DE10145728A1 - Production of dielectric capacitor ceramic, used in production of capacitor, comprises forming pourable slip from mixture containing powered barium titanate components and powdered fluxing agent, and sintering - Google Patents

Production of dielectric capacitor ceramic, used in production of capacitor, comprises forming pourable slip from mixture containing powered barium titanate components and powdered fluxing agent, and sintering

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Abstract

Production of a dielectric capacitor ceramic comprises forming a pourable slip from a mixture containing: (A) a powered barium titanate component having a grain diameter of less than 1 micro m, (B) a powered barium titanate component having a larger grain diameter than A and (C) a powdered fluxing agent having a grain size of less than 1 micro m; and sintering at less than 1000 deg C. Preferred Features:. Component (A) is doped with Bi, Nb, Zn and/or Nd. Component (B) is doped with Bi and/or Nb. The mixture contains up to 42.5 wt.% (A) with a grain size of 0.6 mu m, up to 42.5 wt.% (B) with a grain size of 1.2 micro m and 4 wt.% (C) with 11 wt.% dopants.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von dielektrischer Kondensatorkeramik nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention is based on a method for producing dielectric capacitor ceramic according to the genus of Main claim.

Derartige dielektrische Keramiken finden insb. Anwendung in Kondensatoren mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten. Wegen kleiner äußerer Abmessungen und der dennoch bestehenden Forderung nach großen Kapazitätswerten werden diese Kondensatoren schichtförmig aufgebaut, wobei die Kondensatorelektroden größtenteils innerhalb des dielektrischen Keramikmaterials zu liegen kommen. Folglich wird auch das Elektrodenmaterial den hohen Sintertemperaturen ausgesetzt, die zur Herstellung der Keramik erforderlich sind. Es ist also ein Elektrodenmaterial erforderlich, das bei den gegebenen Sintertemperaturen keinen Schaden nimmt. Ohne Maßnahmen zur Reduktion der insb. bei Bariumtitanat erforderlichen hohen Brenntemperaturen muss hierzu ein Elektrodenmaterial verwendet werden, das einen Schmelzpunkt hat, der über den Sintertemperaturen liegt. Solche Materialien sind Platin und Palladium.Such dielectric ceramics are used in particular in Capacitors with a high dielectric constant. Because of small outer dimensions and the existing requirement after large capacitance values, these capacitors built up in layers, the capacitor electrodes for the most part come to lie within the dielectric ceramic material. As a result, the electrode material also becomes high Exposed to sintering temperatures used to manufacture the ceramic required are. So an electrode material is required, which at does not damage the given sintering temperatures. Without Measures to reduce the necessary, especially for barium titanate For this purpose, an electrode material must be used at high firing temperatures can be used that has a melting point above the  Sintering temperature. Such materials are platinum and palladium.

Da diese Materialien aber einen erheblichen Kostenfaktor bei der Herstellung der Kondensatoren darstellen, bestehen Bemühungen, Maßnahmen zu ergreifen, um die Sintertemperatur von dielektrischer Kondensatorkeramik zu reduzieren, damit billigere Materialien zur Herstellung der Kondensatorelektroden mit niedrigeren Schmelzpunkten verwendet werden können. Im vorliegenden Fall bestehen insb. Bemühungen, den Palladiumanteil einer Silber- Palladium-Mischung zur Verwendung als Elektrodenpaste zu senken.However, since these materials are a significant cost factor in the Manufacturing capacitors, efforts are being made to Take measures to reduce the sintering temperature of dielectric To reduce capacitor ceramic, so cheaper materials for Manufacture of lower capacitor electrodes Melting points can be used. In the present case there are efforts to reduce the palladium content of a silver Lower palladium mixture for use as an electrode paste.

