DE1646608B2

DE1646608B2 - Keramische masse

Info

Publication number: DE1646608B2
Application number: DE1967J0033666
Authority: DE
Inventors: Ronald Amie Wappingers Falls; Spielberger Richard Karl Hopewell Junction; N.Y. Delaney (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-05-13
Filing date: 1967-05-13
Publication date: 1976-06-10
Also published as: DE1646608A1; JPS4813683B1; GB1150465A; US3495996A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine keramische Masse, die insbesondere als Schutzüberzug, als dielektrische Substanz oder als Bindemittelmischung bei der Herstellung elektrischer Bauelemente Verwendung findet.

Aus der britischen Patentschrift 8 91 899 ist eine keramische Masse bekannt, die Erdalkalien und Glasfritte enthält und ein Dielektrikum mit hoher Dielektrizitätskonstante bildet. Damit lassen sich trotz kleiner Elektrodenflächen hohe Kapazitätswerte erzielen.

Andere keramische Massen dienen zum Einkapseln elektrischer Bauelemente, wie Kondensatoren und Widerstände, durch Anwenden eines verhältnismäßig dünnen Schutzüberzuges und werden weitgehend angewandt. Durch solche Schutzüberzüge werden Luft, korrodierende Umgebungseinflüsse, Feuchtigkeit usw. von dem Bauelement ferngehalten. Ganz allgemein ist es der Zweck einer Einkapselung oder eines Schutzüberzuges, das Bauelement von einer Umgebung zu isolieren, die eine Verschlechterung seiner Eigenschaften verursachen würde. Dabei dürfen die elektrischen Eigenschaften des Bauelements durch die Einkapselung selbst jedoch auch nicht beeinflußt werden.

Verschiedene solcher Einkapselungsmassen sind bekannt, jedoch war ihre Anwendung von bestimmten Nachteilen begleitet. Beispielsweise entwickelten sich in dem Schutzüberzug Mikrorisse, hauptsächlich auf Grund der Nichtübereinstimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Schutzüberzuges und des Gerätes. Dieses Problem ist besonders in Geräten mit mikrominiaturisierten Kondensatoren und Widerständen akut, die allgemein in informationsverarbeitenden Systemen verwendet werden und von denen erwartet wird, daß ihre Kapazitäts- und Widerstandswerte über lange Zeiträume konstant bleiben, obwohl sie größere Temperatur-, Feuchtigkeit- und anderen Schwankungen der Umgebungseinflüsse ausgesetzt sind. Eine weitere Schwierigkeit, die allen bekannten Einkapselungsmaterialien für elektrische Bauelemente gemeinsam ist, besteht darin, gute thermische Eigenschaften mit einem wirksamen Schutz gegenüber schädlichen oder korrodierenden Umgebungseinflüssen und mit chemischer Reaktionslrägheit gegenüber dein eingekapselten Bauelement zu verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine keramische Masse anzugeben, bei der die genannten Nachteile bekannter keramischer Massen weitgehend

35

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vermieden sind.

Diese Aufgabe wird durch eine keramische Masse gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ihr erster Bestandteil aus 50 bis 60 Molprozent Bleizirkonat und 50 bis 40 Molprozent Bleititanat zusammengesetzt ist und ihr zweiter Bestandteil eine glasartige Fritte ist, deren Anteil 15 bis 80 Gewichtsprozent der keramischen Masse ausmacht.

Eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung der keramischen Masse gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ihr erster Bestandteil aus etwa 54 Molprozent Bleizirkonat und 46 Molprozent Bleititanat zusammengesetzt ist und der Anteil der glasartigen Fritte 40 Gewichtsprozent der keramischen Masse

ausmacht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der genaueren Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen, von denen zeigt

F i g. 1 eine Zusammenstellung der durchgeführten Arbeitsgänge und der benutzten Materialien,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen gemäß der Erfindung eingekapselten Kondensator,

Fig.3 einen Querschnitt durch einen gemäß der Erfindung eingekapselten Widerstand,

Fig.4 einen Querschnitt eines Metallstreifens, der auf einem keramischen Substrat aufgebracht und mit der erfindui.gsgemäßen Masse überzogen ist,

Fig.5 einen Querschnitt eines Metallstreifens, der mittels einer Schicht der neuen Masse auf einer keramischen Unterlage befestigt ist und

Fig.6 einen Querschnitt eines Kondensators, bei dem die keramische Masse gemäß der Erfindung l'Is Dielektrikum dient.

