DE102011006540A1

DE102011006540A1 - Dielektische Keramik, Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Keramik und Verfahren zur Herstellung eines Pulvers zur Herstellung einer dielektrischen Keramik

Info

Publication number: DE102011006540A1
Application number: DE102011006540A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Nakano; Yasuharu Miyauchi; Tomoko Nakamura
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2011-12-15
Also published as: JP5742373B2; JP2011225435A; US8420560B2; US20110245066A1; CN102219503A

Abstract

Dielektrische Keramik, enthaltend einen Hauptbestandteil und einen Nebenbestandteil. Der Hauptbestandteil enthält eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, und ist dargestellt durch BaO-xTiO₂, weist ein Molverhältnis x von TiO₂ zu BaO von 4,6 bis 8,0 auf und weist bei Röntgenbeugung ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase von 1 oder mehr auf. Der Nebenbestandteil enthält ein Boroxid und ein Kupferoxid, wobei der Boroxidanteil in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt, und der Kupferoxidanteil in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine dielektrische Keramik mit einer Eigenschaft einer niedrigen Sintertemperatur, welche ein Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, das Ag oder dergleichen als Hauptbestandteil aufweist, als eine innere Elektrode verwenden kann, ein Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik und ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers zur Herstellung der dielektrischen Keramik.
Hintergrund
In jüngster Zeit wird ein Hochfrequenzband, auf welches als sogenannte ”Quasi-Mikrowellen” von ungefähr einigen Hundert MHz bis einigen GHz Bezug genommen wird, für Mobiltelefone und andere solche mobile Kommunikationseinrichtungen verwendet, deren Bedarf zunimmt. Folglich gibt es einen Bedarf an Einrichtungen mit guten Hochfrequenzeigenschaften (im Folgenden als ”Hochfrequenzeinrichtungen” bezeichnet) als eine elektronische Einrichtung, wie einem Filter, einem Resonator, einem Kondensator und dergleichen, welche in mobilen Kommunikationseinrichtungen verwendet werden. Des Weiteren besteht mit der sich verringernden Größe der jüngsten mobilen Kommunikationseinrichtungen ein Bedarf daran, die Größe von Hochfrequenzeinrichtungen zu reduzieren.
Betreffend solche Hochfrequenzeinrichtungen wird abhängig von dem beabsichtigten Zweck ein dielektrisches Material mit einer relativen Permittivität von 30 bis 60 in der verwendeten Frequenz und einem niedrigen dielektrischen Verlust gewünscht. Als solch ein dielektrisches Material wird unter Materialien mit einer BaO-TiO₂-Verbindung als Hauptbestandteil, ein dielektrisches Material vorgeschlagen, welches eine BaTi₄O₉- und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält.
Zum Beispiel offenbart die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-70222 eine dielektrische BaO-xTiO₂-Keramik, welche das Auftreten von Rissen unterdrückt, welche eine BaTi₄O₉- und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält, und welche ein Mengenverhältnis von Ba₂Ti₉O₂₀ in Bezug auf die Summe von BaTi₄O₉ und Ba₂Ti₉O₂₀ von weniger als 0,19 aufweist.
Wenn eine Hochfrequenzeinrichtung gebildet wird, muss das Leitermaterial, da das dielektrische Material und das Leitermaterial, welches als die inneren Elektronen und Verdrahtung in der Hochfrequenzeinrichtung dient, gemeinsam gesintert werden, einen höheren Schmelzpunkt als die Sintertemperatur des dielektrischen Materials aufweisen, so dass es nicht während gemeinsamen Sinterns (Co-Sintern) mit dem dielektrischen Material schmilzt. Bei einem dielektrischen BaO-TiO₂-Material beträgt die Sintertemperatur 1000°C oder mehr, was sehr hoch ist. Daher mussten herkömmlicherweise Pd oder Pt, welche einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, jedoch teuer sind, als Leitermaterial verwendet werden. Auf der anderen Seite sind Ag oder eine Legierung, welche Ag als ein Hauptbestandteil aufweist (im Nachfolgenden ”Metall auf der Basis von Ag” bezeichnet) billig, weisen einen niedrigen elektrischen Widerstand auf und können den Verlust aufgrund von Leitung in dem Hochfrequenzbereich reduzieren. Wenn jedoch ein Metall auf Ag-Basis als ein Leitermaterial verwendet wird, weist das Metall auf Ag-Basis einen Schmelzpunkt von ungefähr 900°C, weniger als 1000°C, auf, was niedriger ist als die Sintertemperatur des dielektrischen Materials. Wenn man versucht ein multifunktionales Substrat, welches ein Leitermaterial und ein dielektrisches Material enthält, wobei ein Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie ein Metall auf der Basis von Ag, als innere Elektrode verwendet wird, durch gemeinsames Sintern zu erhalten, ist es daher notwendig, die Sintertemperatur z. B. auf ungefähr 900°C zu reduzieren.
Wenn jedoch ein multifunktionelles Substrat, welches ein Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie ein Metall auf der Basis von Ag, für ein dielektrisches BaO-TiO₂ Material, einschließlich einer BaTi₄O₉- und einer Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase in einem Hauptbestandteil, als innere Elektrode verwendet, gemeinsam gesintert wird, tritt ein Problem auf, dass, wenn eine größere Menge der BaTi₄O₉-Kristallphase und eine kleinere Menge der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthalten ist, das Sintern nicht ausreichend durchgeführt werden kann, auch wenn ein Nebenbestandteil zum Brennen des dielektrischen Materials bei niedriger Temperatur zugegeben wird. Wenn sich daher die dielektrischen Eigenschaften des dielektrischen Materials, wie eine relative Permittivität εr und Qf verschlechtern, verringert sich die mechanische Festigkeit des dielektrischen Materials. Qf wird das Produkt des Qualitätsfaktors Q = 1/tanδ und einer Resonanzfrequenz f ausgedrückt. Wenn sich der dielektrische Verlust verringert, erhöht sich der Qf-Faktor. Der Ausdruck ”dielektrischer Verlust” bedeutet den Verlustleistung der elektronischen Hochfrequenzteile. Daher gibt es einen Bedarf nach dielektrischen Materialien mit niedrigem Verlust, welche einen großen Qf-Faktor aufweisen.
Des Weiteren gibt es auch das Problem, dass, wenn die Sintertemperatur beim gemeinsamen Sintern eines multifunktionalen Substrats, welches ein Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt und ein dielektrisches Material enthält, auf z. B. 960°C oder mehr erhöht wird um ein ausreichendes Sintern durchzuführen, Ag in dem Leitermaterial schmilzt.
Die vorliegende Erfindung wunde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme durchgeführt. Demzufolge ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein dielektrisches Material bereitzustellen, welches in der Lage ist, die elektrischen Eigenschaften und Festigkeit beizubehalten, wobei ein Brennen bei einer niedrigen Temperatur ermöglicht wird, und ein Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik bereitzustellen, ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers zur Herstellung der dielektrischen Keramik bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Eine dielektrische Keramik gemäß eines Gegenstandes der vorliegenden Erfindung umfasst einen Hauptbestandteil, welcher eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält und durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, der Hauptbestandteil weist ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO auf, wobei das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, und wobei der Hauptbestandteil bei der Röntgenbeugung ein Röntgenstrahlbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase aufweist, wobei das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ 1 oder mehr beträgt; und ein Nebenbestandteil, welcher ein Boroxid und ein Kupferoxid enthält, wobei ein Anteil des Boroxids in Bezug auf B₂O₃ in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles liegt, und ein Anteil des Kupferoxids in Bezug auf CuO in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteile bezogen auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles liegt.
Ein Verfahren gemäß eines anderen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung einer dielektrischen Keramik, wobei die dielektrische Keramik einen Hauptbestandteil und einen Nebenbestandteil enthält, der Hauptbestandteil eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält und durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt ist, wobei der Hauptbestandteil ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, und der Nebenbestandteil ein Boroxid und ein Kupferoxid enthält, wobei ein Anteil des Boroxids in Bezug auf B₂O₃ in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles liegt, und ein Anteil des Kupferoxids in Bezug auf CuO in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt. Das Verfahren umfasst die Herstellung eines Hauptbestandteilpulvers, enthaltend eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, durch das Mischen von Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium, mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan; Herstellen einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung durch das Mischen des Hauptbestandteilpulvers und des Nebenbestandteilpulvers, welches Boroxid und Kupferoxid enthält; Herstellen eines geformten Körpers unter Verwendung der dielektrischen keramischen Zusammensetzung; Herstellen eines laminierten Körpers durch laminieren einer Vielzahl der geformten Körper; und Erhalten eines gesinterten Körpers durch Brennen des laminierten Körpers. Ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase erhalten durch Röntgenbeugung des Hauptbestandteilpulvers beträgt 1 oder mehr.
