DE1098059B - Method of making a vitreous dielectric material - Google Patents

Method of making a vitreous dielectric material

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DE1098059B
DE1098059B DEW18501A DEW0018501A DE1098059B DE 1098059 B DE1098059 B DE 1098059B DE W18501 A DEW18501 A DE W18501A DE W0018501 A DEW0018501 A DE W0018501A DE 1098059 B DE1098059 B DE 1098059B
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Alfredo Luigi Giuseppe Cianchi
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Description

Verfahren zur Herstellung eines glasartigen dielektrischen Materials Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines glasartigen, aus Oxyden hergestellten Materials, das als Dielektrikum in elektrischen Kondensatoren verwendbar ist und einen über einen weiten Bereich vorausbestimmbaren Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten (DK) hat. Unter glasartig wird dabei eine Glasähnlichkeit hinsichtlich Glanz, Farbe, Härte und Sprödigkeit verstanden sowie daß das Material bei hoher Temperatur geschmolzen bzw. gebunden ist.Method of making a vitreous dielectric material The invention relates to a method for producing a vitreous, Material made from oxides used as a dielectric in electrical capacitors can be used and a temperature coefficient that can be predicted over a wide range the dielectric constant (DK) has. Glass-like is a similarity to glass understood in terms of gloss, color, hardness and brittleness and that the material melted or bound at high temperature.

Es ist bekannt, ein Dielektrikum für Kondensatoren herzustellen, indem man in eine glasartige Masse Stoffe mit einer hohen DK einbettet, beispielsweise Oxyde, wie Ti 021 Pb 0, Zr 0, Sn 021 und diese Masse sintert.It is known to produce a dielectric for capacitors by embedding substances with a high DC in a vitreous mass, for example oxides such as Ti 021 Pb 0, Zr 0, Sn 021 and sintering this mass.

Es ist bekannt, daß kerariiische Dielektrika mit hoher DK und mit verhältnismäßig niedrigen Verlustwerten mit bekannten keramischen Verfahren hergestellt werden können aus einer Mischung von Titandioxyd mit freien alkalischen Metalloxyden, Es ist weiter bekannt, daß solche Mischungen mit einem hohen Gehalt an Titandioxyd keramisclie Dielektrika ergeben, die einen negativen Temperaturkoeffizienten der DK haben, und daß infolgedessenDielektrika mit Null Qdervorbestimmtem Temperaturkoeffizienten der DK hergestellt werden können aus einer Mischung, die im, gleichen Verhältnis aus Titandioxyd und anderen üblichen keramischen Bestandteilen besteht, woraus dann sich Produkte mit positivem Temperaturkoeffizienten der DK ergeben. So kann ein keramisches Dielektrikum mit niedrigem Temperaturkoeffizienten erhalten werden aus einer Mischung von 40 Gewichtsteilen Kieselerde, 25 Gewichtsteilen Tonerde, 10 Gewichtsteilen Magnesiumoxyd und 35 Gewichtsteilen Titandioxyd, die dann bei einer Temperatur von 1400'C gesintert werden kann. Es ist jedoch bisher nicht möglich gewesen, solche keramischen Dielektrika mit immer wieder gleichen Eigenschaften herzustellen, und die Verschiedenheit des Temperaturkoeffizienten der DK bei den verschiedenen Mischungen war sehr nachteilig für die Anwendung solcherDielektrika.It is known that ceramic dielectrics with high DK and with relatively low loss values can be produced using known ceramic processes from a mixture of titanium dioxide with free alkaline metal oxides. It is also known that such mixtures with a high content of titanium dioxide produce ceramic dielectrics, which have a negative temperature coefficient of the DC, and that, as a result, dielectrics with zero Q of the predetermined temperature coefficient of the DC can be produced from a mixture that consists of titanium dioxide and other common ceramic components in the same ratio, which then results in products with a positive temperature coefficient of the DC. A ceramic dielectric with a low temperature coefficient can be obtained from a mixture of 40 parts by weight of silica, 25 parts by weight of alumina, 10 parts by weight of magnesium oxide and 35 parts by weight of titanium dioxide, which can then be sintered at a temperature of 1400 ° C. However, it has hitherto not been possible to produce such ceramic dielectrics with the same properties over and over again, and the difference in the temperature coefficient of the DC in the various mixtures was very disadvantageous for the use of such dielectrics.