In F i g. 1 sind die verschiedenen durchgeführten Arbeitsgänge und die verwendeten Materialien angegeben, um die keramische Masse gemäß der Erfindung für das Einkapseln von elektrischen Bauelementen zu erzeugen. Bestimmte Mengen von hochreinem Bleizirkonatpulver 11 (PbZrOa), Bleititanaipulver 12 (PbTiOi) und glasartigem Frittepulver 13 werden sorgfältig gewogen und dann im Arbeitsgang 14 gemischt, indem sie zusammen in eine geeignete Mischvorrichtung wie einen elektrischen Mörser mit Pistill so lange gemischt werden, bis die Materialien gleichmäßig fein verteilt sind.

Diese Pulver werden dann im Arbeitsgang 15 zwischen 700 und 900⁰C, abhängig von der verwendeten Glasfritte während eines geeigneten Zeitintervalls, gewöhnlich etwa während 2 Stunden, gebrannt. Die gebrannte Mischung wird dann entweder durch übliche Verfahren oder plötzlich abgekühlt. Die Mischung wird dann in einem elektrischen Mörser mit Pistill zu einem feinen Pulver zerkleinert.

Die gebrannte, pulverisierte Mischung wird dann mit einem geeigneten Lösungsmittel 16 wie entionisiertem Wasser oder einem organischen Lösungsmittel wie Trichloräthylen oder Tetrachloräthylen gemischt und im Arbeitsgang 17 in den keine Verunreinigungen 'enthaltenden Behälter einer Kugelmühle gegeben. Eine geeignete Anzahl von Kugeln wird hinzugefügt, und die gesamte Mischung wird dann während eines geeigneten Zeitintervalls, vorzugsweise während 48 bis 50 Stunden, gemahlen. Das Lösungsmittel wird dann bei Temperaturen zwischen 50 und 100⁰C zum Verdampfen gebracht, und die übrigbleibende Pulvermischung wird im Arbeitsgang 18 zurückgewonnen.

Die feingemahlenen und gleichmäßig gemischten

festen Bestandteile werden dann im Arbeitsgang 20 mit dem Bindemittel 19 kombiniert und sorgfältig und gleich.näßig gemischt, bis eine Pase der gewünschten Viskosität gebildet ist. Es können übliche Mischgeräte wie Mörser und Pistill u. dgl. verwendet werden, um die Materialien zunächst zu mischen. Es ist nicht notwendig, sie zu zerreiben. Es ist dann vorteilhaft, aber nicht absolut notwendig, die Bestandteile weite- in einer Mühle zu mischen, besonders dann, wenn eine Produktion in großem Maßstab geplant ist. Vorzugsweise wird eine Walzenmühle mit drei Walzen benutzt, um die festen Bestandteile weiter zu zerteilen. Die Mahltemperatur sollte dabei nicht stark über die Raumtemperatur ansteigen, um ein weiteres Verflüchtigen des Bindemittels zu vermeiden.

Nach dem Entfernen der Paste aus der Mühle ist diese fertig für ihre verschiedenen Verwendungen als:

1. hermetisches Einkapselungsmittel,

2. Dielektrikum eines Kondensators oder

3. Bindemittelmischung.

Die erste Anwendung ist in der Fig. 2 im Hinblick auf das Einkapseln eines Kondensators 21 und in Fig. 3 im Hinblick auf das Einkapseln eines Widerstandes 22 dargestellt.

