DE112010003826T5

DE112010003826T5 - Dielektrische keramik und laminierter keramikkondensator

Info

Publication number: DE112010003826T5
Application number: DE112010003826T
Authority: DE
Inventors: Shoichiro Suzuki; Toshikazu Takeda; Jun Ikeda; Megumi MORITA
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-08-21
Also published as: US20120170169A1; WO2011036970A1; US8964356B2; DE112010003826B4; JPWO2011036970A1; JP5590035B2; CN102510845A; CN102510845B

Abstract

Vorgesehen wird eine dielektrische Keramik, die zur Verwendung in einem laminierten Keramikkondensator geeignet ist, der unter einer Hochtemperaturumgebung verwendet werden soll, wie zum Beispiel ein Kraftfahrzeugeinsatz. Vorgesehen wird eine dielektrische Keramik mit einer Zusammensetzung, die durch die folgende Zusammensetzungsformel dargestellt ist: (1 – x)(Ba1-yCay)mTiO3 + xCaTiO3 + aRe2O3 + bMgO + cMnO + dV2O3 + eSiO2 (Re ist Gd, Dy, Y, Ho und/oder Er), wobei sie die jeweiligen Bedingungen 0,001 ≤ x ≤ 0,02, 0,08 ≤ y ≤ 0,20, 0,99 ≤ m ≤ 1,05 erfüllt und die jeweiligen Bedingungen 0,01 ≤ a ≤ 0,04, 0,005 ≤ b ≤ 0,035, 0 ≤ c ≤ 0,01, 0 ≤ d ≤ 0,01, 0,01 ≤ e ≤ 0,04 erfüllt, wenn a, b, c, d und e jeweils in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba, Ca)TiO3 + xCaTiO3 ausgedrückt sind. Diese dielektrische Keramik bildet dielektrische Keramikschichten (3) eines laminierten Keramikkondensators (1).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine dielektrische Keramik und einen laminierten Keramikkondensator und betrifft insbesondere eine dielektrische Keramik, die zur Verwendung bei einem laminierten Keramikkondensator geeignet ist, der unter einer Hochtemperaturumgebung, wie etwa zum Beispiel für Kraftfahrzeugeinsatz, zu verwenden ist, und einen unter Verwendung der dielektrischen Keramik konfigurierten laminierten Keramikkondensator.
STAND DER TECHNIK
Bei laminierten Keramikkondensatoren für Verwendungen wie etwa für Kraftfahrzeugeinsatz können in manchen Fällen gegenüber normalen laminierten Keramikkondensatoren Garantien bis hin zu höheren Temperaturbereichen erforderlich sein. Die X8R-Eigenschaft der EIA-Norm (die Rate der Änderung der elektrostatischen Kapazität innerhalb von ±15% mit 25°C als Standard bei –5°C bis 125°C) etc. sind für die laminierten Keramikkondensatoren erforderlich.
Wird diese Garantie gewünscht, wird ein solches (Ba, Ca)TiO₃-basiertes Material, wie es zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-199534 (Patentschrift 1) beschrieben wird, als Hauptbestandteil einer dielektrischen Keramik verwendet, die in einem laminierten Keramikkondensator enthaltene dielektrische Keramikschichten bildet.
Die in Patentschrift 1 beschriebene dielektrische Keramik weist aber das Problem auf, dass wahrscheinlich die Abnahme des spezifischen Isolationswiderstands hervorgerufen wird. Ferner weist die dielektrische Keramik das Problem auf, dass ein Gleichgewicht zwischen dem spezifischen Isolationswiderstand und der Dielektrizitätskonstante schwierig zu erreichen ist, da der erhöhte spezifische Isolationswiderstand die Dielektrizitätskonstante senkt.
LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
PATENTSCHRIFTEN

Patentschrift 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-199534

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Daher besteht eine Aufgabe dieser Erfindung darin, eine dielektrische Keramik zur Hand zu geben, die die vorstehend beschriebenen Probleme lösen kann, genauer gesagt eine dielektrische Keramik, die zur Verwendung in einem laminierten Keramikkondensator geeignet ist, der unter einer Hochtemperaturumgebung verwendet werden soll, zum Beispiel etwa für Kraftfahrzeugeinsatz.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen laminierten Keramikkondensator zur Hand zu geben, der unter Verwendung der vorstehend erwähnten dielektrischen Keramik konfiguriert ist.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die vorstehend beschriebenen technischen Probleme zu lösen, weist eine dielektrische Keramik gemäß dieser Erfindung charakteristischerweise eine durch folgende Zusammensetzungsformel dargestellte Zusammensetzung auf: (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ + eSiO₂, erfüllt die jeweiligen Bedingungen 0,001 ≤ x ≤ 0,02 und 0,08 ≤ y ≤ 0,20 und erfüllt eine Bedingung 0,01 ≤ e ≤ 0,04, wenn e ausgedrückt wird in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃.
Die dielektrische Keramik gemäß dieser Erfindung weist charakteristischerweise in einer bevorzugten Ausführungsform eine durch die folgende Zusammensetzungsformel dargestellte Zusammensetzung auf: (1 – x)(Ba_1-yCa_y)_mTiO₃ + xCaTiO₃ + aRe₂O₃ + bMgO + cMnO + dV₂O₃ + eSiO₂ (Re ist mindestens eines gewählt aus Gd, Dy, Y, Ho und Er), wobei sie die jeweiligen Bedingungen 0,001 ≤ x ≤ 0,02, 0,08 ≤ y ≤ 0,20 und 0,99 ≤ m ≤ 1,05 erfüllt und die jeweiligen Bedingungen 0,01 ≤ a ≤ 0,04, 0,005 ≤ b ≤ 0,035, 0 ≤ c ≤ 0,01, 0 ≤ d ≤ 0,01 und 0,01 ≤ e ≤ 0,04 erfüllt, wenn a, b, c, d und e jeweils ausgedrückt werden in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)_mTiO₃ + xCaTiO₃.
Bei der dielektrischen Keramik gemäß dieser Erfindung ist das CaTiO₃ hauptsächlich unabhängig von (Ba, Ca)TiO₃-Hauptphasenkörnern vorhanden, und sekundäre Phasenkörner, Korngrenzen, Tripelpunkte etc. sind für die Existenzform des CaTiO₃, das nicht besonders beschränkt gesehen werden soll, denkbar.
Die Erfindung ist auch auf einen laminierten Keramikkondensator gerichtet, der umfasst: einen Kondensatorhauptkörper mit mehreren aufgestapelten dielektrischen Keramikschichten und mehreren entlang spezifischer Grenzflächen zwischen den dielektrischen Keramikschichten ausgebildeten Innenelektroden, und mehrere Außenelektroden, die an zueinander unterschiedlichen Stellen an einer Außenfläche des Kondensatorhauptkörpers ausgebildet und mit bestimmten der Innenelektroden elektrisch verbunden sind. Der laminierte Keramikkondensator gemäß dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Keramikschichten die vorstehend beschriebene dielektrische Keramik gemäß dieser Erfindung umfassen.
Wirkung der Erfindung
Die dielektrische Keramik gemäß dieser Erfindung weist eine hohe Zuverlässigkeit bei hohen Temperaturen auf und weist in einem vorbestimmten Bereich zugegebenes CaTiO₃ auf und kann somit eine Dielektrizitätskonstante von 1000 oder mehr erreichen, während der spezifische Isolationswiderstand bezogen auf log ρ (”Ω·m” für die Einheit ρ) auf 10 oder mehr steigt. Dieser Wert ist ein markanter Wert der Materialzusammensetzung für eine Garantie bei hohen Temperaturen bei der großen Ca-Substitutionsmenge (y) von 0,08 oder mehr. Dies wird auf die Zugabe einer vorbestimmten Menge zurückgeführt, wenngleich eine winzige Menge von CaTiO₃ die Ca-Konzentration an Kristallkorngrenzen stabilisiert und die Bewegung der Ca-Komponente zwischen (Ba, Ca)TiO₃-Körnern als Hauptphasenkörnern hemmt, wodurch die Änderung der Ca-Konzentration zwischen den Körnern reduziert wird.
