JP4768204B2 - セラミック材料および該セラミック材料を有するコンデンサー - Google Patents
セラミック材料および該セラミック材料を有するコンデンサー Download PDFInfo
- Publication number
- JP4768204B2 JP4768204B2 JP2002512091A JP2002512091A JP4768204B2 JP 4768204 B2 JP4768204 B2 JP 4768204B2 JP 2002512091 A JP2002512091 A JP 2002512091A JP 2002512091 A JP2002512091 A JP 2002512091A JP 4768204 B2 JP4768204 B2 JP 4768204B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- ceramic material
- capacitor
- mass
- temperature coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 39
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 22
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910007472 ZnO—B2O3—SiO2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 32
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 30
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L barium(2+);oxomethanediolate Chemical compound [Ba+2].[O-][14C]([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012748 slip agent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
- H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明は、セラミックおよびガラスフリットを有するセラミック材料ならびにセラミック材料を有するコンデンサーに関する。
【0002】
金属電極を有する多層コンデンサーのための誘電体として使用されるセラミック材料は、公知である。電極材料として費用の理由から銅が好ましい。しかし、銅を電極材料として使用する場合には、セラミック材料の焼結温度を銅の溶融温度未満に減少させることが必要とされる。それというのも、多層コンデンサーは、セラミックと電極とを一緒に焼結させることによって製造されるからである。
【0003】
既に、セラミック材料とCu電極との一緒の焼結を還元条件下で行なう技術的解決は公知であり、この場合焼結温度は、銅の溶融温度(1083℃)未満に低下する。そのために定められた焼結助剤、有利にガラスフリットの添加が使用され、この場合このガラスフリットの物質的基礎は、酸化鉛および/または酸化蒼鉛を含有する系である。1000℃の範囲の焼結の間に銅の酸化を中止させるために、10−2Pa未満の酸素分圧が使用されなければならない。同時に酸素分圧の臨界的下限値を下廻ってはならない。それというのも、さもなければセラミックまたは製造の際に使用されるガラスフリットの成分は還元され、このことは、強制的にイオン抵抗の減少および誘電損失の許容できない上昇をまねくからである。この臨界的下限値を局部的に下廻ることを回避させるために、製造の際に使用される基体の脱炭素は、焼結の開始前に完全に実現されていなければならない。
【0004】
刊行物の欧州特許出願公開第0534802号明細書A1、米国特許第5264403号明細書、米国特許第5304521号明細書、米国特許第5350721号明細書、米国特許第5479140号明細書、米国特許第5493262号明細書、米国特許第5488019号明細書、米国特許第5485132号明細書には、BaO−TiO2−(SE)2O3の物質系のセラミック材料が記載されており、この場合には、希土類金属(SE)の酸化物は、部分的にBi2O3によって置換されていてもよく、焼結圧縮は、部分的に既に900℃で、CdO、PbOまたはBi2O3を含有するガラスフリット含分またはZnO−B2O3−SiO2の系のガラスが添加されていることによって成功する。それによって、Ag電極との一緒の焼結は、空気に接して可能になる。不活性条件下、例えば窒素雰囲気下での銅電極との一緒の焼結のためには、前記系は、絶縁抵抗の減少および誘電損失の上昇を結果として生じる部分的な還元と比較して十分に安定性でないことが判明した。
【0005】
刊行物の欧州特許出願公開第0534801号明細書A1、米国特許第5458981号明細書および米国特許第5292694号明細書には、同様に銀電極を用いての一緒の焼結のために、B2O3およびZnOを含有するガラス添加剤との関連でBaO−TiO2−SE2O3セラミック材料が開示されている。この場合も空気侵入下での脱炭素は、銅電極との組合せを阻止するので、したがって電極材料としての銀または銀/パラジウム合金に立ち返らなければならない。銀電極の安価な使用の利点には、殊に高い温度の際の銀の移動度が高いという欠点が相対立しており、この場合この欠点は、移行効果およびそれから生じる、誘電性の劣化を生じうる。
【0006】
