DE3317963A1

DE3317963A1 - Keramikkondensator mit schichtaufbau

Info

Publication number: DE3317963A1
Application number: DE19833317963
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Kyoto Azuma; Susumu Fukui Mori; Goro Yawata Kyoto Nishioka; Yukio Kyoto Sakabe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-04-04
Filing date: 1983-05-17
Publication date: 1984-10-11
Also published as: DE3317963C2; JPS59184511A; JPS6314856B2; US4451869A

Description

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER ' -Murat·? Ma-riuf . ~ FP-I

Beschreibung

Gegenstand der Erfindung ist ein Keramikkondensator mit Schichtaufbau und insbesondere ein Keramikschichtkondensator mit inneren Elektroden aus einem Nichtedelmetall und mit den inneren Elektroden verbundenen gebrannten äußeren Kupferelektroden..

Ein Keramikkondensator mit Schichtaufbau, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt typischerweise eine Vielzahl von inneren Elektroden 1. Zwischen den inneren Elektroden 1 sind Keramikschichten 2 angeordnet. Die inneren Elektroden 1 sind mit jeweils einer der äußeren Elektroden 3 verbunden.

Zur Herstellung eines solchen Keramikkondensators mit Schichtaufbau kann man beispielsweise das folgende Verfahren anwenden. Man bildet mit Hilfe eines Siebdruck-Verfahrens, eines Rakelverfahrens, eines Sprühverfahrens oder dergleichen ungebrannte Keramikschichten oder -blätter mit einer Dicke von etwa 50 bis 100 μΐη und bedruckt diese ungebrannten Keramikschichten mit einer Paste, die ein Metallpulver enthält, welches die inneren Elektroden bilden soll. Dann wird eine Vielzahl der in dieser Weise erhaltenen bedruckten Keramikschichten aufeinandergestapelt und durch Anwendung von Wärme und Druck zu einem monolithischen Aufbau verbunden. Der in dieser Weise erhaltene monolithischen Aufbau wird bei einer Temperatur im Bereich von 1250 bis 1400⁰C in der natürlichen Umgebungsatmosphäre unter Bildung eines Sinterkörpers gebrannt, dessen Endoberflächen mit einer Paste bestrichen werden, die dann zur Bildung der mit den entsprechenden inneren Elektroden 1 verbundenen äußeren Elektroden 3 gebrannt wird.

TER MEER ■ MÜLLER ■ STEINMEISTE^ - Surata Mattuf. - FP-I 811

-A-

In diesem Fall ist es erforderlich, daß die Materialien zur Ausbildung der inneren Elektroden die folgenden Anforderungen erfüllen:

(1) Die Materialien müssen Schmelzpunkte aufweisen, die oberhalb der Temperatur liegen, bei der das Keramikmaterial zu sintern beginnt.

(2) Die Materialien dürfen im Kontakt mit dem Keramikmaterial nicht oxidieren oder damit reagieren, selbst wenn sie in der natürlichen Umgebungsatmosphäre auf eine Temperatur von etwa 1300⁰C erhitzt werden.

Die Materialien zur Bildung der inneren Elektroden 1, die die oben angesprochenen Anforderungen erfüllen, umfassen Edelmetalle, wie Palladium, Platin, Silber-Palladium-Legierungen und dergleichen. Solche Edelmetalle werden für die inneren Elektroden 1 von vielen herkömmlichen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau verwendet. · 20

Wenngleich die oben angesprochenen Edelmetalle ausgezeichnete Eigenschaften als Materialien für die inneren Elektroden 1 besitzen, hat der Anteil der Edelmetalle an den Kosten des Keramikkondensators mit Schichtaufbau aufgrund ihres hohen Preises 20 bis 50 % erreicht, was zu einer entsprechenden Preiserhöhung führt.

