DE2342670C3 - Gesinterter Keramik-Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante - Google Patents
Gesinterter Keramik-Werkstoff mit hoher DielektrizitätskonstanteInfo
- Publication number
- DE2342670C3 DE2342670C3 DE2342670A DE2342670A DE2342670C3 DE 2342670 C3 DE2342670 C3 DE 2342670C3 DE 2342670 A DE2342670 A DE 2342670A DE 2342670 A DE2342670 A DE 2342670A DE 2342670 C3 DE2342670 C3 DE 2342670C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oxide
- titanate
- ceramic material
- sintered ceramic
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 4
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 5
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 4
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- WEUCVIBPSSMHJG-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ca+2].[Ti+4] WEUCVIBPSSMHJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Cd+2] CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940090961 chromium dioxide Drugs 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IAQWMWUKBQPOIY-UHFFFAOYSA-N chromium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Cr+4] IAQWMWUKBQPOIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N chromium(IV) oxide Inorganic materials O=[Cr]=O AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012619 stoichiometric conversion Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
- C04B35/47—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on strontium titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
- H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
über 2, aber unter 31 Gew.-%
Bleititanat (PbTlO3),
über 35. aber unter 83 Gew.-%
über 35. aber unter 83 Gew.-%
Strontiumtitanat (SrTiO3),
über 3, aber unter 19,1 Gew.-%
Wismutoxid (Bi2O3),
über OA aber unter 18 Gew.-%
über OA aber unter 18 Gew.-%
Titandioxid (TiO2),
über 2,8, aber unter 20,1 Gew.-°/o Calciumtitanat (CaTiO3),
über 2,8, aber unter 20,1 Gew.-°/o Calciumtitanat (CaTiO3),
wobei das Gewichtsverhältnis von Titandioxid (TiO2) zu Wismutoxid (Bi2O3) 0,2 bis 2,0 beträgt
10
15
20
25
Die Erfindung betrifft einen im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen gesinterten Keramik-Werkstoff
mit hoher Dielektrizitätskonstanten.
Nach dem britischen Hauptpatent 8 34 076 ist ein gesinterter Keramik-Werkstoff bekannt, dessen Analyse
Oxide von Strontium, Wismut und Titan ergibt, wobei nach dem britischen Zusatzpatent 8 82 944 eine
Änderung der Ausgangsmischur/g auch dahingehend möglich sein soll, daß bei der Analyse bis zu 2/3 des
Strontiumoxids durch Bleioxid oder bis zu 100% des Strontiumoxids durch Calciumoxid oder Bariumoxid
oder eine Mischung von Calciumoxid und Bleioxid oder durch eine Mischung von Bariumoxid, Calciumoxid und
Bleioxid ersetzt wird. Bei der Vielzahl von vMöglichkeiten
ist in dem britischen Zusatzpatent 8 82 944 ein Beispiel angegeben, bei dem die Analyse 20 Mol-%
Strontiumoxid, 5 Mol-% Bleioxid, 5 Mol-% Calciumoxid, 20 Mol-% Wismutoxid und 50 Mol-% Titandioxid
ergibt. Nach der auch für dieses Beispiel geltenden Lehre des britischen Hauptpatentes 8 34 076 soll die
Gesamtzahl der Strontium- und Wismutatome nicht größer als die oder etwa gleich der Gesamtzahl der
Titanatome sein, soll ferner die Summe der Zahl der Strontiumatome und das l'/2fache der Zahl der
Wismutatome mindestens gleich der Zahl der Titanatome sein, und soll schließlich das Verhältnis der Zahl der
Strontiumatome zur Zahl der Wismutatome zwischen 9 und 0,1 liegen. Durch stöchiometrische Umrechnung
ergibt sich, daß der eingangs genannte gesinterte Keramik-Werkstoff bei der Analyse dann die in dem
bekannten Beispiel genannten Mol-% an Oxiden ergeben würde, wenn in der Ausgangsmischung 30,3
Gew.-% Strontiumtitanat, 12,5 Gew.-% Bleititanat, 5,6 Gew.-% Calciumtitanat, 38,4 Gew.-% Wismutoxid und
13,2 Gew.-% Titandioxid verwendet werden würde. Es wurde durch Vergleichsversuche festgestellt, daß mit
der bekannten Mischung eine DK von 800, ein tg <5 von 0,5%, ein Kp von 11,2% und ein Vorspannungswert von
— 10,1% erreicht werden.
