JPH02158003A - 還元再酸化型半導体磁器素子の製造方法 - 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 本発明は電気回路および電子回路に用いられる還元再酸
化型半導体磁器素子の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、還元再酸化型半導体磁器素子としては、例えば円
板形半導体磁器の表面に高抵抗の再酸化層を形成したり
、円板形半導体磁器の粒界に高抵抗の再酸化層を形成し
たりして誘電体とし、対抗する表面に電極を形成して実
用化されている。この種の還元再酸化型半導体磁器素子
は、比較的小型でありながら大きな静電容量が得られ、
無極性で、耐熱性および周波数特性が良好で、漏れ電流
が小さく比較的安価であるなどの利点を有し、広く一般
に使用されている。

発明が解決しようとする課題 最近、電子機器に使用される電子部品が小型化、チップ
化されつつある傾向にあるが、前記の還元再酸化型半導
体磁器素子の単位面積当たりの静電容量はたかだか３０
０ｎＦ／（Ｘｆ程度であり、１μＦ前後の大静電容量を
得ようとすると形状が大きくなってしまうという問題点
がある。この問題点を解決するために、円板形の還元再
酸化型半導体磁器の一方の表面にオーミック性電極を形
成し、反対側の表面に非オーεツク性電極を形成したも
のが提案されている。このような構造の還元再酸化型半
導体磁器素子は円板形の還元再酸化型半導体磁器の両方
の表面に非オービック性の電極を形成した構造の素子の
静電容量に比べ１．６〜２．０倍にまで大きくすること
ができるが、この構造の素子を製造するためには磁器を
還元焼成し、再酸化した後、半導体磁器の表面に形成さ
れた高抵抗の酸化層を一方の表面だけ除去して半導体部
分を露出させる必要がある。この高抵抗の酸化層を除去
する手段としては、ラップ研磨、サンドブラスト、レー
ザー加工などがあるがくいずれにしても量産性に欠け、
実用化にまで至っていない。また、円板形の還元再酸化
型半導体材料を成形する際に、あらかじめ一方の表面に
凸部を設けておき、還元、再酸化した後、その凸部を機
械的に除去して半導体部分を露出させる方法が提案され
ているが、除去すべき高抵抗の酸化層は３０〜１００μ
ｍ程度あシ、機械的に除去する方法、例えばサンドベー
パー、ヤスリ、ラップ研磨、サンドブラスト、レーザー
加工などでは量産性に欠け、実用化できないという問題
があった。

本発明はこのような前記の問題を解決するもので、磁器
を還元焼成し、再酸化した後に半導体磁器の表面に形成
される高抵抗の酸化層を除去するのに、機械的な方法に
よらずに酸化層を除去することにより容易に多量生産で
きる方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 前記の問題点を解決するために本発明では還元再酸化型
半導体磁器材料を主成分とし、これを成形、脱バインダ
ーした後、粒子径が１００４１１１以上で酸素の拡散が
前記主成分よりも遅い物質中に、焼成体の一方の表面が
埋まるようにして還元焼成、再酸化するようにしたもの
である。

作用 このようにすることにより、酸素の拡散が前記主成分よ
りも遅い物質の粒子径が１００μｍ以上と大きいだめ、
還元焼成の時にも還元性ガスと焼成体が容易に接触する
ことができるとともに還元焼成温度を均一にし粒成長を
均一にし、素子の還元の程度も均一にすることができる
ので、素子の特性ばらつきを小さくすることができる。

また、酸素の拡散が前記主成分よυも遅い物質の粒子径
が１００μｍ以上と大きいため、焼成体との接触点の数
が少なく、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質と焼
成体を接触させたままで焼成しても両者は容易に分離す
ることができる。

壕だ、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質中では酸
素の拡散が遅いため、再酸化の時点ではこのような物質
に接している還元再酸化型半導体磁器の表面までは酸素
が拡散しに＜＜、高抵抗層が形成されにくい。従って酸
素の拡散が前記主成分よりも遅い物質に接している表面
では高抵抗層がなく、その反対の表面にのみ高抵抗層が
形成されることになり、素子の表面の両方に高抵抗の酸
化層がある場合に比べ静電容量が著しく増大することと
なる。また、電極の種類としては前記成形体の一方の面
を前記主成分よりも酸素の拡散が遅い物質中に埋まるよ
うにして焼成した面にオーミック性電極を形成すること
により、素子の半導体部分とオーミック性電極とが直接
接触するため、電極界面にバリヤーが形成されないので
、誘電率の低下といった特性の劣化がなくなる。また、
前記成形体の一方の面を前記主成分よりも酸素の拡散が
遅い物質中に埋まるようにして焼成した面と反対の面は
誘電体層が露出しているため、オーミック性電極でも非
オーミツク性電極でも同様の効果が得られるが、オーミ
ック性電極の場合は誘電率の低下といっだ特性の劣化が
なく、非オーミツク性電極の場合は誘電率の低下はある
が、電極界面に形成されるバリヤーによって耐圧が向上
するといった特性の改善が可能となる。