Ein Verfahren gemäß noch eines anderen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung einer dielektrischen Keramik, wobei die dielektrische Keramik einen Hauptbestandteil und einen Nebenbestandteil enthält, der Hauptbestandteil eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält und durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dagestellt wird, der Hauptbestandteil ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, wobei das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, der Nebenbestandteil ein Boroxid und ein Kupferoxid enthält, wobei ein Anteil des Boroxids in Bezug auf B₂O₃ in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt, und ein Anteil des Kupferoxids in Bezug auf CuO in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteilen in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt. Das Verfahren umfasst die Herstellung eines Hauptbestandteilpulvers enthaltend eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase durch Mischen des Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan, und Wärmebehandeln einer resultierenden Pulvermischung bei einer Wärmebehandlungstemperatur T1 in einem Temperaturbereich, welcher die folgende Ungleichung (1) erfüllt; Herstellen einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung durch Mischen des Hauptbestandteilpulvers und des Nebenbestandteils, welches das das Boroxid und das Kupferoxid enthält; Herstellen eines geformten Körpers unter Verwendung der dielektrischen keramischen Zusammensetzung; Herstellen eines laminierten Körpers durch Laminieren einer Vielzahl von geformten Körpern; und Erhalten eines gesinterten Körpers durch Brennen des laminierten Körpers. Wenn eine Partikelgrößenverteilung der resultierenden Pulvermischung gemessen wird, erfüllt ein Indexwert α der Partikelgrößenverteilung der resultierenden Pulvermischung, wenn eine kumulative Partikelgröße bei 10% D₁₀ ist, eine kumulative Partikelgröße bei 50% D₅₀ ist und eine kumulative Partikelgröße bei 90% D₉₀ ist, die folgende Gleichung (2). T1 ≥ 1080 + 42/α (1) α = (D₅₀ – D₁₀)/(D₉₀ – D₁₀) (2).
Ein Verfahren gemäß noch eines anderen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung eines Pulvers zur Herstellungen einer dielektrischen Keramik, wobei das dielektrische keramische Pulver eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält, das dielektrische keramische Pulver durch Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, das dielektrische keramische Pulver ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt. Das Verfahren umfasst das Herstellen einer Ausgangsmaterialpulvermischung durch Mischen eines Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Barium mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan; und Wärmebehandeln der Ausgangsmaterialpulvermischung, um das Pulver zur Herstellung einer dielektrischen Keramik zu erhalten. Ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, erhaltend durch Röntgenbeugung des wärmebehandelten dielektrischen keramischen Pulvers beträgt 1 oder mehr.
Ein Verfahren gemäß noch eines anderen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung eines Pulvers zur Herstellung einer dielektrischen Keramik, wobei das Pulver eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält, das Pulver durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, das Pulver ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, wobei das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt. Das Verfahren umfasst das Herstellen einer Ausgangsmaterialpulvermischung durch das Vermischen von Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium mit Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan; und Wärmebehandeln der Ausgangsmaterialpulvermischung, um das dielektrische keramische Pulver durch Wärmebehandeln der Ausgangsmaterialpulvermischung bei einer Wärmebehandlungstemperatur T1 in einem Temperaturbereich zu erhalten, welcher die obige Ungleichung (1) erfüllt. Wenn eine Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung gemessen wird, erfüllt ein Indexwert α der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung, wenn eine kumulative Partikelgröße bei 10% D₁₀ ist, eine kumulative Partikelgröße bei 50% D₅₀ und eine kumulative Partikelgröße bei 90% D₉₀ ist, die obige Gleichung (2).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt, welcher den Aufbau eines Bandpassfilters zeigt, erhalten unter Verwendung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3 zeigt eine Beziehung zwischen einem Indexwert α und einer Wärmebehandlungstemperatur T1.
Beste Art(en) zur Durchführung der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die nachfolgende Ausführungsform beschränkt.
Dielektrische Keramik
Die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Hauptbestandteil, welcher eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält, und ist durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO von 4,6 oder mehr bis 8,0 oder weniger aufweist, bei der Röntgenbeugung, ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu der maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase von 1 oder mehr aufweist. Zusätzlich umfasst die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Nebenbestandteil, welcher ein Boroxid und ein Kupferoxid umfasst, wobei der Boroxidgehalt in Bezug B₂O₃ 0,5 Massenteile oder mehr zu 5,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils beträgt, und der Kupferoxidbestandteil beträgt in Bezug auf CuO 0,1 Massenteile oder mehr zu 3,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils.
In der vorliegenden Erfindung betrifft der Ausdruck ”dielektrische keramische Zusammensetzung” eine Ausgangsmaterialzusammensetzung einer dielektrischen Keramik. Die dielektrische Keramik, welche ein gesinterter Körper ist, kann erhalten werden, indem die Ausgangsmaterialzusammensetzung gesintert wird. Des Weiteren betrifft ”Sintern” das Phänomen, bei welchem sich die dielektrische keramische Zusammensetzung in einen dichten Körper, welcher als ”ein gesinterter Körper” bezeichnet wird, wandelt. Im Allgemeinen erhöht sich im Vergleich mit der dielektrischen keramischen Zusammensetzung vor dem Erwärmen die Dichte und mechanische Festigkeit des gesinterten Körpers. Des Weiteren betrifft die ”Sintertemperatur” die Temperatur der dielektrischen keramischen Zusammensetzung, bei welcher die dielektrische keramische Zusammensetzung gesintert wird. Zusätzlich bedeutet ”Brennen” eine Wärmebehandlung, durchgeführt zum Zwecke des Sinterns, und ”Brenntemperatur” betrifft die Temperatur der Umgebung, welcher die dielektrische keramische Zusammensetzung während der Wärmebehandlung ausgesetzt wird.
Des Weiteren kann die Bewertung, ob die vorgesinterte dielektrische keramische Zusammensetzung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei einer niedrigen Temperatur gebrannt werden kann (Niedertemperatursinterfähigkeit) auf der Basis bestimmt werden, dass verschiedene dielektrische keramische Zusammensetzung gebrannt werden, während die Brenntemperaturen verändert (verringert) wenden und beobachtet wird, ob die dielektrische keramische Zusammensetzung ausreichend gesintert wird, so dass die dielektrische Keramik eine gewünschte dielektrische Hochfrequenzeigenschaft erhält. Zusätzlich können die dielektrischen Eigenschaften der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis eines Qf-Faktors, der Änderung der Resonanzfrequenz aufgrund der Temperaturänderung (Resonanzfrequenztemperaturkoeffizient τf) und einer relativen Permittivität εr bewertet werden. Der Qf-Faktor und die relative Permittivität εr können gemäß den japanischen industriellen Standards "Verfahren zur Überprüfung der dielektrischen Eigenschaften von feinen Keramiken für Mikrowellen" (JIS R1627, 1996) gemessen werden.
Hauptbestandteil
Der Hauptbestandteil, welcher in der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, ist eine BaO-TiO₂-Verbindung, welche eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält. Indem diese Kristallphasen enthalten sind, ist die Verbindung ein Material mit wenig Verlust mit einer relativen Permittivität εr von 30 oder mehr bis 60 oder weniger und einem hohen Qf-Faktor.
Wenn diese BaO-TiO₂-Verbindung als BaO·xTiO₂ dargestellt wird, wird ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO in BaO·xTiO₂ so eingestellt, dass es 4,6 oder mehr bis 8,0 oder weniger beträgt.