Der Kondensator 21 besteht nach F i g. 2 aus einer Grundplatte 23 aus elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise aus Tonerde od. dgl., aus einer unteren Elektrode 24, einer dielektrischen Schicht 25 und einer oberen Elektrode 26.

Der in Fig.3 dargestellte Widerstand besteht ebenfalls aus einer Grundplatte 27 aus elektrisch nichtleitendem Material wie Tonerde od. dgl.. Anschlußelektroden 28 und 29 und einer Widerstandsschicht 30, die thermischen Kontakt mit der Grundplatte und elektrischen und thermischen Kontakt mit den Anschlußelektroden 28 und 29 aufweist.

Im Arbeitsgang 32 wird die Paste als eine dünne Schicht 31 im Siebdruck auf die freiliegenden Teile des Kondensators 21 (Fig. 2) oder des Widerstandes 22 ( F i g. 3) aufgebracht.

Anschließend erfolgt im Arbeitsgang 33 das Brennen, um die aufgebrachte Schicht hart werden zu lassen und mit dem Bauelement zu verbinden.

Das Mischungsverhältnis der keramischen Bestandteile ist kritisch und muß innerhalb bestimmter Grenzen eingehalten werden. Geeignete Mischungsverhältnisse liegen vor, wenn 50 bis 60 Molprozent Bleizirkonat und 50 bis 40 Molprozent Bleititanat vorhanden sind. Ein bevorzugtes Mischungsverhältnis liegt vor, wenn 54 Molprozent Bleizirkonat und 46 Molprozent Bleititanal vorhanden sind. Der Grund dafür scheint folgender zu sein: Wenn beispielsweise die keramische Masse als Einkapselungsmittel verwendet wird, dehnt sich beim Brennen des Einkapselungsmittels dieses zusammen mit dem einzukapselnden elektrischen Bauelement und der Grundplatte auf dem es sich befindet, aus. Beim Abkühlen ziehen sich das Einkapselungsmittel, das elektrische Bauelement und die Grundplatte, die es trägt, wieder zusammen. Die unvermeidliche Diskrepanz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Einkapselungsmittels, des elektrischen Bauelements und der Grundplatte führte zum Ablösen der bekannten Einkapselungsmitiel oder zur Rißbildung in ihnen während des Zusammenzichens. Wenn jedoch die keramische Masse gemäß der Erfindung als Einkapselungsmittel verwendet wird, zieht sie sich so lange zusammen, bis ein Temperaturbereich erreicht ist, der sich /wischen 300 und 200"C erstreckt und innerhalb

dessen das Einkapselungsmi'te! sich ganz unerwartet auszudehnen beginnt. Nachdem dieser Temperaturbereich einmal durchlaufen ist, beginnt das Einkapselungsmittel sich wieder zusammenzuziehen. Beim Erreichen der Umgebungstemperatur bildet das Einkapselungsmiltel eine feste dauerhafte Schutzschicht auf dem elektrischen Bauelement.

Durch Röntgenstrahlanalyse wurde festgestellt, daß die endgültige keramische Glasurmischung zusammengesetzt ist aus einer glasartigen Phase, einer kristallinen Phase, in der PbTiCb in tetragonaler Form vorliegt und einer kristallinen Phase, in der ZrO: in monokliner Form vorliegt, wobei das Verhältnis der kristallinen Phasen 4 : 1 beträgt. Dies ist, soweit das bestimmt werden kann, nur in dem oben angegebenen Bereich der Mischungsverhältnisse der Fall.