Zur Lösung dieser Probleme sind Versuche unternommen wor-. den, billige Nichtedelmetalle als Materialien für die inneren Elektroden 1 zu verwenden. Wenn beispielsweise. Nickel als Nichtedelmetall verwendet wird, wird es beim Erhitzen in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb 300⁰C oxidiert und reagiert mit dem Keramikmaterial, so daß es nicht möglich ist, in geeigneter Weise innere Elektroden zu bilden. Zur Verhinderung

TER MEER · MÜLLER · STEINMElSTEi= · - Murata" Manuf. - FP-181 1

der Oxidation des Nickels sollte das Keramikmaterial zusammen mit dem Material für die inneren Nickelelektroden 1 in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden, wobei jedoch im allgemeinen die Keramikmaterialien derart stark reduziert werden, daß ihr spe-

zifischer Widerstand auf 10 bis 10 Cl «cm vermindert wird, so daß es nicht möglich ist, sie als Isolierstoff für Kondensatoren zu verwenden.

Andererseits werden die oben beschriebenen äußeren Elektroden 3 durch einen Brennvorgang gebildet. Im allgemeinen wird als Material zur Herstellung dieser äußeren Elektroden 3 eine Silber oder eine Silber-Palladium-Legierung enthaltende Paste verwendet. Die Paste wird aufgetragen und dann gebrannt. Dies ist das allgemeine Verfahren. Ebenso wie im Fall der inneren Elektroden 1 ist jedoch die Verwendung der kostspieligen Edelmetalle für den Preisanstieg solcher Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau verantwortlich. Weiterhin ergeben sich Nachteile dadurch, daß, wenn ein solcher Keramikkondensator mit Schichtaufbau in Form eines Chip-artigen Bestandteils auf eine bedruckte Leiterplatte oder dergleichen aufgelötet werden soll, eine erhebliche Menge des die äußeren Elektroden 3 bildenden Silbers oder der Silber-Palladium-Legierung durch Eindiffundieren in das Lotmaterial verlorengeht. Wenn weiterhin ein Nichtedelmetall, wie Nickel, Eisen, Kobalt und dergleichen in der oben beschriebenen Weise zur Ausbildung der inneren Elektroden 1 verwendet wird, ergeben sich Schwierigkeiten durch eine schlechte elektrische Verbindung, da diese Nichtedelmetalle eine schlechte Affinität für die Edelmetalle der äußeren Elektroden 3 aufweisen.

Zur Lösung dieser Probleme der äußeren Elektroden 3 ist der Versuch unternommen worden, billiges Kupfer als Ma-

vj ν? ι / α α ο

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Mura-.a Manuf. . - FP-181

terial für die äußeren Elektroden 3 uu verwenden. Die Bildung der äußeren Elektroden 3 aus Kupfer durch Brennen einer Kupferpaste hängt jedoch wesentlich von der Entwicklung der zusammen mit dem Kupferpulver in einer solchen Paste enthaltenen Glasfritte ab. Wenn die äußeren Kupferelektroden 3 durch Brennen einer Kupferpaste in der natürlichen Umgebungsatmosphäre unter Verwendung von Bleiborosilikat, einem repräsentativen Vertreter einer Glasfritte, hergestellt werden, wird das Kupfer unter Bildung von Kupferoxid oxidiert. Daher ist dieses Material wegen der Steigerung des elektrischen Widerstands nicht zur Bildung der Elektroden geeignet. Wenngleich man daran denken könnte, eine Kupferpaste in einer neutralen oder schwach reduzierenden Atmosphäre zu brennen, ergeben sich auch in diesem Fall Nachteile, wie eine Reduktion des Keramikmaterials, eine Verminderung des Isolationswiderstands des Keramikmaterials und eine Steigerung des dielektrischen Verlusts.

Zur Lösung dieses Problems schlägt die US-PS 4 353 153 vor, eine Nickel- oder Kupferpaste auf die Endoberflächen des ungebrannten Keramikkörpers, mit Schichtaufbau, . der nichtreduzierende Substanzen als isolierendes Material enthält, aufzutragen und dann in einer neutralen oder schwach reduzierenden Atmosphäre zu brennen, Die in dieser Patentschrift beschriebene Paste ist in der Weise gebildet, daß man pulverförmiges Nickel oder Kupfer, eine Glasfritte aus Bariumborosilikat oder Bariumalumosilikat und Mangan unter Bildung eines An-Strichmaterials mit einem organischen Träger vermischt. Nach der Lehre dieser Patentschrift wird ein Keramikkondensator mit Schichtaufbau in der Weise gebildet, daß man eine Nickel- oder Kupferpaste auf eine isolierende Schicht aus einer ungebrannten Keramik, die aus BaTiO₃, CaZrO₃, BaCO₃ und MnO₂ besteht, aufträgt, dann

