DE4215638A1

DE4215638A1 - Dielektrische, keramische zusammensetzung

Info

Publication number: DE4215638A1
Application number: DE19924215638
Authority: DE
Inventors: Harunobu Sano; Yukio Hamaji; Yukio Sakabe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 1992-11-19
Anticipated expiration: 2012-05-13
Also published as: FR2678605A1; FR2678605B1; DE4215638C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine dielektrische, keramische Zusammensetzung und insbesondere auf eine dielektrische, ke ramische Zusammensetzung, welche als Material für einen Fest körperkondensator verwendet wird.

Als dielektrische, keramische Zusammensetzungen mit einer ho hen Dielektrizitätskonstanten und einer kleinen Änderungsrate der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur sind bisher bekannt, z. B. solche, die BaTiO₃ als Hauptkomponente enthal ten, wobei Wismut-Verbindungen wie Bi₂O₃-TiO₂, Bi₂O₃-SnO₂ und Bi₂O₃-ZrO₂ und Seltene-Erden-Elemente hierzu als Zusätze zugesetzt sind. Darüber hinaus werden häufig Zusammensetzungen mit BaTiO₃ als Hauptkomponente und Wismut-Verbindungen und MgO sowie SiO₂ als Zusätze eingesetzt.

Unterdessen sind neben den oben beschriebenen dielektrischen keramischen Zusammensetzungen auch solche mit BaTiO₃, als Hauptkomponente bekannt, bei denen Nb₂O₅, Nb₂O₃, und Oxide des Mn, Cr, Fe, Ni und Co als Zusätze beigefügt sind (offen gelegte japanische Patentschrift 51-1 43 899, offengelegte ja panische Patentschrift 57-92 575). Es wird berichtet, daß es möglich sei, eine geringe Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur zu erhalten.

Dielektrische, keramische Zusammensetzungen mit BaTiO₃ als Hauptkomponente und zugesetzten Wismut-Verbindungen zeigen jedoch einen großen dielektrischen Verlust (tan δ) bei hoher Frequenz und eine geringe Dielektrizitätskonstante von 1000 bis 2000. Wenn die Dielektrizitätskonstante steigt, ver größert sich gleichzeitig die Änderungsrate der elektrostati schen Kapazität mit der Temperatur. Im Gegensatz dazu ver kleinert sich die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazi tät mit der Temperatur, so nimmt auch die Dielektrizitätskon stante ab. Dementsprechend ist es bei derartigen dielektri schen keramischen Zusammensetzungen, die als Material für einen Kondensator verwendet werden, schwierig einen Kondensa tor mit einer kleinen Dimension und einer großen Kapazität herzustellen.

Dielektrische, keramische Zusammensetzungen, welche Wismut-Ver bindungen als Zusätze enthalten, zeigen das Problem der Verdampfung von Bi₂O₃ während des Brandes, so daß es schwie rig ist, Spannungen in der gesinterten Keramik und eine Ver schlechterung der elektrischen Eigenschaften durch eine Ver änderung der Zusammensetzung zu vermeiden. Darüber hinaus be steht das Risiko, wenn eine solche Zusammensetzung als Mate rial für einen Festkörperkondensator verwendet wird, wobei Pd oder Ag-Pd Legierungen als innere Elektrode verwendet werden, daß Pb und Bi₂O₃ miteinander reagieren und so die Eigenschaf ten der Elektrode beeinflussen. Aufgrund dieser Tatsache ist es unvermeidlich als Elektrodenmaterial teueres Pt zu verwen den, welches nicht mit Bi₂O₃ reagiert.

Die dielektrische, keramische Zusammensetzung, welche in der japanischen Offenlegungsschrift 51-1 43 899 beschrieben ist, weist eine Änderungsrate der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur von ±27% oder mehr auf, eben einen Temperatur bereich von -25°C bis +85°C. Deshalb war es schwierig, eine Änderungsrate der Dielektrizitätskonstanten mit der Tempera tur von weniger als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C zu erhalten.

Obwohl die dielektrische, keramische Zusammensetzung, welche in der japanischen Offenlegungsschrift 57-92 575 offenbart ist, eine Änderungsrate der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur von weniger als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C zeigt, erfüllt diese nicht die Anforderungen einer Dielektrizitätskonstante von 2800 oder mehr, eines dielektrischen Verlustes von weniger als 2,5% und Sintertemperaturen von weniger als 1250°C.

Unterdessen wurden Zusammensetzungen in der japanischen Of fenlegungsschrift 64-45 772 offenbart, welche eine Dielektri zitätskonstante zwischen 3000 und 5000 und eine kleine Ände rungsrate der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur aufweisen. Die Zusammensetzungen mit der hohen Dielektrizi tätskonstanten müssen jedoch bei Temperaturen von 1280°C oder mehr gebrannt werden.

Neuerdings werden keramische Kondensatoren, insbesonders ke ramische Festkörperkondensatoren klein und es ist daher er forderlich, die Dicke der dielektrischen Keramik auf einen Bereich von 5 µm-15 µm zu reduzieren. Von daher sind dielektri sche, keramische Zusammensetzungen notwendig, welche eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine kleine Korngröße auf weisen und darüber hinaus eine geringe Abhängigkeit von der anliegenden Spannung zeigen. Dielektrische, keramische Zusammensetzungen mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten weisen jedoch das Problem einer starken Abhängigkeit von Gleichspannung auf, so daß es schwierig ist, die Dicke der dielektrischen Keramik zu reduzieren. Dementsprechend ist es schwierig einen Festkörperkondensator herzustellen, welcher eine kleine Größe und eine hohe elektrostatische Kapazität aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine dielektrische, kera mische Zusammensetzung mit einer hohen Dielektrizitäts konstanten, einer kleinen Änderungsrate der Dielek trizitätskonstanten mit der Temperatur, einem kleinen dielek trischen Verlust, einer geringen Abhängigkeit von der Span nung, einer kleinen Korngröße und einer relativ niedrigen Sintertemperatur anzugeben.

Die erfindungsgemäße dielektrische, keramische Zusammenset zung umfaßt 100 Gewichtsanteile von BaTiO₃, wobei als Verun reinigung weniger als 0,03 Gew.-% Alkalimetalloxide enthalten sind, sowie 0,6-2,0 Gewichtsanteile Nb₂O₅, 0,1-0,8 Ge wichtsanteile Co₂O₃, 0,05-0,3 Gewichtsanteile MnO₂ und 0,02-0,4 Gewichtsanteile Seltene-Erden-Oxide von wenigstens einem Oxid aus einer Gruppe bestehend aus La₂O₃, CeO₂, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃.

Eine weitere erfindungsgemäße dielektrische, keramische Zusammensetzung umfaßt 100 Gewichtsanteile von BaTiO₃, wobei als Verunreinigung weniger als 0,03 Gew.-% Alkalimetalloxide enthalten sind, sowie 0,6-2,0 Gewichtsanteile Nb₂O₅, 0,1-0,8 Gewichtsanteile Co₂O₃, 0,05-0,3 Gewichtsanteile MnO₂ und 0,02-0,5 Gewichtsanteile Seltene-Erden-Oxide von wenig stens einem Oxid aus einer Gruppe bestehend aus La₂O₃, CeO₂, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃, sowie 0,05-1,0 Ge wichtsanteile eines Glasoxides, welches BaO-B₂O₃-Li₂O-SiO₂ enthält.

