DD222585A1 - CERAMIC MATERIAL OF NDK-TYPE - Google Patents

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DD222585A1
DD222585A1 DD25582783A DD25582783A DD222585A1 DD 222585 A1 DD222585 A1 DD 222585A1 DD 25582783 A DD25582783 A DD 25582783A DD 25582783 A DD25582783 A DD 25582783A DD 222585 A1 DD222585 A1 DD 222585A1
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ceramic material
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Ulrich Banach
Thomas Huebert
Manfred Kirsch
Carsten Zade
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Adw Ddr
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  • Glass Compositions (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

Erfindungsbetreff ist ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis, fuer elektronische Zwecke, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Erfindungsziel ist ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis mit einer Dielektrizitaetskonstanten bis zu 400, variierbarem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitaetskonstanten von 1 500 10 6 K 1 bis 1 500 10 6. K 1 und dielektrischen Verlusten von 1 10 3 bis 80 10 3, welches kostenguenstig bei Temperaturen unter 900 C herstellbar ist. Erfindungsaufgabe ist die Entwicklung eines Glases im System SrO-TiO2-B2O3, aus dem durch eine gezielte Kristallisationssteuerung durch die Waermebehandlung unter 900 C ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ mit den im Erfindungsziel angegebenen Eigenschaftsparametern herstellbar ist. Erfindungsgemaess wird ein Glas der Zusammensetzung (in Mol-% und auf Oxidbasis berechnet) 20 bis 75 B2O3, 20 bis 60 SrO, 5 bis 45 TiO2, zusaetzlich 0 bis 12 SiO2, Al2O3, Nb2O5, PbO oder BaO oder Oxide der 3 d-Elemente, durch eine nachtraegliche Waermebehandlung in ein glaskeramisches Material ueberfuehrt, welches als Kristallphasen 5 bis 80 Mol-% Strontiummetatitanat und 0 bis 45 Mol-% Rutil und als Restphasen Glas und/oder weitere kristallinen Phasen enthaelt. Es wird ein Herstellungsverfahren angegeben.The subject of the invention is a glass-ceramic material of the NDK-type strontium titanate-based, for electronic purposes, and a process for its preparation. The object of the invention is a glass-ceramic material of the NDK type based on strontium titanate with a dielectric constant of up to 400, variable temperature coefficients of dielectric constants of 1 500 10 6 K 1 to 1 500 10 6 K 1 and dielectric losses of 1 10 3 to 80 10 3 , which is inexpensive to produce at temperatures below 900 C. The object of the invention is the development of a glass in the system SrO-TiO2-B2O3, from which a glass-ceramic material of the NDK type can be produced with a specified crystallization control by the heat treatment at 900 C with the property parameters specified in the invention. According to the invention, a glass of the composition (calculated in mol% and on oxide basis) is 20 to 75 B2O3, 20 to 60 SrO, 5 to 45 TiO2, additionally 0 to 12 SiO2, Al2O3, Nb2O5, PbO or BaO or oxides of the 3 d Elements, transferred by a subsequent heat treatment in a glass-ceramic material containing as crystal phases 5 to 80 mol% strontium and 0 to 45 mol% rutile and as residual phases glass and / or other crystalline phases. A manufacturing process is given.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis für elektronische Zwecke, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Das glaskeramische Material ist als Dielektrikum in Bauelementen, wie beispielsweise NDK-Kondensatoren und für dielektrische Pasten, anwendbar.The invention relates to a glass-ceramic material of the NDK-type strontium titanate-based for electronic purposes, and a process for its preparation. The glass-ceramic material is applicable as a dielectric in devices such as NDK capacitors and dielectric pastes.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Im Zusammenhang mit der Entwicklung der Mikroelektronik steht die Forderung nach Werkstoffen mit niedriger Dielektrizitätskonstante im Bereich von Dk = 10 bis 400 und einstellbarem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten, im folgenden NDK-Werkstoffe genannt, aus denen kostengünstig z. B. Kondensatoren hergestellt werden können, die auch den Einsatz- und Fertigungsbedingungen der Mikroelektronik genügen.In connection with the development of microelectronics is the demand for materials with low dielectric constant in the range of Dk = 10 to 400 and adjustable temperature coefficient of the dielectric constant, hereinafter referred to as NDK materials from which inexpensive z. B. capacitors can be produced, which also meet the conditions of use and production of microelectronics.