Indem das Molverhältnis x in diesem Bereich eingestellt wird, kann der lineare Ausdehnungskoeffizient und die relative Permittivität εr der hergestellten dielektrische Keramik eingestellt werden und die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften aufgrund der Einstellung des Qf-Faktor kann unterdrückt werden. Typischerweise wird ein elektronisches Teil, wie ein Filter, welches unter Verwendung einer dielektrischen Keramik erhalten wird, auf ein Harzsubstrat durch Löten befestigt. Wenn das Molverhältnis x weniger als 4,6 beträgt, insbesondere wenn der TiO₂-Gehalt in Bezug auf BaO zu niedrig ist, erhöht sich, da der lineare Ausdehnungskoeffizient zu weit unter dem beabsichtigten Wert liegt, der Unterschied zu dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Targetharzsubstrates. Beträgt dagegen das Molverhältnis x mehr als 8, insbesondere wenn der TiO₂-Gehalt in Bezug auf BaO zu hoch ist, ist, obwohl der lineare Ausdehnungskoeffizient sich etwas verringert, die relative Permittivität εr höher als der beabsichtigte Wert, der Qf-Faktor neigt dazu sich zu verringern und die elektrischen Eigenschaften verschlechtern sich. Daher weist der Hauptbestandteil, welcher in der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO in dem Bereich von 4,6 oder mehr bis 8,0 oder weniger auf.
Die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist bei der Röntgenbeugung ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu der maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, welche in dem Hauptbestandteil enthalten sind, von 1 oder mehr auf. Des Weiteren beträgt das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ vorzugsweise 5 oder mehr und noch bevorzugter 7 oder mehr.
Da das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ auf 1 oder mehr festgelegt wird, ist der Anteil der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase größer als der Anteil der BaTi₄O₉-Kristallphase, welche in dem Hauptbestandteil enthalten sind. Daher kann eine dielektrische keramische Zusammensetzung, welche diesen Hauptbestandteil enthält, mit einem Metall auf der Basis von Ag gemeinsam gebrannt werden, bei einer Temperatur, welche niedrig genug ist, dass das Metall auf der Basis von Ag nicht schmilzt. Des Weiteren ermöglicht dies, dass die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche durch Sintern der dielektrischen keramischen Zusammensetzung erhalten wird, ihre dielektrischen Eigenschaften, wie relative Permittivität εr und Qf, beibehält.
Nebenbestandteil
Der in der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthaltenen Nebenbestandteil enthält ein Boroxid und ein Kupferoxid. Der Nebenbestandteil wird als ein Sinterhilfsmittel zur Bildung einer flüssigen Phase während des Brennens der dielektrischen keramischen Zusammensetzung verwendet, welche wie unten beschrieben erhalten wird. Beispiele des Boroxids umfassen B₂O₃. Beispiele des Kupferoxids umfassen CuO. Die Zugabe von des Boroxids und des Kupferoxids, bei welchen es sich um die Nebenbestandteile handelt, als ein Sinterhilfsmittel zur Bildung einer flüssigen Phase während des Brennens, ermöglicht es, dass das Hauptbestandteilpulver, welches eine BaO-TiO₂-Verbindung enthält, gleichzeitig mit einem Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie einem Metall auf der Basis von Ag, gebrannt werden kann. Auf diese Weise kann ein Brennen bei niedriger Temperatur erzielt werden. Indem des Weiteren ein Kupferoxid als der Nebenbestandteil enthalten ist, kann, wenn das Molverhältnis x in BaO·xTiO₂, welches der Hauptbestandteil ist, in dem oben beschriebenen Bereich liegt, das Sintern bei niedriger Temperatur bzw. Niedertemperatursintern erzielt werden, und der Qf-Faktor kann beibehalten werden.
Der Boroxidanteil beträgt in Bezug auf B₂O₃, 0,5 Massenteile oder mehr bis 5,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils. Der Kupferoxidanteil beträgt, in Bezug auf CuO, 0,1 Massenteile oder mehr zu 3,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils. Eine Verschlechterung des Qf-Faktors bedeutet, dass ein größerer Verlust der elektronischen Teile auftritt. Je größer der Qf-Faktor ist, desto mehr wird der Verlust des elektronischen Teils unterdrückt. Das Einstellen der Anteile an Boroxid und Kupferoxid in den obengenannten Bereichen ermöglicht, dass das Niedertemperatursintern der dielektrischen keramischen Zusammensetzung erzielt wird, während der Qf-Faktor der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf einem vorbestimmten Wert entspricht oder mehr (z. B. 10000 GHz) gehalten wird. Daher kann die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei den niedrigen Temperaturen gesintert werden, die für elektronische Teile mit einem Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie ein Metall auf der Basis von Ag, als einer inneren Elektrode eingesetzt werden,.
Obwohl ein geringerer Boroxidanteil wirksamer ist, um die Eigenschaften (Qf-Faktor) des Hauptbestandteils zu nutzen, ist es, wenn der Boroxidanteil weniger als 0,5 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils beträgt, schwierig, das Niedertemperaturbrennen bei einer Temperatur durchzuführen, die ein gemeinsames Brennen mit dem Leitermaterial, wie einem Metall auf der Basis von Ag, ermöglicht und der Qf-Faktor verringert sich ebenfalls. Aus diesem Grund wird der Boroxidanteil auf 0,5 Massenteile oder mehr festgelegt. Obwohl des Weiteren ein hoher Boroxidanteil das Niedertemperaturbrennen vereinfacht, verschlechtern sich, wenn der Boroxidanteilt mehr als 5,0 Masseprozent in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils beträgt, die Eigenschaften (Qf-Faktor) des Hauptbestandteils, und das Niedertemperaturbrennen wird schwieriger und die Dichte nach dem Sintern verschlechtert sich. Aus diesem Grund wird der Boroxidanteil auf 5,0 Massenteile oder weniger festgelegt. Es ist bevorzugt, ein Boroxid mit einem Anteil ungefähr 2,5 Masseprozent einzusetzen.
Obwohl ein geringerer Kupferoxidanteil wirksamer ist, um die Eigenschaften (Qf-Faktor) des Hauptbestandteils auszunutzen, wird es schwierig, das Niedertemperaturbrennen bei einer Temperatur durchzuführen, die das gemensame Brennen mit einem Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie einem Metall auf der Basis von Ag, durchzuführen und der Qf-Faktor verschlechtert sich auch, wenn der Kupferoxidanteil weniger als 0,1 Massenteile beträgt. Aus diesem Grund wird der Kupferoxidanteil auf 0,1 Massenteile oder mehr festgelegt. Obwohl des Weiteren ein größerer Kupferoxidanteil das Niedertemperaturbrennen vereinfacht, verschlechtert sich die Eigenschaften (Qf-Faktor) des Hauptbestandteils, das Niedertemperaturbrennen wird auch schwieriger und die Dichte nach dem Sintern verschlechtert sich, wenn der Kupferoxidanteil mehr als 3,0 Massenteile beträgt. Aus diesem Grund wird der Kupferoxidanteil auf 3,0 Massenteile oder weniger festgelegt. Es ist bevorzugt, ein Kupferoxid mit einem Anteil von ungefähr 1 Massenteil einzuführen.
Zusätzlich zu dem Boroxid und Kupferoxid kann die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Zinkoxid als den Nebenbestandteil enthalten. Beispiele des Zinkoxids umfassen ZnO. Die Zugabe einer kleinen Menge eines Zinkoxids als Nebenbestandteil zusätzlich zu dem Boroxid und Kupferoxid ermöglicht es, dass ein noch niedrigeres Niedertemperaturbrennen erzielt wird. Es ist bevorzugt, dass der Zinkoxidanteil in Bezug auf ZnO, 0,1 Massenteile oder mehr zu 5,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles beträgt.
Obwohl die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Zinkoxid enthalten kann, weist sie kein Glasbestandteil auf.
Gemäß der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch Einstellen des Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnisses I₂₉/I₁₄ auf 1 oder mehr nicht nur eine dielektrische keramische Zusammensetzung mit einem Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie einem Metall auf der Bais von Ag, bei einer Temperatur gebrannt werden, die so niedrig ist, dass das Metall auf der Basis von Ag nicht schmilzt, sondern die dielektrischen Eigenschaften und die mechanische Festigkeit können auch beibehalten werden.
Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik
Das Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben. 1 zeigt ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 1 dargestellt, erzeugt das Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine dielektrische Keramik, enthaltend eine BaO-TiO₂-Verbindung, welche eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase als ein Hauptbestandteil enthält, und ein Boroxid und ein Kupferoxid als Nebenbestandteile. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

(a) Herstellen eines Hauptbestandteilpulvers durch Mischen eines Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Barium mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan als Hauptbestandteil (Schritt S11);
(b) Herstellen einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung aus dem Hauptbestandteilpulver und Nebenbestandteilen (Schritt S12);
(c) Herstellen eines geformten Körpers durch das Aufbringen einer Paste, welche ein Pulver der dielektrischen keramischen Zusammensetzung umfasst, auf ein Substrat (Schritt S13);
(d) Herstellen eines laminierten Körpers durch das Laminieren einer Vielzahl von Grünfolien (Schritt S14); und
(e) Erhalten eines gesinterten Körpers durch Brennen des laminierten Körpers (Schritt S15).