実施例 以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するＯ まず、５ｒＴｉＯ５（ｓ　９．５　ｍｏｌ　％　）、Ｎ
ｂ２Ｏ５（ｏ、２ｍｏ１％）、ＣｕＯ（０３ｍｏ１％）
になるように秤量し、ボールミルなどで２０Ｈｒ湿式混
合し、乾燥した後、ポリビニルアルコールなどの有機バ
インダーを１０ｗｔ％加えて造粒し、乾式プレスで１０
　（ｍｍ）φｘ　１　（ｎ＋ｍ）、プレス圧力１ｔ々で
円板状に成形する。次に、空気中でｔ　２００’Ｃ，２
Ｈｒ焼成した後（脱バインダー）、酸素の拡散が前記主
成分よりも遅い物質（例えばＭｇＯ）を下記の第１表に
示すように組成とその粒径を種々変えて粉末状にし、磁
器製のサヤに敷き詰め、その上に焼成体の円板の一方の
面を下にし、その面が例えばＭｇＯ粉末に完全に埋まる
ようにして一枚ずつ並べ、Ｎ２　：　）（２＝９　：　
１の還元性雰囲気中で１４６０℃、２　Ｈｒ焼成した後
、空気中で１０２０℃、　ｉｓ　Ｈｒ焼成して再酸化を
行う。次に、対向する円板の表面に前記焼成体を例えば
ＭｇＯ粉抹に埋め込んだ面にオーεツク性ムｇペースト
を、また反対の面にはオーミック性Ａｇペーストまたは
非オーミツク性Ａｇペーストをスクリ・−ン印刷などの
方法で塗布し、空気中で６００℃、１０ｍ１ｎ焼成して
電極を形成し、ＩＪ　−ド線を半田付けなどの方法で取
付け、エポキシなどの外装樹脂を塗布する。

このようにして得られた各種の素子の特性を下記の第１
表に示す。また、本発明における製造工程の概略を第１
図に示す。

（以　下金　白） 第　　１　　　表 ＊印は比較例を示す ここで、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質として
は、ＭｇｏまたはＭｇと他の物質の混合物、あるいはＭ
ｇと他の物質の化合物であれば、Ｍｇの添加量によらず
同様の効果が得られることを確認した。そして、酸素の
拡散が前記主成分よりも遅い物質の粒子径が１００μｍ
以上と大きいため、空気中で脱バインダーした時にもバ
インダーが容易にぬけると共に、環元焼成の時にも還元
性ガスと容易に接触することができる。また、酸素の拡
散が前記主成分よりも遅い物質の粒子径が１００μｍ以
上と大きいため、成形体との接触点の数が少なく、酸素
の拡散が前記主成分よりも遅い物質と成形体を接触させ
たままで焼成しても両者は容易に分離することができる
。また、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質の粒子
径が１００μｍ未満の場合は、粒子間の隙間が少ないた
め、例えば、脱バインダーの時にはバインダーがぬけに
くく、バインダーが炭化して特性を劣化させたり、素子
を変形させたりする。さらに、還元焼成の時には虫元性
ガスが素子の全体にゆきわたらないため、素子が十分に
還元されず、比抵抗が高く、誘電率が小さくなり、ｔａ
ｎδが大きくなる。また、前記主成分よりも酸素の拡散
が遅い物質は使用前に一度焼成しておく方が望ましい。

なお、静電容量ｔａｎδの評価は１ＫＨ２で行った。

また、本実施例では５ｒＴｉ０５系の組成についてのみ
示したが、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３
など還元再酸化型半導体磁器材料ならばどのようなもの
であってもよいし、まだそれらの混合物であってもかま
わない。また、添加物もどのようなものであっても同様
の効果が得られることを確認した。

