Title:
Mehrschichtiger Keramikkondensator
Kind Code:
T5


Abstract:

Bereitgestellt wird ein mehrschichtiger Keramikkondensator, der einen Leckstrom und eine Verschlechterung eines Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen unterbinden kann, und gleichzeitig eine vergleichsweise hohe relative Permittivität sicherstellt.
Der mehrschichtige Keramikkondensator beinhaltet: einen Schichtkörper beinhaltend dielektrische Schichten und interne Elektroden, die an den Grenzflächen zwischen den dielektrischen Schichten bereitgestellt sind; und äußere Elektroden, die an einer Außenfläche des Schichtkörpers ausgebildet sind. Die dielektrischen Schichten enthalten, als deren Hauptbestandteil, einen Perowskit-artigen Verbund aufweisend Ba, Ti, Zr, und M, wobei M zumindest ein Element ist aus Ta, Nb, V, und W, und enthalten ferner Mn und Si als zusätzliche Bestandteile. Bezüglich der Gesamtmenge an Ti, Zr, und M, beträgt der Gehalt von Zr 40 mol% < Zr ≤ 90 mol%, und der Gehalt von M beträgt 1 mol% ≤ M ≤ 10 mol%. Wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr und M als 100 Teile pro Mol betrachtet wird, betragen die Gehalte von Mn und Si 1 Teil pro Mol ≤ Mn ≤ 10 Teile pro Mol und 1 Teil pro Mol ≤ Si ≤ 5 Teile pro Mol, und das molare Verhältnis zwischen Mn und M beträgt 0,5 ≤ Mn/M ≤ 3,0.




Inventors:
Suzuki, Shoichiro (Kyoto-fu, Nagaokakyo-shi, JP)
Okamoto, Takafumi (Kyoto-fu, Nagaokakyo-shi, JP)
Application Number:
DE112015003592T
Publication Date:
06/08/2017
Filing Date:
07/10/2015
Assignee:
Murata Manufacturing Co., Ltd. (Kyoto-fu, Nagaokakyo-shi, JP)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Lorenz Seidler Gossel Rechtsanwälte Patentanwälte Partnerschaft mbB, 80538, München, DE
Claims:
1. Mehrschichtiger Keramikkondensator, aufweisend:
einen Schichtkörper aufweisend dielektrische Schichten und mehrere interne Elektroden, die an mehreren Grenzflächen zwischen den dielektrischen Schichten bereitgestellt sind; und
eine externe Elektrode, die an einer Außenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist, und mit der internen Elektrode elektrisch verbunden ist,
wobei: die dielektrischen Schichten, als ihren Hauptbestandteil, einen Perowskit-artigen Verbund aufweisend Ba, Ti, Zr, und M, enthalten, wobei M zumindest ein Element ist aus Ta, Nb, V, und W, und ferner Mn und Si als zusätzliche Bestandteile enthalten;
bezüglich der Gesamtmenge an Ti, Zr, und M, ein Gehalt von Zr 40 mol% ≤ Zr ≤ 90 mol% ist, und ein Gehalt von M 1 mol% ≤ M ≤ 10 mol% ist; und
wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr und M als 100 Teile pro Mol betrachtet wird, die Gehalte von Mn und Si 1 Teil pro Mol ≤ Mn 10 Teile pro Mol und 1 Teil pro Mol ≤ Si ≤ 5 Teile pro Mol sind, und ein molares Verhältnis zwischen Mn und M 0,5 ≤ Mn/M ≤ 3,0 ist.

2. Mehrschichtiger Keramikkondensator, aufweisend:
einen Schichtkörper aufweisend dielektrische Schichten und mehrere interne Elektroden, die an mehreren Grenzflächen zwischen den dielektrischen Schichten bereitgestellt sind; und
eine externe Elektrode, die an einer Außenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist, und mit der internen Elektrode elektrisch verbunden ist,
wobei: der Schichtkörper eine Zusammensetzung aufweist, die, als dessen Hauptbestandteil, einen Perowskit-artigen Verbund aufweisend Ba, Ti, Zr, und M enthält, wobei M zumindest ein Element ist aus Ta, Nb, V, und W, und der Schichtkörper ferner Mn und Si als zusätzliche Bestandteile enthält;
wenn der Schichtkörper gelöst wird, um eine Lösung bereitzustellen, bezüglich der Gesamtmenge an Ti, Zr, und M in der Lösung, der Gehalt von Zr 40 mol% ≤ Zr ≤ 90 mol% ist, und der Gehalt von M 1 mol% ≤ M ≤ 10 mol% ist; und
wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr und M als 100 Teile pro Mol betrachtet wird, die Gehalte von Mn und Si 1 Teil pro Mol ≤ Mn 10 Teile pro Mol und 1 Teil pro Mol ≤ Si ≤ 5 Teile pro Mol sind, und ein molares Verhältnis zwischen Mn und M 0,5 ≤ Mn/M ≤ 3,0 ist.

