JPH0496309A - 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、表面再酸化型（Ｓ元再酸化型）半導体磁器コ
ンデンサの製造方法に関する。

［従来の技術］ 典型的な表面再酸化型半導体磁器（セラミック）コンデ
ンサを製造する際には、磁器材料の成形体を大気中（酸
化性雰囲気）で焼結させた後に、Ｎ２　＋Ｈ，の還元性
雰囲気中で還元処理（２゛ｃｃ半導器基体を得、１〜か
る後、再び酸化性雰囲気中で焼成することによって半導
体磁器基体の表面に１０〜２０μｎ〕程度の表面再酸化
層即ち誘電体層を形成し７、この誘電体層上に一対の金
属電極を設ける。

この種のコンデンサでは半導体磁器部分が等価的に電極
とし、て機能するので１．一方の金属電極と半導体磁器
部分との間に第１の容量が得られ、他方の金属電極と半
導体磁器部分との間に第２の容量が得られ、第１及び第
２の客先が直列接続される。この結果、静電容量の大幅
な増大が不可能になる。

上述のような問題を解決するために、研磨によって表面
再酸化層の一部を除去して半導体磁器部分を露出させ、
ここに一方の金属電極を設けることが提案されている。

これによれば、表面再酸化層の厚みを実効的に１／２に
したことになり、大きな容量が得られる。

また、別の方法として、表面再酸化層の上に一方の電極
を得るために非還元性金属（例えば銀）のペーストを塗
布し、また他方の電極を得るために還元性金属（Ｚ、等
の卑金属）のペーストを塗布し、その後焼付処理するこ
とによって還元性金属（卑金属）の下の表面再酸化層を
還元し、半導体磁器部分に対する電極接続を達成する方
法がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前者の研磨による方法には、表面再酸化層及
び半導体磁器にマイクロクラックか発生し、信頼性が低
下するという問題がある。勿論、マイクロクラックの発
生を防ぐように研磨することは可能であるが、生産効率
が大幅に低下し、量産が困難になる。

後者の還元性金属（卑金属）を塗布して焼付ける方法を
採用すると、量産時に還元性金属が別の素子に接触し、
その部分が還元されて絶縁性か大幅に低下することがあ
る。更にまた、焼付炉内に還元性金属（卑金属）が飛散
し、これが自己又は他の素子に付着し、その部分の絶縁
劣化が起り、信頼性が低下する。

そこで、本発明の目的は、信頼性の低下を招くことなし
に容量の大きい表面再酸化型半導体磁器コンデンサを量
産することができる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、半導体磁器基体を
形成する工程と、前記半導体磁器基体の特定された領域
上にカーボン粉末と金属粉末との混合物層を形成し、こ
の混合物層を覆うように第１の非還元性導電ペースト層
を形成する工程と、前記第１の非還元性導電ペースト層
の形成と同時又は前もしくは後に前記半導体磁器基体の
特定された領域に第２の非還元性導電ペースト層を形成
する工程と、前記混合物層を形成した領域には酸化層が
形成されないが、前記第１及び第２の非還元性導電ペー
スト層が前記半導体磁器基体に接している領域には酸化
層が生じるように、前記第１及び第２の非還元性導電ペ
ースト層を形成したものを加熱処理する工程とを含む表
面再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。

なお、混合物層の金属粉末は、第１の非還元性導電ペー
スト層の金属と同−又はこれとの接着性の良いものであ
ることが望ましい。

また、非還元性導電ペースト層は、銀等の貴金属（非還
元性金属）の粉末とガラスフリット（金属酸化物及び／
又は非金属酸化物）の粉末とビヒクルとから成ることが
望ましい。

［作用］ 本発明において使用されるカーボン粉末は酸化層の形成
を阻止する働きを有する。カーボン粉末に混合される金
属粉末は、半導体磁器基体と第１の非還元性導電ペース
ト層に基づく電極との間の接続に寄与する。第１の非還
元性導電ペースト層はカーボンを含む還元性混合物の他
のコンデンサ素子に対する不要な付着や、加熱炉の中へ
の飛散を防ぐ。

