DE69516045T2

DE69516045T2 - Keramischer Mehrschichtkondensator und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69516045T2
Application number: DE69516045T
Authority: DE
Inventors: Yukio Hamaji; Harunobu Sano
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: US5600533A; EP0690462B1; EP0690462A2; US5853515A; EP0690462A3; DE69516045D1; KR960002391A; US6143109A; KR100218225B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Mehrschichtkondensator und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein keramischen Mehrschichtkondensator umfaßt dielektrische Keramikschichten, interne Elektroden, die zwischen den dielektrischen Keramikschichten angeordnet sind, und eine externe Elektrode, die mit diesen internen Elektroden auf beiden Seiten der dielektrischen Keramikschichten verbunden ist.
Keramikzusammensetzungen mit einer hohen dielektrischen Konstante, die Bariumtitanat als Hauptkomponente umfassen, werden üblicherweise als Material für dielektrische Keramikkondensatoren eingesetzt. Insbesondere wird üblicherweise eine Zusammensetzung, die Bariumtitanat als Hauptkomponente und in demselben als Nebenkomponente eine Wismutverbindung, wie z. B. Titanat, Stannat und Zirkonat aus Wismut-Oxid, umfassen, verwendet, um Schwankungen der dielektrischen Konstante mit der Temperatur und der Spannung zu vermindern. Die herkömmlichen dielektrischen Keramikschichten wurden durch Brennen eines solchen dielektrischen Materials bei Temperaturen um 1.200ºC hergestellt.
Aufgrund der hohen Temperaturen, die zum Brennen der dielektrischen Materialien verwendet werden, wurden Substanzen mit einem hohen Schmelzpunkt, die für eine Oxidation bei hohen Temperaturen weniger anfällig sind, wie z. B. eine Silber- Palladium-Legierung und Platin, als Material für die inneren Elektroden eingesetzt. Nach dem Bilden der dielektrischen Keramikschichten und der internen Elektroden wurden externe Elektroden durch Backen von Silber, usw. gebildet.
Die Verwendung der Edelmetalle, wie z. B. Platin und Silber-Palladium-Legierungen, als interne Elektroden stellt jedoch ein wesentliches Hindernis für eine Kostenreduktion bei keramischen Mehrschichtkondensatoren dar, da diese Materialien teuer sind. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die internen Elektroden, die aus einer Silber-Palladium-Legierung hergestellt sind, aufgrund einer Silbermigration eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften aufweisen. Ferner haben die internen Elektroden, die aus Platin hergestellt sind, einen Nachteil darin, daß die Elektroden einen erhöhten Ersatzserienwiderstand aufgrund der niedrigen elektrischen Leitfähigkeit von Platin haben.
Es wurde vorgeschlagen, daß ein Basismetall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie z. B. Nickel, Kobalt und Wolfram, zum Überwinden der oben beschriebenen Probleme verwendet werden kann. Diese Basismetalle oxidieren jedoch in einer Oxidationsatmosphäre mit hoher Temperatur leicht, sodaß sie nicht als Elektrode funktionieren. Daher ist es notwendig, wenn diese Basismaterialien als interne Elektroden von keramischen Mehrschichtkondensatoren verwendet werden sollen, daß sie in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre zusammen mit einem dielektrischen Material gebrannt werden.
Wenn das oben beschriebene dielektrische Material, das Bariumtitanat als Hauptkomponente und eine Wismutverbindung als Nebenkomponente umfaßt, in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre gebrannt wird, werden das Bariumtitanat und das Wismut-Oxid, die in dem dielektrischen Material enthalten sind, reduziert, was in dem Problem resultiert, daß die derart erhaltenen dielektrischen Keramikschichten einen reduzierten Isolationswiderstand haben.
Die US-A-5 117 326 bezieht sich auf einen monolithischen Keramikkondensator, der eine Mehrzahl von dielektrischen Keramikschichten umfaßt, die hauptsächlich aus Bariumtitanat und aus einer Wismutverbindung, die in demselben enthalten ist, gebildet sind. Interne Elektroden, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet sind, sind zwischen den dielektrischen Schichten angeordnet. Die Anordnung aus den dielektrischen Schichten und den internen Elektroden wird bei Temperaturen in dem Bereich von 850ºC bis 1.050ºC gesintert. Nach dem Sintern der Anordnung werden externe Elektroden an der Anordnung angeschlossen, so daß eine erste Mehrzahl von internen Elektroden mit einer ersten externen Elektrode verbunden ist, und daß eine zweite Mehrzahl von internen Elektroden mit einer zweiten externen Elektrode verbunden ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators zu schaffen, der frei von jeglicher Verschlechterung der Eigenschaften ist, welche während der Herstellung bewirkt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein keramischer Mehrschichtkondensator kann durch das Verfahren hergestellt werden, ohne daß eine Verschlechterung der Eigenschaften während der Herstellung auftritt.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des keramischen Mehrschichtkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das dielektrische Material, das für die dielektrische Keramikschicht bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell begrenzt. Beispiele für dielektrische Materialien umfassen Zusammensetzungen, die Bariumtitanat als Hauptkomponente und eine Wismutverbindung als Nebenkomponente umfassen, wie z. B.