刊行物のドイツ連邦共和国特許第19749858号明細書の記載によれば、高い誘電率(DK)のCOGコンデンサーおよびマイクロ波共振器の製造に使用される物質系のBaO−PbO−Nd2O3−TiO2は、0.6<x<2.1および0<y<0.6を有する斜方晶青銅(Ba1−yPby)6−xNd8+2x/3Ti18O54の相形成の範囲内で1030℃未満の温度での焼結、ひいてはCu電極を用いての一緒の焼結のために、焼結助剤、有利に一定の組成のPbO不含のガラスフリットが混入され、窒素雰囲気下での完全な脱炭素が水蒸気の作用下で高められた温度で石油の加工により公知のスチームリフォーミング法を利用しながら達成されることによって、開発されている。この技術的解決のために、セラミックの安定性がPbO含量によって制限されており、このことは、特に入念な脱炭素および僅かすぎる酸素分圧の極端に入念な回避を必要とするいることを限定的に述べることができる。これら2つの要求は、互いに結び付けられている。それというのも、少なすぎる有機残留成分によって惹起される、臨界的酸素分圧の許容できない不足は局部的に回避されなければならないからである。さもなければ、954℃で溶融する共晶Pb/Cu合金が形成され、このことは、電極の漏出をまねく。
【0007】
このような欠点を回避させるために、PbO不含およびBi2O3不含の系は、適当であることが判明した。ドイツ連邦共和国特許出願公開第19841487号明細書A1には、COGコンデンサーおよびマイクロ波共振器を製造するために斜方晶青銅Ba6−x(SmyNd1−y)8+2x/3Ti18O54の相形成の範囲内でPbO不含の物質系のBaO−Nd2O3−Sm2O3−TiO2が記載されており、この場合キャパシティに対する温度係数TKC<30ppm/Kまたは共振周波数に対する温度係数TKν0<10ppm/Kは、組成物のパラメーターxおよびyを適当に選択することによって意図的に調節され、同時に1030℃未満の温度の際の焼結、ひいてはCu電極と一緒の焼結は、適当な組成のガラスフリットが相応する量で添加されることにより達成される。この利点の利用は、当該組成の斜方晶青銅が均質相として焼結前に完全に形成されることを前提条件とし、このことは、酸化物原料BaCO3、Nd2O3およびTiO2の混合物をか焼する際に1250℃の比較的高い変換温度を必要とする。
【0008】
従って、本発明の目的は、最大で1240℃の温度でか焼によって酸化物原料から製造することができる、コンデンサーに適したセラミック材料を提供することである。更に、セラミック材料は、1030℃未満の温度で焼結可能であるはずであり、誘電率に対して低い温度係数を有するはずである。
【0009】
この目的は、本発明によれば、請求項1記載のセラミック材料によって達成される。本発明の好ましい実施形式および本発明によるセラミック材料を有するコンデンサーは、他の請求項から認めることができる。
【0010】
本発明には、相不均質セラミックおよびセラミックに対して付加的なガラスフリットの添加剤を含有するセラミック材料が記載されている。相不均質セラミックは、相不均質セラミックは、第1の相m質量%および第2の相100〜m質量%を有する。第1の相は、誘電率に対して負の温度係数を有するBaNd2Ti4O12からなり、一方、第2の相は、誘電率に対して正の温度係数を有するNd2Ti2O7からなる。この場合、混合パラメーターmについては、50<m<70が当てはまる。ガラスフリットは、酸化亜鉛、酸化硼素および酸化珪素を含有し、相不均質セラミック3〜10質量%である質量を有している。
【0011】
セラミック材料は、記載された成分と共にセラミックの望ましい性質を損なわない他の常用の成分を含有することができる。
【0012】
本発明によるセラミック材料は、このセラミック材料中に含有されている相不均質セラミックが既に1180℃の温度でか焼によって原料の炭酸バリウム、酸化ネオジムおよび酸化チタンから製造されうるという利点を有している。本発明によるセラミック材料は、比較的低いか焼温度によって僅かな加熱費用で製造可能である。更に、本発明によるセラミック材料は、50を上廻る高い誘電率εを有するという利点を有している。
【0013】
更に、本発明によるセラミック材料は、1030℃未満の温度で焼結可能であり、それによって銅電極と一緒の焼結が可能になるという利点を有している。
【0014】
本発明の特に好ましい実施態様において、ガラスフリットは、セラミック材料中で次の組成を有している:(ZnO)58.5(B2O3)31.45(SiO2)10.05。
【0015】
更に、本発明には、本発明によるセラミック材料が誘電体として使用されるコンデンサーが記載されている。この誘電体は、基体を形成し、この基体は、対向する2つの面上にそれぞれ1つの接触層を有している。接触相は、基体の内部に存在する、櫛状に互いに噛み合う電極と接触している。コンデンサー中に使用されるセラミック材料は、酸化鉛も酸化蒼鉛も含有していないので、セラミック材料は、還元作用の影響に対して特に安定であり、したがってコンデンサーは、キャパシティが長時間安定であるという利点を有している。
【0016】
コンデンサーの特に好ましい実施態様において、電極は、銅からなり、セラミック材料と一緒に焼結されている。銅は、安価に入手することができ、高い導電率を有するという利点を有している。それによって、コンデンサーは、有利に高い周波数の範囲で使用することができる。
【0017】
本発明によるコンデンサーは、コンデンサーのキャパシティに対する温度係数が所謂”COG特性”の要件を満たす程度にセラミックの組成がパラメーターmの適当な選択によって調節されていることにより、殊に有利に形成されていてもよい。”COG特性”は、COGコンデンサーのキャパシティΔC/ΔTに対する温度係数が−55℃〜125℃の温度間隔内で30ppm/Kよりも小さいことを意味する。コンデンサーのキャパシティに対する温度係数は、本質的に使用されるセラミック材料の誘電率に対する温度係数に依存するので、セラミックの個々の段階に対する温度係数を適当に補償することによって、コンデンサーのキャパシティに対する温度係数の最小化を達成することができる。