Die bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung kann eine dielektrische Keramik erreichen, die die X8R-Eigenschaft der EIA-Norm weiter erfüllt und bei Anlegen einer Gleichspannung mit einer Stärke des elektrischen Felds von 30 kV/mm bei 175°C eine erhöhte Hochtemperaturbelastungszuverlässigkeit von 20 Stunden oder mehr bei der mittleren Zeit bis zum Ausfall aufweist.
Daher kann durch Verwenden der dielektrischen Keramik gemäß dieser Erfindung bei einem laminierten Keramikkondensator eine ausgezeichnete Hochtemperaturbelastungszuverlässigkeit sichergestellt werden. Demgemäß kann der laminierte Keramikkondensator für Kraftfahrzeugeinsatz geeignet ausgelegt werden.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittansicht, die schematisch einen laminierten Keramikkondensator 1 veranschaulicht, der unter Verwendung einer dielektrischen Keramik gemäß dieser Erfindung konfiguriert ist; und
2 ist ein Diagramm, das eine XRD-Grafik für einen gesinterten Keramikkörper gemäß Probe 14 zeigt, die in dem experimentellen Beispiel 1 hergestellt wurde.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 ist eine Querschnittansicht, die schematisch einen laminierten Keramikkondensator 1 veranschaulicht, der unter Verwendung einer dielektrischen Keramik gemäß dieser Erfindung konfiguriert ist.
Der laminierte Keramikkondensator 1 umfasst einen Kondensatorhauptkörper 2. Der Kondensatorhauptkörper 2 besteht aus mehreren aufgestapelten dielektrischen Keramikschichten 3 und mehreren Innenelektroden 4 und 5, die jeweils entlang mehreren spezifischen Grenzflächen zwischen den mehreren dielektrischen Keramikschichten 3 ausgebildet sind. Die Innenelektroden 4 und 5 sind so ausgebildet, dass sie die Außenfläche des Kondensatorhauptkörpers 2 erreichen, und die Innenelektroden 4, die zu einer Endfläche 6 des Kondensatorhauptkörpers 2 herausgeführt sind, und die Innenelektroden 5, die zu der anderen Endfläche 7 desselben herausgeführt sind, sind in dem Kondensatorhauptkörper 2 abwechselnd angeordnet.
An der Außenfläche des Kondensatorhauptkörpers 2 sind jeweils Außenelektroden 8 und 9 an den Endflächen 6 und 7 so ausgebildet, dass sie elektrisch mit den Innenelektroden 4 und 5 verbunden sind. Als Material für diese Außenelektroden 8 und 9 kann Ni, Ni-Legierungen, Cu, Cu-Legierungen, Ag oder Ag-Legierungen etc. verwendet werden. Die Außenelektroden 8 und 9 sind typischerweise so ausgebildet, dass eine leitende Paste, die mit der Zugabe von Glasfritte zu einem Metallpulver erhalten wird, auf die beiden Endflächen 6 und 7 des Kondensatorhauptkörpers 2 aufgetragen und Brennen unterzogen wird.
Falls erforderlich wird ferner ein erster galvanischer Film bestehend aus Ni, Cu oder dergleichen auf den Außenelektroden 8 und 9 gebildet und weiterhin wird ein zweiter galvanischer Film bestehend aus Lot, Sn oder dergleichen darauf ausgebildet.
Bei diesem laminierten Keramikkondensator 1 bestehen die dielektrischen Keramikschichten 3 aus einer dielektrischen Keramik, die eine durch die folgende Zusammensetzungsformel dargestellte Zusammensetzung aufweist: (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ + eSiO₂. Bei der Zusammensetzungsformel sind die jeweiligen Bedingungen von 0,001 ≤ x ≤ 0,02 und 0,08 ≤ y ≤ 0,20 erfüllt und die Bedingung 0,01 ≤ e ≤ 0,04 ist erfüllt, wenn e ausgedrückt in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ ausgedrückt wird.
