JP2665643B2 - 粒界層型セラミクスの製造方法 - Google Patents
粒界層型セラミクスの製造方法Info
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- Structural Engineering (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は筒形をした粒界層型コン
デンサ、バリスタ、多機能素子（例えば、コンデンサ機
能付きバリスタ）等に適用可能な粒界層型セラミクスの
製造方法に関するものである。
デンサ、バリスタ、多機能素子（例えば、コンデンサ機
能付きバリスタ）等に適用可能な粒界層型セラミクスの
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、粒界絶縁型磁器コンデンサは、
ＳｒＴｉＯ3 を主成分とする半導体磁器の結晶粒界を絶
縁化し、これを誘電体として利用するものであり、小型
で比較的大きな静電容量を得ることができるため、広範
な用途において多用されている。
ＳｒＴｉＯ3 を主成分とする半導体磁器の結晶粒界を絶
縁化し、これを誘電体として利用するものであり、小型
で比較的大きな静電容量を得ることができるため、広範
な用途において多用されている。
【０００３】この磁器コンデンサは、主成分がＳｒＴｉ
Ｏ3 であるため、温度特性が主成分と同様の場合、安定
して製造できるものである。すなわち、この磁器コンデ
ンサは、温度変化に対する静電容量の変化の関係が直線
的であり、一般に、２０℃の静電容量に対する８５℃の
静電容量の変化率（Ｔ．Ｃ）が−１５％〜−２２％程度
である。
Ｏ3 であるため、温度特性が主成分と同様の場合、安定
して製造できるものである。すなわち、この磁器コンデ
ンサは、温度変化に対する静電容量の変化の関係が直線
的であり、一般に、２０℃の静電容量に対する８５℃の
静電容量の変化率（Ｔ．Ｃ）が−１５％〜−２２％程度
である。
【０００４】この磁器コンデンサは、半導体磁器の表面
に絶縁化剤を塗布し、これを熱処理して半導体磁器内に
絶縁化剤を熱拡散させ、これによってその結晶粒界を絶
縁化したものである。ここで、絶縁化剤を塗布する方法
としては、絶縁化剤を有機溶剤、バインダー等と良く混
合し、その中に半導体磁器を漬けて乾燥する、いわゆる
ジャブ漬が一般的である。
に絶縁化剤を塗布し、これを熱処理して半導体磁器内に
絶縁化剤を熱拡散させ、これによってその結晶粒界を絶
縁化したものである。ここで、絶縁化剤を塗布する方法
としては、絶縁化剤を有機溶剤、バインダー等と良く混
合し、その中に半導体磁器を漬けて乾燥する、いわゆる
ジャブ漬が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、絶縁化剤をこ
のような方法によって塗布すると、絶縁化剤が拡散温度
において一部べーパーしてしまったり、また熱処理して
拡散させる際、半導体磁器を収容しているセッターに流
出してしまうため、絶縁化剤の拡散バラツキが大きくな
る。このため、結晶粒界を絶縁化する際、Ｏ2 の拡散を
進ませなければ、絶縁層が均一に形成できない。従っ
て、拡散温度が低いときは、温度に対する静電容量の変
化は小さいものの、そのバラツキは大きくなり、拡散温
度が高いときは、温度に対する静電容量の変化のバラツ
キが小さいものの、静電容量の変化そのものは大きくな
ってしまう。
のような方法によって塗布すると、絶縁化剤が拡散温度
において一部べーパーしてしまったり、また熱処理して
拡散させる際、半導体磁器を収容しているセッターに流
出してしまうため、絶縁化剤の拡散バラツキが大きくな
る。このため、結晶粒界を絶縁化する際、Ｏ2 の拡散を
進ませなければ、絶縁層が均一に形成できない。従っ
て、拡散温度が低いときは、温度に対する静電容量の変
化は小さいものの、そのバラツキは大きくなり、拡散温
度が高いときは、温度に対する静電容量の変化のバラツ
キが小さいものの、静電容量の変化そのものは大きくな
ってしまう。
