DE2305341A1 - Ceramic slip - for curtain coating comprising fine milled mixture of dielectric, vehicle and dispersant - Google Patents
Ceramic slip - for curtain coating comprising fine milled mixture of dielectric, vehicle and dispersantInfo
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Abstract
Description
Keramisches Schlickerkonzentrat und seine Ver-Wendung zur Herstellung eines keramischen Körpers Die Erfindung betrifft ein neues keramisches Schlickerkonzentrat und ein Verfahren zur Herstellung keramischer Überzüge und keramischer Kondensatoren durch Hindurchleiten einer flachen Unterlage durch einen fallenden Schleier des neuen keramischen Schlickers, wobei die Unterlage einen dünnen, gleichmäßigen Überzug des keramischen Schlickers erhält. Die Unterlage wird entweder einmal oder mehrmals erneut durch den fallenden Schleier geleitet, um die gewünschte Stärke zu erreichen und dann getrocknet und bis zum Garbrand gebrannt oder der Überzug wird getrocknet und es werden in der für Kondensatoren bekannten Art wechselweise Elektroden- und keramische Schichten aufgebracht.Ceramic slip concentrate and its uses for manufacture of a ceramic body The invention relates to a new ceramic slip concentrate and a method of making ceramic coatings and ceramic capacitors by passing a flat surface through a falling veil of the new ceramic slip, whereby the base has a thin, even coating of the ceramic slip. The pad is either once or several times again passed through the falling veil to achieve the desired strength and then dried and baked to the doneness or the coating is dried and there are alternately electrode and in the type known for capacitors ceramic layers applied.
Die bisherigen keramischen Uberzilge und keramischen Kondensatoren hatten den Nachteil, daß sie eine ungleichmäßige Korngröße und viele Luftlöcher aufwiesen. Diese Eigenschaften führten zu einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, großen Unterschieden der Dielektrizitätskonstante innerhalb eines gegebenen keramischen Körpers und schneller Zerstörung beim Dauertest. Ein anderer Nachteil der bekannten Verfahren bestand darin, daß sie langsam abliefen. So verwendete beispielsweise ein bekanntes Verfahren ein Abstreifmesser, um einen Überzug eines keramischen Schlickers auf eine Unterlage aufzubringen. Diese Technik und die vergleichsweise hohe Viskosität des Schlickers führte zu einem ziemlich langsamen Verfahrensablauf, wobei ungleichmäßige überzüge erhalten wurden.The previous ceramic covers and ceramic capacitors had the disadvantage that they had an uneven grain size and many air holes exhibited. These properties lead to a low dielectric constant, large differences in dielectric constant within a given ceramic Body and faster destruction in the endurance test. Another disadvantage of the known Procedure was that they were slow. So used for example one known method uses a doctor blade to apply a coating of ceramic slip to apply to a pad. This technology and the comparatively high viscosity of the slip resulted in a rather slow process flow, being uneven coatings have been obtained.
Durch Aufstäuben aufgebrachte bekannte Überzüge waren ebenfalls sehr porös und unregelmäßig. Bei den bekannten Verfahren wurde immer eine ziemlich willkürliche Technik der Bildung des keramischen Schlickerkonzentrats angewandt, wobei wenig Aufmerksamkeit auf die endgültige TeilchengröRe,- das Verhältnis der Bestandteile und -die Viskosität des Schlickers verwandt wurde.Known sputter applied coatings were also very good porous and irregular. In the known methods, it has always been a fairly arbitrary one Technique of the formation of the ceramic slip concentrate applied, with little Pay attention to the final particle size - the ratio of the components and the viscosity of the slip was used.
Die Erfindung betrifft ein neues keramisches Schlickerkonzentrat, das im wesentlichen aus einem Gemisch eines pulverisierten anorganischen dielektrischen Materials, eines nicht-wässrigen Trägers und einer entflockenden Menge eines Dispergiermittels besteht, wobei das Gemisch auf eine Mahlfeinheit von 0 - 20 tlm , gemessen mit einem Mahlt feinheitsmesser, gemahlen wurde.The invention relates to a new ceramic slip concentrate, that consists essentially of a mixture of a powdered inorganic dielectric Material, a non-aqueous carrier and a deflocculating amount of a dispersant consists, the mixture to a grinding fineness of 0-20 tlm, measured with a Grinds gauges that have been ground.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein verbessertes Verfahren zur Herstellung keramischer Überzüge und keramischer Kondensatoren, das darin besteht, daß man durch Mischen oder Vereinigen des pulverisierten anorganischen dielektrischen Materials, des nicht-wässrigen Trägers und der entflockenden Menge des Dispergiermittels das Schlickerkonzentrat herstellt, die Viskosität des Konzentrats so einstellt, daß es nach Abschluß der Mahlung eine Viskosität von 1000 bis 20 000, vcrzugsweise 6000 bis 15 000 cps, bestimmt mit einem Brookfield-Viskosimeter,Modell LV, mit einer Spindel Nr. 4 bei 0 30 UpM> hatvund das Konzentrat auf eine Mahlfeinheit zwischen 0 bis 20 nm, gemessen mit einem Mahlfeinheitsmesser, mahlt. Die Ablesung dieses Meßgerätes schwankt zwischen 0 bis 20 um in Abhängigkeit von der Natur des pulverisierten Materials. Anschließend wird ein organisches Bindemittel (das bevorzugt ird, aber nicht unbedingt erforderlich ist) zugesetzt und das Konzentrat mit weiterem nicht-wässrigen Träger verdünnt, um ein Gemisch mit einer Viskosität von 300 bis 1500 cps, bestimmt mit einem Brookfield-ViskosimetertModell LVtmit einer Spindel Nr. 2, zu bilden. Dann wird ei-e flache Unterlage durch einen fallenden Schleier oder Vorhang des Gemisches hindurchgeleitet, wobei die Unterlage einen dünnen gleichmäßigen Überzug des Gemisches erhält. Anschließend wird die überzogene Unterlage entweder (1) einmal oder mehrmals erneut durch den fallenden Schleier geleitet, um die gewünschte Stärke zu erreichen, und dann zwecks Verdampfung des Lösungsmittels getrocknet (nach jedem Durchgang oder nach mehreren Durchgängen), durch Schneiden oder Blockschneiden in einzelne Stücke geteilt und bis zum Garbrand der keramischen Masse gebrannt, oder (2) der Überzug wird getrocknet und es werden wechselweise Elektroden- und keramische Schichten aufgebracht und der erhaltene Körper wird in einzelne Kondensatoren geteilt.The invention also relates to an improved method of manufacture ceramic coatings and ceramic Capacitors, which consists in that by mixing or combining the powdered inorganic dielectric Material, the non-aqueous vehicle and the deflocculating amount of the dispersant produces the slip concentrate, adjusts the viscosity of the concentrate in such a way that that it has a viscosity of 1000 to 20,000, preferably after the end of the grinding 6000 to 15,000 cps as determined with a Brookfield Viscometer, Model LV, with a Spindle No. 4 at 0-30 rpm> has the concentrate to a fineness between 0 to 20 nm, measured with a fineness knife, grinds. Reading this Meter varies between 0 to 20 µm depending on the nature of the pulverized Materials. Then an organic binder (which is preferred, but is not absolutely necessary) and the concentrate with further non-aqueous Carrier diluted to a mixture with a viscosity of 300 to 1500 cps, determined with a Brookfield Viscometer Model LVt with a # 2 spindle. Then a flat surface is covered by a falling veil or curtain of the Mixture passed through, with the base a thin even coating of the mixture. Then the coated pad is either (1) once or passed through the falling veil several times again to the desired strength and then dried to evaporate the solvent (after each Pass or after several passes), by cutting or block cutting in divided individual pieces and fired until the ceramic mass is completely burned, or (2) the coating is dried and there are alternating electrode and ceramic Layers are applied and the body obtained is divided into individual capacitors.
