JPH0460329B2 - - Google Patents
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- JPH0460329B2 JPH0460329B2 JP8963483A JP8963483A JPH0460329B2 JP H0460329 B2 JPH0460329 B2 JP H0460329B2 JP 8963483 A JP8963483 A JP 8963483A JP 8963483 A JP8963483 A JP 8963483A JP H0460329 B2 JPH0460329 B2 JP H0460329B2
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- semiconductor
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Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、理論密度比99％TD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半導体セラミツクコン
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10-2〜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。
従来の方式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
体磁器と緻密なセラミツクスを同時に得る方法も
あるが、半導体化の雰囲気コントロールが非常に
困難であり、品質の安定性及び製品歩留りが悪い
ものである。 また、半導体磁器の粒界に誘電体層を設けた後
に熱間静水圧プレスをすることもあるが、この方
式では熱間静水圧プレス条件の温度が常に拡散処
理温度以下でなければならないため、拡散温度が
（焼結温度−300℃）より低い場合、熱間静水圧プ
レス効果が出ないという欠点がある。 発明の目的 本発明は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半導体セラミツクコンデンサ
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、本発明は還元性雰
囲気焼成にて半導体化した磁器を、熱間静水圧プ
レスし、然る後に前記半導体磁器の粒界に拡散剤
を熱拡散させ誘電体層を形成させるもので、高い
耐電圧特性、低い誘電損失、さらに優れた機械特
性を与える粒界誘電体層型半導体セラミツクコン
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）、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。 第 １ 表 半導体磁器組成（モル％） SrCO3 TiO2 Nb2O5 50.10 49.85 0.05 この仮焼成を湿式粉砕し、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13
mm、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。 その後、前記半導体磁器をArガス中にて熱間
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。 次に拡散剤として、組成としてはBi2O3−Cu2
Ｏ系のペースト状のものを用い、該半導体磁器素
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1100℃の温度
にて拡散処理を行つた。 このようにして得られた粒界誘電体層型半導体
磁器の円板形素子の両面にAg電極を焼付けてコ
ンデンサ素子とし、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）及びビツカース硬度Hv（Kg／mm2，500g，15秒
荷重）を測定した。その結果を第２表に示す。こ
こで比較試料No.11は熱間静水圧プレス処理工程を
通さない従来の粒界誘電体層型セラミツクコンデ
ンサである。 第３図に熱間静水圧プレス前の半導体磁器の平
均結晶粒径と熱間静水圧プレス効果の関係を示
す。この図をみると、熱間静水圧プレス効果は結
晶粒径に左右され、50μmを超えると熱間静水圧
プレスがかかりにくくなる傾向にある。 本発明によるとNo.１〜No.７の試料を比較試料No.
11と比較すると、εaで約60％、Vbで約40％、Hv
で約30％アツプし、tanδで約60％ダウンするなど
の優れたコンデンサ特性が得られる。No.８〜No.10
の試料は発明外の比較例のものであり、本発明の
特性より劣るものである。
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半導体セラミツクコン
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10-2〜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。
従来の方式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
体磁器と緻密なセラミツクスを同時に得る方法も
あるが、半導体化の雰囲気コントロールが非常に
困難であり、品質の安定性及び製品歩留りが悪い
ものである。 また、半導体磁器の粒界に誘電体層を設けた後
に熱間静水圧プレスをすることもあるが、この方
式では熱間静水圧プレス条件の温度が常に拡散処
理温度以下でなければならないため、拡散温度が
（焼結温度−300℃）より低い場合、熱間静水圧プ
レス効果が出ないという欠点がある。 発明の目的 本発明は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半導体セラミツクコンデンサ
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、本発明は還元性雰
囲気焼成にて半導体化した磁器を、熱間静水圧プ
レスし、然る後に前記半導体磁器の粒界に拡散剤
を熱拡散させ誘電体層を形成させるもので、高い
耐電圧特性、低い誘電損失、さらに優れた機械特
性を与える粒界誘電体層型半導体セラミツクコン
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）、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。 第 １ 表 半導体磁器組成（モル％） SrCO3 TiO2 Nb2O5 50.10 49.85 0.05 この仮焼成を湿式粉砕し、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13
mm、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。 その後、前記半導体磁器をArガス中にて熱間
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。 次に拡散剤として、組成としてはBi2O3−Cu2
Ｏ系のペースト状のものを用い、該半導体磁器素
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1100℃の温度
にて拡散処理を行つた。 このようにして得られた粒界誘電体層型半導体
磁器の円板形素子の両面にAg電極を焼付けてコ
ンデンサ素子とし、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）及びビツカース硬度Hv（Kg／mm2，500g，15秒
荷重）を測定した。その結果を第２表に示す。こ
こで比較試料No.11は熱間静水圧プレス処理工程を
通さない従来の粒界誘電体層型セラミツクコンデ
ンサである。 第３図に熱間静水圧プレス前の半導体磁器の平
均結晶粒径と熱間静水圧プレス効果の関係を示
す。この図をみると、熱間静水圧プレス効果は結
晶粒径に左右され、50μmを超えると熱間静水圧
プレスがかかりにくくなる傾向にある。 本発明によるとNo.１〜No.７の試料を比較試料No.
