带有变阻器功能的层叠型半导体陶瓷电容器及其制造方法_4

文档序号:9925411阅读:来源:国知局

[0107] 并且,然后,在氮气气氛下,在300~500°C的溫度下进行2小时左右的脱粘合剂处 理。接着,使用被设为还原气氛W使得H2气体与N2气体为规定的流量比(例如,H2/N2 = 0.025/100~1/100)的烧制炉,在该烧制炉内,在1200~1250°C的溫度下进行2小时左右的 一次烧制,将层叠体半导体化。
[0108] 通过运样使一次烧制处理中的烧制溫度(1200~1250°C)比预烧处理中的预烧溫 度(1350~1450°C)低,从而在一次烧制处理中,结晶粒子的晶粒生长几乎不会被促进,能够 抑制结晶粒子的粗大化,由此能够结合Sr与Ti的配合摩尔比m,容易地使结晶粒子的平均粒 径Dave为1.0皿W下。
[0109] 并且,在运样将层叠体半导体化后,在大气气氛下,在600~90(TC的低溫下进行1 小时左右的二次烧制,对半导体陶瓷实施再氧化处理,使氧扩散到结晶晶界。并且,由此结 晶晶界被绝缘化并成为晶界绝缘层,在该结晶晶界形成肖特基势垒,能够提高绝缘电阻,审U 作出由埋设有内部电极2的层叠烧结体构成的部件基体4。
[0110] 然后,在部件基体4的两端部涂敷外部电极用导电性膏剂,进行烧结处理,形成外 部电极3a、3b,由此制造出层叠型半导体陶瓷电容器。
[0111] 运样,在本实施方式中,由于使一次烧制处理中的烧制溫度(1200~1250°C)比所 述预烧处理中的预烧溫度(1350~1450°C)低,因此能够极力抑制一次烧制时结晶粒子粗大 化,因此能够结合Sr与Ti的配合摩尔比m,使结晶粒子的平均粒径化ve为1.0皿W下。
[0112] 并且,由于在称量规定量的Sr化合物、Ti化合物W及供体化合物并混合粉碎,进行 预烧处理来制作出预烧粉末之后,添加受体化合物并进行热处理,制作热处理粉末,向该热 处理粉末添加含有分散剂的溶剂并陶瓷浆料化,对该陶瓷浆料实施过滤处理,除去凝聚等 的粗粒,使用除去了运些粗粒的陶瓷浆料,因此能够使半导体陶瓷中的结晶粒子的变动系 数CV降低到30% W下,由此能够抑制粒径偏差。
[0113] 通过运样使用结晶粒子的平均粒径化ve为1.OwnW下并且表示结晶粒子的粒径偏 差的变动系数CV为30% W下的半导体陶瓷来制作层叠型半导体陶瓷电容器,能够得到即使 ESD反复产生但绝缘性也不会降低并具有所希望的电特性的耐久性优良的层叠型半导体陶 瓷电容器。并且,其结果,能够通过一个层叠型半导体陶瓷电容器来实现电容器与齐纳二极 管的功能,部件件数被减少,能够实现低成本化,设计的标准化也变得容易,能够实现可靠 性优良的具有附加价值的层叠型半导体陶瓷电容器。
[0114] 另外,本发明并不限定于上述实施方式。例如,在上述实施方式中,通过固相法来 制作了固溶体,但固溶体的制作方法并不被特别限定,例如能够使用水热合成法,溶胶-凝 胶法、加水分解法、共沉淀法等任意的方法。
[0115] 接下来,具体说明本发明的实施例。
[0116] 实施例
[0117] 〔试料的制作)
[011引作为陶瓷原材料,准备了 SrC03、比表面积为30mVg(平均粒径:约30皿)的Ti化W及 作为供体化合物的LaCl3。然后,称量SrCOsW及Ti化,W使得Sr位与Ti位的配合摩尔比m(= Sr位/Ti位)为1.000,称量LaClsW使得La的含有量相对于Ti元素 100摩尔为0.8摩尔。
[0119] 接着,在相对于运些砰量物100重量份添加了 3重量份的聚簇酸锭盐来作为分散剂 之后,作为粉碎介质,将直径2mm的PSZ球W及纯水一起投入到球磨机,在该球磨机内湿式混 合16小时来制作出浆料。
[0120] 接下来,使该浆料蒸发干燥后,在大气气氛下,在140(TC的预烧溫度下进行2小时 预烧处理,得到La固溶于结晶粒子的预烧粉末。