aβaTiO&sub3; + bBi&sub2;O&sub3; + cTiO&sub3; + dM + ePb&sub3;O&sub4; + fNb&sub2;O&sub5; (wobei M ein Mitglied ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus La&sub2;O&sub3;, CeO&sub2;, Nd&sub2;O&sub3;, Sm&sub2;O&sub3; und Y&sub2;O&sub3; besteht, und wobei a, b, c, d, e bzw. f jeweils eine Konstante ist);
BaTiO&sub3; + Bi&sub2;OySnO&sub2; + Nd&sub2;O&sub3;;
BaTiO&sub3; + Bi&sub2;O&sub3;·SnO&sub2; + CaZrO&sub3; + MgTiO&sub3; + CeO&sub2;; und
BaTiO&sub3; + Bi&sub2;OyZrO&sub2; + CeO&sub2;.
Die Zusammensetzung des dielektrischen Materials ist nicht speziell begrenzt. Der Gehalt an Bariumtitanat beträgt allgemein 70 Gewichtsprozent oder darüber und vorzugsweise 80 Gewichtsprozent oder darüber. Der Gehalt der Wismutverbindung beträgt allgemein 30 Gewichtsprozent oder darunter und vorzugsweise 20 Gewichtsprozent oder darunter, wobei diese Werte auf der Gesamtmenge an Bariumtitanat und der Wismutverbindung basieren. Der Gehalt an Bi&sub2;O&sub3; als die Wismutverbindung beträgt üblicherweise 15 Gewichtsprozent oder darunter und vorzugsweise 10 Gewichtsprozent oder darunter, basierend auf der Gesamtmenge aus Bariumtitanat und der Wismutverbindung.
Das dielektrische Material wird mit einem Anti-Reduktions- Mittel vermischt. Die Eigenschaften des dielektrischen Materials und des Anti-Reduktions-Mittels sind nicht speziell begrenzt, wobei der Gehalt des dielektrischen Materials 70 Gewichtsprozent oder darüber und vorzugsweise zwischen 80 und 99 Gewichtsprozent beträgt. Der Gehalt an Anti-Reduktions-Mittel beträgt allgemein 30 Gewichtsprozent oder darunter und vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsprozent, immer basierend auf der Gesamtmenge des dielektrischen Materials und des Anti-Reduktions-Mittels.
Die Keramikgrünschicht kann unter Verwendung des dielektrischen Materials und des Anti-Reduktions-Mittels zusammen mit einem organischen Bindemittel und einem Lösungsmittel herge stellt werden. Das organische Bindemittel und das Lösungsmittel sowie das Verfahren zum Herstellen der Grünschicht sind nicht speziell begrenzt, und es kann irgend ein bekanntes herkömmliches eingesetzt werden.
Obwohl Nickel oder eine Nickellegierung als Metallfilm verwendet wird, der als interne Elektrode dient, ist es ebenfalls auch möglich, eine interne Elektrode zu bilden, die aus zwei oder mehreren Metallfilmen besteht, wobei ein Film aus Kupfer in einer Legierung mit Nickel zuerst aufgebracht wird, woraufhin ein Nickelmetallfilm darauf aufgebracht wird. In diesem Fall können die elektrische Leitfähigkeit, der Schmelzpunkt und die Anfälligkeit für eine Oxidation abhängig von der Art und Dicke des Metallfilms variieren, der in Kombination mit Nickel verwendet wird. Daher können die Art und Dicke des Metallfilms, der in Kombination mit Nickel verwendet wird, aus den Zusammensetzungen des dielektrischen Pulvers und des Anti-Reduktions-Mittels und der Verwendung des zu erhaltenden Mehrschichtkeramikkondensators geeignet bestimmt werden.
Die externe Elektrode ist nicht speziell begrenzt und kann aus einem geeigneten Material hergestellt sein, wie z. B. dem gleichen Material wie die inneren Elektroden, Silber, Palladium oder einer Silber-Palladium-Legierung. Zum Bilden der externen Elektrode kann jedes bekannte Verfahren, wie z. B. Pastenbacken, Dampfabscheiden, Sputtern, Plattieren, etc., verwendet werden.
Das Dünnfilmbildungsverfahren, das zum Bilden einer Nickel- oder Nickel-Legierungs-Schicht auf Keramikgrünschichten eingesetzt wird, umfaßt vorzugsweise folgende Schritte:
Bilden einer Metallschicht, die aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht, auf einem Harzfilm durch ein Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms;
Strukturieren der Metallschicht in eine Form einer internen Elektrode durch Photoätzen;
Aufbringen des Harzfilms, der die strukturierte Metallschicht trägt, auf der Keramikgrünschicht, wobei die Metallschicht zwischen denselben angeordnet ist; und
Drücken des Harzfilms und der Keramikgrünschicht unter Wärmeanwendung, um dadurch den Metallfilm auf die Keramikgrünschicht zu übertragen.