Traditionell werden NDK-Werkstoffe auf keramischem Weg bei Temperaturen oberhalb 10000C auf der Basis von Rutil oder Erdalkalititanaten hergestellt (DD-WP 120.319, DE-AS 1.640.168). Die hohen Sintertemperaturen dieser Materialien erfordern insbesondere bei der Herstellung von z. B. Multilayer-Kondensatoren den Einsatz von Edelmetallen wie beispielsweise Palladium als Elektrodenmaterial. Eine kostengünstigere Herstellung von z. B. Multilayer-Kondensatoren wäre durch eine teilweise oder vollständige Substitution des Elektrodenmaterials möglich. Um eine Ablösung von Palladium durch andere Metalle wie beispielsweise Silber, Kupfer oder Nickel oder Legierungen derselben zu erreichen, muß die Sintertemperatur unter 9000C gesenkt werden. Um Sintertemperaturen unterhalb 1000°C zu erreichen wird ein Herstellungsprinzip vorgeschlagen, bei dem eine separat hergestellte, geeignete Keramik, wie z.B. BaTiO3 oder CaTiO3, mit einem Glaspulver als Bindemittel gemischt und anschließend versintert wird (DE-AS 2.347.709, US-PS 3.683.245, DE-OS 2.548.622). Hierbei ist jedoch das Auffinden geeigneter Glaszusammensetzungen, die bei Temperaturen unter 900°C einen dichten Verbund mit der Keramik ergeben, schwierig. Außerdem ist eine Wechselwirkung zwischen Glas- und Kristallphase, die zur Veränderung der dielektrischen Eigenschaften führen kann, nicht auszuschließen.Traditionally NDK materials on ceramic way at temperatures above 1000 0 C are produced on the basis of rutile or alkaline-earth titanates (DD-WP 120 319, DE-AS 1,640,168). The high sintering temperatures of these materials require in particular in the production of z. B. multilayer capacitors the use of precious metals such as palladium as the electrode material. A cheaper production of z. B. multilayer capacitors would be possible by a partial or complete substitution of the electrode material. In order to achieve a replacement of palladium by other metals such as silver, copper or nickel or alloys thereof, the sintering temperature must be lowered below 900 0 C. In order to achieve sintering temperatures below 1000 ° C, a production principle is proposed in which a separately prepared, suitable ceramic, such as BaTiO 3 or CaTiO 3 , mixed with a glass powder as a binder and then sintered (DE-AS 2,347,709, US Pat. PS 3,683,245, DE-OS 2,548,622). However, finding suitable glass compositions which provide a tight bond with the ceramic at temperatures below 900 ° C is difficult. In addition, an interaction between glass and crystal phase, which can lead to a change in the dielectric properties, can not be ruled out.

Ein anderer Lösungsweg zur Herstellung von NDK-Werkstoffen bei Temperaturen unter 900°C besteht in der Kristallisation von entsprechenden Gläsern, wobei sogenannte Glaskeramiken oder Vitrokeramiken erhalten werden. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da beispielsweise durch gezielte Steuerung der Kristallisation durch die Wärmebehandlung Kristallphasen gebildet werden können, mit denen ein weiterer Bereich der dielektrischen Eigenschaften realisiert werden kann (z.B. US-PS 3.195.030).Another solution for the production of NDK materials at temperatures below 900 ° C is the crystallization of corresponding glasses, whereby so-called glass ceramics or Vitrokeramiken be obtained. This method is particularly advantageous because, for example, by deliberately controlling the crystallization by the heat treatment, crystal phases can be formed with which a wider range of dielectric properties can be realized (e.g., U.S. Patent 3,195,030).