Schritt zur Herstellung des Hauptbestandteilpulver: Schritt S11
In dem Schritt zur Herstellung des Hauptbestandteilpulvers (Schritt S11) wird ein Hauptbestandteilpulver hergestellt, indem ein Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan als der Hauptbestandteil vermischt wird. Der Herstellungsschritt des Hauptbestandteilpulvers (Schritt S11) umfasst einen Schritt der Herstellung einer Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils (Schritt S11-1) und einen Schritt des Wärmebehandelns (Kalzinieren) der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils (Schritt S11-2). Das Hauptbestandteilpulver, welches durch den Herstellungsschritt des Hauptbestandteilpulvers (Schritt S11) erhalten wird, wird als Pulver zur Herstellung der dielektrischen Keramik verwendet.
Schritt zur Herstellung der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils: Schritt S11-1
Bei dem Schritt zur Herstellung der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils (Schritt S11-1) wird eine Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils hergestellt, indem ein Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan als der Hauptbestandteil vermischt wird. Die Ausgangsmaterialien für den Hauptbestandteil der dielektrischen Keramik sind z. B. ein Bariumkarbonat (BaCO₃), ein Titanoxid (TiO₂) oder eine BaO·xTiO₂-Verbindung, oder eine Verbindung, welche sich in diese Oxide durch Brennen (Wärmebehandlung, wie die unten beschriebene Kalzinierung) verwandelt. Beispiele der Verbindungen, welche in diese Oxide verwandelt werden können, wenn sie durch eine Wärmebehandlung wie die unten beschriebene Kalzinierung, gebrannt werden, umfassen Karbonate, Nitrate, Oxalate, Hydroxide, Sulfide und organometallische Verbindungen.
Vorbestimmte Mengen von beiden, dem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium und dem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan, welche als die Hauptbestandteilausgangsmaterialien verwendet werden, werden gewogen und gemischt. Vor dem Mischen wird jedes der Ausgangsmaterialien gewogen, so dass das Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO in der Zusammensetzungsformel BaO·xTiO₂ des dielektrischen keramischen Hauptbestandteils in dem oben beschriebenen Bereich liegt. insbesondere wird das Mischen so durchgeführt, dass, wenn die BaO-TiO₂-Verbindung als BaO·TiO₂ dargestellt wird, das Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO 4,6 oder mehr bis 8,0 oder weniger beträgt. Wie oben beschrieben, kann durch Einstellen des Molverhältnisses x von TiO₂ in Bezug auf BaO in dem obigen Bereich, der lineare Ausdehnungskoeffizient und die relative Permittivität εr und der Qf-Faktor der hergestellten dielektrischen Keramik eingestellt werden, und die Verschlechterung in elektrischen Eigenschaften kann unterdrückt werden. Das Mischen des BaCO₃-Pulvers und des TiO₂-Pulvers kann durch ein Mischverfahren, wie Trockenmischen oder Nassmischen, durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Mischen unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie reinem Wasser oder Ethanol, mit einer Misch/Dispersionsvorrichtung durchgeführt werden, wie mit einer Kugelmühle. Die Mischdauer kann 4 bis 24 Stunden betragen, wenn eine Kugelmühle verwendet wird.
Es ist bevorzugt, die Ausgangsmaterialpulvermischung der Hauptbestandteile des Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Barium und des Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Titan, bei 100°C oder mehr bis 200°C oder weniger, und vorzugsweise 120°C oder mehr bis 140°C oder weniger für ungefähr 12 bis 36 Stunden zu trocknen. Nachdem das Ausgangsmaterialpulver der Hauptbestandteile hergestellt wurde, schreitet das Verfahren mit dem Schritt des Kalzinierens der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils fort (Schritt S11-2).
Schritt des Kalzinierens der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils (Wärmebehandlung): Schritt S11-2
Bei dem Schritt des Kalzinierens (Wärmebehandlung) der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils (Schritt S11-2) wird das Hauptbestandteilpulver durch Kalzinieren (Wärmebehandeln) der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils erhalten. Das Ausgangsmaterialpulver des Hauptbestandteils wird bei einer Temperatur von 1100°C oder mehr bis 1400°C oder weniger für ungefähr 1 bis 10 Stunden kalziniert (wärmebehandelt). Die Kalzinier(Wärmebehandlungs)temperatur beträgt vorzugsweise 1100°C oder mehr bis 1400°C oder weniger, und noch bevorzugter 1100°C oder mehr bis 1350°C oder weniger. Durch das Kalzinieren (Wärmebehandlung) kann ein dielektrisches keramisches Hauptbestandteilpulver erhalten werden, in welchem eine BaO-TiO₂-Verbindung synthetisiert ist. Das Hauptbestandteilpulver, erhalten durch Kalzinieren (Wärmebehandeln) des Ausgangsmaterialpulvers des Hauptbestandteils enthält eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase.
Das Hauptbestandteilpulver wird so hergestellt, dass bei der Röntgenbeugung das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der Ba-Ti₄O₉-Kristallphase zu der maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase 1 oder mehr beträgt. Des Weiteren beträgt das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ vorzugsweise 5 oder mehr und noch bevorzugter 7 oder mehr.
Wenn das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ 1 oder mehr beträgt, enthält das Hauptbestandteilpulver mehr der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase als der BaTi₄O₉-Kristallphase. Daher kann eine dielektrische keramische Zusammensetzung, die unter Verwendung dieses Hauptbestandteilpulvers erhalten wird, mit einem Metall auf der Basis von Ag bei einer Temperatur gemeinsam gebrannt werden, welche niedrig genug ist, dass das Metall auf der Basis von Ag nicht schmilzt, und eine dielektrische Keramik, die durch Sintern der dielektrischen keramischen Zusammensetzung erhalten wird, kann ihre dielektrischen Eigenschaften beibehalten, wie die relative Permittivität εr und Qf und mechanische Festigkeit.
Während des Kalzinierens der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils, gebildet aus einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Barium, und einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan, wird die Wärmebehandlungstemperatur T1 auf einen Temperaturbereich eingestellt, welcher die folgende Ungleichung (1) erfüllt. Wenn des Weiteren eine Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils gemessen wird und eine kumulative Partikelgröße bei 10% D₁₀ ist, eine kumulative Partikelgröße bei 50% D₅₀ und eine kumulative Partikelgröße bei 90% D₉₀ ist, erfüllt ein Indexwert α der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils die folgende Gleichung (2): T1 ≥ 1080 + 42/α (1) α = (D₅₀ – D₁₀)/(D₉₀ – D₁₀) (2)
Der Ausdruck ”kumulative Partikelgröße bei 50%” betrifft die Partikelgröße, bei welcher eine kumulative Häufigkeit der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung 50% erreicht. Dies wird die ”mittlere Partikelgröße” der Partikelgröße für alle Partikel genannt. Der Ausdruck ”kumulative Partikelgröße bei 90%” betrifft die Partikelgröße, bei welcher die kumulative Häufigkeit der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung 90% erreicht. Der Ausdruck ”kumulative Partikelgröße bei 10%” betrifft die Partikelgröße, bei welcher die kumulative Häufigkeit der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung 10% erreicht.
Die Verwendung der kumulativen Partikelgröße bei 10% D₁₀, der kumulativen Partikelgröße bei 50% D₅₀ und der kumulativen Partikelgröße bei 90% D₉₀ der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils und die Verwendung der obigen Gleichung (2), wenn die Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils der Indexwert α ist, wenn die Wärmebehandlungstemperatur T1 in einem Temperaturbereich ist, welcher die obige Ungleichung (1) erfüllt und enthält das Hauptbestandteilpulver mehr der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase als der BaTi₄O₉-Kristallphase. Daher kann eine dielektrische keramische Zusammensetzung, welche unter Verwendung dieses Hauptbestandteilpulvers erhalten wird, mit einem Metall auf der Basis von Ag bei einer Temperatur gemeinsam gebrannt werden, welche niedrig genug ist, dass das Metall auf der basis von Ag nicht schmilzt. Zusätzlich kann eine dielektrische Keramik, die durch das Sintern der dielektrischen keramischen Zusammensetzung erhalten wird, ihre dielektrischen Eigenschaften, wie relative Permittivität εr und Qf, und mechanische Festigkeit beibehalten.