Eine weitere erfindungsgemäße dielektrische, keramische Zusammensetzung umfaßt 100 Gewichtsanteile von BaTiO₃, wobei als Verunreinigung weniger als 0,03 Gew.-% Alkalimetalloxide enthalten sind, sowie 0,6-2,0 Gewichtsanteile Nb₂O₅, 0,1-0,8 Gewichtsanteile Co₂O₃, 0,05-0,3 Gewichtsanteile MnO₂, 0,05-1,0 Gewichtsanteile SiO₂ und 0,02-0,3 Gewichts anteile Seltene-Erden-Oxide von wenigstens einem Oxid aus einer Gruppe bestehend aus La₂O₃, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃.

Darüber hinaus ist es bei den obengenannten dielektrischen, keramischen Zusammensetzungen auch möglich Nd₂O₃ aus den Sel tene-Erden-Oxiden zu wählen.

Die dielektrische, keramische Zusammensetzung der vorliegen den Erfindung weist in vorteilhafter Weise eine kleine Ände rungsrate der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur von weniger als ±15% in einem Bereich von -55°C bis +125°C gegenüber seinem Referenzwert bei 25°C, einen kleinen dielek trischen Verlust, und eine geringe Abhängigkeit von der an liegenden Spannung von weniger als 3%, gemessen bei einem Wechselspannungsfeld von 200 V/mm auf. Die dielektrische, ke ramische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat dar über hinaus eine hohe Dielektrizitätskonstante von 3500 oder mehr, eine kleine Korngröße von weniger als 1 µm und eine niedrige Sintertemperatur.

Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Dicke der dielektrischen Keramik zu verringern und eine Legierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als innere Elektrode des Festkörperkondensators zu verwenden. Somit ist es möglich, einen billigen, kleinen, keramischen Festkörperkondensator herzustellen mit einer geringen Abhängigkeit der Temperatur von der Dielektrizitätskonstanten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Beispiel 1

Als Ausgangsmaterial werden TiCl₄ und Ba(NO₃)₂ in unter schiedlichen Reinheiten vorbereitet und so abgewogen, daß das Molverhältnis von Ba-Ionen zu Ti-Ionen 1000 beträgt. Die ab gewogenen Stoffe wurden mit Oxalsäure als BaTiO(C₂O₄)4H₂O ge fällt. Das gefällte Material wurde thermisch bei einer Tempe ratur von 700°C oder mehr zu BaTiO₃ zersetzt. Dieses Material wurde dann mittels Trockenmahlung bis zu einer mittleren Korngröße von weniger als 1 µm gemahlen. Auf diese Weise wurde BaTiO₃ hergestellt in fünf verschiedenen Reinheiten von A-E, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Sodann wurden die Glasoxidmaterialien, umfassend Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂ und Oxide der Seltene-Erden-Elemente RO abgewo gen, so daß sich eine Zusammensetzung, wie sie aus der Ta belle 2 hervorgeht, ergab; diese Zusammensetzung wurde 16 Stunden lang durch Naßmischung gemischt, nachdem ein Polyvi nylacetat-Binder zugesetzt worden war.

Nach der Trocknung und der Granulierung dieser Mischung, wurde diese Mischung zu Tabletten mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 10 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm² gepreßt. Daraufhin wurde dieser Preßling für zwei Stunden bei einer Temperatur, wie sie aus der Tabelle 3 her vorgeht, gebrannt, und eine tablettenförmige Keramik wurde auf diese Weise erhalten.

Sodann wurde die Oberfläche der Keramik bei einer Vergröße rung von 1 : 1500 mittels Rasterelektronenmikroskopie unter sucht, um die Korngröße zu ermitteln.

Daraufhin wurden Silberelektroden auf den Hauptflächen der entstandenen Keramik eingebrannt, um eine Kondensatorprobe zur Messung herzustellen. Derartig hergestellte Proben wurden Messungen ihrer Dielektrizitätskonstanten (ε), des dielektri schen Verlustes (tan δ) und der Änderungsrate der elektrosta tischen Kapazität mit der Temperatur unterzogen.

Die Dielektrizitätskonstante (ε) und der dielektrische Ver lust (tan δ) wurden bei 25°C mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 1 kHz und mit einer Effektivspannung von 1 Vrms gemessen. Die Änderungsrate der elektrostatischen Kapa zität mit der Temperatur (TCR, ΔC/C₂₅) wurde ermittelt, in dem Werte von -55°C bis +125°C gegenüber einer Referenz bei 25°C gemessen wurden und die maximale Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur wurde durch die Gleichung:

|ΔC/C₂₅|_max

zwischen -55°C und +125°C ermittelt. Daneben wurde der dielektrische Verlust (tan δ) ermittelt, indem ein Wechsel spannungsfeld mit 200 V/mm bei einer Frequenz von 1 kHz ange legt wurden.

Die Ergebnisse der oben beschriebenen Untersuchungen sind in Tabelle 3 gezeigt.

Aus den Daten, wie sie in Tabelle 3 gezeigt sind, geht her vor, daß es mittels der vorliegenden Erfindung möglich ist, eine dielektrische, keramische Zusammensetzung herzustellen, welche eine hohe Dielektrizitätskonstante (ε) von mehr als 3500, eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazi tät mit der Temperatur, welche den X7R-Eigenschaften, die der EIA-Standard erfordert, entspricht, einen kleinen dielektri schen Verlust (tan δ) von weniger als 3% bei einem Wechsel spannungsfeld von 100 V/mm aufweist. Die keramische Zusammensetzung im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist eine kleine Korngröße von weniger als 1,0 µm auf und ist dar über hinaus bei relativ geringen Temperaturen unterhalb von 1280°C sinterfähig.

Der Grund, weshalb das Ausmaß der zugesetzten Oxide und Zu sätze derart beschränkt wurde, so daß sie in die oben angege benen Bereiche fallen, ist folgender.

Sobald der Gehalt an Nb₂O₅ geringer ist als 0,6 Gewichtsan teile wie in Probe Nummer 1, ist die Sintertemperatur ebenso wie der dielektrische Verlust zu hoch. Die Temperaturabhän gigkeit der elektrostatischen Kapazität wird größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Sobald der Gehalt an Nb₂O₅ 2,0 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 4, wird die Dielektrizitätskonstante klein. Daher wurde der Gehalt an Nb₂O₅ auf diesen Bereich von 0,6 bis 2,0 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Co₂O₃ geringer als 0,1 Gewichtsanteile ist wie in Probe Nummer 7, wird die Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Sobald der Ge halt an Co₂O₃ 0,8 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe Nummer 8, wird der dielektrische Verlust bemerkenswert groß und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird groß. Daher wurde der Gehalt an Co₂O₃ auf den Bereich von 0,1-0,8 Gewichtsanteile beschränkt.

Ist der Gehalt an MnO₂ geringer als 0,05 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 15, so wird die Sinterfähigkeit gering und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird groß. Wenn der Gehalt an MnO₂ 0,3 Gewichtsan teile wie in Probe Nummer 16, übersteigt, so wird die Di elektrizitätskonstante geringer als 3500 und der dielektri sche Verlust wird groß. Daher wurde der Gehalt an MnO₂ auf einen Bereich von 0,05 bis 0,3 Gewichtsanteile beschränkt.

