JPH09315849A - アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子及び その製造方法 - Google Patents

アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子及び その製造方法

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JPH09315849A
JPH09315849A JP8154781A JP15478196A JPH09315849A JP H09315849 A JPH09315849 A JP H09315849A JP 8154781 A JP8154781 A JP 8154781A JP 15478196 A JP15478196 A JP 15478196A JP H09315849 A JPH09315849 A JP H09315849A
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JP
Japan
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alumina
insulator
spark plug
sintered body
density
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JP8154781A
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English (en)
Inventor
Makoto Sugimoto
誠 杉本
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミナ(Al23 )を主成分とするアル
ミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子の有する優
れた諸特性を十分に維持しつつ、更にその熱伝導性を高
め、放熱性を向上させる。 【解決手段】 アルミナ質セラミックスにおいては、セ
ラミックス構成成分より算出される密度に対する嵩密度
の比率(×100%)を98%以上(相対密度)とし、
更に上記アルミナ質セラミックスにおけるアルミナ(A
23 )の含有率を90wt%以上とすることによっ
て、例えばスパークプラグ用絶縁碍子に使用されるアル
ミナ質セラミックの有する諸特性を損なうことなく熱伝
導率を高めて放熱性を確実に向上させることができ、耐
プレイグニッション性を向上させることができるる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板又は
内燃機関用スパークプラグの絶縁碍子等の放熱又は熱伝
導を要求される部位に使用されるアルミナ質焼結体又は
スパークプラグ用絶縁碍子とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板又は内燃機関用スパー
クプラグの絶縁碍子等の放熱又は熱伝導を要求される部
位に使用されるアルミナ質焼結体又はスパークプラグ用
絶縁碍子においては、優れた耐熱性、高い熱伝導率によ
る効率的な放熱性、熱膨張変化の小ささによる半導体チ
ップの直接搭載の容易性及び電気特性に優れ、機械的強
度が高い等の諸特性を満たすアルミナ(Al23 )を
主成分としたものが一般的に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記半
導体基板又は内燃機関用スパークプラグの絶縁碍子等の
放熱又は熱伝導を要求される部位に使用されるアルミナ
(Al23 )を主成分としたアルミナ質焼結体又はス
パークプラグ用絶縁碍子においては、近年、半導体又は
ターボチャージャー等の補機類の装着による内燃機関の
高性能化に伴って半導体自体又は内燃機関の発生する熱
量は著しく増加することとなった結果、この半導体を構
成する半導体基板又はスパークプラグを構成する絶縁体
碍子が受けることとなる熱量も大幅に増加し、半導体を
構成する半導体基板又は内燃機関に装着されるスパーク
プラグ用絶縁体碍子においては、更に高い放熱性を有す
ることが要求されるものとなる。
【0004】特に、最近の内燃機関では、出力や燃費の
向上軽量化等を目的として内燃機関の小型化が図られて
おり、この内燃機関に装着されることとなるスパークプ
ラグにおいても4バブル化による取付スペースの縮小に
伴って小型化が要求されることとなるため、現状のアル
ミナ(Al23 )を主成分とするスパークプラグ用絶
縁碍子では、小型化された絶縁碍子によっては放熱性を
十分に確保することができず、また絶縁体脚長部の脚長
を多く取れないため自己清浄性を発揮し難くなる等か
ら、絶縁体脚長部の耐汚損性が著しく低下してしまう欠
点がある。
【0005】そこで、この発明は上記従来のものの持つ
欠点を改善するものであり、半導体基板又は内燃機関用
スパークプラグの絶縁碍子等の放熱又は熱伝導を要求さ
れる部位に使用されるアルミナ(Al23 )を主成分
とするアルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子
の有する優れた諸特性を十分に維持しつつ、更にその熱
伝導率を高めて放熱性を向上させようとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのために、アルミナ質
焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子に使用されるアル
ミナ質セラミックスにおいては、セラミックス構成成分
より算出される密度に対する嵩密度の比率(×100
%)すなわち、嵩密度/算出密度×100を98%以上
(相対密度)とし、更に上記アルミナ質セラミックスに
おけるアルミナ(Al23 )の含有率を90wt%以
上とするものである。なお、ここでいう嵩密度とは、粒
子間に生ずる空隙を含む体積を基準とした密度をいい、
一般には物体の体積を測定して定める。
【0007】また、このアルミナ質焼結体又はスパーク
プラグ用絶縁碍子に使用されるアルミナ質セラミックス
においては、アルミナ(Al23 )を主成分とし、こ
れにSi、Ca若しくはMgの酸化物或は炭酸塩、又は
これらの混合物を混合するアルミナ質セラミックスを所
定形状に成形した後、この成形物を窒素又はアルゴンガ
ス等の非酸化雰囲気中で1500〜1700℃で焼結さ
せて製造してなるものである。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明を実施するにあたって、
アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子に使用
されるアルミナ質セラミックスにおいては、セラミック
ス構成成分より算出される密度に対する嵩密度の比率
(×100%)を98%以上の相対密度とすることで熱
伝導率が高められるので、増加する受熱量に対する半導
体基板又はスパークプラグ用絶縁碍子の放熱性を十分に
向上させることができる。
【0009】また、上記アルミナ質焼結体又はスパーク
プラグ用絶縁碍子に使用されるアルミナ質セラミックス
におけるアルミナ(Al23 )の含有率を90wt%
以上とすることにより、アルミナの含有率が90wt%
以下であるとアルミナ質セラミックスの熱伝導を阻害す
る原因となるアルミナの粒界相生成物の顕著な発生を抑
制することができるので、確実に熱伝導を行うことがで
きるものとなる。
【0010】
【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。(1)は、この発明の実施例であるスパークプラグ
用絶縁碍子であり、このスパークプラグ用絶縁碍子
(1)は、コルゲーション部(2)、絶縁体胴部(3)
及びその軸孔内において後端に配する端子電極と共に抵
抗体を挟持しつつ加熱、封着する導電性のガラスシール
材により中心電極を先端より突出して固持することとな
る絶縁体脚長部(4)から構成されるものである。
【0011】そして、スパークプラグ用絶縁碍子(1)
に使用されるアルミナ質セラミックスにおいては、セラ
ミックス構成成分より算出される密度に対する嵩密度
(相対密度)の比率(×100%)を98%以上の相対
密度とし、また上記アルミナ質セラミックスにおけるア
ルミナ(Al23 )の含有率を90wt%以上とする
ものである。
【0012】この発明の第1実施例である内燃機関用ス
パークプラグに使用されるスパークプラグ用絶縁碍子
(1)は以上の構成を具えるので、セラミックス構成成
分より算出される密度に対する嵩密度の比率(×100
%)を98%以上の相対密度とすることにより、このス
パークプラグ用絶縁碍子(1)の有する熱伝導率が高め
られるので、内燃機関の高性能化に伴って増加する受熱
量に対するスパークプラグ用絶縁碍子(1)の放熱性を
十分に向上させることができることから、内燃機関の小
型化の要求に伴うスパークプラグを構成するスパークプ
ラグ用絶縁碍子(1)の小型化に起因する熱伝導率の低
下による放熱性の悪化に対応することができるものとな
ると共に、絶縁体脚長部(4)を長められることから耐
汚損性をも向上させることができる。
【0013】また、上記スパークプラグ用絶縁碍子
(1)に使用されるアルミナ質セラミックスにおけるア
ルミナ(Al23 )の含有率を90wt%以上とする
ことで、アルミナの含有率が90wt%以下であるとア
ルミナ質セラミックスの熱伝導を阻害する原因となるア
ルミナの粒界相生成物の顕著な発生を抑制することがで
きるので、スパークプラグ用絶縁碍子(1)における熱
伝導をより確実に行うことができる。
【0014】なお、上記実施例で説明したスパークプラ
グ用絶縁碍子(1)に使用されるアルミナ質セラミック
スを、半導体基板において使用することとしても、上記
スパークプラグ用絶縁碍子(1)と同様に、この半導体
基板の熱伝導率を高めて放熱性を十分に確保することが
できるようになると共に、熱伝導の阻害原因となるアル
ミナの粒界相生成物の顕著な発生を抑制して確実に熱伝
導を行うことができる。
【0015】また、上述した半導体基板のアルミナ質焼
結体又はスパークプラグ用絶縁碍子(1)において使用
されるアルミナ質セラミックスにおいては、アルミナ
(Al23 )を主成分とし、この主成分となるアルミ
ナ(Al23 )に対してSi、Ca若しくはMgの酸
化物或は炭酸塩、又はこれらの混合物を混合するアルミ
ナ質セラミックスを所定形状に成形した後、この成形物
を窒素又はアルゴンガス等の非酸化雰囲気中で1500
〜1700℃で焼結、或は加圧焼成させて製造してなる
ものである、。
【0016】そこで、この発明の効果を確認するため
に、主成分であるアルミナ粉末(純度99.0%以上、