Wenn das Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Kondensatoren angewandt wird, muß die flache Unterlage eine poröse Unterlage sein. Andererseits muß die Unterlage nicht porös sein, wenn die nachfolgenden Überzüge auf ungetrocknete oder nur teilweise getrocknete vorher aufgebrachte Schichten aufgebracht werden. Der Grund, weshalb zur Bildung eines mehrschichtigen Kondensators eine poröse Unterlage erforderlich ist, besteht darin, daß es notendig ist, jede keramische Schicht zu trocknens damit mehrere Elektroden mit Hilfe einer Matrize, eines Gitters oder anderer Einrichtungen zum Aufprägen (printing) oder Ablagern der Elektroden auf die keramische Oberfläche aufgebracht werden können.When applied to the process of manufacturing multilayer capacitors the flat surface must be a porous surface. On the other hand, she must Underlay will not be porous if the subsequent coatings are on undried or only partially dried previously applied layers are applied. Of the Reason why a porous pad is used to form a multilayer capacitor is required is that it is necessary to cover every ceramic layer dry several electrodes with the help of a die, a grid or other Devices for imprinting (printing) or depositing the electrodes on the ceramic Surface can be applied.
Im getrockneten Zustand besteht die ungebrannte keramische Schicht aus 50 bis 75 Vol.-% des keramischen Materials, 0 bis 25 Vol.-% des harzartigen Bindemittels und als Rest Luft in Form von homogn verteilten Mikroporen. Eine nachfolgende feuchte Trägerschicht, die auf die Oberfläche dieser porösen Schicht aufgebracht wird, verschließt die Oberfläche der getrockneten Schicht. Wenn Lösungsmittel aus der obersten Schicht heraussickert, ersetzt das Lösungsmittel die Luft aus den Mikroporen der getrockneten Schicht.The unfired ceramic layer exists in the dried state from 50 to 75% by volume of the ceramic material, 0 to 25% by volume of the resinous Binder and the remainder air in the form of homogeneously distributed micropores. A subsequent moist carrier layer applied to the surface of this porous layer closes the surface of the dried layer. When solvent out the top layer seeps out, the solvent replaces the air from the micropores the dried layer.
Die Luft in den Mikroporen muß einen freien Weg haben, um nach unten zu wandern. Wenn sie auf eine Barriere trifft, die diese freie Bewegung hindert, d.h. auf eine nicht poröse Unterlage, so wird die Luft an dieser Barriere gefangen und fließt in größeren Löchern oder Lücken zusammen.The air in the micropores must have a free way to go down to hike. If it encounters a barrier that is preventing this free movement, i.e. on a non-porous surface, the air is trapped at this barrier and flows together in larger holes or gaps.
Wenn diese zu dem Zeitpunkt, wo die gesamte Struktur darüber eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität ist, groß genug ist, steigt einige Luft an die Oberfläche oder einen Teil des Weges bis zur Oberfläche. Wenn sie die Oberfläche erreicht, entsteht ein oberflächlich sichtbares Loch, das sich nach unten erstreckt, und zwar entweder bis zu dem Punkt, wo sich das ursprdngliche Luftloch'bildete, oder bis zu einem Punkt zwischen dem ursprünglichen- Luftloch und der Oberfläche. Da die getrockneten Schichten beträchtliche Mengen an freier Luft enthaltend ist es wichtig, daß die durch Lösungsmittel ersetzte Luft die Möglichkeit haben muß, nach unten in eine poröse Unterlage zu wandern. Die Stärke dieser porösen Unterlage muß ausreichen, um die Menge der ersetzten Luft bei Normaldruck aufzunehmen. Es ist ersichtlich, daß diese poröse Unterlage aus Papier verschiedener Art, gewebtem oder ungewebtem Tuch, einer dicken Unterlage aus der ungebrannten keramischen Masse, die im Verfahren verwendet wird, und dergl. bestehen kann.If this at the time where the whole structure about a Low viscosity liquid is large enough, some air will rise the surface or part of the way to the surface. When they surface reached, a superficially visible hole is created that extends downwards, and either up to that Point where the original air hole was formed, or to a point between the original vent and the surface. Because the dried layers contain considerable amounts of free air it is important that the air replaced by solvent must be able to to migrate down into a porous pad. The strength of this porous base must be sufficient to absorb the amount of replaced air at normal pressure. It it can be seen that this porous base is made of paper of various types, woven or non-woven cloth, a thick base made of the unfired ceramic mass, which is used in the process, and the like. Can exist.
