一种钛酸锶系半导体陶瓷电容器的制造方法技术

一种其介电常数和绝缘电阻有所提高、电极的可钎焊性和抗拉强度优异的边界层型钛酸锶系半导体陶瓷电容器的制造方法。该电容器有一个由该钛酸锶系组合物制成的半导体陶瓷体，陶瓷体各表面涂上主要含锌和铝粉的导电糊料，经烘焙形成为有第一导电层，再在第一导电层上涂上主要含铜粉的导电糊料，经烘焙形成为第二导电层。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体陶瓷电容器用的半导体陶瓷组合物，更详细地说，涉及适用于边界层型半导体陶瓷电容器的SrTiO3-Y2O3-Nb2O5系统半导体陶瓷组合物和这类电容器。作为无源电子电路元件的半导体陶瓷电容器通常分为表面层型和边界层型两类。表面层型半导体陶瓷电容器包括还原和再氧化型半导体陶瓷电容器和阻挡层型半导体陶瓷电容器。还原和再氧化型半导体陶瓷电容器通常按下列程序制备。令加有半导电性添加剂的BaTiO3或SrTiO3系统压坯在大气中燃烧或烧制，以制备介电的陶瓷，然后将其在还原性气氛中进行热处理，以制取半导体陶瓷体。将由此得出的半导体陶瓷体在大气中或氧气氛中进行热处理，使氧通过其表面扩散入陶瓷体中，以弥补氧的缺陷。这样就制成了一种复合式的陶瓷体，陶瓷体的表面层起电介质层(再氧化层)的作用，其内部起半导体的作用。然后在复合式陶瓷体两表面配上电极，就制成一个大容量的小型半导体陶瓷电容器。这种电容器的静电电容取决于其表面层的厚度，增加厚度可以提高额定电压值。现在谈谈阻挡层型半导体电容器的制备过程。令一般由BaTiO3系统原料制成含半导电性添加剂的压坯在大气中燃烧，再用汽相淀积法在烧过的压坯表面形成铜等金属膜。往金属膜上加一个银之类的材料(其氧化物易于形成P型半导体)制成的电极，然后在大气中进行热处理，使电极表面形成约0.3至3微米厚的阻挡层。这样就得出一种阻挡层型半导体陶瓷电容器。这种电容器表面形成其上配有外电极的阻挡层绝缘体，其内部形成半导体。这类电容器尽管因阻挡层极薄而介电强度下降，但由于静电电容大，因而还是适合作为低电压大电容的电容器。边界层型半导体陶瓷电容器一般按下列工序制造。令含半导电性添加剂的BaTiO3或SrTiO3系统的压坯在还原气氛中燃烧以制备半导体陶瓷体。然后在陶瓷体表面敷上BiO2之类的金属氧化物，将其在大气中进行热处理。这样就使金属离子渗透入陶瓷体内部，在陶瓷体的晶界形成含金属离子的绝缘层。陶瓷的各晶粒内部形成掺有导电性添加剂的原子价受控制的半导体。这样陶瓷体中各晶粒边界层内部就变为绝缘层，围绕在原子价受控制的半导体周围。将如此形成的绝缘晶粒边界层在各方向上连接在一起呈矩阵形，以制取海棉状电介体。然后将各电极烘干成边界层型半导体陶瓷电容器。上述半导体陶瓷电容器体积小，电容大，但电压特性、介质损耗和频率特性都差，因而只能作旁路用。然而，制造技术的进展足以提高这些特性，由此制造出以SrTiO3系统材料为基本原料的半导体陶瓷电容器，这种电容器可广泛用于各种用途，从耦合、信号电路和脉冲电路，直到半导体噪音的防止。但尽管取得了如此的进展，半导体陶瓷电容器在电气特性方面终究还是差些，如下面表一所示，下面即将谈到。更详细地说，还原再氧化型电容器与边界层型电容器相比，绝缘电阻降低了，介质损耗增加了。同样，阻挡层型电容器有这样的缺点介质击穿电压降低到60到80伏的水平，绝缘电阻下降，介质损耗增加。原子价受控型电容器也具有这些缺点。这类表面层型半导体陶瓷电容器的基本原料都是SrTiO3系统，因而陶瓷体厚，从而使电容器达不到Cs≥5毫微法/平方毫米的大电容。边界层型半导体陶瓷电容器的基本原料是与BaTiO3不同的SrTiO3系统，因而与表面层型半导体陶瓷电容器比较，绝缘电阻提高了，介质损耗下降了。但这种电容器的电容低到3.0毫微法/平方毫米的水平，达不到Cs≥5毫微法/平方毫米的高水平。在表面层型半导体陶瓷电容器中，电容C并不与其厚度成反比，因此介电常数εs可按下列方程求出Cs(毫微法/平方毫米)＝8.85×10-6εs/t……(1)Vb(伏)＝Eb·t ……(2)于是εs·Eb(伏/毫米)＝1.13×105Cs·Vb表一中的εs·Eb乘积即按上式求出。上述普通半导体陶瓷电容器，各个通常是用这样的方法在其上形成电极的在陶瓷体表面上涂上由银粉、玻璃粉和有机溶剂组成的银糊料，然后烘焙使其粘上。或者，作为另一种选择方案，也可通过化学镀镍进行。用银糊料烘焙法形成电极的好处是，得出的陶瓷电容器不仅具有所希望的静电电容和介质损失正切值，而且电极具有足够的抗拉强度和可钎焊性。但如此制造出来的陶瓷电容器成本高，因为银是价昂的贵金属。此外还有一个缺点，即银易引起金属迁移现象。化学镀镍通常是先用氟化铵与硝酸的混合溶液对陶瓷体表面进行粗化处理，再用氯化锡溶液和氯化钯溶液处理该表面，然后将其浸渍在化学镀镍溶液中，使表面形成化学镀镍淀积层。