3. Mehrschichtiger Keramikkondensator nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei Ba ein eine A-Stelle darstellendes Element in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds ist, wohingegen Ti, Zr, und M eine B-Stelle darstellende Elemente in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds sind und ein Verhältnis 1,00 bis 1,03 beträgt zwischen dem die A-Stelle darstellenden Element und den die B-Stelle darstellenden Elementen.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Keramikkondensator.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Im Zuge der Computerisierung von Kraftfahrzeugen der letzten Jahre wurden Kraftfahrzeuge mit mehrschichtigen Keramikkondensatoren ausgestattet. Ferner bestand Bedarf an fahrzeugeigenen Kondensatoren für Kraftfahrzeuge, um Kondensatoreigenschaften unter erschwerten Bedingungen, etwa hohen Temperaturen und hohen Spannungen, zu erhalten, insbesondere, um Leckstrom und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen zu unterbinden.

Deshalb wird der in Patentdokument 1 offenbarte mehrschichtige Keramikkondensator als Gegenmaßnahme für die Anforderung vorgeschlagen. Bei diesem mehrschichtigen Keramikkondensator haben die dielektrischen Schichten einen Hauptbestandteil, der durch BaTi(1-x)ZrxO3 + aRe + bM dargestellt ist (wobei Re ein Oxid zumindest eines Seltenerdelements aus La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, und Y ist, und M ein Oxid zumindest eines Metalls aus Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, und V ist).

Ferner enthalten die dielektrischen Schichten einen Si-enthaltenden Verbund dahingehend, 0,2 Masseteile ≤ dem Si-enthaltenden Verbund ≤ 5,0 Masseteile bezüglich 100 Masseteilen des Hauptbestandteils mit 1000 ≤ Ba/Ti ≤ 1450, 5 ≤ 100x ≤ 30, 0,02 ≤ a ≤ 0,18, und 0,02 ≤ b ≤ 0,18 zu entsprechen, und Körner besitzen eine Kern-Hülle-Struktur, die aus einem Kernteil und einem Hüllenteil aufgebaut ist, der den Kernteil umgibt.

Ferner kann der mehrschichtige Keramikkondensator aus Patentdokument 1 Temperatureigenschaften einer relativen Permittivität verbessern, bei der eine Korn-Ferroelektrizität (Piezoelektrizität) gering gehalten wird und eine durch ein elektrisches Feld induzierte Spannung verringert wird, weil der Kondensator die oben erwähnte Zusammensetzung und Mikrostruktur besitzt.

Zudem wird der in Patentdokument 2 offenbarte mehrschichtige Keramikkondensator als weitere Gegenmaßnahme vorgeschlagen. Bei diesem mehrschichtigen Keramikkondensator enthalten dielektrische Schichten, als ihren Hauptbestandteil, ein Bariumtitanat, und sie enthalten bezüglich 100 Mol des Bariumtitanats, 5 bis 15 Mol eines Bestandteils, der aus Bariumzirkonat und Strontiumzirkonat in Form von BaZrO3 und SrZrO3 aufgebaut ist, 3 bis 5 Mol eines Oxids von Mg in Form von MgO, 4 bis 6 Mol eines Oxids von R (wobei R zumindest ein Element ist aus Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, und Lu) in Form von R2O3, 0,5 bis 1,5 Mol eines Oxids von zumindest einem Element von Mn, Cr, Co, und Fe in Form von MnO, Cr2O3, Co3O4, und Fe2O3, und 2,5 bis 4 Mol eines Si-enthaltenden Verbunds in Form von Si. Ferner beträgt x 0,4 bis 0,9, wenn der vorstehend genannte Bestandteil durch (1-x)BaZrO3 + xSrZrO3 dargestellt wird.