Ein 1965 angemeldetes Verfahren zur Herstellung eines keramischen Dielektrikums mit Barium-Titanat-Anteilen, bei dem eine Verringerung der Sintertemperatur der Keramik auf Werte von 780°C bis 960°C erreichbar ist, ist in dem DE-Patent 16 46 941 beschrieben. Erreicht wird dieses Ziel durch eine Mischung aus Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Bleititanat, Strontiumstannat und aus Boraten. Dieser NDK-Werkstoff hat einen linearen Temperaturkoeffizienten und eine DK von ca. 100. Die Verwendung von höheren Anteilen an Blei führt hierbei zu einer sehr großen Umweltbelastung.A process for producing a ceramic registered in 1965 Dielectric with barium titanate components, in which one Reduction of the sintering temperature of the ceramic to values of 780 ° C can be reached up to 960 ° C is described in DE patent 16 46 941. This goal is achieved through a mixture of barium titanate, Strontium titanate, lead titanate, strontium stannate and from borates. This NDK material has a linear temperature coefficient and one DK of about 100. The use of higher proportions of lead leads this leads to a very large environmental impact.

Im DE-Patent 26 59 016 ist beschrieben, wie durch eine Zugabe von 1 Mol-% CuO und 1 Mol-% GeO2 zu Bariumtitanat dessen Sintertemperatur auf 1000°C herabgesenkt werden kann. Eine Verringerung der Sintertemperatur von BaTiO3 auf 1050°C ist möglich, wenn dem Bariumtitanat 0,5 Mol-% Cu und 0,5 Mol-% Ti beigemengt werden. Und bei 1030°C ist eine Mischung aus (Ba0,9Ca0,1)TiO3 und 0,5 Mol-% TiO2 zu einer dielektrischen Kondensatorkeramik sinterbar. Gleichzeitig erhöht sich die Temperaturabhängigkeit der DK vor allem oberhalb 100°C. Hierdurch ist jedoch lediglich eine Absenkung des Palladiumgehaltes der Silber-Palladium-Mischung auf ca. 25% möglich, weshalb die hiermit hergestellten Elektroden immer noch sehr teuer werden. DE patent 26 59 016 describes how the addition of 1 mol% CuO and 1 mol% GeO 2 to barium titanate can reduce its sintering temperature to 1000 ° C. A reduction in the sintering temperature from BaTiO 3 to 1050 ° C is possible if 0.5 mol% Cu and 0.5 mol% Ti are added to the barium titanate. And at 1030 ° C, a mixture of (Ba 0.9 Ca 0.1 ) TiO 3 and 0.5 mol% TiO 2 can be sintered to form a dielectric capacitor ceramic. At the same time, the temperature dependence of the DK increases above 100 ° C. In this way, however, it is only possible to reduce the palladium content of the silver-palladium mixture to approximately 25%, which is why the electrodes produced in this way are still very expensive.

Vielfach wurde versucht, durch eine Erhöhung des Gehaltes an umweltschädlichem Blei in der Bariumtitanatkeramik die Sintertemperatur herabzusenken, um durch Verzicht auf Palladium als Elektrodenmaterial Herstellungskosten zu sparen. Bspw. wird in der DE- Patentschrift 35 20 839 beschrieben, wie durch Mischungen diverser Bleilegierungen die Sintertemperatur auf 900°C bis 1100°C gesenkt werden kann. Diese Werkstoffe haben zwar DK-Werte von 3500 bis 19 000, jedoch sind deren Temperaturabhängigkeiten sehr stark (Y5V).Many attempts have been made to increase the salary environmentally harmful lead in barium titanate ceramics To lower the sintering temperature in order to avoid palladium as Save electrode material manufacturing costs. For example. is in the DE Patent specification 35 20 839 as described by mixtures of various Lead alloys lowered the sintering temperature to 900 ° C to 1100 ° C can be. These materials have DK values from 3500 to 19,000, but their temperature dependencies are very strong (Y5V).

Auch in der DE-PS 35 29 933 werden niedrige Sintertemperaturen, allerdings bei piezoelektrischen Materialien, dadurch erreicht, dass Mischungen von Blei-Oxyden mit Nicht-Blei-Oxyden verwendet werden, wobei als ein Nicht-Blei-Metall Barium erwähnt ist. Erreicht werden dadurch Sintertemperaturen von 800°C bis 1300°C.DE-PS 35 29 933 also uses low sintering temperatures, however, in the case of piezoelectric materials, achieved in that Mixtures of lead oxides with non-lead oxides are used being mentioned as a non-lead metal barium. Reached sintering temperatures of 800 ° C to 1300 ° C.

