JP2003516619A

JP2003516619A - 複合体を有する静的機器

Info

Publication number: JP2003516619A
Application number: JP2001519453A
Authority: JP
Inventors: アルベルツェンクヌト; フルンウィルヘルム−アルベルト; シュレンカーティルマン
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2003-05-13
Also published as: WO2001015182A3; WO2001015182A2; EP1259968B1; EP1259968A2; DE50014304D1; DE19939483A1; US6721164B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、誘電体および少なくとも１つの電極を有する、電子機器、特に多重層の機器を開示する。前記誘電体は誘電性セラミック材料および有機ポリマーからなる複合体を含んで構成される。前記電子機器を製造するために、前記誘電性セラミック材料を適切なモノマーと混合し、この混合物を形成し、前記モノマーを重合する。形が安定したセラミック体が得られ、これはさらに、処理されて、コンデンサー、アンテナ、または他の静的機器にされ、電極を供される。前記電子機器の焼結は必要ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は静的機器に関し、特に、誘電体および少なくとも１つの電極を含んで
構成される多重層機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

多重層構造を有する多くの成分は、電子産業において製造される。これらのう
ちには、例えば、多重層のコンデンサー、アンテナ、アクチュエーター、および
バリスターがある。多重層コンデンサーが最も多量に製造される。

【０００３】セラミック多重層機器は通常、内部電極用の金属ペーストの層と交互に積層し
たグリーンのセラミック基体箔を、通常は誘電性である箔の上に載置し、その後
、セラミックおよび金属層の積層体を焼結する。

【０００４】多重層機器の品質は、前記誘電体用および前記電極用に使用される材料の化学
的組成によりおよび製造条件により決定される。第１には、焼結条件であり、こ
れは前記製造条件の役割を担う。種々の、互いに反対の酸化および還元反応が、
焼結雰囲気に応じて焼結の間に起こり得る。したがって、例えば、チタン酸バリ
ウムおよびその誘導体が還元雰囲気下の焼結の間に半導電性になる。これらは、
この状態では誘電体としては不適当である。前記電極材料がロジウム、パラジウ
ム、または白金からなる場合のみ、酸化条件下での多重層のコンデンサーの焼結
が生じ得る。しかし、ロジウムおよび白金は非常に高価なので、これらのコスト
は前記コストの５０％にまで達する。開発は、ロジウムおよび白金の代わりに、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇまたはそれらの合金等のずっと安価な金属の使用に向かって進
んだ。しかし、これらの金属は、酸化条件下で焼結される場合には酸化する。

【０００５】セラミック材料に対して特別な要求があり、このセラミック材料はニッケル、
銅、銀等のより安価な金属を温度安定なＮＰＯ材料として組み合わせて使用する
ことができ、これらは、遠距離通信の分野で広く使用されている。銀電極の使用
は、特に関心が持たれる。この理由は、その内部抵抗が、いわゆる表皮効果によ
り遠距離通信で使用される５００ＭＨｚ以上の周波数で影響が大きくなるからで
ある。銅、銀、金、およびアルミニウムの電極のみが、その内部抵抗に対して充
分に低い値を有し、これにより、高い周波数における使用が可能になる。低いけ
れども正確なキャパシタンス値を有するコンデンサーは、このような用途に対し
て特に関心が持たれる。

【０００６】高い融点を有する誘電性材料が高い反応性ガラスまたは低融点の他の化合物と
共に焼結され得るので、銀電極の使用が可能になる、９００℃以下の焼結温度に
おける還元は、問題となる。これにより、種々の相間の反応が起こり得、その後
、使用される誘電性材料の温度特性を変えるであろう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、安価に製造できる、電子機器特に多重層機器を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この目的は、誘電体および少なくとも２つの電極を具えた電子機器であって、
前記誘電体が誘電性セラミック材料および有機ポリマーからなる複合体を含んで
構成されることにより達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】

通常、静的セラミック機器は、その誘電体を強化するために焼結される。これ
により、収縮する、即ちその誘電体の密度が増す。これは、その材料、基本の粉
末の粒径分布、および反応条件（焼結温度、焼結時間、焼結雰囲気）に応じて非
常に異なるであろう。本発明の機器においては、前記誘電体の強化は、ポリマー
により達成される。この目的のために、前記誘電性セラミック材料は先ず適切な
ポリマーのモノマーと混合され、その後、前記モノマーを重合する。これにより
、焼結は不必要となる。