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTFR Muratn Msnuf . - FP-1811

durch Aufeinanderstapeln einer Vielzahl solcher ungebrannter Schichten einen Körper mit Schichtaufbau bildet, dann die oben beschriebene Nickelpaste auf die Endoberflächen des Schichtkörpers aufträgt und anschließend den erhaltenen Aufbau während 5 Stunden in einer Argonatmosphäre bei 135O⁰C brennt.

Wenngleich dieses Verfahren in dem Fall erfolgreich sein kann, daß zur Ausbildung der Anschlußelektroden eine Nickelpaste verwendet wird, ist es für die Anwendung einer Kupferpaste nicht geeignet, da der Schmelzpunkt des Kupfers mit 1083⁰C niedriger ist als derjenige von nickel (1453°C), so daß die Bildung der Elektroden unmöglich ist, da das Kupfer dann schmilzt, wenn die Anschlußelektroden zusammen mit dem ungebrannten Keramikkörper mit Schichtaufbau gebrannt werden, wie es oben erläutert worden ist. Wenngleich die Nickelelektroden an sich verwendet werden können, besitzen sie den Nachteil, daß sie in der Praxis nicht durch Löten mit einer Schaltkreisplatte verbunden werden können, so daß sich die Notwendigkeit ergibt, eine für den Lötvorgang geeignete Metallschicht, wie eine Silberschicht oder dergleichen, auf den Nickelelektroden auszubilden.

Andererseits ist ein Verfahren als möglich anzusehen, bei dem zur Ausbildung der äußeren Elektroden eine Kupferpaste auf den Endoberflächen des Schichtkörpers aus einer nichtreduzierenden Keramik, der bereits gebrannt worden und innere Elektroden aus einem Nichtedelmetall aufweist, gebrannt wird. In diesem Fall sind Bariumalumosilikat-Derivate als Glasfritte verwendet worden. Bei Anwendung einer solchen Glasfritte können jedoch äußere Elektroden mit zufriedenstellenden elektrischen Eigenschaften nicht auf dem Schichtkörper aus der nichtreduzierenden Keramik gebildet werden.

ο ο i /α υ ο

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER - Murata Manuf. - FP-1811

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Keramikkondensator mit Schichtaufbau der eingangs angegebenen Gattung zu bilden/ der die Nachteile der oben angesprochenen herkömmlichen Keramikkondensatoren dieser Art nicht aufweist und unter Anwendung billiger und einfacher Ausgangsmaterialien hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden merkmale des Keramikkondensators gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstands.

Die Erfindung betrifft somit einen Keramikkondensator mit Schichtaufbau oder Keramikschichtkondensator, der auf einem Schichtkörper aus einer nichtreduzierenden isolierenden Keramik mit inneren Elektroden aus einem Nichtedelmetall, wie Nickel, Eisen, Kobalt oder dergleichen, äußere Elektroden aus gebranntem Kupfer bzw. einer gebrannten Kupferpaste, aufweist.

Erfindungsgemäß wird in den gebrannten Kupferelektroden als Glas eine Zinkborosilxkatglasfritte verwendet. Durch die Anwendung der Zinkborosilikatglasfritte kann man einen Keramikkondensator mit Schichtaufbau.erhalten, der ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist.

Der erfindungsgemäße Keramikkondensator mit Schichtaufbau umfaßt isolierende Schichten aus einer nichtreduzierenden Keramik, innere Elektroden aus einem Nichtedelmetall, wie Nickel, Eisen, Kobalt oder dergleichen, und äußere Elektroden aus gebranntem Kupfer bzw. einer gebrannten Kupferpaste, die ein Zinkborosilikatglas enthält. Im Vergleich zu Keramikkondensatoren, die unter Anwendung anderer Glasfritten hergestellt worden sind,

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER . " Murata Mänaf. - FP-1811

besitzt der erfindungsgemäße Keramikkondensator mit Schichtaufbau die Eigenschaft, daß die elektrischen Eigenschaften von nichtreduzierenden schichtförmigen Keramikisolierstoffen in wirksamer Weise genützt werden können.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der einzigen
10

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines typischen Aufbaus eines Keramikkondensators mit Schichtaufbau wiedergegeben.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Keramikkondensator werden als Materialien zur Bildung der inneren Elektroden 1 billige Nichtedelmetalle, wie Nickel, Eisen, Kobalt oder dergleichen verwendet.