Wenn nachfolgende Schichten auf ungetrocknete oder teilweise getrocknete vorher aufgebrachte Schichten aufgetragen werden, besteht keine Notwendigkeit für eine poröse Unterlage. Auf diese Weise können viele Schichten, tatsächlich eine unbestimmte Zahl, aufgebracht werden. Dies ist der Fall bei der Herstellung dielektrischer Kompaktkörper (compacts) ähnlich Scheiben und Platten, wie sie üblicherweise durch Trockenpressen hergestellt werden.If subsequent layers on undried or partially dried There is no need for previously applied layers to be applied a porous pad. That way you can have many layers, actually one indefinite number. This is the case in the manufacture of dielectric Compact bodies (compacts) similar to disks and plates, as they are usually made by Dry pressing are manufactured.
Jede Technik (mit poröser oder nicht poröser Unterlage) kann angewendet werden, um einfache keramische Kompaktkörper herzustellen, Wenn jedoch Elektroden in Kondensatorausführung mit Hilfe von Aufstäuben durch eine Matrize oder Abdeckblende oder Seidengitter aufgebracht werden, wird eine trockene, vergleichsweise feste Struktur bevorzugt, die eine poröse Unterlage erfordert, Wenn die Unterlage bei einer Temperatur gehalten wird, die 10 bis 500C unterhalb des Siedepunktes des Tragers liegt, kann mit diesem Verfahren in einer gegebenen Zeit eine weit größere Anzahl keramischer Überzüge erhalten werden als in einem Verfahren mit Abstreifmesser oder Aufstäuben. Darüberhinaus haben die gebrannten Reramischen überzüge, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, eine gleichmäßige Korngröße und sind so ohne Kornagglomerate (grain clusters), wie es nach bisherigen Verfahren nie erreicht wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet vollständig Luftlöcher und oberflächlich sichtbare Löcher in dem ungebrannten keramischen Kompaktkörper.Any technique (with a porous or non-porous base) can be used to produce simple ceramic compact bodies, but if electrodes in condenser design with the help of dusting through a die or cover panel or silk lattice are applied, a dry, comparatively solid one Preferred structure that requires a porous base when the base is used a temperature is maintained which is 10 to 500C below the boiling point of the support with this method, a far greater number can be found in a given time ceramic coatings obtained are considered in a proceeding with Doctor blade or dusting. In addition, the fired ceramic coatings, which are obtained by the process according to the invention, a uniform grain size and are so without grain agglomerates (grain clusters), as is the case with previous processes was never achieved. The method according to the invention completely avoids air holes and holes visible on the surface in the unfired ceramic compact.
Wenn das Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Kondensatoren verwendet wirdi arbeitet man bevorzugt so, daß diese Kombination, nachdem die erste keramische Schicht aufgebracht und das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt und der erste Elektrodenüberzug aufgebracht und getrocknet ist,bei einer Temperatur gehalten wird, die hoch genug ist, um das Lösungsmittel der nächsten keramischen Schicht schnell genug auszutreiben, so daß das Lösungsmittel die Integrität des Elektrodenüberzuges nicht zerstört. Wenn die Temperatur nicht hoch genug ist, zerstört oder unterbricht das Lösungsmittel den Elektrodenüberzug, was zu diskontinuierlichen Elektroden im Endprodukt führt. Dieser Temperaturbereich muß für jeden nachfolgenden Aufbau von keramischer Schicht und Elektrode eingehalten werden.Für das bevorzugte Lösungsmittelsystem der vorliegenden Erfindung ist ein Temperaturbereich zwischen 500C unterhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels und eben unterhalb dieses Siedepunktes geeignet. Für keramische Schichten einer Stärke (gebrannte Stärke) von 25,4 um ist ein Temperaturbereich von 55 bis 65°C ausreichend, während für Schichten von 50,8 jim ein Temperaturbereich von 60 bis 800C geeignet ist.When the process is used to manufacture multilayer capacitors It is preferred to work in such a way that this combination after the first ceramic Layer applied and the solvent removed by drying and the first Electrode coating is applied and dried, is kept at a temperature which is high enough to solvent the next ceramic layer quickly enough to drive off the solvent so that the integrity of the electrode coating not destroyed. If the temperature is not high enough, it will destroy or break the solvent removes the electrode coating, resulting in discontinuous electrodes in the End product leads. This temperature range must be used for any subsequent build-up of ceramic layer and electrode are respected for the preferred solvent system of the present invention is a temperature range between 500C below the Boiling point of the solvent and just below this boiling point suitable. For ceramic layers a thickness (fired thickness) of 25.4 µm is a temperature range 55 to 65 ° C is sufficient, while a temperature range of 50.8 μm is sufficient for layers from 60 to 800C is suitable.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues keramisches Schlickerkonzentrat und ein Verfahren zur Herstellung eines vergleichsweise dichten keramischen Körpers mit Hilfe dieses Schlickekonzentrats bereitzustellen. Das Verfahren, nach dem insbesondere auch keramische Konden3atoren hergestellt werden können, soll wirtschaftlicher sin und sich rascher durchführen lassen als die bisherigen Verfahren zur Herstellung keramischer Überzüge mittels Aufstäuben oder Abstreifmesser, und die hergestellten keramischen Stücke sollen dielektrische Eigenschaften aufweisen, die nach bisherigen Verfahren nicht erreichbar waren, und sollen keine Löcher aufweisen.The present invention is based on the object of a new ceramic Slurry concentrate and a method for producing a comparatively dense one provide ceramic body with the help of this slip concentrate. The procedure according to which ceramic capacitors in particular can also be manufactured are more economical and can be carried out more quickly than previous methods for the production of ceramic coatings by means of dusting or doctor blades, and the ceramic pieces produced should have dielectric properties, which could not be reached by previous methods and should not have any holes.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen ungebrannten keramischen Kondensator 10, der nach bisherigen Verfahren hergestellt wurde und Schichten von Agglomeraten keramischer Körner 11 aufweist. Der keramische Schlicker wurde nicht auf eine Mahlfeinheit von 0 bis 20 um gemahlen, wie nach vorliegender Erfindung gefordert wird. Innerhalb jedes Agglomerats und zwischen vielen Körnern des Agglomerats befinden sich Mikroporen 12 mit Luft. Zwischen den Agglomeraten sind größere Luftlöcher 13. Zwischen den Schichten der Agglomerate befinden sich die ungebrannten Elektrodenteilchen 14.The invention is explained in more detail with reference to the drawings, FIG. 1 the drawing shows an unfired ceramic capacitor 10, according to previous Process was made and layers of agglomerates of ceramic grains 11 having. The ceramic slip was not reduced to a fineness of 0 to 20 to be ground, as required by the present invention. Within each agglomerate and between many grains of the agglomerate there are micropores 12 with air. Between the agglomerates there are larger air holes 13. Between the layers of the The unfired electrode particles 14 are agglomerates.