【００１０】好ましくは、前記有機ポリマーは水に不溶である。水に不溶なポリマーを使用することにより、水分の貫入により引き起こされる
可能性のある前記静的機器および／または前記誘電体の特性および形の変化を防
止する。さらに、好ましくは、前記ポリマーが、ポリイミド、ポリエチレン、ポリカル
ボナート、またはポリウレタンを含んで構成されることである。これらのポリマーは前記誘電性セラミック材料を濡らし、かつ水に全く不溶で
ある。前記誘電性セラミック材料が、低温度係数を有することが好ましい場合がある
。

【００１１】電子機器、特にコンデンサーおよびアンテナは、その誘電体が低温度係数を有
しており、遠距離通信の分野で広く使用されている。前記誘電体の温度特性は、
その静的機器製造の際の温度が低いので、変化しない。

【００１２】前記電極が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらの金属の合金を含んで構成
される場合に特に好ましい。高温での焼結が必要ないので、通常の焼結条件下で酸化される安価な金属を電
極材料として使用できる。さらに、これらの金属は、低い実効直列抵抗を有する
。前記電子機器は、コンデンサー、アンテナ、アクチュエーター、およびバリス
ターからなる群から選択されると好ましい。

【００１３】さらに、本発明は、誘電体および少なくとも２つの電極を具えた電子機器を製
造する方法に関し、この方法では、前記誘電性セラミック材料およびポリマーのモノマーが一緒に混合され、前記得られた混合物が形成され、前記モノマーが部分的にあるいは完全に重合され、および前記電極が形成される。

【００１４】前記電極が形成された後、第２重合工程が実施されると好ましい。印刷金属層を用いた多重層機器の典型的な製造方法は、以下の工程を含んで構
成される：１．セラミック粉末、溶媒、分散剤、結合剤、液化剤等からなる懸濁液を製造
すること；２．前記懸濁液を層にすること；３．前記層を乾燥し、グリーンのセラミック箔を得ること；４．構造金属層を用いて前記グリーンセラミック箔に印刷すること；５．前記箔を積み重ねること；６．前記積み重ねたものを積層すること；７．個々のグリーン生成物に分離すること；８．加熱により前記結合剤を除去すること；９．焼結すること；１０．前記外部接点用ペーストを塗布して、前記外部接点を焼き付けること。

【００１５】本発明の方法は、上記工程の殆どを、特にこの製造法の焼結工程を、不必要に
する。これにより、方法を簡便に、かつ短くするのみならず、前記コストが下が
る。

【００１６】全態様において、前記重合が熱で開始されることが好ましい。モノマーの重合は４００℃以下の温度により、熱的に開始される。製造中のこ
のような低温により、製品の形が安定し、また、製造コストやＣＯ_２の排出が低
下する。

【００１７】さらに、使用されるモノマー量ｍが、使用される誘電性セラミック材料量に関
連して、３重量％≦ｍ≦２０重量％であると好ましい。前記誘電率εは、前記複合体における誘電性セラミック材料とポリマーの混合
比により所望の値に調整できる。また、本発明は、誘電性セラミック材料と有機ポリマーの複合体を含んで構成
される誘電性セラミック配合物に関する。

【００１８】形が安定な静的機器は、例えば誘電性ロッドアンテナ等、幾何学的平面に限定
されず、誘電性セラミック材料および有機ポリマーの複合体を含んで構成される
誘電性セラミック配合物を使用して、本発明の製造方法により形成される。

【００１９】さらに、本発明は、誘電体および少なくとも２つの電極を含んで構成される電
子機器を具えたフィルタ装置であって、前記誘電体が、誘電性セラミック材料お
よび有機ポリマーからなる複合体を含んで構成されるフィルタ装置に関する。