Es ist bevorzugt, dass T1 und α die folgenden Ungleichungen (3) und (4) erfüllen: T1 ≥ 1080 + 62/α (3) α ≥ 0.350 (4)
Durch die Einstellung solchermaßen, dass die obigen Ungleichungen (3) und (4) erfüllt werden, beträgt das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu der maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase in dem Hauptbestandteilpulver 5 oder mehr, so dass die Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase ausreichend hergestellt werden kann.
Nachdem das dielektrische keramische Hauptbestandteilpulver erhalten wurde, schreitet das Verfahren zu dem Schritt der Herstellung der dielektrischen keramischen Zusammensetzung fort (Schritt S12).
Schritt zur Herstellung der dielektrischen keramischen Zusammensetzung: Schritt S12
Bei dem Schritt der Herstellung der dielektrischen keramischen Zusammensetzung (Schritt S12) wird eine dielektrische keramische Zusammensetzung, gebildet aus dem Hauptbestandteil und einem Nebenbestandteil erhalten, indem ein Nebenbestandteilpulver gemischt wird, während gleichzeitig das Hauptbestandteilpulver pulverisiert wird. Durch das Pulverisieren des Hauptbestandteilpulvers wird ein Hauptbestandteilpulver erhalten, welches eine gewünschte mittlere Partikelgröße aufweist. Des Weiteren kann die dielektrische keramische Zusammensetzung erhalten wenden, indem das erhaltene Hauptbestandteilpulver mit einem Boroxid und einem Kupferoxid vermischt wird, welche die Ausgangsmaterialien des Nebenbestandteils in der dielektrischen keramischen Zusammensetzung sind. Die Ausgangsmaterialien des Nebenbestandteils in der dielektrischen keramischen Zusammensetzung werden hergestellt, indem vorbestimmte Mengen beider, des Boroxids und des Kupferoxids, abgewogen werden. Beispiele des Boroxids umfassen B₂O₃. Beispiele des Kupferoxids umfassen CuO. Des Weiteren kann auch eine Verbindung, die sich in ein Boroxid oder ein Kupferoxid verwandelt, wenn sie durch eine Wärmebehandlung, wie der nachfolgend beschriebenen Kalzinierung, gebrannt wird, auch als Nebenbestandteilausgangsmaterial verwendet werden. Als die Ausgangsmaterialien des Nebenbestandteils in der dielektrischen keramischen Zusammensetzung kann zusätzlich zu dem Boroxid und dem Kupferoxid ein Zinkoxid, ein Lithiumoxid, ein Erdalkalimetalloxid oder eine Verbindung verwendet werden, die sich in diese Oxide verwandelt, wenn sie durch eine Wärmebehandlung, wie der nachfolgend beschriebenen Kalzinierung, gebrannt wird. Beispiele der Verbindungen, welche durch Brennen (einer Wärmebehandlung wie der nachfolgend beschriebenen Kalzinierung) in diese Oxide verwandelt werden, umfassen Karbonate, Nitrate, Oxalate, Hydroxide, Sulfide und organometallische Verbindungen.
Das Abwiegen jedes der Nebenbestandteilausgangsmaterialien wird so durchgeführt, dass der Anteil jedes der Nebenbestandteile in der fertigen dielektrischen keramischen Zusammensetzung in dem oben beschriebenen gewünschten Verhältnis (Massenteile) in Bezug auf den Hauptbestandteil liegt. Insbesondere wird das Wiegen so durchgeführt, dass der Boroxidgehalt in Bezug auf B₂O₃ 0,5 Massenteile oder mehr bis 5,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils beträgt und der Kupferoxidgehalt in Bezug auf CuO 0,1 Massenteil oder mehr zu 3,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils beträgt. Des Weiteren wird gegebenenfalls eine vorbestimmte Menge an Zinkoxid (ZnO) für den Nebenbestandteil hergestellt. Das Mischen kann durch ein Trockenmischen oder Nassmischen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Mischen unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie reinem Wasser oder Ethanol, mit einer Misch/Dispersionsvorrichtung, wie einer Kugelmühle, durchgeführt werden. Die Mischdauer kann ungefähr 4 bis 24 Stunden betragen. Die dielektrische keramische Zusammensetzung wird vorzugsweise bei 100°C oder mehr bis 200°C oder weniger getrocknet und noch bevorzugter 120°C oder mehr bis 140°C oder weniger für ungefähr 12 bis 36 Stunden.
Das Pulverisieren kann durchgeführt werden durch ein Pulverisierverfahren, wie ein trockenes Pulverisieren oder nasses Pulverisieren. Zum Beispiel kann das Pulverisieren durch nasses Pulverisieren unter Verwendung eines Lösungsmittels wie reinem Wasser oder Ethanol mit einer Kugelmühle durchgeführt werden. Die Pulverisierdauer ist nicht besonders beschränkt und kann so eingestellt werden, dass ein Hauptbestandteilpulver mit einer gewünschten mittleren Partikelgröße erhalten wird. Zum Beispiel kann die Pulverisierdauer ungefähr 16 bis 100 Stunden betragen. Das Trocknen des Pulvers wird vorzugsweise bei einer Trocknungstemperatur von 100°C oder mehr bis 200°C oder weniger durchgeführt und noch bevorzugter 120°C oder mehr bis 140°C oder weniger, für ungefähr 12 bis 36 Stunden.
Die dielektrische keramische Zusammensetzung, gebildet aus dem Hauptbestandteil und dem Nebenbestandteil, kann bei einer Temperatur von weniger als der unten beschriebenen Brenntemperatur (860°C oder mehr bis 1000°C oder weniger), z. B. bei 600°C oder mehr bis 800°C oder weniger, für 1 bis 10 Stunden kalziniert werden.
Wenn dieses Kalzinieren durchgeführt wird, wird das kalzinierte Pulver pulverisiert und getrocknet, um die dielektrische keramische Zusammensetzung zu erhalten. Das Pulverisieren kann durch ein Pulverisierverfahren durchgeführt werden, wie trockenes Pulverisieren oder nasses Pulverisieren. Zum Beispiel kann das Pulverisieren mit einer Kugelmühle unter Verwendung eines Lösungsmittels, wie reinem Wasser oder Ethanol, durchgeführt werden. Die Pulverisierdauer wird auf 4 bis 24 Stunden festgelegt. Das Trocknen der pulverisierten dielektrischen keramischen Zusammensetzung wird vorzugsweise bei einer Behandlungstemperatur von 100°C oder mehr bis 200°C oder weniger durchgeführt und noch bevorzugter 120°C oder mehr bis 140°C oder weniger, für ungefähr 12 bis 36 Stunden.
Nachdem die dielektrische keramische Zusammensetzung erhalten wurde, schreitet das Verfahren zu dem Schritt zur Herstellung eines geformten Körpers fort (Schritt S13).
Formherstellungsschritt: Schritt S13
Bei dem Schritt der Herstellung eines geformten Körpers (Schritt S13) wird eine Paste, welche ein Pulver der dielektrischen keramischen Zusammensetzung enthält, auf das Substrat aufgebracht, um den geformten Körper herzustellen. Das erhaltene dielektrische keramische Zusammensetzungspulver wird zu einem organischen Bindemittel, wie einem Polyvinylalkoholbindemittel, einem Acrylbindemittel oder einem Ethylzellulosebindemittel, zugegeben. Anschließend wird die resultierende Mischung zu einer Folie geformt, um eine Grünfolie zu erhalten. Beispiele des Verfahrens zur Formung der Grünfolie umfassen nasses Formen, wie ein Folienverfahren und ein Druckverfahren, und einen trocken geformten Körper, wie Pressformen. Nachdem der geformte Körper hergestellt wurde, schreitet das Verfahren zu dem Schritt des Herstellens eines laminierten Körpers fort (Schritt S14).