【0018】
BaO−Nd2O3−TiO2の物質系において、誘電率に対する温度係数TKε1が約−120ppm/Kである化合物BaNd2Ti4O12は、誘電率に対する温度係数TKε2が約+200ppm/Kである化合物Nd2Ti2O7と、混合の規則TKε=v1 TKε1+v2 TKε2に基づいて不均質相混合物に組み合わせることができ、この混合物は、それによって製造されたコンデンサーについてキャパシティに対する温度係数TKC=TKε+αLほぼ零を生じる。この場合、viは、成分に対する体積%での含量を示し、αLは、セラミック材料の熱膨張率の値を示す。
【0019】
Cu電極と一緒の焼結を可能にする、1030℃未満の温度での焼結は、不活性ガス雰囲気を使用する際に十分に低い酸素分圧で、セラミックに焼結助剤としての記載された組成を有するガラスフリットが混入されていることによって開発されている。
【0020】
更に、TKC値が組成に依存するという認識に基づいて、ガラスフリットの添加によって誘発される、温度係数TKεの移行は、正の値または負の値により、組成を意図的に変化させること(パラメーター値mの選択)によって補償されうるという利点を有している。
【0021】
本発明の利点は、BaNd2Ti4O12とNd2Ti2O7とからなる相不均質混合物が既に1180℃の変換温度で原料のBaCO3、Nd2O3およびTiO2からか焼によって入手することができ、焼結圧縮がガラスフリットの含分の添加によって930℃〜最大で1030℃でCu電極の存在で10−2Pa未満の酸素分圧下で実施可能であることにあり、この場合COGコンデンサーにとって典型的な性質は、部分的な還元により損傷を受けない。
【0022】
製造法の進行中に製造された基体の完全な脱炭素は、石油化学から公知である、炭化水素またはそれから誘導された有機化合物から二酸化炭素および水素への分解プロセスを、高められた温度で水蒸気を作用させること(”スチームクラッキング”)によってセラミック法に転用することにより、焼結圧縮の開始時を下廻る温度範囲内で成功する。例えば、結合剤としてのポリエチレングリコールまたはポリアクリル酸の分解についての熱動的データから次の反応式
【0023】
【化1】
【0024】
により僅かに負の自由エンタルピーを評価することができ、したがって窒素雰囲気(10−2Pa未満の酸素分圧)下で銅の酸化を回避させるために行なわなければならない、基体の脱炭素のプロセスは、完全に進行することができる。
【0025】
次に、本発明は、実施例およびそれに属する図につき詳説される。
【0026】
図1は、基体1を有する本発明によるコンデンサーを示し、この場合この基体は、対向する2つの面上でそれぞれ1つの接触層2、3を有する。これらの接触層2、3は、銅の焼付けペーストから製造されていてもよい。基体1は、本発明によるセラミック材料からなり、コンデンサーの誘電体を形成する。基体1内には、櫛状に互いに噛み合う電極4が配置されており、この場合この電極は、好ましくは銅からなる。本発明によるセラミック材料は、コンデンサーがセラミック材料を銅電極と一緒に焼結させることによって焼結により製造されうる程度に供給される。
【0027】
以下、本発明によるセラミック材料の製造およびセラミック材料中に含有されているセラミックは、種々の実施例につき記載されている:
化合物のBaNd2Ti4O12およびNd2Ti2O7は、粉末状の出発物質BaCO3、Nd2O3およびTiO2を相応するモル比で混合しかつこの混合物を1180℃で反応させることによって混合物として得ることができ、この場合第1の化合物の誘電率に対する負の温度係数および第2の化合物のは、2つの成分の体積%としてのv1、v2を有する混合の規則TKε=v1 TKε1+v2 TKε2に基づいてほぼ零の値に補足されている。同様に、関係式TKε=−2TKν0−2αLに基づいて組成を適当に選択することによって、ほぼ零の値へのマイクロ波共振周波数TKν0の温度係数の調節を達成することができ、このことは、マイクロ波共振器用セラミックとしての使用を可能にする。
【0028】
混合の規則の有効性を試験するために、変換後に得られた混合物は、最初にガラスフリット添加剤なしに粉砕プロセスに施こされ(平均粒径約0.6μm)、引続き得られた微粒状の粉末混合物は、グラニュールに移行され、このグラニュールは、加圧によって円板状の試験体または共振測定に適した円筒状の物体に圧縮され、この試験体または物体は、引続き1350〜1380℃で6時間に亘って理論的にできるだけ最大の密度95〜97%に焼結される。このような処理形式により、例えば12mmの直径および0.6mmの高さを有する円板状の試験体(S)を得ることができるかまたは10mmの直径および6.4mmの高さを有する円筒状の試験体(Z)を得ることができる。
【0029】
円板状の試験体は、電極の印加によって、誘電率εの測定、1MHzの周波数の際の損失角度tanδの測定およびセラミックで形成されたコンデンサーのキャパシティに対する温度係数TKCの測定に適している。記載された測定値は、第1表に記載されている。円筒状の試験体は、この試験体から形成されたマイクロ波共振器の品質ファクターQν0および共振周波数TKν0に対する温度係数の測定に適しており、これら品質ファクターと温度係数の双方は、第1表中に記載されている。
【0030】
第1表には、高い温度での焼結によって得ることができる、次の組成
(1)BaNd2Ti4O1254.8質量%/Nd2Ti2O745.2質量%
(2)BaNd2Ti4O1261.4質量%/Nd2Ti2O738.6質量%
(3)BaNd2Ti4O1265.0質量%/Nd2Ti2O735.0質量%
を有するセラミック試験体(S)および(Z)が記載されている。
【0031】