Als Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms kann bei der vorliegenden Erfindung zumindest eines der Verfahren der Dampfabscheidung, des Sputterns und des Plattierens verwendet werden.
Das Material, das ein Anti-Reduktions-Mittel enthält, das zum Bilden der dielektrischen Keramikschichten verwendet wird, kann in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck zwischen 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup0; MPa bei 1.000ºC bis 1.200ºC gebrannt werden, ohne daß die Eigenschaften desselben verschlechtert werden.
Kupfer ist als Metall bekannt, das in einer neutralen Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von etwa 10&supmin;&sup7; MPa bei etwa 1.000ºC gesintert werden kann. Kupfer ist jedoch für eine Oxidation sogar bei relativ niedrigen Temperaturen anfällig. Daher hat die Verwendung von Kupfer als Material für die internen Elektroden bei der Herstellung des keramischen Mehrschichtkondensators den Nachteil, daß, wenn ein Brennen in einer Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck höher als dem Gleichgewichtssauerstoffpartialdruck von Cu/CuO durchgeführt wird, eine Diffusion von Kupfer in die dielektrischen Keramikschichten während des Brennens auftritt, was in verschlechterten Eigenschaften resultiert. Es ist daher notwendig, die Atmosphäre beim Brennen genau zu steuern.
Dagegen ist Nickel für eine Oxidationsreaktion weniger anfällig. Die Verwendung von Nickel als Material für die internen Elektroden ist daher darin vorteilhaft, daß, selbst wenn ein Brennen in einer Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck höher als dem Gleichgewichtssauerstoffpartialdruck von Ni/NiO ausgeführt wird, der derart hergestellte keramische Mehrschichtkondensator weniger anfällig für eine Verschlechterung der Eigenschaften ist, wenn das verwendete Brennen ein schnelles Kurzzeitbrennen ist. Somit wird das schnelle Brennen bei der vorliegenden Erfindung bevorzugterweise verwendet. Bei dem schnellen Brennen betragen die Temperaturanstiegs-(Heiz-) und die Temperatursenkungs- (Kühl-) Raten im allgemeinen 6ºC/min oder mehr und vorzugsweise 8ºC/- min oder mehr.
In dem Fall, in dem die internen Elektroden entweder aus Nickel oder aus einer Nickellegierung aus Metallfilmen gebildet werden, die durch ein Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms hergestellt sind, wie z. B. Dampfabscheidung, Sputtern oder Plattieren, ist der Keramikmehrschichtkondensator, der dadurch erhalten wird, insbesondere frei von einer Verschlechterung der Charakteristika, selbst wenn die Brennatmosphäre, die eingesetzt wird, eine neutrale oder eine reduzierende Atmosphäre ist, die einen Sauerstoffparitaldruck von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup0; MPa bei 1.000ºC bis 1.200ºC hat.
Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert, daß die dielektrischen Keramikschichten während des Brennens reduziert werden, wodurch der Isolationswiderstand der Keramik verschlechtert werden würde, aufgrund der Funktion des Anti- Reduktions-Mittels. Da ferner die internen Elektroden unter Verwendung von Nickel oder einer Nickellegierung vorzugsweise durch ein schnelles Brennen gebildet werden, wird verhindert, daß die internen Elektroden oxidiert werden, was dazu führen würde, daß die Keramik einen erhöhten dielektrischen Verlust und eine reduzierte dielektrische Konstante haben würde.
Da ferner Nickel oder eine Nickellegierung als Material für die internen Elektroden verwendet wird, kann eine Verschlechterung der Eigenschaften durch eine Migration einer Komponente einer internen Elektrode verhindert werden.
Die Verwendung von Nickel oder einer Nickellegierung, welche preisgünstiger als herkömmlich verwendete Edelmetalle sind, als interne Elektroden und die Verwendung des schnellen Brennens sind ebenfalls dafür verantwortlich, daß eine Kostenreduktion erhalten werden kann.
Folglich kann ein preisgünstiger keramischer Mehrschichtkondensator, der keine Verschlechterung seiner Charakteristika während der Herstellung erfährt, gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der keramischen Mehrschichtkondensatoren, die bei den folgenden Beispielen erhalten werden.
In der Figur bezeichnet die Zahl 1 eine dielektrische Keramikschicht, die Bariumtitanat als Hauptkomponente und eine Wismutverbindung und ein Anti-Reduktions-Mittel als Nebenkomponente enthält. Die Zahl 2 bezeichnet eine interne Elektrode, die Nickel oder eine Nickellegierung aufweist. Die Zahl 3 schließlich bezeichnet eine externe Elektrode.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter mittels einiger Beispiele beschrieben. Diese Beispiele stellen jedoch keine Eingrenzung der vorliegenden Erfindung dar.