Zur Zeit besteht ein großer Nachteil bei der Herstellung von Werkstoffen vom NDK-Typ mit negativen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten nach glaskeramischen Verfahren darin, daß in der Regel kostspielige Oxide in hohen Konzentrationen Verwendung finden. So werden giaskeramische Materialien auf der Basis von Niobaten und/oder Germanaten (z.B. US-PS 3.114.066, US-PS 3.852.077, DE-OS 1.944.017, GB-PS 1.333.214), sowieTantalaten (US-PS 4.017.317, US-PS 3.573.939) vorgeschlagen.At present, a major drawback in the production of NDK-type materials having negative temperature coefficients of dielectric constant by glass-ceramic methods is that costly oxides are generally used in high concentrations. Thus, gioceramic materials based on niobate and / or germanates (eg US Pat. No. 3,114,066, US Pat. No. 3,852,077, DE-OS No. 1,944,017, GB Pat. No. 1,333,214), as well as tantalates (US Pat. No. 4,017 .317, U.S. Patent 3,573,939).

Der Einsatz dieser Oxide ist für die Einstellung der negativen Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten fodThe use of these oxides is for setting the negative temperature dependence of the dielectric constant fod

75 827 Q75 827 q

Die bisher bekannten Glaskeramiken ohne oben genannte oxidische Zusätze auf PbTiO3- und BaTiO3-BaSiS zeigen ierroelektrisches Verhalten im Arbeitstemperaturbereich. Das bedeutet, daß eine lineare Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante schwierig zu realisieren ist. Zusätzlich kann sich durch Alterungserscheinung der Wert der Dielektrizitätskonstanten unzulässig verändern (US-PS 3.000.745, DE-OS 1.496.088). Nach US-PS 3.649.891 und US-PS 4.396.721 sind Glaskeramiken auf der Basis von Strontiumtitanat für die Anwendung als kapazitive Tieftemperatur-Thermometer und Kondensatoren vom NDK-Typ bekannt. Zur Herstellung dieser Glaskeramiken wird entweder SrTiO3 oder SrCO3 und TiO2 in einer Alumosilikatglasschmelze aufgelöst. Anschließend wird durch Wärmebehandlung SrTiO3 auskristallisiert. Der Einsatz von SiO2 als Glasbildner erfordert für eine vollständige Rekristallisation des SrTiO3 Temperaturen von 800 bis 13000C. Hierbei werden jedoch in dem für die Edelmetallsubstitution bedeutsamen Temperaturbereich der Kristallisation von unterhalb 9000C (800-900°C) nur Dk-Werte von 20 bis 30 erzielt.The hitherto known glass-ceramics without the aforementioned oxidic additives on PbTiO 3 and BaTiO 3 -BaSiS show ierroelectric behavior in the working temperature range. This means that a linear temperature dependence of the dielectric constant is difficult to realize. In addition, the value of the dielectric constant may change inadmissibly as a result of aging (US Pat. No. 3,000,745, DE-OS No. 1.496.088). U.S. Patent 3,649,891 and U.S. Patent 4,396,721 disclose strontium titanate-based glass ceramics for use as low-temperature capacitive thermometers and NDK-type capacitors. To prepare these glass-ceramics, either SrTiO 3 or SrCO 3 and TiO 2 are dissolved in an aluminosilicate glass melt. Subsequently, SrTiO 3 is crystallized by heat treatment. The use of SiO 2 as a glass former requires for a complete recrystallization of SrTiO 3 temperatures of 800 to 1300 0 C. However, in the significant for the precious metal substitution temperature range of below 900 0 C (800-900 ° C) only Dk- Values of 20 to 30 achieved.

Vorteilhafter ist der Einsatz von B2O3 als Glasbildner, da dadurch die Kristallisationstemperatur von Titanoxid bzw. Titanoxidhaltigen Phasen weiter herabgesetzt werden kann, wie das z. B. für die Rutil-Kristallisation in der DE-AS 1.496.591 mit Tempei aturen von 520 bis 7000C beschrieben wird. Auf Grund der gewählten chemischen Zusammensetzung kann nur eine Kristallisation von Rutil in geringen Mengen erfolgen. Dadurch wird zwar ein negativer Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstanten eingestellt, jedoch ergeben sich insgesamt nur Dk-Werte um 10.The use of B 2 O 3 as a glass former is more advantageous since it allows the crystallization temperature of titanium oxide or titanium oxide-containing phases to be further reduced, as is the case for example. B. for the rutile crystallization in DE-AS 1,496,591 with Tempei natures of 520 to 700 0 C is described. Due to the selected chemical composition, only a crystallization of rutile can be carried out in small quantities. Although this sets a negative temperature coefficient of the dielectric constant, only Dk values of about 10 result overall.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis, für elektronische Zwecke, mit einer Dielektrizitätskonstanten bis zu 400, variierbaren Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten von -1500 10 6 · K"1 bis +1500 · 10"e · K"1 und dielektrischen Verlusten von 1 · 10~3 bis 80 · 10~3, welches kostengünstig bei Temperaturen unter 9000C herstellbar ist.The aim of the invention is a glass-ceramic material of the NDK-type strontium titanate-based, for electronic purposes, with a dielectric constant up to 400, variable temperature coefficient of dielectric constant of -1500 10 6 · K " 1 to +1500 · 10" e · K " 1 and dielectric losses of 1 × 10 -3 to 80 × 10 -3 , which can be inexpensively produced at temperatures below 900 0 C.

