DE10051390A1

DE10051390A1 - Keramische Schlickerzusammensetzung und Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht und eines keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelements

Info

Publication number: DE10051390A1
Application number: DE10051390A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Nakamura; Hidehiko Tanaka
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: DE10051390B4; US20030201424A1; CN1205619C; KR100385690B1; TW479004B; JP2001114569A; US6589446B1; KR20010051098A; US7361242B2; CN1303104A

Abstract

Eine keramische Schlickerzusammensetzung weist eine pulverisierte Keramik auf, die darin ohne übermäßige Beschädigung gleichmäßig dispergiert ist. Ein Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht unter Verwendung der keramischen Schlickerzusammensetzung und ein Verfahren zur Erzeugung von keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelementen werden ebenfalls offenbart. Die keramische Schlickerzusammensetzung enthält die pulverisierte Keramik, ein Dispergiermittel, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel, in der ein anionisches Dispergiermittel als Dispergiermittel verwendet wird und der Gehalt des anionischen Dispergiermittels so eingestellt ist, dass die gesamte Säuremenge desselben 10 bis 150% des gesamten Basengehalts der pulverisierten Keramik entspricht. Ferner wird die pulverisierte Keramik mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,01 bis 1 mum verwendet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft keramische Schlickerzusammensetzungen und Verfahren zur Erzeugung ungesinterter Keramikschichten und keramischer Mehrschicht-Elektronikbauelemente, sie betrifft insbesondere eine keramische Schlickerzusammensetzung zur Verwendung bei der Herstellung von keramischen Elektronikbauelementen, beispielsweise keramischer Mehrschichtkondensatoren und mehrschichtiger Keramiksubstrate, und Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht unter Verwendung der keramischen Schlickerzusammensetzung und zur Erzeugung eines keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelements unter Verwendung der ungesinterten Keramikschichten.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Keramische Mehrschicht-Elektronikbauelemente, beispielsweise keramische Mehrschicht-Kondensatoren, und mehrschichtige Keramiksubstrate werden im Allgemeinen durch die Schritte des Laminierens ungesinterter Keramikschichten, des Pressens und Erwärmens zum Sintern der Keramik und der Elektroden erzeugt.

Wenn zum Beispiel ein keramischer Mehrschicht-Kondensator, wie er in Fig. 1 gezeigt wird, erzeugt wird, bei dem die Innenelektroden 2 in einem keramischen Element 1 ausgebildet sind, und ein Paar Außenelektroden 3a und 3b an zwei Seitenflächen des keramischen Elements 1 so ausgebildet sind, dass sie mit den Innenelektroden verbunden sind, die sich abwechselnd zu einer Seitenfläche und zur anderen Seitenfläche des keramischen Elements 1 erstrecken, wird im Allgemeinen ein nachstehend beschriebenes Verfahren verwendet.

1. Es werden mit Elektroden versehene Schichten 11 (siehe Fig. 2) durch Anbringen von Innenelektroden, die als Elektroden für einen Kondensator verwendet werden, auf den durch das oben erwähnte Verfahren erzeugten ungesinterten Schichten gebildet.
2. Eine vorbestimmte Anzahl an mit Elektroden versehenen Schichten 11 werden wie in Fig. 2 gezeigt laminiert, die ungesinterten Keramikschichten, die keine Innenelektroden darauf aufweisen (als Außenlagen verwendete Schichten), werden auf der Oberseite und der Unterseite der laminierten Schichten angebracht und werden gepresst, wodurch ein Laminat (ein gepresstes Laminat) gebildet wird, bei dem sich Enden der Innenelektroden 2 abwechselnd zu einer Seitenfläche und zu der anderen Seitenfläche des Laminats erstrecken.
3. Das Laminat wird unter vorbestimmten Bedingungen wärmebehandelt, so dass es gesintert wird, und eine elektrisch leitfähige Paste wird auf zwei Seitenflächen des wärmebehandelten Laminats (des keramischen Elements 1) (siehe Fig. 1) aufgebracht und wärmebehandelt, wodurch die Außenelektroden 3a und 3b gebildet werden, die mit den Innenelektroden 2 verbunden sind.

Demgemäß wird ein keramischer Mehrschicht-Kondensator, wie in Fig. 1 gezeigt, erzeugt.

Andere keramische Mehrschicht-Elektronikbauelemente, beispielsweise mehrschichtige Keramiksubstrate, werden ebenfalls durch den Schritt des Laminierens der ungesinterten Keramikschichten erzeugt.

