DE4431167C2

DE4431167C2 - Verfahren zur Herstellung eines gesinterten keramischen Elektronikbauteils

Info

Publication number: DE4431167C2
Application number: DE4431167A
Authority: DE
Inventors: Emiko Igaki; Masakazu Tanahashi; Takashi Iguchi; Yoichi Okinaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2014-09-02
Also published as: DE4431167A1; JPH06196355A; JP3082532B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten keramischen Elektronikbauteils, z. B. eines Vielschicht-Keramikkondensators.

Herkömmliche integrierte gesinterte keramische Elektro nikbauteile, die Pd-Elektroden oder Pd als Primärmetall ent haltende Legierungselektroden enthalten, werden durch gleich zeitiges Brennen der Elektroden und Keramik an Luft herge stellt. Durch Brennen dieser Elektroden an Luft wird Pd bis zu einer Temperatur unterhalb von 820°C oxydiert. Bei 820°C und darüber wird oxydiertes Pd jedoch wieder desoxydiert, so daß die Pd-Elektroden oder die Legierungselektroden als Me talle gesintert und mit Keramik integriert werden.

Beispielsweise werden die Pd-Elektroden eines Viel schicht-Keramikkondensators durch die folgenden Schritte ge bildet:
Bilden eines Grünchips durch wechselweises Laminieren von Keramikplatten und Elektrodenfilmen;
Ausbrennen aller organischer Bestandteile des Grünchips; und
Brennen des Chips an Luft.

Im Schritt des Ausbrennens der organischen Bestandteile des Grünchips wird in den Elektroden des Chips enthaltenes Pd vorübergehend desoxydiert. Im Schritt des Brennens des Chips an Luft wird Pd jedoch oxydiert und sein Volumen nimmt zu. Dadurch nimmt auch das Volumen der Elektroden zu, und es bil den sich Defekte innerhalb des keramischen Körpers nach die sem Schritt.

Zur Lösung dieses Problems wurden Verfahren zur Verhin derung der Volumenzunahme der Elektroden infolge der Pd-Oxy dation vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 5-275271 (Hei) eine Verwendung von Teilchen, die ein Gemisch aus Silber und Palladium dar stellen, als Elektrodenmasse, so daß die Oxydationsgeschwin digkeit verlangsamt und die Volumenzunahme der Elektroden in folge der Pd-Oxydation verhindert wird. Besonders bei hoher Anfangsdichte von Elektrodenfilmen läßt sich jedoch die Volu menzunahme der Elektroden durch dieses Verfahren nicht be friedigend verhindern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Elektronikbauteils, z. B. eines Vielschicht-Keramikkondensators, zu schaffen, das Pd-Elektroden oder Pd als Primärmetall enthaltende Legierungselektroden enthält, keine internen Defekte aufweist und seine Eigenschaften auch dann beibehalten kann, wenn es in großen Mengen während der Herstellungsprozesse gebrannt wird.

Um diese Aufgabe zu lösen, weist das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Elektronikbauteils die folgenden Schritte auf:
Brennen von Pd-Elektroden oder Pd als Primärmetall enthaltenden Legierungselektroden zusammen mit Keramik schichten in einer Atmosphäre, in der Pd bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis zu einer Temperatur unter 1000°C (Bereich (I)) nicht oxidiert werden kann; und
Nachbrennen der Pd-Elektroden oder Legierungs elektroden zusammen mit den Keramikschichten an Luft bei einer Temperatur von 820°C bis unter 1500°C (Bereich (II)), so daß
die Elektroden und die Keramikschichten gesintert und in einem Körper integriert werden, wobei der Wechsel vom Brennschritt zum Nachbrennschritt bei Temperaturen von 820°C bis unterhalb 1000°C erfolgt.

Es ist bevorzugt, daß die Atmosphäre, in der Pd innerhalb des Bereichs (I) nicht oxidiert werden kann, eine Atmosphäre ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einer gegenüber Pd inaktiven Gasatmosphäre und einer druckreduzierten Atmosphäre besteht.