Fig. 2 zeigt den gleichen Gegenstand wie Fig. 1, nachdem er bis zum Garbrand gebrannt wurde. Die Elektrodenteilchen verdichten sich beim Sintern unter Bildung äußerst unregelmäßiger aber kontinuierlicher Elektroden 15.Fig. 2 shows the same item as Fig. 1 after it has been up to Garbrand was fired. The electrode particles under-condense during sintering Formation of extremely irregular but continuous electrodes 15.
WShrend der Sinterung werden die Mikroporen einzelner keramischer Agglomerate noch kleiner und sind hier nicht gezeigt. Die größeren Luftlöcher 13 zwischen den Agglomeraten verbleiben noch, wenn auch mit etwas verminderter Grffr3e.During sintering, the micropores of individual ceramics become more ceramic Agglomerates are even smaller and are not shown here. The larger air holes 13 between the agglomerates still remain, albeit at a somewhat reduced rate Grffr3e.
Tatsächlich wird bei 16 ein Punkt zwischen zwei Elektroden gezeigt, der vorher ein mit Elektrodenmaterial ausgefülltes Loch war und nach dem Sintern als Kurzschluß zwischen den Elektroden verblieb.In fact, at 16 a point is shown between two electrodes, which was previously a hole filled with electrode material and after sintering remained as a short circuit between the electrodes.
Fig. 3 zeigt einen ungebrannten Kondensator 17 gemäß vorliegender Erfindung. Der verwendete keramische Schlicker war auf eine Mahlfeinheit von 0 bis 20 um gemahlen worden. Die ungebrannten keramischen Schichten bestehen aus gut gepackten Teilchen 18. Homogen verteilt zwischen den Teilchen befinden sich Mikroporen 19 mit Luft. Die Elektrodenteilchen 20 bilden dünne, regelmäßige Schichten zwischen den ungebrannten keramischen Schichten.3 shows an unfired capacitor 17 according to the present invention Invention. The ceramic slip used had a grind fineness of 0 to 20 µm has been ground. The unfired ceramic layers consist of well-packed Particles 18. Micropores 19 are homogeneously distributed between the particles with air. The electrode particles 20 form thin, regular layers between them the unfired ceramic layers.
In-der gesamten Struktur befinden sich keine großen Luftlöcher.There are no large air holes in the entire structure.
Fig. II zeigt den Gegenstand von Fig. 3> nachdem er bis zum Garbrand gebrannt worden ist. Die Elektrodenteilchen verdichten sich beim Sintern unter Bildung dünner, kontinuierlicher, regelmäßiger Elektroden 21. Während der Sinterung verschwinden die Mikroporen in der keramischen dielektrischen Schicht praktisch und sind hier nicht zu sehen. Die keramischen Schichten sind dicht, regelmäßig und frei von Luftlöchern.FIG. II shows the object of FIG. 3> after it has been cooked has been burned. The electrode particles condense with formation during sintering thinner, continuous, regular electrodes 21. Disappear during sintering the micropores in the ceramic dielectric layer come in handy and are here not to see. The ceramic layers are dense, regular and free of air holes.
Fig. 5 zeigt ein Pließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird in Stufe A das Schlickerkonzentrat auf eine Mahlfeinheit von 0 bis 20 um gemahlen. In Stufe B wird ein Bindemittel zugesetzt und auf eine Viskosität von 300 bis 1500 cps verdünnt. In Stufe C wird eine poröse Unterlage durch einen fallenden Schleier des Schlickers geleitet, um einen Kondensator zu bilden. In Stufe C2 wird eine poröse oder nicht poröse Unterlage durch einen fallenden Schleier des Schlickers geleitet, um einen dielektrischen Kompaktkörper zu bilden. In Stufe D wird das organische Material thermisch entfernt, Das erfindungsgemäße keramische Schlickerkonzentrat hat vorzugsweise die folgende Zusammensetzung und Eigenschaften: Es ist ein Gemisch bestehend im wesentlichen aus: a) 7 - 9,5 Gewichtsteile eines anorganischen dielektrischen Materials; b) 1 - 3 Gewichtsteile eines nicht-wässrigen Trägers; und c) einer dispergierenden Menge eines Dispergiermittels; wobei das Gemisch auf eine Mahlfeinheit von 0 bis 20 µm, gemessen mit einem Mahlfeinheitsmesser, gemahlen worden ist.5 shows a flow diagram of the method according to the invention. Included the slip concentrate is ground to a fineness of 0 to 20 μm in stage A. In stage B a binder is added and a viscosity of 300 to 1500 cps diluted. In stage C a porous pad becomes through a falling veil of the slip to form a condenser. In step C2 becomes a porous or non-porous base through a falling veil of the Schlickers passed to form a dielectric compact. In stage D the organic material is removed thermally, the ceramic according to the invention Slurry concentrate preferably has the following composition and properties: It is a mixture consisting essentially of: a) 7-9.5 parts by weight of one inorganic dielectric material; b) 1-3 parts by weight of a non-aqueous Carrier; and c) a dispersing amount of a dispersant; being the mixture ground to a fineness of 0 to 20 µm, measured with a fineness knife has been.
