DE1471483A1 - Keramisches Dielektrikum - Google Patents

Description

No.11-2, Kanda-asahi-cho, 0hiyoda-ku, Tokyo, Japan·

Keramiaohes Dielektrikum.

Die Erfindung bezweckt, keramische Dielektrika zu schaffen,

die eine hohe dielektrische Konstante und einen niedrigen
/lemperatur-
^; Koeffizient der dielektrischen konstante aufweisen. Bei

Verwendung eines dielektrischen Materials gemäss der Erfindung kann man Kondensatoren von geringen Abmessungen mit guten Temperatureigensohaften und sehr niedriger Induktanzbeanspruchung herstellen,.

Bekanntlich haben keramische Stoffe aus Bariumtitanat weitgehende Verwendung gefunden. Ihre Verwendbarkeit als
Dielektrika ist jedoch begrenzt durch die sehr scharfe Aenderung der dielektrischen Konstante in Umgebung des Curie-Punktes, der bei etwa 120 C liegt· Es wurden deshalb Versuche unternommen, die Temperaturabhängigkeit- der dielektri-

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aohen Konstante zu vermindern. Die Zugabe von Caloium-Titanat oder Magnesium-Titanat hat zwar einen gewissen ausgleichenden Einfluss auf die Temperaturabhängigkeit, bewirkt aber andererseits eine Erniedrigung der dielektrischen Konstante, wodurch die praktische Verwendbarkeit stark eingeschränkt wird·

Gegenstand der Erfindung ist ein keramisches Dielektrikum mit kleinen Temperatur-Koeffizienten, einer guten Temperatur-Charakteristik und zugleich einer hohen Dielektrizitätskonstanten. Ein Dielektrikum gemäss der Erfindung hat folgende Zusammensetzung :

Gew. ?6
SrTiO 20 - 80

Bi_o0_-2Ti0_o 10 - 60
2 3 2

MgCO₃ 5-35

Diese Gewichtsverhältnisse führen zu optimalen Ergebnissen. Für die Begrenzung sind folgende Gründe massgebend·

Wenn der Gehalt an SrTiO, oberhalb 80 Gew.# liegt, wird der Temperatur-Koeffizient der dielektrischen Konstante zu gross in negativer Richtung, und zum Sintern ist eine Temperatur oberhalb 1380 °C erforderlich. Wenn der Gehalt an SrTiO unterhalb 20 Gew.jS liegt, wird die dielektrische Konstante niedrig. Ausserdem wird die Verglasung schwierig und die

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hergestellten Körper haben keine dichte Struktur. Wenn der Gehalt an Bi_pO,.2TiO₂ 60 Gew.jt überschreitet, haben die

Bei
Körper keine dichte Struktur. uodutaB&mx weniger als 10$, ist zum Sintern eine höhere Temperatur als 1330 C erforderlich. Wenn der Gehalt an HgOO- 35 §ew.jC Überschreitet, tritt eine hohe Schrumpfung auf, die dielektrische Konstante wird niedrig, die Sintertemperatur liegt oberhalb I4OO ⁰G und die Verglasung wird schwierig· Bei einem Gehalt von weniger als 5 Gew.jt bekommt der Temperaturkoeffizient der dielektrischen Konstante einen hohen negativen Wert und der Stoff ist praktisch unbrauchbar·

Fig· 1 zeigt die Beziehungen zwisohen der Temperatur und ! der dielektrischen Konstante eines bis jetzt gebräuchlichen, aus Barium-Titanat bestehenden dielektrischen Materials. Der Ourie-Punkt liegt bei etwa 120 ⁰O, und in diesem Bereich ist der Temperaturkoeffizient der dielektrischen Konstante sehr j gross·

Das Dreiecks-Diagramm der Fig. 2 zeigt für erfindungsgemäee hergestellte Stoffe die Abhängigkeit der dielektrischen Konstante vom Gewichtsverhältnis der drei Mischungskomponenten SrTi,, Bi₂O-. 2TiO₂ und MgCO,. Aus den Kurven ist die Aenderung der dielektrischen Konstante bei Aenderung. dee Mischungsverhältnisses zu entnehmen·

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Fig« 3 zeigt ebenfalls in einem Dreiecke-Diagramm die ; Beziehungen zwischen dem Temperatur-Koeffizienten der dielektrischen Konstante und dem Mischungsverhältnis. Die Zahlenwerte im Diagramm sind die jeweiligen Temperatur-Koeffizienten.

Alle in Fig. 2 und Fig. 3 angegebenen Werte wurden bei 1 Megahertz gemessen.

Ein dielektrisches Material gemäss der Erfindung lässt sich folgendermassen herstellen:

Nach Zugabe eines Mineralbildners, wie Mangansulfat, wird das SrTiO- vorgesintert und dann gepulvert. Dann wird es mit einem Gemisch von lismuthoxyd und Titanoxyd (Bi₂O -2TiO₂) und mit MgOO, vermischt. Nach der Formung wird dieses Gemisch während 2-3 Stunden an der Luft bei 1250 bis 1350 ⁰C gesintert. Die Sintertemperatur und -zeit ändert sich je nach dem Mischungsverhältnis. Die Temperatur soll nicht oberhalb der Sublimationstemperatur liegen.

Zur näheren Erläuterung werden zwei Ausführungsbeispiele gegeben.

Beispiel 1

Strontium-Titanat (SrTiO-) wurden 0,3 # Mangansulfat (MnSO ) Bugemisoht. Diese Mischung wurde bei 1320 °0 vorgesintert

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und dann mit Bi₂O ·2TiO₂ und MgCO₃ im Gewichtsverhältnis SrTiO₃ : Bi₂O₃.2TiO₂ : MgOO₃ - 57 : 36 : 7 vermischt. Naoh der Formung wurde bei 1350 0 gesintert. Das entstandene keramische Dielektrikum hatte eine dielektrische Konstante von 1180 und deren Temperaturkoeffizient betrug -1100 χ 10" /⁰C.

Die Eigenschaften in diesem und dem folgenden Beispiel wurden bei 1 Megahertz gemessen.

Beispiel 2

Nach Zugabe von 2 # Mangansulfat wurde SrTiO₃ bei 1320 ⁰C vorgesintert und anschliessend gepulvert. Dann wurden Bi _?0 ·

₂ und MgCO₃ zugemisoht. Das Mischungsverhältnis war SrTiO₃ : Bi₂O »21102 : MgCO₃ «. 51 : 32 : 17. Das Gemisch wurde geformt und bei 135O⁰C gesintert. Der entstandene Körper hatte eine dielektrische Konstante von 945 und deren Temperatur-Koeffizient betrug ± 0.

Aus diesem Beispiel geht hervor, dass man ausgezeichnete Eigenschaften erhält, wenn der Anteil an SrTiO- etwa 50 Gew.ji beträgt. Bei einem Temperatur-Koeffizienten von - 0 erhält man eine ausreichend hohe dielektrische Konstante.

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Claims (5)

Patentansprüche

1) Keramisches Dielektrikum dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen aus einer Mischung von SrTiO,, BigO-· 2TiO₂ und MgOO, besteht.

2) Herstellung eines Dielektrikum nach Anspruch 1, || gekennzeichnet durch die Sinterung einee G-emischs von 20 bis 80 Gew.?6 SrTiO₃, 10 bis 60 Gew.<f» Bi₂O .2TiO₂ und

5 bis 35 Gew.?4 MgCO .

3) Herstellung eines Dielektrikums nach Anepruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst SrTiO- unter Zugabe eines Mineralbildners, wie MnSO., vorgesintert und dann

pulverisiert wird, worauf die beiden anderen Mischungskomponenten zugemisoht werden und nach Formung gesintert wird·

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