質量%の値(m−%)は、BaNd2Ti4O12についての密度ρ1=5.79g/cm3およびNd2Ti2O7についての密度ρ2=6.05g/cm3を使用しながら、混合の規則を用いて評価された、体積%の値v1、v2から明らかになる。計算されたTKC値(TKC計算値)は、混合の規則TKε=ΣiviTKεi(i=1、2)によりTKC=TKε+αLに応じてセラミック試験体αL=8ppm/Kの膨脹率を想定してBaNd2Ti4O12についてTKε1=111ppm/KおよびNd2Ti2O7についてTKε2=217ppm/Kを使用しながら得ることができる。TKC値の指数における温度は、記載されたTKC値が測定された時間間隔を示している。
【0032】
【表1】
【0033】
TKC値は、こうしてガラスフリットの添加によって惹起される減少を考慮するために、正の値に向かって偏倚した場合が選択されている。セラミックは、PbOの不在に基づいて不活性の条件下、例えば窒素雰囲気下での焼結の際の還元に対して高められた安定性を保証する。
【0034】
銅電極と一緒の焼結可能性は、1180℃で酸化物成分から製造された、化合物BaNd2Ti4O12およびNd2Ti2O7の相混合物に付加的に有利に一定の組成(ZnO)58.5(B2O3)31.45(SiO2)10.05の系ZnO−B2O3−SiO2のガラスフリット3〜10質量%を添加し、この混合物をほぼ単一モードの分布で0.6μmの平均粒度が達成されるまで粉砕工程に施こすことにより、達成される。
【0035】
こうして得られたスリップ剤は、濾過および乾燥の後に圧縮助剤を添加しながらグラニュールに後加工され、このグラニュールから円板状または円筒状の基体が圧縮されるか、または適当な有機結合剤系の添加直後にフィルムに加工されるかまたは噴霧によって圧縮可能なグラニュールに変えられる。
【0036】
Cuペーストをスクリーン印刷により施こすことによって、フィルムに一定のキャパシティおよび構造形式のコンデンサーに適した電極構造体を備えさせ、したがって積重ね、貼合せおよび切断の後に生部材を得ることができ、この生部材は、脱炭素および焼結に供給されることができる。図1には、この種の多層コンデンサーの構造が示されている。
【0037】
脱炭素のために、基体は、制御された雰囲気を有する炉内で最も純粋な窒素(2〜5 l/分、残留酸素分圧10−2Pa未満)のガス流に晒され、この場合このガス流には、毎時水蒸気2〜23gが供給される。最初に、400℃に加熱され、2時間維持され、引続き680〜750℃にもたらされ、この場合完全な脱炭素には、6時間までの反応時間が必要とされる。引続き、水蒸気の供給は、約1g/時間になるまで調整して弱められ、900〜1000℃で焼結圧縮が実施される。
【0038】
セラミックの還元により変化をペースト中に含有されている結合剤成分によって回避させるために、コンデンサーのCuによる外部金属化は、当該銅ペーストの前記焼付け曲線に応じて、特殊な処理工程で同様に最も純粋な窒素の下で水蒸気の存在で行なわれる。
【0039】
誘電セラミック特性を確認するために、Cu電極を備えた円板状の試験体(直径12〜13mm、厚さ0.6〜0.7mm)は、適していることが判明した。
【0040】
第2表中には、本発明によるセラミック材料の円板試験体(S)の例およびセラミック材料
(1)BaNd2Ti4O1254.8質量%/Nd2Ti2O745.2質量%
(2)BaNd2Ti4O1261.4質量%/Nd2Ti2O738.6質量%
(3)BaNd2Ti4O1265.0質量%/Nd2Ti2O735.0質量%
(4)BaNd2Ti4O1268.0質量%/Nd2Ti2O732.0質量%
に基づいてそれぞれ(ZnO)58.5(B2O3)31.45(SiO2)10.05のガラスフリット6質量%の付加的な添加剤と一緒に得ることができた多層コンデンサーの例が記載されている。試験体(S)および(K)は、Cu電極と一緒の焼結の結果として製造されたものである。多層コンデンサー(K)から89±1pFを有する24個の切片が製造された。
【0041】
第2表中には、それぞれの焼結温度T焼結および焼結時間t焼結と共に、試験体の多孔度に対する基準として理論的な達成可能な最大の密度に対する%での相対的密度δrel、セラミック試験体の損失角度tanδ、セラミック試験体のTKCおよびセラミック試験体の絶縁抵抗RIsが記載されている。
【0042】
【表2】
【0043】
試験体S(2)およびS(3)は、セラミック材料へのガラスフリット6%の混入が既に950℃からCu電極の存在で十分な焼結圧縮を可能にし、COGコンデンサーセラミックに課された材料特性を満たすことを明確に示している。
【0044】
本発明は、記載された実施例に限定されるのではなく、最も一般的な形で請求項1によって定義されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 例示的に本発明によるコンデンサーを部分的な断面で示す略図。
【符号の説明】
1 基体、 2、3 接触層、 4 櫛状に互いに噛み合う電極
Claims (5)
- 誘電率に対して負の温度係数を有するBaNd2Ti4O12からなる相m質量%および誘電率に対して正の温度係数を有するNd2Ti2O7からなる相100〜m質量%を有する相不均質セラミックと、この場合には、50<m<70が当てはまり、
系ZnO−B 2 O 3 −SiO 2 を含有しかつ質量がセラミックに対して3〜10質量%であるガラスフリットの添加剤とを有するセラミック材料。 - ガラスフリットが(ZnO)58.5(B2O3)31.45(SiO2)10.05の組成を有する、請求項1記載のセラミック材料。
- 請求項1または2記載のセラミック材料を含みかつ対向する2つの面上でそれぞれ1つの接触層(2、3)を有する誘電体としての基体(1)を備え、この接触層が基体の内部に存在する櫛状の互いに噛み合う電極(4)と接触しているコンデンサー。
