JPH0159728B2 - - Google Patents
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- JPH0159728B2 JPH0159728B2 JP8963383A JP8963383A JPH0159728B2 JP H0159728 B2 JPH0159728 B2 JP H0159728B2 JP 8963383 A JP8963383 A JP 8963383A JP 8963383 A JP8963383 A JP 8963383A JP H0159728 B2 JPH0159728 B2 JP H0159728B2
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- porcelain
- isostatic pressing
- hot isostatic
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Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
本発明は、セラミツクス内部の空孔が０のとき
の密度（理論密度）に対する実際の密度の比であ
る理論密度比が99％TD（Theoretical Density）
以上の高密度セラミツクス及び結晶粒界強度の高
いセラミツクスを同時に得ることが可能な粒界絶
縁型半導体磁器コンデンサの製造方法に関するも
のである。 従来例の構成とその問題点 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサは、半導体化
結晶間の粒界領域を高低抗化し、結晶粒界に誘電
体層を設けたものである。この粒界層型は結晶粒
界近傍の10-2μm〜数μmを利用するものであり、
結晶粒界の状態にて、コンデンサ特性が左右され
る。従来の方法だと結晶粒界の結合強度が弱く、
結晶粒界に誘電体層を設けた場合、誘電体層の厚
みのバラツキや誘電体層の強度が弱く、耐電圧特
性、誘電損失等が悪いものであつた。 また、酸化性雰囲気中にて焼成した誘電体磁器
を還元性粉末中にて熱間静水圧プレスをし、半導
体化した後に前記半導体磁器の粒界に拡散剤を熱
拡散させた粒界絶縁型半導体磁器コンデンサもあ
るが、この場合、結晶粒界強度が増大しているた
め、拡散剤が熱拡散しにくくなつており、拡散処
理管理が非常に困難となる。（熱間静水圧の参考
文献：産業技術センター発行、セラミツクス材料
技術集成P684〜P688） 発明の目的 本発明は上記従来の欠点を除去し、理論密度比
99％TD以上の高密度セラミツクス、結晶粒界の
誘電体層の緻密化及び結晶粒界強度の高いセラミ
ツクスを同時に得ることが可能であり、高い耐電
圧特性、低い誘電損失、さらに優れた機械特性を
与える粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方
法を提供することを目的とするものである。 発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は半導体磁
器の粒界に拡散剤を熱拡散させて粒界領域に誘電
体層を形成し、その後前記半導体磁器を熱間静水
圧プレスするもので、高い耐電圧特性、低い誘電
損失、さらに優れた機械的強度をもつた粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサを得ることができた。 実施例の説明 以下本発明について一実施例とともに説明す
る。試料の調整工程では、半導体磁器組成とし
て、市販の工業用原料SrCO3粉末（純度99.9％以
上）、TiO2粉末（純度99.9％以上）、及び市販の
試薬特級Nb2O5の各粉末を第１表の組成比になる
よう配合し、不純物混入防止のためウレタン内張
ポツトを用いて湿式混合し、乾燥した後1200℃の
温度で仮焼成した。この仮焼物を湿式粉砕し、 第 １ 表 半導体磁器組成（モル％） SrCO3 TiO2 Nb2O5 50.10 49.85 0.05 乾燥した後、ポリビニルアルコール水溶液をバイ
ンダにして混合し、32メツシユパスに整粒した。
この整粒粉を直径13mm、厚さ0.5mmの円板形に
1t／cm2の加圧力で成形し、これらの成形体を空気
中1000℃で加熱処理した後に、90％N2−10％H2
の混合ガス気流中において1400℃の温度で３時間
焼成し半導体磁器を得た。 次に、拡散剤として、組成としては公知の
Bi2O3：65モル％、Cu2O：35モル％よりなる酸化
物粉末をペースト状にしたものを用い、前記半導
体磁器素子表面にむらなく塗布した。以上のよう
に拡散剤を塗布した半導体磁器素子を大気下1200
℃の温度にて拡散処理を行つた。この熱拡散処理
