СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА Российский патент 1995 года по МПК H01G4/12 

Описание патента на изобретение RU2035777C1

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в производстве многослойных конденсаторов.

Традиционная технология изготовления многослойных керамических конденсаторов включает формирование конденсаторного пакета чередованием слоев керамики, например на основе титаната бария, со слоями электродного материала и обжиг при температуре 1250-1350оС. Высокая температура обжига не позволяет использовать дешевые окисляемые металлы (Cu, Ni и др.) и вынуждает прибегать к применению дорогостоящих металлов (Pt, Pd, Ag).

В настоящее время в конденсаторостроении большое значение приобретает проблема экономии драгметаллов, используемых в качестве электродов в многослойных керамических конденсаторах. С этой целью предлагаются технологии, позволяющие формировать многослойные конденсаторы с электродами из проводящей керамики.

Известны способы изготовления многослойных керамических конденсаторов с диэлектриком на основе титанатов бария, титанатов стронция и электродами, содержащими BaPbO3 или Ba(Pb1-xBix)O3 [1, 2]
Однако недостатком указанных технических решений является несовместимость состава керамического проводника с составом керамического диэлектрика. Свинецсодержащий материал электрода вступает в химическое взаимодействие с материалом диэлектрика, в результате чего происходит расслоение и разрушение конденсатора.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, взятым в качестве прототипа, является способ изготовления многослойного керамического конденсатора, в котором электроды формируют из керамического материала, соответствующего формуле:
La1-x-y Srx Bay CoO3 при x≅ 0,8, y≅ 0,5, 0,1 ≅x + y ≅ 0,8, а диэлектрические слои из титаната бария с добавлением избыточного оксида бария в количестве 5-20 мол. [3]
Из указанных материалов по стандартной технологии изготавливают керамическую пленку, собирают многослойный пакет и обжигают при температуре около 1300оС.

Известное техническое решение позволило отказаться от использования драгметаллов в многослойных керамических конденсаторах.

Однако, как показали эксперименты, применение в качестве диэлектрика титаната бария и конденсаторных материалов на его основе (материал Т-10000 твердый раствор титаната бария станната кальция, материал БЦН твердый раствор титаната бария цирконата бария) с избыточным оксидом бария даже при использовании в качестве электродов благородных металлов приводит к резкому снижению диэлектрической проницаемости (то есть удельной емкости) конденсатора по сравнению с конденсаторами, изготовленными по традиционной технологии (см. табл. 1).

Таким образом, недостатком прототипа является резкое снижение диэлектрической проницаемости конденсатора по сравнению с конденсаторами, полученными по традиционной технологии с использованием благородных металлов в качестве электродов.

Цель изобретения повышение диэлектрической проницаемости конденсатора с керамическим электродом при одновременном обеспечении совместимости керамического проводника с керамическим диэлектриком и отказе тем самым от использования благородных металлов в качестве электродов.

Осуществление заявляемого изобретения позволит повысить диэлектрическую проницаемость до 7500-8500, т. е. до уровня многослойных керамических конденсаторов с электродами из драгметаллов (Ag-Pd).

Для достижения цели в способе изготовления многослойного керамического конденсатора, включающем формирование диэлектрических слоев на основе титаната бария с добавкой оксида бария, электропроводящих оксидных слоев и обжиг, при формировании диэлектрических слоев в керамику дополнительно вводят добавку LiF при следующем соотношении компонентов в керамике, мас. BaTiO3 95,45-98,95 LiF 1,00-2,00 BaO 0,05-2,55,
в качестве электропроводящих слоев используют оксид кадмия, а обжиг осуществляют при температуре 1020-1080оС.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ изготовления конденсатора отличается от известного введением нового компонента в состав керамики диэлектрического слоя, использованием оксида кадмия для формирования электропроводящего слоя и изменением температурного режима обжига многослойного конденсаторного пакета.

На сегодняшний день нам неизвестно такое же или идентичное заявляемому техническое решение, что позволяет считать предлагаемый способ отвечающим критерию "новизна".

В предлагаемом способе введение в состав керамики на основе BaTiO3 добавки LiF в заявляемых пределах обеспечивает совместимость температурных режимов спекания диэлектрической и проводящей керамик и обуславливает снижение температуры спекания до уровня 1050±30оС.

Выбор оксида кадмия в качестве материала электрода обусловлен необходимостью уменьшения взаимодействия керамики электрода и диэлектрика, в результате которого возникает переходный слой, ухудшающий электрические характеристики конденсатора. Если в прототипе нежелательное взаимодействие устраняется введением специальной добавки ВаО в состав диэлектрика, но при этом кристаллические структуры диэлектрика и проводника одинаковы (перовскит), то в заявляемом решении это взаимодействие подавляется благодаря существенному различию в кристаллических структурах диэлектрика (перовскит) и проводника оксид кадмия (структура NaCl), что и определило выбор оксида кадмия как оптимального материала электрода.

Заявляемое техническое решение обеспечивает повышение диэлектрической проницаемости конденсатора до 7400-8500, в то время как конденсатор с диэлектриком на основе BaTiO3 с избыточным BaO (прототип) имеет ε 560. При выходе ингредиентов в составе керамики за заявляемые пределы обеспечиваемый изобретением технический результат не достигается: значения диэлектрической проницаемости уменьшаются более, чем на 10% от максимального значения ε (на конденсаторы керамические многослойные предусматривается допустимое отклонение от номинала ±10%).

Таким образом, предлагаемый способ изготовления конденсаторов как совокупность существенных признаков составляет неразрывную причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом и отвечает критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. Из указанных материалов с добавлением органической связки на основе поливинилбутираля приготавливают шликер, из которого отливают керамическую пленку. Из приготовленной пленки собирают многослойный пакет, прессуют и обжигают его при температуре 1050±30оС.