BEISPIEL 1

BaTiO&sub3;, Bi&sub2;O&sub3;, TiO&sub3;, CeO&sub2;, Pb&sub3;O&sub4; und Nb&sub2;O&sub5; wurden als Ausgangsmaterialien für ein dielektrisches Pulver hergestellt.
Das BaTiO&sub3; wurde aus einem sehr reinen TiCl&sub4; und Ba(NO&sub3;)&sub2; in einem Mengenverhältnis von 1.000 bezüglich des molaren Ver hältnisses der Ba-Ionen zu den Ti-Ionen erhalten. Diese Verbindungen wurden einer Ausfällung mit oxalischer Säure unterzogen, um einen Ausfällstoff aus Barium-Titanyl-Oxalat (BaTiO(C&sub2;O&sub4;)·4H&sub2;O) zu ergeben. Der Ausfällstoff wurde bei einer Temperatur von 1.050ºC pyrolisiert, um die erwünschte Verbindung zu synthetisieren, die dann mit einer Trockenpulverisiereinrichtung gemahlen wurde, bis der mittlere Partikeldurchmesser auf 1 um oder kleiner abgenommen hatte.
Diese Materialien wurden ausgewogen, um ein Dielektrikum zu ergeben, das folgendermaßen dargestellt ist: 84,4 BaTiO&sub3; + 6,8 Bi&sub2;O&sub3; + 1,9 TiO&sub2; + 0,8 CeO&sub2; + 4,2 Pb&sub3;O&sub4; + 1,9 Nb&sub2;O&sub5; (Gew.-%). Das Dielektrikum wurde dann naßgemahlen und in einer Kugelmühle 16 Stunden lang gemischt, um ein dielektrisches Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 1 um oder kleiner zu erhalten.
Zum Erhalten von Anti-Reduktions-Mitteln, die durch α Li&sub2;O + β RO + γB&sub2;O&sub3; + (100 - α - β - γ) SiO&sub2; dargestellt sind (R ist zumindest ein Mitglied, das aus Mg, Sr, Ca und Ba ausgewählt ist, und α, β und γ stellen den Prozentsatz in Mol dar) wurden die notwendigen Rohmaterialien in der Form eines Oxids, eines Karbonats oder eines Hydroxids ausgewogen, um Anti-Reduktions-Mittel mit den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen zu erhalten. Diese Rohmaterialien wurden naßgemahlen und in einer Kugelmühle gemischt, um ein Pulver zu erhalten. Jede Pulvermischung wurde in einem Aluminiumoxidschmelztiegel plaziert, durch Erwärmen auf 1.300ºC geschmolzen, 1 Stunde lang im geschmolzenen Zustand gehalten und dann gelöscht, damit die Inhaltsstoffe zu Glas wurden. Diese verglasten Mischungen wurden pulverisiert, um Anti-Reduktions-Mittel zu erhalten, die jeweils einen mittleren Partikeldurchmesser von 1 um hatten.
Das dielektrische Pulver und jedes Anti-Reduktions-Mittel, das wie oben beschrieben erhalten wurde, wurden in der in Tabelle 1 gezeigten Proportionen gemischt. Dazu wurde ein Poly-(Vinyl-Butyral)-Bindemittel, Ethanol und Toluen hinzu gefügt. Diese Mischung wurde 16 Stunden lang mit einer Kugelmühle behandelt, um einen Schlamm zu erhalten, der dann in Schichten mittels des Abstreichmesserverfahrens gebildet wurde. So wurden Keramikgrünschichten hergestellt.
Getrennt davon wurde ein Nickelmetallfilm mit einer Dicke von 1,0 um auf einem Poly-(Ethylen-Terephthalat)-Film mittels Dampfabscheidung gebildet. Dieser Nickelmetallfilm wurde mit einem Photoresist überzogen, der dann durch das Photoätzverfahren in die Form einer internen Elektrode strukturiert wurde.
Dieser Poly-(Ethylen-Terephthalat)-Film wurde auf jeder der Keramikgrünschichten derart plaziert, daß der Nickelmetallfilm in Kontakt mit der Keramikgrünschicht war. Unter Verwendung einer Heißpresse wurde der Nickelmetallfilm dann auf die Keramikgrünschicht übertragen. Die Keramikgrünschichten, auf die der Metallfilm übertragen worden ist, wurden dann aufeinander angeordnet, um eine Anordnung zu erhalten.