Der glasartige Frittebestandtcil der keramischen Masse gemäß der Erfindung ist ein fein verteiltes glasartiges Material, das die keramischen Teilchen miteinander und mit dem elektrischen Bauelement verbindet. Die glasartige Fritte sollte in sehr fein verteilter Form vorliegen, um sowohl eine ausgezeichnete Dispersion sicherzustellen als auch ein Verstopfen der Siebmaschen zu verhindern. Eine große Vielzahl von Glasarten kann verwendet werden, wie beispielsweise Bor-Tonerde-Silikat-Glas und Aluminium-Silikat-Glas. Die einzige Bedingung, die das Glas erfüllen muß, besteht darin, daß es das Bleizirkonat oder das Bleititanat nicht daran hindern darf, in Lösung zu gehen. Die Menge der verwendeten Glasfritte ist jedoch ein wichtiger Parameter und muß innerhalb bestimmter Grenzen gehallen werden. Die Fritte soll 30 bis 60 Gewichtsprozent fester Bestandteile enthalten, wobei 40 Gewichtsprozent eine bevorzugte Menge darstellen, wenn innerhalb des Temperaturbereichs zwischen 700 und 900°C gebrannt werden soll. Versuche, die weiter unten genauer beschrieben werden, haben gezeigt, daß, wenn der Glasgehalt mehr als 60% beträgt, Rißbildung auftritt, wogegen, wenn er unter 30% liegt, die erhaltene Masse zu porös ist, um als wirksame Schutzschicht zu dienen. Es wurde beobachtet, daß in jedem Fall das eingekapselte elektrische Bauelement bei hohen Feuchtigkeitsgehalten versagt.

Als Trägermittel kann jede geeignete reaktionsträge Flüssigkeit dienen. Es enthält normalerweise ein Harzbindemittel, ein Lösungsmittel für das Bindemittel und eine grenzflächenaktive Substanz. Das Bindemittel dient dazu, die Pulver und die Glasfritte auf dem elektrischen Bauelement festzuhalten, wenn das Lösungsmittel entfernt wurde. Beispiele für Bindemittel sind natürliche Gummiarten, Kunstharze, Zellulose, harzartige Stoffe u. dgl. Das Lösungsmittel verleiht der Paste die gewünschte Viskosität. Gewöhnlich benutzte Lösungsmittel sind die höher siedenden Paraffine, Cycloparaffine und aromatische Kohlenwasserstoffe oder Mischungen davon oder ein oder mehrere der Mono- und Dialkyläther des Diäthylenglykol oder ihre Derivate wie Diäthylenglykoimonobutylälheracetat. Eine geeignete grenzflächenaktive Substanz oder ein Dispergiermittel wird verwendet, um eine bessere Dispersion der keramischen Pulver und der Fritte in der Paste zu ermöglichen. Typische solcher nichtionischen grenzflächenaktiven Substanzen sind organische Stoffe wie Polyoxyälhylenalkohol. Die Bestandteile des Trägermittels werden in der Lösung vorgemischt, bevor im Arbeitsgang 20 das Mischen mit den Pulvern vorgenommen wird. Die festen Bestandteile werden mit dem Trägermittel in einem Gewichtsverhältnis ge-

mischt, das einen guten Siebdruck ermöglicht. Üblicherweise werden 70 bis 75 Gewichtsprozent Pulver mit 30 bis 25 Gewichtsprozent des Trägermittels gemischt.

Das Brennen im Arbeitsgang 33 schließt einen Heizzyklus, das Brennen und das Abkühlen ein. Das Zeitintervall, während dessen die Temperatur der Paste auf dem elektrischen Bauelement allmählich erhöht wird bis zu der Brenntemperatur wird das Heizintervall genannt. Während dieses Heizintervalls verdampft das Lösungsmittel der Paste. Der Bindemiitelbestandteil wird zersetzt, sobald die Temperatur ansteigt und sich der Brenntemperatur nähert. Das Bindemittel wird im wesentlichen in Form gasförmiger Verbrennungsprodukte aus der Paste entfernt. Die keramischen Pulver und die Fritte sintern bei der Brenntemperatur und bilden einen dauerhaften Schutzüberzug auf dem elektrischen Bauelement. D^s Brennen kann in Luft bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Fritte, üblicherweise zwischen 700 und 900°C erfolgen. Die Brenntemperatur hängt hauptsächlich davon ab, ob hoch- oder niedrigschmelzende Gläser verwendet wurden und ist nur insofern kritisch, als sie über dem Schmelzpunkt der Fritte, aber unterhalb der Sintertemperaturen der keramischen Bestandteile Bleizirkonat und Bleititanat liegen muß.

