DE1646723C - Gebrannte dielektrische Masse - Google Patents
Gebrannte dielektrische MasseInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf eine gebrannte dielektrische
Masse, die im wesentlichen aus 10.0 bis 31.0 Molprozent CaO. 5.0 bis 29,0 Molprozent SiO2
und 40.0 bis 85,0 Molprozent TiO2 besteht.
Polykristalline keramische Dielektrika sind bekaniit.
So wird in der britischen Patentschrift 574 577 eine keramische Masse mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten
beschrieben (S. 2. Zeilen 43 und 73/74). In dieser Patentschrift werden jedoch keine Angaben
gemacht, was zu tun ist. um einen positiven Temperaturkoeffizienten
der Dielektrizitätskonstanten zu erzielen.
Ferner betrifft die britische Patentschrift 583 494 unter anderem ein keramisches Dielektrikum aus
CaO. SiO2. TiO2 und Zusätzen aus Bi2O,. SrO usw.
mit einem Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten von -3000 χ 10""/ C bis +100 χ
10""/ C (S. 4, Zeile 82). Auch in dieser Patentschrift findet sich kein Hinweis, daß ein positiver Temperaturkoeffizient
der Dielektrizitätskonstanten bis etwa + 1540 χ 10""/' C bei einer gebrannten dielektrischen
Masse erzielt werden könnte, die als Hauptbestandteil CaO und TiO2 und als Zusatz wenigstens ein Mitglied
der aus Al2O3, Sb2O5, BeO. Bi2O3, CdO, Ce2O3. PbO,
MgO, SiO2, SnO, ThO2. ZhO2 und deren Kombination
bestehenden Gruppe enthält.
Nach den bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung P 3515 VIh'ROh ist beabsichtigt,
bei einem keramischen Dielektrikum eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen stark negativen
Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten zu erzielen (S. 2, Zeile 8). So wird z. B. in der letzten
7eile auf Seite 2 dieser Unterlagen ein Wert von
--14I)O .· 10"' C tür Jen Temperaturkoeffizienien
der Dielekiri/iiäukonsianien angegeben.
In der deutschen Patentschrift 976 609 ist eine keramische
Masse beschrieben. dieCaO.TiO-^und La_<
1. enthalt und. wie der donigen Tabelle auf Seite Z /j
entnehmen ist. eine hohe Dielektrizitätskonstante
aufweist, doch wird auch dort keine Lehre über emeu
positiven lemperaturkoeffizienien der Dielekti:,:
tatbkonatanten \ermittelt. Au-* dieser Tatsache L·,,,·
der Schluß gezogen werden, daß der Effekt \,.;.
La,Oi in einer keramischen Masse von den Hatii■:-
bestandteilen dieser Ma-se abhängig ist.
Die deutsche Patentschrift 976 582 schließlich Iv
trifft eine dielektrische keramische Masse mit eine:: Temperauirkoef· men der Dieleklnzitatskonsui:·
ten von -650 D ' C bis +2(K) χ 10 "/ C.
der dortmen F 1 _. 2 /1. entnehmen ist. Es füllet sie'-. aber auch in dieser Patentschrift Wein Hinweis, v.·, · bei einer gebrannten dielektrischen Masse, die La;< > und TiO; enthalt ein 1 emperaturkoeffizieni von 0 b. -r 1540 - 10 " C erhalten werden könnte.
der dortmen F 1 _. 2 /1. entnehmen ist. Es füllet sie'-. aber auch in dieser Patentschrift Wein Hinweis, v.·, · bei einer gebrannten dielektrischen Masse, die La;< > und TiO; enthalt ein 1 emperaturkoeffizieni von 0 b. -r 1540 - 10 " C erhalten werden könnte.
Ziel der Erfindung ist e. nun. eine gebrannte dielektrische
Masse, die im wesentlichen aus 10,0 b<31.0
Molprozent CaO. 5.0 bis 29,0 Molprozent Si') und 40.0 bis 85.0 Molprozent TiO2 besteht, zur Ve.
fügung zu stellen, die einen einstellbaren positive!·.
Teinperalurkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten
\ on annähernd 0 bis -1540 χ 10 ° "C gemeinsam mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten und einem
äußerst geringen Verlustfaktor aufweist.
Dieses Zief wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß die gebrannte dielektrische Masse außerdem 0.6 bis 7.6 Molpro, ent La2O3 enthält. Nach besonderen
Ausführungsformen der Erfindung kann das gesamte La2O3 in der keramischen dielektrischen
Masse der Erfindung durch 0.5 bis 10,0 Molprozent SrO oder 1.0 bis 18.0 Molprozent Nb2O5 oder 0.4
bis 8.4 Molprozent Bi2O, ersetzt sein.
Wie die nachfolgende Tabelle ! veranschaulicht, weist die gebrannte dielektrische Masse der Erfindung
im Gegensatz zu anderen gebrannten dielektrischen Masse mit einer außerhalb der Erfindung liegenden
Zusammensetzung einen einstellbaren positiven Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten gemeinsam
mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten und einem äußerst geringen Verlustfaktor auf. So
hat z. B. eine gebrannte dielektrische Masse mit weniger als 10.0 Molprozent CaO einen Verlustfaktor,
der größer als derjenige von einer gebrannten dielektrischen Masse mit mehr als 10.0 Molprozent CaO.
aber sonst gleicher Zusammensetzung ist. Eine Verringerung des Anteils an SiO2 unter 5 Molprozent
führt zu einer dielektrischen Masse, die einen negativen Temperaturkoeflizicntcn der Dielektrizitätskonstanten
aufweist. Durch Verminderung des TiO2-Gehalts
in der keramischen Masse unter 40,0 Molprozent wird die Dielektrizitätskonstante verringert
und der Verlustlaktor vergrößert. Eine dielektrische Masse mit mehr als 31,0 Molprozent CaO weist einen
negativen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten auf. und eine Erhöhung des SiO2-Anteils
über 29,0 Molprozent führt zu einer gebrannten Masse, die eine niedrigere Dielektrizitätskonstante besitzt.
Eine dielektrische Masse mit mehr als 85 Molprozent TiO2 weist einen höheren Verlustfaktor auf.
Darüber hinaus wird die Dielektrizitätskonstante der gebrannten dielektrischen Masse durch Zugabe von
La2O3, SrO. Nb2O5 oder Bi2O3 in den gemäß der
Erfindung vorgesehenen Anteilen zu der Cirundmasse nut der angegebenen Zusammensetzung erhöht. Eine
Zugabe von weniger als 0.5 Molprozent SrO verbessert die Dielektrizitätskonstante nicht. Zugaben von weniger
als 1.0 Molprozent Nb2O,. 0.4 Molprozei/ Bi2O.,
oder 0.6 MolprozeiH La2Oi haben gleichfalls keinen
f.. i-iiiven Einfluß auf die Dielektrizitätskonstante.
I ine gebrannte dielektrische Masse mit einem Zusatz
von SrO von mehr als 1Ü.0 Molprozent erweist sich als minderwertig und besitzt einen negativen Temperalurkoefiizienten