Es ist bevorzugt, daß die Atmosphäre, in der Pd nicht oxidiert werden kann, eine inaktive Gasatmosphäre ist, die gegenüber Pd inaktiv ist, und daß der Wechsel vom Brennen zum Nachbrennen die folgenden Schritte aufweist:
Verringern des Drucks des inaktiven Gases in einem Ofen innerhalb des Bereichs (II) und Einleiten von mindestens ei nem Gas in den Ofen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Luft, Sauerstoff und hauptsächlich Sauerstoff enthalten des Gas besteht;
Wiederholen des Schritts des Verringerns des Drucks des inaktiven Gases im Ofen und mindestens einmaliges Einleiten des mindestens einen Gases; und
Nachbrennen der Pd-Elektroden oder der Legierungselek troden zusammen mit der Keramik an Luft bei einer Temperatur innerhalb des Bereichs (II).

Es ist bevorzugt, daß die Pd-Elektroden oder Legierungs elektroden zusammen mit der Keramik im Bereich (I) in minde stens einem gegenüber Pd inaktiven Gas gebrannt werden und das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem Mischgas aus N₂ und CO₂, einem Mischgas aus He und CO₂, einem Mischgas aus Ar und CO₂ und CO₂-Gas besteht.

Es ist bevorzugt, daß die Pd-Elektroden oder Legierungs elektroden zusammen mit der Keramik bei einer Temperatur un ter 600°C und innerhalb des Bereichs (I) in mindestens einem inaktiven Gas gebrannt werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus N₂, He und Ar besteht, und anschließend zu sammen mit der Keramik bei 600°C und darüber sowie innerhalb des Bereichs (I) in mindestens einem Gas gebrannt werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Mischgas und CO₂-Gas besteht. Das Mischgas wird durch Einleiten von CO₂-Gas in das mindestens eine inaktive Gas hergestellt. Kohlenstoff ver brennt in CO₂-Gas bei 600°C und darüber.

Es ist ebenfalls bevorzugt, daß 1 oder mehr Vol.-% CO₂- Gas in das mindestens eine inaktive Gas eingeleitet werden.

Es ist bevorzugt, daß die Atmosphäre, in der Pd innerhalb des Bereichs (I) nicht oxidiert werden kann, mit Sauerstoff entsprechend dem Temperaturanstieg gemischt wird, während der Partialdruck des Sauerstoffs so gesteuert wird, daß er unterhalb des Werts der PdO-Bildung liegt. Zur Atmosphäre, in der Pd nicht oxidiert werden kann, gehören die inaktive Gasatmosphäre und die druckreduzierte Atmosphäre.

Es ist bevorzugt, daß das keramische Elektronikbauteil ein Vielschicht-Keramikkondensator ist.

Es ist bevorzugt, daß das gegenüber Pd inaktive Gas min destens ein Gas ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus N₂, He, Ar und CO₂ besteht.

Es ist bevorzugt, daß die druckreduzierte Atmosphäre Luft ist, die auf weniger als 13330 Pa drucklos gemacht wurde.

Es ist bevorzugt, daß der Druck des gegenüber Pd inaktiven Gases auf weniger als 26660 Pa beim Austausch des Gases durch Luft verringert wird.

Es ist bevorzugt, daß eine Programmiergeschwindigkeit 50 bis 400°C je Stunde beträgt, wobei die Programmiergeschwin digkeit die Geschwindigkeit ist, mit der die Temperatur er höht wird.

Es ist bevorzugt, daß die mit der Keramik vor dem Brenn schritt integrierten Pd-Elektroden oder Legierungselektroden einen Grünchip darstellen und daß der Grünchip organische Be standteile enthält.

Es ist bevorzugt, daß die Grünchips gestapelt und gesin tert werden und daß die Dicke eines Stapels der Chips 5 bis 30 mm beträgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Grünchips.

Fig. 2(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie b-b' in Fig. 1 nach Schneiden des Grünchips entlang der Linie a-a' in Fig. 1 und Brennen an Luft bei einer Temperatur unter 800°C.

Fig. 2(b) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie b-b' in Fig. 1 nach Schneiden des Grünchips entlang der Linie a-a' in Fig. 1 und vollständigem Brennen an Luft.