Ferner besitzt der mehrschichtige Keramikkondensator in Patentdokument 2, selbst wenn die dielektrischen Schichten in ihrer Dicke verringert sind, bei hoher elektrischer Feldstärke eine hohe relative Permittivität, und kann darüber hinaus vorteilhafte Temperatureigenschaften und Zuverlässigkeit haben.

STAND DER TECHNIK DOKUMENTEPATENTDOKUMENTE

  • Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2009-35431
  • Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2011-207696

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDurch die Erfindung zu lösendes Problem

Im Falle des in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 offenbarten mehrschichtigen Keramikkondensators wurden Leckstrom und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen jedoch nur ungenügend unterbunden, während eine hohe relative Permittivität sichergestellt wurde.

Deshalb besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen mehrschichtigen Keramikkondensator anzugeben, der einen Leckstrom und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen unterbinden kann, und gleichzeitig eine vergleichsweise hohe Permittivität sicherstellt.

Mittel zur Lösung des Problems

Die vorliegende Erfindung stellt einen mehrschichtigen Keramikkondensator bereit, umfassend: einen Schichtkörper beinhaltend dielektrische Schichten und mehrere interne Elektroden, die an den mehreren Grenzflächen zwischen den dielektrischen Schichten bereitgestellt sind; und eine externe Elektrode, die an der Außenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist, und die mit der internen Elektrode elektrisch verbunden ist, und der mehrschichtige Keramikkondensator ist dadurch gekennzeichnet, dass:
die dielektrischen Schichten, als ihren Hauptbestandteil, einen Perowskit-artigen Verbund beinhaltend Ba, Ti, Zr, und M, enthalten, wobei M zumindest ein Element ist aus Ta, Nb, V, und W, und ferner Mn und Si als zusätzliche Bestandteile enthalten;
bezüglich der Gesamtmenge an Ti, Zr, und M, der Gehalt von Zr 40 Mol% ≤ Zr ≤ 90 Mol% ist, und der Gehalt von M 1 Mol% ≤ M 10 Mol% ist; und
wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr und M als 100 Teile pro Mol betrachtet wird, die Gehalte von Mn und Si 1 Teil pro Mol ≤ Mn ≤ 10 Teile pro Mol und 1 Teil pro Mol ≤ Si ≤ 5 Teile pro Mol sind, und das molare Verhältnis zwischen Mn und M 0,5 ≤ Mn/M ≤ 3,0 ist.

Zudem stellt die vorliegende Erfindung einen mehrschichtigen Keramikkondensator bereit, umfassend:
einen Schichtkörper beinhaltend dielektrische Schichten und mehrere interne Elektroden, die an den mehreren Grenzflächen. zwischen den dielektrischen Schichten bereitgestellt sind; und
eine externe Elektrode, die an der Außenfläche des Schichtkörpers ausgebildet ist, und mit der inneren Elektrode elektrisch verbunden ist, und der mehrschichtige Keramikkondensator ist dadurch gekennzeichnet, dass:
der Schichtkörper eine Zusammensetzung aufweist, die, als deren Hauptbestandteil, einen Perowskit-artigen Verbund beinhaltend Ba, Ti, Zr, und M enthält, wobei M zumindest ein Element ist aus Ta, Nb, V, und W, und der Schichtkörper ferner Mn und Si als zusätzliche Bestandteile enthält;
wenn der Schichtkörper gelöst wird, um eine Lösung bereitzustellen, bezüglich der Gesamtmenge an Ti, Zr, und M in der Lösung, der Gehalt von Zr 40 Mol% ≤ Zr ≤ 90 Mol% ist, und der Gehalt von M 1 Mol% ≤ M ≤ 10 Mol% ist; und
wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr und M als 100 Teile pro Mol betrachtet wird, die Gehalte von Mn und Si 1 Teil pro Mol ≤ Mn ≤ 10 Teile pro Mol und 1 Teil pro Mol ≤ Si ≤ 5 Teile pro Mol sind, und das molare Verhältnis zwischen Mn und M 0,5 ≤ Mn/M ≤ 3,0 ist.