Im Fall von Nickel, Eisen, Kobalt und dergleichen als Materialien zur Ausbildung der inneren Elektroden 1 wird, ähnlich wie bei der üblichen Methode, eine Paste, die mindestens eines dieser Metalle in Pulverform enthält, auf ein ungebranntes Keramikblatt oder eine ungebrannte Keramikschicht aufgedruckt, wonach die Keramikschichten zusammen mit der Metallpaste in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden. Zur Vermeidung der sich durch die Reduktion der Keramikmaterialien ergebenden Probleme werden nichtreduzierende, isolierende Keramikmassen verwendet. Im folgenden sind Beispiele solcher nichtreduzierenden isolierenden Keramikmassen angegeben.

(1) Nichtreduzierende, isolierende Keramikmassen auf der Grundlage von Bariumtitanat-Keramikmaterialien

OJ I /300 TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER - Muräta Manuf. - FP-1811

der folgenden Summenformel:

· (Ti Zr )0„,

in. der m, χ und y innerhalb der folgenden Bereiche liegen: .

1,005 = m = 1,03, 0,02 ^ χ = 0,22 u ο < y = 0,20.

(2) Nichtreduzierende, isolierende Keramikmassen auf der Grundlage von Bariumtitanat-Keramikmaterialien der folgenden Summenformel: 15

((Ba₁^yCa_xSr₇)O]_1n - TiO.,,

in der m, χ und y innerhalb der folgenden Bereiche liegen:
20

1,005 = m = 1,03, 0,02 = χ = 0,22 und 0,05 ^y= 0,35'.

(3) Nichtreduzierende, isolierende Keramikmassen auf der Grundlage von Bariumtitanat-Keramikmaterialien der folgenden Summenformel:

in der m, x, y und ζ innerhalb der folgenden Be reiche liegen:

1,005 = m = 1,03, 0,02 = χ = 0,22,

TER meer -möller · Steinmeister Murata Manuf. - FP-1811

- 11 -

0,05 = y = 0,35 und
0,00 < ζ = 0,20.

(4) Nichtreduzierende, isolierende Keramikmassen, die CaZrO₃ und MnO₂ enthalten und der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:

Ca ZrO-, + VMhO₀,

XJ. £

in der χ des Bestandteils Ca ZrO, innerhalb des nachfolgend angegebenen Bereichs liegt und MnO„ in der folgenden Gewichtsmenge (= y) vorhanden ist, wenn das Gewicht von Ca_xZrO₃ als 1,00 angesetzt wird:
15

0,85 = χ = 1,30

0,05 = y = 0,08 (Gewichtsverhältnis).

(5) Nichtreduzierende, isolierende Keramikmassen, die (BaCa)ZrO₃ und MnO₂ enthalten und der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:

(Ba_xCa₁__x)_yZrO₃ + zMnO₂, in der χ und y des Bestandteils (Ba Ca_1- ) ZrO.,

X I ™"X y j

innerhalb der nachfolgend angegebenen Bereiche liegen und der Bestandteil MnO₂ (= z) in den angegebenen Mengenverhältnissen enthalten ist, wenn die Menge des Bestandteils (BaCa, )„ZrO-, als 1,00

X I X Jj" Jj

angenommen wird:

0 < χ = 0,20
0,85 = y = 1,30

0,005 = ζ =0,08 (Gewichtsverhältnis). 35

J\5 17 31-O J

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ' ^: M.uräta Manuf. - FP-1 81

Das Brennen dieser nichtreduzierenden, isolierenden Keramikmassen (1) bis (5) selbst in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre führt nicht zu einer Verminderung des Isolationswiderstands oder zu einer Steigerung des dielektrischen Verlusts der Keramik. Da diese nichtreduzierenden, isolierenden Keramikmassen (1) bis (5) in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden können, kann man Nichtedelmetalle, wie Nickel, Eisen, Kobalt oder dergleichen zur Bildung der inneren Elektroden verwenden, da in dieser Weise verhindert wird, daß die Nichtedelmetalle oxidieren oder mit den Keramikmaterialien reagieren.