In der DE-PS 35 41 517 ist beschrieben, wie eine Verringerung des Palladiumgehaltes einer Silber-Palladium-Legierung durch eine Verringerung der Brenntemperatur der Kondensatorkeramik (DK < 800 Y5V-Charakteristik) auf Werte von 900°C bis 1100°C erreicht werden kann, indem eine Mischung aus Bleilegierungen der Bariumlegierung beigemischt wird.DE-PS 35 41 517 describes how a reduction in Palladium content of a silver-palladium alloy by a Reduction of the firing temperature of the capacitor ceramic (DK <800 Y5V characteristics) can be achieved at values from 900 ° C to 1100 ° C can by adding a mixture of lead alloys to the barium alloy is added.

Auch gemäß DE-PS 38 34 778 soll ein Verzicht auf Palladium durch eine Reduktion der Brenntemperatur auf 950°C bis 1050°C mit Hilfe einer Mischung aus Bleilegierungen erreicht werden, wobei u. a. Bariumtitanat als Ausgangsmaterial verwendet wird. Auch dies betrifft elektrische Werkstoffe mit einer hohen DK (< 4000), aber auch sehr starker Temperaturabhängigkeit.According to DE-PS 38 34 778, a waiver of palladium is said to be Reduction of the firing temperature to 950 ° C to 1050 ° C with the help of a Mixture of lead alloys can be achieved, u. a. Barium titanate is used as the starting material. This also affects electrical materials with a high DK (<4000), but also very strong temperature dependence.

Ebenso ist in der DE-PS 41 41 648 eine Blei-Barium-Zirkon-Titanat- Verbindung beschrieben, mit der niedrige Sintertemperaturen (~ 1150°C) erreichbar sind, sodass Palladium als Elektrodenmaterial in reduzierter Menge eingesetzt werden kann.Likewise in DE-PS 41 41 648 is a lead barium zirconium titanate Compound described with the low sintering temperatures (~ 1150 ° C) can be reached, so that palladium as electrode material in  reduced amount can be used.

In der DE-Patentschrift 44 06 812 ist ein keramisches Dielektrikum auf BaTiO3-Basis mit X7R-Eigenschaften beschrieben, das bei 900°C gesintert werden kann. Erreicht wird das, indem um den BaTiO3-Kern eine Bleiperowskit-Schicht aufgebracht wird und der so behandelte Kern in Bleiborosilikatglas eingebettet wird. Erreicht wird ein flacher Temperaturverlauf der DK, allerdings mit DK-Werten von 320 bis 400.DE 44 44 812 describes a ceramic dielectric based on BaTiO 3 with X7R properties, which can be sintered at 900 ° C. This is achieved by applying a lead perovskite layer around the BaTiO 3 core and embedding the core treated in this way in lead borosilicate glass. A flat temperature curve of the DK is achieved, however with DK values from 320 to 400.

Letztlich ist auch im Europäischen Patentdokument EP 257 653 auf die Verwendung von umweltschädlichem Blei in wismutfreien Bariumtitanatkeramiken auf der Basis Barium-Titanat und Blei-Zink- Magnesium-Niobat hingewiesen, wodurch eine Absenkung der Sintertemperatur auf 1070°C bis 1100°C und damit eine Reduktion des Palladiumgehaltes auf 25% erreichbar ist.Ultimately, the European patent document EP 257 653 also refers to the Use of environmentally harmful lead in bismuth-free Barium titanate ceramics based on barium titanate and lead zinc Magnesium niobate noted, thereby lowering the Sintering temperature to 1070 ° C to 1100 ° C and thus a reduction in Palladium content to 25% is achievable.

Weiterhin ist es aus der US-PS 3 619 744, aus der DE-OS 32 37 571, aus der DD-PS 2 58 915, aus der EP-Schrift 169 636 und aus der US-PS 4 499 521 bekannt, niedrigsinternde X7R-Werkstoffe auf der Basis von Bariumtitanat mit einem Zusatz von Wismuttitanat oder auch von wismutreichen Gemischen glasbildender Oxide herzustellen. Es werden damit Dielektrizitätskonstanten von 1800 bis 2600 erreicht. Hierdurch kann die Sintertemperatur auf 1120°C herabgesenkt werden, sodass eine Elektrodenpaste aus 70% Silber und 30% Palladium verwendbar ist. Eine weitere Absenkung der Sintertemperatur und damit eine weitere Reduzierung des Palladiumgehaltes der Elektrodenpaste ist auf diese Weise nicht möglich.Furthermore, it is from US-PS 3,619,744, from DE-OS 32 37 571, from the DD-PS 2 58 915, from EP-publication 169 636 and from US-PS 4 499 521 known, low-sintering X7R materials based on Barium titanate with an addition of bismuth titanate or to produce bismuth-rich mixtures of glass-forming oxides. It will dielectric constant from 1800 to 2600. hereby the sintering temperature can be reduced to 1120 ° C, so that a Electrode paste made of 70% silver and 30% palladium can be used. A further lowering the sintering temperature and thus another Reduction in the palladium content of the electrode paste is due to this Way not possible.