- 電極(4)が銅からなり、セラミック材料と一緒に焼結されている、請求項3記載のコンデンサー。
- セラミックの組成は、コンデンサーキャパシティに対する温度係数が−55℃〜125℃の温度間隔で30ppm/ケルビンよりも小さいように選択されている、請求項3または4記載のコンデンサー。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10035172A DE10035172B4 (de) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Keramikmasse und Kondensator mit der Keramikmasse |
DE10035172.7 | 2000-07-19 | ||
PCT/DE2001/001739 WO2002006184A1 (de) | 2000-07-19 | 2001-05-08 | Keramikmasse und kondensator mit der keramikmasse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004504712A JP2004504712A (ja) | 2004-02-12 |
JP4768204B2 true JP4768204B2 (ja) | 2011-09-07 |
Family
ID=7649501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002512091A Expired - Lifetime JP4768204B2 (ja) | 2000-07-19 | 2001-05-08 | セラミック材料および該セラミック材料を有するコンデンサー |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6842329B2 (ja) |
EP (1) | EP1301449B1 (ja) |
JP (1) | JP4768204B2 (ja) |
AT (1) | ATE321742T1 (ja) |
AU (1) | AU2001267301A1 (ja) |
DE (2) | DE10035172B4 (ja) |
WO (1) | WO2002006184A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE481743T1 (de) * | 1999-12-16 | 2010-10-15 | Epcos Ag | Zwischenprodukt für ein piezoelektrisches bauelement |
JP2002211975A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-31 | Murata Mfg Co Ltd | 非還元性誘電体セラミック、セラミック電子部品および積層セラミックコンデンサ |
DE10147898A1 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-30 | Epcos Ag | Elektrochemisches Bauelement mit mehreren Kontaktflächen |
DE10205877A1 (de) * | 2002-02-13 | 2003-09-04 | Epcos Ag | Keramisches Vielschichtbauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und Haltevorrichtung |
US7229600B2 (en) * | 2003-01-31 | 2007-06-12 | Nanoproducts Corporation | Nanoparticles of rare earth oxides |
DE10345500B4 (de) | 2003-09-30 | 2015-02-12 | Epcos Ag | Keramisches Vielschicht-Bauelement |
DE102007007113A1 (de) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Epcos Ag | Vielschicht-Bauelement |
US8101495B2 (en) | 2008-03-13 | 2012-01-24 | Infineon Technologies Ag | MIM capacitors in semiconductor components |
JP2009242741A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nippon Paper Industries Co Ltd | 製紙スラッジからの填料あるいは顔料の製造方法 |
JPWO2009157081A1 (ja) * | 2008-06-26 | 2011-12-01 | 富士通株式会社 | Rfidタグ |
JP5457814B2 (ja) * | 2009-12-17 | 2014-04-02 | コーア株式会社 | 電子部品の実装構造 |
KR101288151B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2013-07-19 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자부품 및 그 제조방법 |
KR101606978B1 (ko) * | 2014-04-21 | 2016-03-28 | 삼성전기주식회사 | 유전체 자기 조성물 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 |