Nach dem Abkühlen bildet das Einkapselungsmittel, wie das oben erklärt wurde, einen dauerhaften Schutzüberzug für das elektrische Bauelement.

Die Fig.4 und 5 zeigen die Verwendung der keramischen Masse als Befestigungsmittel. Nach F i g. 4 ist ein Metallstreifen 34 und ein keramisches Substrat 35 mit einer Schicht der keramischen Masse 31/4 bedeckt, wobei die Masse dazu dient, den Metallstreifen 34 auf dem keramischen Substrat 35 zu befestigen. Nach F i g. 5 ist eine Schicht 31/4 der keramischen Ferritmasse zwischen dem Metallstreifen 34 und dem keramischen Substrat 35 angeordnet, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. In jedem Fall wird die keramische Masse im Arbeitsgang 32A auf den Metallstreifen 34 und das keramische Substrat 35 in Form einer Paste aufgetragen und im Arbeitsgang 33A gebrannt, bis; eine starke elastische und hermetische Verbindung der beiden Teile hergestellt ist.

Der prozentuale Anteil des Frittebestandteils hängt zu einem großen Teil von den verwendeten besonderen Gläsern ab und von deren Brenntemperaturen. Für Gläser mit niedrigeren Brenntemperaturen (^00 bis 500° C) wie Gläser mit hohem Bleianteil, macht der Frittebestandteil 50 bis 80 Gewichtsprozent der festen Stoffe aus, wobei optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn der Frittebestandteil 60 Gewichtsprozent beträgt Bei Gläsern mit höheren Brenntemperaturen (500 bis 700⁰C) wie Natronglas und Bor-Tonerde-Silikat-Gläser macht der Frittebestandteil 40 bis 70 Gewichtsprozent der festen Stoffe aus, wobei optimale Ergebnisse bei einem Fritteanteil von 60 Gewichtsprozent erzielt werden.

In F i g. 6 ist ein Kondensator dargestellt, bei dem die keramische Masse gemäß der Erfindung als Dielektrikum dient Das Verfahren zur Herstellung des Kondensators umfaßt das Aufbringen des Elektrodenmaterials auf ein isolierendes Substrat 36 im Siebdruckverfahren und das Brennen des Elektrodenmaterials, um die untere Elektrode 37 zu bilden. Anschließend wird die dielektrische Schicht 315 gebildet Eine keramische Masse, die so hergestellt wird wie das oben beschrieben wurde und in der der keramische Bestandteil aus 50 bis 50 Molprozent Bleizirkonat und aus 50 bis 40 Molprozent Bleititanat besteht und in der der Frittebestandteil 15 bis 67 Gewichtsprozent der festen Stoffe ausmacht, wird in Pastenform im Arbeitsgang 325' auf die untere Elektrode aufgetragen. Die Paste wird dann bei 150"C während 15 Minuten getrocknet, worauf eine zweite Schicht der Paste im Siebdruck auf die erste Schicht aufgebracht wird, worauf die Kombination während einer halben Stunde fest werden kann und dann weiter bei 150⁰C während 15 Minuten

ίο getrocknet wird. Die Masse wird dann in Luft während etwa 1 Stunde bei einer Temperatur gebrannt, die mit der verwendeten Glasfritte verträglich ist, worauf sie aus dem Ofen entfernt und durch Verbringen auf einen großen Aluminiumblock rasch abgekühlt wird. Die obere Elektrode 38 wird dann ebenfalls im Siebdruckverfahren aufgebracht, um die Bildung eines Kondensators mit niedriger Dielektrizitätskonstante zu vollenden. Wenn der Frittebestandteil der keramischen Masse außerhalb des Bereichs von 30 bis 60 Gewichtsprozent lag, erwies es sich als ratsam, wie das im einzelnen noch weiter unten erläutert wird, das Bauelement einzukapseln, wie das bei dem Kondensator nach F i g. 2 gemacht wurde, um eine Schicht 31 über ihm zu bilden.