Ungesinterte Keramikschichten zur Verwendung bei der Herstellung von keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelementen werden im Allgemeinen durch folgende Schritte gebildet: Zubereitung der Ausgangsmaterialien, beispielsweise einer pulverisierten Keramik, eines Dispergiermediums (eines Lösungsmittels), eines Dispergiermittels, eine Bindemittels und eines Plastifizierungsmittels, um eine vorbestimmte Zusammensetzung zu erzeugen; Mischen und Pulverisieren der so zubereiteten Ausgangsmaterialien unter Verwendung einer Medienmühle, beispielsweise einer Perlenmühle, einer Kugelmühle, einer Scheibenmühle, eines Farbschüttlers und einer Sandmühle, um einen keramischen Schlicker zu bilden; Formen des keramischen Schlickers zu Schichten mit einer vorbestimmten Dicke mittels Verfahren, beispielsweise des Schabklingenverfahrens, und dann Trocknen der so gebildeten Schichten. In diesem Zusammenhang ist die oben erwähnte Medienmühle eine Vorrichtung zum Dispergieren einer pulverisierten Keramik zwischen Medien mittels Mischen und Rühren der pulverisierten Keramik mit den Medien.

In letzter Zeit sind jedoch bei verschiedenen keramischen Mehrschicht- Elektronikbauelementen, beispielsweise keramischen Mehrschicht-Kondensatoren, eine Miniaturisierung und Leistungsverbesserung erforderlich, wie dies auch bei anderen Elektronikbauelementen der Fall ist.

Demgemäß müssen ungesinterte Keramikschichten zur Verwendung bei der Herstellung von keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelementen dünner sein, und in jüngster Zeit ist die Verwendung äußerst dünner ungesinterter Keramikschichten mit einer Dicke von 10 µm oder weniger zunehmend erforderlich.

Wenn die oben beschriebenen äußerst dünnen ungesinterten Keramikschichten erzeugt werden, muss ein zur Herstellung der ungesinterten Keramikschichten verwendeter keramischer Schlicker verwendet werden, bei dem eine pulverisierte Ausgangskeramik hinreichend dispergiert ist. Somit muss als pulverisierte Ausgangskeramik eine feine pulverisierte Keramik mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,01 bis 1 µm verwendet werden.

Bei dem für die Herstellung der oben beschriebenen ungesinterten Keramikschicht verwendeten keramischen Schlicker wird jedoch im Allgemeinen herkömmlicherweise ein Dispergiermittel verwendet, das im Hinblick auf die Kompatibilität mit dem Bindemittel eine niedermolekularere Verbindung eines Bindemittels ist.

Das heißt, als Bindemittel werden häufig Polyvinylbutyralharze, Celluloseharze, Acrylharze, Vinylacetatharze, Polyvinylalkoholharze und Ähnliches verwendet, und somit werden im Allgemeinen niedermolekularere Verbindungen des oben erwähnten Bindemittels als Dispergiermittel verwendet.

In diesem Zusammenhang sind die meisten der als Bindemittel verwendeten Harze, beispielsweise Polyvinylbutyralharze, Celluloseharze, Acrylharze, Vinylacetatharze und Polyvinylalkoholharze, nichtionische Verbindungen, und somit sind die als Dispergiermittel verwendeten niedermolekularen Harze derselben ebenfalls nichtionische Verbindungen.

Die oben erwähnten nichtionischen Dispergiermittel mit niedrigen Adsorbierraten auf pulverisierten Keramiken und somit eine feine pulverisierte Keramik mit Partikeln von 1 µm oder weniger Durchmesser, die eine starke Kohäsionskraft aufweist, können nicht schnell und effizient dispergiert werden. Daher kommt es zu Problemen, da die pulverisierte Keramik schwer beschädigt wird und die Produktivität aufgrund der bei dem Dispergierschritt erforderlichen längeren Zeit gemindert wird.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme besteht demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine keramische Schlickerzusammensetzung mit ausgezeichneter Produktivität zur Hand zu geben, bei der eine pulverisierte Keramik effizient dispergiert werden kann, ohne dass diese schwer beschädigt wird, und Verfahren zur Erzeugung ungesinterter Keramikschichten unter Verwendung der keramischen Schlickerzusammensetzung und zur Erzeugung von keramischen Elektronikbauelementen unter Verwendung der ungesinterten Keramikschichten zur Hand zu geben.

Zu diesen Zwecken umfasst eine keramische Schlickerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine pulverisierte Keramik, ein Dispergiermittel, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel ein anionisches Dispergiermittel ist und der Gehalt des anionischen Dispergiermittels derart ist, dass dessen gesamte Säuremenge 10 bis 150% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik entspricht.

Als anionisches Dispergiermittel, das bevorzugt für die vorliegende Erfindung verwendet wird, wird ein anionisches Dispergiermittel mit intermolekularen Carboxyl- Gruppen, Maleatgruppen, Sulfongruppen, Phosphatgruppen oder Ähnlichem als Beispiel erwähnt. Ferner werden Polycarboxyl-Verbindungen und Polymaleatverbindungen, die keine Metallione enthalten, als bevorzugtere anionische Dispergiermittel erwähnt.