KR102171677B1 (ko) * | 2015-01-05 | 2020-10-29 | 삼성전기주식회사 | 유전체 자기 조성물, 유전체 재료 및 이를 포함하는 적층 세라믹 커패시터 |
DK3331840T3 (da) | 2015-08-07 | 2019-10-07 | Ceram Gmbh | Fremstilling af blyfrit piezokeramisk materiale i vandige omgivelser |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05128913A (ja) * | 1991-01-16 | 1993-05-25 | Murata Mfg Co Ltd | 温度補償用誘電体磁器組成物 |
JPH07211137A (ja) * | 1993-12-02 | 1995-08-11 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物 |
JPH11228222A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体磁器組成物及びそれを用いたセラミック電子部品 |
JP2000128634A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-09 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物 |
JP2000173853A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-06-23 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2613722B2 (ja) * | 1991-09-27 | 1997-05-28 | 日本碍子株式会社 | 低温焼成用誘電体磁器組成物の製造法 |
US5264403A (en) * | 1991-09-27 | 1993-11-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric ceramic composition containing ZnO-B2 O3 -SiO2 glass |
US5479140A (en) * | 1991-09-27 | 1995-12-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric ceramic composition containing ZnO-B2 O3 -SiO2 glass, method of preparing the same, and resonator and filter using the dielectric ceramic composition |
DE19749858C1 (de) * | 1997-11-11 | 1999-04-22 | Siemens Matsushita Components | Reduktionsstabile Keramikmassen, Verfahren zur Herstellung und Verwendung |
DE19841487C2 (de) * | 1998-09-10 | 2002-03-14 | Epcos Ag | Reduktionsstabile Keramikmasse und ihre Verwendung |
-
2000
- 2000-07-19 DE DE10035172A patent/DE10035172B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-05-08 WO PCT/DE2001/001739 patent/WO2002006184A1/de active IP Right Grant
- 2001-05-08 AT AT01944915T patent/ATE321742T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-05-08 EP EP01944915A patent/EP1301449B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-08 US US10/333,752 patent/US6842329B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-08 JP JP2002512091A patent/JP4768204B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-08 AU AU2001267301A patent/AU2001267301A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-08 DE DE50109387T patent/DE50109387D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05128913A (ja) * | 1991-01-16 | 1993-05-25 | Murata Mfg Co Ltd | 温度補償用誘電体磁器組成物 |
JPH07211137A (ja) * | 1993-12-02 | 1995-08-11 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物 |
JPH11228222A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体磁器組成物及びそれを用いたセラミック電子部品 |
