Compatibilité de céramiques diélectriques à base de niobates pour la réalisation de composants passifs intégrés
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Abstract EN:
The Ba5Nb4O15, BaNb2O6, ZnNb2O6 and Zn3Nb2O8 ceramics exhibit dielectric properties in good agreement with capacitance for multilayer structures like capacitors or integration of passive component (LTCC technology). Regarding the ceramic technology, the objective is the co-sintering of these niobates with electrodes in low-cost metals (Ag, Cu). These niobates have been synthesised by solid state method and studied as reference. Fine powders have been obtained by the used parameters and they required relatively low sintering-temperatures. BaNb2O6 has been carefully studied, due to its two crystal symmetries (dependent on thermal treatments), what influences the niobate dielectric properties. The co-sintering with copper electrodes requiring the use of a reducing atmosphere, its effect on the niobates was analyzed. From the results view point, it was decided to restrict the co-sintering to silver, despite its low melting point. The sintering temperature lowering was performed via liquid phase sintering promoted by sintering additives. Many formulations co-sinterable with silver were obtained by this way. The last part of this work was dedicated to the relative permittivity stabilization versus temperature via two methods: cationic substitutions and composites making with various geometries. From the second way, a multilayer structure was obtained and the prototype exhibits promising properties.
Abstract FR:
Les céramiques Ba5Nb4O15, BaNb2O6, ZnNb2O6 et Zn3Nb2O8 possèdent des propriétés diélectriques adaptées à la réalisation de capacités dans les structures multicouches telles que les condensateurs ou les circuits passifs intégrés LTCC. Du point de vue de la technologie céramique, l’enjeu est le cofrittage de ces niobates avec des électrodes en métaux à coût réduit (Ag, Cu). Ces niobates ont dans un premier temps été synthétisés par voie solide et étudiés en tant que composés référents. Les paramètres de synthèse employés ont permis l’obtention de poudres fines nécessitant des températures de frittage raisonnables. Une attention particulière a été accordée à la phase BaNb2O6, celle-ci présentant deux états cristallins (dépendants des traitements thermiques subis), ceux-ci ayant des répercussions sur les propriétés diélectriques du niobate. La sensibilité des niobates à une atmosphère de frittage appauvrie en oxygène (nécessaire au cofrittage cuivre) ayant été prouvée, l’objectif de cofrittage a été restreint à l’argent, métal néanmoins contraignant du fait de sa basse température de fusion. L’abaissement de la température de frittage des niobates a été réalisé par introduction d’ajouts favorisant l’apparition d’une phase liquide au cours du frittage, ceci ayant permis de rendre compatibles de nombreuses formulations avec un cofrittage avec des électrodes en argent. La dernière partie a été consacrée à la stabilisation de la permittivité relative en température, selon deux voies : substitutions cationiques et élaboration de divers niveaux de composites, cette dernière ayant conduit à la réalisation d’une structure multicouches présentant d’encourageantes propriétés.