11と比較すると、εaで約60％、Vbで約40％、Hv
で約30％アツプし、tanδで約60％ダウンするなど
の優れたコンデンサ特性が得られる。No.８〜No.10
の試料は発明外の比較例のものであり、本発明の
特性より劣るものである。
【表】
【表】
熱間静水圧プレス条件においては、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。
従つて拡散処理後熱間静水圧プレスする従来例で
は、拡散処理温度が1100℃未満では熱間静水圧プ
レス効果が出て来ない。また第２図に示すよう
に、半導体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粒成長
し、第２表のNo.10の結果からもわかるように、コ
ンデンサ特性が劣化する。 すなわち、焼成温度をＴ℃とすると、熱間静水
圧プレス温度が（Ｔ−300）℃未満では磁器密度
の上昇が認められず、Ｔ℃を超えると粒成長が促
進されるとともに異相析出等が起こり、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は認められない。 また、従来例の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す
る方式は、還元性粉末の種類、量及び熱間静水圧
プレス温度によりコンデンサ特性がばらつき、製
品歩留りが約30〜40％となり、本発明品の歩留り
が約70％であるのに対し、40〜60％ダウンするな
どの欠点がある。 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) 製品歩留りが向上する。 (4) 結晶粒界に析出したポアがなくなり、結晶粒
界強度等が強化できる。 このように、本発明の半導体セラミツクコンデ
ンサの製造方法は非常に優れた性能を備えてお
り、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。
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。
従つて拡散処理後熱間静水圧プレスする従来例で
は、拡散処理温度が1100℃未満では熱間静水圧プ
レス効果が出て来ない。また第２図に示すよう
に、半導体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粒成長
し、第２表のNo.10の結果からもわかるように、コ
ンデンサ特性が劣化する。 すなわち、焼成温度をＴ℃とすると、熱間静水
圧プレス温度が（Ｔ−300）℃未満では磁器密度
の上昇が認められず、Ｔ℃を超えると粒成長が促
進されるとともに異相析出等が起こり、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は認められない。 また、従来例の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す
る方式は、還元性粉末の種類、量及び熱間静水圧
プレス温度によりコンデンサ特性がばらつき、製
品歩留りが約30〜40％となり、本発明品の歩留り
が約70％であるのに対し、40〜60％ダウンするな
どの欠点がある。 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) 製品歩留りが向上する。 (4) 結晶粒界に析出したポアがなくなり、結晶粒
界強度等が強化できる。 このように、本発明の半導体セラミツクコンデ
ンサの製造方法は非常に優れた性能を備えてお
り、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
を示す図、第２図及び第３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平均結
晶粒子径の関係を示す図である。
間静水圧プレス（HIP）条件と理論密度比の関係
を示す図、第２図及び第３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平均結
晶粒子径の関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原料を任意の形状にした後、還元性雰囲気中
Ｔ℃にて焼成して半導体磁器を作り、この半導体
磁器を（Ｔ−300）℃〜Ｔ℃，300気圧以上の気圧
下で熱間静水圧プレスした後、前記半導体磁器の
粒界に拡散剤を熱拡散させることを特徴とする半
導体セラミツクコンデンサの製造方法。 ２ 還元性雰囲気中Ｔ℃にて焼成した半導体磁器
の平均結晶粒径が50μm以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体セラミツ
クコンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089634A JPS59214213A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体セラミックコンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089634A JPS59214213A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体セラミックコンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214213A JPS59214213A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0460329B2 true JPH0460329B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=13976194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089634A Granted JPS59214213A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体セラミックコンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214213A (ja) |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP58089634A patent/JPS59214213A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59214213A (ja) | 1984-12-04 |
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