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    公开号:WO1985005729A1
    申请号:PCT/EP1985/000248
    申请日:1985-05-23
    公开日:1985-12-19
    发明作者:Hans-Jürgen GESEMANN；Mary Krawietz；Winfried Schaffrath
    申请人:W.C. Heraeus Gmbh；Akademie Der Wissenschaft Der Ddr；
    IPC主号:H01B3-00
    专利说明:
    [0001] Dielektrische Zusammensetzung
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik/ Elektronik, speziell der Mikroelektronik und betrifft eine dielektrische Zusammensetzung, die insbesondere in der Dickschichttechnik für die Herstellung gedruckter Kondensatoren mittels Siebdruckverfahren anwendbar ist.
    [0003] Für die Realisierung von Kondensatoren in den Schaltungen der Mikroelektronik werden in den Bausteinen Vielschichtchipkondensatoren aber auch gedruckte Kondensatoren verwendet. Letzteres ist besonders vorteilhaft, wenn sich auf einer Schaltung mehrere Kondensatoren eines Werkstofftyps befinden. Bei den Dickschichtkondensatoren müssen hinsichtlich der Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden. So unterscheidet man im wesentlichen zwei Gruppen, die wie folgt charakterisiert sind:
    [0004]
    [0005] Während für den Typ II ferroelektrische Perowskite in Glas oder mit niedriger Sintertemperatur Verwendung finden, ist die Werkstoffpalette für Dielektrika des Typs I vielfältig. In einigen Fällen werden Wirksubstanzen wie MgSiO3, MgTiO3, MgO-TiO2-ZrO2, CaTiO3, TiO2 u.a. in Gläsern der unterschiedlichsten Zusammensetzung eingelagert.
    [0006] Bekannt sind auch niedrig schmelzende (sinternde) Oxidmischungen (Einbrenntemperaturen um 950 °C), die zu kristallisierenden Gläsern mit relativ großer Dielektrizitätskonstante
    führen, beispielsweise die Systeme Bι2O3-CdO-SiO2, Bi2O3-PbO-B2O3 und PbO-SiO2-ZnO-Al2O3.
    [0007] Flächenkapazitäten über 200 pF/cm2 werden selten erreicht.
    [0008] Ist dies jedoch der Fall, so müssen größere Instabilitäten (Alterung, Temperaturhysterese, TKC-Werte über 2 % u.a.) in Kauf genommen werden. Für einen Kondensator mit einer TKC kleiner 100 ppm, der entsprechend Typ I die geforderte Stabilität besitzt und der eine entsprechend niedrige Brenntemperatur um 950 °C aufweist, ist ein
    von 43 bekannt.
    [0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dielektrische Zusammensetzung für die Herstellung gedruckter Kondensatoren zu entwickeln, welche die Herstellung von Kondensatoren mit folgenden Parametern gewährleistet:
    [0010] a) Flächenkapazität >200 pF/cm2 b) Temperaturkoeffizient TKC <100 ppm (-25 bis + 85 °C) c) Verlustfaktor tan
    <50 . 10-4 (1 kHz, 20 °C) d) Isolationswiderstand Ris (20 °C) >5 .1010 Ω e) Durchschlagsfeldstärke >500 V f) Alterung von C (1000 h) <0,5 %
    [0011] Außerdem soll eine mit der dielektrischen Zusammensetzung herzustellende Paste bei Temperaturen unter1000 °C einbrennbar und mit gebräuchlichen Ag/Pd-Leitpasten kompatibel sein. Diese Aufgab ist mit einer dielektrischen Wirksubstanz gelöst, die aus Bi2 { Nbx] O7 besteht, wobei die Bedingung a(2-x)+ 5x =8
    gilt und A ein oder mehrere Metallionen aus der Gruppe Mg2+,
    [0012] Ni2+, Zn2+, Co2+, Ca2+, sn2+, Mn2+, Co3+, Mn 3+ , Al3+ und Cr3+ sind. In vorteilhafter Weise kann die, Wirksubstanz aus
    [0013] Bi2 [Mg2/3Nb4/3] O7 Oder Bi2 [ Zn2/3Nb4/3] O70der Bi2 [AlNb] O7 oder einer Mischung derselben bestehen.
    [0014] Nach der Erfindung bildet diese Wirksubstanz in einer Menge bis zu 83 Masse% in einem Bindemittel eine siebdruckfähige
    [0015] Paste zur Herstellung in sich abgeschlossener dielektrischer
    [0016] Elemente. Die Paste kann zu Lasten der Wirksubstanzmenge bis zu 3 Masse% Mangan sowie bis zu 20 Masse% niedrig schmelzendes
    [0017] Glas mit einem Erweichungspunkt unter 900 °C enthalten.