平均粒径1.5μm)の配合量を88.0,90.0,
93.0,及び95.0wt%とした上SiO2 、Ca
CO3 及びMgO(いずれも平均粒径2μm以下、純度
98.5%以上)を任意に配合し、バインダーとしての
PVA(ポリビニールアルコール)を原料配合物100
に対して1加え、適宜水分を添加した後、アルミナポッ
トにおいて10時間混合した上で、これによりできあが
ったスラリーをスプレードドライヤーにより造粒し、造
粒粉末を得る。そして、この造粒粉末を、まずスパーク
プラグ用絶縁体素地成形用ラバープレスゴム型内に投入
し、中穴用中子を挿入し、上蓋を閉じて約100MPa
の圧力で成形プレスすると共にしレジノイド砥石により
スパークプラグ用絶縁碍子に研削加工するものであり、
一方では内径φ50の金型内で厚さ5mmに成形してな
るものである。更に、このスパークプラグ用絶縁碍子
(1)及びφ50、厚さ5mmに成形された成形物を大
気中600℃、1hr仮焼して脱バインダー工程を施し
た後にこの発明の実施例のように窒素ガスによる非酸化
雰囲気中で1500〜1700℃で焼結させてなるもの
であり(実施例1〜4)、またこの発明の実施例との比
較を行うため同様の成形物を大気中1500〜1700
℃で焼結を行い比較例5〜8を製造した。
【0017】その上で、嵩密度はφ50mmの円板のテ
ストピースを用いてアルキメデス法により求めた。機械
強度は上記テストピースより幅×厚さ×長さ=4mm×
3mm×5mmの角棒テストピースを切り出し、#60
0以上の砥石により面取りを行った上で4点曲げにより
強度を測定して求めた。絶縁性は端子電極及び中心電極
を軸孔内に保持するスパークプラグ用絶縁碍子を主体金
具に組付けたスパークプラグを700℃の大気中に保持
し、20分後に端子電極と主体金具間に高絶縁抵抗計
(1000V印加)により測定し、また熱伝導率はφ5
0mmのテストピースからφ10、厚さ2mmの円板を
切り出して両面を研削後レーザーフラッシュ法により常
温(25℃)での熱伝導率を求めた。更にその他の化学
成分はφ50mmのテストピースの円板形状品を蛍光X
線による検量法によって測定したものである。その結果
を示した図2により、セラミックス構成成分より算出さ
れる密度に対する嵩密度の比率(×100%)を98%
以上の相対密度とすることにより熱伝導率が向上する一
方で、機械強度及び絶縁性の低下が見られず、またアル
ミナの含有率が90wt%以下であると、このような効
果が得られないことから十分にこの発明の効果が確認さ
れた。
【0018】そして、図3においては、この発明の実施
例であるスパークプラグ用絶縁碍子(1)の軸孔内に端
子電極及び中心電極を固着した絶縁端子を主体金具に組
付けたスパークプラグを4サイクル、単気筒、250c
cの実機に装着した上でプレイグニッションテストをお
こなったところ、耐熱性が5°〜7.5°向上した結果
スパークプラグのワイド化を図ることができるものとな
ることが明かとなり、この発明の効果が十分に確認され
た。
【0019】
【発明の効果】以上のとおり、アルミナ質セラミックの
有する諸特性を損なうことなく熱伝導率を高めて放熱性
を確実に向上させつつ耐汚損性を改善することができる
と共に、耐プレイグニッション性の向上によるスパーク
プラグのワイド化を図ることもできる優れた効果を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例であるスパークプラグ用絶縁
碍子の正面図である。
【図2】この発明の実施例であるアルミナ質セラミック
スにおける熱伝導率の測定結果等を示すものである。
【図3】この発明の実施例であるスパークプラグ用絶縁
碍子を使用したスパークプラグの実機による耐熱テスト
の結果である。
【符号の説明】
1 スパークプラグ用絶縁碍子 2 コルゲーション部 3 絶縁体胴部 4 絶縁体脚長部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ質セラミックスにおいて、セラ
    ミックス構成成分より算出される密度に対する嵩密度の
    比率(×100%)を98%以上(相対密度)としてな
    るアルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子。
  2. 【請求項2】 上記アルミナ質セラミックスにおけるア
    ルミナ(Al23)の含有率を90wt%以上として
    なる請求項1記載のアルミナ質焼結体又はスパークプラ
    グ用絶縁碍子。
  3. 【請求項3】 アルミナ(Al23 )を主成分とし、
    これにSi、Ca若しくはMgの酸化物或は炭酸塩、又
    はこれらの混合物を混合するアルミナ質セラミックスを
    所定形状に成形した後、この成形物を窒素又はアルゴン
    ガス等の非酸化雰囲気中で1500〜1700℃で焼結
    せしめてなるアルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶
    縁碍子の製造方法。
JP8154781A 1996-05-28 1996-05-28 アルミナ質焼結体又はスパークプラグ用絶縁碍子及び その製造方法 Pending JPH09315849A (ja)

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