Betreffend die Oxide der Seltene-Erden-Elemente RO, umfassend mindestens ein Oxid aus der Gruppe bestehend aus La₂O₃, CeO₂, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃, sofern der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Elemente RO kleiner ist als 0,02 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 19, werden die Sinterei genschaften schlechter und die Wechselstromabhängigkeit wird groß. Wenn der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Elemente RO 0,4 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem hohen Ge halt an Co₂O₃ wie in Probe Nummer 17, wird die Dielektri zitätskonstante geringer als 3500. Falls im weiteren der Ge halt an Oxiden von Seltene-Erden-Elementen RO 0,3 Gewichts anteile übersteigt, zusammen mit einem geringen Gehalt an Co₂O₃ wie in Probe Nummer 18, so wird die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C.

Sofern der Gehalt an Alkalimetallen 0,03 Gew.-% übersteigt wie in Probe Nummer 20, ist die Dielektrizitätskonstante ge ringer als 3500. Daher wurde der Gehalt an Alkalimetallen auf nicht mehr als 0,03 Gew.-% beschränkt.

Bezüglich Zusammensetzungen mit einer hohen Dielektrizitäts konstanten vom Typ BaTiO₃, Nb₂O₅ und Co₂O₃, haben die bezeichneten Erfinder entdeckt, daß der Gehalt an Alkalimetalloxiden, wie z. B. Na₂O, K₂O in bemerkenswerter Weise die elektrischen Eigenschaften dieser Zusammensetzungen beeinflußt.

Beispiel 2

In derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 wurden fünf Ar ten von BaTiO₃ mit einer unterschiedlichen Reinheit, A-E (siehe Tabelle 1) erhalten.

Sodann wurden die Materialien unter der Verwendung von Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂ und Nd₂O₃ abgewogen, wie in Tabelle 4 gezeigt, um entsprechende Zusammensetzung zu erhalten, und sodann wurde Polyvinylacetat-Binder hinzugesetzt, und die Mischungen wur den hergestellt durch Naßmischung für eine Dauer von 16 Stun den.

Die entstandenen Mischungen wurde getrocknet, granuliert und zu Tabletten mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 0,5 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm² gepreßt. Die Ta bletten wurden dann für 2 Stunden bei einer Temperatur, wie sie in Tabelle 5 dargestellt ist, gebrannt und so wurde eine tablettenförmige Keramik erhalten.

Die Oberfläche dieser Keramik wurde mit Hilfe der Rasterelek tronenmikroskopie in einem Vergrößerungsverhältnis von 1 : 1500 beobachtet und die Korngröße wurde gemessen.

Aus diesen Keramiktabletten wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 Kondensatoren zur Messung hergestellt. Die so her gestellten Proben wurden Messungen ihrer Dielektrizitätskon stanten (ε), des dielektrischen Verlustes (tan δ) und der Än derungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Tempera tur unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 unterzogen.

Die Ergebnisse der einzelnen Tests sind in Tabelle 5 darge stellt.

Wie Tabelle 5 zu entnehmen ist, zeigen die keramischen Zusam mensetzungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eine höhere Dielektrizitätskonstante (ε) als 3500. Darüber hinaus ist die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur gering und erfüllt klar die X7R-Eigen schaften, wie sie der EIA Standard erfordert. Darüber hinaus ist der dielektrische Verlust (tan δ) klein und beträgt weni ger als 1,2% und ist darüber hinaus geringer als 3%, sogar bei Anlegen eines Wechselspannungsfeldes von 200 V/mm. Die Korn größe ist darüber hinaus gering und beträgt 1,0 µm, wobei gleichzeitig die Sintertemperatur niedrig ist und unterhalb von 1280°C liegt.

Der Grund, warum der Gehalt an zugesetzten Oxiden sowie an Zusätzen derartig beschränkt wurde, so daß diese in den oben angegebenen Bereich fallen, ist folgender.

Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ geringer ist als 0,6 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 101, ist die Sintertemperatur und der di elektrische Verlust zu hoch. Die Änderungsrate der elektro statischen Kapazität mit der Temperatur wird größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Sofern der Gehalt an Nb₂O₅ 2,0 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 104, wird die Dielektrizitätskonstante klein. Daher wurde der Gehalt an Nb₂O₅ auf einen Bereich von 0,6-2,0 Ge wichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Co₂O₃ geringer ist als 0,1 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 107, so wird die Temperaturabhängigkeit der elektrostatischen Kapazität größer als ±15% in einem Tem peraturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt an Co₂O₃ 0,8 Gewichtsanteile übersteigt wie im Fall der Probe Nummer 108, wird der dielektrische Verlust groß und die Änderungs rate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird ebenfalls groß. Daher wurde der Gehalt an Co₂O₃ auf einen Be reich von 0,1-0,8 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an MnO₂ geringer als 0,05 Gewichtsanteile ist wie in Probe Nummer 115, so werden die Sintereigenschaften schlecht und die Änderungsrate der elektrostatischen Ka pazität mit der Temperatur wird groß. Wenn der Gehalt an MnO₂ 0,3 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 116, wird die Dielektrizitätskonstante geringer als 3500 und der dielektrische Verlust wird groß. Daher wurde der Gehalt an MnO₂ auf einen Bereich von 0,05-0,3 Gewichtsanteile be schränkt.

Sofern der Gehalt an Nd₂O₃ geringer ist als 0,02 Gewichtsan teile wie in Probe Nummer 119, werden die Sintereigenschaften schlecht und die Wechselspannungsabhängigkeit wird groß. Wenn der Gehalt an Nd₂O₃ 0,4 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem hohen Gehalt an Co₂O₃ wie in Probe Nummer 117, wird die Dielektrizitätskonstante geringer als 3500. Wenn der Ge halt an Nd₂O₃ 0,4 Gewichtsanteile zusammen mit einem geringen Gehalt an Co₂O₃ wie in Probe Nummer 118, übersteigt, so wird die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% innerhalb eines Tem peraturbereiches von -55° bis +125°C.

Wenn der Gehalt an Alkalimetallen 0,03 Gew.-% übersteigt wie in Probe Nummer 120, so ist die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Daher wurde der Gehalt an Alkalimetallen auf einen Wert von nicht mehr als 0,03 Gew.-% beschränkt.

Beispiel 3

In derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 wurden fünf Ar ten von BaTiO₃ in unterschiedlicher Reinheit, A-E (siehe Ta belle 1) erhalten.

Um die in Tabelle 6 gezeigten Zusammensetzungen zu erhalten, wurde unter der Verwendung von Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂, Oxiden der Seltene-Erden-Elemente RO und Glasoxiden, bestehend aus BaO-B₂O₃-Li₂O-SiO₂, diese Materialen gewogen und die Mischungen wurden durch Naßmischung für eine Dauer von 16 Stunden erhal ten.

Jede dieser Mischungen wurde getrocknet, granuliert und zu Tabletten mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 5 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm² verpreßt. Die Tablet ten wurden dann für zwei Stunden bei einer Temperatur wie es in Tabelle 7 gezeigt ist, gebrannt und eine tablettenförmige Keramik wurde erhalten.

Die Oberfläche der entstandenen Keramik wurde mittels Raster elektronenmikroskopie bei einem Vergrößerungsverhältnis von 1 : 1500 beobachtet und die Korngröße wurde gemessen.

Aus dieser Keramikscheibe wurde in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 ein Kondensator für Meßzwecke hergestellt. Die hergestellten Proben wurden Messungen ihrer Dielektrizi tätskonstanten (ε), des dielektrischen Verlustes (tan δ) und der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur unterzogen.

Die Ergebnisse der einzelnen Tests sind in Tabelle 7 darge stellt.