Herstellungsschritt des laminierten Körpers: Schritt S14
Bei dem Schritt der Herstellung eines laminierten Körpers (Schritt S14) wird eine leitfähige Paste enthaltend Ag auf die geformte Grünfolie aufgebracht, um so eine innere Elektrode mit der gewünschten Form zu bilden. Eine Vielzahl von Grünfolien, auf welche die leitfähige Paste aufgebracht wurde, wird hergestellt, wie notwendig. Diese Grünfolien werden laminiert und gepresst, um einen laminierten Körper zu erhalten. Des Weiteren wird wahlweise eine leitfähige Paste auf diesen laminierten Körper aufgebracht, um so einen Anschluss mit einer vorbestimmten Form zu bilden. Nachfolgend wird der laminierte Körper einer Lösungsmittelentfernungsbehandlung unterworfen, und das organische Lösungsmittel wird aus der leitfähigen Paste durch Trocknen entfernt. Nachdem der laminierte Körper hergestellt ist, schreitet das Verfahren mit dem Schritt des Brennens des laminierten Körpers fort (Schritt S15).
Brennschritt: Schritt S15
Bei dem Brennschritt (Schritt S15) wird das Bindemittel aus dem erhaltenen laminierten Körper entfernt, welcher gebrannt wird, um einen gesinterten Körper zu erhalten. Entsprechend wird die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten. Das Brennen wird vorzugsweise, z. B. in einer Sauerstoffatmosphäre, wie Luft, durchgeführt. Die Brenntemperatur entspricht vorzugsweise dem Schmelzpunkt des Metalls auf der basis von Ag, welches als ein Leitermaterial verwendet wird, oder liegt darunter. Insbesondere beträgt die Brenntemperatur vorzugsweise 860°C oder mehr bis 1000°C oder weniger, noch bevorzugter 880°C oder mehr bis 940°C oder weniger.
Der gesinterte Körper wird abgekühlt, und anschließend wird eine äußere Elektrode und dergleichen wahlweise auf der erhaltenen dielektrischen Keramik gebildet. Die dielektrische Keramik wird in eine gewünschte Abmessung geschnitten, wodurch ein elektronisches Teil mit einer äußeren Elektrode und dergleichen, welche auf der dielektrischen Keramik gebildet ist, vervollständigt wird.
Wenn das Verfahren zur Herstellung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben verwendet wird, kann, da das erhaltene elektronische Teil die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, nicht nur die dielektrische keramische Zusammensetzung mit einem Leitermaterial mit niedrigem Schmelzpunkt, wie einem Metall auf der Basis von Ag, gemeinsam gebrannt wenden, bei einer Temperatur, die niedrig genug ist, dass das Metall auf der Basis von Ag nicht schmilzt, sondern es kann auch ein elektronisches Teil mit ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften und mechanischer Festigkeit bereitgestellt werden.
Elektronisches Teil
Beispiele von Anwendungen des elektronischen Teils, welches unter Verwendung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten wurde, umfassen einen Bandpassfilter für Hochfrequenzkommunikation, welcher z. B. in einem Mobiltelefon verwendet wird. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt, welcher den Aufbau eines Bandpassfilters zeigt, erhalten unter Verwendung der dielektrischen Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 2 dargestellt, umfasst ein Bandpassfilter 10 eine Vielzahl von dielektrischen Schichten 11, eine Spule 12, Kondensatormusterbereiche 13-1 bis 13-3 und eine Durchkontaktierung (Durchkontaktierungsleiter) 14. Die dielektrischen Schichten 11 werden aus der dielektrischen keramischen Zusammensetzung gebildet, welche verwendet wird, um die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu bilden. Die Spule 12 und die Kondensatormusterbereiche 13-1 bis 13-3 werden aus einem Ag-Leiter gebildet. Die Durchkontaktierung 14 ist ein Durchkontaktierungslochbereich, gefüllt mit einem Ag-Leiter, welcher die Leitung zwischen der Spule 12 und den Kondensatormusterbereichen 13-1 bis 13-3 ermöglicht. Die Durchkontaktierung 14 wird mit einem LC-Resonanzschaltkreis gebildet. Der Kondensatormusterbereich 13-1 wird mit der Spule 12 über die Durchkontaktierung (Durchkontaktierungsleiter) 14 verbunden. Obwohl der Kondensatorbereich in dem Bandpassfilter 10 eine Dreischichtstruktur aufweist, ist der Bandpassfilter 10 nicht auf die Dreischichtstruktur beschränkt und kann als eine willkürliche Mehrschichtstruktur ausgebildet sein. Wie oben beschrieben wird bei der Herstellung der dielektrischen Schichten 11 eine dielektrische keramische Zusammensetzung verwendet, welche als Hauptbestandteil eine BaO-TiO₂-Verbindung verwendet, bei welcher das Verhältnis der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase größer ist als die der BaTi₄O₉-Kristallphase. Daher kann der Bandpassfilter 10 durch gemeinsames Brennen der oben beschriebenen dielektrischen keramischen Zusammensetzung mit der Spule 12, den Kondensatormusterbereichen 13-1 bis 13-3 und der Durchkontaktierung 14 erhalten werden, so dass die dielektrischen Eigenschaften und Festigkeit der dielektrischen Schichten 11 beibehalten werden können.
Die Vielzahl der dielektrischen Schichten 11 werden unter Verwendung einer dielektrische keramischen Zusammensetzung hergestellt, wobei, wenn die BaO-TiO₂-Verbindung, welche in dem Hauptbestandteil enthalten ist, durch die Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO 4,6 oder mehr bis 8,0 oder weniger beträgt, ein Boroxidgehalt beträgt in Bezug auf B₂O₃ 0,5 Massenteile oder mehr zu 5,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils und ein Kupferoxidgehalt beträgt in Bezug auf CuO 0,1 Massenteile oder mehr zu 3,0 Massenteile oder weniger in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils. Wenn z. B. ein FR-4-Güteharzsubstrat aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 13 ppm/°C gebildet wird und ein Harzsubstrat, welches aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 10 ppm/°C gebildet ist, als das Harzsubstrat verwendet wird, auf welchem der Bandpassfilter 10 befestigt wird, beträgt, wenn der Bandfilter 10 auf das Harzsubstrat gelötet wird, der lineare Ausdehnungskoeffizient des hergestellten Bandfilters 10 ungefähr 10 ppm/°C, so dass der Unterschied mit dem Harzsubstrat reduziert werden kann. Daher kann, auch wenn ein Thermo-Schock-Test unter Temperaturbedingungen von –55°C oder mehr bis 125°C oder weniger und 1000 Testzyklen durchgeführt wird, das Auftreten von Rissen in den dielektrischen Schichten 11 unterdrückt werden und der Lötbereich zwischen dem Bandfilter 10 und dem Harzsubstrat kann daran gehindert werden, abzureißen.
Die dielektrische Keramik der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf das elektronische Teil, welches in 2 dargestellt ist, beschränkt, bei welchem die dielektrische Schicht 11 und die innere Elektrode abwechselnd laminiert sind. Die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann vorzugsweise in anderen elektronischen Teilen verwendet werden, solange solch ein elektronischer Teil eine dielektrische Schicht 11 verwendet. Des Weiteren kann die dielektrische Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise auch in einem elektronischen Teil verwendet werden, in welchem Extraelemente extern separat befestigt werden.
Beispiel
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und das Vergleichsbeispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Beispiele 1-1 bis 1-6: Der Indexwert α der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils und Bewertung der Misch- und Dispersionseigenschaften
Ein 99,2% reines BaCO₃-Pulver und ein 99,8% reines TiO₂-Pulver wurden als Ausgangsmaterialpulver des Hauptbestandteiles abgewogen, so dass die Zusammensetzungsformel BaO·xTiO₂ betrug. Die Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteils wurden unter Verändern der Misch- und Dispergierbedingungen einer Misch/Dispergiervorrichtung, welche ZrO₂-Kugeln verwendet, hergestellt. Die Behandlungsbedingungen der Misch/Dispergiermaschine wurden so eingestellt, dass die Misch- und Dispergiereigenschaften in einer Reihenfolge der Behandlungsbedingungen von a bis f zunahmen.
Die Partikelgrößenverteilung
Die Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteils wurden unter Verwendung eines Laserdiffraktionspartikelgrößenverteilungsanalysators gemessen (Markenname: Microtrac X100, hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.). Der Indexwert α der Partikelgrößenverteilung wurde aus den Messergebnissen der Ausgangspulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteils errechnet. Die errechneten Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Aus Tabelle 1 wird deutlich, dass der Indexwert α in der Reihenfolge der Behandlungsbedingungen von a bis f der Misch/Dispergiermaschine zunahm. Daher wurde bestätigt, dass der Indexwert α zunimmt, wenn die Misch- und Dispergiereigenschaften der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis f) des Hauptbestandteiles ansteigen.
Die Dispersionseigenschaften der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteils wurden unter Verwendung eines Röntgenstrahlmikroanalysators gemessen (EPMA: Elektronenstrahlmikroanalyse). Basierend auf EPMA wurde der elementare Verteilungszustand von Ba und Ti in den Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles für einen quadratischen 200 μm (200 μm × 200 μm) Bereich der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles bestätigt, um einen Variationskoeffizient (Standardabweichung σ/Durchscnitt) zu berechnen, erhalten durch das Teilen der Standardabweichung σ der Röntgenintensität für jedes Element durch die mittlere Röntgenintensität für jedes Element. Die Messergebnisse des Variationskoeffizienten sind in Tabelle 1 dargestellt. Je kleiner der Wert des Variationskoeffizienten ist, welcher die relative Dispersion darstellt, desto geringer ist die Menge an elementarer Trennung. Wie in Tabelle 1 dargestellt, nehmen die Dispersionseigenschaften Ba und Ti in der Reihenfolge der Behandlungsbedingungen von a bis f der Misch/Dispersionsvorrichtung zu.
Hierdurch wird bestätigt, dass ein Zusammenhang zwischen dem Indexwert α, bestimmt aus den Messergebnissen der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles und dem gemischten Dispersionszustand der Elemente in den Ausgangsmaterialpulvermischungen des Hauptbestandteiles, besteht, wobei sich die gemischten Dispersionszustände von Ba und Ti verbessern, wenn sich der Indexwert α, bestimmt aus den Messergebnissen der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles, erhöht.
Des Weiteren wurde durch Messen der spezifischen Oberfläche der Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles durch ein BET-Verfahren bestätigt, dass die Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles feine Pulver waren, mit einem guten gemischten Dispersionszustand.
Beispiel 2-1 bis 2-6: Ermittlung des Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnisses des wärmebehandeltem Hauptbestandteilpulvers
Die Ausgangsmaterialpulvermischungen (A bis F) des Hauptbestandteiles wurden in einem Temperaturbereich von 1170°C bis 1250°C kalziniert (wärmebehandelt). Die Beugungspeakintensitäten der BaTi₄O₉-Kristallphase und der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, gebildet in dem wärmebehandelten Hauptbestandteilpulver (A bis F) wurden unter Verwendung einer Röntgenbeugungsvorrichtung, die ein Cu-Rohr verwendet, verglichen. Während des Vergleichs wurden die jeweiligen maximalen Beugungspeaks der Kristallphasen benutzt. Betreffend die BaTi₄O₉-Kristallphase wurde, basierend auf den maximalen Beugungspeakwerten, angegeben in dem Referenzcode 01-077-1565 einer ICDD(International Center for Diffraction Data)-Karte, die Intensität (I₁₄) in der Nähe von 2θ = 30,106 (°) verwendet. Betreffend die Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase wurde, basierend auf den maximalen Beugungspeakwert, angegeben in dem Referenzcode 01-076-1424 einer ICDD-Karte, die Intensität (I₂₉) in der Nahe von 2θ = 28,583 (°) verwendet. Unter Verwendung dieser Werte wurde ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ berechnet. Die Ergebnisse der Berechnung des Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnisses I₂₉/I₁₄ ist in Tabelle 2 dargestellt. In Tabelle 2 gibt eine Markierung SS ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ von 5 oder mehr an, eine Angabe AA gibt ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ von 1 oder mehr bis weniger als 5 an und eine Angabe BB gibt ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ von weniger als 1 an.
Wie in Tabelle 2 dargestellt, wunde gezeigt, dass je höher die Temperatur ist, bei welcher die Kalzinierung (Wärmebehandlung) durchgeführt wurde, desto höher der Beugungspeak der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase in Bezug auf den Beugungspeak der BaTi₄O₉-Kristallphase war. Es wird jedoch auch gezeigt, dass je größer die verwendete Menge der Ausgangsmaterialpulvermischung des Hauptbestandteils mit einem großen Index wert α war, desto mehr Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase wurde bei einer niedrigen Temperatur erzeugt. Des Weiteren war es in Beispiel 2-1 unmöglich, ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ von 5 oder mehr zu erzielen, auch wenn die Temperatur auf 1250°C erhöht wurde. Es wurde daher gezeigt, dass, um ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ von 5 oder mehr zu erhalten, es notwendig ist, einen Indexwert α von 0,350 oder mehr zu haben. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Indexwert α und der Wärmebehandlungstemperatur T1. In 3 zeigt die feste Linie die Gleichung T1 = 1080 + 42/α und die gestrichelte Linie zeigt die Gleichung T1 = 1040 + 62/α. Wie in 3 dargestellt, wurde gezeigt, dass wenn die Wärmebehandlungstemperatur T1 höher als die Gleichung 1080 + 42/α (feste Linie in 3) war, das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ auf 1 oder mehr festgesetzt werden konnte, so dass der maximale Beugungspeak der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase dem maximalen Beugungspeak der BaTi₄O₉-Kristallphase entsprach oder darüber lag war. Zusätzlich wurde gezeigt, dass wenn der Indexwert α 0,350 oder mehr betrug, und T1 in einem Temperaturbereich entsprechend der Gleichung 1040 + 62/α (gestrichelte Linie in 3) oder mehr betrug, das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ auf 5 oder mehr eingestellt werden konnte.
Beispiele 3-1 bis 3-4 und das Vergleichsbeispiel 3-1: Dichte und Festigkeit der dielektrischen Keramik und Bewertung der dielektrischen Eigenschaften
Proben (Bezug nehmend auf Beispiele 3-1 bis 3-4 und Vergleichsbeispiel 3-1), deren Kristallphasenzustände unterschiedlich waren, wurden hergestellt, wobei Röntgenbeugung an den Hauptbestandteilpulvern durchgeführt wunden, die kalziniert waren (wärmebehandelt). B₂O₃ und CuO wurden als Nebenbestandteil nass gemischt, während gleichzeitig die Hauptbestandteilpulver pulverisiert wurden. Die dielektrische keramische Zusammensetzung dieses Hauptbestandteils und des Nebenbestandteils wurden erneut kalziniert und anschließend wieder pulverisiert. Ein organisches Bindemittel wurde zu den erhaltenen Pulvern zugegeben, um einen trocken geformten Körper herzustellen. Des Weiteren wurde ein anderes organische Bindemittel zugegeben und die vorher geformten Körper wurden auf einem Polyethylenterephthalat(PET)substrat hergestellt. Auf einigen dieser geformten Formenkörper wurde eine leitfähige Paste mit Ag als ein Hauptbestandteil als ein Leitermaterial aufgebracht. Eine geeignete Anzahl an Folien wurde anschließend laminiert und gepresst, um einen folienlaminierten geformten Körper, enthaltend eine leitfähige Paste, herzustellen. Für die restlichen geformten Folienkörper ohne Beschichtung mit einer leitfähigen Paste mit Ag als ein Hauptbestandteil, wurde eine geeignete Anzahl dieser Folien laminiert und gepresst, um einen folienlaminierten geformten Körper herzustellen, welcher keine leitfähige Paste enthielt. Der getrocknete geformte Körper, der folienlaminiert geformte Körper, enthaltend eine leitfähige Paste, und der folienlaminierte geformte Körper, welcher keine leitfähige Paste enthielt, wurden bei einer Referenztemperatur (A) °C (930°C) gebrannt, bei welcher Ag nicht schmilzt. Für eine Probe (dielektrische Keramik), welche durch Brennen des folienlaminierten geformten Körpers erhalten, welcher keine leitfähige Paste enthielt, wurde die Dichte und die Dreipunkt-Biegefestigkeit der dielektrischen Keramik gemessen. Des Weiteren wurden, unter Verwendung einer Probe (dielektrische Keramik), erhalten durch Brennen des getrockneten geformten Körpers, die dielektrischen Eigenschaften (relative Permittivität εr und Qualitätsfaktor Qf), basierend auf einem Resonatorverfahren, gemessen. Zusätzlich wurde für eine Probe (dielektrische Keramik), welche durch Brennen des folienlaminierten geformten Körpers, enthaltend eine leitfähige Paste erhalten wurde, bestätigt, ob das Ag, welches in der leitfähigen Paste enthalten war, geschmolzen war oder nicht. Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse für das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der Hauptbestandteilpulver, welche in den Beispielen 3-1 bis 3-4 und dem Vergleichsbeispiel 3-1 verwendet wurde, das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der dielektrischen Keramiken, die Dichte dieser, die Dreipunkt-Biegefestigkeit dieser, die dielektrischen Eigenschaften (relative Permittivität εr und Qualitätsfaktor Qf) dieser und den Zustand der Ag-Schmelze.