Das anionische Dispergiermittel wird vorzugsweise so zugegeben, dass die gesamte Säuremenge desselben 10 bis 150% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik entspricht. Der Grund hierfür ist, dass bei Zugabe des Dispergiermittels, so dass die gesamte Säuremenge desselben unter 10% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik liegt, keine zufrieden stellenden Dispergierwirkungen erreicht werden können, und andererseits bei einer gesamten Säuremenge von über 150% keine signifikante weitere Verbesserung der Dispergierwirkungen beobachtet werden können.

In diesem Zusammen können die gesamte Säuremenge des anionischen Dispergiermittels und die gesamte Basenmenge der pulverisierten Keramik mittels eines Titrationsverfahrens oder Ähnlichem ermittelt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Bindemittel, das ein Plastifizierungsmittel und/oder ein Antistatikmittel enthält, verwendet werden. Ferner kann auch ein Bindemittel, das andere Zusätze enthält, ebenfalls verwendet werden.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Dispergierverfahren zum Dispergieren einer pulverisierten Keramik nicht speziell beschränkt. Es können verschiedene Dispergierverfahren verwendet werden, zum Beispiel ein Verfahren unter Verwendung einer Medienmühle, beispielsweise einer Perlenmühle, einer Kugelmühle, einer Scheibenmühle, eines Farbschüttlers und einer Sandmühle, ein Verfahren des Knetens einer pulverisierten Keramik, eines Dispergiermediums, eines Dispergiermittels, eines Bindemittels, eines Plastifizierungsmittels und Ähnliches und ein Verfahren unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle. In diesem Zusammenhang ist das Verfahren der Verwendung einer Dreiwalzenmühle ein Verfahren zum Dispergieren einer pulverisierten Keramik in einem Gemisch derselben mit einem Dispergiermedium, einem Dispergiermittel, einem Bindemittel, einem Plastifizierungsmittel und Ähnlichem. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird das Gemisch durch einen kleinen Spalt zwischen einer ersten Walze und einer zweiten Walze geleitet, die unabhängig von einander drehen und mit dem kleinen Zwischenspalt zueinander angrenzen, so dass das Gemisch gepresst und geknetet und dann zwischen der zweiten Walze und einer dritten Walze durchgeleitet wird, welche sich dreht und zu der zweiten Walze mit einem kleineren Zwischenspalt als dem Spalt zwischen der ersten und zweiten Walze angrenzt, so dass es weiter gepresst und geknetet wird.

Bei der Bildung der keramischen Schlickerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ferner die Reihenfolge der Zugabe eines Dispergiermittels und eines Bindemittels nicht speziell beschränkt. Es ist jedoch im Allgemeinen bevorzugt, dass eine pulverisierte Keramik, ein Dispergiermittel und ein Lösungsmittel so gemischt und dispergiert werden, dass das Dispergiermittel vorher auf der pulverisierten Keramik adsorbiert wird; dann wird dem so gebildeten Gemisch ein Bindemittel zugegeben und anschließend wird wieder das Mischen und Dispergieren durchgeführt.

Bei der erfindungsgemäßen keramischen Schlickerzusammensetzung beträgt der durchschnittliche Partikeldurchmesser der pulverisierten Keramik vorzugsweise 0,01 bis 1 µm.

Erfindungsgemäß kann eine keramische Schlickerzusammensetzung, die mit der ausgezeichneten Dispergierbarkeit einer pulverisierten Keramik mit Durchmessern von 0,01 bis 1 µm (der mittels eines Elektronenmikroskops gemessene durchschnittliche Partikeldurchmesser) ausgestattet ist und welche im Allgemeinen mittels eines herkömmlichen Dispergierverfahrens schwer zu dispergieren ist, erhalten werden. Somit ist die vorliegende Erfindung besonders signifikant.

Ferner kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, wenn der Partikeldurchmesser einer pulverisierten Keramik außerhalb des Bereichs von 0,01 bis 1 µm liegt.

Ein Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht der vorliegenden Erfindung umfasst den Schritt des Formens der oben beschriebenen keramischen Schlickerzusammensetzung zu einer Schicht auf einem vorbestimmten Substrat, um die ungesinterte Schicht zu bilden.

Da die pulverisierte Keramik in der oben beschriebenen erfindungsgemäßen keramischen Schlickerzusammensetzung hinreichend dispergiert ist, können die dünnen ungesinterten Keramikschichten durch Formen der keramischen Schlickerzusammensetzung zuverlässig zu hochwertigen Schichten erzeugt werden. Das heißt, es kann eine vorzugsweise für die Herstellung von keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelementen verwendete ungesinterte Keramikschicht erzeugt werden, bei der die ungesinterte Keramikschicht ausgezeichnete gleichmäßige Oberflächen, eine hohe Dichte und eine hohe Zugfestigkeit aufweist und bei der Harze, beispielsweise ein Bindemittel und ein Plastifizierungsmittel, gleichmäßig darin verteilt sind. Weiterhin kann bei Erzeugung eines keramischen Mehrschicht- Elektronikbauelements unter Verwendung der oben beschriebenen ungesinterten Keramikschichten ein höchst zuverlässiges keramisches Mehrschicht- Elektronikbauelement mit den gewünschten Eigenschaften und mit hoher Qualität erhalten werden.