Bekannte Mischungen von Titanaten und Glassubstanzen waren nicht zufriedenstellend, weil bei Sinterung zwecks Verminderung der Porosität das Glas die Charakteristika der Titanate, hohe DK und niedrige Verlustwerte, in einer nicht vorausbestimmbaren Weise ändert und ein unstabiles Produkt mit variablen elektrischeri Eigenschaften ergibt.Known mixtures of titanates and glass substances were not satisfactory, because during sintering the glass has the characteristics in order to reduce the porosity of the titanates, high DK and low loss values, in a non-predictable way Way changes and an unstable product with variable electrical properties results.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines glasartigen dielektrischen Materials durch Mischen und Sintern von Oxyden des Titans, Bariums, Bleis, Zimis, Kalziums und Strontiums und Oxyderi oder Fluoriden des Kaliums, Natriums und Lithiums, wobei der Rest aus Oxyden des Siliziums, Zirkoniums und Magnesiums und wallweise wenigstens einem der Materialien Phosphorpent(>xyd, Boroxyd und erdalkalischeni Metallfluorid besteht und der Gesamtfluorgehalt nicht mehr als 6 0/, ist, werden gemäß der Erfindung zwecks Erzielung eines vorausbestimmbaren Temperaturkoeffizienten der DK in den Grenzen zwischen + 300 und - 500 - 10-1/OC bei einem Leistungsfaktor nicht größer als 0,003 dieMaterialien auf 900 bis 1300'C erhitzt, in flüssigem Zustand eine gewisse Zeit gealtert und danach abgeschreckt.In a process for the production of a vitreous dielectric material by mixing and sintering oxides of titanium, barium, lead, zimis, calcium and strontium and oxyderi or fluorides of potassium, sodium and lithium, the remainder of oxides of silicon, zirconium and magnesium and Wall-wise at least one of the materials phosphorus pent (> xyd, boron oxide and alkaline earth metal fluoride consists and the total fluorine content is not more than 6 0 / ,) are according to the invention for the purpose of achieving a predeterminable temperature coefficient of the DC in the limits between + 300 and - 500 - 10- 1 / OC at a power factor not greater than 0.003, the materials are heated to 900 to 1300 ° C, aged in the liquid state for a certain time and then quenched.

Die Zusammensetzung des glasartigen Materials ist nicht Gegenstand der Erfindung.The composition of the vitreous material is not an issue the invention.

Es hat sich ergeben, daß bei Anwendung von hohen Temperaturen, beispielsweise 1400'C, sich ein glasartiges Material mit unerwünschten, ganz andersartigen physikalischen Eigenschaften ergibt. Bei Innehaltung des Temperaturbereichs von 900 bis 1300'C und bei angepaßtem Altem in flüssigem Zustand ergeben sich gewünschte Eigenschaften, wie beispielsweise ein Leistungsfaktor nicht größer als 0,003 und ein Temperaturkoeffizient der DK von + 300 bis - 500 - 10-6/'C, und diese Eigenschaften bleiben durch das erfindungsgemäße Abschrecken erhalten, sofern das Material nachher nicht über 700'C erhitzt wird.It has been found that the use of high temperatures, for example 1400 ° C., results in a vitreous material with undesirable, very different physical properties. When maintaining the temperature range from 900 to 1300'C and with adapted aging in the liquid state, desired properties result, such as a power factor not greater than 0.003 and a temperature coefficient of the DK of + 300 to -500 - 10-6 / 'C, and these properties are retained by the quenching according to the invention, provided the material is not subsequently heated to over 700.degree.

Es ist so möglich, innerhalb das angegebenen Temperaturbereichs und unter entsprechend gewählter Alterungsdauer aus dem gleichen Material Dielektrika mit in weitem Bereich jeweils gewünschten Temperaturkoeffizienten, Dielektrizitätskonstanten und Leistungsfaktoren herzustellen. Die nachfolgend beschriebenen glasartigen Materialien haben infolge ihres niedrigen Erweichungspunktes allgemein gute Verformungseigenschaften und einen vergleichsweise hohen Wärme-,-ausd e hnungskoeffizienten, so daß sie auch mit Kupfer und sogar mit Aluminium ohne Zwischenfügung von Glas verbunden werden können.It is thus possible within the specified temperature range and with an appropriately selected aging period made of the same dielectric material with a wide range of desired temperature coefficients and dielectric constants and establish performance factors. The glass-like materials described below have due to their low Softening point generally good Deformation properties and a comparatively high coefficient of thermal expansion, so that they can also be used with copper and even with aluminum without the interposition of glass can be connected.