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wirdThe technical problem which is solved by the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glas im System B2O3-SrO-TiO2 zu entwickeln, aus dem durch eine gezielte Steuerung der Kristallisation durch die Wärmebehandlung bei Temperaturen unter 900°C ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ mit einer Dielektrizitätskonstanten bis zu 400, variierbarem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten von -1500-10 6 · K"j bis +1500 10"e · K"1 und dielektrischen Verlusten von 1 · 10"3 bis 80 · 10~3 herstellbar ist.The invention has for its object to develop a glass in the system B 2 O 3 -SRO-TiO 2 , from which by a targeted control of the crystallization by the heat treatment at temperatures below 900 ° C, a glass-ceramic material of the NDK type with a dielectric constant up to 400, variable temperature coefficient of dielectric constant of -1500-10 6 · K " j to +1500 10" e · K " 1 and dielectric losses of 1 · 10" 3 to 80 · 10 ~ 3 can be produced.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Es wurde ein glaskeramisches Material vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis, für elektronische Zwecke, gefunden. Dieses Material ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Glas der Zusammensetzung (in Mol-% und auf Oxidbasis berechnet) 20 bis 75B2O3 20 bis 6OSrO 5 bis 45TiO2.There was found a glass ceramic material of the NDK-type strontium titanate-based, for electronic purposes. This material is characterized in that one glass of the composition (calculated in mole% and on an oxide basis) contains 20 to 75B 2 O 3 20 to 6OSrO 5 to 45TiO 2 .

zusatzlich 0 bis 12SiO2 oder AI2O3 oder Nb2O5 oder PbO oder BaO oder Oxide der 3d-Elemente oder Mischungen derselben, durch eine nachträgliche Wärmebehandlung, gegebenenfalls nach der Formgebung der Glasschmelze oder nach der Formgebung des zerkleinerten Glases, in ein glaskeramisches Material überführt wird, welches als Kristallphasen 5 bis 80Mol-% kubisches Strontiummetatitanat und 0 bis 45Mol-% Rutilin addition 0 to 12SiO 2 or Al 2 O 3 or Nb 2 O 5 or PbO or BaO or oxides of the 3d elements or mixtures thereof, by a subsequent heat treatment, optionally after the shaping of the glass melt or after the shaping of the crushed glass in a glass ceramic material is converted, which as crystal phases 5 to 80 mol% cubic Strontiummetatitanat and 0 to 45mol% rutile

und als Restphasen Glas und/oder kristalline Phasen, beispielsweise Strontiumborate, -niobate, -plumbate, enthält und folgende Eigenschaftsparameter hat: Dielektrizitätskonstante: 10 bis 400 Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstanten im Bereich von 200C bis 85 0C: -1 500-10-6K-'bis + 1 500· 10"·· K"1 and the balance of phases glass and / or crystalline phases, such as strontium borates, niobates, -plumbate, contains and has the following characteristic parameters: dielectric constant: 10 to 400 temperature coefficient of the dielectric constant in the range from 20 0 C to 85 0 C: 500-10- -1 6 K-'bis + 1 500 x 10 "·· K" 1

DielektrischerVerlust: 1 · 10~3 bis80 · 10"3 Dielectric loss: 1 × 10 -3 to 80 × 10 -3

Isolationswiderstand: größer als 5 · 1011 Ω · cm"1 Insulation resistance: greater than 5 × 10 11 Ω · cm -1

Das kubische Strontiummetatitanat hat eine Kristallitkorngröße zwischen 5 und 50/um.The cubic strontium metatitanate has a crystallite grain size between 5 and 50 μm.