Diese Anordnung wurde auf 300ºC in Luft erwärmt, um das organische Bindemittel zu verbrennen, und dann einem schnellen Brennen in einer Atmosphäre unterzogen, die aus H&sub2;-, N&sub2;- und H&sub2;O-Gasen zusammengesetzt war und einen Sauerstoffpartialdruck von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup0; MPa bei der in Tabelle 1 gezeigten Temperatur hatte. Das Brennen wurde unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß die Anordnung zunächst auf die Maximaltemperatur in einer Rate von 10ºC/min bis 17ºC/min erwärmt wurde, und dann bei dieser Temperatur 30 bis 60 Minuten lang gehalten wurde, und dann auf Zimmertemperatur in einer Rate von 8ºC/min bis 17ºC/min abgekühlt wurde.
Eine Silberpaste wurde auf beiden Seiten von jedem der so erhaltenen Sinterkörper aufgebracht, wonach die Beschichtung in einer Stickstoffatmosphäre bei 600ºC gebacken wurde, um eine externe Elektrode zu erhalten, die mit den internen Elektroden elektrisch verbunden war.
Somit wurden keramische Mehrschichtkondensatoren erhalten, die externe Abmessungen von 0,8 mm in der Breite, 1,6 mm in der Länge und 0,8 mm in der Dicke hatten, und bei denen die Dicke jeder dielektrischen Keramikschicht zwischen den internen Elektroden 15 um betrug, wobei die Gesamtanzahl der effektiven dielektrischen Keramikschichten 20 war, und die Gegenelektrodenfläche pro Schicht 0,45 mm² betrug.
Die elektrostatische Kapazität (C) und der dielektrische Verlust (tanδ) von jedem der keramischen Mehrschichtkondensatoren wurden bei einer Temperatur von 25ºC unter den Bedingungen einer Frequenz von 1 kHz und 1 Vrms gemessen. Aus dem erhaltenen Wert für die elektrostatische Kapazität wurde die dielektrische Konstante ( ) berechnet. Ferner wurde 2 Minuten lang eine Gleichspannung von 25 V angelegt, um den Isolationswiderstand (R) zu messen, woraufhin das Produkt aus elektrostatischer Kapazität (C) und Isolationswiderstand (d. h. das CR-Produkt) bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Als Vergleichsproben wurden folgende Kondensatorstücke hergestellt. Ein dielektrisches Pulver mit der gleichen Zusammensetzung wie oben, d. h. dargestellt durch 84,4 BaTiO&sub3; + 6,8 Bi&sub2;O&sub3; + 1,9 TiO&sub2; + 0,8 CeO&sub2; + 4,2 Pb&sub3;O&sub4; + 1,9 Nb&sub2;O&sub5; (Gew.-%), wurde verwendet, ohne daß ein Anti-Reduktions-Mittel enthalten war, um einen Mehrschichtkeramikkondensator zu erhalten (Probe-Nr. 1 bis 10). Ein Niedertemperatursintermittel, das durch 27,9 Li&sub2;O + 7,4 BaO + 5,6 CaO + 5,6 SrO + 44,5 SiO&sub2; + 2,0 TiO&sub2; + 7,0 CuO (Mol-%) dargestellt ist, wurde zu diesem dielektrischen Pulver hinzugefügt, um einen keramischen Mehrschichtkondensator zu erzeugen (Probe-Nr. 1 bis 11).
Diese Vergleichsproben wurden bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften auf die selbe Art und Weise wie oben beschrieben bewertet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1
(siehe Fortsetzung) TABELLE 1 (Fortsetzung) elektrische Eigenschften
Anmerkung: *Vergleichsprobe
** Niedertemperatursintermittel