Die dielektrische Keramik weist in einem vorbestimmten Bereich zugegebenes CaTiO₃ auf und kann somit eine Dielektrizitätskonstante von 1000 oder mehr erreichen, während der spezifische Isolationswiderstand bezogen auf lag ρ (”Ω·m” für die Einheit ρ) auf 10 oder mehr steigt. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Zugabe einer vorbestimmten Menge von CaTiO₃ die Ca-Konzentration an Kristallkorngrenzen stabilisiert und die Bewegung der Ca-Komponente zwischen (Ba, Ca)TiO₃-Körnern als Hauptphasenkörnern hemmt, wodurch die Änderung der Ca-Konzentration zwischen den Körnern reduziert wird.
Bei Erzeugen des laminierten Keramikkondensators 1 unter Verwendung der dielektrischen Keramik, wie in dieser Ausführungsform, kann die Zugabe von geeigneten Mengen von Elementen wie etwa Mn, V, Re (Re ist mindestens eines gewählt aus Gd, Dy, Y, Ho und Er) Eigenschaften wie etwa Temperatureigenschaften und Zuverlässigkeitseigenschaften verbessern.
Im Einzelnen bestehen die vorstehend beschriebenen dielektrischen Keramikschichten 3 vorzugsweise aus einer dielektrischen Keramik, die eine durch die folgende Zusammensetzungsformel dargestellte Zusammensetzung aufweist: (1 – x)(Ba_1-yCa_y)_mTiO₃ + xCaTiO₃ + aRe₂O₃ + bMgO + cMnO + dV₂O₃ + eSiO₂ (Re ist mindestens eines gewählt aus Gd, Dy, Y, Ho und Er). Bei dieser Zusammensetzungsformel sind die jeweiligen Bedingungen von 0,001 ≤ x ≤ 0,02, 0,08 ≤ y ≤ 0,20 und 0,99 ≤ m ≤ 1,05 erfüllt und die jeweiligen Bedingungen 0,01 ≤ a ≤ 0,04, 0,005 ≤ b ≤ 0,035, 0 ≤ c ≤ 0,01, 0 ≤ d ≤ 0,01 und 0,01 ≤ e ≤ 0,04 sind erfüllt, wenn a, b, c, d und e jeweils in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)_mTiO₃ + xCaTiO₃ ausgedrückt sind.
Die dielektrische Keramik, die die vorstehend erwähnte Zusammensetzung aufweist, erfüllt weiterhin die X8R-Eigenschaft der EIA-Norm und kann bei Anlegen einer Gleichspannung mit einer Stärke des elektrischen Felds von 30 kV/mm bei 175°C die Hochtemperaturbelastungszuverlässigkeit auf 20 Stunden oder mehr bei der mittleren Zeit bis zum Ausfall steigern.
Daher kann bei dem laminierten Keramikkondensator 1 eine ausgezeichnete Hochtemperaturbelastungszuverlässigkeit sichergestellt werden.
Zu beachten ist, dass der gezeigte laminierte Keramikkondensator 1 zwar ein Kondensator mit zwei Anschlüssen ist, der die beiden Außenelektroden 8 und 9 umfasst, diese Erfindung aber auch auf laminierte Keramikkondensatoren mit vielen Anschlüssen übertragen werden kann.
Als nächstes werden nachstehend experimentelle Beispiele beschrieben, die zum Bestätigen der Wirkungen dieser Erfindung durchgeführt wurden.
[Experimentelles Beispiel 1]
Es wurde (Ba_1-yCa_y)TiO₃, das bei der Ca-Substitutionsmenge auf ”y” angepasst wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt, erzeugt, während CaTiO₃, MnO und SiO₂ erzeugt wurden, und diese Materialien wurden so abgewogen, dass ”x”, ”c” und ”e” die in Tabelle 1 gezeigten Zahlenwerte in der Zusammensetzungsformel von (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ + cMnO + eSiO₂ erreichten, um ein gemischtes Rohmaterialpulver zu erzeugen. In diesem Fall stellen ”c” und ”e” Molteile bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ dar.
