 還元再酸化型半導体円筒形コンデンサ - Google Patents

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〕 本発明は円筒状の新規な還元再酸化型半導体コンデンサ
に関する。

〔従来の技術〕

還元再酸化型半導体コンデンサは半導体磁器の表面層を
再酸化することにより絶縁体化させ、この再酸化絶縁層
の容量を利用した半導体セラミックコンデンサの１種で
ある。

近年、エレクトロニクス機器類の軽薄短小化は目覚まし
いものがあり、これにともない半導体セラミックコンデ
ンサもより一層の高容量化、小型化が要求されている。

然るに、旧来の還元再酸化型半導体コンデンサは２個の
コンデンサを直列に連結した構造をとっているため、容
量増大に限界があった。

そこで、この限界を打破するため、片面の再酸化層を研
磨等で取り去る（したがって、上記した２個のコンデン
サのうち１個を削除することになる）ことにより容量を
２倍にする方法が提案されている（特開昭５６−７９４
２２号公報、特開昭５６−７９４２３号公報、特開昭５
６−８３９１８＠公報参照）。

しかし、この方法は焼結後の硬いセラミックスの表面の
みを削りとるという困難で高度な技術を必要とし、量産
には適していないという問題点がある。しかも、セラミ
ックスはそれ自体が割れが発生し易く、歩留まりがよく
ない上に、研磨粉や水分等により、絶縁抵抗、信頼性を
損なうという問題点もあった。

次に、より改善された方法として、酸化層を形成する前
の還元素地にオーミック電極と非オーミック電極を焼き
付けることにより、非オーミック電極と接する還元素地
面に酸化層を形成させる方法が提案されている（特開昭
６１−１９４７０５号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この方法にも還元素地に電極を焼き付ける湿度
が８５０℃以上になると、（の金属自体が酸化物になっ
てしまい、電極の役割を果たさなくなるという問題点が
ある。ぞのため電極焼き付は温度、即ち再酸化温度が８
５０℃以下という低い温度に限定されることになり、こ
れが原因して内部還元が不足し、容量低下及び誘電体損
失の増加という好ましくない結果を招来していたのであ
る。

又再酸化温度が制限されるということは、再酸化層の厚
みを大きくできないという結果にもなり、そのため、高
い動作電圧を必要とするコンデンサを製造することがで
きないという問題点・ｂ有していた。

しかも、オーミック電極として亜鉛又はニッケル等を用
いた場合には半田付けが困難という実用上の問題点もあ
り、又、円板状、チップ状といった従来形状のものは素
地同志を重ねることが出来ず、生産性の改善が望まれて
いたのである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記した諸問題を解決し、再酸化層厚みの
コントロールを可能とし、且つ生産性が優れた還元再酸
化型半導体コンデンサを提供すべく鋭意研究を重ねた結
果、再酸化層の一部を特定の導体化剤を用いて導体化し
、形状を円筒形にすることによってそれらの問題点を一
挙に解決できることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は還元再酸化型半導体円筒形磁器の円筒内
部にある再酸化層の一部に導体化層が形成されており、
且つ該導体化層を含む再酸化層上と該導体化層を含まな
い再酸化層上とに一対の非オーミック電極が設けられて
いる還元再酸化型半導体円筒形コンデンサを提供するも
のである。

次に、本発明のコンデンサを一実施例の図面とともに説
明する。

第１図は本発明の円筒形コンデンサの一実施例の構造を
示す断面図であり、図中１は還元層、２は再酸化層、３
は導体化層、４は電極である。

還元層１は還元再酸化型半導体コンデンリ材料を円筒形
に成形した後、空気中で焼結し、還元性雰囲気で熱処理
して形成される。

ここで使用される還元再酸化型半導体コンデンサ材料と
しては、強制還元が可能で、粒界拡散と体積拡散がほぼ
等しく、表面から順次酸化していく材料であり、例えば
、ＢａＴｉＯ３−Ｎｄ２Ｏ。

−Ｔｔｏ　　−ｖｎｏ２等である。

再酸化層２は上記のようにして還元した半導体磁器の表
層部を空気中で再酸化処理をして形成せしめたものであ
る。

再酸化処理の温度を選択することにより目的に応じた厚
みの再酸化層が形成できる点が本発明の利点の一つであ
る。

導体化層３は上記した再酸化層２の一部に導体化剤を塗
布し、焼き付けることによって形成される。　本発明で
用いられる導体化剤は亜鉛、鉛、スズ、ビスマス、カド
ミウム、アンチモンの１種又は２種以上の金属である。