Zinkborosilikat wird als Glasfritte in der Kupferpaste verwendet, die erfindungsgemäß zur Ausbildung der äußeren Elektroden 3 eingesetzt wird. Durch die Anwendung einer Glasfritte der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung wird es möglich, die Kupferpaste vorteilhafterweise in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre zu brennen.

Konkrete Zusammensetzungen dieser Zinkborosilikatglasfritte sind die folgenden:

30 bis 55 Gew.-% ZnO,

25 bis 45 Gew.-% B₃O₃,

5 bis 15 Gew.-% SiO₂,

1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Vertreters der

Li₃O, Na₃O und K₃O umfassenden Gruppe und

2 bis 20 Gew.-% mindestens eines Vertreters der

MgO, CaO und BaO umfassenden Gruppe.

Weiterhin kann man Glasfritten der obigen Zusammensetzung verwenden, die die folgenden zusätzlichen Bestandteile enthalten:

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER " Murata Mandf. - FP-1811

- 13 -

2 bis 8 Gew.-% CdO,
2 bis 10 Gew.-%

Im folgenden ist ein weiteres konkretes Beispiel einer Zinkborosilikatglasfritte angegeben:

25 bis 40 Mol-% ZnO,

15 bis 40 Mol-% B₃O₃,

15 bis 40 Mol-% SiO₂,

5 bis 30 Mol-% (CaO + MgO),

0 bis 5 Mol-% Al₂O₃ und

0 bis 10 Mol-% Li₂O.

Durch Vermischen der nachfolgend angegebenen Bestandteile in dem angegebenen Mengenverhältnis bildet man eine die Zinkborosilikatglasfritte enthaltende Kupferpaste:

57 bis 82 Gew.-% Kupferpulver (Teilchengröße: 0,5 bis 10 μΐη) 2 bis 8 Gew.-% Glasfritte

(Teilchengröße: 0,5 bis 2 μπι) und

15 bis 35 Gew.-% eines organischen Trägers.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man bereitet eine Rohmaterialaufschlämmung in der Weise, daß man 15 Gew.-% einer gemischten wäßrigen Lösung eines organischen Bindemittels, eines Dispergiermittels und eines Entschäumers und 50 Gew.-% Wasser zu einem vorgebrannten Rohmaterial der folgenden Summenformel:

i(^Ba0,91^Ca0,10^)O}i,01 ^(Ti0,84^Zr0,16>°2

OO I / Ό TER MEER · MÜLLER - STEINMEISTFR . Murati Maiiuf. -FP-1811

zusetzt/ wonach man die Aulschlämmung mit 50 Gew.-% Wasser in einer Kugelmühle vermahlt und vermischt. Durch Anwendung dieser Rohmaterialaufschlämmung bereitet man mit Hilfe eines Rakelverfahrens ungebrannte Keramikblätter mit einer Dicke von 60 um. Die ungebrannten keramikblätter werden zur Bildung der inneren Elektrodenmuster mit einer pulverförmiges Nickel mit einer Teilchengröße von etwa 1 μΐη enthaltenden Paste bedruckt. Anschließend werden 20 solcher ungebrannter Keramikblätter aufeinandergestapelt, wobei die inneren Elektroden einander gegenüberliegen, und durch Anwendung von Wärme und Druck zu einem monolithischen Aufbau zusammengefügt. Der monolithische Aufbau wird zunächst an der Luft auf 500⁰C erhitzt, um das in den ungebrannten Keramikblättern und der Paste für die inneren Elektroden enthaltende organische Bindemittel zu verbrennen, und werden kann in einer reduzierenden Wasserstoff/Stickstoff-Atmosphäre (H₂/N₂ = 2/100) mit einer Temperatursteigerungsgeschwindigkeit von 100⁰C pro Stunde auf 1340⁰C erhitzt. Nach dem 2-stündigen Aufrechterhalten der Temperatur von 1340⁰C wird das Material mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 100⁰C pro Stunde auf 800⁰C abgekühlt, wonach man das Material sich in der Atmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen läßt.

