JPH03138919A - 粒界層型半導体磁器コンデンサの製造方法 - 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、粒界に拡散剤を熱拡散させて、その粒界領域
に絶縁層を形成した粒界層型半導体磁器を用いたコンデ
ンサの製造方法に関するものである。

従来の技術 以下従来の粒界層型半導体コンデンサの製造方法を説明
する。先ず半導体磁器の製造方法について説明する。純
度９９％のＳ　ｒ　０３．Ｔ　＋　０２ＮｂｘＯｓ等の
粉末を湿式混合し乾燥させる。次に１２００℃で仮焼し
て、５ｒＯ−Ｔｉ０２−Ｎｂ、　ｏｓ系仮焼原料粉末を
形成する。次にこの仮焼原料粉末を平均粒径が２．５μ
ｍとなるように粉砕し、その後にバインダーとしてポリ
ビニールアルコール水溶液を添加混合して３２メツシユ
パスに整粒する。そしてその整粒粉末を、直径９゜６ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍの円板型に成形する。このとき整粒
粉末に１０００ｋｇ／ｃｍユの圧力を加えて成形した。

次にこの様に形成された円板型の成形体の中のバインダ
ーを取り除くために１０００℃の温度で、しかも空気中
で加熱処理をした。その後に窒素９０％、水素１０％の
混合ガス気流中において１４００℃の温度で４時間焼成
する。この時成形体は直径８ｍｍ厚さ０．４３ｍｍの円
板型になる。

次に拡散剤の製造方法を説明する。

先ず、拡散物となるＢｉ２Ｏ３とＣｕ２Ｏをそれぞれ３
５ｍｏ１％、６５ｍｏ１％の割合で混合した粉体に、溶
剤となる松やにやテレピン油等を適量加えて混合し、ペ
ースト状にする。

次に以上の様に構成された半導体磁器及び拡散剤を用い
た粒界層型半導体磁器コンデンサの製造方法を説明する
。

半導体磁器に拡散剤をスプレー等により吹き付けたり、
又拡散剤の中に半導１体磁器を浸したりして、拡散剤を
半導体磁器に付着させる。次に拡散剤が付着した半導体
磁器を２５０℃から３００℃の温度でしかも空気中で加
熱処理をして拡散剤を乾燥させ、半導体磁器の表面に拡
散層を形成する。次に空気中にて１０５０℃から１１５
０℃の温度で加熱処理をして、半導体磁器の粒界に拡散
層の中の拡散物を拡散させるとともに、溶剤を取り除く
。次に銀とビヒクルと有機溶剤を混合したペーストを半
導体磁器に付着させ、加熱処理を行って電極を形成する
。次に電極に半田付けによってリードを接続し、その後
に洗浄、乾燥を行う。次に半導体磁器及び近傍にエポキ
シ樹脂等を付着させ、熱硬化させて、半導体磁器が損傷
しないように保護する。最後に防湿処理を行って、粒界
層型半導体磁器コンデンサを作成していた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記従来の方法では、拡散剤を半導体磁器
に付着させた時に、拡散剤の中の拡散物が一様に分散し
ておらず、コロニーのようにかたまってしまうので、拡
散層を形成した時点で、拡散層の中の拡散物の分布が不
均一になっており、熱処理をして半導体磁器の粒界に拡
散物を拡散させた時に、拡散物が一様に半導体磁器の中
に拡散せず、むらが生じるためにコンデンサの特性が悪
くなるという問題点を有していた。

本発明は前記従来の問題点を解決しようとするもので、
半導体磁器の中に一様に拡散物を拡散させ、特性の良い
粒界層型半導体磁器コンデンサを作成できる製造方法を
提供する事を目的としている。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために、有機物質と拡散物を混合し
た粉末状の拡散剤を半導体磁器に付着させ、半導体磁器
に熱を加えて半導体磁器表面に拡散層を形成し、その後
に拡散層の中の拡散物を半導体磁器に拡散させた。