また、電極の種類としては前記成形体の一方の面を前記
主成分よりも酸素の拡散が遅い物質中に埋まるようにし
て焼成した面に、オーミック性電極を形成することによ
り、素子の半導体部分とオーミック性電極とが直接接触
するため、電極界面にバリヤーが形成されないので、誘
電率の低下といっだ特性の劣化がなくなる。また、前記
成形体の一方の面を前記主成分よりも酸素の拡散が遅い
物質中に埋まるようにして焼成した面と反対の面は誘電
体層が露出しているため、オーミック性電極でも非オー
ミツク性電極でも同様の効果が得られるが、オーミック
性電極の場合は誘電率の低下といっだ特性の劣化がなく
、非オーミツク性電極の場合は誘電率の低下はあるが、
電極界面に形成されるバリヤーによって絶縁耐圧が向上
するといった特性の改善が可能となる。

また、得られた特性については静電容量ｔａｎδについ
てのみ示したが、バリスタ特性を併せ持つものでも同様
の効果が得られることを確認した。

−例として前記の表にサージ耐量（所定の電流を流した
後の素子に１ｍＡの電流を流した時に素子の両端にかか
る電圧の変化が±１０％となる時の電流値）で示す。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明の方法によれば従
来半導体磁器の表面に形成された高抵抗の酸化層を除去
するのに機械的な方法を用いるしかなかっただめ、量産
性に欠けていたものが、粒子径が１００μｍ以上で酸素
の拡散が主成分よりも遅い物質中に埋め込むだけで高抵
抗の酸化層の形成を抑制できるため、機械的な方法を用
いることなく、半導体部分に直接電極を形成することが
でき、従来の素子に比べて静電容量を大きくすることが
できるため、小型で大容量の還元再酸化型半導体磁器素
子を容易に量産することができる。

また、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質の粒子径
が１００μｍ以上と大きいため、空気中で脱バインダー
した時にもバインダーが容易にぬけると共に、還元焼成
の時にも還元性ガスと容易に接触することができる。ま
た、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質の粒子径が
ｉｏｏμｍ以上と大きいため、成形体との接触点の数が
少なく、酸素の拡散が前記主成分よりも遅い物質と成形
体を接触させたままで焼成しても両者は容易に分離する
ことができ、極めて量産性に富むものである。

また、電極の種類としては前記成形体の一方の面を前記
主成分よりも酸素の拡散が遅い物質中に埋まるようにし
て焼成した面にオーミック性電極を形成することにより
、誘電率の低下といっだ特性の劣化がなくなる。また、
前記成形体の一方の面を前記主成分よりも酸素の拡散が
遅い物質中に埋まるようにして焼成した面と反対の面に
は誘電体層が露出しているため、オーミック性電極でも
非オーミツク性電極でも同様の効果が得られるが、オー
ミック性電極の場合は誘電率の低下といった特性の劣化
がなく、非オーミツク性電極の場合は誘電率の低下はあ
るが、電極界面に形成されるバリヤーによって絶縁耐圧
が向上するといった特性の改善が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による還元再酸化型半導体磁
器素子の製造方法における概略の製造工程を示す図であ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）還元再酸化型半導体磁器材料を主成分とし、成形
   、脱バインダーした後、粒子径が１００μｍ以上で酸素
   の拡散が前記主成分よりも遅い物質に焼成体の一方の表
   面が埋まるようにして、還元焼成、再酸化したことを特
   徴とする還元再酸化型半導体磁器素子の製造方法。
2. （２）酸素の拡散が主成分よりも遅い物質がＭｇＯまた
   はＭｇとその他の物質の化合物または混合物であること
   を特徴とする請求項１記載の還元再酸化型半導体磁器素
   子の製造方法。
3. （３）焼成体の一方の表面が酸素の拡散が主成分よりも
   遅い物質に埋まるようにして焼成した面に、オーミック
   性の電極を形成したことを特徴とする請求項１記載の還
   元再酸化型半導体磁器素子の製造方法。
4. （４）素子の両方の表面に、オーミック性の電極を形成
   したことを特徴とする請求項１記載の還元再酸化型半導
   体磁器素子の製造方法。
5. （５）焼成体の一方の表面が酸素の拡散が主成分よりも
   遅い物質に埋まるようにして焼成した面の反対の面に非
   オーミック性の電極を形成したことを特徴とする請求項
   １記載の還元再酸化型半導体磁器素子の製造方法。