にあたつては塗布した拡散成分が蒸発、溶融流
失、試料外への拡散により試料外に失なわれない
ように留意した。 その後、前記半導体磁器を第２表に示す充填材
としてのパツキング材中にて熱間静水圧プレスす
る。この時のプレス条件と磁器の理論密度化、平
均結晶粒径の関係を第１図、第２図に示す。 このようにして得られた粒界絶縁型半導体磁器
の円板形素子の両面にAg電極を焼付けてコン
の密度（理論密度）に対する実際の密度の比であ
る理論密度比が99％TD（Theoretical Density）
以上の高密度セラミツクス及び結晶粒界強度の高
いセラミツクスを同時に得ることが可能な粒界絶
縁型半導体磁器コンデンサの製造方法に関するも
のである。 従来例の構成とその問題点 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサは、半導体化
結晶間の粒界領域を高低抗化し、結晶粒界に誘電
体層を設けたものである。この粒界層型は結晶粒
界近傍の10-2μm〜数μmを利用するものであり、
結晶粒界の状態にて、コンデンサ特性が左右され
る。従来の方法だと結晶粒界の結合強度が弱く、
結晶粒界に誘電体層を設けた場合、誘電体層の厚
みのバラツキや誘電体層の強度が弱く、耐電圧特
性、誘電損失等が悪いものであつた。 また、酸化性雰囲気中にて焼成した誘電体磁器
を還元性粉末中にて熱間静水圧プレスをし、半導
体化した後に前記半導体磁器の粒界に拡散剤を熱
拡散させた粒界絶縁型半導体磁器コンデンサもあ
るが、この場合、結晶粒界強度が増大しているた
め、拡散剤が熱拡散しにくくなつており、拡散処
理管理が非常に困難となる。（熱間静水圧の参考
文献：産業技術センター発行、セラミツクス材料
技術集成P684〜P688） 発明の目的 本発明は上記従来の欠点を除去し、理論密度比
99％TD以上の高密度セラミツクス、結晶粒界の
誘電体層の緻密化及び結晶粒界強度の高いセラミ
ツクスを同時に得ることが可能であり、高い耐電
圧特性、低い誘電損失、さらに優れた機械特性を
与える粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方
法を提供することを目的とするものである。 発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は半導体磁
器の粒界に拡散剤を熱拡散させて粒界領域に誘電
体層を形成し、その後前記半導体磁器を熱間静水
圧プレスするもので、高い耐電圧特性、低い誘電
損失、さらに優れた機械的強度をもつた粒界絶縁
型半導体磁器コンデンサを得ることができた。 実施例の説明 以下本発明について一実施例とともに説明す
る。試料の調整工程では、半導体磁器組成とし
て、市販の工業用原料SrCO3粉末（純度99.9％以
上）、TiO2粉末（純度99.9％以上）、及び市販の
試薬特級Nb2O5の各粉末を第１表の組成比になる
よう配合し、不純物混入防止のためウレタン内張
ポツトを用いて湿式混合し、乾燥した後1200℃の
温度で仮焼成した。この仮焼物を湿式粉砕し、 第 １ 表 半導体磁器組成（モル％） SrCO3 TiO2 Nb2O5 50.10 49.85 0.05 乾燥した後、ポリビニルアルコール水溶液をバイ
ンダにして混合し、32メツシユパスに整粒した。
この整粒粉を直径13mm、厚さ0.5mmの円板形に
1t／cm2の加圧力で成形し、これらの成形体を空気
中1000℃で加熱処理した後に、90％N2−10％H2
の混合ガス気流中において1400℃の温度で３時間
焼成し半導体磁器を得た。 次に、拡散剤として、組成としては公知の
Bi2O3：65モル％、Cu2O：35モル％よりなる酸化
物粉末をペースト状にしたものを用い、前記半導
体磁器素子表面にむらなく塗布した。以上のよう
に拡散剤を塗布した半導体磁器素子を大気下1200
℃の温度にて拡散処理を行つた。この熱拡散処理
にあたつては塗布した拡散成分が蒸発、溶融流
失、試料外への拡散により試料外に失なわれない
ように留意した。 その後、前記半導体磁器を第２表に示す充填材
としてのパツキング材中にて熱間静水圧プレスす
る。この時のプレス条件と磁器の理論密度化、平
均結晶粒径の関係を第１図、第２図に示す。 このようにして得られた粒界絶縁型半導体磁器
の円板形素子の両面にAg電極を焼付けてコン
【表】
【表】
【表】
デンサ素子とし、誘電率εa（測定周波数1KHz）、
誘電体損失tanδ（1KHz）、昇圧破壊電圧Vb（Ｖ／
mm）及び500g荷重を15秒間かけた際のビツカー
ス硬度Hv（Kg／mm2）測定した。その結果を第３表
に示す。ここで、比較試料No.14は熱間静水圧プレ
ス処理しない試料である。 本発明によるNo.１〜No.９の試料は比較試料No.14
と比較すると、εaで約60％、Vbで約40％、Hvで