化学镀过程还包括以下工序在镍沉积层需要形成电极的部分涂上抗蚀剂，然后将陶瓷体浸入诸如硝酸等腐蚀溶液中，以清除镍淀积层的多余的部分。接着在电极形成过程中，用含酸等的各种溶液破坏或侵蚀陶瓷体，使陶瓷体表面分解。此外，若清洗不干净而在陶瓷体上残留有化学镀液等，就会降低电容产品的质量。本专利技术是在考虑到现有技术有上述缺点的基础上提出来的。本专利技术的一个目的是提供一种能制成钛酸锶系半导体陶瓷电容器，特别是 其体积小，具有优异的物理和电气性能的边界层型半导体陶瓷电容器。本专利技术的另一个目的是提供这种半导体陶瓷电容器，特别是介电常数和绝缘电阻大大提高了的一种边界层型半导体陶瓷电容器。本专利技术还有又一个目的，即提供这种半导体陶瓷电容器，特别是一种电极高度可靠、价格不贵、可钎焊性和抗拉强度优异、不会引起金属迁移现象的边界层型半导体陶瓷电容器。本专利技术还有另一个目的，即提供一种能实现上述诸目的的钛酸锶系半导体陶瓷电容器的制造方法。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的是一种半导体陶瓷电容器。该电容器有一个SrTiO3系统半导体陶瓷组合物制成的半导体陶瓷体。陶瓷体表面淀积有第一导电层，第一导电层由主要成分为金属粉的材料制成，该金属粉可从锌粉和铝粉组成的料组中选取。电容器的第一导电层上还淀积有第二导电层，第二导电层由铜粉为主要成分的材料制成。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的是制造半导体陶瓷电容器的方法。在该方法中，在半导体陶瓷体表面涂上第一导电糊料，烘焙之，使其在陶瓷体上形成第一导电层。然后将第二导电糊料涂在第一导电层上，烘焙之，使其形成第二导电层。参照附图阅读下列详细说明即可清楚了解到本专利技术的上述及其它目的和优点。附图中附图说明图1 是本专利技术半导体陶瓷电容器陶瓷体的正视图，其中，陶瓷体的各上部和下部表面都有第一导电层。图2 是图1所示陶瓷体的正视图，陶瓷体的各第一导电层上都形成有第二导电层。图3 是根据本专利技术制造出来的半导体陶瓷电容器一个实施例的俯视剖面图。本专利技术还涉及一种半导体陶瓷电容器。该电容器包含由诸如上述SrTiO3系统半导体陶瓷组合物制成的半导体陶瓷体。该电容器还包含淀积在陶瓷体一个表面上的第一导电层和淀积在第一导电层上的第二导电层。第一导电层由主要成分为选自锌粉和铝粉组成的料组中的金属粉的材料形成，第二导电层则可由主要成分为铜粉的材料形成。此外，本专利技术还涉及上述半导体陶瓷电容器的制造方法。在该方法中，在半导体陶瓷体的一个表面上涂上第一导电糊料，烘焙之，使其在陶瓷体上形成第一导电层。然后在第一导电层上涂上第二导电糊料，烘焙之，使其在第二导电层上形成第二导电层。更详细地说，该半导体陶瓷电容器可按图1至图3所示的方式构成。电容器有一个半导体陶瓷体10，半导体陶瓷体10由SrTiO3组成的基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造钛酸锶系半导体陶瓷电容器的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：　　往半导电陶瓷表面涂上第一导电糊料，再烘焙所述第一导电糊料，以在所述半导电陶瓷体上形成第一导电层，所述第一导电糊料的方要成分为选自由锌粉和铝粉组成的料组的金属粉；和往所述第一导电层表面涂上第二导电糊料，再烘焙所述第二导电糊料，以在所述第一导电层上形成第二导电层，所述第二导电糊料的主要成分为铜粉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1986-7-29 176632/86;JP 1986-7-29 176633/861.一种制造钛酸锶系半导体陶瓷电容器的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤往半导电陶瓷表面涂上第一导电糊料，再烘焙所述第一导电糊料，以在所述半导电陶瓷体上形成第一导电层，所述第一导电糊料的方要成分为选自由锌粉和铝粉组成的料组的金属粉；和往所述第一导电层表面涂上第二导电糊料，再烘焙所述第二导电糊料，以在所述第一导电层上形成第二导电层，所述第二导电糊料的主要成分为铜粉。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二导电糊料是在中性或还原性气氛中烘焙的。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野秀一，坂垣秋一，矢作正博，古川喜代志，藤原忍，及川泰钟，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]