Fig. 2(c) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie b-b' in Fig. 1 wach Schneiden des Grünchips entlang der Linie a-a' in Fig. 1 und vollständigem Brennen an Luft.

Fig. 3(a) ist eine Querschnittansicht eines Chips mit internen Defekten.

Fig. 3(b) ist eine Querschnittansicht eines Chips mit internen Defekten.

Fig. 4(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie b-b' in Fig. 1 nach Schneiden des Grünchips entlang der Linie a-a' in Fig. 1 und Brennen an Luft bei einer Temperatur unter 800°C.

Fig. 4(b) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie b-b' in Fig. 1 nach Schneiden des Grünchips entlang der Linie a-a' in Fig. 1 und Brennen in gegenüber Pd inaktivem Gas bei einer Temperatur unter 800°C.

Beim Brennen eines großen Volumens von Grünchips in ei nem inaktiven Gas wie N₂ oder Ar wird der in den Chips ver bleibende Restkohlenstoff so voluminös, daß sich die elektri schen Eigenschaften des Chips nach dem Brennen verschlech tern. Zur Verringerung des Restkohlenstoffs während des Brennschritts werden die Schritte des Verringerns des Drucks des inaktiven Gases und anschließenden Einleitens von Luft, Sauerstoff oder hauptsächlich Sauerstoff enthaltendem Gas mindestens einmal wiederholt; anschließend werden die Chips an Luft gebrannt. Alternativ können die Chips in der Atmo sphäre, in der PD nicht oxydiert werden kann und Kohlenstoff verbrannt wird, bei der Oxydationstemperatur von Pd an Luft gebrannt werden, so daß sich der Restkohlenstoff nicht in den Chips bildet. Insbesondere können die Grünchips in einer Koh lendioxidatmosphäre, in einem mit mindestens 1 Vol.-% Kohlen dioxid gemischten inaktiven Gas oder in einer nichtoxydieren der Gasatmosphäre gebrannt werden, in die Sauerstoff entspre chend dem Temperaturanstieg eingeleitet wird, während der Partialdruck des Sauerstoffs so gesteuert wird, daß er unter halb des Werts liegt, bei dem sich PdO zersetzt.

Durch die Ausdehnung der Elektroden infolge von Oxyda tion während des Brennens erzeugte interne Spannung ist einer der Gründe für interne Defekte, die sich in einem keramischen Elektronikbauteil bilden, das Pd innerhalb des keramischen Körpers enthält. Fig. 1 zeigt einen Grünchip mit Elektroden filmen 1 und Keramikplatten 2. Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) zei gen den Chip von Fig. 1, der an der Linie a-a' geschnitten und an Luft gebrannt ist. Gemäß Fig. 2(a) dehnt sich eine dielektrische Schicht 4 stärker als eine Schutzschicht 3 bis zu einer Temperatur unter 800°C aus, da die Elektroden in der dielektrischen Schicht 4 bei dieser Temperatur oxydiert werden. Dadurch wird der Chip verworfen. Nach vollständigem Brennen wird der Chip gemäß Fig. 2(b) gerade oder gemäß Fig. 2(c) mit einer geschrumpften dielektrischen Schicht 4 verwor fen. Das von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durch geführte Experiment zeigte, daß bei starker Chipverwerfung der Chip nach dem vollständigen Sintern interne Defekte 5 ge mäß Fig. 3(a) und 3(b) hat. Grund dafür ist die hohe Wahr scheinlichkeit der Bildung eines freien Raums im Chip, der erheblich verworfen ist. Interne Defekte im Chip werden durch den freien Raum verursacht. Zur Verhinderung der Oxydation von Pd-Teilchen können daher die Teilchen in einer gegenüber Pd inaktiven Gasatmosphäre (nichtoxydierendes Gas) oder in einer drucklosen Atmosphäre bei der Oxydationstemperatur von Pd an Luft gebrannt werden. Dadurch werden die Ausdehnung der dielektrischen Schicht und die Bildung des freien Raums ver hindert, so daß ein gesinterter Chip ohne interne Defekte hergestellt wird und die Elektrodenfilme sowie die Keramik platten in einem Körper integriert und gesintert werden.