Es wurde auch ein Verfahren zur Herstellung des glaskeramischen Materials vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis gefunden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das erschmolzene und anschließend verformte Glas einem Temperatur-Zeit-ProgrammThere has also been found a process for producing the glass-ceramic material of the NDK type based on strontium titanate. This method is characterized in that the molten and then deformed glass a temperature-time program

— Aufheizen mit einer zwischen 5 und 50grd min"1 liegenden Geschwindigkeit auf eine zwischen 5500C und 7000C liegende Temperatur und Beibehalten dieser Temperatur zwischen 0,1 und 10 Stunden,Heating at a speed between 5 and 50grd min -1 to a temperature between 550 0 C and 700 0 C and maintaining this temperature between 0.1 and 10 hours,

— gegebenenfalls weiteres Aufheizen mit einer zwischen 5 und 50grd · min 1 liegenden Geschwindigkeit auf eine zwischen 700X und 9000C liegenden Temperatur und Beibehalten dieser Temperatur zwischen 0,1 und 10 Stunden und- optionally further heating with a lying between 5 and 50grd · min 1 speed to a lying between 700X and 900 0 C temperature and maintaining this temperature between 0.1 and 10 hours and

— Abkühlen in an sich bekannterweise auf Raumtemperatur unterwirft.- Cooling in known per se to room temperature.

Weiterhin kann man das erschmolzene und anschließend gefrittete Glas auf eine Korngröße kleiner als 45μΐτι, auf einen Hauptanteil zwischen 1 und 20μΐη bringen, das Glaspulver zu einer Folie oder einem gepreßten scheibenförmigen Körper verarbeiten und das verformte Glaspulver dem oben genannten Temperatur-Zeit-Programm unterwerfen. Das erfindungsgemäße Glas kann in massiver Form, als Folie oder als Pulver nach der Siebdrucktechnik verarbeitet werden und entspricht somit weitgehend den Fertigungs- und Einsaubedingungen in der Mikroelektronik. Die erfindungsgemaß erhaltenen massiven Glaskeramiken sind weitgehend porenfrei und zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit und Stabilität der dielektrischen Eigenschaften aus.Furthermore, you can bring the molten and then fritted glass to a particle size less than 45μΐτι, to a major proportion between 1 and 20μΐη, process the glass powder into a film or a pressed disc-shaped body and subject the deformed glass powder the above temperature-time program. The glass according to the invention can be processed in solid form, as a film or as a powder by the screen printing technique and thus largely corresponds to the manufacturing and immersion conditions in microelectronics. The solid glass ceramics obtained according to the invention are largely free of pores and are distinguished by high mechanical strength and stability of the dielectric properties.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele noch näher erläutert, wobei die Erfindung aber nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.The invention will be explained in more detail by the following embodiments, but the invention is not limited to these examples.

Beispiel 1 (siehe Tabelle 1 Nr. 4)Example 1 (see Table 1 No. 4)

Ein Glas der Zusammensetzung 33,3 Mol-% SrO, 33,3 Mol-% TiO2 und 28,4 Mol-% B2O3 sowie 5 Mol-% Nb2O6 wird bei 1400°C 30 Minuten im Platintiegel unter oxidierenden Bedingungen geschmolzen, auf eine Edelstahlplatte gegossen, im Transformationsbereich entspannt und dann weiter abgekühlt. Die erhaltene Glasplatte wird grob zerkleinert und anschließend in einer Achatmühle aufgemahten. Die auf < 45 um abgesiebte Kornfraktion wird zu einer Tablette gepreßt. Diese Tablette wirdA glass of composition 33.3 mol% SrO, 33.3 mol% TiO 2 and 28.4 mol% B 2 O 3 and 5 mol% Nb 2 O 6 is at 1400 ° C for 30 minutes in platinum under melted oxidizing conditions, poured onto a stainless steel plate, relaxed in the transformation area and then cooled further. The resulting glass plate is roughly crushed and then milled in an agate mill. The sieved grain fraction screened to <45 μm is pressed into a tablet. This tablet will

mit einer Geschwindigkeit von 5-10°/Minute auf eine Temperatur von 8500C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 30 Minuten belassen.heated at a rate of 5-10 ° / minute to a temperature of 850 0 C and left at this temperature for 30 minutes.