Dies wurde gemäß DE-OS 196 38 195 mit einer bleifreien, dielektrischen Paste für LTCC-Mehrlagenschaltungen erreicht, die aus einem Bariumtitanat-Nanopulver mit einer Korngröße zwischen 0,05 µm und 0,5 µm besteht, das bei Temperaturen zwischen 800°C und 1000°C gesintert werden kann. Eine mit diesem Nanopulver hergestellte Kondensatorkeramik hat aber den Nachteil, dass sie eine hohe Temperaturabhängigkeit und keine X7R-Charakteristik aufweist, d. h., dass bei Temperaturen zwischen -55°C und +125°C die Kapazitätsabweichung damit hergestellter Kondensatoren wesentlich größer als ± 15% ist. Außerdem weist die Kondensatorkeramik eine Dielektrizitätskonstante von wenig mehr als 200 auf.This was done according to DE-OS 196 38 195 with a lead-free, dielectric Paste for LTCC multilayer circuits achieved from one Barium titanate nanopowder with a grain size between 0.05 µm and 0.5 µm exists at temperatures between 800 ° C and 1000 ° C can be sintered. One made with this nanopowder  However, capacitor ceramic has the disadvantage that it is high Depends on temperature and has no X7R characteristics, i.e. H., that at temperatures between -55 ° C and + 125 ° C the Capacitance deviation of capacitors made with it is significant is greater than ± 15%. The capacitor ceramic also has a Dielectric constant of little more than 200.

Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von dielektrischer Kondensatorkeramik mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber die Vorteile, eine X7R- Charakteristik aufzuweisen, d. h., dass bei Temperaturen zwischen -55°C und +125°C die Dielektrizitätskonstante der Keramik und damit die Kapazität der damit hergestellten Kondensatoren um weniger als ± 15% variieren. Zudem führt die Komponente A der zur Herstellung der Keramik verwendeten Ausgangsmaterialien wegen ihrer groberen Körnung zu einer sehr hohen Dielektrizitätskonstanten. Demgegenüber ist die Komponente B wegen ihrer feineren Körnung für eine niedrige Sintertemperatur der Keramik von unter 1000°C verantwortlich, was es ermöglicht, damit Kondensatoren herzustellen, deren Elektroden nur einen sehr geringen Palladiumanteil aufweisen.The inventive method for producing dielectric Capacitor ceramic with the characteristic features of the In contrast, the main claim has the advantages of an X7R To have characteristics, d. that is, at temperatures between -55 ° C and + 125 ° C the dielectric constant of the ceramic and thus the Capacitance of the capacitors manufactured with it by less than ± 15% vary. Component A also leads to the production of Ceramics used raw materials because of their coarser Grain to a very high dielectric constant. In contrast, Component B is due to its finer grain size for a low one Sintering temperature of the ceramic of below 1000 ° C is responsible for what it allows to manufacture capacitors whose electrodes only have a very low proportion of palladium.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Komponente A mit Dotanten versehen, und werden als Dotanten Wismut und/oder Niob verwendet. Hierdurch werden die ferroelektrischen Eigenschaften der Komponente A und damit ihr Beitrag zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten weiter verbessert.According to an advantageous embodiment of the invention Component A provided with dopants, and are called dopants Bismuth and / or niobium used. This will make the ferroelectric properties of component A and thus you Contribution to increasing the dielectric constant further improved.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Komponente 13 mit Dotanten versehen und werden als Dotanten Wismut, Niob, Zink und/oder Neodyn verwendet, wodurch die paraelektrischen Eigenschaften der Komponente B verbessert werden. According to a further advantageous embodiment of the invention Component 13 provided with dopants and are called dopants Bismuth, Niobium, Zinc and / or Neodyn are used, which makes the paraelectric properties of component B can be improved.  