    [0018] Als Bindemittel eignet sich vorzugsweise Has für solche Zwecke bereits bekannte System Äthylzellulose in Terpineol. Es ist jedoch auch möglich, andere bekannte Bindemittelsysteme zu verwenden, die zum Beispiel Polymethyl acrylat oder Polyvinylazetobutyra als Binder in aliphati sehen Alkoholen, Estern und Terpenen als Lösungsmittel enthalten.
    [0019] Die Erfindung schließt außerdem mit der erfindungsgemäßen Paste im Siebdruckverfahren hergestellte Kondensatoren und Multi layer-Kondensatoranordnungen ein, bei denen die dielektrischen Filme zu 77 bis 100 Masse% aus einer dielektrischen Wirksubstanz aus Bi2 [ Nbx] O7 bestehen, wobei die Bedingung
    a(2-x) + 5x = 8 gilt und A ein oder mehrere Metallionen aus der Gruppe Mg2+, Ni2+, Zn2+, Co2+, Ca2+, Sn2+, Mn2+, Co3+, Mn3+, AI3+ und Cr3+ sind. In den dielektrischen Filmen können bis zu 3 Masse% Mangan sowie bis zu 20 Masse% niedrig schmelzendes Glas mit einem Erweichungspunkt unter 900 °C enthalten sein. Vorteilhaft kann die Wirksubstanz aus Bι2 [Mg2/3Nb4/4] 07 oder Bi2 [Zn2/3Nb4/3] O7, oder Bi2 [AlNb] O7 oder einer Mischung derselben bestehen. Die mit der dielektrischen Zusammensetzung hergestellten Kondensatoren weisen eine hohe Flächenkapazität von>2,7 nF/cm2 auf. Im Zusammenhang mit dieser hohen Flächenkapazität werden äußerst günstige Stabilitätsparameter erreicht, nämlich
    [0020] a) TKC (-55 bis +125 °C) < 100 ppm/K (-25 bis +85 °C) < 60 ppm/K b) Alterung von C (1000 h) ≤0,5 % c) Feldstärkeabhängigkeit bei
    [0021] 100 V/25 μm (eingebrannte <1 % dielektrische Filmdicke) d) Frequenzabhängigkeit von C <2 % im Bereich 1 kHz - 10 MHz
    [0022] Weitere Vorteile sind die Selbstheilung bei Durchschlägen und die Möglichkeit, positive und negative TKC-Werte einstellen zu können. Der Verlustfaktor tan
    ɗ und der Isolationswiderstand Ris entsprechen den für Kondensatoren üblichen Anforderungen.
    [0023] Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
    [0024] Beispiel 1
    [0025] Das Beispiel betrifft eine Paste, welche zu 80 Masseprozent aus der dielektrischen Wirksubstanz Bi2 [Mg2 / 3Nb 4 / 3] O7, und zu 20 Masseprozent aus einem Bindemittel besteht. Als Bindemittel dient Äthylzellulose in Terpineol. Mit dieser dielektrischen Paste lassen sich mit den üblichen technologischen Einrichtungen und Verfahren auf den gebräuchlichen Substraten Kondensatoren erzeugen. Im vorliegenden Beispiel werden AlSiMgSubstrate verwendet. Auf diese wird zunächst als Grundelektrode eine Ag/Pd-Paste aufgetragen und bei 850 °C eingebrannt. Darauf wird ein 25 μm dicker erster dielektrischer Film mit der dielektrischen Paste im Siebdruckverfahren aufgebracht und bei 850 °C eingebrannt. Danach wird ein zweiter dielektrischer Film der dielektrischen Paste mit einer Dicke von ebenfalls
    [0026] 25 μm gedruckt und bei 950 °C eingebrannt. Schließlich wird eine Ag/Pd-Paste als Deckelektrode aufgedruckt und bei 850 °C eingebrannt. Die so hergestellten Kondensatoren mit einer
    [0027] Dielektrikumsdicke von 30 μm (nach dem Brennen) und einer Fläche von 55 mm2 weisen folgende Daten auf:
    [0028] Kapazität C 2,2 nF
    [0029] Verlustfaktor tan ɗ
    <50 . 10- 4
    [0030] Isolationswiderstand Ris >5 . 1010Ω Durchschlagsfeldstärke >600 V
    [0031] TKC (-25 bis +85 °C) -60 ppm/K
    [0032] Alterung von C (1000 h) <0,5 %
    [0033] Das Ergebnis sagt aus, daß mit dieser dielektrischen Paste die besten bekannten dielektrischen Pasten ähnlicher Flächenkapazität in den Stabilitätsparametern übertroffen werden. Die Haftfestigkeit der gedruckten Kondensatoren ist einwandfrei und sie überstehen große Temperaturstürze ohne Risse.