【０００６】本発明は、温度変化に対する静電容量の変
化率（Ｔ．Ｃ）が小さく、しかもそのバラツキの小さい
円筒形の粒界層型セラミクスの製造方法を提供すること
を目的とする。
化率（Ｔ．Ｃ）が小さく、しかもそのバラツキの小さい
円筒形の粒界層型セラミクスの製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る粒界層型セ
ラミクスの製造方法は、筒形の半導体磁器を得る工程
と、この半導体磁器の内周面にのみ粒界層形成剤を塗布
した後この半導体磁器の粒界に粒界層形成剤を熱拡散さ
せる工程とを備えているものである。
ラミクスの製造方法は、筒形の半導体磁器を得る工程
と、この半導体磁器の内周面にのみ粒界層形成剤を塗布
した後この半導体磁器の粒界に粒界層形成剤を熱拡散さ
せる工程とを備えているものである。
【０００８】ここで、半導体磁器とは、粒界層形成剤を
熱拡散させた時、体積拡散より粒界拡散の方が早い物質
がいい、例えば実施例で挙げられたＳｒＴｉＯ3 系磁器
以外に、ＺｒＯ系磁器、ＢａＴｉＯ3 系磁器を挙げるこ
とができる。また、粒界層形成剤とは、主として粒界を
絶縁化あるいは高抵抗化させる物質をいい、例えばＢ
ｉ，Ｐｂ，Ｂ，Ｓｉ，Ｐｒ等の単体またはガラス化した
ものが掲げられる。それらを得る方法としてはセラミク
スをバインダ等を混合して成形した後、予め大気中で焼
成した後あるいはそのまま還元雰囲気あるいは中性雰囲
気により焼成する方法が挙げられるが、これらに限らな
い。
熱拡散させた時、体積拡散より粒界拡散の方が早い物質
がいい、例えば実施例で挙げられたＳｒＴｉＯ3 系磁器
以外に、ＺｒＯ系磁器、ＢａＴｉＯ3 系磁器を挙げるこ
とができる。また、粒界層形成剤とは、主として粒界を
絶縁化あるいは高抵抗化させる物質をいい、例えばＢ
ｉ，Ｐｂ，Ｂ，Ｓｉ，Ｐｒ等の単体またはガラス化した
ものが掲げられる。それらを得る方法としてはセラミク
スをバインダ等を混合して成形した後、予め大気中で焼
成した後あるいはそのまま還元雰囲気あるいは中性雰囲
気により焼成する方法が挙げられるが、これらに限らな
い。
【０００９】
【作用】本発明においては、絶縁化剤を熱拡散させる工
程において、半導体磁器の内周面にのみ絶縁化剤が塗布
されているため、絶縁化剤のベーパーや、セッターへの
流出がほとんど起こらず、拡散バラツキが非常に小さく
なる。従って、拡散温度が低く、Ｏ2 拡散がさほど進ん
でいない状態においても粒界に絶縁層が安定して形成さ
れる。
程において、半導体磁器の内周面にのみ絶縁化剤が塗布
されているため、絶縁化剤のベーパーや、セッターへの
流出がほとんど起こらず、拡散バラツキが非常に小さく
なる。従って、拡散温度が低く、Ｏ2 拡散がさほど進ん
でいない状態においても粒界に絶縁層が安定して形成さ
れる。
【００１０】
【実施例】半導体磁器を得るため、主成分としてＳｒＣ
Ｏ3 ，ＣａＣＯ3 及びＴｉＯ2 と、ランタン系希土類元
素に代表される原子価制御剤とを表１の組成比率になる
ように秤量し、これらをポットミルに入れて湿式混合
し、乾燥させた後、１２００℃で２時間仮燃した。
Ｏ3 ，ＣａＣＯ3 及びＴｉＯ2 と、ランタン系希土類元
素に代表される原子価制御剤とを表１の組成比率になる
ように秤量し、これらをポットミルに入れて湿式混合
し、乾燥させた後、１２００℃で２時間仮燃した。
【００１１】次に、この仮焼物にメトローズ系バインダ
を５ωｔ％添加して混合し、押出成型機により、外径
２．２ｍｍ、長さ６．８ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの円筒形
の成型体を得た。そして、これを大気中において６００
℃で２時間加熱してバインダを燃焼除去させ、その後、
水素１．５容量％、窒素９８．５容量％からなる還元性
雰囲気中において１４３０℃で２時間焼成して半導体磁
器を得た。
を５ωｔ％添加して混合し、押出成型機により、外径
２．２ｍｍ、長さ６．８ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの円筒形