der Dielektrizitätskonstanten. Zusätze von mehr als 18,0 Molprozent Nb2O5 oder
8.J Moiprozent Bi2O, vergrößern den Verlustfaktor
der dielektrischen Masse. Ein Zusatz von La2O-. über
7.6 Molprozent wirkt sich nicht so aus. daß die Dielektrizitätskonstante verbessert wird.
mi! ιΜκΙρπι/eiU)
Ca« )
TiU,
I..I.O,
iti.O,
Nh,
| I | 30 | 29 | 41 | — | 7.8 | ■" | —.. | ί | 7.2 |
| -I | "Μ λ | 26.5 | 7.2 | 66 I ■ - | 4,5 | ||||
| ■7 | 29~ | 32 | 4.5 | 57 ι -■■ | ■— | 17 | |||
| 6 | 4 | 11,2 | 64.3 | 20 | |||||
| 9 | 29 | 16 | 5ο : j ! | 62.5 | — | ||||
| 10 | 26.2 | 26.2 | 39 j | 75 | |||||
| Il | 25.6 | -)-> | 50 | ||||||
| 12 | — | 12.5 | 90 j | 39.6 | |||||
| 13 | — ' | 4.5 | 52 ! 3.0 | ||||||
| 14 | 24.5 | 26.7 | |||||||
| 15 | 23.8 | 23.8 | 4 !.6 , 6.0 j | ||||||
| 16 | 17.5 | 10.5 | 45.2 7.2 | ||||||
| 17 | 24 | 26.8 | 64.7 0.8 j | ||||||
| 18 | 23.8 | 23,8 | 55.5 11 | ||||||
| 19 | 13.5 | 10.5 | i 41 i |
||||||
| 20 | 15 | 8 | ,5.2 ; - | ||||||
| 21 | 9.0 | 5.0 | 6? s | ||||||
| 22 | 21 | 20 | 38 | ||||||
| 23 | 17 | π | 45.2 | ||||||
| 24 | 15 | 15 | 71.5 | ||||||
| 25 | 10 | 6 | 60 | ||||||
| 26 | 34 | 4 | |||||||
| 27 | 28 | 32 |
SrO
1.7
7.5
9
12
0.4
7.5
9
12
0.4
Dielektrizitätskonstante
bei ! Ml s
bei ! Ml s
52.1
59,8
29,6
66.7
59,8
29,6
66.7
74.3
80.9
82,4
84.1
61.7
80.9
82,4
84.1
61.7
66.2
60.6
87.3
64,2
60.6
87.3
64,2
72.4
88,7
90,6
67.8
88,7
90,6
67.8
77.4
86.4
94.5
86.4
94.5
113.1
145.0
31.7
rlustfaktor
K) 4I bei
K) 4I bei
Mc μ I 10 Ml
2,1
2.2
9.6
11.2
0,4
0,9
1.4
0,7
12
0,9
1.4
0,7
12
2.1
2,6
2.6
2,6
2.6
74,3
1,2
!,0
1,5
!,0
1,5
17.2
1,4
1,0
1,1
1,5
1,0
1,1
1,5
7.2
12,0
12,0
: Tempcraiiir-
'■■ kocfli/icM!
j der DiL-lck-
! /ilais-
ί konstant'.-
ι ppm Ci
"T
1.95
2
14.7
17.4
17.4
0,6
0.95
1,5
0.6
14
0.95
1,5
0.6
14
2
2,8
2.6
78,2
1.2
1.0
1,65
19,6
1.0
1,65
19,6
1,2
1,0
1,15
1,45
7,6
14,2
1,0
1,15
1,45
7,6
14,2
4 1420
- 940
4- 840
- 760
4 170
4- 105
4- 45
i 15
- 260
+ 520 4-108U
r. 15
4- 480
+ 860
- 15
- 45
- 120
4- 550
4- 380
± 15
- 190 -1270 4-
| /.Us. | miriensetzimi! (Molpro | Anata.s- | Rutil- | |
| TiO, | Struklur | Struktur | ||
| CaO | SiO2 | 50 | 0 | |
| ._ | 40 | 10 | ||
| 23,5 | 26.5 | 0 | 50 | |
| 23.5 | 26.5 | 41.6 | 0 | |
| 23.5 | 26.5 | 40.0 | 1.6 | |
| 26,5 | 26.2 | 21,6 | 20 | |
| 26,2 | 26.2 | 45.2 | ||
| 26.2 | 26.2 | 25,2 | 20.0 | |
| 23.8 | 23.8 | |||
| 23,8 | 23.8 |
La2O.,
6,0 6.0 6,0
Ui2O3
7.2 7.2
| Verlus | faktor | |
| Dielektrizitäts | ( y K) | 4) bei |
| konstante bei | ||
| I Mc/s | I Mc-M | 10 Mc1M |
| 59.8 | 2,2 | 2,2 |
| 59,5 | 2,4 | 2,45 |
| 52,1 | 4,6 | 4.8 |
| 80,9 | 0,9 | 0.95 |
| 80.4 | 0,97 | 1,0 |
| 79,8 | 1,2 | 1,15 |
| 60.6 | 2,6 | 2.8 |
| 60.2 | 2,8 | 2,85 |
Temperaturkoeffizient der DielektrizitülM-konstanten
(ppm Cl
4- 940
720 320 105 38 - 50 4-1080 640
Die gebrannte dielektrische Masse der Erfindung kann nach an sich bekannten Arbeitsweisen zur Herstellung
von keramischen Dielektriken hergestellt werden.