Как и в способе-прототипе, пара керамический проводник керамический диэлектрик и режим спекания выбираются из условия минимального взаимодействия между ними. Однако, в отличие от прототипа, реализация предлагаемого способа не приводит к ухудшению диэлектрических характеристик конденсатора.

Результаты реализации предлагаемого способа изготовления конденсатора с диэлектриком на основе BaTiO3 с добавками LiF и ВаO и керамическим электродом на основе оксида кадмия, а также для сравнения с электродом из благородных металлов (Ag-Pd) приведены в табл. 2.

Как следует из данных табл. 2, предлагаемое техническое решение, с одной стороны, позволяет повысить ε по сравнению с прототипом до уровня традиционных конденсаторов, а с другой стороны, снизить себестоимость производства многослойных керамических конденсаторов на 60-70% за счет замены электродов из благородных металлов на электроды из керамики и снижения температуры спекания.

Похожие патенты RU2035777C1

название год авторы номер документа
СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОРНЫЙ ДИЭЛЕКТРИК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ ТЕМПЕРАТУРНО-СТАБИЛЬНОЙ ГРУППЫ 2009
  • Ротенберг Борис Абович
  • Рубинштейн Олег Вениаминович
RU2413325C1
СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ С ЭЛЕКТРОДАМИ ИЗ НЕБЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 1992
  • Пахомова Н.И.
  • Ротенберг Б.А.
RU2047233C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 1980
  • Губайдулина О.А.
  • Новиков М.С.
  • Петрухина Л.А.
  • Раевский И.П.
  • Родин А.И.
  • Татаренко Л.Н.
  • Прохоров А.М.
RU1688754C
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ КОНДЕНСАТОРОВ 1991
  • Костомаров С.В.
  • Ротенберг Б.А.
  • Пахомова Н.И.
  • Егоров Л.И.
RU2012085C1
Низкотемпературный сегнетокерамический конденсаторный материал 1991
  • Ротенберг Борис Абович
  • Дорохова Маргарита Петровна
  • Рябинина Светлана Павловна
  • Пахомова Наталия Ивановна
  • Кускова Людмила Васильевна
  • Продавцова Элеонора Ивановна
SU1791428A1
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1991
  • Костомаров Сергей Владимирович[By]
  • Егоров Леонид Ильич[By]
  • Филоненко Валерий Иванович[By]
  • Самойлов Владимир Васильевич[By]
RU2023706C1
СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ 1989
  • Пахомова Н.И.
  • Заремба Н.Е.
  • Ротенберг Б.А.
  • Рубальский Г.Д.
RU1632254C
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ 1992
  • Ротенберг Б.А.
  • Дорохова М.П.
  • Рябинина С.П.
  • Пышков В.П.
  • Лаврентьева Т.М.
  • Ревина Л.Е.
RU2035780C1
ШИХТА СЕГНЕТОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 1992
  • Коробова Ирина Алексеевна[By]
  • Мамчиц Эдуард Иосифович[By]
  • Бертош Иван Григорьевич[By]
  • Самойлов Владимир Васильевич[By]
  • Филоненко Валерий Иванович[By]
RU2047584C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ТИТАНАТА БАРИЯ 2018
  • Смирнов Алексей Денисович
  • Холодкова Анастасия Андреевна
  • Данчевская Марина Николаевна
  • Пономарев Сергей Григорьевич
  • Васин Александр Александрович
  • Рыбальченко Виктор Викторович
  • Ивакин Юрий Дмитриевич
RU2706275C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 035 777 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА

Использование: изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в производстве многослойных керамических конденсаторов. Сущность изобретения: с целью повышения диэлектрической проницаемости конденсатора при одновременном обеспечении замены электродов из благородных металлов на электроды из керамики и снижения температуры спекания, в известном способе, включающем формирование диэлектрических слоев на основе титаната бария с добавкой оксида бария, электропроводящих оксидных слоев и обжиг, при формировании диэлектрических слоев в керамику дополнительно вводят LiF при следующем содержании компонентов в керамике, мас.%: BaTiO3 95,45 - 98,95; LiF 1,00 - 2,00; ВаО 0,05 - 2,55, при этом в качестве оксида для электропроводящих керамических слоев используют оксид кадмия, а обжиг осуществляют при температуре 1020 - 1080°С. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 035 777 C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА, включающий формирование керамических диэлектрических слоев на основе титаната бария (BaTiO3) с добавкой оксида бария (BaO), электропроводящих керамических оксидных слоев и обжиг, отличающийся тем, что при формировании керамических диэлектрических слоев в состав керамики дополнительно вводят фторид лития (LiF) при следующем соотношении компонентов, мас.

Титанат бария (BaTiO3) 95,45 98,95
Фторид лития (LiF) 1,00 2,00
Оксид бария (BaO) 0,05 2,55
при этом в качестве оксида для электропроводящих керамических слоев используют оксид кадмия, а обжиг осуществляют при 1020 1080oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2035777C1

Способ размерного хромирования гильз цилиндров авиадвигателей 1948
  • Андронов М.М.
  • Бирман Я.Н.
  • Мартынов А.М.
  • Чекалов А.П.
SU128706A1

RU 2 035 777 C1

Авторы

Раевский Игорь Павлович

Новиков Михаил Сергеевич

Губайдулина Ольга Аркадьевна

Петрухина Лариса Алексеевна

Куимов Александр Евгеньевич

Малицкая Мария Алексеевна

Ротенберг Борис Абович

Ганин Владимир Алексеевич

Пахомова Наталия Ивановна

Даты

1995-05-20Публикация

1992-03-02Подача