JP7027563B2 - セラミック部品及びセラミック部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セラミック基体と、当該セラミック基体の外面上に設けられた少なくとも１つのメタライジング部と、を備えるセラミック部品に関する。更に、本発明は、当該セラミック部品の製造方法に関する。
セラミック部品は、工業生産において広く普及した部品である。通常、セラミック部品は、例えば電気接触のためのメタライジング部を備える。その場合、メタライジング部の組成は、セラミック部品のセラミック基体に対して好ましくない影響を有する可能性がある。
したがって、本発明の課題は、改善されたメタライジング部を有するセラミック部品を提供することである。更に、発明の課題は、当該セラミック部品の製造方法を提供することである。
これらの課題は、請求項１によるセラミック部品によって解決される。セラミック部品の更なる実施形態及びセラミック部品の製造方法は、更なる請求項から見て取ることができる。
セラミック基体と、当該セラミック基体の外面上に設けられた少なくとも１つのメタライジング部と、を備えるセラミック部品が提供される。メタライジング部は、一般分子式LixVy(PO4)zのリン酸バナジウムリチウム及び銅を含む。任意に、ガラスもメタライジング部に含まれ得る。ここで、aを銅の比率、bをリン酸バナジウムリチウムの比率、cをメタライジング部に含まれるガラスの比率とすると、以下が成り立つ：
40wt%≦a≦99wt%
1wt%≦b≦30wt%
0wt%≦c≦20wt%
また、xはリン酸バナジウムリチウム中のリチウムの比率、yはリン酸バナジウムリチウム中のバナジウムの比率、zはリン酸バナジウムリチウム中のリン酸塩の比率とであり、以下が成り立つ：
0<x
0<y
0<z
40wt%≦a≦99wt%
1wt%≦b≦30wt%
0wt%≦c≦20wt%
また、xはリン酸バナジウムリチウム中のリチウムの比率、yはリン酸バナジウムリチウム中のバナジウムの比率、zはリン酸バナジウムリチウム中のリン酸塩の比率とであり、以下が成り立つ：
0<x
0<y
0<z
メタライジング部の別の実施形態において、当該メタライジング部の製造のために、一般分子式LixVy(PO4)zのリン酸バナジウムリチウム及び銅及びガラス、又は、一般分子式LixVy(PO4)zのリン酸バナジウムリチウム及び銅が、出発物質として使用された。ここで、リン酸バナジウムリチウムの一般分子式において、xはリチウムの比率、yはバナジウムの比率、zはリン酸塩の比率であり、以下が成り立つ：
0.5<x<4.5
1.8<y<2.2
2.8<z<3.2
0.5<x<4.5
1.8<y<2.2
2.8<z<3.2
メタライジング部の有利な実施形態において、当該メタライジング部の製造のために、分子式Li3V2(PO4)3のリン酸バナジウムリチウム及び銅及びガラス、又は、分子式Li3V2(PO4)3のリン酸バナジウムリチウム及び銅が、出発物質として使用された。
メタライジング部は、金属含有ペーストを塗布し焼き付けることにより製造することができ、その際、金属含有ペーストは銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む。任意に、ガラスも金属含有ペーストに含まれ得る。
セラミック部品は、セラミック電池であることができる。更に、メタライジング部は、セラミック部品の電気接触のための接続面として機能し得る。
メタライジング部の組成は、セラミック部品のセラミック基体の組成に対して最適に適合されている。したがって、メタライジング部中の銅の比率によって、セラミック部品を電子部品内に組み込むことを可能とするメタライジング部の導電性が保証される。更に、メタライジング部中のリン酸バナジウムリチウムの比率によって、メタライジング部のセラミック基体への十分な固着が保証される。ここでは、メタライジング部が工業生産の通常の要求の下でセラミック基体から剥離しないような固着が、十分な固着であると解釈されるべきである。更に、リン酸バナジウムリチウムは好ましくない態様でセラミック基体と相互作用することはなく、それにより、セラミック基体に対する好ましくない影響を回避することができる。
更に、メタライジング部は、少なくとも銅及び／又はニッケル及び／又はスズを含む、少なくとも１つのカバー層を備えることができる。このカバー層を介して、セラミック部品を、表面実装デバイスとしてはんだ付けすることができる。それにより、セラミック部品を、電子部品のための従来の製造プロセスに統合することができ、それにより、製造コストを低く保持することができる。
セラミック部品の製造方法は、以下のステップを含むことができる：
・グリーンボディを準備するステップ
・グリーンボディのエッジを丸くするステップ
・銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストを、グリーンボディの少なくとも１つの外面上に塗布するステップ
・外面にメタライジング部を備えるセラミック基体を得るために、グリーンボディを焼結するステップ
・グリーンボディを準備するステップ
・グリーンボディのエッジを丸くするステップ
・銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストを、グリーンボディの少なくとも１つの外面上に塗布するステップ
・外面にメタライジング部を備えるセラミック基体を得るために、グリーンボディを焼結するステップ
セラミック部品の別の製造方法は、以下のステップを備えることができる：
・グリーンボディを準備するステップ
・セラミック基体を得るために、グリーンボディを焼結するステップ
・セラミック基体のエッジを丸くするステップ
・銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストを、セラミック基体の少なくとも１つの外面上に塗布するステップ
・メタライジング部を得るために、セラミック基体内へ金属含有ペーストを焼き付けるステップ
・グリーンボディを準備するステップ
・セラミック基体を得るために、グリーンボディを焼結するステップ
・セラミック基体のエッジを丸くするステップ
・銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストを、セラミック基体の少なくとも１つの外面上に塗布するステップ
・メタライジング部を得るために、セラミック基体内へ金属含有ペーストを焼き付けるステップ
最初に述べた方法は、金属含有ペーストが既にグリーンボディ上に塗布され、グリーンボディと共に焼結される、という利点を有する。焼結によって、グリーンボディからはセラミック基体が、金属含有ペーストからはメタライジング部が、それぞれ生じる。それにより、金属含有ペーストを焼き付けるための付加的な焼き付けステップを省くことができる。これにより、セラミック部品の製造コストの低減が可能となる。
金属含有ペーストとして、銅、リン酸バナジウムリチウム、並びに、バインダ及び溶媒を含むペーストを、セラミック基体の上に塗布することができる。任意に、ペーストはガラスも含むことができる。その際、aを金属含有ペースト中の銅の比率、bを金属含有ペースト中のリン酸バナジウムリチウムの比率、cを金属含有ペースト中のガラスの比率、dを金属含有ペースト中のバインダ及び溶媒の比率とすると、以下が成り立つ：
40wt%≦a≦90wt%
1wt%≦b≦30wt%
0wt%≦c≦20wt%
9wt%≦d≦60wt%
40wt%≦a≦90wt%
1wt%≦b≦30wt%
0wt%≦c≦20wt%
9wt%≦d≦60wt%
ペーストの有利な実施形態において、銅の重量比率は56wt%、リン酸バナジウムリチウムの重量比率は12.5wt%であり、その際、ペーストにガラスは含まれていない。更に、バインダ及び溶媒の比率は31.5wt%である。全ての比率の合計は100wt%である。
更に、セラミック部品の製造方法において、焼結及び焼き付けを含む群から選択された熱プロセスのうちの少なくとも１つを、還元雰囲気中で実行することができる。ここ及び以下において、還元雰囲気は、空気中の酸素によるセラミック部品の酸化を最大限に阻止する雰囲気であると、解釈されるべきである。それにより、特にメタライジング部に含まれる銅が酸化されることを防止することができ、それにより、メタライジング部の導電性を保証することができる。
更に、メタライジング部の上に、銅及び／又はニッケル及び／又はスズを含む、少なくとも１つのカバー層を塗布することができる。カバー層の塗布は、例えばスパッタリングのような、直流電気による方法、化学的な方法又は物理的な方法によって、行うことができる。
以下において、本発明が、実施例及びそれに付随する図面に基づいて、詳細に説明される。
図及び図中の大きさの比率は、縮尺どおりではない。
図１は、セラミック基体１と、セラミック基体１の対向する２つの外面１’に設けられた２つのメタライジング部２と、を備えるセラミック部品を示している。セラミック部品は、セラミック電池である。セラミック部品の製造のために、エッジが丸くされたグリーンボディ（図示せず）が準備される。続いて、56wt%の銅と、12.5wt%のリン酸バナジウムリチウムと、31.5wt%のバインダ及び溶媒とを含む金属含有ペーストが、グリーンボディ（図示せず）の対向する２つの外面（図示せず）上に塗布される。続いて、その上に金属含有ペーストが塗布されたグリーンボディ（図示せず）が焼結される。焼結によって、セラミック部品のセラミック基体１と、それぞれ銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む２つのメタライジング部２とが生じる。銅によって、メタライジング部の導電性が保証される。リン酸バナジウムリチウムによって、メタライジング部のセラミック基体への十分な固着を保証することができ、その際、リン酸バナジウムリチウムによって、セラミック基体１に対して好ましくない影響は生じない。