Bei dem Verfahren zur Erzeugung der erfindungsgemäßen ungesinterten Keramikschicht beträgt die Dicke der ungesinterten Keramikschicht vorzugsweise 0,1 bis 10 µm.

Selbst wenn die ungesinterte Keramikschicht dünn, von 0,1 bis 10 µm, ausgebildet wird, kann erfindungsgemäß eine ungesinterte Keramikschicht mit hoher Qualität zuverlässig erzeugt werden, und somit können vorzugsweise zur Herstellung von keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelementen verwendete ungesinterte Keramikschichten erhalten werden.

Ein Verfahren zur Erzeugung eines keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelements umfasst erfindungsgemäß einen Schritt des Zusammenlaminierens der ungesinterten Keramikschichten, die durch das Verfahren zur Erzeugung der oben beschriebenen ungesinterten Keramikschichten erzeugt werden, mit aus einem unedlen Metall bestehenden Innenelektroden, einen Schritt des Zuschneidens der laminierten ungesinterten Keramikschichten, einen Schritt des Wärmebehandelns der laminierten ungesinterten Keramikschichten und einen Schritt des Bildens der Außenelektroden.

Durch die Schritte der Erzeugung ungesinterter Keramikschichten unter Verwendung des durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren gebildeten keramischen Schlickers, des Zusammenlaminierens der ungesinterten Keramikschichten mit den aus unedlem Metall bestehenden Innenelektroden, des Zuschneidens, Wärmebehandelns und Bildens der Außenelektroden kann ein höchst zuverlässiges keramisches Mehrschicht-Elektronikbauelement mit den gewünschten Eigenschaften und mit hoher Qualität gebildet werden.

Ein Verfahren zur Erzeugung von erfindungsgemäßen keramischen Mehrschicht- Elektronikbauelementen umfasst die Schritte des Zusammenlaminierens der ungesinterten Keramikschichten, die durch das oben beschriebene Verfahren zur Erzeugung der ungesinterten Schichten erzeugt werden, mit den aus einem unedlen Metall bestehenden Innenelektroden, des Zuschneidens, des Wärmebehandelns und des Bildens der Außenelektroden. Da ungesinterte Keramikschichten mit einer höheren Dichte und ausgezeichneten gleichmäßigen Oberflächen verwendet werden, kann die Häufigkeit des Auftretens von Kurzschlüssen verringert werden und somit kann ihre Zuverlässigkeit verbessert werden. Da eine pulverisierte Keramik nicht schwer beschädigt wird, kann zudem die Reproduzierbarkeit der Zieleigenschaften verbessert werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines durch das Laminieren der ungesinterten Keramikschichten erzeugten Mehrschicht-Keramikkondensators und

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zur Erzeugung eines keramischen Mehrschicht-Kondensators zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung eingehend unter Bezug auf die Ausführungen beschrieben.

Erfindungsgemäß sind die Art der pulverisierten Keramik und deren Zusammensetzung nicht speziell beschränkt, und die vorliegende Erfindung lässt sich auf keramische Schlicker unter Verwendung verschiedener pulverisierter Keramikmaterialien bestehend aus dielektrischen pulverisierten Keramikmaterialien; wie zum Beispiel Bariumtitanate, Strontiumtitanat und Bleititanat; magnetische pulverisierte Keramikmaterialien, wie zum Beispiel Ferrit; piezoelektrische pulverisierte Keramikmaterialien und isolierende pulverisierte Keramikmaterialien, wie zum Beispiel Aluminiumoxid und Silikamasse, breit anwenden.

Der Partikeldurchmesser der pulverisierten Keramik ist nicht speziell beschränkt; doch wenn eine pulverisierte Keramik mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,01 bis 1 µm, gemessen unter Verwendung eines Elektronenmikroskops, verwendet wird, welche mit einem herkömmlichen oben beschriebenen Dispergierverfahren schwer zu dispergieren ist, können die Vorteile der vorliegenden Erfindung voll ausgenützt werden.

Die pulverisierte Keramik kann Zusätze und Ähnliches enthalten. Wenn eine pulverisierte Keramik beispielsweise vorrangig aus Bariumtitanat besteht, kann die pulverisierte Keramik Glas, Magnesiumoxid, Manganoxid, Bariumoxid, Seltenerdoxid, Calciumoxid und Ähnliches enthalten.