Die an Luft abgekühlte Tablette wird mit Poliersilber kontaktiert. Mit Hilfe einer halbautomatischen RLCG-Meßbrücke „BM 539" der Firma Tesla wurden bei Raumtemperatur und 1 kHz eine dielektrische Konstante (Dk) von 45 und ein Verlustfaktor von 15,1 · 10 3 bestimmt. Zwischen 200C und 85°C wurde ein Temperaturkoeffizient der Dk von -100 · 10 6K ' ermittelt. Die Messung des Isolationswiderstandes erfolgt mit einer Hochohmmeßbrücke HBM 1 der Firma Statron. Es wurde ein Betrag von 34· 1012H cm"1 erhalten.The air-cooled tablet is contacted with polishing silver. Using a semi-automatic DCG-measuring bridge "BM 539" of the company Tesla a dielectric constant (Dk) of 45 and a loss factor of 15.1 x 10 3 Intermediate 20 0 were determined at room temperature and 1 kHz. C and 85 ° C, a Temperature coefficient of the Dk of -100 × 10 6 K 'The measurement of the insulation resistance is carried out with a high ohm bridge HBM 1 of the company Statron.Thus, an amount of 34 × 10 12 H cm " 1 was obtained.

Beispiel 2 (siehe Tabelle 1 Nr. 6)Example 2 (see Table 1 No. 6)

Ein Glas mit der Zusammensetzung 35 Mol-% SrO, 35 Mol-% TiO2 und 30 Mol-% B2O3 wird bei 145O0C 30 Minuten im Platintiegel unter oxidierenden Bedingungen erschmolzen, auf eine Edelstahlplatte gegossen, im Transformationsbereich entspannt und dann weiter abgekühlt.A glass with the composition 35 mol% SrO, 35 mol% TiO 2 and 30 mol% B 2 O 3 is melted at 145O 0 C for 30 minutes in platinum crucible under oxidizing conditions, poured onto a stainless steel plate, relaxed in the transformation region and then further cooled.

Die nach Beispiel 1 hergestellte Tablette wird mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 107Minute auf 8500C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 6 Minuten belassen. An der abgekühlten Tablette wurden nach dem kontaktieren entsprechend Beispiel 1 folgende elektrische Eigenschaften ermittelt:The tablet prepared according to Example 1 is heated at a rate of 5 to 107 minutes at 850 0 C and left at this temperature for 6 minutes. After contacting the cooled tablet according to Example 1, the following electrical properties were determined:

Dielektrizitätskonstante: 65 bei 1 kHzDielectric constant: 65 at 1 kHz

dielektr. Verlustfaktor: 18,0 · 10~3 Dielectric. Loss factor: 18.0 × 10 -3

Temperaturkoeffizienttemperature coefficient

derDk: + 1000· KT6IC1 derDk: + 1000 · KT 6 IC 1

Isolationswiderstand: 6,5 · 1011il cm ~ч Insulation resistance: 6.5 · 10 11 il cm ~ ч

Beispiel 3 (siehe Tabelle 1 Nr. 9)Example 3 (see Table 1 No. 9)

Ein Glas mit der Zusammensetzung 37,5 Mol-% SrO, 37,5 Mol-% TiO2 und 25 Mol-% B2O3 wird bei 1500°C 30 Minuten im Platintiegel erschmolzen, auf eine Edelstahlplatte gegossen und zum schnelleren Abkühlen mit einer weiteren Metallplatte gepreßt, im Transformationsbereich entspannt und weiter abgekühlt. Aus der Glasplatte werden bis zu 2 mm dicke scheibenförmige massive Glaskörper gewonnen. Diese werden mit einer Geschwindigkeit von 5-107min auf 9000C aufgeheizt, 6min bei dieser belassen und danach in an sich bekannterweise abgekühlt und entspannt. Es wurden nach in Beispiel 1 beschriebener Weise folgende Eigenschaften bestimmt:A glass with the composition 37.5 mol% SrO, 37.5 mol% TiO 2 and 25 mol% B 2 O 3 is melted at 1500 ° C for 30 minutes in a platinum crucible, poured onto a stainless steel plate and for faster cooling with Pressed another metal plate, relaxed in the transformation area and further cooled. From the glass plate up to 2 mm thick disc-shaped solid glass body can be obtained. These are heated at a rate of 5-107min at 900 0 C, left for 6 min at this and then cooled and relaxed in a conventional manner. The following properties were determined by the method described in Example 1:

Dielektrizitätskonstante: 150Dielectric constant: 150

dielektr. Verlustfaktor: 19,0 10~3 Dielectric. Loss factor: 19.0 10 ~ 3

Temperaturkoeffizienttemperature coefficient

- 1 200 · 10"6 K"1 - 1 200 · 10 " 6 K" 1

derDk: Isolationswiderstand:derDk: insulation resistance:

Tabelle 1Table 1

9,4· 1011Псгт9,4 · 10 11 Псгт

Г1 Г 1

Nr.No. chemische Zusammensetzung in Mol-% SrO TiO B2O3 Zusätzechemical composition in mol% SrO TiO B 2 O 3 additives 2020 6060 - Temperung* (max. Temperatur)Annealing * (max temperature) Dielektrizi tätskonstante bei 1 kHzDielectric constant at 1 kHz tanö bei 1 kHz -1O+3 tanö at 1 kHz -1O +3 11 2020 3030 4040 - 73070,1 h73070.1 h 1212 2,12.1 22 3030 4040 2020 - 81070,1 h81070.1 h 14,514.5 1,81.8 33 4040 33,333.3 28,428.4 5Nb2O5 5Nb 2 O 5 73070,1 h73070.1 h 45,545.5 7.27.2 44 33,333.3 3535 2525 5AI2O3 5AI 2 O 3 85070,5 h85070.5 h 4545 15,115.1 55 3535 3535 3030 - 80071,0 h80071.0 h 5050 1,21.2 66 3535 33,333.3 29,429.4 2AI2O3, 2Nb2O5 2Al 2 O 3 , 2Nb 2 O 5 85070,1 h85070.1 h 6565 18,018.0 77 33,333.3 32,332.3 29,429.4 2AI2O3V 2Nb2O3, 2PbO2Al 2 O 3 V 2Nb 2 O 3 , 2PbO 85070,25 h85070.25 h 9090 49,049.0 88th 32,332.3 37,537.5 2525 - 85070,5 h85070.5 h 130130 57,057.0 99 37,537.5 34,334.3 29,429.4 2Nb2O6 2Nb 2 O 6 90070,1 h90070.1 h 150150 19,019.0 1010 34,334.3 85070,75 h85070.75 h 350350 78,078.0

* Die Aufheizgeschwindigkeit der Proben beträgt 5-8K/min.* The heating rate of the samples is 5-8K / min.

Claims (4)