Nach einer geeigneten Arbeitsweise werden die Ausgangsstoffe, die kalziniert oder nicht kalziniert
sein können, mit Wasser und einem geeigneten Bindemitte!
in einer Kugelmühle gemischt. Dann wird das Gemisch nach einem geeigneten Verfahren, z. B. durch
Yerpressen oder Strangpressen, in die gewünschte Form gebracht, getrocknet und dann 2 Stunden bei
einer Temperatur von 1050 bis 1300 C zu einer polykristallinen Phase gesintert, wobei die Sinterieinperatur
von der angewendeten Zusammensetzung abhängt. Zu den verschiedenen Phasen gehören hauptsächlich
die Titanitstruktur und die Rutilstruktiir.
Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Ausganusoxide
können nach irgendeiner geeigneten Arbeitsweise hergestellt werden. So können die entsprechenden
Karbonate oder andere verfügbare Verbindungen als Ausüanusstoflc verwendet werden.
Gemäß der Hrlindung wun iestgestelli. daß das
TiU2 in der Anatas-Struktur /i. instellung des Temperaturkoeffizienlen
der Di. .ktrizitätskonstanten
von der gebrannten dielektrischen Masse der Hrlindung besonders vorteilhaft ist. wie aus der Tabelle Il
hervorgeht. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Bildung von C'alciumtitansilikat (CaTiSiD.. IitanilStruktur)
durch die Umwandlung von ΊΊΟ:
aus der Anatas-Struktur in die Rutil-Struktur hegünsi
ι et wird. Das Anteilverhältnis von CaTiSiO^ regeli
wahrscheinlich den Temperaturkoeftizienten der Dielektrizitätskonstanten.
Gemäß der lirfindung wurde außerdem festgestellt. daß die gebrannte dielektrische Masse der r.rlin.dung
insbesondere dann einen niedrigen Verlustfaktor aufweist, wenn das Molverhältnis von CaO zu SiO, zwischen
1:0.5 und 1:1,5 variiert.
Claims (6)
1. Gebrannte dielektrische Masse, bestehend im
wesentlichen aus 10.0 bis 31.0 Molprozent CaO. ;
5.0 bis 29.0 Molprozent SiO2 und 40.0 bis 85.0 Molprozent
TiO,. dadurch gekennzeich-Ii
e t. daß sie außerdem 0.6 bis 7.6 Niolprozent
La1O, enthalt.
2. Gebrannte dielektrische Masse nach An- ι υ
spruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte La2O; durch 0.5 bis 10.0 Molproze.H SrO
ersetzt ist.
V Gebrannte dielektrische Masse nach Anspruch
1. dadurch gekennzeichnet, daß das ge- n sarnie La2O, durch 1.0 bis 18.0 Molprozent Nb2O5
evset/A ist.
4. Gebrannte dielektrische Masse nach Anspruch !. dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte
La2Oj durch 0.4 bis 8.4 Molprozent Bi2O,
ersetzt ist.
5. Gebrannte dielektrische Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet,
daß das LiO2 der Ausgangsmaterialien in der Anatas-Struktur
vorliegt. 2>
6. Gebrannte dielektrische Masse, dadurch gekennzeichnet,
daß sie im wesentlichen aus CaO. Si():, TiO2 und einem der Oxide La2O3. SrO.
Nb2O5 und Bi2O3 besteht, wobei das Molverhältnis
von CaO zu SiO2 zwischen 1:0.5 und 1:1.5 ~,0
\ariiert
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM0072380 | 1967-01-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1646723C true DE1646723C (de) | 1973-09-06 |
Family
ID=
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