Zudem ist bei dem mehrschichtigen Keramikkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt Ba ein Element, das eine A-Stelle in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds darstellt, wohingegen Ti, Zr, und M Elemente sind, die eine B-Stelle in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds darstellen, und das Verhältnis 1,00 bis 1,03 zwischen dem die A-Stelle darstellenden Element und den die B-Stelle darstellenden Elementen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, weil der Gehalt von Zr bezüglich der Gesamtmenge von Ti, Zr, und M 40 Mol% ≤ Zr ≤ 90 mol% ist, verringert Zr Sauerstoffstörstellen und das die B-Stelle in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds darstellende Element M dient als Donor, wodurch Sauerstoffstörstellen wirksam gefangen und verankert werden. Deshalb werden ein Leckstrom und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen unterbunden, und gleichzeitig eine vergleichsweise hohe relative Permittivität sichergestellt.

Vorteilhafte Wirkung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Leckstrom und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen unterbunden werden, und gleichzeitig eine vergleichsweise hohe relative Permittivität (≥ 50) sichergestellt werden.

Die vorgenannte Aufgabe, andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus dem nachfolgenden MODUS ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG in Zusammenhang mit den Zeichnungen ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines mehrschichtigen Keramikkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

2 ist eine Querschnittsansicht von 1 entlang der Linie A-A.

3 ist ein Ablaufdiagram, welches ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten mehrschichtigen Keramikkondensators zeigt.

MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG1. Mehrschichtiger Keramikkondensator

Eine Ausführungsform eines mehrschichtigen Keramikkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen mehrschichtigen Keramikkondensator 10 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Querschnittsansicht von 1 entlang der Linie A-A. Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 beinhaltet einen im Wesentlichen kubischen Keramik-Schichtkörper 1, und externe Elektroden 6a, 6b, die an rechten und linken Enden des Keramik-Schichtkörpers 1 ausgebildet sind.

Bei dem Keramik-Schichtkörper 1 handelt es sich um einen Schichtkörper, bei dem mehrere dielektrische Schichten 2 und mehrere Paare von internen Elektroden 4a, 4b, die an den Grenzflächen zwischen den dielektrischen Schichten 2 einander gegenüberliegend bereitgestellt sind, wobei die dielektrischen Schichten 2 zwischen ihnen angeordnet sind, in der Richtung einer Dicke T geschichtet bzw. laminiert sind.

Die dielektrischen Schichten 2 enthalten als Hauptbestandteil einen Perowskit-artigen Verbund beinhaltend Ba, Ti, Zr und M. M ist zumindest ein Element von Ta, Nb, V, und W. Ferner enthalten die dielektrischen Schichten 2 Mn und Si als zusätzliche Bestandteile.

Zudem beträgt der Gehalt an Zr bezüglich der Gesamtmenge von Ti, Zr, und M 40 Mol% < Zr ≤ 90 Mol%. Ferner beträgt der Gehalt von M 1 Mol% ≤ M ≤ 10 Mol%.

Ferner, wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr und M als 100 Teile pro Mol betrachtet wird, betragen die Gehalte von Mn und Si 1 Teil pro Mol ≤ Mn ≤ 10 Teile pro Mol und 1 Teil pro Mol ≤ Si ≤ 5 Teile pro Mol, und das molare Verhältnis zwischen Mn und M ist 0,5 ≤ Mn/M ≤ 3,0. Es sei angemerkt, dass M (zumindest ein Element von Ta, Nb, V, und W) ein Donor ist, wohingegen Mn ein Akzeptor ist.

Zudem, wenn Ba ein eine A-Stelle darstellendes Element in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds ist, wohingegen Ti, Zr, und M Elemente sind, die eine B-Stelle in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds darstellen, ist das Verhältnis 1,00 bis 1,03 zwischen dem die A-Stelle darstellenden Element und den die B-Stelle darstellenden Elementen.

Die internen Elektroden 4a besitzen Enden, die sich zu einer linken Stirnfläche des Keramik-Schichtkörpers 1 erstrecken, und die mit der externen Elektrode 6a elektrisch verbunden sind. Die internen Elektroden 4b besitzen Enden, die sich zu einer rechten Stirnfläche des Keramik-Schichtkörpers 1 erstrecken, und die mit der externen Elektrode 6b elektrisch verbunden sind. Ferner wird eine Kondensatorfunktion an dem Teil erzielt, an dem sich die internen Elektroden 4a, 4b gegenüberliegen. Die internen Elektroden 4a, 4b sind aus Ag, Cu, Ni, Pd, oder einer Legierung der Metalle aufgebaut.