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die zu einem gießfähigen Schlicker weiterzuverarbeitende Pulvermischung zu 42,5% aus Komponente A mit einer Korngröße von 1,2 µm, zu 42,5% aus Komponente B mit einer Korngröße von 0,6 µm, zu 4% aus Komponente C und zu 11% aus Dotanten. Hierdurch wird neben der X7R-Temperaturcharakteristik eine Dielektrizitätskonstante von 1800 und eine Absenkung der Sintertemperatur auf 960°C erreicht, wodurch es möglich wird, bei der Herstellung von Vielschichtkondensatoren Elektroden zu verwenden, die nur zu 10% aus Palladium und zu 90% aus Silber bestehen.According to a further advantageous embodiment of the invention the one to be processed into a castable slip 42.5% powder mixture from component A with a grain size of 1.2 µm, 42.5% from component B with a grain size of 0.6 µm, 4% from component C and 11% from dopants. As a result, in addition to the X7R temperature characteristic Dielectric constant of 1800 and a decrease in Sintering temperature reached 960 ° C, which makes it possible at the Manufacture of multilayer capacitors using electrodes which consist only of 10% palladium and 90% silver.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die zu einem gießfähigen Schlicker weiterzuverarbeitende Pulvermischung zu 44% aus Komponente A mit einer Korngröße von 0,8 µm, zu 42% aus Komponente B mit einer Korngröße von 0,07 µm, zu 6% aus Komponente C und zu 8% aus Dotanten. Hierdurch wird bei Erhalt der X7R-Temperaturcharakteristik eine weitere Erhöhung der Dielektrizitätskonstanten auf 2500 und eine weitere Absenkung der Sintertemperatur auf 900°C erreicht, sodass es bei dieser Werkstoffvariante möglich ist, bei der Herstellung von Kondensatoren Elektroden zu verwenden, die keinerlei Palladium mehr enthalten.According to a further advantageous embodiment of the invention the one to be processed into a castable slip 44% powder mixture from component A with a grain size of 0.8 µm, 42% from component B with a grain size of 0.07 µm 6% from component C and 8% from dopants. This will help Maintaining the X7R temperature characteristic a further increase in Dielectric constant to 2500 and a further reduction in the Sintering temperature reached 900 ° C, so that at this Material variant is possible in the manufacture of capacitors Use electrodes that no longer contain any palladium.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielsbeschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantageous embodiments of the invention are the following example description and the claims removable.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden näher erläutert.Some exemplary embodiments of the method according to the invention are explained in more detail below.

Das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Ausgangsmaterial besteht aus zwei Komponenten, und zwar aus einer Komponente A, die für die ferroelektrischen Eigenschaften der Keramik, d. h., für eine spontane Polarisation ohne ein äußeres Feld verantwortlich ist, und aus einer Komponente B, die der Entstehung der paraelektrischen Phasen der Keramik dient, d. h., die bewirkt, dass die Keramik unter der Wirkung eines äußeren elektrischen Feldes gut polarisierbar ist. Zudem ist die Komponente B dadurch für eine niedrige Sintertemperatur verantwortlich, dass die Partikelgröße der Pulverkomponente B bis hinein in den Nanometerbereich reicht, und dass sie geeignete Zusätze an niedrig schmelzenden und rekristallisierenden Verbindungen oder Flussmitteln aufweist.The starting material used in the method according to the invention  consists of two components, namely component A, the for the ferroelectric properties of the ceramic, d. that is, for a spontaneous polarization without an external field is responsible, and out a component B, the formation of the paraelectric phases serves the ceramics, d. that is, which causes the ceramic under the Effect of an external electrical field is well polarized. moreover component B is therefore for a low sintering temperature responsible that the particle size of powder component B to extends into the nanometer range, and that they are suitable additives on low melting and recrystallizing compounds or Fluxes has.