In der vorliegenden Erfindung ist die Art des Lösungsmittels (Dispergiermediums) nicht speziell beschränkt. Es können verschiedene Lösungsmittel verwendet werden, beispielsweise aromatische Verbindungen, wie zum Beispiel Toluol und Xylol, und alkoholische Verbindungen, wie zum Beispiel Ethylalkohol, Isopropylalkohol und Butylalkohol. Ferner können die oben erwähnten Lösungsmittel allein oder in Kombination miteinander verwendet werden.

Als Dispergiermedium können andere Lösungsmittel als die oben erwähnten verwendet werden und es kann auch Wasser verwendet werden.

Als Bindemittel können Polyvinylbutyralharze, Celluloseharze, Acrylharze, Vinylacetatharze, Polyvinylalkoholharze und Ähnliches verwendet werden. Entsprechend einer zu bildenden ungesinterten Keramikschicht wird die Art und die Menge des Bindemittels optional festgelegt.

Die keramische Schlickerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch ein Plastifizierungsmittel enthalten, und verschiedene Plastifizierungsmittel, zum Beispiel Polyethylenglykol oder Phthalester, können entsprechend verwendet werden. Die Menge derselben wird entsprechend einer zu bildenden ungesinterten Keramikschicht optional festgelegt.

Die so beschriebenen Spezifikationen für pulverisierte Keramiken, Dispergiermedien, Plastifizierungsmittel und Ähnliches können auf jede Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden.

Nachfolgend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung eingehend beschrieben.

Beispiel 1

1. Eine pulverisierte Keramik, ein Dispergiermittel, ein Bindemittel, ein Plastifizierungsmittel und ein Lösungsmittel wurden zusammengemischt, um die nachstehend beschriebene Zusammensetzung zu erhalten.
- a) Ein handelsübliches dielektrisches Material (eine Zusätze enthaltende pulverisierte Keramik) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,2 µm und einer durchschnittlichen Basenmenge von 40 µmol/g: 100 Masseteile
- b) Ein anionisches Dispergiermittel mit einer durchschnittlichen Säuremenge von 960 µmol/g: 2 Masseteile (die gesamte Säuremenge des anionischen Dispergiermittels entsprach 48% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik)
- c) Ein Bindemittel (ein Acrylbindemittel): 10 Masseteile
- d) Ein Plastifizierungsmittel (Dioctylphthalat (nachfolgend als "DOP" bezeichnet)): 1,4 Masseteile
- e) Ein Lösungsmittel: 70 Masseteile Toluol und 70 Masseteile Ethylalkohol
2. Als Nächstes wurden die so vorbereiteten Ausgangsmaterialien 5 Stunden mittels einer Kugelmühle unter Verwendung von 500 Masseteilen Kugeln mit 2 mm Durchmesser, die aus Zirkonia bestanden, gemischt und pulverisiert, wodurch sich ein fertiger dispergierter Schlicker (eine keramische Schlickerzusammensetzung) zur Bildung ungesinterter Keramikschichten ergab.

Die Dispergierbarkeit der so gebildeten keramischen Schlickerzusammensetzung wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen.

Ein 90%-Durchschnittspartikeldurchmesser (D90) der Partikelgrößenverteilung betrug 0,60 µm.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 8%.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde mittels eines Schabklingenverfahrens zu Schichten ausgebildet, wodurch sich ungesinterte Keramikschichten ergaben.

Die Oberflächenrauheit (Ra) der so gebildeten ungesinterten Keramikschicht wurde mittels eines Atomkraftmikroskops gemessen und als Dichteverhältnis der ungesinterten Keramikschicht wurde das Verhältnis der gemessenen Dichte zur theoretischen Dichte (Dichteverhältnis = gemessene Dichte/theoretische Dichte) gemessen. Die Ergebnisse waren Ra 81 nm und Dichteverhältnis 0,81.

Als Nächstes wurde ein keramischer Mehrschicht-Kondensator durch Verwenden der ungesinterten Keramikschichten erzeugt, wobei, wie in Fig. 1 gezeigt, die Innenelektroden 2, die sich abwechselnd zu einer Seitenfläche und zur anderen Seitenfläche eines keramischen Elements 1 erstreckten, darin ausgebildet waren, und ein Paar Außenelektroden 3a und 3b wurde so gebildet, dass es mit den Innenelektroden 2 verbunden war.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Erzeugung des keramischen Mehrschicht- Kondensators beschrieben.