Wie Tabelle 7 zu entnehmen ist, zeigen die keramischen Zusam mensetzungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eine Dielektrizitätskonstante (ε), welche höher ist als 3500. Darüber hinaus ist die Änderungsrate der elektrostatischen Ka pazität mit der Temperatur gering und erfüllt klar die X7R-Ei genschaften, wie sie der EIA-Standard erfordert. Darüber hinaus ist der dielektrische Verlust (tan δ) gering und be trägt weniger als 1,2% und ist geringer als 3% sogar bei An legen eines Wechselspannungsfeldes von 200 V/mm. Die Korn größe ist ebenfalls gering und beträgt weniger als 1 µm, wobei darüber hinaus die Sintertemperatur gering ist und unterhalb von 1250°C liegt.

Der Grund, warum der Gehalt an Oxidzusätzen begrenzt wurde und in einen Bereich fällt, wie er oben beschrieben ist, ist folgender.

Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ geringer ist als 0,6 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 201, ist die Sintertemperatur und ebenso der dielektrische Verlust zu hoch. Die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ 2,0 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 204, wird die Dielektrizitätskonstante klein. Daher wurde der Gehalt von Nb₂O₅ auf einen Bereich von 0,6-0,2 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Co₂O₃ geringer ist als 0,1 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 207, wird die Änderungsrate der elektro statischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt an Co₂O₃ 0,8 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 208, wird der dielektrische Verlust groß und die Änderungs rate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird ebenfalls groß. Daher wurde der Gehalt an Co₂O₃ auf einen Be reich von 0,1-0,8 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an MnO₂ kleiner ist 0,05 Gewichtsanteile wie in Probe Nummer 218, verschlechtern sich die Sintereigen schaften und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazi tät mit der Temperatur wird groß. Wenn der Gehalt an MnO₂ 0,3 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 219, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500 und der dielektri sche Verlust wird groß. Daher wurde der Gehalt an MnO₂ auf einen Bereich von 0,05-0,3 Gewichtsanteile beschränkt.

Bezüglich der Oxide der Seltene-Erden-Elemente RO und der Glasoxide wird, wenn der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Ele mente RO kleiner ist als 0,02 Gewichtsanteile und der Ge halt an Glasoxid kleiner ist als 0,05 Gewichtsanteile wie in den Proben Nummer 212, 222 und 223, die Sintereigenschaften schlecht und die Wechselspannungsabhängigkeit groß. Wenn der Gehalt an Glasoxiden 1,0 Gewichtsanteile übersteigt wie in Probe Nummer 213, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Wenn der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Ele mente RO 0,3 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem hohen Gehalt an Co₂O₃ wie in Probe Nummer 220, wird die Di elektrizitätskonstante kleiner als 3500. Wenn des weiteren der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Elemente RO 3,0 Gewichts anteile übersteigt, wobei gleichzeitig der Gehalt an Co₂O₃ gering ist wie in Probe Nummer 221, wird die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% innerhalb eines Temperaturbereichs von -55°C bis +125°C.

Wenn der Gehalt an Alkalimetall größer ist als 0,03 Gew.-% wie in Probe Nummer 224, ist die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Daher wurde der Gehalt an Alkalimetall auf nicht mehr als 0,03 Gew.-% beschränkt.

Beispiel 4

In derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 wurden fünf Ar ten von Bariumtitanat in unterschiedlicher Reinheit, A-E (siehe Tabelle 1) erhalten.

Um die entsprechenden Zusammensetzungen herzustellen, wurden unter der Verwendung von Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂, Nd₂O₃ und Glaso xiden, bestehend aus BaO-B₂O₃-Li₂O-SiO₂, diese Stoffe wie in Tabelle 8 gezeigt, eingewogen und sodann wurde Polyvinylace tat-Binder zugesetzt und die Mischungen wurden hergestellt durch eine Naßmischung für eine Dauer von 16 Stunden.

Jede dieser Mischungen wurde getrocknet, granuliert und in Tabletten mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 0,5 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm² gepreßt. Die Tablet ten wurden dann für eine Dauer von 2 Stunden gebrannt bei Temperaturen, wie sie in Tabelle 9 dargestellt sind, und so wurden die tablettenförmigen Keramiken erhalten.

Die Oberfläche dieser Keramiken wurde mittels Rasterelektro nenmikroskopie bei einem Vergrößerungsverhältnis von 1 : 1500 beobachtet und die Korngröße wurde gemessen.

Diese Keramiktabletten wurden in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 als Kondensator zur Messung präpariert. Die derartig hergestellten Proben wurden Messungen ihrer Dielek trizitätskonstanten (ε) ihres elektrischen Verlustes (tan δ) und der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 un terzogen.

Die Ergebnisse der einzelnen Tests sind in Tabelle 9 darge stellt.

Wie Tabelle 9 zu entnehmen ist, zeigen die keramischen Zusam mensetzungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eine höhere Dielektrizitätskonstante (ε) als 3500. Darüber hinaus ist die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur gering und sie erfüllt klar die X7R-Eigen schaften wie sie der EIA-Standard erfordert. Darüber hinaus ist der dielektrische Verlust (tan δ) klein und beträgt weni ger als 1,2%, und ist darüber hinaus kleiner als 3% sogar bei einem Wechselspannungsfeld von 200 V/mm. Die Korngröße ist ebenfalls klein und beträgt weniger als 1,0 µm und dar über hinaus liegt die Sintertemperatur unterhalb von 1250°C.

Der Grund, warum der Gehalt an Oxidzusätzen derart beschränkt wurde, daß diese in die oben angegebenen Bereiche fallen, ist folgender.

Wenn der Gehalt von Nb₂O₅ geringer als 0,6 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 301 ist, ist die Sintertemperatur und ebenso der dielektrische Verlust zu hoch. Die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird größer als ±15% in dem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ 2,0 Gewichtsanteile über steigt wie bei Probe Nummer 304, wird die Dielektrizitätskon stante klein. Daher wurde der Gehalt an Nb₂O₅ auf einen Be reich von 0,6-2,0 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Co₂O₃ geringer als 0,1 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 307 ist, wird die Änderungsrate der elektro statischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt von Co₂O₃ 0,8 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe Nummer 308, wird der dielektrische Verlust groß und die Änderungs rate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur wird ebenfalls groß. Daher wurde der Gehalt an Co₂O₃ auf einen Be reich von 0,1-0,8 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an MnO₂ kleiner ist als 0,05 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 318, werden die Sintereigenschaften schlecht und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazi tät mit der Temperatur wird groß. Wenn der Gehalt an MnO₂ 0,3 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe Nummer 319, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500 und der dielek trische Verlust wird groß. Daher wurde der Gehalt an MnO₂ auf einen Bereich von 0,05-0,3 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Nd₂O₃ kleiner ist als 0,02 Gewichtsanteile wie bei den Proben Nummer 322 und 323, werden die Sin tereigenschaften schlecht und die Wechselspannungsabhängig keit wird groß. Wenn der Gehalt an Nd₂O₃ 0,5 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem hohen Gehalt an Co₂O₃ wie bei Probe Nummer 320, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Wenn der Gehalt an Nd₂O₃ 0,5 Gewichtsanteile über steigt, zusammen mit einem kleinen Gehalt an Co₂O₃ wie bei Probe Nummer 321, so wird die Änderungsrate der elektrostati schen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% innerhalb eines Temperaturbereichs von -55°C bis +125°C.