Als Nächstes wurde dieses Rohmaterialpulver unter Zugabe eines polyvinylbutyralbasierten Bindemittels und eines organischen Lösungsmittels wie Ethanol Nassaufbereitung in einer Kugelmühle unterzogen, um einen Keramikschlicker zu erzeugen.
Als Nächstes wurde dieser Keramikschlicker durch ein Rakelverfahren zu der Form einer Platte ausgebildet, um keramische Grünlinge zu erhalten.
Als Nächstes wurde eine Ni als Hauptbestandteil enthaltende leitende Paste auf die keramischen Grünlinge gedruckt, um leitende Pastenfilme zu bilden, die als Innenelektroden dienten.
Dann wurden die mehreren keramischen Grünlinge aufgestapelt, so dass die Seiten abwechselten, zu denen die leitenden Pastenfilme herausgeführt wurden, wodurch ein Rohkondensatorhauptkörper vorgesehen wurde.
Als Nächstes wurde dieser Rohkondensatorhauptkörper bei einer Temperatur von 350°C in einer N₂-Atmosphäre erhitzt, um das Bindemittel zu verbrennen, und wurde dann 2 Stunden lang in einer reduzierenden Atmosphäre, die aus einem H₂-N₂-H₂O-Gas mit einem Sauerstoffpartialdruck von 10^–10 bis 10^–12 MPa bestand, Brennen bei der in Tabelle 1 gezeigten Temperatur unterzogen, um ein Sintern des Kondensatorhauptkörpers zu erreichen.
Als Nächstes wurde eine B₂O₃-SiO₂-BaO-basierte Glasfritte enthaltende Silberpaste auf beiden Endflächen des gesinterten Kondensatorhauptkörpers aufgetragen und bei einer Temperatur von 600°C in einer N₂-Atmosphäre gebrannt, um Außenelektroden zu bilden, die mit den Innenelektroden elektrisch verbunden waren, wodurch laminierte Keramikkondensatoren als Proben vorgesehen wurden.
Die so erhaltenen laminierten Keramikkondensatoren hatten Außenmaße von 1,0 mm Breite, 2,0 mm Länge und 0,5 mm Dicke, und die zwischen den Innenelektroden gesetzte dielektrische Keramikschicht hatte eine Dicke von 3 μm. Ferner betrug die Anzahl an effektiven dielektrischen Keramikschichten 5 und die Fläche der pro Schicht gegenüberliegenden Innenelektrode betrug 1,3 × 10^–6 m².
Bei diesen laminierten Keramikkondensatoren, die gemäß jeder Probe erhalten wurden, wurden die elektrostatische Kapazität (C) und der dielektrische Verlust (tan δ) durch Anlegen einer Wechselspannung von 1 V_rms mit 1 kHz bei 25°C unter Verwendung eines automatischen Messbrückeninstruments gemessen, und die relative Dielektrizitätskonstante (ε) wurde aus dem erhaltenen C, der Fläche der Innenelektrode und der Dicke der dielektrischen Keramikschicht berechnet.
Ferner wurde der Isolationswiderstand (R) durch zweiminütiges Anlegen einer Gleichspannung von 15 kV/mm bei 25°C unter Verwendung eines Isolationswiderstandsmessgeräts gemessen, und der spezifische Isolationswiderstand (ρ) wurde auf der Grundlage des erhaltenen R und des Aufbaus des laminierten Keramikkondensators berechnet.

Diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]

PROBENNUMMER	(1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ + cMnO + eSiO₂				Brenntemperatur (°C)	log ρ (ρ: Ω·m)	ε
PROBENNUMMER	x	y	c	e	Brenntemperatur (°C)	log ρ (ρ: Ω·m)	ε
*1	0	0,11	0,005	0,025	1250	9,91	1508
*2	0,0009	0,11	0,005	0,025	1250	9,91	1505
3	0,0010	0,11	0,005	0,025	1250	10,00	1501
4	0,003	0,11	0,005	0,025	1250	10,21	1488
5	0,005	0,11	0,005	0,025	1250	10,51	1481
6	0,008	0,11	0,005	0,025	1250	10,84	1452
7	0,015	0,11	0,005	0,025	1250	11,21	1301
8	0,018	0,11	0,005	0,025	1250	11,36	1109
9	0,020	0,11	0,005	0,025	1250	11,42	1029
*10	0,021	0,11	0,005	0,025	1250	11,51	986
*11	0,010	0,07	0,005	0,025	1250	9,66	1555
12	0,010	0,08	0,005	0,025	1250	10,52	1521
13	0,010	0,10	0,005	0,025	1250	10,94	1487
14	0,010	0,12	0,005	0,025	1250	10,83	1401
15	0,010	0,14	0,005	0,025	1250	10,80	1297
16	0,010	0,16	0,005	0,025	1250	10,71	1222
17	0,010	0,18	0,005	0,025	1250	10,63	1131
18	0,010	0,20	0,005	0,025	1250	10,51	1061
*19	0,010	0,21	0,005	0,025	1250	10,36	978
*20	0,010	0,11	0,005	0,009	1280	Problem beim Brennen
21	0,010	0,11	0,005	0,010	1280	10,62	1499
22	0,010	0,11	0,005	0,020	1260	10,88	1454
23	0,010	0,11	0,005	0,030	1240	10,91	1386
24	0,010	0,11	0,005	0,040	1220	10,83	1213
*25	0,010	0,11	0,005	0,050	1220	10,81	996

In Tabelle 1 entsprechen die Probennummern, bei denen das Symbol * hinzugefügt wurde, Proben außerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung.
Wie in Tabelle 1 gezeigt erfüllen die Proben 3 bis 9, 12 bis 18 und 21 bis 24 innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung die jeweiligen Bedingungen von 0,001 ≤ x ≤ 0,02, 0,08 ≤ y ≤ 0,20, 0 ≤ c ≤ 0,01 und 0,01 ≤ e ≤ 0,04. Diese Proben 3 bis 9, 12 bis 18 und 21 bis 24 erreichten einen spezifischen Isolationswiderstand von 10 oder mehr bezogen auf log ρ (”Ω·m” für die Einheit ρ) und ε von 1000 oder mehr.
Bei den Proben 1 und 2, bei denen die CaTiO₃-Menge ”x” unter 0,001 lag, lag der spezifische Isolationswiderstand dagegen unter 10 bezogen auf log ρ. Bei der Probe 10, bei der die CaTiO₃-Menge ”x” über 0,02 lag, lag ε andererseits unter 1000.
2 ist ein Diagramm, das eine XRD-Grafik für einen gesinterten Keramikkörper gemäß der Probe 14 innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung zeigt. In 2 bezeichnen die durch Pfeile angedeuteten Abschnitte Spitzen für das CaTiO₃. Große Hauptspitzen bezeichnen allesamt Spitzen für (Ba, Ca)TiO₃. Wie vorstehend beschrieben wurde in der XRD-Grafik dem Auftreten der Spitzen für das in einer winzigen Menge zugegebene CaTiO₃ Aufmerksamkeit geschenkt.
Ferner betrug bei der Probe 19, bei der die Ca-Substitutionsmenge ”y” mehr als 0,20 betrug, der spezifische Isolationswiderstand weniger als 10 bezogen auf log ρ. Bei der Probe 11, bei der die Ca-Substitutionsmenge ”y” unter 0,08 lag, war lag ε andererseits unter 1000.
Ferner konnte Probe 20, bei der die SiO₂-Zugabemenge ”e” unter 0,01 lag, aufgrund des Problems beim Sintern keine Eigenschaften erreichen. Bei der Probe 25, bei der die SiO₂-Zugabemenge ”e” über 0,04 lag, lag ε andererseits unter 1000.