Beim gemeinsamen Brennen eines großen Volumens von Elek trodenfilme und Keramikplatten enthaltenden Grünchips im inaktiven Gas wie N₂ oder Ar oder in einer drucklosen Atmo sphäre verbleibt Restkohlenstoff in großer Menge in den Chips. Besonders bei Verwendung des inaktiven Gases kann das inaktive Gas bei der Desoxydationstemperatur von PdO an Luft nicht vollständig durch Luft ausgetauscht werden, so daß der Restkohlenstoff nicht ausreichend verbrannt werden kann und sich die elektrischen Eigenschaften der gesinterten Chips verschlechtern. Durch Wiederholen der Schritte des Senkens des Drucks des inaktiven Gases und Einleitens von Luft, Sau erstoff oder hauptsächlich Sauerstoff enthaltendem Gas beim Austausch des Gases durch Luft liegt Sauerstoff zwangsweise innerhalb des Chips vor, so daß der Restkohlenstoff verbrannt werden kann und die elektrischen Eigenschaften der gesinter ten Chips beibehalten werden.

Beim Brennen der Grünchips in einer inaktives Gas oder Kohlendioxid enthaltenden Atmosphäre oder einer Kohlendioxid atmosphäre bei der Oxydationstemperatur von Pd an Luft (z. B. unter 1000°C) wird außerdem der Kohlenstoffgehalt ohne Pd- Oxydation verringert. Grund dafür ist, daß Kohlenstoff in Kohlendioxid bei 600°C und darüber verbrennt. Der Restkoh lenstoffgehalt wird auch durch Zugabe von Sauerstoff, dessen Partialdruck so gesteuert wird, daß er unter dem Wert liegt, bei dem sich PdO bildet, entsprechend dem Temperaturan stieg des inaktiven Gases verringert.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen und nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine 30 µm dicke und 1 m breite Grünplatte wurde durch die folgenden Schritte gebildet:
Herstellen eines dielektrischen Beschichtungsmaterials durch Zugeben von Butyralharz (organisches Bindemittel), Phthalat (Weichmacher) und Butylacetat (Lösungsmittel) zu ei nem dielektrischen Pulver, das 95 Gew.-% Bariumtitanat, 3 Gew.-% Ceroxid und 2 Gew.-% Titanoxid im Gewichtsverhältnis von 0,1 : 0,05 : 0,7 relativ zum Gewicht des dielektrischen Pul vers enthält, sowie Mischen und Dispergieren des dielektri schen Beschichtungsmaterials durch eine Kugelmühle;
Beschichten eines Polyethylenterephthalatfilms mit dem dielektrischen Beschichtungsmaterial; und
Trocknen des im dielektrischen Beschichtungsmaterial enthaltenen Lösungsmittels.

Danach wurde die Grünplatte in 30 cm × 30 cm große Ab schnitte geschnitten. Pd-Elektrodenmasse wurde auf die Grün platte entlang einem Elektrodenmuster aufgedruckt, wodurch 3 µm dicke Elektroden auf der Grünplatte gebildet wurden. Die Pd-Elektrodenmasse wurde durch Mischen von Ethylcellulose (organisches Bindemittel) und α-Terpineol (Lösungsmittel) in Pd-Pulver mit etwa 0,4 µm durchschnittlichem Teilchendurch messer im Gewichtsverhältnis von 0,1 : 0,7 relativ zum Gewicht des Pd-Pulvers hergestellt.

Fig. 1 zeigt den Grünchip dieses Beispiels. Auf einer etwa 150 µm dicken Schutzschicht 3 mit laminierten Grünplat ten ohne Elektrodenmustern wurden mit Elektrodenmustern be druckte Grünplatten so laminiert, daß ein Paar Elektroden, die mit externen Elektroden verbunden waren, einander gegen überliegend angeordnet wurde. Dadurch wurde die dielektrische Schicht 4 mit 30 Elektrodenfilmen 1 gebildet. Eine etwa 150 µm dicke Schutzschicht 3 mit Grünplatten ohne Elektroden mustern wurde erneut auf die dielektrische Schicht 4 lami niert.