Dann trägt man eine Kupferpaste der nachfolgenden Zusammensetzung auf die Endflächen der in'dieser Weise erhaltenen gebrannten Probe auf. Die Kupferpaste zur Bildung der äußeren Elektroden zur elektrischen Verbindung des Kondensators besitzt die folgende Zusammensetzung:

75 Gew.-% pulverförmiges Kupfer (Teilchengröße 1 bis 5 μΐη) ,

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER '■ Mura'ta MaTxUf.".- FP-1 81 1

- 15 -

5 Gew.-% Zinkborosilikatglasfritte (Teilchengröße 0,5 bis 2 um) 20 Gew.-% organischer Träger.

Die in diesem Beispiel verwendete Glasfritte besteht aus einem Zinkborosilikat der folgenden Zusammensetzung:

45 Gew.-% ZnO,
30 Gew.-% B₂O₃,
10 Gew.-% SiO₂,
6 Gew.-% Li₂O und
9 Gew.-% BaO.

Als organischen Träger verwendet man in Cellosolve gelöste Cellulose.

Anschließend brennt man die Kupferpaste während 30 Minuten in einer schwach reduzierenden Atmosphäre bei 800⁰C unter Bildung der äußeren Elektroden.

Der in dieser Weise erhaltene Keramikkondensator mit Schichtaufbau besitzt die folgenden Eigenschaften:

Größe: Breite =4,8 mm, Länge 5,6 mm,

Dicke =1,0 mm Kapazität: 0,85 uF
Dielektrischer 2,50 %
Verlust (tan δ) :

Isolationswider- 3,0 χ 10 il'cm stand (IR):
Kapazität χ IR: 2550

..OJ ί / y Ö

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER Mura-ta Manuf. -^: FP-1811

" - 16 -

Vergleichsbeispiele IA und 1B

Man trägt Kupferpasten der nachfolgend angegebenen Zusammensetzungen auf die Endoberflächen des gemäß Beispiel 1 erhaltenen vorgebrannten Materials zur Ausbildung der äußeren Elektroden auf.

Zusammensetzung der Kupferpaste des Vergleichsbeispiels 1A:

75 Gew.-% pulverförmiges Kupfer (Teilchengröße = 1 bis 5 μΐη) 5 Gew.-% Bariumborosilikatglasfritte (Teilchengröße = 0,5 bis 2 um) 20 Gew.-% organischer Träger. 15

Die in dem Vergleichsbeispiel 1A verwendete Glasfritte des Bariumborosilikat-Typs besitzt die folgende Zusammensetzung:

40 Gew.-% BaO,
50 Gew.-% B₃O₃ und

10 Gew.-% ₂,
während als organischer Träger in Cellosolve gelöste Cellulose eingesetzt wird.

Die für das Vergleichsbeispiel 1B verwendete Kupferpaste besitzt die folgende Zusammensetzung:

73 Gew.-% pulverförmiges Kupfer (Teilchengröße = 1 bis 5 um) 7 Gew.-% Alumoborosilikatglasfritte (Teilchengröße = 0,5 bis 2 um) 20 Gew.-% organischer Träger.

Die in dem Vergleichsbeispiel 1B verwendete Glasfritte ist eine Fritte des Alumoborosilikat-Typs aus

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER

Mur.ata- Manuf.'. r FP-1811

- 17 -

40 Gew.-% Al₃O₃, 50 Gew.-% B₃O₃ und

10 Gew.-% ₂ während als organischer Träger in Cellosolve gelöste Cellulose eingesetzt wird.

10

Die Proben der Kupferpasten der Vergleichsbeispiele 1A und 1B werden auf die Endflächen der gebrannten Schicht gefüge aufgetragen und während 30 Minuten in einer schwach reduzierenden Atmosphäre auf 800⁰C erhitzt, um an den Endoberflächen gebrannte Kupferelektroden zu bil den.