Die gemäß der Erfindung hergestellten glasartigen Materialien verbinden die Vorteile eines Titandioxyd enthaltenden Dielektrikums mit einer Stabilität, wie man sie bei gutem Isolierglas vorfindet. Diese Eigenschaften bleiben zum größten Teil oder auch ganz erhalten, wenn die dielektrischen Materialien mit entsprechendem Glas eines viel niedrigeren Erweichungspunktes zu einem Pulver vermischt werden, das auf Metalle in Form eines Schlammes oder durch Aufspritzen aufgebracht wird.Connect the vitreous materials produced according to the invention the advantages of a dielectric containing titanium dioxide with a stability, as found in good insulating glass. These properties remain for the greatest Partly or completely preserved if the dielectric materials with the appropriate Glass of a much lower softening point are mixed into a powder, which is applied to metals in the form of a slurry or by spraying.

Man nimmt an, daß die sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergebenden Eigenschaften auf die teilweise kristalline Natur, d. h. auf die Art und die Größe des kristaRinen Anteils der Materialien zurückzuführen sind. Die gewünschten, von dem kristallinen Anteil abhängigen elektrischen Eigenschaften erreicht man, indem man die Erhitzungstemperatur auf die Dauer der Erhitzung der Schmelzmasse des glasartigen Materials auf eine ausgewählte Temperatur hält und dann plötzlich die geschmolzene Masse abschreckt, wodurch die vorhandene kristalline Struktur fest bleibt. Das rasche Anwachsen der Viskosität bei Temperaturen unter 700'C ist hauptsächlich der Grund für die Stabilität dieser Glassubstanzen. Da das heiße, leicht bewegliche glasartige Material sehr plötzlich abgeschreckt wird, verhindert die erhöhte Viskosität weitere kristalline Veränderungen.It is believed that the properties resulting from the process of the invention are due to the partially crystalline nature, i.e. H. can be attributed to the type and size of the crystalline fraction of the materials. The desired electrical properties, which are dependent on the crystalline fraction, are achieved by keeping the heating temperature for the duration of the heating of the molten mass of the vitreous material to a selected temperature and then suddenly quenching the molten mass, whereby the existing crystalline structure remains solid. The rapid increase in viscosity at temperatures below 700 ° C. is mainly the reason for the stability of these glass substances. Since the hot, easily movable glass-like material is quenched very suddenly, the increased viscosity prevents further crystalline changes.

Das Phosphorpentoxyd, Boroxyd und Kalziumfluorid können entweder zusammen oder nacheinander dem Ausgangsmaterial zugefügt werden.The phosphorus pentoxide, boron oxide and calcium fluoride can either go together or added sequentially to the starting material.

Beim Abschrecken soll die Masse gleichförmig sein. Die Gleichförmigkeit kann durch Abschrecken einer Probe und Bestimmung ihrer Eigenschaften festgestellt ,verden.When quenching, the mass should be uniform. The uniformity can be determined by quenching a sample and determining its properties , verden.

Es ist von größter Bedeutung, eine maximale Gleichförmigkeit von der ersten Mischung an zu erhalten. Aus diesem Grunde wird die Rohmischung vorzugsweise naß in gewöhnlichen Kugelmühlen gemahlen, dann getrocknet und in Tiegehi in einer nicht reduzierenden Atmosphäre aug 900 bis 1300'C erhitzt. Ist das geschmolzene Material genügend gleichförmig, so wird es abgeschreckt und dann pulverisiert.It is of the utmost importance to obtain maximum uniformity from the first mix. For this reason, the raw mixture is preferably ground wet in ordinary ball mills, then dried and heated in a non-reducing atmosphere to 900 to 1300 ° C. in Tiegehi . When the molten material is sufficiently uniform, it is quenched and then pulverized.