Danach wurde ein Grünchip durch Pressen dieses Schicht körpers mit der Schutzschicht 3, der dielektrischen Schicht 4 und der Schutzschicht 3 bei 500 kp/cm² und anschließendes Schneiden des gepreßten Schichtkörpers in Abschnitte von etwa 2 mm × 4 mm hergestellt.

Nach Ausbrennen aller organischer Bestandteile in diesem Grünchip bei 400°C an Luft wurde der Chip bis auf 1320°C in den beiden folgenden unterschiedlichen Verfahren gebrannt:

1. ein Brennverfahren des Chips bis auf 1320°C an Luft; und
2. ein Brennverfahren des Chips in N₂-Atmosphäre bis auf eine Temperatur unter 900°C sowie an Luft von 900°C bis 1320°C.

Als Prüfung der Verfahren wurde die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung auf 200°C/h eingestellt, um einen Zustand vorzusehen, bei dem sich voraussichtlich interne Defekte im gesinterten Chip bilden.

Beim Verfahren (1) hatten 5% der gesinterten Chips (24 von 500 gesinterten Chips) interne Defekte gemäß Fig. 3(a) und 3(b). Dagegen hatte beim Verfahren (2), dem Verfahren der Erfindung, kein Chip interne Defekte.

Die gleichen Ergebnisse lassen sich unter Verwendung ei nes inaktiven Gases wie Ar anstelle von N₂ oder einer druck losen Atmosphäre anstelle des inaktiven Gases erreichen.

Beispiel 2

Eine 20 µm dicke Grünplatte aus organischem Bindemittel, hauptsächlich Bariumtitanat usw. enthaltendem dielektrischen Pulver wurde durch die gleichen Schritte wie in Beispiel 1 hergestellt.

Danach wurde ein Grünchip durch die folgenden Schritte hergestellt:
Bedrucken der Grünplatte mit Elektrodenmasse, die Pd- Pulver mit 0,4 µm durchschnittlichem Teilchendurchmesser ent hielt, um ein 2,5 µm dickes Elektrodenmuster zu bilden; und
Laminieren von Grünplatten ohne Elektrodenmustern, wo durch eine Schutzschicht gebildet wird;
Laminieren von 40 mit Elektrodenmustern bedruckten Grün platten auf die Schutzschicht, wodurch eine dielektrische Schicht gebildet wird; und
Laminieren von Grünplatten ohne Elektrodenmustern auf die dielektrische Schicht, wodurch eine Schutzschicht gebil det wird.

Danach wurden die Grünchips in einem kastenförmigen Ke ramikbehälter (Kapsel) in einer Dicke von 30 mm gestapelt. Die Kapsel bestand hauptsächlich aus Aluminiumoxid, und ihre Oberfläche war mit einem stabilisierten Zirconiumoxid be schichtet. Ein Schmelzadhäsionshemmer haftete auf der Ober fläche des Grünchips durch dessen statische Elektrizität. Nach Ausbrennen aller organischer Bestandteile in N₂-Gas wur den die Chips in der Kapsel anschließend bis auf 1320°C in den folgenden Verfahren gebrannt:

1. ein Brennverfahren an Luft bis auf 1320°C; und
2. ein Brennverfahren in N₂-Atmosphäre bis auf eine Temperatur unter 900°C mit anschließendem Brennen an Luft von 900°C bis 1320°C; und
3. ein Brennverfahren in N₂-Atmosphäre in einem Ofen bis auf eine Temperatur unter 900°C, Drucklosmachen bis auf 100 mm Hg bei 900°C, Einleiten von Luft in den Ofen und an schließendes Brennen an Luft von 900°C bis 1320°C.

Die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung in den Ver fahren (1), (2) und (3) betrug 200°C/h.

Gemäß der nachfolgenden Tabelle 1 hatten beim Verfahren (1) etwa 60% von 500 gesinterten Chips interne Defekte; beim Verfahren (2) und (3) hatte keiner von 500 gesinterten Chips interne Defekte.

Den anderen 500 gesinterten Chips wurden Anschlußelek troden zugefügt, um die Isolationswiderstände der in den Ver fahren (1), (2) und (3) hergestellten gesinterten Chips zu prüfen. Gemäß der nachfolgenden Tabelle 1 lag der Isolations widerstand beim Verfahren (2) niedriger als beim Verfahren (3). Der beim Verfahren (3) erreichte Isolationswiderstand hatte einen bevorzugten Wert.