【００２０】本発明は、以下に、３つの実施例を参照して、詳細に説明される。本発明の電子機器を製造するために、誘電性セラミック材料を水に不溶な有機
ポリマーのモノマーと混合した。混合は、有機溶媒中で行うのが好ましく、それ
は例えば、炭化水素、芳香族炭化水素、ＴＨＦ、Ｎ−メチルピロリドン、または
γ−ブチロラクトンである。使用される誘電性セラミック材料は、例えばチタン
酸バリウム、鉛−ジルコニウム−チタン酸化物等の強誘電性材料、または、例え
ば欠陥構造の置換されたバリウム−ネオジム−チタンペロブスカイト、（Ｍｇ，
Ｃａ）ＴｉＯ_３、ＢａＺｒＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、Ｃａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３、ま
たはＢａＯ−Ｓｍ_２Ｏ_３−５ＴｉＯ_２等のＮＰＯ材料を使用できる。使用される
モノマーは、例えばポリイミド、ポリエチレン、ポリカルボナート、またはポリ
ウレタンのモノマーである。使用されるモノマー量ｍは、使用される誘電性セラ
ミック材料量に関連して、３〜２０重量％の間である。前記粉砕された誘電性セ
ラミック材料が有機溶媒中のポリマーのうちの1種のモノマーと混合された後、
前記溶媒は除去される。得られた粉末は造粒され、３００μｍのメッシュの篩で
プレスされ、その後、造粒ドラム中で処理され、タンブルされた顆粒にされる。
その後、前記顆粒は加圧下で所望の形にモールドされる。その後、これらのモー
ルドされた生成物は、モノマーの重合の熱的開始のための４００℃までの温度に
さらされる。重合はこの段階で部分的にあるいは完全に行われる。その後、電極
を、例えば蒸着法、無電解メッキ、シルクスクリーン印刷、電気めっき、または
転写印刷により、設けられる。前記電極は例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌまた
はこれらの合金を含んで構成される。

【００２１】単に部分的に重合された形態のうちの幾つかを、他のものの上に重ね、多重層
機器の製造のための第２の熱的開始重合段階にかけられる。あるいは、多重層機器の製造において、金属のストリップまたはプレートを前
記顆粒と一緒に加圧する。したがって、内部電極は重合の間に製造される。製造された電子機器は、例えばコンデンサー、アンテナ、アクチュエーター、
またはバリスターである。このような電子機器の１つあるいは幾つかはフィルタ
装置において使用される。本発明の態様を実施例を示して、以下に説明する。

【００２２】実施例１ディスクコンデンサーを製造するために、５ｇの欠陥構造を有する置換された
バリウム−ネオジム−チタンペロブスカイト（＃カチオンボイドに相当）｛Ｂａ _{０．２４２} Ｓｒ_０．０２Ｃａ_０．０３Ｎｄ_{０．２３２}Ｇｄ_０．２３＃_{０．２４６} ｝［Ｔｉ_０．９７Ｎｂ_０．０３］Ｏ_３を、Ｎ−メチルピロリドン中の１６．５ｍ
ｇの、ピロメリト酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとの１：
１混合物に混合した。続いて、前記溶媒を蒸発させた。こうして得られた粉末を
、３００μｍメッシュの篩を介して加圧して、その後、造粒ドラム中でタンブル
された顆粒に処理した。その後、前記顆粒を４００ＭＰａ下でモールドして、直
径６ｍｍ厚さ５００μｍ厚さのディスクにする。前記ディスクを３８０℃の温度
に窒素雰囲気中でさらす。その後、Ａｕ電極を化学蒸着（ＣＶＤ）により前記デ
ィスク上に形成する。

【００２３】実施例２ディスクコンデンサーを実施例１と同じ方法で製造する。しかし、２６．５ｍ
ｇのピロメリト酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとの混合物
を使用する。

【００２４】実施例３ディスクコンデンサーを実施例１と同じ方法で製造した。しかし、５０．１ｍ
ｇのピロメリト酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとの混合物
を使用する。

【００２５】全ディスクコンデンサーは、２０以上の誘電率εを有しており、３．３および
５．３重量％のポリイミドモノマーを有する２つのディスクコンデンサーは２５
以上の誘電率εを有していた。さらに、全ディスクコンデンサーはＮＰＯ特性を
示していた。絶縁抵抗は全て約３・１０^１１Ωｍであった。