JP2000128634A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-09 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物 |
JP2000173853A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-06-23 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6842329B2 (en) | 2005-01-11 |
EP1301449A1 (de) | 2003-04-16 |
EP1301449B1 (de) | 2006-03-29 |
DE10035172B4 (de) | 2004-09-16 |
DE50109387D1 (de) | 2006-05-18 |
DE10035172A1 (de) | 2002-02-14 |
AU2001267301A1 (en) | 2002-01-30 |
JP2004504712A (ja) | 2004-02-12 |
US20040023785A1 (en) | 2004-02-05 |
WO2002006184A1 (de) | 2002-01-24 |
ATE321742T1 (de) | 2006-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4768204B2 (ja) | セラミック材料および該セラミック材料を有するコンデンサー | |
GB2351182A (en) | Ceramic capacitor and method | |
JP3305626B2 (ja) | 誘電体磁器組成物とこの誘電体磁器組成物を用いたセラミック電子部品 | |
JP4813659B2 (ja) | 還元安定性セラミック材料 | |
JP3603607B2 (ja) | 誘電体セラミック、積層セラミックコンデンサおよび積層セラミックコンデンサの製造方法 | |
JP4188488B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
EP1509931B1 (en) | Dielectric composition on the basis of barium titanate | |
JP3638414B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
JP4511323B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製法 | |
JP2009096671A (ja) | 誘電体セラミックス及び積層セラミックコンデンサ | |
JP3363322B2 (ja) | 積層型コンデンサ | |
JPH11302071A (ja) | 誘電体セラミック、積層セラミックコンデンサおよび積層セラミックコンデンサの製造方法 | |
JP6766848B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および電子部品 | |
JPH0557229B2 (ja) | ||
JP3620314B2 (ja) | 誘電体磁器組成物およびこれを用いた積層セラミックコンデンサ | |
JPH0676627A (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
JPH10330163A (ja) | 非還元性誘電体磁器組成物 | |
JPH11340075A (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
WO2022244479A1 (ja) | セラミックス材料及びコンデンサ | |
JP3008408B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサ用誘電体磁器組成物 | |
JP2009227483A (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
JP2850398B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサ用誘電体磁器組成物 | |
JP2956791B2 (ja) | 耐還元性高誘電率セラミックス組成物 | |
JP3481441B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
JP2850399B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサ用誘電体磁器組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080411 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101029 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20101228 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110518 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110616 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4768204 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |