DE1471483C2

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Publication number: DE1471483C2
Application number: DE19641471483
Authority: DE
Priority date: 1963-05-18
Filing date: 1964-05-15
Publication date: 1976-08-05

Description

titanat weitgehende Verwendung gefunden. Ihre Ver- Wert, und der Stoff ist praktisch unbrauchbar,

wendbarkeit als Dielektrika ist jedoch begrenzt durch F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Tempera-

die sehr scharfe Änderung der Dielektrizitätskonstante 30 tür und der Dielektrizitätskonstante eines bis jetzt ge-

in Umgebung des Curie-Punktes, der bei etwa 120⁰C bräuchlichen, aus Bariuin-Titanat bestehenden di-

liegt. Es wurden deshalb Versuche unternommen, die elektrischen Materials. Der Curie-Punkt liegt bei etwa

Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante 120⁰C, und in diesem Bereich ist der Temperatur-

zu vermindern. Die Zugabe von Calcium-Titanat und koeffizient der Dielektrizitätskonstante sehr groß.

Magnesium-Titanat hat zwar einen gewissen ausglei- 35 Das Dreiecksdiagramm der F i g. 2 zeigt für erfin-

chenden Einfluß auf die Temperaturabhängigkeit, be- dungsgemäß hergestellte Stoffe die Abhängigkeit der

wirkt aber andererseits eine Erniedrigung der Dielek- Dielektrizitätskonstante vom Gewichtsverhältnis der

trizitätskonstante, wodurch die praktische Verwend- drei Mischungskomporienten SrTiO₃, Bi₂O₃ · 2 TiO₂

barkeit stark eingeschränkt wird. und MgCO₃. Aus den Kurven ist die Änderung der

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur 40 Dielektrizitätskonstante bei Änderung des Mischungs-Herstellung eines SrTiO₃ enthaltenden keramischen Verhältnisses zu entnehmen.

Dielektrikums mit kleinem Temperatur-Koeffizienten, F i g. 3 zeigt ebenfalls in einem Dreiecksdiagramm einer guten Temperaturcharakteristik und zugleich die Beziehungen zwischen dem Temperaturkoeffizieneiner hohen Dielektrizitätskonstanten. Das Verfahren ten der Dielektrizitätskonstante und dem Mischungsist dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch folgen- 45 verhältnis. Die Zahlenwerte im Diagramm sind die der Zusammensetzung gesintert wird: jeweiligen Temperaturkoeffizienten.

SrTiO₃ 20 bis 80 Gewichtsprozent . ^Α"7^η J * * ^{2 und 3} angegebenen Werte wurden

Bi O · 2TiO 10 bis 60 Gewichtsprozent ^bei ' ^Megahertz gemessen.

MCO ''"":'':: 5 bi 35 Gih ^ dielektrisches Mate

MgCO₃ ... '....:..:: 5 bis 35 Gewichtsprozent ...^ dielektrisches Material gemäß der Erfindung

^{B s K} 50 laßt sich folgendermaßen herstellen:

Diese Gewichtsverhältnisse führen zu optimalen Nach Zugabe eines Mineralbildnem, wie Mangan-Ergebnissen, sulfat, wird das SrTiO., vorgesintert und dann gepul-

Aus der britischen Patentschrift 8 60 019 ist ein vert. Dann wird es mii: einem Gemisch von Wismut-Dielektrikum bekannt, zu dessen Herstellung die oxyd und Titanoxyd (Bi₂O · 2 TiO₂) und mit MgCO₃ Wismutverbindung 2 Bi₂O₃ · 3 TiO₂ verwendet wird 55 vermischt. Nach der Formung wird dieses Gemisch und das neben BaTiO₃ auch SrTiO₃ oder MgTiO₃ während 2 bis 3 Stunden an der Luft bei 1250 bis enthalten kann. Die bekannte Wismutverbindung 135O°C gesintert. Die Siniertemperatur und -zeit unterscheidet sich jedoch gegenüber der beanspruch- ändert sich je nach dem Mischungsverhältnis. Die ten sowohl in ihrer chemischen Struktur als auch in Temperatur soll nicht oberhalb der Sublimationsihren dielektrischen Eigenschaften. 2 Bi₃O₃ · 3 TiO₂ hat 6o temperatur liegen.

eine Dielektrizitätskonstante von 107 und einen posi- Zur näheren Erläuterung weiden zwei Ausfüh-

tiven Temperaturkoeffizienten von +670· 10"·/° C, rungsbeispiele gegeben,

und Bi₂O₃ · 2 TiO₂ hat eine Dielektrizitätskonstante _ .

von 91 und einen negativen Temperaturkoeffizienten Beispiel 1

von -235 ■ 10-°/^oC. Bei dem bekannten Dielektri- 65 Strontium-Titanat (SrTiO₃) wurde 0,3 %> Mangan-

kum wurde die Wismutverbindung zugegeben, um bei sulfat (MnSO₄) zugemischt. Diese Mischung wurde

einem BaTiO.,-Dielektrikum die Dielektrizitätskon- bei 132O⁰C vorgesintert und dann mit Bi₂O₃ · 2TiO₂

stante bei Temperaturen unterhalb des Curies-Punktes und MgCO₃ im Gewiichtsverhältnis SrTiO₃: Bi₂O₃ ·

2 TiO, : MgCO, = 57 : 36 : 7 vermischt. Nach der Formung wurde bei 1350⁰C gesintert. Das entstandene keramische Dielektrikum hatte eine Dielektrizitätskonstante von 1180, und deren Temperaturkoeffizient betrug — 1100 · 10~⁶/° C.

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

Beispiel 2

Nach Zugabe von 2 °/o Mangansuliat wurde SrTiO₃ bei 1320° C vorgesintert und anschließend gepulvert. Dann wurden Bi₂O₃ · 2 TiO₂ und MgCO₃ zugemischt. Das Mischungsverhältnis war SrTiO₃: Bi_sO_s · 2 TiO₂: MgCO-, = 51 : 32: 17. Das Gemisch wurde geformt und bei 1350° C gesintert. Der entstandene Körper

hatte eine Dielektrizitätskonstante von 945, und deren Temperaturkoeffizient betrag ± 0.

Aus diesem Beispiel geht hervor, daß man ausgezeichnete Eigenschaften erhält, wenn der Anteil an SrTiO₃ etwa 50 Gewichtsprozent beträgt. Bei einem

ίο Temperaturkoeffizienten von ± 0 erhält man eine ausreichend hohe Dielektrizitätskonstante.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 „ , zu erhöhen. Es war nicht vorauszusehen, daß man mit ratentansprucne: der andersartigen Wismutverbindung gemäß der Er-

1. Verfahren zur Herstellung eines SrTiO₃ ent- findung im Verein mit der ebenfalls neuen Zugabe haltenden keramischen Dielektrikums, dadurch von MgCO₃ den Temperaturkoeffizienten in dem gekennzeichnet, daß ein Gemisch von 5 Maße regulieren kann, wie es aus den Diagrammen 20 bis 80 Gewichtsprozent SrTiO₃, 10 bis 60 Ge- der F i g. 2 und 3 ersichtlich ist.

wichtsprozent Bi₂O₃ · 2TiO₂ und 5 bis 35 Ge- Für die oben angegebenen Grenzen der Mischungswichtsprozent MgCO₃ gesintert wird. Verhältnisse gelten folgende Feststellungen:

2. Verfahren zur Herstellung eines Dielektri- Wenn der Gehalt an SrTiO₃ oberhalb 80 Gewichtskums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ίο prozent liegt, wird der Temperaturkoeffizient der daß zunächst SrTiO₃ unter Zugabe eines Mineral- Dielektrizitätskonstante zu groß in negativer Richbildners, wie MnSO₄, vorgesintert und dann pul- rung, und zum Sintern ist eine Temperatur oberhalb verisiert wird, worauf die beiden anderen Mi- 1380° C erforderlich. Wenn der Gehalt an SrTiO₃ unschungskomponenten zugemischt werden und terhalb 20 Gewichtsprozent liegt, wird die Dielektrizinach Formung bei 1250 Lis 1350⁰C gesintert 15 tätskonstante niedrig. Außerdem wird die Verglasung wird. schwierig, und die hergestellten Körper haben keine

dichte Struktur. Wenn der Gehalt an Bi₂O₃ · 2TiO₂

60 Gewichtsprozent überschreitet, haben die Körper

Die Erfindung bezweckt, keramische Dielektrika zu keine dichte Struktur. Bei weniger als 10°/o ist zum schaffen, die eine hohe Dielektrizitätskonstante und <*° Sintern eine höhere Temperatur als 1380⁰C erfordereinen niedrigen Temperaturkoeffizient der Dielektri- lieh. Wenn der Gehalt an MgCO₃ 35 Gewichtsprozent zitätskonstante aufweisen. Bei Verwendung eines di- überschreitet, tritt eine hohe Schrumpfung auf, die elektrischen Materials gemäß der Erfindung kann man Dielektrizitätskonstante wird niedrig, die Sintertempe-Kondensatoren von geringen Abmessungen mit guten ratur liegt oberhalb 1400° C, und dit Verglasung wird Temperatureigenschaften und sehr niedriger Induk- »5 schwierig. Bei einem Gehalt von weniger als 5 Getanzbeanspruchung herstellen, wichtsprozent bekommt der Temperaturkoeffizient

Bekanntlich haben keramische Stoffe aus Barium- der Dielektrizitätskonstante einen hohen negativen