Tabelle 1

Somit wird durch die Schritte des Drucklosmachens des inaktiven Gases und Austauschens des Gases durch Luft das Verfahren der Erfindung wirksamer. Die gleichen Ergebnisse lassen sich im Verfahren (3) auch dann erreichen, wenn Sauer stoff oder hauptsächlich Sauerstoff enthaltendes Gas anstelle von Luft nach Drucklosmachen des inaktiven Gases in den Ofen eingeleitet wird.

Beispiel 3

Nach Ausbrennen aller organischer Bestandteile der glei chen Grünchipart wie in Beispiel 1 wurde der Chip bis auf 1320°C in den beiden folgenden unterschiedlichen Verfahren gebrannt:

1. ein Brennverfahren des Chips an Luft bis auf 1320°C; und
2. ein Brennverfahren des Chips in N₂-Atmosphäre bis auf eine Temperatur unter 600°C, anschließendes Brennen des Chips in N₂, N₂ + 1 Vol.-% CO₂, N₂ + 5 Vol.-% CO₂ oder CO₂ von 600°C bis auf eine Temperatur unter 900°C und Brennen des Chips an Luft von 900°C bis 1320°C.

Die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung betrug 200°C/h.

Beim Verfahren (1) hatten 5% der gesinterten Chips (24 von 500 gesinterten Chips) interne Defekte gemäß Fig. 3(a) und 3(b). Dagegen hatte beim Verfahren (2) kein gesinterter Chip interne Defekte.

Gemäß der nachfolgenden Tabelle 2 wurde ein gesinterter Chip mit hohem Isolationswiderstand hergestellt, wenn der Chip in der Atmosphäre gebrannt wurde, die 1 oder mehr Vol.-% CO₂ im Verfahren (2) enthielt.

Tabelle 2

Die gleichen Ergebnisse lassen sich auch erreichen, wenn der Chip in der CO₂-haltigen Atmosphäre von Raumtempe ratur bis auf eine Temperatur unter 900°C gebrannt wurde.

Beispiel 4

Nach Ausbrennen aller organischer Bestandteile der glei chen Grünchipart wie in Beispiel 1 in N₂-Atmosphäre wurde der Chip bis auf eine Temperatur unter 850°C in der Atmosphäre gebrannt, bei der Sauerstoff in die N₂-Atmosphäre eingeleitet wurde, während der Sauerstoffpartialdruck so gesteuert wurde, daß er unterhalb eines Werts der PdO-Zersetzung lag. Ab 850°C wurde der Chip an Luft gebrannt. Der gesinterte Chip hatte keine internen Defekte und einen bevorzugten Isola tionswiderstandswert.

Die gleichen Ergebnisse lassen sich unter Verwendung ei nes inaktiven Gases wie Ar anstelle von N₂ erreichen.

Beispiel 5

Der Grünchip der Art von Beispiel 1 wurde entlang der Linie a-a' von Fig. 1 halbiert. Fig. 4(a) zeigt den Chip, der bis auf eine Temperatur unter 800°C an Luft gebrannt wurde. Der Chip von Fig. 4(a) war verworfen, da sich die dielektri sche Schicht in Längsrichtung (waagerecht) ausdehnte. Wurde der Chip jedoch in N₂ oder N₂ + 5 Vol.-% CO₂ bis auf eine Temperatur unter 800°C gebrannt, kam es nicht zur Pd-Oxyda tion, so daß der Chip gemäß Fig. 4(b) gerade blieb.

Anders ausgedrückt gilt, daß beim Brennen von Pd-Elek troden an Luft Spannung durch die Pd-Oxydation während des Brennschritts erzeugt wird. Ist das Keramikpulver nicht frei beweglich, kommt es voraussichtlich zur Erzeugung eines freien Raums, der einen internen Defekt nach dem Brennen bil det. Beim Brennen des Chips in N₂ oder N₂ + CO₂ bis auf eine Temperatur unter 900°C bildet sich im Chip keine Spannung infolge der Ausdehnung von oxydiertem Pd.