Der endgültige keramische Schlicker wird gebildet, indem man eine bindende Menge eines organischen Bindemittels zu dem Konzentrat gibt und so viel nicht-wässrigen Träger zusetzt, daß ein Gemisch mit einer Viskosität von 300 bis 1500 cps gebildet wird Als anorganisches Material kann jedes bekannte keramische Material, wie z.B. die Titanate, Zirkonate> Nio!ave, Tonerde, Porzellan, Ferrite und dergl., verwendet werden.The final ceramic slip is formed by making a binding amount of an organic binder to the concentrate and so much non-aqueous vehicle adds that a mixture having a viscosity of 300 to 1500 cps is formed. As the inorganic material, any known ceramic Material such as the titanates, zirconates> Nio! Ave, alumina, porcelain, ferrites and the like., can be used.
Bevorzugte Materialien für Kondensatoren sind Bariumtitanate, d.h. Bariumtitanat und bekannte modifizierte Bariumtitanate.Preferred materials for capacitors are barium titanates, i. Barium titanate and known modified barium titanates.
Bevorzugte Materialien für Unterlagen, die für dicke (hybrid thick) und dünn-überzogene Eleltrc)nenleitunen verwendet werden, sind Tonerde und Titanatee Als nichtwässriger Träger kann eine Vielzahl organischer Träer, wie z.B. Terpentin, Xylol, Amylacetat, Farbenverdünnr, Benzol, Toluol, Ester, äther, Alkohole, Kieferöl und dergl., sowie Gemische daraus, verwendet werden. Ein bevorzugter Trager besteht aus einem Gemisch aus 0 bis 10 Teilen Xylol und 0 bis 10 Teilen Amylacetat, Die dispergierenden oder entflockenden Mittel, die vorliegend eingesetzt werden '-c-nnen, sind solche Materialien, die eine einheitliche Verteilung des keramischen Materials in dem nicht-wässrigen Träger bewirken, wobei sich praktisc.< keine Agglomerate oder Teilchenansammlungen bilden. Zu den vorgesehenen Dispergiermitteln gehören die PolySthylenglykole, Lecithin (z.B. Sojabohnenlecithin), Polyoxyäthylenisooctylphenyläther, Polyoxyäthylen-nonylphenyläther. Für die meisten Gemische sollte das Dispergiermittel in einer Menge von 02 bis 3,0 Gewichtsteile der Mischung eingesetzt werden.Preferred materials for underlays designed for hybrid thick and thin-coated electrical conductors used are alumina and titanate tea As non-aqueous Carrier can be a variety of organic carriers, such as turpentine, xylene, amyl acetate, paint thinner, benzene, toluene, ester, ether, Alcohols, pine oil and the like, as well as mixtures thereof, can be used. A preferred one Trager consists of a mixture of 0 to 10 parts of xylene and 0 to 10 parts of amyl acetate, The dispersing or deflocculating agents employed herein '-c-nnen, are those materials that have a uniform distribution of the ceramic Effect material in the non-aqueous carrier, practically none Form agglomerates or collections of particles. To the intended dispersants include the polyethylene glycols, lecithin (e.g. soybean lecithin), polyoxyethylene isooctylphenyl ether, Polyoxyethylene nonylphenyl ether. For most mixtures, the dispersant should be can be used in an amount of from 02 to 3.0 parts by weight of the mixture.
Als Bindemittel kann jedes bekannte Bindemittel, z.. Polystyrol, hydriertes Kolophonium, Polymethacrylate, wie Polymethyl-, Polyäthyl- oder Polybutylmethacrylate, Gemische daraus oder Mischpolimerisate davon, allein oder als Gemisch eingesetzt werden. Für die meisten Gemische wird das Bindemittel in einer Menge von 0,2 bis 5,0 Gewichtsteilen, bezogen auf die Feststoffe, eingesetzt.Any known binder, for example polystyrene, hydrogenated Rosin, polymethacrylates, such as polymethyl, polyethylene or polybutyl methacrylates, Mixtures thereof or mixed polymers thereof, used alone or as a mixture will. For most mixtures, the binder will be used in an amount from 0.2 to 5.0 parts by weight, based on the solids, used.
Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen einen Schnitt durch einen Teil eines Kondensators, der aus einem keramischen Schlicker gebildet wurde, der nicht auf eine Mahlfeinheit von 0 bis 20 µm gemahlen wurde, wie nach vorliegender Erfindung gefordert wird. Außerdem wurde diese Kondensatoreinheit nach bisherigen Ablagerungsverfahren durch Aufstäuben und nicht wie erfindungsgemai?> durch flindurchleiten durch einen fallenden Schleier des keramischen Schlickers erhalten.Figures 1 and 2 of the drawing show a section through part of a Capacitor, which was formed from a ceramic slip that does not a fineness of 0 to 20 microns was milled, as according to the present invention is required. In addition, this condenser unit was made using previous deposition methods by dusting and not as in accordance with the invention?> by passing flux through obtained by a falling veil of the ceramic slip.
Fig. 7 und 4 der Zeichnung zeigen einen Schnitt durch einen Teil eines Kondensators, wie er beisnielsweise nach der Arbeitsweise des nachfolgenden Beispiels 4 hergestellt wird. Die keramischen Schichten sind völlig frei von Luftlöchern oder Oberflächenlöchern und die keramischen Körner sind in optimaler Weise gepackt. Die vlektroden sind dünn, kontinuierlich und regelmaßig. Die Elektrodenmaterialien, die erfindungsgemEPJ bevorzugt werden, sind Silber, Metalle der Platingruppe und deren Legierungen.Figures 7 and 4 of the drawings show a section through part of a Capacitor, as it is, for example, according to the procedure of the following example 4 is produced. The ceramic layers are completely free of air holes or Surface holes and the ceramic grains are packed in an optimal way. the vlektroden are thin, continuous and regular. The electrode materials, preferred EPJ for the present invention are silver, platinum group metals, and their alloys.