Die Eigenschaften der in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau sind im folgenden angegeben:

Beispiel	Kapazität	Dielektrischen Verlust tan 6 (%)	IR (a -cm)	Kapazität χ IR (Mil-uF)
1A 1B	0,01 (uF) 1200 (pF)	7,8 4,8	4,7 χ 10⁹ 7 χ 10¹¹	470 840

25 Beispiel 2

Man verwendet eine Keramikmasse der folgenden Summenfor mel:

30

Als Glasfritte verwendet man ein Zinkborosilikatglas aus 41 Gew.-% ZnO, 28 Gew.-% B₂O,., 8 Gew.-% SiO-,

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

oj ι/üb

Murata Manuf. - FP-1811

- 18 -

7 Gew.-% Na₂O,

4 Gew.-% CaO,

6 Gew.-% CdO und

6 Gew.-%

Anschließend bildet man nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau. Die Eigenschaften des in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensators mit Schichtaufbau sind nachfolgend angegeben:

10

Beispiel	Kapazität	Dielektrischer Verlust tan 6 (%)	IR	(ft.	cm)	Kapazität χ IR (ΜΛ.μΓ)
2	1 ,05	2,40	4,8	X	10⁹	4900

15

Vergleichsbeispiele 2A und 2B

Unter Anwendung der in Beispiel 2 beschriebenen Materialien und den Bedingungen der Vergleichsbeispiele 1A bzw. 1B bereitet man Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau. Die Eigenschaften der in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau sind nachfolgend angegeben:
25

30

Beispiel	Kapazität	Dielektrischer Verlust tan 6	IR (Λ-cm)	Kapazität χ IR (MiL-uF)
2A 2B	450 nF 150 pF	6,9 4,5	1,5 χ 10⁹ 5,3 χ 10¹¹	680 800

Beispiel 3

Man verwendet eine Keramikmasse der folgenden Summen-

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER

Mur-ata Manof . τ FP1811

- 19 -

formel:

i^(Ba0,76^Ca0,05^Sr0,20^)O3i,01^(Ti0,92^Zr0,08^)O2

in Kombination mit einer Zinkborosilikatglasfritte der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung. Dann bereitet man nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau. Die Eigenschaften der in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau sind im folgenden angegeben:

15

Beispiel	Kapazität (UF)	Dielektrischer Verlust tan 6 (%)	IR	(Xl-	cm)	Kapazität χ IR (Mil-uF)
3	0,85	2,50	4,1	X	10⁹	3485

Vergleichsbeispiele 3A und 3B

Unter Anwendung des Rohmaterials der in Beispiel 3 angegebenen Zusammensetzung bildet man unter Anwendung der Bedingungen der Beispiele 1A bzw. 1B Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau. Die Eigenschaften der in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau sind nachfolgend angegeben.

Beispiel

Kapazität

Dielektrischer Verlust tan δ

IR (Cl-cm)

Kapazität χ IR

30

3A 3B

540 nF 190 pF

7,5 3,9

7,2 χ 10 1,4x10

8 11

388 26,6

Beispiel

Das hier verwendete Keramikmaterial besitzt die folgende

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER

Murat2 Manuf. - FP1811

- 20 -

Zusammensetzung:

Ca_{1 n}ZrO.j + 2 Gew.-% MnO₀.

I , U J £·

Man verwendet die in Beispiel 1 beschriebene Zinkborosilikatglasfritte und stellt unter Anwendung der Verfahrensweise von Beispiel 1 Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau her.

Die Eigenschaften der in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau sind nachfolgend angegeben:

15

Beispiel	Kapazität bei 1 MHz	Q-Wert (1 MHz)	IR (il'Cm)	Kapazität χ IR (MO, \iF)
4	4,2 nF	8000	2,5 χ 10¹²	10500

Vergleichsbeispiele 4A und 4B

20

Unter Verwendung von Rohmaterialien der in Beispiel 4 angegebenen Zusammensetzung und der Bedingungen der Vergleichsbeispiele 1A bzw. 1B bildet man Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau. Die Eigenschaften der in dieser Weise erhaltenen Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau sind nachfolgend angegeben.