Zu beachten ist, dass die MnO-Zugabemenge ”c” bei allen Proben zwar bei 0,005 lag, aus dem nachstehend beschriebenen Beispiel 2 aber ermittelt wurde, dass bei einem Hochtemperaturbelastungszuverlässigkeitstest unerwünschte Ergebnisse erzielt werden, wenn die MnO-Zugabemenge ”c” größer als 0,01 ist.
[Experimentelles Beispiel 2]
Es wurde (Ba_0,89Ca_0,11)_mTiO₃, das im (Ba, Ca)/Ti-Verhältnis ”m” wie in Tabelle 2 gezeigt angepasst war, erzeugt, während CaTiO₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, MgO, V₂O₃ und SiO₂ erzeugt wurden, und diese Materialien wurden so abgewogen, dass ”m”, ”a”, ”b”, ”c”, ”d” und ”e” die in Tabelle 2 gezeigten Zahlenwerte in der Zusammensetzungsformel (1 – x)(Ba_0,89Ca_0,11)_mTiO₃ + xCaTiO₃ + aRe₂O₃ + bMgO + cMnO + dV₂O₃ + eSiO₂ erreichten, um ein gemischtes Rohmaterialpulver zu erzeugen. In diesem Fall stellen ”a”, ”b”, ”c”, ”d” und ”e” Molteile bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_0,89Ca_0,11)_mTiO₃ + xCaTiO₃ dar.
Dann wurden in gleicher Weise wie bei dem experimentellen Beispiel 1 laminierte Keramikkondensatoren als Proben erhalten.
Bei diesen laminierten Keramikkondensatoren, die gemäß jeder Probe erhalten wurden, wurden die relative Dielektrizitätskonstante (ε) und der spezifische Isolationswiderstand (ρ) in gleicher Weise wie bei dem experimentellen Beispiel 1 gefunden.
Ferner wurde die elektrostatische Kapazität gemessen, während die Temperatur in dem Bereich von –55°C bis –150°C geändert wurde, um die Rate der Änderung (”150°C TCC”) für die elektrostatische Kapazität mit dem maximalen absoluten Änderungswert unter Verwendung der elektrostatischen Kapazität bei 25°C als Standard zu berechnen, und es wurde ermittelt, ob die X8R-Eigenschaft der EIA-Norm (”X8R-Ermittlung”) erfüllt wurde oder nicht. Die X8R-Ermittlung wurde bei erfolgreichem Erfüllen der X8R-Eigenschaft durch die Markierung ”O” oder bei fehlendem Erfüllen der X8R-Eigenschaft durch die Markierung ”x” dargestellt.
Als Hochtemperaturbelastungszuverlässigkeitstest wurde ferner eine Gleichspannung von 30 kV/mm bei einer Temperatur von 175°C angelegt, um die Änderung des Isolationswiderstand im zeitlichem Verlauf zu messen, und jede Probe wurde als defekt betrachtet, wenn der Isolationswiderstandswert der Probe auf 10⁵ Ω oder weniger sank, um für jede Probe die mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF) zu finden.
Diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
In Tabelle 2 entsprechen die Probennummern, bei denen das Symbol * hinzugefügt wurde, Proben außerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung.
Wie in Tabelle 2 gezeigt erfüllen die Proben 102 bis 107, 110 bis 113, 115 bis 118, 120 bis 122 und 124 bis 128 innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung die jeweiligen Bedingungen 0,001 ≤ x ≤ 0,02, 0,08 ≤ y ≤ 0,20, 0,99 ≤ m ≤ 1,05, 0,01 ≤ a ≤ 0,04, 0,005 ≤ b ≤ 0,035, 0 ≤ c ≤ 0,01, 0 ≤ d ≤ 0,01 und 0,01 ≤ e ≤ 0,04. Diese Proben 102 bis 107, 110 bis 113, 115 bis 118, 120 bis 122 und 124 bis 128 erreichten einen spezifischen Isolationswiderstand von 10 oder mehr bezogen auf log ρ (”Ω·m” für die Einheit ρ), ε von 1000 oder mehr, MTTF von 20 Stunden oder mehr und 150°C TCC innerhalb von ±15%, was bei der X8R-Ermittlung zu einem Bestehen führte.