Fig. 5 beschreibt ein Fließdingramm für die wesentlichen Stufen des Verfahrens, bei dem der keramische Schlicker abgelagert wird. Das Schlickerkonzentrat muß zuerst in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt und dann auf die bestimmte Mahlfeinheit gemahlen werden. Anschließend wird ein Bindemittel zugesetzt und das Konzentrat auf den bestimmten Viskositätsbereich verdünnt.Fig. 5 describes a flow dingram for the essential stages of the Process in which the ceramic slip is deposited. The slip concentrate must first be prepared in the composition according to the invention and then on the a certain fineness of grind can be ground. A binder is then added and dilute the concentrate to the specified viscosity range.
Der Schlicker hat dann die richtigen Eigenschaften filr die Verwendung in einer Einrichtung, in der er als fallender Schleier angewendet wird. Zur Bildung dielektrischer Kompaktkörper kann die erhaltene Schlecht nach jedem Durch gang durch den fallenden Schleier oder auch nur einmal nach mehreren Durchgängen getrocknet werden. Zur Bildung eines Kondensators ist es, wenn Abdeckeinrichtungen mit einer keramischen Schicht in Berührung kommen sollen, erforderlich, vor dem Aufbringen jeder Elektrodenschicht die keramischen Schichten zu trocknen. Die Elektroden der ungebrannten Einheiten müssen sehr porös sein und dürfen keine Hindernisse für den Durchgang der ersetzten Luft bieten.The slip then has the right properties for the use in a facility where it is applied as a falling veil. For education Dielectric compact body can pass through the obtained bad after every pass the falling veil or only dried once after several passes will. To form a capacitor, it is when covering devices with a ceramic layer should come into contact, required, before application to dry the ceramic layers of each electrode layer. The electrodes of the unfired units must be very porous and must not have any obstacles for the Provide passage of the replaced air.
Die Verdampfung des nicht-wässrigen Trägers aus den verschiedenen Schichten wird dadurch erleichtert, daß man eine erhitzte Unterlage, z.B. eine Glasunterlage einer Stärke von 3,18 mm, die auf 11000 erhitzt ist, verwendet. Diese Arbeitsweise ermöglicht einen sehr schnellen Umlauf und einen rascheren Aufbau der Schichten. Der keramische Aufbau oder der Kondensatoraufbau können mit einer Schneidkante entweder teilweise oder vollstandig durch den ungebrannten Körper hindurch angerissen werden.The evaporation of the non-aqueous vehicle from the various Layering is facilitated by having a heated surface such as a glass surface 3.18 mm thick, heated to 11,000, is used. This way of working enables very rapid circulation and a more rapid build-up of the layers. The ceramic structure or the capacitor structure can be either with a cutting edge be partially or completely torn through the unfired body.
Die Kdrper können entweder vor oder nach dem Brennen entlang den. Anreißlinien auseinander gebrochen werden.The body can either be before or after the burn along the. Scribing lines are broken apart.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.
Beispiel 1 Ein Gemisch aus 89 Gew.-% eines handelsüblichen BaTiO3 (mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1,8 llms bestimmt mit dem Untersieb-Prüfgerät nach Fisher (Fisher sub sieve sizer)), 9,5 Gew.-% eines Gemisches aus Xylol und Amylacetat in einem Gewichtsverhältnis von 7:3 und 1,5 Gew.-% Sojabohnen-Lecithin wurde vorgemischt und dann in einer Kugelmühle auf eine Mahlfeinheit von 7,5 um, bestimmt mit einem Mahlfeinheitsmesser der Firma Precision Gage and Tool Company, Dayton, Ohio, Katalog Nr. 625 1/2-MU, gemahlen. Dieses Meßgerät ist von 0 bis 12,5 tlm in Finheiten von jeweils 0,5 ßm unterteilt. Nach Zusatz einer bindenden Menge Butylmethacrylat wurde das Gemisch mit weiteren Mengen des 7:3-Gemisches von Xylol und Amylacetat auf eine Viskosität von 600 cps verdünnt.Example 1 A mixture of 89% by weight of a commercially available BaTiO3 (with an average grain size of 1.8 llms determined with the lower sieve tester according to Fisher (Fisher sub sieve sizer)), 9.5% by weight of a mixture of xylene and Amyl acetate in a weight ratio of 7: 3 and 1.5% by weight soybean lecithin was premixed and then in a ball mill to a fineness of grinding of 7.5 µm, determined with a fineness knife from Precision Gage and Tool Company, Dayton, Ohio, Catalog No. 625 1/2-MU, ground. This meter is from 0 to 12.5 tlm divided into finities of 0.5 µm each. After adding a binding amount Butyl methacrylate was added to the mixture with additional amounts of the 7: 3 mixture of xylene and amyl acetate diluted to a viscosity of 600 cps.
Das Gemisch wurde in einem kontinuierlichen Umlauf in einen Gußzapfen gepumpt, von dort als ein kontinuierlicher, gleichförmiger, fallender Schleier vergossen und in den Gußzapfen zurückgepumpt. Eine flache Unterlage wurde mehrmals durch den fallenden Schleier hindurchgeleitet, um einen Überzug von etwa 50,8 bis 1270 um Stärke zu bilden. Der Überzug wurde dann getrocknet und bis zum Garbrand gebrannt.The mixture was poured into a sprue in one continuous cycle pumped, from there shed as a continuous, uniform, falling veil and in the Cast spigot pumped back. A flat surface was made passed several times through the falling veil to create a coating of about 50.8 to 1270 to form strength. The coating was then dried and dried until Burned Garbrand.
Das gargebrannte keramische Stück ist vollständig frei von Luftlöchern. Das völlige Fehlen von Löchern filhrt zu einer stabileren Ausführung, wenn der keramische Körper in elektrischen Bestandteilen und Mikro leitungen verwendet wird. Das Fehlen von Luftlöchern und die wirksam gepackten keramischen Körner bedeuten eine größere dielektrische Dichte.The cooked ceramic piece is completely free of air holes. The complete absence of holes results in a more stable design than the ceramic Body used in electrical components and micro lines. The missing of air holes and the effectively packed ceramic grains mean a larger one dielectric density.