BEISPIEL 2

BaTiO&sub3;, Bi&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2; und CeO&sub2; wurden als Ausgangsmaterialien für ein dielektrisches Pulver hergestellt.
Das BaTiO&sub3;, das eingesetzt wurde, war dasselbe wie beim Beispiel 1.
Diese Materialien wurden ausgewogen, um ein Dielektrikum zu erhalten, das durch 93,6 BaTiO&sub3; + 3,3 Bi&sub2;O&sub3; + 2,6 ZrO&sub2; + 0,5 CeO&sub2; (Gew.-%) dargestellt ist, und dann naßgemahlen und in einer Kugelmühle 16 Stunden lang gemischt, um ein dielektrisches Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 1 um oder kleiner zu erhalten.
Anti-Reduktions-Mittel, die durch α MnO&sub2; + β RO + γB&sub2;O&sub3; + (100 - α - β - γ) SiO&sub2; dargestellt sind (wobei R zumindest ein Mitglied aus der Gruppe ist, die aus Mg, Sr, Ca und Ba besteht, und wobei α, β und γ den Mol-Prozentsatz angeben), und die die in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen hatten, wurden auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt.
Jedes dieser Anti-Reduktions-Mittel wurde zu dem Dielektrikumpulver in der in Tabelle 2 gezeigten Proportionalität hinzugefügt. Keramische Mehrschichtkondensatoren wurden dann auf die selbe Art und Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.
Die elektrischen Eigenschaften dieser Mehrschichtkeramikkondensatoren wurden auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Getrennt davon wurde eine Nickelpulverpaste mit einem Partikeldurchmesser von 0,5 um durch Siebdrucken auf die selben dielektrischen Keramikgrünschichten wie in Probe-Nr. 2-3 aufgebracht, um interne Elektroden zu bilden. Diese Keramikgrünschichten wurden aufeinander gelegt, wonach die resul tierende Anordnung auf die selbe Art und Weise wie im Beispiel 1 behandelt wurde, um einen Mehrschichtkeramikkondensator (Probe-Nr. 2-10) herzustellen. TABELLE 2 TABELLE 2 (Fortsetzung) elektrische Eigenschaften