Wenn der Gehalt an Glasoxiden geringer ist als 0,05 Gewichts anteile wie bei den Proben Nummer 312 und 323, werden die Sintereigenschaften schlecht und die Wechselspan nungsabhängigkeit wird groß. Wenn der Gehalt an Glasoxiden 1,0 Gewichtsanteile übersteigt wie bei der Probe Nummer 313 wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500.

Wenn der Gehalt an Alkalimetall größer ist als 0,03 Gew.-% wie bei Probe Nummer 324, ist die Dielektrizitätskonstante gerin ger als 3500. Daher wurde der Gehalt an Alkalimetall auf einen Wert von nicht mehr als 0,03 Gew.-% beschränkt.

Beispiel 5

In derselben Art und Weise wie Beispiel 1 wurden fünf Arten von BaTiO₃ in unterschiedlicher Reinheit A-E (siehe Tabelle 1) hergestellt.

Um die Zusammensetzungen zu erhalten, wurden die Materialien unter der Verwendung von Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂, Oxiden der Sel tene-Erden-Elemente RO und SiO₂ gewogen, wie in Tabelle 10 gezeigt, und dann Polyvinylacetat-Binder zugesetzt und diese Mischungen wurden hergestellt mittels Naßmischen für eine Dauer von 16 Stunden.

Jede dieser Mischungen wurde getrocknet, granuliert und zu Tabletten mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 0,5 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm² verpreßt. Die Preß linge wurden dann für von 2 Stunden bei den Temperaturen, wie sie in Tabelle 11 gezeigt sind, gebrannt, und so eine tablet tenförmige Keramik hergestellt.

Die Oberfläche dieser Keramik wurde mittels Rasterelektronen mikroskopie bei einem Vergrößerungsverhältnis von 1 : 1500 be obachtet und die Korngröße wurde gemessen.

Diese Keramikscheiben wurden dann als Kondensator zur Messung in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 präpariert. Die derartig hergestellten Proben wurden Messungen ihrer Dielek trizitätskonstanten (ε), des dielektrischen Verlustes (tan δ) und der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 be schrieben, unterzogen.

Die Ergebnisse der einzelnen Tests sind in Tabelle 11 darge stellt.

Wie aus Tabelle 11 ersichtlich ist, zeigen alle Keramikzusam mensetzungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eine Dielektrizitätskonstante (ε) von 3500. Darüber hinaus ist die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur gering und sie erfüllt klar die X7R-Eigenschaften, wie sie der EIA-Standard erfordert. Darüber hinaus ist der di elektrische Verlust (tan δ) klein und beträgt weniger als 1,2%, und ist geringer als 3% sogar bei Anlegen einer Wech selspannung von 200 V/m. Die Korngröße ist ebenfalls klein, und beträgt weniger als 1,0 µm und darüber hinaus ist die Sin tertemperatur mit einem Wert unterhalb 1250°C gering.

Der Grund, warum der Gehalt an zugesetzten Oxiden auf den oben angegebenen Bereich beschränkt wurde, ist folgender.

Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ kleiner als 0,6 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 401 ist, ist die Sintertemperatur und der dielektrische Verlust zu hoch. Die Änderungsrate der elektro statischen Kapazität von der Temperatur wird größer als ±15% im Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ 2,0 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 404, über steigt, wird die Dielektrizitätskonstante klein. Daher wurde der Gehalt von Nb₂O₅ auf einen Bereich von 0,6-2,0 Ge wichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Co₂O₃ geringer als 0,1 Gewichtsanteile wie bei Probe 407 ist, dann wird die Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Ge halt an Co₂O₃ 0,8 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe 408, wird der dielektrische Verlust größer und die Än derungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Tempera tur wird ebenfalls größer. Daher wurde der Gehalt an Co₂O₃ auf einen Bereich von 0,1-0,8 Gewichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an MnO₂ geringer als 0,05 Gewichtsanteile ist wie bei Probe Nummer 418, so werden die Sintereigenschaften schlechter und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapa zität mit der Temperatur wird groß. Wenn der Gehalt an MnO₂ 0,3 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe Nummer 419, so wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500 und der dielektrische Verlust wird groß. Daher wurde der Gehalt an MnO₂ auf einen Bereich von 0,05-0,3 Gewichtsanteile be schränkt.

Wenn der Gehalt an SiO₂ geringer als 0,05 Gewichtsanteile ist wie bei den Proben Nummer 412 und 423, so verschlechtern sich die Sintereigenschaften und die Wechselspannungsabhängigkeit wird groß. Wenn der Gehalt an SiO₂ 1,0 Gewichtsanteile über steigt wie bei Probe Nummer 413, dann wird die Di elektrizitätskonstante kleiner als 3500.

Wenn der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Elemente RO klei ner ist als 0,02 Gewichtsanteile wie in den Proben Nummer 422 und 423, werden die Sintereigenschaften schlecht und die Wechselspannungsabhängigkeit wird groß. Wenn der Gehalt an Oxiden der Seltene-Erden-Elemente RO 0,3 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem großen Gehalt an Co₂O₃ wie bei Probe Nr. 420, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Wenn darüber hinaus der Gehalt an Oxiden der Seltene-Er den-Elemente RO 0,3 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem kleinen Gehalt an Co₂O₃ wie bei Probe Nummer 421, wird die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% innerhalb eines Temperaturbe reiches von -55°C bis +125°C.

Wenn der Gehalt an Alkalimetallen größer als 0,03 Gew.-% ist wie bei Probe Nr. 424, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Daher wurde der Gehalt an Alkalimetallen auf einen Wert von nicht mehr als 0,03 Gew.-% beschränkt.

Beispiel 6

In derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 wurden fünf Ar ten von BaTi₃ mit unterschiedlicher Reinheit A-E (siehe Ta belle 1) erhalten.

Um die Zusammensetzungen zu erhalten, wurden unter Verwendung von Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂, Nd₂O₃ und SiO₂ die Materialen einge wogen, wie in Tabelle 12 gezeigt und sodann mit Polyvinylace tat-Binder versetzt und die Mischungen wurden erhalten durch Naßmischen für eine Dauer von 16 Stunden.

Jede dieser Mischungen wurde getrocknet, granuliert und zu Tabletten mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 0,5 mm unter einem Druck von 2000 kg/cm² verpreßt. Die Ta bletten wurden dann für 2 Stunden bei Temperaturen, wie sie in Tabelle 13 gezeigt sind, gebrannt und eine tablettenför mige Keramik wurde damit erhalten.

Diese Keramiktabletten wurde zur Messung als Kondensator in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 präpariert. Die so hergestellten Proben wurden Messungen ihrer Dielektrizitäts konstanten (ε), des dielektrischen Verlustes (tan δ) und der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Tempe ratur unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 unterzo gen.

Die Ergebnisse der einzelnen Tests sind in Tabelle 13 darge stellt.

Wie Tabelle 13 zu entnehmen ist, zeigen die keramischen Zu sammensetzungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfin dung eine höhere Dielektrizitätskonstante (ε) als 3500. Dar über hinaus ist die Änderungsrate der elektrostatischen Kapa zität mit der Temperatur klein und erfüllt klar die X7R-Ei genschaften, wie sie der EIA-Standard erfordert. Darüber hinaus ist der dielektrische Verlust (tan δ) klein und be trägt weniger als 1,2% und beträgt weniger als 3% sogar bei einem Wechselspannungsfeld von 200 V/mm. Die Korngröße ist ebenfalls klein und beträgt weniger als 1,0 µm und dar über hinaus ist die Sintertemperatur niedrig und liegt unter halb 1250°C.

Der Grund, warum der Zuschlag der Oxidzusätze auf den oben angegebenen Bereich beschränkt wurde, ist folgender.

Wenn der Gehalt an Nb₂O₅ kleiner als 0,6 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 501 ist, ist die Sintertemperatur und der dielektrische Verlust zu hoch. Die Änderungsrate der elektro statischen Kapazität mit der Temperatur wird größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Ge halt an Nb₂O₅ 2,0 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe Nummer 504, wird die Dielektrizitätskonstante klein. Daher wurde der Gehalt an Nb₂O₅ auf einen Bereich von 0,6-2,0 Ge wichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an Co₂O₃ geringer ist als 0,1 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 507, wird die Änderungsrate der elektro statischen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% in einem Temperaturbereich von -55°C bis +125°C. Wenn der Gehalt an Co₂O₃ 0,8 Gewichtsanteile übersteigt wie bei Probe Nummer 508, wird der dielektrische Verlust und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur groß. Daher wurde der Gehalt an Co₂O₃ auf einen Bereich von 0,1-0,8 Ge wichtsanteile beschränkt.

Wenn der Gehalt an MnO₂ kleiner als 0,05 Gewichtsanteile ist wie bei Probe Nummer 518, werden die Sintereigenschaften schlechter und die Änderungsrate der elektrostatischen Kapa zität mit der Temperatur wird groß. Wenn der Gehalt an MnO₂ 0,3 Gewichtsanteile wie bei Probe Nummer 519 übersteigt, so wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500 und der dielektrische Verlust wird groß. Daher wurde der Gehalt an MnO₂ auf einen Bereich von 0,05-0,3 Gewichtsanteile be schränkt.

Wenn der Gehalt von Nd₂O₃ kleiner ist als 0,02 Gewichtsan teile wie bei den Proben Nummer 522 und 523, werden die Sin tereigenschaften schlecht und die Wechselspannungsabhängig keit wird groß. Wenn der Gehalt an Nd₂O₃ 0,3 Gewichtsanteile übersteigt, zusammen mit einem großen Gehalt in Co₂O₃ wie bei Probe Nummer 520, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 3500. Wenn der Gehalt an Nd₂O₃ 0,3 Gewichtsanteile über steigt zusammen mit einem kleinen Gehalt an Co₂O₃ wie bei Probe Nummer 521, wird die Änderungsrate der elektrostati schen Kapazität mit der Temperatur größer als ±15% innerhalb eines Temperaturbereiches von -55°C bis +125°C.

Wenn der Gehalt an SiO₂ kleiner ist als 0,05 Gewichtsanteile wie bei den Proben Nummer 512 und 523, werden die Sinterei genschaften schlecht und die Wechselspannungsabhängigkeit wird groß. Wenn der Gehalt an SiO₂ 1,0 Gewichtsanteile über steigt wie bei Probe Nummer 513, wird die Dielektrizitäts konstante kleiner als 3500.

Wenn der Gehalt an Alkalimetall einen Wert von 0,03 Gew.-% wie bei Probe Nummer 524 übersteigt, so ist die Dielektrizi tätskonstante kleiner als 3500.

Beispiel 7

Dielektrische, keramische Pulver der Proben Nummer 5 und 19 aus Beispiel 1 wurden bereitgestellt. Diese keramischen Pul ver wurden in einer organischen Lösung bestehend aus Polyvi nylbutyral-Binder und Ethanol mittels Naßmischung in einer Kugelmühle gemischt um einen keramischen Schlicker herzustel len. Unter Verwendung dieses hergestellten keramischen Schlickers, wurden schichtförmige keramische Grünlinge mit einer Schichtdicke von 12 µm durch das doctor-blade-Verfahren hergestellt.

Dann wurde eine leitfähige Paste auf der Basis von Pd auf diesen schichtförmigen, keramischen Grünling gedruckt, um eine leitfähige Pasteschicht, welche notwendig zur Bildung der inneren Elektroden ist, zu bilden. Sodann wurde eine Mehrzahl schichtförmiger keramischer Grünlinge, zusammen mit der Schicht, bestehend aus der leitfähigen Paste, aufeinander geschichtet, um einen Verbundkörper herzustellen. Der Ver bundkörper wurde für zwei Stunden bei Temperaturen, wie sie in Tabelle 14 gezeigt sind, gebrannt, um einen gesinterten Körper zu erhalten. Die beiden Stirnflächen des gesinterten Körpers wurden mit Silberpaste bedeckt und die Paste wurde an Luft bei 750°C eingebrannt, um äußere Elektroden zu bilden, welche mit den inneren Elektroden verbunden sind.

Die äußeren Abmessungen dieses Festkörperkondensators sind 1,6 mm in der Breite, 3,2 mm in der Länge und 1,2 mm in der Tiefe, wobei die Dicke der keramischen Schicht, welche zwi schen zwei benachbarten inneren Elektronen gebildet ist, 8 µm beträgt. Die Gesamtanzahl der wirksamen dielektrischen kera mischen Schichten ist 19 und die Fläche einander gegenüber liegender Elektroden pro Lage beträgt 2,1 mm².

Die so hergestellten Proben keramischer Festkörperkondensato ren wurden hinsichtlich elektrostatischer Kapazität (C) und dielektrischem Verlust (tan δ) mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 1 kHz und einer Effektivspannung von 1 Vrms unter Verwendung einer automatischen Meßbrücke vermessen. Sodann wurde zur Messung des Isolationswiderstan des (R) bei 25°C und 125°C eine Spannung (16 V) an den Fest körperkondensator für zwei Minuten, unter Verwendung eines Isolationsprüfers angelegt und in das Produkt der elektrosta tischen Kapazität (C) und des Isolationswiderstandes (R), nämlich das RC-Produkt bestimmt.

Darüber hinaus wurde die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur gemessen. Ferner wurde eine Wechselspannung mit einer Effektivspannung von 1 Vrms und ei ner Frequenz von 1 kHz und eine Gleichspannung von 16 V an den Festkörperkondensator angelegt, um die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der anliegenden Spannung zu messen. Die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur (ΔC/C₂₅; TCR) wurde gegenüber seiner Referenz bei 25°C aus Werten ermittelt, welche bei -55°C und +125°C gemessen wurden, und die maximale Änderungsrate der elektro statischen Kapazität mit der Temperatur wurde durch die Glei chung:

|ΔC/C₂₅|_max

ermittelt, wobei bei -55°C und +125°C gegenüber der Referenz bei 25°C gemessen wurde.

Diese Meßergebnisse sind in Tabelle 14 dargestellt.

Wie aus Tabelle 14 ersichtlich ist, zeigt der keramische Festkörperkondensator, welcher sich auf Probe Nummer 5 be zieht, innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur und einen kleinen dielektrischen Verlust. Darüber hinaus zeigt der kera mische Festkörperkondensator einen guten Isolationswiderstand und eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung.

Unter Bezugnahme auf den keramischen Festkörperkondensator mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kleine Dimension und eine große elektrostati sche Kapazität herzustellen, obwohl die Dicke der dielektri schen keramischen Schicht 8 µm beträgt. Darüber hinaus ist es aufgrund der Brenntemperatur unterhalb von 1280°C möglich, eine Legierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als innere Elek trode zu verwenden.

Im Gegensatz dazu hat ein keramischer Festkörperkondensator außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie er un ter Probe Nummer 19 beschrieben ist, an und für sich eine hohe Dielektrizitätskonstante, sofern die keramische Schicht 8 µm dünn ist. Jedoch ist die Änderungsrate der elektrostati schen Kapazität mit der Temperatur groß und die X7R-Eigen schaften, wie sie der EIA-Standard erfordert werden nicht er zielt. Dieser keramischer Festkörperkondensator weist da rüber hinaus einen hohen dielektrischen Verlust, eine große Än derungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung auf. Darüber hinaus zeigt dieser keramische Festkörperkondensator auch einen niedrigen Isolationswider stand bei hoher Temperatur (125°C), sowie eine hohe Brenntem peratur.

Obwohl im vorbeschriebenen Beispiel BaTiO₃ durch die Oxalsäu remethode hergestellt wurde, bedeutet dies keine Beschränkung und ein ähnlicher Effekt ist erreichbar mit BaTiO₃, welches unter Verwendung von BaCO₃ und TiO₂ Pulvern hergestellt wurde. Es wurde auch versucht, Zusätze wie Nb₂O₅, Co₂O₃, MnO₂, SiO₂ und RO in Form von Oxidpulvern oder Karbonatpul vern zuzusetzen, aber es ist genauso wirkungsvoll, wenn diese in Form von Lösungen verwendet werden, sofern sich die Menge, welche in das Oxid überführt wird, innerhalb der Beschränkun gen des Anspruchs der vorliegenden Erfindung befindet.

Beispiel 8

Dielektrische, keramische Pulver der Proben Nummer 105 und 119 aus Beispiel 2 wurden bereitgestellt. Festkörperkondensa toren wurden hergestellt unter Verwendung dieser dielektri schen keramischen Pulver in derselben Art und Weise, wie sie in Beispiel 7 beschrieben worden ist. Jeder der Festkörperkondensatoren wurde hinsichtlich der elektrostati schen Kapazität (C) des dielektrischen Verlusts (tan δ), des Isolationswiderstandes (R), der Änderungsrate der elektrosta tischen Kapazität mit der Temperatur mit und ohne anliegende Gleichspannung gemessen.

Die Meßergebnisse sind in Tabelle 15 dargestellt.

Wie aus Tabelle 15 zu entnehmen ist, zeigt der Festkörperkon densator, welcher sich auf die Probe Nummer 105 bezieht und innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung ist, eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur und einen kleinen dielektrischen Verlust. Darüber hinaus weist der kera mische Festkörperkondensator einen guten Isolationswiderstand und eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Spannung auf.

Unter Bezugnahme auf einen keramischen Festkörperkondensator mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kleine Dimension und eine große elektrostati sche Kapazität zu erhalten, auch wenn die Dicke der dielek trischen keramischen Schicht 8 µm beträgt. Darüber hinaus ist es möglich, da die Brenntemperatur unterhalb von 1280°C liegt, eine Legierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als in neres Elektrodenmaterial zu verwenden.

Im Gegensatz dazu zeigt ein keramischer Festkörperkondensator außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie er durch Probe Nummer 119 beschrieben ist, an und für sich eine hohe Dielektrizitätskonstante, sofern die dielektrische, ke ramische Schicht 8 µm dünn ist. Jedoch ist die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur groß und die X7R-Eigenschaft, wie sie durch den EIA-Standard gefordert wird, wird nicht erzielt. Dieser keramische Festkörperkonden sator zeigt darüber hinaus einen hohen dielektrischen Verlust und eine große Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung. Darüber hinaus weist dieser keramische Festkörperkondensator auch einen geringen Isolati onswiderstand bei hoher Temperatur (125°C) auf und zeigt eine hohe Brenntemperatur.

Beispiel 9

Dielektrische, keramische Pulver der Proben Nummer 205 und 223 aus Beispiel 3 wurden bereitgestellt. Festkörperkondensa toren wurden unter Verwendung der dielektrischen keramischen Pulver in derselben Art und Weise wie in Beispiel 7 beschrie ben, hergestellt. Jeder der Festkörperkondensatoren wurde hinsichtlich elektrostatischer Kapazität (C), dielektrischem Verlust (tan δ), Isolationswiderstand (R), Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur mit und ohne anliegende Gleichspannung, vermessen.

Diese Meßergebnisse sind in Tabelle 16 dargestellt.

Wie aus Tabelle 16 ersichtlich ist, zeigt der Festkörperkon densator, welcher sich auf die Probe Nummer 205 bezieht, und innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine kleine Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur und einen kleinen dielektrischen Verlust. Darüber hinaus weist der keramische Festkörperkondensator einen guten Isolationswiderstand und eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung auf.

Entsprechend dem keramischen Festkörperkondensator mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kleine Dimension und eine große elektrostatische Kapazi tät zu erzielen, auch wenn die Dicke der dielektrischen kera mischen Schicht 8 µm beträgt. Darüber hinaus ist es, da die Brenntemperatur unterhalb von 1250°C liegt, möglich, eine Le gierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als innere Elektrode zu verwenden.

Im Gegensatz dazu zeigt ein keramischer Festkörperkondensator außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, welcher sich auf Probe Nummer 223 bezieht, an und für sich eine hohe Dielektrizitätskonstante, wobei die dielektrische, keramische Schicht 8 µm dünn ist. Jedoch ist die Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur groß und die X7R-Ei genschaft, wie sie der EIA-Standard erfordert, wird nicht erzielt. Dieser keramische Festkörperkondensator zeigt dar über hinaus einen hohen dielektrischen Verlust und eine große Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung. Darüber hinaus weist dieser keramische Fest körperkondensator einen geringen Isolationswiderstand bei ho her Temperatur (125°C) auf und zeigt auch eine hohe Brenntem peratur.

Beispiel 10

Dielektrische, keramische Pulver der Proben Nummern 305 und 323 aus Beispiel 4 wurden bereitgestellt. Festkörperkondensa toren wurden unter Verwendung dieser dielektrischen kerami schen Pulver in derselben Art und Weise wie in Beispiel 7 be schrieben, hergestellt. Jeder dieser Festkörperkondensatoren wurde hinsichtlich der elektrostatischen Kapazität (C), des dielektrischen Verlustes (tan δ), des Isolationswiderstandes (R), der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur mit und ohne anliegende Gleichspannung gemes sen.

Diese Meßergebnisse sind in Tabelle 17 dargestellt.

Wie aus Tabelle 17 ersichtlich ist, zeigt der Festkörperkon densator, welcher sich auf die Probe Nummer 305 bezieht, und innerhalb des Rahmens der Erfindung liegt, eine hohe Dielek trizitätskonstante, eine kleine Änderungsrate der elektrosta tischen Kapazität mit der Temperatur und einen kleinen di elektrischen Verlust. Darüber hinaus weist der Festkörperkon densator einen guten Isolationswiderstand und eine kleine Än derungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Spannung auf.

Betreffend einen keramischen Festkörperkondensator mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kleine Dimension und eine kleine elektrostatische Kapa zität zu erzielen, auch wenn die Dicke der dielektrischen Schicht 8 µm beträgt. Darüber hinaus ist es, da die Brenntem peratur unterhalb von 1250°C liegt, möglich, eine Legierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als innere Elektrode zu verwen den.