Beispiel 2 89 Gew.-% eines chemisch reinen BaTiO. mit einer Korn-3 größe im wesentlichen unter 1 tlm wurden mit etwa 9,5 Gew.-» eines Gemisches von Xylol und Amylacetat im Gewichtsverhältnis von 7:3 und etwa 1,5 Gew.-% Polyoxyäthylen-isooctylphenyläther vorgemischt. Wenn auch die Teilchengröße des BaTiO3 unter 1 um liegt, so agglomerieren die Teilchen doch leicht zu Agglomeraten mit einer Größe von 50 bis 500 um. Diese Agglomerate müssen zerbrochen und die Tcilchen wirksam in dem gesamten flüssigen Medium dispergiert werden. Dies wird nach dem Vormischen dadurch erreicht, daß man das Gemisch in der Kugelmühle mahlt, bis eine Mahlfeinheit von weniger als 2 ßm auf dem Prüfgerät von Beispiel 1 erreicht ist. Nach Zusatz einer bindenden Menge eines im Handel erhältlichen Bindemittels aus hydriertem Ko Uophonium wurde das gemahlene Konzentrat mit weiteren Mengen des 7:3-Gemisches von Xylol und Amylacetat bis zu einer Viskosität von etwa 600 cps verdünnt.Example 2 89% by weight of a chemically pure BaTiO. with a grain 3 size essentially below 1 tlm were with about 9.5 wt. »of a mixture of Xylene and amyl acetate in a weight ratio of 7: 3 and about 1.5% by weight of polyoxyethylene isooctylphenyl ether premixed. Even if the particle size of the BaTiO3 is below 1 µm, it will agglomerate the particles easily form agglomerates with a size of 50 to 500 µm. These Agglomerates must be broken and the particles effective throughout the liquid Medium to be dispersed. This is achieved after premixing by the mixture is ground in the ball mill to a fineness of less than 2 µm is achieved on the test device of Example 1. After adding a binding amount of a commercially available hydrogenated ko uophonium binder was the ground concentrate with additional amounts of the 7: 3 mixture of xylene and amyl acetate diluted to a viscosity of about 600 cps.
Das Gemisch wurde in einem kontinuierlichen Umlauf in einen Gußzapfen gepumpt, daraus als ein kontinuierlicher, gleichförmiger, fallender Schleier vergossen und in den Gußzapfen zurückgepumpt. Eine flache Unterlage mit einem porösen Deckpapier wurde durch den fallenden Schleier hindurchgeleitet, um einen Überzug des gleichförmigen Gemisches zu erhalten. Die Unterlage wurde mehrmals durch den fallenden Schleier hindurchgeleitet, wobei jede neue Schicht getrocknet wurde, urn einen Überzug mit einer Stärke von etwa 50,8 bis 1270 um zu bilden. Der Überzug wurde dann von dem Papier entfernt und bis zum Garbrand gebrannt. Das gargebrannte keramische Stück dieses Beispiels war sehr dicht und völlig frei von Luftlöchern.The mixture was poured into a sprue in one continuous cycle pumped, poured out of it as a continuous, uniform, falling veil and pumped back into the sprue. A flat surface with a porous cover paper was passed through the falling veil to form a coating of the uniform To obtain a mixture. The pad was several times through the falling veil passed through it, drying each new layer to form a coating with a thickness of about 50.8 to 1270 µm. The coating was then from the Paper removed and burned to the point of fire. The cooked ceramic piece this example was very tight and completely free of air holes.
Beispiel 3 86 Gew.-% Tonerde mit einer Teilchengröße von etwa 2 um wurden mit 13 Gew. - Xylol und 1 Gew. -% Lecithin als Dispergiermittel vorgemischt. Dieses Gemisch wurde dann in der Kugelmühle gemahlen, bis eine Mahlfeinheit von weniger als 3 im auf dem Prüfgerät von Beispiel 1 erreicht war. Nach Zusatz von hydriertem Kol,ophonium als Bindemittel in einer Menge von 5 Gew.-% der Fest stoffe wurde das gemahlene Konzentrat mit weiteren Mengen Xylol verdünnt, bis eine Viskosität von etwa 1000 cps erreicht war.Example 3 86% by weight alumina with a particle size of about 2 µm were premixed with 13% by weight of xylene and 1% by weight of lecithin as dispersants. This mixture was then ground in the ball mill to a grind fineness of less than 3 im was achieved on the tester of Example 1. After adding hydrogenated rosin as a binder in an amount of 5% by weight of the solids the ground concentrate was diluted with further amounts of xylene until a viscosity of about 1000 cps was reached.
Dieses Gemisch wurde wie in Beispiel 2 in einen Gußzapfen gepumpt, daraus als ein kontinuierlicher, gleichförmig2r, fallender Schleier vergossen und in den Gußzapfen zurUckgepumpt. Eine flache Unterlage mit einem porösen Deckpapier wurde durch den fallenden Schleier hindurchgeleitet, um einen Überzug des gleichförmigen Gemisches zu erhalten.This mixture was pumped into a sprue as in Example 2, shed from it as a continuous, uniform, falling veil and pumped back into the cast spigot. A flat surface with a porous cover paper was passed through the falling veil to form a coating of the uniform To obtain a mixture.
Die Unterlage wurde mehrmals durch den fallenden Schleier geleitet, wobei jede neue Schicht getroclcnet wurde, urn einen Überzug mit einer Stärke von 762 rim zu bilden. Der Überzug wurde von dem Papier entfernt und bis zum Garbrand gebrannt. Das gargebrannte Tonerdestück war äußerst dicht, fest und völlig frei von Luftlöchern.The pad was several times through the falling veil directed, each new layer being dried to form a coating with a thickness of 762 rim to form. The coating was removed from the paper and until it was burned burned. The burnt clay piece was extremely dense, firm and completely free of air holes.