の成型体を得た。そして、これを大気中において６００
℃で２時間加熱してバインダを燃焼除去させ、その後、
水素１．５容量％、窒素９８．５容量％からなる還元性
雰囲気中において１４３０℃で２時間焼成して半導体磁
器を得た。
【００１２】次に、酸化ビスマス、ホウケイ酸鉛ガラ
ス、炭酸マンガンを重量比で２０：５：０．０５となる
ように混合し、更にワニスを全体の４０重量％加えて絶
縁化剤のペーストを作成し、このペーストを上述の半導
体磁器に塗布した。ペーストの塗布方法は表１に示す通
りである。そして、ぺーストを塗布したこの半導体磁器
を空気中において、１０００℃又は１１５０℃で２時間
加熱し、その結晶粒界に絶縁層を形成させた。
ス、炭酸マンガンを重量比で２０：５：０．０５となる
ように混合し、更にワニスを全体の４０重量％加えて絶
縁化剤のペーストを作成し、このペーストを上述の半導
体磁器に塗布した。ペーストの塗布方法は表１に示す通
りである。そして、ぺーストを塗布したこの半導体磁器
を空気中において、１０００℃又は１１５０℃で２時間
加熱し、その結晶粒界に絶縁層を形成させた。
【００１３】次に、この磁器に交差長が３．０ｍｍとな
るよう内電極と外電極とを塗布形成し、これを８００℃
で３０分間焼き付け、粒界絶縁型磁器コンデンサを作成
した。そして、この粒界絶縁型磁器コンデンサについ
て、見掛け誘電率ε、誘電体損失ｔａｎδ、絶縁抵抗Ｉ
Ｒ、２０℃の静電容量に対する８５℃の静電容量の変化
率（Ｔ．Ｃ）、Ｔ．Ｃのバラツキ指数を測定した。結果
は表１に示す通りとなった。
るよう内電極と外電極とを塗布形成し、これを８００℃
で３０分間焼き付け、粒界絶縁型磁器コンデンサを作成
した。そして、この粒界絶縁型磁器コンデンサについ
て、見掛け誘電率ε、誘電体損失ｔａｎδ、絶縁抵抗Ｉ
Ｒ、２０℃の静電容量に対する８５℃の静電容量の変化
率（Ｔ．Ｃ）、Ｔ．Ｃのバラツキ指数を測定した。結果
は表１に示す通りとなった。
【００１４】なお、見掛け誘電率ε及び誘電体損失ｔａ
ｎδは＋２５℃、周波数１ＫＨｚ、電圧１．０Ｖの条件
で測定した値である。２０℃の静電容量に対する８５℃
の静電容量の変化率（Ｔ．Ｃ）についても周波数及び電
圧は同様で、静電容量の変化率を％で表わした値であ
る。絶縁抵抗ＩＲは直流電圧５０Ｖを印加した３０秒後
の抵抗値を示したものである。さらにＴ．Ｃのバラツキ
は、Ｔ．Ｃの標準偏差σをＴ．Ｃの平均値で割った値で
ある。
ｎδは＋２５℃、周波数１ＫＨｚ、電圧１．０Ｖの条件
で測定した値である。２０℃の静電容量に対する８５℃
の静電容量の変化率（Ｔ．Ｃ）についても周波数及び電
圧は同様で、静電容量の変化率を％で表わした値であ
る。絶縁抵抗ＩＲは直流電圧５０Ｖを印加した３０秒後
の抵抗値を示したものである。さらにＴ．Ｃのバラツキ
は、Ｔ．Ｃの標準偏差σをＴ．Ｃの平均値で割った値で
ある。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、試料番号１，
４，７，１０，１３，１６，１９において、主成分のい
かんに係わらず、絶縁化剤を半導体磁器の内周面にのみ
塗布することにより、温度変化に対する静電容量の変化
率（Ｔ．Ｃ）が小さく、またそのバラツキの小さい特性
を有する粒界絶縁型コンデンサを製造できることがわか
る。
４，７，１０，１３，１６，１９において、主成分のい
かんに係わらず、絶縁化剤を半導体磁器の内周面にのみ
塗布することにより、温度変化に対する静電容量の変化
率（Ｔ．Ｃ）が小さく、またそのバラツキの小さい特性
を有する粒界絶縁型コンデンサを製造できることがわか
る。
【００１７】これに対し、絶縁化剤を半導体磁器の全面
に塗布した、試料番号３，６，９，１２，１５の試料
は、温度変化に対する静電容量の変化率（Ｔ．Ｃ）がさ
ほど大きくないものの、そのバラツキが非常に大きいこ
とがわかる。また、絶縁化剤を半導体磁器の外周面に塗
布した、試料番号２，５，８，１１，１４，１７，２０
の試料は、温度変化に対する静電容量の変化率（Ｔ．