特に亜鉛は特性が良く、且つ焼き付は温度の領域が広く
、量産化にも適しており最も好ましい導体化剤である。

電極４は３の導体化層を含む再酸化層２上と３を含まな
い２の上とに夫々設けられている。

該電極は非オーミック電極であり、特に銀電極が半田付
は性良好で好ましい。

次に本発明の円筒形コンデンサのより好ましい構造の例
を第２図（断面図）に示す。

この例は導体化層を含む再酸化層上に設けた電極の面積
が容量とは無関係であるのに対し、導体化層を含まない
再酸化層上の電極の面積は大きくするほど容量増大に役
立つという点に着目し、改良したものであって、第２図
のような構造にすることにより、導体化層を含まない再
酸化層上の電極面積を従来と同じ面積になる第１図のも
のより約２倍径度増大せしめることに成功したものであ
る。　したがって容量に関しては、従来の還元再酸化型
半導体円筒形コンデンサの容量にくらべ約４倍径度増大
せしめたことになる。

本発明の還元再酸化型半導体円筒形コンデンサは、次に
示す方法によって製造することができる。

まず、還元再酸化型半導体コンデンサ材料をバインダー
とともに混練し、押出成形機で円筒形に成形づる。　こ
の円筒形試料を空気中で焼結（好ましくは約１２００〜
１３５０℃で約２時間）後、還元性雰囲気中で熱処理（
好ましくは約８００〜１１００℃で２時間）する。

次に、これを空気中で再酸化処理（好ましくは８００〜
１１００℃で約２時間）する。　得られた還元再酸化型
半導体磁器の円筒内部の一部に導体化剤を塗布し、空気
中で熱処理（好ましくは約７００〜９００℃で約１０分
間）し、導体化層を形成せしめる。

この後、例えば第１図又は第２図に示すような態様で常
法に従い非オーミック電極、例えば銀電極を配設すると
目的とするコンデンサが得られる。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明を限定するものではない。

実施例１〜９．比較例１ 還元再酸化型半導体磁器材料として、　Ｂａ−Ｔ　１０
３９１＠Ｏｆ％、Ｎｄ２０３３１１０１％、Ｔｔｏ２６
１１０１％の組成比からなる原料を、バインダーととも
に混練し、押出し成形機にて円筒形に成形した。

得られた円筒型試料を空気中で１２００℃〜１３５０℃
で約２時間焼成した。

次に、これを還元性雰囲気中で８００℃〜１１００℃で
約２時間熱処理した後、再度空気中で９００℃〜１００
０℃で約２１１ｉｆＸＩ再酸化処理を行い、還元再酸化
型半導体磁器を作製した。この還元再酸化型半導体磁器
の円筒内部に、それぞれ亜鉛（実施例１）、鉛（実施例
２）、スズ（実施例３）、　ビスマス（実施例４）、カ
ドミウム（実施例５）、アンチモン（実施例６）、亜鉛
−スズ（実施例７）、亜鉛−鉛（実施例８）、及びスズ
−アンチモン（実施例９）のペーストを塗布し、その後
それらの試料を空気中で約１０分間熱処理して導体化層
を形成せしめた。この半導体Ｉｌ器に第１図に示すよう
に銀ペーストを塗イ［シ、銀電極を焼き付けて、還元再
酸化型半導体円筒形コンデンサを製造した。

以上によって得られた還元再酸化型半導体円筒形コンデ
ンサの緒特性を表−１に示す。

なお、比較のため導体化剤を用いない他は上記実施例と
同一にして製造したものを比較例１として表−１に示し
た。

表−１により明らかなように、再酸化処理をした半導体
磁器に導体化剤の金属を焼き付けた本発明においては、
絶縁抵抗や破壊電圧が低下することなく、安定した特性
を有する大容量コンデンサが１ｑられていることがわか
る。

実施例１０〜１３、比較例２〜４ 還元再酸化型半導体磁器材料として、　３ａ−Ｔ　ｉ　
Ｏ９２ｍｏ１％、ｃｅｏ２４　ｎｏｆ％、Ｚ　ｒ　Ｏ２
４ｍｏ１％の組成からなる原料をバインダーとともに混
練し、押出し成形機にて円筒形に成形した。

この円筒形試料を空気中で、１２００℃〜１３００℃で
約２時間焼成した後、還元性雰囲気中で８００℃〜１１
００’Ｃで約２時間熱処理した。

得られた半導体磁器を再酸化処理を施さないもの（比較
例２〜４）と、空気中で９００℃〜１２００℃で約２時
間再酸化処理を施し、還元再酸化型半導体としたちの〈
実施例１０〜１３）の両方の磁器を作製した。さらに得
られた夫々の磁器の円筒内部に第１図に示すように亜鉛
ペーストを塗布し、その後空気中で７００℃〜９００℃
で約１０分間熱処理し、第１０に示すように銀電極を設
けて還元再酸化型半導体円筒形コンデンサとした。この
ようにして得られた各還元再酸化型半導体円筒形コンデ
ンサの諸性性を表−２に示す。