Beispiel L1 Das Gemisch von Beispiel 2 wurde zur Herstellung mehrerer elektrischer Block'Kondensatoren verwendet. Eine flache Unterlage mit einem porösen Deckpapier wurde durch einen kontinuierlichen fallenden Schleier des Gemisches von Beispiel 2 hindurchgeleitet. Die Unterlage wurde so lange erneut durch den Schleier geleitet, bis ein Aufbau von 25,4 bis 50,8 llm erreicht war. Der Aufbau wurde dann gegetrocknet, um den organischen Träger zu entfernen. Mehrere Palladiumelektroden wurden durch ein Se-lennet2 auf die Oberfläche der ungebrannten keramischen Schicht aufgebracht. Diese Arbeitsweise wurde so lange wiederholt, bis der Aufbau 11 keramische Schichten und 12 Palladiumrnuster in Kondensator-Anordnung enthielt. Während der Aufbringung jeder nachfolgenden keramischen Schicht wurde der Aufbau bei einer Temperatur von etwa 55 bis 800C gehalten, um die Entfernung des Lösungsmittels aus jeder aufgebrachten Schicht zu erleichtern. Der fertige Aufbau wurde in einzelne Kondensatoreinheiten zerteilt. Diese Einheiten wurden dann bis zum Garbrand gebrannt. An den freiliegenden Elektroden wurde ein Elektrodenabgreifer aus Silber befestigt und daran wurden Leitungen angelötet. Elektrische Messungen zeigten einen Anstieg der Kapazität pro Volumeneinheit von 5 bis 25 % gegenüber typischen bekannten Kondensatoreinheiten des gleichen Musters, die durch Aufstäuben erhalten worden waren.Example L1 The mixture of Example 2 was used to make several electrical block capacitors are used. A flat surface with a porous Cover paper was covered by a continuous falling veil of the mixture of Example 2 passed through. For so long the underlay was again through the veil passed until a build-up of 25.4 to 50.8 µm was reached. The construction was then dried to remove the organic vehicle. Multiple palladium electrodes were applied by a Se-lennet2 to the surface of the unfired ceramic layer upset. This procedure was repeated until the structure 11 was ceramic Layers and 12 palladium patterns in a capacitor arrangement. During the Application of each subsequent ceramic layer was the construction at one temperature Maintained from about 55 to 80 ° C in order to remove the solvent from each applied Layer to make it easier. The finished structure was divided into individual capacitor units divided. These units were then burned until they were burned. On the exposed Electrodes were attached to an electrode tab made of silver, and leads were attached to them soldered on. Electrical measurements showed an increase in capacity per unit volume from 5 to 25% over typical known capacitor units of the same pattern, obtained by sputtering.
Wenn man versucht, die gleiche Arbeitsweise ohne die Anwendung einer porösen Unterlage durchzuführen, so erhält man Kondensatoren mit vielen Hohlräumen und Löchern.Trying to do the same thing without using a To carry out a porous substrate, capacitors with many cavities are obtained and holes.
Nach einer anderen Allsführungsform können die Elektroden aufgebracht werden, indem man eine Dispersion eines Metallpulvers kontinuierlich als fallenden Schleier umlaufen läßt und durch diesen fallenden Schleier die bereits abgelagerte, vorzugsweise trockene, keramische Schicht hindurchleitet, die mit einer geeigneten Abdeckblende oder Matrize bedeckt ist. Offene Bereiche in der Matrize ermöglichen eine Berührung der flüssigen Dispersion des Elektrodenmetalls mit der keramischen Schicht in diesen bestimmten Bereichen. Nach Entfernung der Abdeckblende oder Matrize muß der Elektrodenüberzug getrocknet werden, bevor die nächste keramische Schicht aufgebracht wird.According to another general guide, the electrodes can be applied be made by making a dispersion of a metal powder continuously as falling Let the veil run around and through this falling veil the already deposited, preferably dry, ceramic layer passes through, which is covered with a suitable Cover panel or die is covered. Enable open areas in the die contact of the liquid dispersion of the electrode metal with the ceramic Layer in these specific areas. After removing the cover or die the electrode coating must be dried before the next ceramic layer is applied.
Beispiele für Netallpulver-Elektroden-Dispersionen: Gewichtsteile 1) Palladium (oder Platin, Silber, Nickel, Gold usw.) 10 - 60 2) Bindemittel (Äthylcellulose, Polystyrol usw.) 1 - 10 3) Lösungsmittel (Terpentin, Kiefernöl, Terpineol, Diäthylenglykol-monobutyläther, Äthylenglykol-monobutyläther- 40 - 90 acetat.usw. oder Lösungsmittelgemische) Wenn auch in den Beispielen die Unterlage mehrmals durch den fallenden Schleier des Gemisches aus keramischem Material und Lösungsmittel geleitet wurde, um eine keramische Schicht aufzubauen, so ist leicht ersichtlich, daß dies auch in einem einzigen Durchgang erreicht werden kann, wenn man die Geschwindigkeit des Durchganges der Unterlage durch den Schleier und die Fließgeschwindigkeit des fallenden Schleiers der keramischen Dispersion entsprechend einstellt.Examples of metal powder electrode dispersions: parts by weight 1) Palladium (or platinum, silver, nickel, gold, etc.) 10 - 60 2) Binder (ethyl cellulose, Polystyrene etc.) 1 - 10 3) Solvents (turpentine, pine oil, terpineol, diethylene glycol monobutyl ether, Ethylene glycol monobutyl ether 40 - 90 acetate, etc. or solvent mixtures) if also in the examples the base several times through the falling veil of the mixture Ceramic material and solvent was passed to form a ceramic layer To build up, it is easy to see that this can also be done in a single pass can be achieved if you consider the speed of passage of the substrate through the veil and the flow velocity of the falling veil of the ceramic Adjust dispersion accordingly.
Es versteht sich von selbst, daß die Anzahl und Größe der einzelnen Schichten nicht begrenzt sind, abgesehen von praktischen Gegebenheiten. Die Stärke der Kondensatorstückes die aus dem Aufbau geschnitten werden, ist ebenfalls nicht begrenzt. Die in jeder Einheit gewünschte physikalische Größe und Kapazität schreibt die Dimensionen der Schichten und die Stärke der Kondensatorstücke vor.It goes without saying that the number and size of each Layers are not limited, apart from practical considerations. The strenght the capacitor piece that is cut from the structure is also not limited. Writes the physical size and capacity desired in each unit the dimensions of the layers and the thickness of the capacitor pieces.
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DE2305341C2 (en) | 1982-03-04 |
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