［実施例］ 次に、第１図〜第４図を参照して本発明の実施例に係わ
る表面再酸化型半導体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）のチタン酸バリウム（
ＢａＴｉ０３）を９４，５モル％と、酸化ネオジム（Ｎ
ｄ　２０３　）　５モル％と、鉱化剤として酸化マンガ
ン（Ｍｎ　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、この混合物を脱水し、乾燥した後、これに有機バ
インダーを添加し、８００〜１０００ｋｇ／ｃ１２、の
圧力て直径１０ｍｍ、厚み０．５＋ａｍの円板に成形し
た。

次に、こ、の成形体を人気中（酸化性雰囲気中）で１３
００”Ｃ１２時間焼成して焼結体を得た後に、−度冷却
し、その後、この焼結体にＮ、９０％＋Ｈ２１０％の還
元性雰囲気中で１０００℃、２時間の還元処理を施１２
、第１図に示す円板状の甲導体磁器基体１を得た。

次に、半導体磁器基体１−の一方の主表面、Ｌに、１重
量％の非還元性金属粉末（Ａｇ粉末）と９９重量％のカ
ーボン粉末とから成る混合物上有機バイングーとビヒク
ルとから成る導電性ペースト（混合物ａ有量５０平温％
）を印刷法で塗布（７、乾燥することによって混合物層
即ち金属含有カーボン粉末層２を第２図に示すように形
成１．た。

次に、銀粉末とガラスフリット（例えばｐｂ。

Ｂ　　Ｃ）　　−−８ｔ　Ｏ２又はこのｐｂｏの代わり
にＣａＯｌＭｇＯ又はＮ　ａ　２０を含むもの）とビヒ
クルとから成る銀ペースト即ち非還元性導、電ペースト
を第３図に示すように金属含有カーボン粉末層２を覆う
ように印刷法で塗布１．て第１の導電ペースト層を形成
ｌ−１これを乾燥することによ、って第１の電極層３を
形成した。また、半導体磁器基体１の他方の主表面上に
非還元性導電ペーストである銀ペースト（銀粉末とガラ
スフリットとビヒクルから成るペースト）を印刷法で塗
布１．て第２の導電ペースト層を形成ｌ−５、；これを
乾燥することによって第２の電極層４を形成した。

次に、第３図に示すものに８００℃、２時間の再酸化処
理兼焼付処理を施１〜で再酸化層５及び第１及び第２の
電極４　ａ＝＝　５３を形成した。二の加熱処理時にカ
ーボン粉末は半導体磁器基体１の表面に酸化層か牛］−
７ることを阻止する。一方、非還元性導電ペーストに基
づく第１及び第２の電極層３．４の中にはガラスフリッ
トが含まれているので、どれが半導体磁器基体］の表面
領域に液相拡散すること又は酸素が拡散することによて
再酸化層５を形成される。なお、第１及び第アの電極層
３．４て覆われていない半導体磁器基体１の表面は酸化
性雰囲気の中の酸素に基づいて酸化される。

金属含有カーボン粉末層２のカー−ボン粉末（大気中て
の反応開始温度的５００　’Ｃ）のほとんどは酸化され
て焼失するか、金属粉末（銀）は残留して電極２ａとな
り、半導体磁器基体１と第１の電極３ａとの電気的接続
に寄与する。銀から成る電極相２ａは銀鏡（＝１電極か
ら成る第１の電極３ａ（−対して良好に接着する。なお
、量産時にコンデンサ素子同志か接触することかあるか
、金属含有力ボン粉末層シは銀ペーストから成る第１の
電極層３で覆わｔｔているのて、他のコンデンサ素子に
付着ｊ７ない。

このコンデ゛／ザの２０℃における電気的特性を測定し
たところ、 静電容量は６７３ｎＦ／ｃｍ２、 ｔａｎδは２．８％、 絶縁抵抗（ＩＲ）は１０１０Ω以十、 破壊電圧は直流０．９ｋＶてあった。

カーボン粉末に対する金属粉末の量を種々変えた他は、
上述と同一の方法でコンデンサを作り、同様に電気的特
性を測定し５たとこる次のようになった。

（１）　金属粉末が零％であり、カーボン粉末のりの場
菖には、第１の銀鏡何重ＩＪｉｌ！３　ａ々″−１′導
体磁器基体１との間かオープン状態になり、コンデンサ
か得られなか−）だ。

（２）　金属粉末か０．１重量９６の場合は、静電容量
か７０３　ｎＦ　／ｃ＋＋１２、ｔ、ａ　ｎδが１２．
５％、 絶縁抵抗か１〔−〕１０Ω以−し、 破壊電圧は０．１ｋＶて”あった。