Hierbei wird die Pulverkomponente A ihrer Aufgabe, für eine hohe Dielektrizitätskonstante zu sorgen, dadurch gerecht, dass deren Korngröße zwischen 0,5 µm und 1,2 µm liegt. Außerdem kann die Komponente A des Bariumtitanats zu diesem Zweck mit Dotanten versehen sein, wie bspw. mit Wismut (Bi) oder mit Niob (Nb). Ansonsten kann sie für mögliche Anwendungen im Hochtemperaturbereich zusätzliche Dotierungen enthalten, die dazu geeignet sind, den Curiepunkt zu höheren Temperaturen zu verschieben, wie bspw. Blei (Pb).Here, powder component A does its job for a high To care for dielectric constant, in that their Grain size is between 0.5 µm and 1.2 µm. In addition, the Component A of the barium titanate for this purpose with dopants be provided, such as with bismuth (Bi) or niobium (Nb). Otherwise it can be used for possible applications in High temperature range contain additional dopants are suitable to increase the Curie point to higher temperatures shift, such as lead (Pb).

Zur Verbesserung der paraelektrischen Eigenschaften der Komponente B können darin Dotantenanteile enthalten sein, wie bspw. Wismut (Bi), Niob (Nb), Zink (Zn) oder Neodyn (Nd). Zudem sollte zur Erzielung einer niedrigen Sintertemperatur die Korngröße der Komponente B 0,6 µm oder weniger betragen.To improve the paraelectric properties of the component B can contain dopant components, such as bismuth (Bi), Niobium (Nb), zinc (Zn) or neodyn (Nd). In addition, to achieve the grain size of component B at a low sintering temperature 0.6 µm or less.

Zur Erzielung der vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Bariumtitanatkeramik wird etwas weniger als 50% der Komponente A verwendet, die mit oder ohne Dotanten, wie Wismut (Bi), Niob (Ni) oder Blei (Pb) versehen ist und eine Korngröße zwischen 0,5 µm und 1,2 µm aufweist. Von der Komponente B wird ebenfalls etwas weniger als 50% von mit Neodyn (Nd), Zink (Zn), Niob (Nb) oder auch mit Blei (Pb) dotiertem Bariumtitanat verwendet, das eine Korngröße von sehr viel weniger als 1 µm aufweist. Schließlich wird als dritte Komponente C etwas weniger als 8% eines Flussmittels mit einem Korndurchmesser von weniger als 1 µm verwendet.To achieve the advantageous properties of the invention Barium titanate ceramic becomes a little less than 50% of component A used with or without dopants, such as bismuth (Bi), niobium (Ni) or lead (Pb) is provided and a grain size between 0.5 microns and 1.2 µm. Component B also becomes a little less  than 50% of with neodyn (Nd), zinc (Zn), niobium (Nb) or also with lead (Pb) doped barium titanate used, which has a grain size of very has much less than 1 µm. Finally, the third component is C a little less than 8% of a flux with a grain diameter of less than 1 µm.

Zur Aufbereitung der dielektrischen Keramik werden die Bariumtitanat-Komponenten A und B zusammen mit den Dotanten und dem Flussmittel C in einem wässrigen oder organischen Medium gemischt und zu einem gießfähigen Schlicker weiterverabeitet. Alternativ hierzu können die Bariumtitanat-Komponenten, die Dotanten und das Flussmittel über einen chemisch regulierbaren Coatingprozess homogenisiert und zu einem gießfähigen Schlicker dispergiert werden. Der Schlicker wird dann zur Herstellung der Vielschichtkondensatoren verwendet. Nach deren Fertigstellung werden deren Kapazität, Verlustfaktor, Isolationswiderstand und die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Werte bei Temperaturen zwischen -55°C und +125°C gemessen.To prepare the dielectric ceramic, the Barium titanate components A and B together with the dopants and the flux C in an aqueous or organic medium mixed and processed into a pourable slip. Alternatively, the barium titanate components that Dopants and the flux via a chemically adjustable Coating process homogenized and into a pourable slip be dispersed. The slip is then used to manufacture the Multi-layer capacitors used. After completion their capacity, dissipation factor, insulation resistance and the Temperature dependence of the electrical values at temperatures measured between -55 ° C and + 125 ° C.

Anhand der folgenden beiden Ausführungsbeispiele wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.Based on the following two exemplary embodiments The method according to the invention explained in more detail.