Bei dem wie gerade beschriebenen konfigurierten mehrschichtigen Keramikkondensator 10, weil der Gehalt an Zr bezüglich der Gesamtmenge an Ti, Zr, und M 40 Mol% ≤ Zr ≤ 90 Mol% ist, verringert Zr Sauerstoffstörstellen, und das die B-Stelle darstellende Element M dient als Donor, wodurch Sauerstoffstörstellen wirksam gefangen und verankert werden. Entsprechend kann der mehrschichtige Keramikkondensator 10 erzielt werden, der Leckstrom und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei hohen Temperaturen unterbinden kann, und gleichzeitig eine vergleichsweise hohe relative Permittivität (≥ 50) sicherstellt.

2. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Keramikkondensators

Als nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines mehrschichtigen Keramikkondensators 10 beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagram, welches ein Verfahren zur Herstellung des mehrschichtigen Kondensators 10 beschreibt.

In einem Schritt Si wird ein organisches Bindemittel einem Keramikmaterial beigefügt, wodurch eine Schlämme zur Bildung eines keramischen „green sheets” hergestellt wird. Insbesondere werden jeweils Pulver von BaCO3, TiO2, ZrO2, V2O5, Ta2O5, Nb2O5, und WO6 als Ausgangsmaterialien für den Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds hergestellt.

Als nächstes werden die jeweiligen Pulver wie in Tabelle 1 gezeigt eingewogen. Tabelle 1 zeigt Zusammensetzungen, die bereitgestellt werden, wenn der Bestandteil durch Bam(Ti, Zr, Ta, Nb, V, W)O3 ausgedrückt ist. Insbesondere sind die Zusammensetzungen gezeigt, die derart angepasst sind, dass der Gehalt an Ba 100 Teile pro Mol beträgt, wenn die Gesamtmenge an Ti, Zr, und M (M ist zumindest ein Element von Ta, Nb, V, und W) als 100 Teile pro Mol betrachtet wird. Die jeweiligen Pulver werden mit einer Kugelmühle mit Wasser als Medium gemischt, und einer Kalzinierung bei 1200°C unterzogen, und dann einem Mahlvorgang, wodurch ein Keramikpulver enthaltend einen Perowskit-artigen Verbund als dessen Hauptbestandteil bereitgestellt wird. Es sei angemerkt, dass, selbst wenn dieser Hauptbestandteil Ca, Sr und Hf enthält, es keinen Unterschied hinsichtlich der vorteilhaften Wirkung der Erfindung gibt.

Als nächstes werden jeweilige Pulver von MnCO3 und SiO2 als Ausgangsmaterialien für zusätzliche Bestandteile dem Keramikpulver enthaltend den Perowskit-artigen Verbund als dessen Hauptbestandteil derart beigefügt, dass die Mengen der jeweiligen zusätzlichen Bestandteile bezüglich der Gesamtmenge 100 Teile pro Mol von Ti, Zr, und M (M ist zumindest ein Element aus Ta, Nb, V, und W) in dem Hauptbestandteil die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen bereitstellen (dargestellt in Teilen pro Mol), und dann mit einer Kugelmühle durchmischt werden, wodurch ein dielektrisches Ausgangsmaterialpulver bereitgestellt wird.

Es sei angemerkt, dass, selbst wenn die Ausgangsmaterialien BaTiO3 und BaZrO3 für die Zusammensetzungen enthalten, hinsichtlich der vorteilhaften Wirkung der Erfindung kein Problem besteht, vorausgesetzt die Materialien werden in vorgegebenen Proportionen vermischt, um die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen bereitzustellen. Zudem, selbst wenn die Ausgangsmaterialien durch ein Verfahren gemischt werden, das sich von der Kugelmühle unterscheidet, besteht kein Problem hinsichtlich der vorteilhaften Wirkung der Erfindung, vorausgesetzt die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen werden bereitgestellt.

Als nächstes wird das dielektrische Ausgangsmaterialpulver unter Zugabe von Polyvinyl Butyral-basiertem Bindemittel und einem organischen Lösungsmittel wie etwa Ethanol einem Nassmischvorgang mit einer Kugelmühle unterzogen, wodurch eine Schlämme für die Bildung eines keramischen „green sheets” hergestellt wird.

Als nächstes wird in einem Schritt S2 die Schlämme für die Bildung des keramischen „green sheets” durch eine Rakelverfahren derart in eine Folie geformt, dass die gebrannten dielektrischen Schichten 2 eine Dicke von 10 μm aufweisen, und rechteckige keramische „green sheets” erhalten werden.