Im folgenden werden zum besseren Verständnis der Erfindung weitere Reihen von Ausführungsbeispielen beschrieben. _Rejhe,

Es werden Mengen von handelsüblichem hochreinem Bleizirkonat und Bleititanat in dem Verhältnis von 54 Molprozent Bleizirkonat und 46 Molprozent Bleititanat gemischt. Der keramische Bestandteil wurde dann geteilt und ein Teil mit einer Bor-Tonerde-Silikat-Glasfritte, die 33 Gewichtsprozent der festen Bestandteile ausmacht, in einen keine Verunreinigungen enthaltenden Behälter gebracht, während ein anderer Teil mit einer Bor-Tonerde-Silikat-Glasfritte, die 50 Gewichtsprozent der festen Stoffe ausmachte, in einen keine Verunreinigungen enthaltenden Behälter gebracht wurde. Jede feste Mischung wurde dann mit einem Bindemittel gemischt, in diesem Fall Äthylzellulose und j3-Terpineol, so daß das Bindemittel 25 Gewichtsprozent der Gesamtmenge ausmacht. Während 2 Stunden erfolgt ein sorgfältiges und gleichmäßiges Mischen, bis eine Paste der gewünschten Viskosität vorliegt Dreißig keramische Substrate mit den Abmessungen 12 >< 12 mm und mit einer Dicke von etwa 1,5 mm wurden ausgewählt Zwei Kondensatoren wurden auf jedes Substrat aufgedruckt Ein Drittel der Kondensatoren wurde mit einem Einkapselungsmittel bedeckt, das 33% Glas enthielt, das zweite Drittel mit einem Einkapselungsmittel, das 50% Glas enthielt und das letzte Dritte] wurde nicht mit dem Einkapselungsmittel bedeckt Die Substrate wurden dann in Luft auf 750⁰C erhitzt und während 1 Stunde auf dieser Temperatur

gehalten, damit die Überzüge aushärteten.

Die durchschnittliche anfängliche Kapazitätswert und die Verlustleistung bei 1000 Hz sowie der bei 10 V Gleichspannung gemessene Widerstand wurden ermittelt und sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben.

Tabelle I

Kondensator- Kapazität Verlustfaktor Wider-W stand (PF) (10"Ω)

<>5 Ohne 340 bis 400 0,011 bis 0,012 12 bis 15

Überzug

33% Fritte 500 bis 560 0,014 bis 0,016 13 bis 20

50% Fritte 440 bis 500 0,014 bis 0,015 17 bis 20

Alle Kondensatoren wurden dann einer Umgebung ausgesetzt, in der eine Temperatur von 95" C und in der die relative Feuchtigkeit den Wert 100% besaß.

Nach nur 98 Stunden fielen alle Kondensatoren ohne Überzüge aus, d. h., sie waren vollständig kurzgeschlossen.

Nach 2M) Stunden besaßen zwei der Kondensatoren, die mii einem Überzug versehen waren, der jj% Fritte enthielt einen Widerstand von 10" Ohm und einen Verlustfaktor von 0,1. Einer der Kondensatoren, der mit einem Überzug verschen worden war, der 50% Fritte enthielt, besaß einen Widerstandswert von etwa 10¹⁰Ohm und einen Verlustfaktor von 0.07. Die durchschnittliche Kapazität, der Verlustfaktor bei 1000 Hz und der bei Anlegen einer Gleichspannung von 10 V gemessene Widerstand nach 260 Stunden sind in der folgenden Tabelle Il angegeben

Tabelle

Knnilens.iior-'VP

Kapazität
(I'D

Verlustfaktor

Widerstand

einer relativen Feuchtigkeit von 100% ausgesetzt. Ein anderer Vergleich der Widerstandsänderungen wurde zwischen den Widerstünden mit und ohne Überzug angestellt. Schließlich wurden Widerstände beider Arten einer Temperatur von 300°C in einer trockenen Atmosphäre während 32 Stunden ausgesetzt und die Widerstandsänderungen verglichen. In jedem Fall gehl die bemerkenswerte Überlegenheit der eingekapselten Widerstände aus den Durchschnittswerten hervor, die in der folgenden Tabelle 111 angegeben sind.