30

Beispiel	Kapazität	Q-Wert (1 MHz)	IR (α-cm)	Kapazität χ IR (Mß-uF)
4A 4B	800 pF 150 pF	200 85	7 χ 10¹² 1,0 χ 10¹³	5600 1500

35

Beispiel 5

Man verwendet ein Rohmaterial der folgenden Zusammenset-

TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTER

Murats. Mamrf. -- FP1811

- 21 -

zung:

^(BaO,1^CaO,9*1,0 ^Zr03 ^{+ 3}

--^{% Mn0}2·

Die verwendete Zinkborosilikatglasfritte entspricht der in Beispiel 1 verwendeten.

Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 bereitet man Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau, deren Eigenschäften in der nachfolgenden Tabelle angegeben sind.

Beispiel.	Kapazität	Q-Wert (1 MHz)	IR (/L-cm)	Kapazität χ IR
5	6,7 nF	12000	3,0 χ 10¹²	20100

Vergleichsbeispiele 5A und 5B

Unter Anwendung des· Rohmaterials der in Beispiel 5 angegebenen Zusammensetzung und der Bedingungen der Vergleichsbeispiele 1A bzw. 1B bereitet man Keramikkondensatoren mit Schichtaufbau, deren Eigenschaften nachfolgend angegeben sind.

25 Beispiel

Kapazität

Q-Wert (1 MHz)

IR (il-cm)

Kapazität χ IR (MfL-

5A 5B

1,8 nF 150 pF

750 180

4,2 χ 10 1,7 χ 10

11 13

756 2550

Zl

- Leerseite -

Claims

33Ί7963

TER MEER-MULLER-STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

Dipl.-lng, F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51

Tnftstrasse 4,

D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

tM/cb 17. Mai 1983

Case FP-1811

MURATA MANUFACTURING CO., LTD. 26-10, Tenjin 2-chome

Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu/Japan

Keramikkondensator mit Schichtaufbau

Priorität: 04. April 1983, Japan, Nr.

Patent an s ρ r ü c h e

1J Keramikkondensator mit Schichtaufbau mit einer Vielzahl von schichtförmigen inneren Elektroden, Keramikschichten, die zur Schaffung der elektrostatischen Kapazität zwischen jeweils zwei der inneren Elektroden angeordnet sind, und einem Paar äußerer Elektroden, die mit den jeweils zusammengefaßten inneren Elektroden verbunden sind, zur Abführung der elektrostatischen Kapazität, dadurch gekennzeichnet , daß die Keramischichten (2) aus nichtreduzierender Keramik, die inneren Elektroden (1) aus einem Nichtedelmetall und die äußeren Elektroden (.3) aus Zinkborosilikatglas enthaltendem gebranntem Kupfer bestehen.

TER MEER · MÜLLER ■ STElNMElSTEiR Mur'aca Mamif... FP-1811
2. Keramikkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die inneren Elektroden (1) aus mindestens einem Nichtedelmetall aus der Nickel,

Eisen und Kobalt umfassenden Gruppe bestehen. 5

3. Keramikkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das in den äußeren Elektroden (3) enthaltene Zinkborosilikatglas die folgende Zusammensetzung aufweist:

30 bis 55 Gew.-% ZnO,
25 bis 45 Gew.-% B₃O₃,
5 bis 15 Gew.-% SiO₃,

1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Vertreters der Li 0, Na 0 und K₃O umfassenden

Gruppe und

2 bis 20 Gew.-% mindestens eines Vertreters

der MgO, CaO und BaO umfassenden Gruppe.
20

4. Keramikkondensator nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet , daß das in den äußeren Elektroden (3) enthaltene Zinkborosilikatglas die folgende Zusammensetzung aufweist:

30 bis 55 Gew.-% ZnO,
25 bis 45 Gew.-% B₃O₃,
5 bis 15 Gew.-% SiO₃,

1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Vertreters der Li„0, Na₃O und K₃O umfassenden

Gruppe,

2 bis 20 Gew.-% mindestens eines Vertreters

der MgO, CaO und BaO umfassenden Gruppe,

2 bis 8 Gew.-% CdO und
2 bis 10 Gew.-% SnO₃.