1. Auf den so gebildeten ungesinterten Keramikschichten wurde ein Siebdruck einer Nickel(Ni)-Paste durchgeführt, wodurch mit Elektroden versehene Schichten mit Innenelektroden darauf zur Verwendung als Kondensatorelektroden erhalten wurden.
2. Als Nächstes wurde, wie in Fig. 2 gezeigt, eine vorbestimmte Anzahl der mit Elektroden versehenen Schichten 11 laminiert, die ungesinterten Keramikschichten ohne Elektroden darauf (Schichten für die äußeren Lagen) wurden auf der Ober- und Unterseite des Laminats der mit Elektroden versehenen Schichten 11 laminiert und gepresst, wodurch sich ein Laminat (ein gepresstes Laminat) ergab, bei dem sich die Enden der einzelnen Innenelektroden 2 abwechselnd zu einer Seitenfläche und zur anderen Seitenfläche des Laminats erstreckten.
3. Das so gebildete gepresste Laminat wurde unter Verwendung einer Plättchenschneidemaschine auf eine vorbestimmte Größe zugeschnitten, das Bindemittel darin wurde entfernt und das so erhaltene Laminat wurde dann wärmebehandelt.
Das Bindemittel wurde durch Erwärmen in einer Stickstoffatmosphäre entfernt.
Das Wärmebehandeln wurde durch Erwärmen auf eine vorbestimmte Temperatur in einer schwach reduzierenden Atmosphäre durchgeführt.
4. Als Nächstes wurde eine elektrisch leitfähige Paste mit Silber als elektrisch leitfähigem Bestandteil an zwei Seitenflächen des wärmebehandelten Laminats (des keramischen Elements 1) aufgebracht und wärmebehandelt, wodurch die Außenelektroden 3a und 3b (siehe Fig. 1) gebildet wurden, die mit den Innenelektroden 2 verbunden waren.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wie in Fig. 1 gezeigt, ein keramischer Mehrschicht-Kondensator mit den aus Ni bestehenden Innenelektroden 2 erhalten.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators wurde gemessen, und das Ergebnis war ausgezeichnet, beispielsweise 13%. Zudem erfüllte der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität die X7R- Spezifikation.

Beispiel 2

1. Eine pulverisierte Keramik, ein Dispergiermittel, ein Bindemittel, ein Plastifizierungsmittel und ein Lösungsmittel wurden zusammengemischt, um die nachstehend beschriebene Zusammensetzung zu erhalten.
- a) Ein handelsübliches dielektrisches Material (eine Zusätze enthaltende pulverisierte Keramik) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,2 µm und einer durchschnittlichen Basenmenge von 40 µmol/g: 100 Masseteile
- b) Ein anionisches Dispergiermittel mit einer durchschnittlichen Säuremenge von 960 µmol/g: 2 Masseteile (die gesamte Säuremenge des anionischen Dispergiermittels entsprach 48% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik)
- c) Ein Lösungsmittel: 35 Masseteile Toluol und 35 Masseteile Ethylalkohol
2. Als Nächstes wurden die so vorbereiteten Ausgangsmaterialien 5 Stunden mittels einer Kugelmühle unter Verwendung von 500 Masseteilen Kugeln mit 2 mm Durchmesser, die aus Zirkonia bestanden, gemischt und pulverisiert, wodurch sich ein Schlicker ergab.
3. Eine aus 10 Masseteilen Acrylharz als Bindemittel, 1,4 Masseteilen Dioctylphthalat (DOP) als Plastifizierungsmittel und einem Lösungsmittel aus 35 Masseteilen Toluol und 35 Masseteilen Ethylalkohol bestehende Bindemittellösung wurde zuerst durch Rühren und Auflösen zubereitet. Dann wurde die Bindemittellösung dem oben beschriebenen gemischten und pulverisierten Schlicker zugegeben.
4. Dann wurde der die Bindemittellösung enthaltende Schlicker mittels einer Kugelmühle 5 Stunden gemischt und pulverisiert, wodurch sich ein fertiger dispergierter Schlicker zur Bildung ungesinterter Keramikschichten ergab.

Die Dispergierbarkeit der so gebildeten keramischen Schlickerzusammensetzung wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,50 µm.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 12%.

Die Oberflächenrauheit (Ra) der so gebildeten ungesinterten Keramikschicht wurde mittels eines Atomkraftmikroskops gemessen und als Dichteverhältnis der ungesinterten Keramikschicht wurde das Verhältnis der gemessenen Dichte zur theoretischen Dichte (gemessene Dichte/theoretische Dichte) gemessen. Die Ergebnisse waren Ra 72 nm und Dichteverhältnis 0,94.

Als Nächstes wurde ein keramischer Mehrschicht-Kondensator durch Verwenden der ungesinterten Keramikschichten erzeugt.

Da der keramische Mehrschicht-Kondensator in einer Weise gebildet wurde, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht, wird auf diese Beschreibung zur Vermeidung einer doppelten Beschreibung verzichtet.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators war ausgezeichnet, beispielsweise 9%, und der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität erfüllte die X7R-Spezifikation.

Beispiel 3

Eine keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 2 beschriebenen Weise entspricht, es wurde lediglich ein Polyvinylbutyralharz als Bindemittel verwendet.