    [0034] Beispiel 2
    [0035] Da Beispiel betrifft eine dielektrische Paste mit der Wirksubstanz Bi2[AlNb] O7 unter Zusatz von Glas des Systems PbO-SiO2-Al2O3. Nach Synthese der Pyrochlorphase wird das Glas in einem Anteil von 5 Masse% zugesetzt. Die anorganischen Anteile werden mit einem Bindemittel, bestehend aus Äthylzellulose in Terpineol, zu einer Paste angerührt. Das Festkörper/Bindemittelverhältnis beträgt dabei 80/20. Es wird folgende Schichtfolge erzeugt:
    [0036] Aufbringen eines ersten dielektrischen Films mit der vorstehend beschriebenen Paste auf ein isolierendes Substrat unter Anwendung des Siebdruckverfahrens und Einbrand bei 920 °C, - Drucken einer Grundelektrode auf den dielektrischen Film mit einer Ag/Pd-Paste und Einbrand bei 920 °C,
    [0037] - Drucken eines zweiten und darauf eines dritten dielektrischen Films mit der oben beschriebenen Paste auf die Grundelektrode und Einbrand bei 940 °C,
    [0038] - Drucken einer Deckelektrode mit einer Ag/pd-Paste und Einbrand bei 850 °C.
    [0039] Die so hergestellten Kondensatoren mit einer wirksamen Dielektrikumsdicke von 30 μm (nach dem Brennen) und einer Elektrodenfläche von 56 mm2 weisen folgende Daten auf:
    [0040] Kapazität C 2,3 nF
    [0041] Verlustfaktor tan
    ɗ <80 . 10-4
    [0042] Isolationswiderstand Ris >5 . 101 0Ω
    [0043] Durchschlagsfeldstärke >600 V
    [0044] TKC (-25 bis +85 °C) +100 ppm/K
    [0045] Alterung von C (1000 h) <0,5 %
    [0046] Beispiel 3
    [0047] Das Beispiel betrifft eine Multilayer-Kondensatoranordnung unter Verwendung der Wirksubstanz Bi2 [Zn2/3Nb4/3] O7 unter Zusatz von Glas des Systems ZnO-B2O3-SiO2. Nach dem Anrühren einer Paste wie im Beispiel 2 beschrieben, werden mehrere Kondensatoren in Parallelschaltung übereinandergedruckt. Zu diesem Zwecke werden die Elektroden wechselweise versetzt gedruckt. Der Dielektrikafilm besteht aus jeweils zwei Druckschichten. Nach jedem zweiten Druck ist ein "Höhenausgleichsdruck" für die Elektroden vorzunehmen. Insgesamt werden so 6 Kondensatoren übereinander gedruckt und parallelgeschaltet. Die Multi layer-Kondensatoranordnung hat folgende Eigenschaften:
    [0048] Kapazität C 6,2 nF
    [0049] Verlustfaktor tan
    50 . 10-4
    [0050] Isolationswiderstand Ris >5 . 1010Ω
    [0051] Durchschlagsfeldstärke 500 V
    [0052] TKC (-25 bis +85 °C) 50 ppm/K
    [0053] Alterung von C (1000 h) <0,5 %
    权利要求:
    ClaimsDielektrische ZusammensetzungPatentansprüche
    1. Dielektrische Wirksubstanz zur Herstellung in sich abgeschlossener dielektrischer Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Bi2 [ Nbx] O7 besteht, wobei die Bedingung a(2-x) + 5x = 8 gilt und A ein oder mehrere Metallionen aus der Gruppe Mg 2+ Ni2+, Zn2+, Co 2+, Ca 2+,
    Sn2+, Mn 2+, Co 3+, Mn 3+, Al3+ und Cr3+ sind.
    2. Wirksubstanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Bi2[Mg2/3Nb4/3] O7 oder Bi2 [ Zn2/3Nb4/3] O7 oder Bi2 [AlNb] O7 oder einer Mischung derselben besteht.
    3. Siebdruckfähige dielektrische Paste zur Herstellung in sich abgeschlossener dielektrischer Elemente, enthaltend in einem Bindemittel eine dielektrische Wirksubstanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirksubstanz aus Bi2[ Nbx]O 7 besteht, wobei die Bedingung a(2-x) + 5x = 8 gilt und
    A ein oder mehrere Metallionen nus der Gruppe Mg 2+, Ni2+,
    Zn 2+, Co 2+, Ca 2+, Sn 2+, Mn 2+, Co 3+, Mn 3+, AI3+ und Cr 3+ sind, daß diese Wirksubstanz in einer Menge bis zu 83 Masse% im Bindemittel enthalten ist und daß die Paste außerdem zu Lasten der Wirksubstanzmenge 0 bis 3 Masse% Mangan sowie 0 bis 20 Masse% niedrig schmelzendes Glas mit einem Erweichungspunkt unter 900 °C enthält.