Ｃ）もそのバラツキも大きい。どちらの場合も、絶縁化
剤の拡散バラツキが大きいことによるものである。
に塗布した、試料番号３，６，９，１２，１５の試料
は、温度変化に対する静電容量の変化率（Ｔ．Ｃ）がさ
ほど大きくないものの、そのバラツキが非常に大きいこ
とがわかる。また、絶縁化剤を半導体磁器の外周面に塗
布した、試料番号２，５，８，１１，１４，１７，２０
の試料は、温度変化に対する静電容量の変化率（Ｔ．
Ｃ）もそのバラツキも大きい。どちらの場合も、絶縁化
剤の拡散バラツキが大きいことによるものである。
【００１８】なお、表１において、※印を付したものは
この発明の範囲外のもの、それ以外は全てこの発明の範
囲内のものである。
この発明の範囲外のもの、それ以外は全てこの発明の範
囲内のものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、半導体磁器の内周面にのみ絶
縁化剤を塗布して焼成するので、拡散温度が低く、Ｏ2
拡散がさほど進んでいない状態においても絶縁化剤が半
導体磁器内に均一に拡散し、粒界に絶縁層が安定して形
成され、従って、温度変化に対する静電容量の変化率
（Ｔ．Ｃ）が小さく、しかもそのバラツキの小さい円筒
形の粒界層型セラミクスを製造することができるという
効果がある。
縁化剤を塗布して焼成するので、拡散温度が低く、Ｏ2
拡散がさほど進んでいない状態においても絶縁化剤が半
導体磁器内に均一に拡散し、粒界に絶縁層が安定して形
成され、従って、温度変化に対する静電容量の変化率
（Ｔ．Ｃ）が小さく、しかもそのバラツキの小さい円筒
形の粒界層型セラミクスを製造することができるという
効果がある。
Claims (1)
- 【請求項１】 筒形の半導体磁器を得る工程と、この半
導体磁器の内周面にのみ粒界層形成剤を塗布した後この
半導体磁器の粒界に粒界層形成剤を熱拡散させる工程と
を備えたことを特徴とする粒界層型セラミクスの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102020A JP2665643B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 粒界層型セラミクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102020A JP2665643B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 粒界層型セラミクスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279154A JPH05279154A (ja) | 1993-10-26 |
| JP2665643B2 true JP2665643B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=14316069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102020A Expired - Fee Related JP2665643B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 粒界層型セラミクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2665643B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4102020A patent/JP2665643B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05279154A (ja) | 1993-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970520 |
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