Beim Beispiel 1 werden als Komponente A 42,5 Gew.-% BaTiO3 mit einer Korngröße von d = 1,2 µm, als Komponente B 42,5 Gew.-% BaTiO3 mit einer Korngröße von d = 0,6 µm, 11% Dotierungsmittel und als Komponente C 4% eines Flussmittels verwendet. Die Komponenten A, B und C werden gemischt, in einer 20-l-Porzellanmühle in einem organischen Bindersystem 90 Stunden lang gemahlen. Ziel hiervon ist das Erreichen einer guten Enamelqualität. Schließlich wird der Schlicker bei einer Sintertemperatur von 960°C zu Vielschichtkondensatoren weiterverarbeitet, wobei eine Elektrodenpaste aus 90% Silber und 10% Palladium verwendet wird. Erreicht werden hierdurch Kondensatoren mit einer Dielektrizitätskonstante von DK = 1800, einem DF-Wert von 2%, einem RC-Wert von mehr als 104 sec. bei 25°C, einer X7R- Temperaturcharakteristik, nach dem Sintern eine Schichtdicke von 13 µm und eine Durchbruchspannung von 900 V.In Example 1, as component A, 42.5% by weight of BaTiO 3 with a grain size of d = 1.2 μm, as component B, 42.5% by weight of BaTiO 3 with a grain size of d = 0.6 μm, 11% dopant and used as component C 4% of a flux. Components A, B and C are mixed, ground in a 20 liter porcelain mill in an organic binder system for 90 hours. The aim of this is to achieve good enamel quality. Finally, the slurry is further processed to multilayer capacitors at a sintering temperature of 960 ° C., using an electrode paste made of 90% silver and 10% palladium. This achieves capacitors with a dielectric constant of DK = 1800, a DF value of 2%, an RC value of more than 10 4 sec. At 25 ° C, an X7R temperature characteristic, a layer thickness of 13 µm after sintering and a breakdown voltage of 900 V.

Beim Beispiel 2 werden als Komponente A 44 Gew.-% BaTiO3 mit einer Korngröße von d = 0,8 µm, als Komponente B 42 Gew.-% BaTiO3 mit einer Korngröße von d = 0,07 µm, 8% Dotierungsmittel und als Komponente C 6% einer niedrig schmelzenden Verbindung verwendet. Die chemisch homogenisierten Werkstoffkomponenten mit feinsten Partikelgrößen werden über einen Zeitraum von 6 h dispergiert. Anschließend wird der Schlicker bei einer Sintertemperatur von 900°C zu Vielschichtkondensatoren weiterverarbeitet, wobei eine Elektrodenpaste aus 90% Silber und 10% Palladium verwendet wird. Erreichbar sind hierdurch Kondensatoren mit einer Dielektrizitätskonstanten DK = 2500, einem DF-Wert von 2,2%, einem RC-Wert von 104 sec. bei 25°C, einer X7R-Temperaturcharakteristik, nach dem Sintern eine Schichtdicke von 6 µm und einer Durchbruchspannung von 700 V. Bei dieser Werkstoffvariante ist es möglich, palladiumfreie Elektroden zu verwenden.In Example 2, component A contains 44% by weight of BaTiO 3 with a grain size of d = 0.8 μm, component B contains 42% by weight of BaTiO 3 with a particle size of d = 0.07 μm, 8% dopant and used as component C 6% of a low melting compound. The chemically homogenized material components with the finest particle sizes are dispersed over a period of 6 hours. The slip is then further processed to multilayer capacitors at a sintering temperature of 900 ° C., using an electrode paste made of 90% silver and 10% palladium. This makes it possible to achieve capacitors with a dielectric constant DK = 2500, a DF value of 2.2%, an RC value of 104 seconds at 25 ° C, an X7R temperature characteristic, a layer thickness of 6 µm and a breakdown voltage after sintering of 700 V. With this material variant it is possible to use palladium-free electrodes.

Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, gibt es zwei prinzipielle Möglichkeiten, die Bariumtitanat-Keramik herzustellen, und zwar zum einen auf dem traditionellen Weg durch Mischung der Einzelkomponenten als wässrigen oder organischen Schlicker, der in einer Mühle gemahlen werden muss, und zum anderen über einen chemischen Herstellungsprozess, insb. mittels eines chemisch regulierten Coatingprozesses. Die auf diesen Wegen hergestellte Kondensatorkeramik weist gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile auf, bei Temperaturen weit unter 1000°C gesintert werden zu können, eine X7R-Charakteristik aufzuweisen mit Dielektrizitätskonstanten zwischen 1800 und 3000, eine hohe Werkstoffzuverlässigkeit durch eine bessere Beherrschung der Korn- und der Korngrenzenchemie zu erzielen und einfache Anpassungsmöglichkeiten der Werkstoffeigenschaften an erforderliche Temperatureinsatzbereiche, wie bspw. Hochtemperaturanwendungen zu bieten.As the exemplary embodiments show, there are two principal ones Possibilities of producing the barium titanate ceramic, namely for one in the traditional way by blending the Individual components as aqueous or organic slip, which in must be ground in a mill, and secondly over one chemical manufacturing process, especially by means of a chemical regulated coating process. The one made in this way Capacitor ceramic has that over the prior art Advantages of being sintered at temperatures well below 1000 ° C can have an X7R characteristic with Dielectric constant between 1800 and 3000, a high one Reliability of materials through better mastery of grain and to achieve grain boundary chemistry and simple  Possibilities of adapting the material properties to the required ones Temperature application areas, such as high temperature applications to offer.

Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description and in the following claims Features shown can be both individually and in any Combination with each other be essential to the invention.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von dielektrischer Kondensatorkeramik, bei dem eine Komponente B aus pulverförmigem Bariumtitanat verwendet wird, deren Körner einen Durchmesser von weniger als 1 µm aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere Komponente A aus pulverförmigem Bariumtitanat verwendet wird, deren Körner einen größeren Durchmesser als die Körner der Komponente B aufweisen,
dass als weitere Komponente C ein pulverförmiges Flussmittel verwendet wird, dessen Körner einen Durchmesser von weniger als 1 µm aufweisen,
dass aus den Komponenten A, B und C ein gießfähiger Schlicker hergestellt wird, der zu weniger als 50% aus der Komponente A, zu weniger als 50% aus der Komponente B und zu weniger als 8% aus der Komponente C besteht, und
dass der Schlicker bei einer Temperatur von weniger als 1000°C gesintert wird.
1. A method for producing dielectric capacitor ceramic, in which a component B made of powdered barium titanate is used, the grains of which have a diameter of less than 1 μm, characterized in that
that a further component A made of powdered barium titanate is used, the grains of which have a larger diameter than the grains of component B,
that a powdery flux whose grains have a diameter of less than 1 μm is used as further component C.
that components A, B and C are used to produce a pourable slip which consists of less than 50% of component A, less than 50% of component B and less than 8% of component C, and
that the slip is sintered at a temperature of less than 1000 ° C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A mit Dotanten versehen ist, und dass als Dotanten Wismut und/oder Niob verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the Component A is provided with dopants, and that as dopants Bismuth and / or niobium can be used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B mit Dotanten versehen ist, und dass als Dotanten Wismut, Niob, Zink und/oder Neodyn verwendet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that  component B is provided with dopants, and that as dopants Bismuth, niobium, zinc and / or neodyn can be used. 4. Verfähren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem gießfähigen Schlicker weiterzuverarbeitende Pulvermischung zu 42,5% aus Komponente A mit einer Korngröße von 1,2 µm, zu 42,5% aus Komponente B mit einer Korngröße von 0,6 µm, zu 4% aus Komponente C und zu 11% aus Dotanten besteht.4. The method according to claim 3, characterized in that the to a pourable slurry to be processed into a powder mixture 42.5% from component A with a grain size of 1.2 µm, 42.5% from component B with a grain size of 0.6 µm, 4% Component C and consists of 11% dopants. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem gießfähigen Schlicker weiterzuverarbeitende Pulvermischung zu 44% aus Komponente A mit einer Korngröße von 0,8 µm, zu 42% aus Komponente B mit einer Korngröße von 0,07 µm, zu 6% aus Komponente C und zu 8% aus Dotanten besteht.5. The method according to claim 3, characterized in that the to a pourable slurry to be processed into a powder mixture 44% from component A with a grain size of 0.8 µm, 42% from Component B with a grain size of 0.07 µm, 6% Component C and consists of 8% dopants.
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