Die Dispergierbarkeit der in Beispiel 3 gebildeten keramischen Schlickerzusammensetzung wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,50 µm.

Die keramische Schlickerzusammensetzung von Beispiel 3 wurde mittels eines Schabklingenverfahrens zu Schichten ausgebildet, wodurch sich ungesinterte Keramikschichten ergaben.

Die Oberflächenrauheit (Ra) der so gebildeten ungesinterten Keramikschicht wurde mittels eines Atomkraftmikroskops gemessen und als Dichteverhältnis der ungesinterten Keramikschicht wurde das Verhältnis der gemessenen Dichte zur theoretischen Dichte (gemessene Dichte/theoretische Dichte) gemessen. Die Ergebnisse waren Ra 71 nm und Dichteverhältnis 0,93.

Der keramische Mehrschicht-Kondensator wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators war ausgezeichnet, beispielsweise 8%, und der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität erfüllte die X7R-Spezifikation.

Beispiel 4

Eine keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 2 beschriebenen Weise entspricht, es wurde lediglich die Menge des anionischen Dispergiermittels von 2 Masseteilen auf 6 Masseteile geändert (die gesamte Säuremenge des anionischen Dispergiermittels entsprach 144% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik).

Die Dispergierbarkeit der so gebildeten keramischen Schlickerzusammensetzung wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,58 µm. Ferner wurde die keramische Schlickerzusammensetzung dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 8%.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise zu Schichten ausgebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entsprach. Ra und das Dichteverhältnis der so erhaltenen ungesinterten Keramikschicht betrugen 74 nm bzw. 0,91.

Als Nächstes wurde ein keramischer Mehrschicht-Kondensator durch Verwenden der ungesinterten Keramikschichten in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators war ausgezeichnet, beispielsweise 13%. Ferner erfüllte der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität die X7R-Spezifikation.

Beispiel 5

Eine keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht, es wurde lediglich die Menge des anionischen Dispergiermittels von 2 Masseteilen auf 0,4 Masseteile geändert (die gesamte Säuremenge des anionischen Dispergiermittels entsprach 9,6% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik).

Die Dispergierbarkeit des so gebildeten keramischen Schlickers wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,62 µm. Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 8%.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise zu Schichten ausgebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entsprach, wodurch ungesinterte Keramikschichten erhalten wurden. Ra und das Dichteverhältnis der so erhaltenen ungesinterten Keramikschicht betrugen 85 nm bzw. 0,83.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators war ausgezeichnet, beispielsweise 15%. Ferner erfüllte der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität die X7R-Spezifikation.

Vergleichsbeispiel 1

Eine keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht, es wurde lediglich das Dispergiermittel auf ein niedermolekulares Acrylharz abgeändert.

Die Dispergierbarkeit der in dem Vergleichsbeispiel 1 gebildeten keramischen Schlickerzusammensetzung wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,70 µm.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde dann gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 8%.

Die keramische Schlickerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 wurde durch ein Schabklingenverfahren zu Schichten ausgebildet, wodurch ungesinterte Keramikschichten erhalten wurden.

Die Oberflächenrauheit Ra und als Dichteverhältnis der so erhaltenen ungesinterten Keramikschicht das Verhältnis der gemessenen Dichte zur theoretischen Dichte (gemessene Dichte/theoretische Dichte) der so erhaltenen ungesinterten Keramikschicht wurden gemessen. Ra betrug 112 nm und das Dichteverhältnis betrug 0,74.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators war hoch, beispielsweise 51%. Ferner erfüllte der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität die X7R-Spezifikation.

Vergleichsbeispiel 2

Eine keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht, es wurde lediglich die Menge des anionischen Dispergiermittels von 2 Masseteilen auf 0,2 Masseteile geändert (die gesamte Säuremenge des anionischen Dispergiermittels entsprach 5% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik).

Die Dispergierbarkeit des so gebildeten keramischen Schlickers wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,70 µm. Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde dann gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 8%.

Die keramische Schlickerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 2 wurde durch ein Schabklingenverfahren zu Schichten ausgebildet, wodurch ungesinterte Keramikschichten erhalten wurden.

Die Oberflächenrauheit Ra der so erhaltenen ungesinterten Keramikschicht wurde mit einem Atomkraftmikroskop gemessen und als Dichteverhältnis der ungesinterten Keramikschicht wurde das Verhältnis der gemessenen Dichte zur theoretischen Dichte (gemessene Dichte/theoretische Dichte) derselben gemessen. Ra betrug 111 nm und das Dichteverhältnis betrug 0,74.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators war hoch, beispielsweise 49%, und der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität erfüllte die X7R-Spezifikation.

Vergleichsbeispiel 3

Eine keramische Schlickerzusammensetzung wurde in einer Weise gebildet, die der in Beispiel 1 beschriebenen Weise entspricht, es wurde lediglich das Dispergiermittel auf ein niedermolekulares Acrylharz abgeändert und die Dauer des Mischens und Pulverisierens mittels einer Kugelmühle wurde auf 24 Stunden geändert.

Die Dispergierbarkeit der so nach dem Verfahren des Vergleichsbeispiels 3 gebildeten keramischen Schlickerzusammensetzung wurde unter Verwendung einer Messvorrichtung der Partikelgrößenverteilung, hergestellt von Microtrack, gemessen. D90 betrug 0,60 µm.

Die keramische Schlickerzusammensetzung wurde dehydratisiert und auf 500°C erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und ihre spezifische Fläche wurde dann gemessen. Die Zunahmerate der spezifischen Fläche gegenüber der ursprünglichen spezifischen Fläche betrug 30%.

Die keramische Schlickerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3 wurde durch ein Schabklingenverfahren zu Schichten ausgebildet, wodurch ungesinterte Keramikschichten erhalten wurden.

Die Oberflächenrauheit Ra der so gebildeten ungesinterten Keramikschicht wurde mit einem Atomkraftmikroskop gemessen und als Dichteverhältnis der ungesinterten Keramikschicht wurde das Verhältnis der gemessenen Dichte zur theoretischen Dichte (gemessene Dichte/theoretische Dichte) gemessen. Ra betrug 75 nm und das Dichteverhältnis betrug 0,90.

Die Häufigkeitsrate eines Kurzschlusses des so gebildeten keramischen Mehrschicht- Kondensators betrug 13%, und der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität erfüllte die X7R-Spezifikation nicht.

Die Daten der Beispiele 1 bis 5 und die Daten der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 werden in Tabelle 1 gezeigt, in der die Daten die Dispergierbarkeit und die Zunahmerate der spezifischen Fläche nach dem Entfernen des Bindemittels der keramischen Schlickerzusammensetzung, die Oberflächenrauheit und das Dichteverhältnis der ungesinterten Keramikschicht und die Kurzschluss-Häufigkeitsrate und der Temperaturkoeffizient der statischen Kapazität des unter Verwenden der ungesinterten Keramikschichten gebildeten keramischen Mehrschicht-Kondensators sind.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen und Beispiele beschränkt, und die pulverisierten Keramiken, die Lösungsmittel, die spezifischen Dispergierverfahren und deren Bedingungen können innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung variiert oder abgewandelt werden.

Da die keramische Schlickerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein anionisches Dispergiermittel verwendet, ist, wie oben beschrieben, die Dispergierbarkeit der pulverisierten Keramik ausgezeichnet. Ferner kann die pulverisierte Keramik durch die Verwendung eines anionischen Dispergiermittels in kurzer Zeit effizient dispergiert werden und somit kann eine wirtschaftliche, mit der gewünschten Dispergierbarkeit ausgestattete keramische Schlickerzusammensetzung erhalten werden.

Da die pulverisierte Keramik in einer kurzen Zeit dispergiert werden kann, kann eine keramische Schlickerzusammensetzung mit den gewünschten Eigenschaften versehen werden, bei der sich keine übermäßig große spezifische Fläche ausbildet und bei der die Kristallinität der pulverisierten Keramik nicht verschlechtert wird.

Tabelle 1

Claims

1. Keramische Schlickerzusammensetzung, die Folgendes umfasst:
eine pulverisierte Keramik,
ein Dispergiermittel,
ein Bindemittel und
ein Lösungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel ein anionisches Dispergiermittel ist und der Gehalt des anionischen Dispergiermittels derart ist, dass die gesamte Säuremenge desselben 10 bis 150% der gesamten Basenmenge der pulverisierten Keramik entspricht.

2. Keramische Schlickerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser der pulverisierten Keramik 0,01 bis 1 µm beträgt.

3. Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht, die den Schritt des Formens der keramischen Schlickerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 zu einer Schicht auf einem vorbestimmten Substrat, um so die ungesinterte Keramikschicht zu bilden, umfasst.

4. Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der ungesinterten Keramikschicht 0,1 bis 10 µm beträgt.

5. Verfahren zur Erzeugung eines keramischen Mehrschicht-Elektronikbauelements, welches Folgendes umfasst:
einen Schritt des Laminierens der ungesinterten Keramikschichten, die durch das Verfahren zur Erzeugung einer ungesinterten Keramikschicht nach einem der Ansprüche 3 oder 4 erzeugt wurden, mit einer aus einem unedlen Metall bestehenden Innenelektrode;
einen Schritt des Zuschneidens der laminierten ungesinterten Keramikschichten;
einen Schritt des Wärmebehandelns der laminierten ungesinterten Keramikschichten und
einen Schritt des Bildens der Außenelektroden.