本発明が一実施例に基づいて説明されたが、本説明はこれに限定されない。むしろ、メタライジング部の製造のために使用されるペーストの組成が異なっていてもよく、また、セラミック部品の製造方法が異なっていてもよい。
１ セラミック基体
１’セラミック基体の外面
２ メタライジング部
１’セラミック基体の外面
２ メタライジング部
Claims (12)
- セラミック部品であって、
セラミック基体（１）と、前記セラミック基体（１）の外面（１'）上に設けられていると共に前記セラミック部品の電気接触のための接続面である少なくとも１つのメタライジング部（２）と、を備え、
前記メタライジング部（２）は、一般分子式LixVy(PO4)zのリン酸バナジウムリチウム及び銅を含み、
aを前記メタライジング部に含まれる銅の比率、bを前記メタライジング部に含まれるリン酸バナジウムリチウムの比率とすると、前記比率に対して、
40wt%≦a≦99wt%
1wt%≦b≦30wt%
が成り立ち、
xはリン酸バナジウムリチウム中のリチウムの比率、yはリン酸バナジウムリチウム中のバナジウムの比率、zはリン酸バナジウムリチウム中のPO4の比率であり、
0.5＜x＜4.5
1.8＜y＜2.2
2.8＜z＜3.2
が成り立つ、セラミック部品。 - 前記メタライジング部（２）はガラスを含み、cを前記メタライジング部に含まれるガラスの比率とすると、前記比率に対して、
0wt%＜c≦20wt%
が成り立つ、請求項１に記載のセラミック部品。 - 前記メタライジング部の製造のために、一般分子式LixVy(PO4)zのリン酸バナジウムリチウム及び銅及びガラス、又は、一般分子式LixVy(PO4)zのリン酸バナジウムリチウム及び銅が、出発物質として使用される、請求項１又は２に記載のセラミック部品。
- 前記メタライジング部（２）は、銅及びリン酸バナジウムリチウム及びガラス、又は、銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストによって製造される、請求項１～３のいずれか１項に記載のセラミック部品。
- 前記セラミック部品はセラミック電池である、請求項１～４のいずれか１項に記載のセラミック部品。
- 前記メタライジング部（２）は、少なくとも銅及び／又はニッケル及び／又はスズを含む、少なくとも１つのカバー層を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のセラミック部品。
- 前記セラミック部品は、はんだ付け可能な表面実装デバイスである、請求項１～６のいずれか１項に記載のセラミック部品。
- 請求項１～７のいずれか１項に記載のセラミック部品の製造方法であって、以下のステップを備える方法。
・グリーンボディを準備するステップ
・前記グリーンボディのエッジを丸くするステップ
・銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストを、前記グリーンボディの少なくとも１つの外面上に塗布するステップ
・外面（１’）にメタライジング部（２）を備えるセラミック基体（１）を得るために、前記グリーンボディを焼結するステップ - 請求項１～７のいずれか１項に記載のセラミック部品の製造方法であって、以下のステップを備える方法。
・グリーンボディを準備するステップ
・セラミック基体（１）を得るために、前記グリーンボディを焼結するステップ
・前記セラミック基体（１）のエッジを丸くするステップ
・銅及びリン酸バナジウムリチウムを含む金属含有ペーストを、前記セラミック基体（１）の少なくとも１つの外面（１’）上に塗布するステップ
・メタライジング部（２）を得るために、前記セラミック基体（１）内へ前記金属含有ペーストを焼き付けるステップ - 金属含有ペーストとして、銅、リン酸バナジウムリチウム、バインダ及び溶媒を含むペーストが塗布され、
aを銅の比率、bをリン酸バナジウムリチウムの比率、dをバインダ及び溶媒の比率とすると、前記比率に対して、
a=56wt%
b=12.5wt%
d=31.5wt%
が成り立つ、請求項８又は９に記載の方法。 - 焼結及び焼き付けから選択された熱プロセスのうちの少なくとも１つが、還元雰囲気中で実行される、請求項８～１０のいずれか１項に記載の方法。
- 銅及び／又はスズ及び／又はニッケルを含む少なくとも１つのカバー層が、前記メタライジング部（２）の上に塗布される、請求項８～１１のいずれか１項に記載の方法。
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