約30％アツプし、tanδでは約60％ダウンするなど
の優れたコンデンサ特性が得られた。No.10〜13の
試料は発明外の比較例のものであり、本発明の特
性より劣つている。 また、酸化性雰囲気中にて焼成した誘電体磁器
を、還元性粉末中にて熱間静水圧プレスし半導体
化した後に、前記誘電体磁器の粒界に拡散剤を熱
拡散させた従来の粒界絶縁型半導体磁器コンデン
サと本発明のコンデンサの必要拡散剤量の関係
は、第４表に示すように後者の方が前者より拡散
剤量が約１／２倍程度で同程度の特性となる。こ
のことより、本発明が従来例より優れてい
誘電体損失tanδ（1KHz）、昇圧破壊電圧Vb（Ｖ／
mm）及び500g荷重を15秒間かけた際のビツカー
ス硬度Hv（Kg／mm2）測定した。その結果を第３表
に示す。ここで、比較試料No.14は熱間静水圧プレ
ス処理しない試料である。 本発明によるNo.１〜No.９の試料は比較試料No.14
と比較すると、εaで約60％、Vbで約40％、Hvで
約30％アツプし、tanδでは約60％ダウンするなど
の優れたコンデンサ特性が得られた。No.10〜13の
試料は発明外の比較例のものであり、本発明の特
性より劣つている。 また、酸化性雰囲気中にて焼成した誘電体磁器
を、還元性粉末中にて熱間静水圧プレスし半導体
化した後に、前記誘電体磁器の粒界に拡散剤を熱
拡散させた従来の粒界絶縁型半導体磁器コンデン
サと本発明のコンデンサの必要拡散剤量の関係
は、第４表に示すように後者の方が前者より拡散
剤量が約１／２倍程度で同程度の特性となる。こ
のことより、本発明が従来例より優れてい
【表】
ることがわかる。
熱間静水圧プレス（HIP）条件においては、第
１図に示すように、1100℃未満では圧力効果が急
激に減少し、300気圧未満では温度効果が減少し、
ともに高密度（99％TD以上）を得ることが出来
ない。また、第２図に示すように、磁器の平均結
晶粒径は熱間静水圧プレス温度に依存し、熱間静
水圧プレス圧力にはあまり依存せず、熱間静水圧
プレス温度が焼成温度（図では1400℃）をオーバ
ーすると急激に結晶粒成長する。すなわち、熱間
静水圧プレス温度が焼成温度より300℃低い温度
未満では磁器密度の上昇が認められず、拡散温度
を超えると、第３表のNo.12試料の如くεaが低下
し、tanδが上昇するなどコンデンサ特性が劣化す
る。また、熱間静水圧プレス圧力が300気圧未満
では磁器密度の上昇が認められない。 熱間静水圧プレス時のパツキング材で拡散剤添
加量が50重量％を超えると、第３表のNo.11の試料
の如く、εaが急激に低下する。パツキング材に
拡散剤成分を添加する理由は、高温で熱間静水圧
プレスをするとパツキング材中に粒界絶縁型半導
体磁器コンデンサの拡散剤成分が逆拡散し、コン
デンサ特性にバラツキ等が発生しやすくなるから
であり、添加しない場合は、HIP温度を可能な限
り下げる必要がある。 なお本発明で述べたパツキング材以外で、コン
デンサ特性を劣化させない材料があれば、これを
用いてもよい。また、パツキング材を用いると、
製品の品質安定が図れるが、パツキング材がなく
てもこれに近い品質を得る事が出来ることは言う
までもない。 発明の効果 以上本発明によれば、次のような効果がもたら
される。 (1) 理論密度比99％TD以上の高密度セラミツク
スが得られる。 (2) コンデンサ特性が向上し、安定化する。 (3) 粒界誘電体層が緻密化する。 このように、本発明の粒界絶縁型半導体磁器の
製造方法は非常に優れた性能を備えており、この
性能は工業的量産化においても著しく安定であ
り、産業的価値の大なるものである。
１図に示すように、1100℃未満では圧力効果が急
激に減少し、300気圧未満では温度効果が減少し、
ともに高密度（99％TD以上）を得ることが出来
ない。また、第２図に示すように、磁器の平均結
晶粒径は熱間静水圧プレス温度に依存し、熱間静
水圧プレス圧力にはあまり依存せず、熱間静水圧
プレス温度が焼成温度（図では1400℃）をオーバ
ーすると急激に結晶粒成長する。すなわち、熱間
静水圧プレス温度が焼成温度より300℃低い温度
未満では磁器密度の上昇が認められず、拡散温度
を超えると、第３表のNo.12試料の如くεaが低下
し、tanδが上昇するなどコンデンサ特性が劣化す
る。また、熱間静水圧プレス圧力が300気圧未満
では磁器密度の上昇が認められない。 熱間静水圧プレス時のパツキング材で拡散剤添
加量が50重量％を超えると、第３表のNo.11の試料
の如く、εaが急激に低下する。パツキング材に
拡散剤成分を添加する理由は、高温で熱間静水圧
プレスをするとパツキング材中に粒界絶縁型半導
体磁器コンデンサの拡散剤成分が逆拡散し、コン
デンサ特性にバラツキ等が発生しやすくなるから
であり、添加しない場合は、HIP温度を可能な限
り下げる必要がある。 なお本発明で述べたパツキング材以外で、コン
デンサ特性を劣化させない材料があれば、これを
用いてもよい。また、パツキング材を用いると、
製品の品質安定が図れるが、パツキング材がなく
てもこれに近い品質を得る事が出来ることは言う
までもない。 発明の効果 以上本発明によれば、次のような効果がもたら
される。 (1) 理論密度比99％TD以上の高密度セラミツク
スが得られる。 (2) コンデンサ特性が向上し、安定化する。 (3) 粒界誘電体層が緻密化する。 このように、本発明の粒界絶縁型半導体磁器の
製造方法は非常に優れた性能を備えており、この
性能は工業的量産化においても著しく安定であ
り、産業的価値の大なるものである。
第１図は本発明の一実施例を説明するための熱
間静水圧プレス（HIP）条件と理論密度比の関係
を示す特性図、第２図は本発明の一実施例を説明
するための熱間静水圧プレス条件と磁器の平均結
晶粒子径の関係を示す特性図である。
間静水圧プレス（HIP）条件と理論密度比の関係
を示す特性図、第２図は本発明の一実施例を説明
するための熱間静水圧プレス条件と磁器の平均結
晶粒子径の関係を示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体磁器の粒界に拡散剤を熱拡散させて粒
界領域に誘電体層を形成し、その後、前記半導体
磁器を熱間静水圧プレスすることを特徴とする粒
界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方法。 ２ 熱間静水圧プレスの条件として、温度は粒界
絶縁型半導体磁器コンデンサの焼成温度より300
℃低い温度から拡散温度の間とし、圧力は300気
圧以上とすることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製
造方法。 ３ 熱間静水圧プレスする際に半導体磁器周囲に
充填されるパツキング材として、拡散処理後の粒
界絶縁型半導体磁器を粉砕した粒子を用いること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の粒界絶
縁型半導体磁器コンデンサの製造方法。 ４ 熱間静水圧プレスする際に半導体磁器周囲に
充填されるパツキング材として、ZrO2、AlO3、
MgO、SiO2、TiO2、BaTiO3、SrTiO3の１種又
は２種以上の混合粉末に、拡散剤無機成分を合計
50重量％以下含ませることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の粒界絶縁型半導体磁器コンデ
ンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8963383A JPS59214212A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8963383A JPS59214212A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214212A JPS59214212A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0159728B2 true JPH0159728B2 (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=13976165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8963383A Granted JPS59214212A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214212A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5266079A (en) * | 1989-04-04 | 1993-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing a ceramic capacitor having varistor characteristics |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP8963383A patent/JPS59214212A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59214212A (ja) | 1984-12-04 |
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