Bei der Probe 101 mit dem (Ba, Ca)/Ti-Verhältnis ”m” von weniger als 0,99 überstieg dagegen 150°C TCC ±15%, was zu einem Nichtbestehen bei der X8R-Ermittlung führte. Bei der Probe 108 mit ”m” von über 1,05 betrug die MTTF andererseits weniger als 20 Stunden.
Bei der Probe 109 mit der Re₂O₃(Re ist Gd, Dy, Y, Ho oder Er)-Zugabemenge ”a” von weniger als 0,01 überstieg ferner 150°C TCC ±15%, was zu einem Nichtbestehen der X8R-Ermittlung führte. Bei der Probe 114 mit ”a” von über 0,04 betrug die MTTF andererseits weniger als 20 Stunden.
Bei der Probe 119 mit der MgO-Zugabemenge ”b” von weniger als 0,005 überstieg ferner 150°C TCC ±15%, was zu einem Nichtbestehen bei der X8R-Ermittlung führte. Bei der Probe 123 mit ”b” von über 0,035 betrug die MTTF andererseits weniger als 20 Stunden.
Bei der Probe 129 mit der V₂O₃-Zugabemenge ”d” von mehr als 0,01 betrug die MTTF ferner weniger als 20 Stunden.
Bei der Probe 130 mit der MnO-Zugabemenge ”c” von mehr als 0,01 betrug die MTTF ferner weniger als 20 Stunden.
Bezugszeichenliste

1: laminierter Keramikkondensator
2: Kondensatorhauptkörper
3: dielektrische Keramikschicht
4, 5: Innenelektrode
8, 9: Außenelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-199534 [0003, 0005]

Claims

Dielektrische Keramik mit einer Zusammensetzung, die durch die folgende Zusammensetzungsformel dargestellt ist: (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃ + eSiO₂, wobei sie die jeweiligen Bedingungen 0,001 ≤ x ≤ 0,02 und 0,08 ≤ y ≤ 0,20 erfüllt und eine Bedingung 0,01 ≤ e ≤ 0,04 erfüllt, wenn e ausgedrückt wird in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)TiO₃ + xCaTiO₃.
Dielektrische Keramik mit einer Zusammensetzung, die durch die folgende Zusammensetzungsformel dargestellt ist: (1 – x)(Ba_1-yCa_y)_mTiO₃ + xCaTiO₃ + aRe₂O₃ + bMgO + cMnO + dV₂O₃ + eSiO₂ (Re ist mindestens eines gewählt aus Gd, Dy, Y, Ho und Er), wobei sie die jeweiligen Bedingungen 0,001 ≤ x ≤ 0,02, 0,08 ≤ y ≤ 0,20 und 0,99 ≤ m ≤ 1,05 erfüllt und die jeweiligen Bedingungen 0,01 ≤ a ≤ 0,04, 0,005 ≤ b ≤ 0,035, 0 ≤ c ≤ 0,01, 0 ≤ d ≤ 0,01 und 0,01 ≤ e ≤ 0,04 erfüllt, wenn a, b, c, d und e jeweils ausgedrückt werden in Molteilen bezogen auf 1 Mol (1 – x)(Ba_1-yCa_y)_mTiO₃ + xCaTiO₃.
Laminierter Keramikkondensator, welcher umfasst: einen Kondensatorhauptkörper mit mehreren aufgestapelten dielektrischen Keramikschichten und mehreren Innenelektroden, die entlang spezifischen Grenzflächen zwischen den dielektrischen Keramikschichten ausgebildet sind; und mehrere Außenelektroden, die an zueinander unterschiedlichen Stellen auf einer Außenfläche des Kondensatorhauptkondensators ausgebildet und mit den Innenelektroden elektrisch verbunden sind, wobei die dielektrischen Keramikschichten die dielektrische Keramik nach Anspruch 1 oder 2 umfassen.