Wie in Tabelle 3 dargestellt, wunde bestätigt, dass sich, wenn das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer dielektrischen Keramik weniger als 1 betrug, die Dichte, Festigkeit und die dielektrischen Eigenschaften (relative Permittivität εr und Qualitätsfaktor Qf) der dielektrischen Keramik verschlechterten (Bezug nehmend auf Vergleichsbeispiel 3-1). Des Weiteren wurde, wenn das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ des Hauptbestandteilpulvers in der dielektrischen keramischen Zusammensetzung weniger als 1 beträgt, das Pulver nicht ausreichend bei der Referenztemperatur A (930°C) gesintert. Da das Pulver der dielektrischen keramischen Zusammensetzung zusätzlich nicht ausreichend gesintert war, wenn es bei einer Temperatur von (970°C) 40°C mehr als die Referenztemperatur A gesintert wurde, schmolz das Ag-Leitermaterial (Bezug nehmend auf Vergleichsbeispiel 3-1). Wenn im Gegensatz dazu ein Pulver mit einem hohen Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ als Hauptbestandteilpulver der dielektrischen Keramik verwendet wurde, nahm das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der dielektrischen Keramik auch zu (Bezug nehmend auf Beispiele 3-1 bis 3-4). Es wurde daher gezeigt, dass durch die Verwendung eines Pulvers mit einem hohen Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ für das Hauptbestandteilpulver eines Pulvers der dielektrischen Keramik, das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ der dielektrischen Keramik auch zunahm, und die Dichte, Festigkeit und die dielektrischen Eigenschaften (relative Permittivität εr und Qualitätsfaktor Qf) der dielektrischen Keramik verbessert werden konnten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5-70222 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Verfahren zur Überprüfung der dielektrischen Eigenschaften von feinen Keramiken für Mikrowellen” (JIS R1627, 1996) [0020]

Claims

Dielektrische Keramik, umfassend: einen Hauptbestandteil, welcher eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält und durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt ist, wobei der Hauptbestandteil ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, und der Hauptbestandteil bei der Röntgenbeugung ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungsintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase aufweist, wobei das Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₄₁ oder mehr beträgt; und einen Nebenbestandteil, welcher ein Boroxid und ein Kupferoxid enthält, wobei ein Anteil des Boroxids in Bezug auf B₂O₃ in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles liegt, und ein Anteil des Kupferoxids in Bezug auf CuO in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt.
Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Keramik, wobei die dielektrische Keramik einen Hauptbestandteil und einen Nebenbestandteil enthält, der Hauptbestandteil eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält und durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt ist, wobei der Hauptbestandteil ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, und der Nebenbestandteil ein Boroxid und ein Kupferoxid enthält, wobei ein Anteil des Boroxids in Bezug auf B₂O₃ in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles liegt, und ein Anteil des Kupferoxids in Bezug auf CuO in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen eines Hauptbestandteilpulvers, enthaltend eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase durch Vermischen eines Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Barium mit einem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan; Herstellen einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung durch Mischen des Hauptbestandteilpulvers und des Nebenbestandteils, welcher das Boroxid und das Kupferoxid enthält; Herstellen eines geformten Körpers unter Verwendung der dielektrischen keramischen Zusammensetzung; Herstellen eines laminierten Körpers durch Laminieren einer Vielzahl von geformten Körper; und Erhalten eines gesinterten Körpers durch Brennen des laminierten Körpers, wobei ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, erhalten durch Röntgenbeugung des Hauptbestandteilpulvers, 1 oder mehr beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer dielektrischen Keramik, wobei die dielektrische Keramik einen Hauptbestandteil und einen Nebenbestandteil enthält, der Hauptbestandteil eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält und durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, der Hauptbestandteil ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, der Nebenbestandteil ein Boroxid und ein Kupferoxid enthält, wobei ein Anteil des Boroxids in Bezug auf B₂O₃ in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteiles liegt, und ein Anteil des Kupferoxids in Bezug auf CuO in dem Bereich von 0,1 bis 3,0 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Hauptbestandteils liegt, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen eines Hauptbestandteilpulvers, enthaltend eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, durch Vermischen des Ausgangsmaterialpulvers, enthaltend Barium mit dem Ausgangsmaterialpulver, enthaltend Titan, und Wärmebehandeln einer resultierenden Pulvermischung bei einer Wärmebehandlungstemperatur T1 in einem Temperaturbereich, welcher die Ungleichung (1) erfüllt; Herstellen einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung durch Mischen des Hauptbestandteilpulvers und des Nebenbestandteils, welcher das Boroxid und das Kupferoxid enthält; Herstellen eines geformten Körpers durch Verwenden der dielektrischen keramischen Zusammensetzung; Herstellen eines laminierten Körpers durch Laminieren einer Vielzahl von geformten Körper; und Erhalten eines gesinterten Körpers durch Brennen des laminierten Körpers, wobei wenn eine Partikelgrößenverteilung der resultierenden Pulvermischung gemessen wird, ein Indexwert α der Partikelgrößenverteilung der resultierenden Pulvermischung, wenn eine kumulative Partikelgröße bei 10% D₁₀ ist, eine kumulative Partikelgröße bei 50% D₅₀ ist und eine kumulative Partikelgröße bei 90% D₉₀ ist, die Gleichung (2) erfüllt: T1 ≥ 1080 + 42/α (1) α = (D₅₀ – D₁₀)/(D₉₀ – D₁₀) (2).
Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Keramik nach Anspruch 3, wobei T1 und α die Ungleichungen (3) und (4) erfüllen: T1 ≥ 1040 + 62/α (3) α ≥ 0.350 (4).
Verfahren zur Herstellung eines Pulvers zur Herstellung einer dielektrischen Keramik, wobei das dielektrische keramische Pulver eine BaTi₄O₉-Kristallphase und eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält, das dielektrische keramische Pulver durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt ist, das dielektrische keramische Pulver ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen einer Ausgangsmaterialpulvermischung durch Mischen des Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Barium mit Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan; und Wärmebehandeln der Ausgangsmaterialpulvermischung, um ein dielektrisches keramisches Pulver zu erhalten, wobei ein Röntgenbeugungspeakintensitätsverhältnis I₂₉/I₁₄ einer maximalen Beugungspeakintensität (I₁₄) der BaTi₄O₉-Kristallphase zu einer maximalen Beugungspeakintensität (I₂₉) der Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase, erhalten durch Röntgenbeugung des wärmebehandelten dielektrischen keramischen Pulvers, 1 oder mehr beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Pulvers zur Herstellung einer dielektrischen Keramik, wobei das dielektrische keramische Pulver eine Ba₂Ti₉O₂₀-Kristallphase enthält, das dielektrische keramische Pulver durch eine Zusammensetzungsformel (BaO·xTiO₂) dargestellt wird, das dielektrische keramische Pulver ein Molverhältnis x von TiO₂ in Bezug auf BaO aufweist, das Molverhältnis x in dem Bereich von 4,6 bis 8,0 liegt, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen einer Ausgangsmaterialpulvermischung durch Mischen des Ausgangsmaterialpulvers enthaltend Barium mit dem Ausgangsmaterialpulver enthaltend Titan; und Wärmebehandeln der Ausgangsmaterialpulvermischung, um das dielektrische keramische Pulver durch Wärmebehandeln der Ausgangsmaterialpulvermischung bei einer Wärmebehandlungstemperatur T1 in einem Temperaturbereich zu erhalten, welcher die Ungleichung (1) erfüllt, wobei wenn eine Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung gemessen wird, ein Indexwert α der Partikelgrößenverteilung der Ausgangsmaterialpulvermischung, wenn eine kumulative Partikelgröße bei 10% D₁₀ ist, eine kumulative Partikelgröße bei 50% D₅₀ ist und eine kumulative Partikelgröße bei 90% D₉₀ ist, die Gleichung (2) erfüllt: T1 ≥ 1080 + 42/α (1) α = (D₅₀ – D₁₀)/(D₉₀ – D₁₀) (2).
Verfahren zur Herstellung eines Pulvers zur Herstellung einer dielektrischen Keramik nach Anspruch 6, wobei T1 und α die Ungleichungen (3) und (4) erfüllen: T1 ≥ 1040 + 62/α (3) α ≥ 0.350 (4).