作　　　　　用 この構成により、拡散層の中に一様に拡散物を分布させ
る事ができる。

実施例 以下本発明の一実施例における粒界層型半導体磁器コン
デンサの製造方法について説明する。

半導体磁器は材料及び製造方法は従来と同じである。

拡散剤は以下の様に形成する。

先ず拡散物としてＢｉユ　０３の粉末を３５ｍ０１％と
ＣｕユＯの粉末を６５ｍｏ１％を円筒状の容器に入れる
。そしてその容器の中に水とプラスチックでできたボー
ルを入れ、容器を回転させてａｔＪｏ３やＣｕ２Ｏをか
くはん混合する。次にこのか（はん混合したものを乾燥
させ粉末にする。その粉末とナイロン等の熱可塑性プラ
スチックにバインダとしてポリビニルアルコールを添加
して混練する。この時粉末を５重量％、バインダを０．
２重量％、ナイロンを９４．８重量％の割合にする。次
にこの混練物を凍結乾燥によって粉末にする。そしてそ
の時の粉末の平均粒径を５０μｍとして粒度分布をそろ
える。この様に拡散剤を形成する。

次に以上の様に形成された半導体磁器と拡散剤を混合し
て均一かくはんし拡散剤が一様に半導体磁器に付着する
ようにする。次に拡散剤が付着した半導体磁器を２００
℃〜２５０℃の温度で、しかも大気中で加熱する。する
と拡散剤中のナイロンが柔らかくなって半導体磁器表面
に拡散剤が固定され、拡散層を形成する。次に１０５０
℃〜１１５０℃の温度で拡散層が形成された半導体磁器
を大気中で熱処理をする。すると、拡散層の中のナイロ
ンが拡散層外に放出されるとともに、拡散層内の拡散物
が半導体磁器の粒界に拡散してい（。この様な工程を経
た半導体磁器を、従来と同じ様に銀とビヒクルと有機溶
剤を混合したペーストを半導体磁器に付着させ、加熱処
理を行って電極を形成し、次に電極に半田付けによって
リードを接続し、その後に洗浄、乾燥を行い、半導体磁
器の回りにエポキシ樹脂等を付着させ、熱硬化させて、
半導体磁器が損傷しないように保護し、最後に防湿処理
を行って粒界層型半導体磁器コンデンサを作成する。

本実施例によれば、拡散物とナイロンにバインダを添加
して形成された粉末の拡散剤を、半導体磁器でできた半
導体磁器に一様に付着させ、熱処理によって粉末の拡散
剤を柔らか（して、半導体磁器表面に拡散層を形成し、
その後に半導体磁器の粒界に拡散物を拡散させる事によ
り、拡散層の中に拡散物が一様に分布した状態となり、
半導体磁器の粒界に一様に拡散物が拡散し、特性の良い
粒界層型半導体磁器コンデンサを得る事ができる。

以下従来と本実施例のそれぞれの粒界層型半導体磁器コ
ンデンサの特性を比較する。

先ず第１表に示す割合で形成された拡散剤のサンプルＡ
、Ｂ、Ｃを作成する。この表で拡散物とはＢｉ２Ｏ３の
粉末を３５ｍｏ１％とＣｕ２Ｏの粉末を６５ｍｏ１％を
混合したものである。またプラスチックはナイロンを用
いた （以　下　余　白） （以下余白） 第１表 従来の拡散物としては拡散物となるＢｔ２０３を３５ｍ
ｏ１％、Ｃｕ２Ｏを６５ｍｏ１％よりなる酸化物粉体に
、溶剤となる松やにやテレピン油等を適量加えてペース
ト状にしたものを用意した。

この様に形成された従来及び本実施例のそれぞれの拡散
剤を同一材料同一製造方法によって構成された半導体磁
器でできた半導体磁器に付着させ、それぞれの半導体磁
器に拡散層を形成し第２表に示す条件で拡散物を粒界の
中に拡散させた。

この表に示す拡散剤量というのは拡散物に換算した半導
体磁器１枚当たりの量である。ここでサンプルナンバー
１から８までは本実施例で、ナンバー９からナンバー１
４までは従来のものである。