[0121] 接下来,称量MnC〇3, W使得作为受体元素的Mn元素的含有量相对于Ti元素100摩 尔为0.3摩尔,称量Si化,W使得Si的含有摩尔量相对于Ti元素100摩尔为0.1摩尔,将运些 砰量物添加到所述预烧粉末,进一步将作为分散剂的聚簇酸锭盐添加到所述预烧粉末,W 使得相对于预烧粉末100重量份为0~3重量份。接着,再次将直径2mm的PSZ球W及纯水一起 投入到球磨机,在该球磨机内湿式混合48~64小时来使结晶粒子分散,得到混合物。另外, 虽然在本实施例中,将MnC〇3添加到了预烧粉末,但也可W添加 MnCl2溶液、Mn溶胶溶液。
[0122] 接着,使该混合物蒸发干燥,在大气气氛下,在600°C下进行5小时热处理,除去分 散剂等有机成分,得到热处理粉末。
[0123] 接下来,将甲苯、乙醇等有机溶剂W及适量的分散剂添加到所述热处理粉术,再次 与直径2mm的PSZ球一起投入到球磨机,在该球磨机内W湿式混合了 16小时。并且,然后,适 量添加作为有机粘合剂的聚乙締醇缩下醒(PVB)、作为可塑剂的的邻苯二甲酸二辛醋 (DOP)、W及阳离子性表面活性剂,W湿式进行1.5小时的混合处理,由此形成陶瓷浆料。
[0124] 并且,然后,使陶瓷浆料通过孔径为10皿的过滤器0~2次来进行过滤处理。
[0125] 接下来,使用唇涂布法,对进行了过滤处理的陶瓷浆料实施成形加工,制作出陶瓷 生片。接着,使用WNi为主成分的内部电极用导电性膏剂来在陶瓷生片上实施网版印刷,在 所述陶瓷生片的表面形成规定图案的导电膜。
[0126] 接着,在将形成了导电膜的陶瓷生片在规定方向上层叠 10片之后,将未形成导电 膜的外装用的陶瓷生片附加于上下,然后进行热压接W使得厚度为0.7mm左右,得到陶瓷生 片与内部电极交替层叠的块体。
[0127] 并且,然后,将该块体切断为规定尺寸来形成层叠体,将该层叠体在氮气气氛中, 在溫度400°C下进行2小时的脱粘合剂处理。接着,在被调整为出:化= 1:100的流量比的还原 气氛下,在1200~1250°C的烧制溫度下对层叠体实施2小时的一次烧制,将层叠体半导体 化。
[0128] 接下来,在大气气氛下,在700°C的溫度下进行1小时的二次烧制来实施再氧化处 理,由此使氧分散于晶界而形成晶界绝缘层,然后,研磨端面来制作出部件基体。
[0129] 接着,对该部件基体的两端部实施瓣射,形成由Ni-Cr层、Ni-Cu层、Ag层构成的S 层构造的基底电极。接着,实施电锻,在基底电极的表面依次形成Ni被膜W及Sn被膜来形成 外部电极,由此得到试料编号1~8的试料。
[0130] 图2是试料的立体图,在部件基体51的两端部形成外部电极52a、52b。试料的外径 尺寸均为长度.0mm、宽度W:0.5mm、厚度T:0.5mm。
[0131] 〔试料的评价)
[0132] 对于试料编号1~8的各试料分别准备3个,W宽度(W)方向沿着垂直方向的姿势保 持,通过树脂来固定试料的周围,使由试料的长度L和厚度T规定的LT面从树脂露出。然后, 利用研磨机来研磨各试料的LT面,将各试料研磨到宽度(W)方向的1/2左右的深度,进一步 对研磨面进行化学蚀刻,如图3所示,得到结晶粒子观察用的试料剖面。
[0133] 接着,通过SEM(扫描式电子显微镜)来拍摄被夹在内部电极53之间的半导体陶瓷 层54的大致中央部(图3中,由P表示。),得到SEM图像。然后,依据JISRl670,根据该SEM图像 来求取换算为当量圆直径的结晶粒径。然后,计算各试料3个的平均值并设为平均粒径 Dave,基于平均粒径化veW及各试料的标准偏差O来计算出变动系数CV。
[0134] 此外,针对试料1~8的各试料,使用阻抗分析器(Agilent Technologies社制: HP4194A),在频率1曲Z、电压IV的条件下测定静电电容,进一步施加1分钟的50V的直流电 压,根据其漏电流来测定初始绝缘电阻IRo。
[01巧]此外,针对试料1~8的各试料,根据作为ESD的抗扰性试验标准的IEC61000-4-2 (国际标准),反复施加正反10次、100次、200次W及1000次的30kV的接触放电。接着,在接触 放电后施加1分钟的50V的直流电压,根据其漏电流来分别测定出接触放电后的绝缘电阻 IR。
[0136] 表1表示试料编号1~8的陶瓷浆料的制造条件、接触放电后结晶粒
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