JPH03276611A - 表面再酸化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、半導体層と表面酸化層（誘電体層）とを有す
る表面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］ 表面再酸化型半導体磁器コンデンサを製造する際に、表
面再酸化層（誘電体層）は半導体層の全表面に形成され
る。従って、表面再酸化層をこのままにして貴金属（非
還元性材料）からなる一対のコンデンサ電極を設けると
、一方のコンデンサ電極と他方のコンデンサ電極との間
に一方の表面再酸化層（誘電体層）と半導体層（導電寄
与層）と他方の表面再酸化層（誘電体層）とが介在する
。

この結果、実効誘電体層の厚みが２つの表面再酸化層の
和になり、静電容量の低下が生じる。

この種の欠点を解決するための方法として、表面画酸化
層の一部を物理的に研摩することによって半導体層を露
出させ、ここに一方の電極を接続する方法、及び卑金属
（還元性金属）ペーストを表面再酸化層の一部に塗布し
、これを焼付けることによって表面再酸化層を還元して
導体化し、半導体層に対する電気的接続を形成する方法
が知られている。これ等の方法によれば、一対の電極間
に１つの表面再酸化層（誘電体層）のみが介在すること
になるので、実効誘電体厚みが１７２になり、静電容量
が約２倍になる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、これ等の方法で表面再酸化型半導体磁器コン
デンサを量産すると、次のような問題が生じる。

（１）　前者の物理的研摩で再酸化層を除去する方法の
場合には、磁器素体に機械的力が加わるためにマイクロ
クラックが発生し、コンデンサの特性及び信頼性の低下
が生じる。なお、マイクロクラックを防ぐために研摩時
の機械的力を抑えることは可能であるが、生産効率が大
幅に低下する。

（２）　後者の卑金属ペーストを使用する方法では、卑
金属ペーストが他の磁器素体に接触すると、その部分が
還元されて絶縁性力（大幅１こ低下するので、磁器素体
相互の接触を防ぐことが必要２こなり、卑金属ペースト
の焼付の効率が悪くなる。

また、焼付炉内に卑金属粉末が漂って磁器素体の不要領
域に付着し、絶縁劣化が生じる。

そこで、本発明の目的は、量産性を向上させることがで
きると共に特性劣化を少なくすること力（できる表面再
酸化型半導体磁器コンデンサの製造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、半導体磁器材料の
円筒形の成形体を得る工程と、前記成形体を焼結し且つ
半導体化することによって円筒形半導体磁器を得る工程
と、前記円筒形半導体磁器の中空部の壁面の少なくとも
一部に接触するように炭素粉末又は炭素粉末含有物を配
置する工程と、前記炭素粉末又は炭素粉末含有物を伴な
った前言己半導体磁器を酸化性雰囲気で熱処理すること
１こよって前記半導体磁器の前記炭素粉末又は炭素粉末
含有物が接触していない表面に酸化層を形成する工程と
、前記酸化層の少なくとも一部上に非還元性材料から成
る第１の電極層を形成し、前記炭素粉末又は炭素粉末含
有物のために酸化が阻止又は抑制された領域の少なくと
も一部を含むように非還元性材料から成る第２の電極を
形成する工程とを備えた表面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。

［作　用］ 本発明においては、円筒状磁器素体の中空部は炭素粉末
又はこの含有物（例えばペースト）をここにとじ込める
作用を有する。従って、量産時に複数の磁器素体の外周
面同志が接触しても酸化層の還元による絶縁低下が生じ
ない。また、卑金属を還元物質として使用した場合に、
卑金属が炉内を漂って酸化層に付着することに基づいて
生じる特性劣化に比べ、炭素を還元物質として使用した
場合における上述のような特性劣化は少ない。

［第１の実施例］ 次に、第１図（Ａ）〜（Ｄ）を参照して本発明の第１の
実施例に係わる表面再酸化型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）のチタン酸ノくリウム
（ＢａＴｉＯ３）を９４．５モル％と酸化ネオジム（Ｎ
ｄ２０８）５モル％、鉱化材として酸化マンガン（Ｍ　
ｎ　Ｏ）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
を脱水及び乾燥した後、これにセルロース系バインダを
８重量％と、グリセリンを１０重量％と、水を加え、十
分に混練し、円筒状に押し出し成形した。

次に、この成形体を大気（酸化性）雰囲気中、１３００
℃、２時間焼成することによって焼結体を得、これを−
度室温まで冷却した後にＮ２９０％＋Ｈ２１０％の還元
性雰囲気中で１０００℃、２時間熱処理して第１図（Ａ
）に示す円筒形半導体磁器１を得た。

次に、第１図（Ｂ）に示すように、半導体磁器１の中空
部２の壁面に接触するように炭素粉末と有機バインダと
から成る炭素を１０％含有したペースト層３を塗布法で
形成した。

次に、炭素ペースト層３を有する半導体磁器１の多数を
外周面が互いに接するように炉の中に同時に入れ、大気
（酸化性雰囲気）中で９００℃、２時間熱処理（再酸化
処理）することによって第１図（Ｃ）に示すように半導
体磁器１の表面上に表面再酸化層（誘電体層）４を生成
させた。半導体磁器１の中空部２の表面は炭素粉末が雰
囲気中の酸化を奪う作用（還元作用）のために酸化され
ない。なお、再酸化処理時にペーストの有機バインダは
焼失するので、炭素粉末の半導体磁器１の表面に対する
付着力は極めて弱く、これを容易に除去することができ
る。