【００２６】実施例４誘電性アンテナを製造するために、５ｇの欠陥構造を有する置換されたバリウ
ム−ネオジム−チタンペロブスカイト｛Ｂａ_{０．２４２}Ｓｒ_０．０２Ｃａ_０．０ _３Ｎｄ_{０．２３２}Ｇｄ_０．２３＃_{０．２４６}｝［Ｔｉ_０．９７Ｎｂ_０．０３］Ｏ _３（＃はカチオンボイドを示す）を、Ｎ−メチルピロリドン中の５０．１ｍｇの
、ピロメリト酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとの１：１混
合物に混合した。続いて、前記溶媒を蒸発させた。こうして得られた粉末を、３
００μｍメッシュの篩で加圧して、その後、造粒ドラム中で丸い顆粒に処理した
。その後、前記顆粒を４００ＭＰａ下で処理して、２ｍｍ×１０ｍｍ×１６ｍｍ
の直平行六面体にした。前記直平行六面体を３８０℃の温度に窒素雰囲気中でさ
らした。その後、前記直平行六面体の４面を覆うＣｕ電極をＮｉ／Ｃｒ接着層上
に蒸着し、厚さ１５μｍに電気化学的に補強された。前記アンテナは、９００ＭＨｚの共鳴周波数、−３０ｄＢの共鳴におけるアダ
プテーション、および８０％の効率を示した。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年８月２３日（２００１．８．２３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、誘電体および少なくとも１つの電極を具えた電子機器であって、
前記誘電体が誘電性セラミック材料および有機ポリマーからなる複合体を含んで
構成されることにより達成される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１３】さらに、本発明は、誘電体および少なくとも１つの電極を具えた電子機器を製
造する方法に関し、この方法では、前記誘電性セラミック材料およびポリマーのモノマーが一緒に混合され、前記得られた混合物が形成され、前記モノマーが部分的にあるいは完全に重合され、および前記電極が形成される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１９】さらに、本発明は、誘電体および少なくとも１つの電極を含んで構成される電
子機器を具えたフィルタ装置であって、前記誘電体が、誘電性セラミック材料お
よび有機ポリマーからなる複合体を含んで構成されるフィルタ装置に関する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウィルヘルム−アルベルトフルンオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６ (72)発明者ティルマンシュレンカーオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６Ｆターム(参考） 4J002 BB021 CG001 CK021 CM041 DE066 DE096 DE136 DE156 DE186 FD206 GQ00 4J011 PA07 PB40 PC02 PC08 5E034 CA04 CB07 CC01 DD03 DE04 DE07 5E082 AB03 BB05 BC14 BC38 CC03 DD04 EE05 EE23 EE24 GG10 LL02 MM22 MM24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体および少なくとも１つの電極を具えた電子機器であって、
前記誘電体が誘電性セラミック材料および有機ポリマーからなる複合体を含んで
構成されることを特徴とする電子機器。
【請求項２】前記有機ポリマーが水に不溶であることを特徴とする請求項１記
載の電子機器。
【請求項３】前記ポリマーが、ポリイミド、ポリエチレン、ポリカルボナート
、またはポリウレタンを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の電子
機器。
【請求項４】前記誘電性セラミック材料が、低温度係数を有することを特徴と
する請求項１記載の電子機器。
【請求項５】前記電極が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらの金属の合金
を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項６】前記電子機器が、コンデンサー、アンテナ、アクチュエーター、
およびバリスターからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の電
子機器。
【請求項７】誘電体および少なくとも２つの電極を具えた電子機器を製造する
方法であって、前記誘電性セラミック材料およびポリマーのモノマーが一緒に混合され、前記得られた混合物が形成され、前記モノマーが部分的にあるいは完全に重合され、および前記電極が形成される、ことを特徴とする方法。
【請求項８】前記電極が形成された後、第２重合工程が実施されることを特徴
とする請求項７記載の方法。
【請求項９】前記重合が熱で開始されることを特徴とする請求項７または８記
載の方法。
【請求項１０】使用されるモノマー量ｍが、使用される誘電性セラミック材料
量に関連して、３重量％≦ｍ≦２０重量％であることを特徴とする請求項７また
は８記載の方法。
【請求項１１】誘電性セラミック材料および有機ポリマーからなる複合体を含
んで構成されることを特徴とする誘電性セラミック配合物。
【請求項１２】誘電体および少なくとも２つの電極を含んで構成される電子機
器を具えたフィルタ装置であって、前記誘電体が、誘電性セラミック材料および
有機ポリマーからなる複合体を含んで構成されることを特徴とするフィルタ装置
。