-1- 255 827 О-1- 255 827 О Erfindungsansprüche:Invention claims: 1. Glaskeramisches Material vom NDK-Typ auf Strontiumtitanat-Basis, für elektronische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glas der Zusammensetzung (in Mol-% und auf Oxidbasis berechnet) 20 bis 75B2O3
20 bis 60SrO
5 bis 45TiO2.
A glass-based material of the NDK type based on strontium titanate, for electronic purposes, characterized in that one glass of the composition (calculated in mol% and based on oxide) contains 20 to 75B 2 O 3
20 to 60SrO
5 to 45TiO 2 .
zusätzlich O bis 12 SiO7 oder AI2O3 oder Nb2O6 oder PbO oder BaO oder Oxiden der 3 d-Elemente oder Mischungen derselben, durch eine nachträgliche Temperaturbehandlung, gegebenenfalls nach der Formgebung der Glasschmelze oder nach der Formgebung des zerkleinerten Glases, in ein glaskeramisches Material überführt wird, welches als Kristallphasen 5 bis 80Mol-% kubischer Strontiummetatitanat und
0 bis 45 Mol % Rutil
additionally O to 12 SiO 7 or Al 2 O 3 or Nb 2 O 6 or PbO or BaO or oxides of the 3 d elements or mixtures thereof, by a subsequent heat treatment, optionally after the shaping of the glass melt or after the shaping of the comminuted glass, is converted into a glass-ceramic material containing as crystal phases from 5 to 80 mol% cubic Strontiummetatitanat and
0 to 45 mol% rutile
und als Restphasen Glas und/oder kristalline Phasen, beispielsweise Strontiumborate, -niobate, -plumbate, enthält und folgende Eigenschaftsparameter hat:
Dielektrizitätskonstante: 10 bis 400
Temperaturkoeffizient der
Dielektrizitätskonstanten
and as residual phases glass and / or crystalline phases, for example strontium borates, niobates, plumbates, and having the following property parameters:
Dielectric constant: 10 to 400
Temperature coefficient of
permittivity
im Bereich von 20° bis 85 0C: -1500· 10"""-Kr1 bis+1 500· 10"6K"1 in the range of 20 ° to 85 0 C: -1500 × 10 """- Kr 1 + 1 500 x 10" 6 K "1 Dielektrischer Verlust: 1 · 10"3bis80· 10"3 Dielectric loss: 1 × 10 -3 to 80 × 10 -3 Isolationswiderstand: größer als 5 · 10" Ω cmInsulation resistance: greater than 5 · 10 "Ω cm
2. Glaskeramisches Material nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kubische Strontiummetatitanat eine Kristallitkorngröße zwischen 5 und 50/um hat.2. Glass-ceramic material according to item 1, characterized in that the cubic Strontiummetatitanat has a Kristallitkorngröße between 5 and 50 / um. 3. Verfahren гиг Herstellung eines glaskeramischen Materials vom NDK-Typ auf Strontiumtitanatbasis, für elektronische Zwecke, nach den Punkten 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das erschmolzene und anschließend verformte Glas einem Temperatur-Zeit-Programm3. Process гиг Preparation of a glass-ceramic material of the NDK-type strontium titanate-based, for electronic purposes, according to the items 1 to 2, characterized in that the melted and then deformed glass a temperature-time program — Aufheizen mit einer zwischen 5 und 50grd · min1 liegenden Geschwindigkeit auf eine zwischen 550° und 700°C liegende Temperatur und Beibehalten dieser Temperatur zwischen 0,1 und 10 Stunden.- heating at a between 5 and lying 50grd · 1 min speed to a temperature between 550 ° and 700 ° C temperature and maintaining this temperature for between 0.1 and 10 hours. — gegebenenfalls weiteres Aufheizen mit einer zwischen 5 und 50grd · min"1 liegenden Geschwindigkeit auf eine zwischen 700° und 9000C liegende Temperatur und Beibehalten dieser Temperatur zwischen 0,1 und 10 Stunden und- optionally further heating at a between 5 and 50grd · min "1 lying at a speed between 700 ° and 900 0 C lying temperature and maintaining this temperature for between 0.1 and 10 hours and — Abkühlen in an sich bekannte/Weise auf Raumtemperatur
unterwirft.
- Cooling in known per se to room temperature
subjects.
4. Verfahren zur Herstellung eines glaskeramischen Materials vom NDK-Typ auf Strontiumtitanatbasis, für elektronische Zwecke, nach Punkt 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das erschmolzene und anschließend gefrittete Glas auf eine Korngröße kleiner als 45μη mit einem Hauptanteil zwischen 1 und 20μΓη bringt, das Glaspulver zu einer Folie oder einem gepreßten scheibenförmigen Körper verarbeitet und das verformte Glaspulver dem Temperatur-Zeitprogramm unterwirft.4. A process for the preparation of a glass-ceramic material of the NDK-type strontium titanate-based, for electronic purposes, according to item 1,2 and 3, characterized in that the melted and then fritted glass to a particle size smaller than 45μη with a main proportion between 1 and 20μΓη brings the glass powder into a film or a pressed disk-shaped body processed and subjects the deformed glass powder to the temperature-time program.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999021803A2 (en) * 1997-10-29 1999-05-06 The Westaim Corporation Dielectric glasses for low dielectric loss, low temperature cofired ceramics with medium dielectric constants

Cited By (2)

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WO1999021803A2 (en) * 1997-10-29 1999-05-06 The Westaim Corporation Dielectric glasses for low dielectric loss, low temperature cofired ceramics with medium dielectric constants
WO1999021803A3 (en) * 1997-10-29 1999-08-19 Westaim Corp Dielectric glasses for low dielectric loss, low temperature cofired ceramics with medium dielectric constants

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