次に、貴金属（非還元性）電極材料である銀（Ａｇ）ペ
ーストを塗布して８００℃、１５分間焼付けることによ
って、第１図（Ｄ）に示す第１及び第２の電極層５．６
を形成した。この銀ベーストの焼付処理は表面再酸化層
４が互いに接触するように多数の磁器素体を炉に同時に
入れた状態で行った。第１の電極５は外周面の表面再酸
化層４の上に形成され、第２の電極６は、中空部の半導
体層１に接触するように形成されていると共に端面を通
って外周面の一部に延在するように形成されている。

得られた試料（コンデンサ）２００個の電気的特性を測
定し、その平均値を求めたところ、容量は６７０ｎＦ／
ｃａ＋２ ｔａｎδは２．８％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧は１．ＯｋＶてあった。

比較のために、炭素含有ペースト層３を設けない他は、
本実施例と同一の方法で磁器コンデンサを形成し、同一
の方法で電気的特性を測定したところ、 容量は３５０ｎＦ／ｃｍ２ ｔａｎδは２，１％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧は１．２ｋＶであった。

この比較例と本実施例の容量の対比から明らかなように
、本実施例において炭素による還元作用が生じているこ
とは明らかである。

比較のために、第１図（Ｂ）の炭素含有ペースト層３を
設けないで半導体磁器１の全表面に表面再酸化層を形成
し、その後中空部２にＺｎのペースト層を設けて表面再
酸化層を還元して一方の電極とし、外周面にＡｇペース
ト層を設けて焼付けることによって他方の電極とした磁
器コンデンサを作り、電気的特性を測定したところ、容
量は６８０ｎＦ／ｃｍ２ ｔａｎδは３．５％、 絶縁抵抗は１０７Ω、 直流破壊電圧は０．１３ｋＶであった。

この比較例と本実施例との絶縁抵抗及び破壊電圧の対比
から明らかなようにζ炭素を使用することによる絶縁抵
抗及び破壊電圧の低下は極めて小さい。

炭素含有ペーストの炭素の含有量の変化による特性変化
を調べるために、炭素含有ペーストの炭素の含有率を５
０％とし、その他は上述の実施例と同一にして磁器コン
デンサを作り、特性を調べたところ、 容量は６７４ｎＦ／ｃｍ２ ｔａｎδは２．３％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧は０．９ｋＶであった。

［第２の実施例］ 第１の実施例と同一方法で第２図に示す円筒形の半導体
磁器１−を作り、この中空部２に炭素粉末３ａを充填し
、これを大気中で８００℃、２時間熱処理し、しかる後
、第１の実施例と同様に表面再酸化層及びＡｇ焼付電極
から成る第１及び第２の電極を形成し、その電気的特性
を測定したところ、 容量は６７９ｎＦ／Ｃ，ｍ２ ｔａｎδは２．１％、 絶縁抵抗は１０１０Ω以上、 直流破壊電圧は０．９ｋＶであった。

［変形例コ 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）　炭素含有ペースト層３は中空部２の全壁面に設
けずに、一部のみに設けてもよい。

（２）　第２の電極層６を中空部２の全領域に設けても
よい。また、第２の電極層６を外周面に導出しない構成
にすることもできる。また、第１の電極層５を磁器素体
の端面上に延在させることができる。

（３）　線以外の貴金属（非還元性金属）で電極を形成
することができる。

［発明の効果コ 上述から明らかなように、本発明は次の効果を有する。

（イ）　半導体磁器に中空部を設け、この中空部に炭素
又はこれを含有する物を接触させることによって、再酸
化処理と同時に非酸化領域を得ることができるので、量
産性が向上する。

（ロ）　中空部に炭素又は炭素含有物を入れるので、多
数の半導体磁器が互いに接するように炉内に配置されて
も、表面再酸化層の形成と炭素が妨害しない。

（ハ）還元物質が卑金属ではなくて炭素であるので、所
望領域以外に還元物質が付着することによる絶縁低下が
少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明の第１の実施
例の表面再酸化型磁器コンデンサを工程順に示す断面図
、 第２図は本発明の第２の実施例の表面再酸化型磁器コン
デンサの１つの工程を示す断面図である。 １・・・半導体磁器、２・・・中空部、３・・・炭素含
有ペースト層、４・・・表面再酸化層、５・・・第１の
電極層、６・・・第２の電極層。 代　　理　　人　　　高　　野　　則　　次第１図 ［ （Ｂ） 第２図し ［ ［ シン オン 鯰

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］半導体磁器材料の円筒形の成形体を得る工程と、 前記成形体を焼結し且つ半導体化することによって円筒
   形半導体磁器を得る工程と、 前記円筒形半導体磁器の中空部の壁面の少なくとも一部
   に接触するように炭素粉末又は炭素粉末含有物を配置す
   る工程と、 前記炭素粉末又は炭素粉末含有物を伴なった前記半導体
   磁器を酸化性雰囲気で熱処理することによって前記半導
   体磁器の前記炭素粉末又は炭素粉末含有物が接触してい
   ない表面に酸化層を形成する工程と、 前記酸化層の少なくとも一部上に非還元性材料から成る
   第１の電極層を形成し、炭素粉末又は炭素粉末含有物の
   ために酸化が阻止又は抑制された領域の少なくとも一部
   を含むように非還元性材料から成る第２の電極を形成す
   る工程と を備えた表面再酸化型半導体磁器コンデンサの製造方法
   。