Als nächstes wird in einem Schritt S3 eine interne Elektrodenpaste enthaltend Ni durch ein Siebdruckverfahren auf die keramischen „green sheets” aufgebracht, wodurch Elektrodenpastenschichten gebildet werden, die als interne Elektroden 4a, 4b dienen sollen.

Als nächstes werden in einem Schritt S4 mehrere Folien der keramischen „green sheets” mit den gebildeten Elektrodenpastenschichten gestapelt, wobei die Richtungen, in denen sich Enden der Elektrodenpastenschichten erstrecken, abwechseln, und einem Druck-Bonden unterzogen. Die geschichteten keramischen „green sheets” werden in Abmessungen für einzelne Keramik-Schichtkörper 1 geschnitten, die als mehrere ungebrannte, keramische Schichtkörper 1 betrachtet werden.

Als nächstes werden in einem Schritt S5 die ungebrannten Keramik-Schichtkörper 1 einer Bindemittel-Entfernungsbehandlung in der Luft bei einer Temperatur von 290°C unterzogen. Danach werden die ungebrannten Keramik-Schichtkörper 1 einem Brennen für 2 Stunden bei einer Temperatur von 1150 bis 1250°C in einer Reduktions-Gashülle aus H2-N2-H2O-Gas unterzogen, wodurch gesinterte Keramik-Schichtkörper 1 bereitgestellt werden. Die keramischen „green sheets” und die Elektrodenpasteschichten werden einem Einbrand-Vorgang unterzogen, wodurch die keramischen „green sheets” und die Elektrodenpastenschichten in die Keramikschichten 2 bzw. die internen Elektroden 4a, 4b gewandelt werden.

Als nächstes wird in einem Schritt S6 eine externe Elektrodenpaste (eine Cu-Paste oder eine AgPd-Legierungspaste) auf beiden Enden des gebrannten Keramik-Schichtkörpers 1 aufgebracht. Danach wird die externe Elektrodenpaste auf den gesinterten Keramik-Schichtkörper 1 bei einer Temperatur von 900°C gebacken, wodurch die externen Elektroden 6a, 6b gebildet werden, die jeweils mit den internen Elektroden 4, 4b elektrisch verbunden sind. Auf diese Weise wird der mehrschichtige Keramikkondensator 10 erzielt.

(Experimentelles Beispiel)1. Herstellung einer Probe

Mehrschichtige Keramikkondensatoren 10 für Proben wurden durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen hergestellt.

(a) Probennummern 1 bis 9

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 1 bis 9 dahingehend eingestellt, dass der Gehalt an Zr bezüglich der Gesamtmenge des die B-Stelle darstellenden Elements (Ti, Zr, M) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

(b) Probennummern 10 bis 14

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 10 bis 14 wurden dahingehend eingestellt, dass der Typ des die B-Stelle darstellenden Elements M (zumindest ein Element von Ta, Nb, V, und W als Donoren) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

(c) Probennummern 15 bis 19

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 15 bis 19 wurden dahingehend eingestellt, dass der Typ des die B-Stelle darstellenden Elements M (zumindest ein Element von Ta, Nb, V, und W als Donoren, insbesondere Ta) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2 variiert, und der Gehalt des Elements Mn als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

(d) Probennummern 20 bis 23

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 20 bis 23 wurden dahingehend eingestellt, dass der Gehalt des die A-Stelle darstellenden Elements Ba in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

(e) Probennummern 24 bis 29

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 24 bis 29 wurden dahingehend eingestellt, dass der Gehalt des Elements Si als zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

(f) Probennummern 30 bis 34

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 30 bis 34 wurden dahingehend eingestellt, dass das molare Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor durch Variieren des Gehalts des Elements Mn als zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

(g) Probennummern 35 bis 39

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Proben 35 bis 39 wurden dahingehend eingestellt, dass das molare Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor durch Variieren des Gehalts des die B-Stelle darstellenden Elements M (insbesondere des Elements Ta) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2 variiert.

Die externen Abmessungen der hergestellten mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 waren 1,0 mm in der Breite W, 2,0 mm in der Länge L und 1,0 mm in der Dicke T. Die dielektrischen Schichten 2 hatten eine Dicke von 10 μm und die internen Elektroden 4a, 4b hatten eine Dicke von 1,0 μm. Zudem betrug die Gesamtanzahl von effektiven dielektrischen Schichten 2, die zu der Kondensatorfunktion beitrugen, 85 und der Bereich der pro Schicht gegenüberliegenden Elektrode betrug 1,6 mm2.