    4. Paste nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als niedrig schmelzendes Glas PbSiO3 oder PbO-B2O3-SiO2 oder Zn-B2O3-SiO2 oder Pb-Al2O3-SiO2 oder eine Mischung derselben verwendet ist.
    5. Kondensator, bestehend aus einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht, die auf einem elektrisch isolierenden Substrat im Siebdruckverfahren aufgedruckt ist, einem oder mehreren übereinander auf die leitfähige Schicht im Siebdruckverfahren aufgedruckten dielektrischen Filmen und einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht, die auf den dielektrischen Film beziehungsweise Filmaufbau im Siebdruckverfahren aufgedruckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Filme zu 77 bis 100 Masse% aus einer dielektrischen Wirksubstanz aus Bi2 [ Nbx]O7 bestehen, wobei die Bedingung a(2-x) + 5x = 8 gilt und A ein oder mehrere Metall ionen aus der Gruppe Mg 2+, Ni2+,
    Zn2+, Co 2 +, Ca 2+, Sn2+, Mn2+, Co3+, Mn3+, Al3+ und Cr3+ sind, und daß in den dielektrischen Filmen 0 bis 3 Masse% Mangan sowie 0 bis 20 Massen niedrig schmelzendes Glas mit einem Erweichungspunkt unter 900 °C enthalten sind.
    6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirksubstanz aus Bi2 [Mg2/3Nb4/3] O7 oder Bi2 [ Zn2/3Nb4/3] O7 oder Bi2 [AlNb] O7 oder einer Mischung derselben besteht.
    7. Kondensator, bestehend aus einem ersten, im Siebdruckverfahren auf ein elektrisch isolierendes Substrat aufgedruckten dielektrischen Film, einer auf diesen Film im Siebdruckverfahren aufgedruckten ersten elektrisch leitfähigen Schicht, einem oder mehreren übereinander auf diese Schicht im Siebdruckverfahren aufgedruckten weiteren dielektrischen Filmen und einer auf diesen Film beziehungsweise Filmaufbau im Siebdruckverfahren aufgedruckten zweiten leitfähigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Filme zu 77 bis 100 Masse% aus einer dielektrischen Wirksubstanz aus Bi2 [ Nbx] O7 bestehen, wobei die Bedingung a(2-x) + 5x = 8 gilt und A ein oder mehrere Metallionen aus der Gruppe Mg2+, Ni2+, Zn2+, Co2+, Ca2+, Sn2+, Mn2+, Co3+, Mn3+, AI3+ und Cr3+ sind, und daß in den dielektrischen Filmen 0 bis 3 Masse% Mangan sowie 0 bis 20 Masse% niedrig schmelzendes Glas mit einem Erweichungspunkt unter 900 °C enthalten sind.
    8. Kondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirksubstanz aus Bi2[Mg2/3Mb4/3]O7 oder Bi2 [Zn 2/3Nb4/3 ]O 7 oder Bi2 [ AlNb] O7 oder einer Mischung derselben besteht,
    9. Multilayer-Kondensatoranordπung aus im Siebdruckverfahren übereinander gedruckten, elektrisch parallel geschalteten Einzelkondensatoren, wobei die Kondensatoranordnung aus mehr als zwei elektrisch leitfähigen Schichten und mehreren dielektrischen Filmen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Filme zu 77 bis 100 Massen aus einer dielektrischen Wirksubstanz aus Bi2 [ Nbx] O7 bestehen, wobei die Bedingung a(2-x) + 5x = 8 gilt und A ein oder mehrere Metallionen aus der Gruppe Mg 2+, Ni2+,
    Zn2+, Co2+, Ca2+, Sn2+, Mn2+, Co3+, Mn3+, Al3+ und Cr3+ sind, und daß in den dielektrischen Filmen 0 bis 3 Masse%
    Mangan sowie 0 bis 20 Massen niedrig schmelzendes Glas mit einem Erweichungspunkt unter 900 °C enthalten sind.
    10. Multi layer-Kondensatoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirksubstanz aus Bι2[Mg2/3Nb4/3] O7 oder Bι2[Zn2/3Nb4/3]O7 oder Bi2[AINb]O7 oder einer Mischung derselben besteht.
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    DD251851A1|1987-11-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-12-19| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP |
    1985-12-19| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1986-01-09| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985902534 Country of ref document: EP |
    1986-06-04| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985902534 Country of ref document: EP |
    1989-07-19| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985902534 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DD26343684A|DD251851A1|1984-05-28|1984-05-28|Paste fuer die herstellung gedruckter kondensatoren|
    DDWPH01G/263436.3||1984-05-28||DE19853571714| DE3571714D1|1984-05-28|1985-05-23|Dielectric composition|
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