Im Gegensatz dazu zeigt ein keramischer Festkörperkondensator außerhalb des Rahmens der Erfindung, welcher durch die Probe Nummer 323 beschrieben ist, an und für sich eine hohe Dielek trizitätskonstante, wenn die dielektrische, keramische Schicht 8 µm dünn ist. Jedoch ist die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur hoch und die X7R-Eigenschaften, wie sie der EIA-Standard erfordert, werden nicht erzielt. Dieser keramische Festkörperkondensator zeigt darüber hinaus einen hohen dielektrischen Verlust und eine große Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei an liegender Gleichspannung. Ferner weist dieser keramische Festkörperkondensator einen geringen Isolationswiderstand bei hoher Temperatur (125°C) auf und zeigt eine hohe Brenntempe ratur.

Beispiel 11

Dielektrische, keramische Pulver der Proben Nummern 405 und 423 aus Beispiel 5 wurden bereitgestellt. Festkörperkondensa toren wurden hergestellt unter der Verwendung dieser dielek trischen keramischen Pulver in der Art und Weise, wie sie in Beispiel 7 beschrieben ist. Jeder dieser Festkörperkondensa toren wurde hinsichtlich der elektrostatischen Kapazität (C), des dielektrischen Verlustes (tan δ), des Isolationswider standes (R), der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazi tät mit der Temperatur mit und ohne anliegende Gleichspan nung, vermessen.

Diese Meßergebnisse sind in Tabelle 18 dargestellt.

Wie aus Tabelle 18 ersichtlich ist, zeigt der Festkörperkon densator, welcher sich auf die Probe Nummer 405 bezieht und innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung ist, eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur und einen kleinen dielektrischen Verlust. Darüber hinaus weist der kera mische Festkörperkondensator einen guten Isolationswiderstand und eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung auf.

Entsprechend dem keramischen Festkörperkondensator mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist es möglich eine kleine Dimension und eine große elektrostatische Kapazi tät zu erzielen, auch wenn die Dicke der dielektrischen kera mischen Schicht 8 µm beträgt. Darüber hinaus ist es möglich, da die Brenntemperatur unterhalb von 1250°C liegt, eine Le gierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als innere Elektrode zu verwenden.

Im Gegensatz dazu zeigt ein keramischer Festkörperkondensator außerhalb des Rahmens der Erfindung, welcher durch die Probe Nummer 423 beschrieben wird, an und für sich eine hohe Di elektrizitätskonstante, sofern die dielektrische, keramische Schicht 8 µm dünn ist. Jedoch ist die Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur hoch und die X7R-Ei genschaft, wie sie der EIA-Standard erfordert, wird nicht erreicht. Dieser keramische Festkörperkondensator zeigt auch einen hohen dielektrischen Verlust und eine große Änderungs rate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleich spannung. Darüber hinaus weist dieser keramische Festkörper kondensator einen geringen Isolationswiderstand bei hoher Temperatur (125°C) auf und zeigt auch eine hohe Brenntempera tur.

Beispiel 12

Dielektrische, keramische Pulver der Proben Nummern 505 und 523 aus Beispiel 6 wurden bereitgestellt. Festkörperkondensa toren wurden unter Verwendung dieser dielektrischen kerami schen Pulver in derselben Art und Weise wie in Beispiel 7 be schrieben, hergestellt. Jeder dieser Festkörperkondensatoren wurde hinsichtlich der elektrostatischen Kapazität (C), des dielektrischen Verlustes (tan δ), des Isolationswiderstandes (R), der Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität mit der Temperatur mit und ohne anliegende Gleichspannung, ver messen.

Diese Meßergebnisse sind in Tabelle 19 dargestellt.

Wie aus Tabelle 19 ersichtlich ist, zeigt der Festkörperkon densator, welcher sich auf die Probe Nummer 505 bezieht und innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung ist, eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine kleine Änderung der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur und einen kleinen dielektrischen Verlust. Darüber hinaus weist der keramische Festkörperkondensator einen guten Isolationswiderstand und eine kleine Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleichspannung auf.

Bezüglich des keramischen Festkörperkondensators mit einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kleine Dimension und eine große elektrostatische Kapazi tät zu erzielen, auch wenn die Dicke der dielektrischen Schicht 8 µm beträgt. Darüber hinaus ist es möglich, da die Brenntemperatur unterhalb 1250°C liegt, eine Legierung aus 30 Gew.-% Ag/70 Gew.-% Pd als inneres Elektrodenmaterial zu ver wenden.

Im Gegensatz dazu zeigt ein keramischer Festkörperkondensator außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie ihn die Probe Nummer 523 ausweist, an und für sich eine hohe Dielek trizitätskonstante, sofern die dielektrische, keramische Schicht 8 µm dünn ist. Jedoch ist die Änderungsrate der elek trostatischen Kapazität mit der Temperatur groß und die X7R-Ei genschaft, wie sie der EIA-Standard erfordert, wird nicht erzielt. Dieser keramische Festkörperkondensator hat auch einen hohen dielektrischen Verlust und eine große Änderungs rate der elektrostatischen Kapazität bei anliegender Gleich spannung. Darüber hinaus zeigt dieser keramische Festkörper kondensator auch einen geringen Isolationswiderstand bei ho her Temperatur (125°C) und weist eine hohe Brenntemperatur auf.

Tabelle 1

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 7

Tabelle 8

Tabelle 9

Tabelle 11

Tabelle 12

Tabelle 13

Claims

1. Dielektrische, keramische Zusammensetzung umfassend 100 Gewichtsanteile BaTiO₃, wobei als Verunreinigung weniger als 0,03 Gew.-% Alkalimetalloxide enthalten sind, sowie
0,6-2,0 Gewichtsanteile Nb₂O₅
0,1-0,8 Gewichtsanteile Co₂O₃
0,05-0,3 Gewichtsanteile MnO₂ und
0,02-0,4 Gewichtsanteile Seltene-Erden-Oxide von wenigstens einem Oxid aus der Gruppe bestehend aus La₂O₃, CeO₂, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃.

2. Dielektrische, keramische Zusammensetzung umfassend 100 Gewichtsanteile von BaTiO₃, wobei als Verunreinigungen weniger als 0,03 Gew.-% Alkalimetalloxide enthalten sind, sowie
0,6-2,0 Gewichtsanteile Nb₂O₅
0,1-0,8 Gewichtsanteile Co₂O₃
0,05-0,3 Gewichtsanteile MnO₂
0,02-0,5 Gewichtsanteile Seltene-Erden-Oxide, wobei wenigstens ein Oxid aus der Gruppe bestehend aus La₂O₃, CeO₂, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃ gewählt ist, und
0,05-1,0 Gewichtsanteile eines Glasoxids, welches BaO-B₂O₃-Li₂O-SiO₂ enthält.

3. Dielektrische, keramische Zusammensetzung umfassend 100 Gewichtsanteile von BaTiO₃, wobei als Verunreinigungen weniger als 0,03 Gew.-% Alkalimetalloxide enthalten sind, sowie
0,6-2,0 Gewichtsanteile Nb₂O₅,
0,1-0,8 Gewichtsanteile Co₂O₃,
0,05-0,3 Gewichtsanteile MnO₂
0,05-1,0 Gewichtsanteile SiO₂ und
0,02-0,3 Gewichtsanteile Seltene-Erden-Oxide, wobei wenigstens ein Oxid aus einer Gruppe bestehend aus La₂O₃, Nd₂O₃, Pr₆O₁₁, Dy₂O₃ und Sm₂O₃ ausgewählt ist.

4. Dielektrische, keramische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid der Seltene-Erden-Elemente Nd₂O₃ ist.