（以　下　余　白〉 第２表 （以下余白） 第３表 （以下余白） この様に形成された各サンプルを用いて粒界層型半導体
磁器コンデンサを作成し、それらの特性を測定し、第３
表に示す。

（以 下 余 白） 第３表においてサンプルナンバー１から８までは本実施
例によって作成されたコンデンサで、ナンバー９から１
４までは従来のコンデンサである。先ずみかけの誘電率
に注目してみる。本実施例によって作成されたのサンプ
ル、すなわちナンバー１から８までは４０００以上であ
るが従来のサンプルはナンバー１４を除いてほとんど４
０００以下である。次にｔａｎδに注目してみる。ｔａ
ｎδは９０度からの位相のずれがどれほどかを表したも
ので、このｔａｎδは小さいほどより高周波帯域で使用
できるコンデンサである事を示している。この場合でも
本実施例によって作成されたサンプルは全部０．３％で
あるのに対し、従来のサンプルは２倍〜３倍大きい。す
なわち本実施例によって作成されたコンデンサは従来の
コンデンサよりもより高周波帯域で使用する事が可能で
ある事が分かる。次に昇圧破壊電圧に注目してみる。し
かじ昇圧破壊電圧に関しては本実施例によって出来たコ
ンデンサも従来のコンデンサもほとんど同じ特性を示し
ている。次に静電容量の温度依存性に注目してみる。静
電容量の温度依存性というのは、２０℃の時の静電容量
を基準とした時の一２５℃及び８５℃の時の静電容量の
変化を測定したものである。例えばサンプル１を例にと
って説明すると、−２５℃の時の静電容量は２０℃の時
の静電容量より４％大きくなっているという事である。

又８５℃の時の静電容量は２０℃の時の静電容量より３
％小さ（なっているという事である。コンデンサとは温
度変化しても静電容量があまり変化しないのが良いもの
である。従って本実施例によって作成されたコンデンサ
は全て静電容量の変化が１０パーセント以下であり、優
れた特性を示している。従来のサンプルナンバー９．１
０も同じ様に温度に対する静電容量の・変化は小さいが
、これらのサンプルの場合みかけの誘電率やｔａｎδが
悪い。この様に本実施例によって作成されたコンデンサ
が従来のコンデンサよりも特性が優れているのは、半導
体磁器の粒界に一様に拡散物が入りこんでいるからだと
思われる。

なお本実施例においてナイロンを用いたが、熱可塑性プ
ラスチックであればなんでもよい。但し加熱すると有毒
ガスを発生するものは実用的でない。又紙等のセルロー
ス系繊維をナイロンの代りに用いても同様の効果が得ら
れた。又拡散剤にＢｉ　−ＣＵ系を用いたが他の成分で
も同じ結果が得られる事は言うまでもない。

発明の効果 本発明は有機物質と拡散物を混合した粉末状の拡散剤を
半導体磁器に付着させ、半導体磁器１；熱を加えて半導
体磁器表面に拡散層を形成し、その後に拡散層の中の拡
散物を半導体磁器に拡散、させた事により、拡散物を拡
散層の中に一様に分布、〜せる事ができるので、拡散物
を半導体磁器の粒７１＋にむらなく一様に分布させる事
ができ、優れた特性を持った粒界層型半導体磁器コンデ
ンサを作成する事ができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体磁器に、有機物質と拡散物を混合した粉末
   状の拡散剤を付着させ、前記半導体磁器に熱を加えて前
   記半導体磁器表面に拡散層を形成し、その後に前記拡散
   層の中の拡散物を前記半導体磁器に拡散させ、前記半導
   体磁器に電極を形成する事を特徴とする粒界層型半導体
   磁器コンデンサの製造方法。
2. （２）拡散物は金属酸化物である事を特徴とする請求項
   第１項記載の粒界層型半導体磁器コンデンサの製造方法
   。
3. （３）有機物質は熱可塑性プラスチックである事を特徴
   とする請求項第１項記載の粒界層型半導体磁器コンデン
   サの製造方法。
4. （４）有機物質はセルロース系繊維である事を特徴とす
   る請求項第１項記載の粒界層型半導体磁器コンデンサの
   製造方法。