Der Keramik-Schichtkörper 1 des hergestellten mehrschichtigen Keramikkondensators 10 wurde aufgelöst, und einer ICP optischen Emissions-Spektrometrie unterzogen, wodurch bestätigt wurde, dass die Zusammensetzung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung fast identisch zu der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung war, abgesehen von Ni in den internen Elektroden 4a, 4b.

2. Charakterisierungs- und Auswertungsverfahren

Die hergestellten mehrschichtigen Keramikkondensatoren für Proben wurden der folgenden Charakterisierung unterzogen.

(a) Relative Permittivität

Für die hergestellten mehrschichtigen Keramikkondensatoren für Proben wurde die elektrostatische Kapazität unter den Bedingungen von 1 kHz und 1 Vrms bei einer Umgebungstemperatur von 25 +/– 2°C mit einer Impedanzanalyse-Vorrichtung (von Agilent Technologies: HP4194A) gemessen, und die Werte der elektrostatischen Kapazität wurden in relative Permittivitäten gewandelt. Für jede Probennummer wurden dreißig mehrschichtige Keramikkondensatoren der Messung unterzogen, und der Durchschnittswert für die relative Permittivität wurde berechnet.

(b) Hochtemperaturlast Life-Test

Bei einer Umgebungstemperatur von 200°C wurde eine Gleichstromspannung von 200 V an den hergestellten mehrschichtigen Keramikkondensatoren für Proben angelegt, und die Stromwerte wurden gemessen, wodurch Veränderungen im Isolationswiderstand im Laufe der Zeit gemessen wurden. Ferner wurden hinsichtlich der Probenformen die Isolationswiderstände in Widerstandswerte umgewandelt. Für jede Probennummer wurden einhundert mehrschichtige Keramikkondensatoren der Messung unterzogen, und der Durchschnittswert für den Widerstandswert wurde berechnet. Dann wurden die Proben mit Widerstandswerten von 100 MΩ·m oder weniger als Ausfall bestimmt, und die mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF) bei 50% wurde vermittels Weibull Analyse bzw. Verteilung über der Zeit bis zum Ausfall erhalten. Wenn die MTTF kürzer als 120 Stunden war, wurde die Probe als Nichtstandard betrachtet.

3. Ergebnis der Charakterisierung+

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Charakterisierung des mehrschichtigen Keramikkondensators gemäß den Probennummern 1 bis 39. Tabelle 1

(a) Probennummern 1 bis 9

Wie in Tabelle 1 gezeigt, waren die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probenummern 1 und 2 übermäßig niedrig, oder 40 Mol%, in dem Gehalt von Zr bezüglich der Gesamtmenge der die B-Stelle darstellenden Elemente (Ti, Zr, M) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, was zu einer kurzen MTTF von 84 bis 88 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test führte.

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 3 bis 8 waren angemessen, oder 42 bis 90 Mol% in dem Gehalt von Zr bezüglich der Gesamtmenge des die B-Stelle darstellenden Elements (Ti, Zr, M) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, was zu vergleichsweise hohen Werten von 51 bis 484 in der relativen Permittivität führte, und zu langen MTTF von 123 Stunden bis 193 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß der Probennummer 9 war übermäßig hoch, oder 92 Mol% in dem Gehalt von Zr bezüglich der Gesamtmenge der die B-Stelle darstellenden Elemente (Ti, Zr, M) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, was zu einem geringen Wert von 43 in der relativen Permittivität führte.

(b) Probenummern 10 bis 14

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 10 bis 14 erzielten, selbst bei Variation des Typs des die B-Stelle darstellenden Elements M (zumindest ein Element von Ta, Nb, V, und W als Donoren) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, vorteilhafte Ergebnisse fast ohne jedwede Veränderung in der relativen Permittivität oder MTTF in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

(c) Probennummern 15 bis 19

Der mehrschichtige Kondensator 10 gemäß Probenummer 15 war übermäßig niedrig, oder 0,5 Mol% in dem Gehalt des die B-Stelle darstellenden Elements in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, und übermäßig niedrig, oder 0,5 Teile pro Mol in dem Gehalt des Elements Mn (Akzeptor) als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2, was zu kurzen MTTF von 45 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test führt.