（３）　金属粉末が１０重量％の場合は、静電容量は６
７５ｎＦ／ｃｍ２、 ｔａｎδが２．４％、 絶縁抵抗か１０”Ω以上、 破壊電圧か１．ＯｋＶてあった。

（４）　金属粉末が５０重屓％の場合は、静電容量は６
７２ｎＦ／ｃＩ１１２、 ｔａｎδか２．３％、 絶縁抵抗が１０１０Ω以上、 破壊電圧が０．９ｋＶであった。

（５）　金属粉末が９０重量％の場合は、静電容量は６
７０ｎＦ／ｅｍ２、 ｔａｎδが２．４％、 絶縁抵抗が１０１０Ω以上、 破壊電圧が０．９ｋＶであった。

（６）　金属粉末が１００重量％（カーボン粉末零重量
％）の場合には、 静電容量が３５８ｎＦ／ｃｓ２、 ｔａｎδが２．０％、 絶縁抵抗が１０１０Ω以上、 破壊電圧が１．２ｋＶであった。

比較例として、第１図の半導体磁器基体１の表面に再酸
化層を形成し、この再酸化層の第１の領域上に第１の電
極を形成するためにＺｎペースト層（還元性ペースト層
）を形成し、再酸化層の第２の領域上に銀ペースト層（
非還元性ペースト層）を形成し、これ等の焼付処理を施
すことによってコンデンサを得、実施例と同様に特性を
測定したところ、 静電容量が６９０ｎＦ／ｃＩｍ２、 ｔａｎδが３．９％、 絶縁抵抗が１０７Ω、 破壊電圧が０．１１ｋＶであった。

以上の実施例及び比較例から明らかなように、金属粉末
が１〜９０重量％の範囲において、金属粉末１００重量
％の場合及びＺｎを使用する場合よりも良い電気的特性
を得ることができる。

［変形例］ 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）　カーボン粉末と混合する金属粉末は第１の電極
３ａの金属と同一の銀であることが望ましいが、第１の
電極３ａに対する接着性が良く、且つ焼付温度で溶融し
ない融点を有する金属であればどのようなものでもよい
。

（２）　円筒型コンデンサの製造にも適用可能である。

（３）　各加熱処理の温度を、磁器材料、電極材料の種
類の変化に応じて種々変えることができる。例えば酸化
焼成の温度を１１００〜１４００℃の範囲、還元処理の
温度を８００〜１２００℃の範囲、再酸化処理の温度を
７００〜１１００℃の範囲の任意の温度にすることがで
きる。

［発明の効果］ 上述から明らかなように本発明は次の効果を有する。

（イ）　カーボン粉末と金属粉末との混合物から成る還
元性を有する層を非還元性金属層で覆って焼付処理する
ので、焼付処理時に還元性物質（カーボン）が自己又は
別の製品の不要箇所に付着して特性劣化を生じさせない
。

（ロ）　カーボン粉末に金属粉末が混入されているため
、カーボンが酸化（燃焼）した後の電気的接続を良好に
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の実施例に
係わる表面再酸化型半導体磁器コンデンサを製造工程順
に示す断面図である。 １・・・半導体磁器基体、２・・・金属含有カーボン粉
末層、３・・・第１の電極層、４・・・第２の電極層、
５・・・酸化層。 代　　理　　人　　　高　　野　　則　　次手続補正書
０．え、 手続補正書０．。 ２、発明の名称 ２、発明の名称 表面再酸化型半導（ｋ、磁器１１ンデンザの製造方法事
件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］半導体磁器基体を形成する工程と、 前記半導体磁器基体の特定された領域上にカーボン粉末
   と金属粉末との混合物層を形成し、この混合物層を覆う
   ように第１の非還元性導電ペースト層を形成する工程と
   、 前記第１の非還元性導電ペースト層の形成と同時又は前
   もしくは後に前記半導体磁器基体の特定された領域に第
   ２の非還元性導電ペースト層を形成する工程と、 前記混合物層を形成した領域には酸化層が形成されない
   が、前記第１及び第２の非還元性導電ペースト層が前記
   半導体磁器基体に接している領域には酸化層が生じるよ
   うに、前記第１及び第２の非還元性導電ペースト層を形
   成したものを加熱処理する工程と を含むことを特徴とする表面再酸化型半導体磁器コンデ
   ンサの製造方法。