Folgende Beispiele erläutern das Verfahren der Erfindung, ohne es aber zu begrenzen, wobei das Ab- schrecken jeder Mischung während 25 Sekunden erfolgte. Beispiel 1 Eine Masse glasartigen Materials der folgenden Zu- sammensetzung: Tio, ............................... 19,57 PbO ............................... 10,88 Ba0 ............................... 13,05 Sio, ............................... 19,57 SnO . .............................. 4,35 CaO ................................ 5,44 SrO ............................... 3,26 Zro, ............................... 2,18 Sb,0 . .............................. 2,18 Klo ................................. 9,78 Na,0 ........................ . ...... 4,35 Li2 0 ............................... 2,18 B,0 . .............................. 2,12 mg0 ............................... 1,09 P205 .............................. - NaF ............................... - K F ................................ CaF . .............................. von 1000 g wurde naß in einer Kugelmähle gemahlen, getrocknet und in einem Tiegel in einen elektrischen Ofen mit einer nicht reduzierenden Atmosphäre gebracht, und die Temperatur stieg dann allmählich auf 1100'C an während 3 Stunden. Man ließ dann die flüssige Masse bei dieser Temperatur 21/, Stunden altem. Dann wurde das Material durch Auslaufen in kaltes Wasser abgeschreckt, und die sich ergebende Fritte hatte einen Temperaturkoeffizienten der DK von - 470 - 10-6/'C. Beließ man eine ähnliche Masse 3 Stunden bei 1100'C, so war der Temperaturkoeffizient der DK der sich ergebenden Fritte - 400 - 10-6/'C. Beließ man eine ähnliche Masse 5 Stunden bei 1100'C, so war der Koeffizient der Fritte ungefähr 0/'C. Bei sieben Stunden und 1100'C ergab sich ein Koeffizient der Fritte von ungefähr + 150 -10-6/'C.The following examples illustrate the process of the invention, but without limiting it, the waste scare each mixture for 25 seconds was carried out. Example 1 A mass of vitreous material of the following additions composition: Tio, ............................... 19.57 PbO ............................... 10.88 Ba0 ............................... 13.05 Sio, ............................... 19.57 SnO . .............................. 4.35 CaO ................................ 5.44 SrO ............................... 3.26 Zro, ............................... 2.18 Sb, 0. .............................. 2.18 Loo ................................. 9.78 Well, 0 ......................... ...... 4.35 Li2 0 ............................... 2.18 B, 0 . .............................. 2.12 mg0 ............................... 1.09 P205 .............................. - NaF ............................... - KF ................................ CaF . .............................. 1000 g was wet-milled in a ball mill, dried and placed in a crucible in an electric furnace with a non-reducing atmosphere, and then the temperature gradually rose to 1100 ° C. over 3 hours. The liquid mass was then left to age at this temperature for 21½ hours. The material was then quenched by leakage in cold water, and the resulting frit had a temperature coefficient of from DK - 470 - 10-6 / 'C. If a similar mass was left at 1100 ° C for 3 hours, the temperature coefficient of the DC of the resulting frit was - 400 - 10-6 / 'C. If a similar mass was left at 1100 ° C for 5 hours, the coefficient of the frit was approximately 0 / ° C. At seven hours and 1100'C the coefficient of the frit was approximately + 150 -10-6 / 'C.

Elektrische Kondensatoren aller vier Massen hatten folgende Eigenschaften: Dielektrizitätskonstante ........... 17 Leistungsfaktor .................. 0,001 Erweichungspunkt ................ 545'C Beispiel 2 1000 g eines glasartigen Materials folgender Zusammen- setzung: Tio2 ............................... 24,00 PbO ............................... 12,01 Ba0 ............................... 16,01 Sio, ............................... 8,01 SnO . .............................. 4,80 CaO ................................ 4,80 SrO ............................... 4,02 Zro, ............................... 2,40 Sb,0 ............................... 0,80 Klo ............................... 12,01 Na,0 ............................... 1,60 Lilo ............................... 1,60 B201 .............................. 1,60 Mg0 ............................... 2,35 p205 .............................. 1,60 NaF ............................... 2,40 KF ................................ - CaF . .............................. - wurden in einem Tiegel in einem Ofen mit nicht reduzierter Atmosphäre auf 1100'C 3 Stunden erhitzt und weitere 21/, Stunden bei dieser Temperatur belassen. Nach dieser Zeit war das Material eine homogene Masse, die dann durch Auslassen in kaltes Wasser abgeschreckt wurde, und die Kondensatoren aus dieser Fritte hatten folgende Eigenschaften: Dielektrizitätskonstante ..... 27 Leistungsfaktor ............ 0,002 Temperaturkoeffizient der DK - 350 - 10-6/'C Erweichungspunkt .......... 566'C Beispiel 3 - Gleiches Verfahren wie im Beispie12 aus einem glas- artigen Material folgender Zusammensetzung: Ti 02 ............................... 25,66 Pb 0 ............................... 19,23 BaO ............................... 12,83 si02 ............................... 6,32 SnO, .............................. 4,49 CaO ................................ 3,11 SrO ............................... 3,21 zr02 ............................... 2,57 Sb,0 . .............................. o,m K20 ............................... 9,64 Na2 0 ............................... 1,18 L'2 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,28 B203 .............................. 1,28 MgO ............................... 2,75 P201 .............................. 1,22 NaF ............................... 1,92 K F ................................ 2,75 CaF2 .............................. - Die Kondensatoren der sich ergebenden Fritte hatten folgende Eigenschaften: Dielektrizitätskonstante ..... 34 Leistungsfaktor ............ 0,003 Temperaturkoeffizient der DK - 250. 10-6/1 C Erweichungspunkt .......... 573'C Fig. 1 der Zeichnung zeigt die Änderung desTemperaturkoeffizienten der DK mit Zeit und Temperatur während der Erhitzung. Beim Erhitzen der Masse auf die für die Kurven I, II und III angegebene Temperatur ist es wichtig, daß dieses Erhitzen langsam geschieht, um Gleichförmigkeit des erhitzten Materials zu erzielen und um Verdampfung oder andere schädliche Einflüsse auf die Bestandteile zu vermeiden. Wie schnell man auf die Endtemperatur erhitzt, die für das Altern des glasartigen Materials erforderlich ist, hängt von der Menge der Materialien ab. Der Beginn der Erhitzung ist in Fig. 1 nicht dargestellt, sondern nur die Änderung des Temperaturkoeffizienten der DK, wenn das geschmolzene Material die für die drei Kurven ersichtliche Temperatur erreicht hat. Man sieht, daß bei Erhitzung auf 1200'C (Kurve I) der Temperaturkoeffizient der DK des glasartigen dielektrischen Materials bei sofortiger Ab- schreckung - 500 - 10-1/'C beträgt. In Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Abschreckens bestimmt sich der Temperaturkoeffizient der DK. Nach einer Stunde bei 1200'C hat sich dieser Temperaturkoeffizient auf einen Wert von - 400 - 10-6/'C erhöht. Nach einer Stunde und 50 Minuten bei 1200'C ist dieser Temperaturkoeffizient ungefähr Null. Von diesem Punkt bis zur Beibehaltung der Temperatur während dreier Stunden wird der Koeffizient positiv, bis er sein Maximum von + 300 - 10-1/'C erreicht. Behält man diese Temperatur weiter bei, so erhöht sich der Temperaturkoeffizient nicht mehr. Von den anderen beiden Kurven der Fig. 1 ist ersichtlich, daß bei Verminderung der Temperatur auf Werte von 1100'C (Kurve II) und 1000'C (Kurve III) der Endwert des Temperaturkoeffizienten nicht beeinflußt wird, sondern bei 300 - 10-6/1 C verbleibt. Die niedrigeren Temperaturen haben nur eine Verlängerung der Zeit zur Folge, um diesen Wert zu erreichen. Wenn z. B. das glasartige Material bei Temperaturen von 1000'C belassen wird, ist der erwähnte Wert von + 300 .10-6/IC erst nach 5 Stunden erreicht.Electrical capacitors of all four masses had the following properties: Dielectric constant ........... 17 Power factor .................. 0.001 Softening point ....... ......... 545'C Example 2 1000 g of a glass-like material with the following composition setting: Tio2 ............................... 24.00 PbO ............................... 12.01 Ba0 ............................... 16.01 Sio, ............................... 8.01 SnO . .............................. 4.80 CaO ................................ 4.80 SrO ............................... 4.02 Zro, ............................... 2.40 Sb, 0 ............................... 0.80 Loo ............................... 12.01 Well, 0 ............................... 1.60 Lilo ............................... 1.60 B201 .............................. 1.60 Mg0 ............................... 2.35 p205 .............................. 1.60 NaF ............................... 2.40 KF ................................ - CaF . .............................. - were heated in a crucible in a furnace with a non-reduced atmosphere to 1100 ° C. for 3 hours and left at this temperature for a further 21 /, hours. After this time, the material was a homogeneous mass, which was then quenched by draining it into cold water, and the capacitors made from this frit had the following properties: Dielectric constant ..... 27 Power factor ............ 0.002 Temperature coefficient of the DK - 350 - 10-6 / 'C Softening point .......... 566'C Example 3 - The same process as in the example 12 from a glass like material of the following composition: Ti 02 ............................... 25.66 Pb 0 ............................... 19.23 BaO ............................... 12.83 si02 ............................... 6.32 SnO, .............................. 4.49 CaO ................................ 3.11 SrO ............................... 3.21 zr02 ............................... 2.57 Sb, 0. .............................. o, m K20 ............................... 9.64 Na2 0 ............................... 1.18 L'2 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.28 B203 .............................. 1.28 MgO ............................... 2.75 P201 .............................. 1.22 NaF ............................... 1.92 KF ................................ 2.75 CaF2 .............................. - The capacitors of the resulting frit had the following properties: Dielectric constant ..... 34 Power factor ............ 0.003 Temperature coefficient of the DK - 250. 10-6 / 1 C softening point ...... .... 573'C Fig. 1 of the drawing shows the change in the temperature coefficient of the DC with time and temperature during heating. In heating the mass to the temperature indicated for curves I, II and III, it is important that this heating be done slowly in order to achieve uniformity of the heated material and to avoid evaporation or other deleterious effects on the components. How quickly one heats to the final temperature required for the aging of the vitreous material depends on the amount of the materials. The start of the heating is not shown in FIG. 1 , but only the change in the temperature coefficient of the DC when the molten material has reached the temperature shown for the three curves. It is seen that when heated to 1200'C (curve I), the temperature coefficient of the dielectric constant of glass-like dielectric material with immediate deterrence - 500 - 10-1 / 'C. The temperature coefficient of the DC is determined depending on the time of quenching. After one hour at 1200'C this temperature coefficient has increased to a value of - 400 - 10-6 / 'C. After one hour and 50 minutes at 1200'C , this temperature coefficient is approximately zero. From this point until the temperature is maintained for three hours, the coefficient becomes positive until it reaches its maximum of + 300-10-1 / 'C. If this temperature is maintained, the temperature coefficient no longer increases. . From the other two curves of Figure 1 is seen that when decreasing the temperature to values of 1100'C (curve II) and 1000'C (curve III) the final value of the temperature coefficient is not affected, but at 300 - 10-6 / 1 C remains. The lower temperatures only increase the time to reach this value. If z. B. the glass-like material is left at temperatures of 1000'C , the mentioned value of + 300 .10-6 / IC is only reached after 5 hours.

Praktisch erfolgt die Erhitzung des glasartigen Materials auf Temperaturen von 900 bis 1300'C. In practice, the glass-like material is heated to temperatures of 900 to 1300 ° C.

Der untere Begrenzungspunkt ergibt sich dadurch, daß es unter 900'C zu lange dauern würde, bis der gewünschte positive Wert des Temperaturkoeffizienten der DK erreicht ist. Der obere Begrenzungspunkt ergibt sich dadurch, daß sich bei Temperaturen über 1300'C nur ein amorphes Glas ergeben würde.The lower limit point results from the fact that below 900 ° C it would take too long until the desired positive value of the temperature coefficient of the DK is reached. The upper limit point results from the fact that at temperatures above 1300'C only an amorphous glass would result.

Das Abschrecken soll so schnell wie möglich erfolgen. Wenn es länger als 20 bis 30 Sekunden dauert, zeigen von verschiedenen Teilen der gleichen Charge genommene Materialien variierende Eigenschaften. Eine gewisse Toleranz ist zwar statthaft, wenn das dielektrische Material fein gemahlen, durchgemischt und bei der Herstellung von Kondensatoren benutzt wird, jedoch ist eine geringste Abweichung innerhalb einer Charge anzustreben, d. h. eine möglichst kleine Abschreckzeit.Quenching should be done as quickly as possible. If it takes longer than 20 to 30 seconds, materials taken from different parts of the same batch will show varying properties. A certain tolerance is allowed if the dielectric material is finely ground, mixed and used in the manufacture of capacitors, but the smallest deviation within a batch should be aimed for, i.e. H. the shortest possible deterrent time.