In den Beispielen 1 bis 5 können anstelle von Pd-Elek troden Pd als Primärmetall enthaltende Legierungselektroden verwendet werden. Außerdem werden die gleichen Ergebnisse un ter Verwendung von inaktivem Gas wie Ar anstelle von N₂ er reicht.

Obwohl in den Beispielen 1 bis 5 ein Vielschicht-Kera mikkondensator hergestellt wurde, läßt sich das Verfahren der Erfindung auch anwenden, um andere elektrische Bauteile mit Pd enthaltenden Elektroden im keramischen Körper herzustel len, wobei die gleichen Wirkungen an diesen elektrischen Bau teilen erreicht werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten keramischen Elektronikbauteils, insbesondere eines Vielschicht-Kondensators, mit den Schritten:
Brennen von Pd-Elektroden oder Pd als Primär metall enthaltenden Legierungselektroden zusammen mit Keramik in einer Atmosphäre, in der Pd bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis unterhalb von 1000°C nicht oxidiert werden kann (Bereich (I)); und
Nachbrennen der Pd-Elektroden oder Legierungs elektroden zusammen mit der Keramik an Luft bei einer Temperatur von 820°C bis unterhalb von 1500°C (Bereich (II)), so daß die Pd-Elektroden oder Legierungselektroden als Metall gesintert und mit der Keramik in einem Körper integriert werden, wobei der Wechsel vom Brennschritt zum Nachbrennschritt bei Temperaturen von 820°C bis unterhalb 1000°C erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Atmosphäre, in der Pd innerhalb des Bereichs (I) nicht oxidiert werden kann mindestens eine Atmosphäre ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einer gegenüber Pd inaktiven Gasatmosphäre und einer druckreduzierten Atmosphäre besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Atmosphäre, in der Pd nicht oxidiert werden kann, mindestens ein inaktives Gas ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem N₂-Gas, He-Gas, Ar-Gas, CO₂-Gas, einem Mischgas aus N₂ und CO₂, einem Mischgas aus He und CO₂, und einem Mischgas aus Ar und CO₂ besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Brennen der Pd-Elektroden oder Legierungselektroden mit der Keramik aufgeteilt wird in ein erstes Brennen bei einer Temperatur unter 600°C innerhalb des Bereichs (I) in mindestens einem inaktiven Gas, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus N₂, He und Ar besteht, und ferner in ein zweites Brennen bei 600°C und darüber innerhalb des Bereichs (I) in mindestens einer Gasatmosphäre, die ausgewählt ist aus det Gruppe, die aus CO₂-Gas und einem Mischgas aus dem inaktiven Gas und CO₂-Gas besteht, wobei das Mischgas durch Einleiten von CO₂-Gas in das mindestens eine inaktive Gas hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem mindestens 1 Vol.-% CO₂-Gas der gesamten Gasmenge in das mindestens eine inaktive Gas eingeleitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, bei dem die Atmosphäre, in der Pd innerhalb des Bereichs (I) nicht oxidiert werden kann, mit Sauerstoff bei einem Temperaturanstieg gemischt wird, während der Partialdruck des Sauerstoffs so gesteuert wird, daß er unterhalb eines Werts liegt, bei dem PdO gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, mit den Schritten:
Verringern des Drucks der inaktiven Gasatmosphäre in einem Ofen und mindestens einmaliges Einleiten von mindestens einem Gas in den Ofen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Luft, Sauerstoff und hauptsächlich Sauerstoff enthaltendes Gas besteht, wenn der Wechsel vom Brennschritt zum Nachbrennschritt erfolgt; und
Nachbrennen der Pd-Elektroden oder Legierungselektroden zusammen mit der Keramik in dem eingeleiteten Gas im Bereich (II).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die Atmosphäre, in der Pd nicht oxidiert werden kann, eine druckreduzierte Atmosphäre ist, die auf einen Druck von weniger als 13330 Pa verringert ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Druck der inaktiven Gasatmosphäre auf weniger als 26660 Pa verringert ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Pd-Elektroden oder Legierungselektroden zusammen mit der Keramik bei einem Temperaturanstieg mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 400°C je Stunde gebrannt werden.