Tabelle III

13% linie 400 bis 540 0,014 bis 0.017 A bis 24 ■30% I rille 410 bis 450 0,015 bis 0.01b S bis 24

Reihe 2

Verschiedene keramische Substrate von der in der Reihe 1 verwendeten Art wurden ausgewählt. Widerstände wurden auf jedes Substrat aufgedruckt. Die eine Hälfte der Widerstände besaß einen spezifischen Widerstand von 3000 0hm pro Flächeneinheit, die andere Hälfte einen spezifischen Widerstand von 1000 Ohm pro Flächeneinheit. Die Hälfte der Widerstände jeder Widerstandsart wurden dann mit dem Einkapsekingsmittcl gemäß der Erfindung überzogen. Der keramisehe Bestandteil des Einkapselungsmittels bestand zu 54 Molprozcnt aus Bleizirkonat und zu 46 Molprozent aus Bleititanat. Bor-Tonerde-Silikat-Glas wurde als Glasfrittc verwendet, die 40 Gewichtsprozent der festen Bestandteile ausmachte. Das Einkapsclungsmittel wurde in Pastenform angewandt und bei 75O°C während 1 Stunde in Luft gebrannt. Der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstand (TKSW) wurde dann für die Substrate beider Arten unter Umgebungseinfluß ermittelt. Es wurde ein Vergleich zwischen den Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes der Widerstände ohne und mit Überzug vorgenommen. Sodann wurden Widerstände beider Arten während 16 Stunden einer Temperatur von 70⁰C und

Widerstandstyp	TKSW	AR	RF	AR
	Rl' der	100%	1b h	O¹V₁, RF
	Umgebung	70" C,		300" C,
			32 h

3K	ohne Überzug	-1,19%	+ 3.86%	+ 1,56%
3Κ	mit Überzug	-0,36%	+ 0,53%	+ 1,16%
IK	ohne Überzug	-4,9%	+ 8,1%	-6,7%
IK	mit Überzug	-2.61%	+ 0.27%	+ 0.86%

Reihe 3

Es wurden Kondensatoren unter Benutzung der keramischen Masse hergestellt. Dazu wurden 50 keramisehe Substrate ausgewählt Das aus Platin-Gold bestehende Elektrodenmaterial wurde im Siebdruck aufgebracht und auf dem keramischen Substrat eingebrannt, um die untere Elektrode zu bilden. Darauf wurde die erste Schicht der erfindungsgemäßen keramischen Masse im Siebdruck auf die untere Elektrode aufgebracht, bei 1000°C während 15 Minuten gebrannt und dann abgekühlt Eine zweite Schicht wurde im Siebdruck auf die erste Schicht aufgebracht und bei 150°C während 15 bis 20 Minuten getrocknet. Die obere Elektrode wurde dann im Siebdruck darauf erzeugt und getrocknet Der gesamte Kondensator wurde dann bei 1000⁰C während 1 Stunde in Luft gebrannt und anschließend abgekühlt.

In jedem Falle bestand das keramisehe Dielektrikum aus 54 Molprozent Bleizirkonat und 46 Molprozent Bleititanat. In jedem Falle wurde als Glasfritte Bor-Tonerde-Silikat-Glas verwendet. In einem Fünftel der Fälle betrug der Anteil der Fritte 15 Gewichtspro-'zent der festen Stoffe. In einem anderen Fünftel betrug er 25 Gewichtsprozent, in einem weiteren Fünftel 3; Gewichtsprozent in einem weiteren Fünftel 5( Gewichtsprozent und bei dem letzten Fünftel 6Ί Gewichtsprozent der festen Stoffe.

Die durchschnittlichen Dielektrizitätskonstanten um Verlustfaktoren, gemessen bei 1000 Hz, sind in de folgenden Tabelle IV wiedergegeben.

Tabelle IV	Dielektrizitäts	Verlust
Kondensatortyp	konstante	faktor
	55	0.0030
15% Fritte	30	0,0050
25% Fritte	20	0,0023
33% Fritte	15	0,0016
50% Fritte	10	0,0012
67% Fritte

Folgendes ist noch zu erwähnen. Bei den Kondensatoren mit 25 und 33% Fritte wurde der Temperatur- und Frequenzgang ermittelt. Es ergab sich, daß sich die Kapazitätswerte und Verlustfaktoren im Temperaturbereich von 0 bis 100⁰C oder im Frequenzbereich von 1000 Hz bis 100 MHz weniger als 5% ändern. Di Gleichstromwiderstand verringerte sich bei 100° C a V20 des ursprünglichen Wertes bei 0⁰C. In den Tabelli V und VI sind die erhaltenen Ergebnisse dargestellt.

609 524/4

ίο

Tabelle V

Kondensatortyp	Parameter	Temperatur ('	25	^rM	TS	100
		0	345	350	360	364
33% Fritte	Kap (pl-Vcm²)	335	0,013	0,015	0.018	0,021
	Verlustfaktor	0.012	35	15	10	2
	Widerstand (K)'^iI)	50	146	152	154	155
50% Fritte	Kap (pF/cm?)	142	0,007	0.008	0,010	0,012
	Verlustfaktor	0,006	35	15	IO	2
	Widerstand (1O¹-')	50
Tabelle Vl
Frequenzgang bei	25" C
Kondensalortyp	Parameter	Frequenz	10 kll/.	100 kHz	IMII/	100 MII
		I kll/

33% Fritte	Kap (pF/cm²)	335	320	310	304	304
	Verlustfaktor	0,019	0,019	0,019	0,019	0.019
50% Fritte	Kap (pF/cm?)	144	142	138	136	136
	Verlustfaktor	0,010	0.010	0.010	0,010	0,010

Es sei bemerkt, daß die Kondensatoren mit 15, 25 und 67% Fritte nach einem verhältnismäßig kurzen Zeitintervall ausfielen, und zwar im Falle der Kondensatoren mit 15 und 25% Fritte auf Grund der Porosität und im Fall der Kondensatoren mit 67% Fritte auf Grund von Rissen. Wenn derartige Kondensatoren mit der keramischen Masse gemäß der Erfindung eingekapseit wurden, wobei der Anteil an Fritte 40 Gewichtsprozent der festen Stoffe betrug, wurden keine Ausfälle beobachtet, und die Eigenschaften dieser Kondensatoren waren in jeder Hinsicht vergleichbar mit den Eigenschaften der nicht eingekapselten Kondensatoren, die in den Tabellen IV, V und Vl angegeben sind.

Die keramische Masse gemäß der Erfindung, die als Dielektrikum mil niedriger Dielektrizitätskonstante verwendbar ist, wenn der Frittebestandteil zwischen 15 und 67 Gewichtsprozent liegt, kann als Einkapselungsmittel nur verwendet werden, wenn der Frittebestandteil zwischen 30 und 60 Gewichtsprozent beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Keramische Masse, dadurch gekennzeichnet, daß ihr erster Bestandteil aus 50 bis 60 Molprozent Bleizirkonat und 50 bis 40 Molprozent Bleititanat zusammengesetzt ist, und ihr zweiter Bestandteil eine glasartige Fritte ist, deren Anteil 15 bis 80 Gewichtsprozent der keramischen Masse ausmacht.

2. Keramische Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr erster Bestandteil aus etwa 54 Molprozent Bleizirkonat und 46 Molprozent Bleititanat zusammengesetzt ist und der Anteil der glasartigen Fritte 40 Gewichtsprozent der keramisehen Masse ausmacht.