BEISPIEL 3

Ein Dielektrikumpulver, das durch 93,6 BaTiO&sub3; + 3, 3 Bi&sub2;O&sub3; + 2,6 ZrO&sub2; + 0,5 CeO&sub2; (Gew.-%) dargestellt ist und einen Partikeldurchmesser von 1 um oder kleiner hat, wurde auf die selbe Art und Weise wie im Beispiel 2 erhalten.
Anti-Reduktions-Mittel, die durch α ZnO&sub2; + β RO + γB&sub2;O&sub3; + (100 - α - β - γ) SiO&sub2; dargestellt sind (wobei R zumindest ein Mitglied aus der Gruppe ist, die aus Mg, Sr, Ca und Ba besteht, und wobei α, β und γ den Mol-Prozentsatz zeigen), und die die in Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzungen hatten, wurden auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt.
Jedes dieser Anti-Reduktions-Mittel wurde zu dem Dielektrikumpulver in der in Tabelle 3 gezeigten Proportionalität hinzugefügt. Keramische Mehrschichtkondensatoren wurden dann auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt.
Die elektrischen Eigenschaften dieser keramischen Mehrschichtkondensatoren wurden auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Getrennt davon wurde die selbe Anordnung wie die Probe Nr. 3-3 auf 300ºC in Luft erwärmt, um das organische Bindemittel zu verbrennen, und dann bei 1.200ºC in einer Atmosphäre gebrannt, die aus H&sub2;, N&sub2; und H&sub2;O-Gasen bestand und einen Sauerstoffpartialdruck von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup0; MPa hatte. Das Brennen wurde unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß die Anordnung zuerst auf 1.200ºC in einer Rate von 3,0ºC/min erwärmt wurde, anschließend bei dieser Temperatur 2 Stunden lang gehalten wurde, und dann bei einer Rate von 2,0ºC/min auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde.
Die folgende Prozedur wurde auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 ausgeführt, um einen keramischen Mehr schichtkondensator fertigzustellen.
Eine äußere Elektrode wurde dann auf dem derart erhaltenen Sinterkörper auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 gebildet, um einen keramischen Mehrschichtkondensator herzustellen (Proben mit der Nr. 3 bis 10).
Die elektrischen Eigenschaften dieses keramischen Mehrschichtkondensators wurden auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3 TABELLE 3 (Fortsetzung) elektrische Eigenschaften

BEISPIEL 4

Unter Verwendung des selben dielektrischen Pulvers und der selben Anti-Reduktions-Mittel wie im Beispiel 1 wurden keramische Mehrschichtkondensatoren auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme davon, daß ein Metallfilm durch Aufbringen eines Kupferfilms in einer Dicke von 0,1 um durch Dampfabscheidung gebildet wurde, woraufhin auf demselben ein Nickelfilm in einer Dicke von 0,9 um durch stromloses Plattieren statt des dampfabgeschiedenen Nickelfilms in einer Dicke von 1,0 um als Metallfilm, der durch ein Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms aufgebracht wurde, gebildet wurde, wobei dieser als Material für die internen Elektroden dient.
Die elektrischen Eigenschaften dieser keramischen Mehrschichtkondensatoren wurden auf die selbe Art und Weise wie beim Beispiel 1 gemessen. Im Ergebnis waren die erhaltenen Eigenschaften im wesentlichen die gleichen wie beim Beispiel 1, bei dem ein dampfabgeschiedener Nickelfilm verwendet wurde.
Die obigen Beispiele zeigen, daß die keramischen Mehrschichtkondensatoren der vorliegenden Erfindung nicht nur eine relativ hohe dielektrische Konstante und einen relativ niedrigen dielektrischen Verlust haben, sondern auch einen hohen Isolationswiderstand und ein zufriedenstellendes CR- Produkt von 2.000 Ω·F oder darüber.
Dagegen hatte der Kondensator, der ohne Verwendung eines Anti-Reduktions-Mittels hergestellt wurde, d. h. die Probe mit der Nr. 1-10 als Vergleichsprobe, nicht die Eigenschaften, die für Kondensatoren gefordert werden. Der Kondensator, der unter Verwendung eines Niedertemperatursinterverfahrens anstatt der Verwendung eines Anti-Reduktions-Mittels hergestellt wurde, d. h. die Probe mit der Nr. 1-11 als Vergleichsbeispiel, hatte einen erhöhten dielektrischen Verlust und einen reduzierten Isolationswiderstand und kann daher nicht als keramischer Mehrschichtkondensator eingesetzt werden. Der Kondensator, bei dem die inneren Elektroden aus einer Paste mittels Siebdrucken ohne die Verwendung eines Verfahrens zum Bilden eines Dünnfilms hergestellt wurden, d. h. die Probe mit der Nr. 2-10, hatte eine relativ reduzierte dielektrische Konstante und einen relativ erhöhten dielektrischen Verlust aufgrund der Oxidation der internen Elektroden. Somit ist zu sehen, daß das Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms vorzugsweise für die vorliegende Erfindung eingesetzt wird.
Der ohne das Durchführen des schnellen Brennens erzeugte Kondensator, d. h. die Probe mit der Nr. 3-10, hatte einen relativ erhöhten dielektrischen Verlust aufgrund einer gewissen Oxidation der internen Elektroden. Somit ist zu sehen, daß das schnelle Brennen vorzugsweise bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert und bezugnehmend auf spezifische Beispiele derselben beschrieben worden ist, ist es für Fachleute offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen derselben durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich derselben zu verlassen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators, mit folgenden Schritten:

unter Verwendung eines Verfahrens zum Bilden eines Dünnfilms, Bilden einer Nickel- oder einer Nickellegierungs-Schicht auf Keramikgrünschichten, die Bariumtitanat, eine Wismutverbindung und ein Anti- Reduktions-Mittel umfassen;

Aufeinanderlegen der Keramikgrünschichten, um eine Anordnung zu bilden; und

Unterziehen der Anordnung einem schnellen Brennen, wobei die Anordnung mit einer Rate von 10ºC/min bis 17ºC/min zuerst auf eine Maximaltemperatur erwärmt wird; und

Aufbringen einer externen Elektrode, die mit einer internen Elektrode verbunden ist.

2. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt aufweist:

Halten der Anordnung auf der Maximaltemperatur 30 bis 60 Minuten lang.

3. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt aufweist:

Abkühlen der Anordnung auf Zimmertemperatur mit einer Rate von 8ºC/min bis 17ºC/min.

4. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, bei dem die Maximaltemperatur in einem Bereich von 1.000ºC bis 1.200ºC liegt.

5. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, bei dem das schnelle Brennen bei einem Sauerstoffpartialdruck von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;¹&sup0; MPa durchgeführt wird.

6. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, bei dem das Anti-Reduktions-Mittel durch folgende allgemeine Formel dargestellt ist:

α Mox + β RO + γB&sub2;O&sub3; + (100 - α - β - γ) SiO&sub2;,

wobei Mox ein Mitglied darstellt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus MnO&sub2;, LiO und ZnO besteht, wobei R zumindest ein Mitglied darstellt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Mg, Sr, Ca und Ba besteht, und wobei α, β und γ jeweils einen Mol-Prozentsatz zeigen und Zahlen von 5 ≤ α ≤ 20, 10 ≤ β ≤ 60 bzw. 20 ≤ γ ≤ 35 darstellen.

7. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, bei dem das Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms zum Bilden einer Nickel- oder einer Nickellegierungs-Schicht auf Keramikgrünschichten folgende Schritte aufweist:

Bilden einer Metallschicht, die aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht, auf einem Harzfilm, durch ein Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms;

Strukturieren der Metallschicht in eine Form einer internen Elektrode durch Photoätzen;

Anordnen des Harzfilms, der die strukturierte Metallschicht trägt, auf der Keramikgrünschicht, wobei die Metallschicht zwischen denselben angeordnet ist; und

Drücken des Harzfilms und der Keramikgrünschicht unter Anwendung von Wärme, um dadurch den Metallfilm auf die Keramikgrünschicht zu übertragen.

8. Ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkondensators gemäß Anspruch 1, bei dem das Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms zumindest ein Verfahren ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Dampfabscheidungsverfahren, einem Sputterverfahren und einem Plattierungsverfahren besteht.