JPS59214212A - 粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方法 - Google Patents
粒界絶縁型半導体磁器コンデンサの製造方法Info
- Publication number
- JPS59214212A JPS59214212A JP8963383A JP8963383A JPS59214212A JP S59214212 A JPS59214212 A JP S59214212A JP 8963383 A JP8963383 A JP 8963383A JP 8963383 A JP8963383 A JP 8963383A JP S59214212 A JPS59214212 A JP S59214212A
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- Japan
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- semiconductor
- ceramic capacitor
- semiconductor ceramic
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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。
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、理論密度叱９９％ＴＤ以上の高密度セラミク
ス及び結晶粒界強度の高いセラミクスを同時に得ること
が可能な半導体セラミックコンデンサの製造方法に関す
るものである。
ス及び結晶粒界強度の高いセラミクスを同時に得ること
が可能な半導体セラミック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
粒界誘電体層型半導体コンデンサは、半導体化結晶間の
粒界領域を高抵抗化し、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った。
粒界領域を高抵抗化し、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った。
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Ｐζて熱間静水圧プレスをし、半導化した後に前
記半導体磁器の粒界に拡散剤を熱拡散させた粒界誘電体
層型半導体セラミック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
くくなっており、拡散処理管理が非常に困難となる。
粉末中Ｐζて熱間静水圧プレスをし、半導化した後に前
記半導体磁器の粒界に拡散剤を熱拡散させた粒界誘電体
層型半導体セラミック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
くくなっており、拡散処理管理が非常に困難となる。
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％Ｔ
Ｄ以上の高密度セラミクス、結晶粒界の誘電体層のｅ＆
密化及び結晶粒界強度の高いセラミックスを同時に得る
ことが可能であり、亮い耐重、圧特性、低い誘電損失、
さらに優れた機械特性を与える半導体セラミックコンデ
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
。
Ｄ以上の高密度セラミクス、結晶粒界の誘電体層のｅ＆
密化及び結晶粒界強度の高いセラミックスを同時に得る
ことが可能であり、亮い耐重、圧特性、低い誘電損失、
さらに優れた機械特性を与える半導体セラミックコンデ
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
度をもった粒界誘電体層型半導体セラミックコンデンサ
を得ることができた。
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
度をもった粒界誘電体層型半導体セラミックコンデンサ
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、半導体磁気組成として、市販の工
業用原料ＳｒＣＯ３粉末（純度９９．９％以上）。
業用原料ＳｒＣＯ３粉末（純度９９．９％以上）。
Ｔ ｉ−０２粉末（純度９９，９％以上）、及び市販の
試薬特級Ｎｂ＋Ｏｓ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ットを
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％） Ｓ ｒＣＯ３Ｔ ｉＯｚ ＮｂｚＯｓ５０．１０
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、８
２メツシユパスに整粒した。
試薬特級Ｎｂ＋Ｏｓ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ットを
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％） Ｓ ｒＣＯ３Ｔ ｉＯｚ ＮｂｚＯｓ５０．１０
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、８
２メツシユパスに整粒した。
この整粒粉を直径１８ｍｍ ＋厚さ０．５ｍｍの円板形
にｉｔ／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
％Ｎ２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１ワだ。
にｉｔ／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
％Ｎ２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１ワだ。
次に５拡散剤として、組成としては公知のＢｉｚ０３：
６５モル％、 Ｃｕ２Ｏ： ３５モル条よりなる酸化物
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」二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
散処理を行った。この熱拡散処理にあたっては塗布した
拡散成分が蒸発、溶融流失、試料外への拡散【こｊ：り
試料外に失なわれないように留意した。
６５モル％、 Ｃｕ２Ｏ： ３５モル条よりなる酸化物
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」二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
散処理を行った。この熱拡散処理にあたっては塗布した
拡散成分が蒸発、溶融流失、試料外への拡散【こｊ：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表に示すバッキング材中
にて熱間静水圧プレスする。この時のプレス条件と磁器
の理論密度比、平均結晶粒径の関係を第１図、第２図に
示す。
にて熱間静水圧プレスする。この時のプレス条件と磁器
の理論密度比、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誘電体層型半導体磁器の円
板器素子の両面にＡｇ電極を焼付けてコン第 ３
表 デンサ素子とし、誘電率εａ（測定周波数ＩＫＨｚ）、
誘電体損失ｔａｎδ（ＩＫＨｚ）、昇圧破壊電圧Ｖｂ（
Ｖ／ｍｍ ）及びビッカース硬度Ｈｖ（Ｋｇ／ｍｍ２．
５００ｇ、１５秒荷重）測定した。その結果を第８表に
示す。ここで、比較試料Ａ１４は熱間静水圧プレス処理
しない試料である。
板器素子の両面にＡｇ電極を焼付けてコン第 ３
表 デンサ素子とし、誘電率εａ（測定周波数ＩＫＨｚ）、
誘電体損失ｔａｎδ（ＩＫＨｚ）、昇圧破壊電圧Ｖｂ（
Ｖ／ｍｍ ）及びビッカース硬度Ｈｖ（Ｋｇ／ｍｍ２．
５００ｇ、１５秒荷重）測定した。その結果を第８表に
示す。ここで、比較試料Ａ１４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７！；１〜盃９の試料を比較試料／Ｐａ
１４と比較すると、εａで約６０％、Ｖｂで約４０％、
Ｈｖで約８０％アップし、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。Ａ １０
〜１８の試料は発明外の比較例のものであり１本発明の
特性より劣っている。
１４と比較すると、εａで約６０％、Ｖｂで約４０％、
Ｈｖで約８０％アップし、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。Ａ １０
〜１８の試料は発明外の比較例のものであり１本発明の
特性より劣っている。
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
誘電体層型半導体セラミック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・万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
てい第 ４ 表 ＊４−１〜４−５は下記コンデンサ特性を満足する。
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
誘電体層型半導体セラミック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・万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
てい第 ４ 表 ＊４−１〜４−５は下記コンデンサ特性を満足する。
εａ＝ １６０００±５００
Ｖｂユ ５５００±５００
＊拡散剤量は酸化物粉末に換算して素子１枚（約２００
ｍｇ ）当りの量である。
ｍｇ ）当りの量である。
ることかわかる。
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７Ｊ効果が急激に減
少し、３００気圧未満では湿度効果が減少し、ともに同
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１
４００℃）をオーバーすると急迷に結晶村成長する。す
なわち、熱間静水圧プレス温度が焼成温度よす８００℃
低い温間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８表の／／Ｆｒ、 １２試料の如くε
ａが低下し、ｔａｎδが上昇するなどコンデンサ特性が
劣化する。
示すように、１１００℃未満では圧７Ｊ効果が急激に減
少し、３００気圧未満では湿度効果が減少し、ともに同
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１
４００℃）をオーバーすると急迷に結晶村成長する。す
なわち、熱間静水圧プレス温度が焼成温度よす８００℃
低い温間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８表の／／Ｆｒ、 １２試料の如くε
ａ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８００気圧未満では磁器
密度の上昇が認められない。
密度の上昇が認められない。
熱間静水圧プレス時のバッキング材で拡散剤添加量が５
０重量％を超えると、第８表の＆、 １１の試料の如く
、εａが急激に低下する。バッキング材に拡散剤成分を
添加する理由は、高温で熱間静水圧ブレスをするとバッ
キング材中に粒界誘電体１−型半導体セラミックコンデ
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 ＩＭｒ度を可能な限り下げる必要がある。
０重量％を超えると、第８表の＆、 １１の試料の如く
、εａが急激に低下する。バッキング材に拡散剤成分を
添加する理由は、高温で熱間静水圧ブレスをするとバッ
キング材中に粒界誘電体１−型半導体セラミックコンデ
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 ＩＭｒ度を可能な限り下げる必要がある。
なお本発明で述べたバッキング材以外で、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。
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、バッキング材を用いると、製品の品質安定が図れ
るが、バッ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。
るが、バッ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クス
が得られる。
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、本発明の半導体セラミックコンデンサの製
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。
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
ブレス（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Ｆ４係を示す特
性図である。 代理人 森本義弘
ブレス（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Ｆ４係を示す特
性図である。 代理人 森本義弘
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半導体セラミックコ
ンデンサの製造方法。 ２、熱間静水圧プレスの条件として、温度は半導体セラ
ミックコンデンサの焼成温度より８００℃低い温度から
拡散温度の間とし、圧力は８００気圧以上とすることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体セラミッ
クコンデンサの製造方法。 ３、 熱間静水圧プレスする際のバッキング付として、
拡散処理後の粒界層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項記載の半導体
セラミックコンデンサの製造方法。 ４、 バッキング材として、ＺｒＯ２，Ａ＆２０３＋
ＭｇＯ。 ５ｉＯｚ 、 ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３，５ｒＴｉ０３
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３項記載の半導体セラミックコンデンサの製
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 true JPS59214212A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0159728B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990012410A1 (en) * | 1989-04-04 | 1990-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process for producing ceramic capacitors having varistor characteristics |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP8963383A patent/JPS59214212A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990012410A1 (en) * | 1989-04-04 | 1990-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process for producing ceramic capacitors having varistor characteristics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0159728B2 (ja) | 1989-12-19 |
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