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probenummern 16 bis 18 waren angemessen, oder 1 bis 10 Mol% in dem Gehalt des die B-Stelle darstellenden Elements M (Ta als Donor) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, und angemessen, oder 1 bis 10 Teile pro Mol in dem Gehalt des Elements Mn (Akzeptor) als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2, was zu vergleichsweise hohen Werten von 52 bis 110 in der relativen Permittivität führte, und zu langen MTTF von 120 Stunden bis 191 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß Probenummer 19 war übermäßig hoch, oder 12 Mol% in dem Gehalt des die B-Stelle darstellenden Elements M (Ta als Donor) in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, und übermäßig hoch, oder 12 Teile pro Mol in dem Gehalt des Elements Mn (Akzeptor) als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2, was zu einem geringen Wert von 43 in der relativen Permittivität führte.

(d) Probennummern 20 bis 23

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probenummern 20 bis 23 erzielten, selbst bei Variation des Gehalts des die A-Stelle darstellenden Elements Ba in dem Hauptbestandteil des Perowskit-artigen Verbunds in den dielektrischen Schichten 2, vorteilhafte Ergebnisse fast ohne jedwede Veränderung in der relativen Permittivität oder MTTF in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

(e) Probennummern 24 bis 29

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß Probenummer 24 war übermäßig niedrig, oder 0,5 Teile pro Mol in dem Gehalt des Elements Si als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2, wodurch er jedem dicht gesinterten Keramik-Schichtkörper 1 unterlag, selbst wenn das Brennen bei 1250°C durchgeführt wurde.

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probenummern 25 bis 28 waren angemessen, oder 1 bis 5 Teile pro Mol in dem Gehalt des Elements Si als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2, was zu vergleichsweise hohen Werten von 113 bis 310 in der relativen Permittivität führte, und zu einer lagen MTTF von 120 Stunden bis 138 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß Probenummer 29 war übermäßig hoch, oder 6 Teile pro Mol in dem Gehalt des Elements Si als ein zusätzlicher Bestandteil für den Perowskit-artigen Verbund in den dielektrischen Schichten 2, was zu einem geringen Wert von 33 in der relativen Permittivität führte.

(f) Probenummern 30 bis 34

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß Probenummer 30 war übermäßig niedrig, oder 0,25 in dem molaren Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor, was zu einem geringen Isolationswiderstand mit leidglich einem Wert von 106 Ω·m oder weniger in der Resistivität in dem Hochtemperaturlast Life-Test führte.

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß Probenummern 31 bis 33 waren angemessen, oder 0,5 bis 3,0 in dem molaren Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor, was zu relativ hohen Werten von 223 bis 310 in der relativen Permittivität führte, und zu einer langen MTTF von 121 Stunden bis 143 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß Probennummer 34 was übermäßig hoch, oder 5,0 in dem molaren Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor, was zu einem geringen Isolationswiderstand mit lediglich einem Wert von 106 Ω·m oder weniger in der Resistivität in dem Hochtemperaturlast Life-Test führte.

(g) Probennummern 35 bis 39

Der mehrschichtige Keramikkondensator 10 gemäß Probenummer 35 was übermäßig hoch, oder 4,0 in dem molaren Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor, was zu einem geringen Isolationswiderstand mit lediglich einem Wert von 106 Ω·m oder weniger in der Resistivität in dem Hochtemperaturlast Life-Test führte.

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß den Probennummern 36 und 37 waren angemessen, oder 0,5 bis 2,0 in dem molaren Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor, was zu relativ hohen Werten von 310 bis 340 in der relativen Permittivität führte, und zu langen MTTF von 128 Stunden bis 130 Stunden in dem Hochtemperaturlast Life-Test.

Die mehrschichtigen Keramikkondensatoren 10 gemäß Probenummern 38 und 39 waren gering, oder 0,2 bis 0,33 in dem molaren Verhältnis zwischen Mn als Akzeptor und M als Donor, was zu einem geringen Isolationswiderstand mit lediglich einem Wert von 106 Ω·m oder weniger in der Resistivität in dem Hochtemperaturlast Life-test führte.

Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht als auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt zu verstehen ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen können.

Bezugszeichenliste

1
Keramik-Schichtkörper
2
Keramikschicht
4a, 4b
interne Elektrode
6a, 6b
externe Elektrode
10
mehrschichtiger Keramikkondensator
W
Breite
L
Länge
T
Dicke