Als Anwendungsbeispiel ist ein Kondensator in Fig. 4 dargestellt. Zwei Elektronen 1, 2 sind in der gezeigten Weise aneinaudergefügt, wobei das Dielektrikum mit 3, 4 bezeichnet ist.A capacitor is shown in FIG. 4 as an application example. Two electrons 1, 2 are attached to one another in the manner shown, the dielectric being denoted by 3, 4.

Die Röntgenbeugung mit Kobaltantikathode (K"-Linie) gibt ein deutliches Bild, daß das hergestellte Material kristalline Anteile hat. In Fig. 2, die einer Fritte gemäß Beispiel 1 entspricht, und in Fig. 3, die einer Fritte gemäß dem Beispie12 entspricht, sind diese Röntgenbilder gezeigt.The X-ray diffraction with cobalt anticathode (K "line) gives a clear picture that the material produced has crystalline components. In FIG. 2, which corresponds to a frit according to Example 1 , and in FIG. 3, which corresponds to a frit according to Example 12, these x-rays are shown.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines glasartigen dielektrischen Materials durch Mischen und Sintern von Oxyden des Titans, Bariums, Bleis, Zinns, Kalziums und Strontiums und Oxyden oder Fluoriden des Kaliums, Natriums und Lithiums, wobei der Rest aus Oxyden des Siliziums, Zirkoniums und Magnesiums und wahlweise wenigstens einem der Materialien Phosphorpentoxyd, Boroxyd und erdalkalischem Metallfluorid besteht und der Gesamtfluorgehalt nicht mehr als 6 0/, ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung eines vorausbestimmbaren Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante in den Grenzen zwischen + 300 und - 500 - 10-6/'C bei einem Leistungsfaktor nicht größer als 0,003 die Materialien auf 900 bis 1300'C erhitzt, in flüssigem Zustand eine gewisse Zeit gealtert und danach abgeschreckt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 738 104; britische Patentschriften Nr. 591551, 596 792. Claim: Process for the production of a vitreous dielectric material by mixing and sintering oxides of titanium, barium, lead, tin, calcium and strontium and oxides or fluorides of potassium, sodium and lithium, the remainder being oxides of silicon, zirconium and magnesium and optionally at least one of the materials phosphorus pentoxide, boron oxide and alkaline earth metal fluoride and the total fluorine content is not more than 6 0 /, characterized in that in order to achieve a predeterminable temperature coefficient of the dielectric constant in the limits between + 300 and -500 - 10-6 / ' C with a power factor not greater than 0.003, the materials are heated to 900 to 1300 ° C, aged in the liquid state for a certain time and then quenched. Documents considered: German Patent No. 738 104; British Patent Nos. 591551, 596 792.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0187959A1 (en) * 1984-12-18 1986-07-23 Taiyo Yuden Co., Ltd. Low temperature sintered ceramic capacitor with high DC breakdown voltage, and method of manufacture

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE738104C (en) * 1934-10-21 1943-08-03 Franz Skaupy Dr Dielectric for electrical capacitors
GB591551A (en) * 1945-02-07 1947-08-21 Mycalex Corp Of America Improvements in or relating to electrical insulating compositions
GB596792A (en) * 1943-10-04 1948-01-12 Ici Ltd Improvements in electric condensers and in vitreous compositions, particularly for use therein and in electrical insulation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE738104C (en) * 1934-10-21 1943-08-03 Franz Skaupy Dr Dielectric for electrical capacitors
GB596792A (en) * 1943-10-04 1948-01-12 Ici Ltd Improvements in electric condensers and in vitreous compositions, particularly for use therein and in electrical insulation
GB591551A (en) * 1945-02-07 1947-08-21 Mycalex Corp Of America Improvements in or relating to electrical insulating compositions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0187959A1 (en) * 1984-12-18 1986-07-23 Taiyo Yuden Co., Ltd. Low temperature sintered ceramic capacitor with high DC breakdown voltage, and method of manufacture

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