表−２かられかるように、再酸化処理工程を除−いたコ
ンデンサは、酸化温度が狭い範囲でしか所定の容量がで
ず、誘電体損失、絶縁抵抗及び破壊電圧も悪い。また動
作電圧の異なるコンデンサの製造も困難であることがわ
かる。

実施例１４　、１５、比較例５．６ 還元再酸化型半導体磁器材料として、　Ｂａ−Ｔ　ｉ　
Ｑ　　９２　ｎｏｆ％、ＣｅＯ２４ｍｏ１％、ＺｒＯ２
４ｍｏ１％の組成からなる原料をバインダーとともに混
練し、押出し成形機にて円筒形に成形した。

この円筒形試料を空気中で、１２００℃〜１３００℃で
約２時間焼成した後、還元性雰囲気中で８００’Ｃ〜１
１００℃で約２時間熱処理した。

得られた半導体磁器を空気中で８００℃〜１１００℃で
約１０間熱処理杏施した。

次に、上記の熱処理をした半導体磁器を導体化処理を施
ざないものく比較例５．６）と、円筒内部に亜鉛ペース
トを塗布した後、空気中で約１０分間熱処理し、導体化
させたもの（実施例１４　、１３）に、それぞ１’Ｌ第
１図（実施例１４、比較例５）、第２図（実施例１５、
比較例６）に示す塗布方法で銀電極を設けて還元再酸化
型半導体円筒形コンデンサとした。このようにして得ら
れた各還元再酸化型半導体円筒形コンデンサの諸性性を
表−３に示す。

表−３ 表−３かられかるように、導体他剤金属を焼き付けて導
体化層を形成μしめた還元再酸化型半導体円筒形コンデ
ンサは、従来の：ｂのに比べて容量を約２倍径度増大さ
せることができる。

ざらに、導体化させた部位に設けた銀電極の面積は容量
と無関係なこと門刊用し、銀電極の配設方法を第１図か
ら第２図に変更することによって、容量に依存する電極
面積を、従来のものより約２倍径度人きくすることがで
きた。

したがって、容量については、従来の還元再酸化型半導
体円筒形コンデンサの容量より、約４倍径度増大させる
ことができた。

〔発明の効果〕

本発明の還元再酸化型半導体円筒形コンデンサは、研磨
処理等の繁雑な処理を必要とせず、容量を従来の２倍径
度増大させることができる。

又、電極焼き付けと、酸化層を形成する工程が分れてい
るので、再酸化温度を任意に選択することができ、酸化
層の厚みを調節することが可能となった。したがって、
誘電体損失及び絶縁抵抗が良好で動作電圧の異なるコン
デンサを容易に製造できるという効果を持っている。

さらに、電極として銀電極を配設できるので、半田付は
性に問題なく、従来品と同様に使用することができると
いう利点も有する。

加えて、形状が円筒形であり、円筒内部に金属ペースト
を塗布し、焼き付ける方法をとっているため、必要以外
の部位に金属ペーストを塗布した部位が接触することが
なく、生産性が非常に良くなったという効果もある。

又、第２図のように電極を配設すると従来の還元再酸化
型半導体円筒形コンデンサに比べ、容量に影響する銀電
極面積を２倍径度増大することができ、従来の還元再酸
化型半導体円筒形コンデンサに比べ約４倍径度容量を増
大することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である還元再酸化型半導体円
筒形コンデンサの断面図であり、第２図は本発明の他の
実施例である還元再酸化型半導体円筒形コンデンサの断
面図である。 １・・・・・・還元層 ２・・・・・・再酸化層 ３・・・・・・導体化層 ４・・・・・・非オーミック電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．還元再酸化型半導体円筒形磁器の円筒内部にある再
   酸化層の一部に導体化層が形成されており、且つ該導体
   化層を含む再酸化層上と該導体化層を含まない再酸化層
   上とに一対の非オーミック電極が設けられている還元再
   酸化型半導体円筒形コンデンサ。
2. ２．還元再酸化型半導体円筒形磁器が還元再酸化型半導
   体コンデンサ材料を円筒形に成形し、ついで焼結後、還
   元雰囲気下に熱処理し、再酸化処理したものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の還元再酸化型
   半導体円筒形コンデンサ。
3. ３．導体化層が再酸化層の一部に亜鉛、鉛、スズ、ビス
   マス、カドミウム、アンチモンの１種又は２種以上の金
   属を焼き付けることによって形成せしめたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の還元再酸化
   型半導体円筒形コンデンサ。
4. ４．非オーミック電極が銀電極であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の還元再酸化型半導体円筒形
   コンデンサ。
5. ５．導体化層を含む再酸化層上の電極の面積を導体化層
   を含まない再酸化層上の電極の面積に対し可能なかぎり
   小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の還元再酸化型半導体円筒形コンデンサ。