Bekannt ist ferner ein gesinterter Keramik-Werkstoff
(GB 5 74 577), der aus einem oder mehreren Erdalkalimetalltitanaten
unter Zusatz von nicht mehr als 10% von Berylliumoxid, Wismutoxid, Cadmiumoxid, Chromoxid,
Kupferoxid, Eisenoxid, Manganoxid, Magnesiumoxid, Molybdänoxid, Nickeloxid, Wolframoxid oder
Zirkoniumoxid oder 2 oder mehr dieser Oxide besteht Als bevorzugte Titanate sind Bariumtitanat, Strontiumtitanat,
Calciumtitanat oder Lanthantitanat angegeben. In gewissen Fällen soll auch Bleititanat beigemischt
werden. Als eine Bleititanat enthaltende Mischung wird angegeben, daß diese 80—90% Strontiumtitanat und
20—10% Bleititanat enthalten soll. Für eine Mischung von Bariumtitanat und Strontiumtitanat zu gleichen
Teilen oder mit einem größeren Anteil von Bariumtitanat als Strontiumtitanat wird eine DK von über 500
angegeben. Für eine weitere Mischung von 72% Bariumtitanat und 28% Strontiumtitanat und einem
geringen Zusatz von Mangandioxid oder Chromdioxid ist eine DK von etwa 3000 angegeben.
Unter Verwendung der eingangs genannten Bestandteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
gesinterten Keramik-Werkstoff zu schaffen, der eine DK von mindestens 1000, einen tg<5 von höchstens
2,0%, einen Kp von höchstens 10%, eine Durchschlagspannung von mindestens 13 kV/mm und einen
Vorspannungswert von —10 bis +3% hat.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebene Zusammensetzung
gelöst
Im Tolgenden wird die Erfindung anhand einiger Beispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher
erläutert.
F i g. 1 stellt ein Diagramm eines Stromkreises zur Messung elektrischer und mechanischer Kopplungskoeffizienten
dar;
F i g. 2 ist ein Kurvendiagramm der Spannungsabhängigkeit der DK bei den Proben gemäß der Erfindung;
F i g. 3 ist ein Diagramm eines Stromkreises für Beladungs- und Entladungszyklusteste.
Die Proben von Zusammensetzungen mit verschiedenen Gewichtsverhältnissen der Komponenten wurden
nach üblicher Arbeitsweise in der keramischen Industrie so zusammengestellt, daß jedes durch Mischen oder
Mahlen erhaltene pulverförmige Material gepreßt und in einem Ofen unter Luft von 1200 bis 13000C gesintert
wurde, wobei jede Probe eine Dicke von 4 mm und einen Durchmesser von 20 mm erhielt. Dann wurden die
DK, tg ό, elektrischer und mechanischer Koeffizient Kp,
Durchschlagsspannung und Vorspannungswert gemessen, wobei unter »Vorspannung« eine Gleichspannung
zu verstehen ist, mit der die Kapazitäten in F i g. 1 beaufschlagt werden, um ihr Wechselstromverhalten
(bei verschiedenen Vorspannungswerten) zu ermitteln. Der elektrische und mechanische Kopplungskoeffizient
wurde unter der Bedingung gemessen, daß an der Probe keine Polarisationsbehandlung auf bekannte Weise vor
dem Messen durchgeführt wird, und eine Vorspannung eines Gleichstromes von 3 kV/mm während der
Messung angelegt ist.
F i g. 1 zeigt einen Stromkreis für die Messung, in dem eine Resonanzfrequenz (k) und eine Antiresonanzfrequenz
(f\) mit einem Spannungswert eines Röhrenvoltmessers (V) durch eine Eigenschwingung gemessen
werden, wobei der Koeffizient Kp nach folgender Formel berechnet ist:
Kp =
Dabei ist Keine von einer Schwingungsform abhängige
Konstante.
Der Vorspannungswert wird nach folgender Formel berechnet:
Q-C0
C0
100 (%).
Dabei ist Q eine elektrostatische Kapazität zur Zeit der
Anwendung der Vorspannung eines Gleichstroms von 3 kV/mm und Q eine elektrostatische Kapazität zur
Zeit von null Vorspannung. Zur Messung der DK. und des tg <5 wurde eine Meßfrequenz von 1 kHz verwendet.
Die Meßtemperatur betrug bei allen Messungen ca. 200C
| Probe | Keramikzusammensetzung (Gewichtsprozent) | PL-TiO., | CaTiO3 | Bi2O3 | TiO3 | TiO2/ | Eigenschaften | tg<5 | Kp | Durch | Vorspannung |
| Nr. | SrTiO3 | Bi2O3 | DK | schlag | |||||||
| spannung | |||||||||||
| (%) | (%) | (kV/mm) | (%) | ||||||||
| 6 | 5 | 5 | 1 | 0,2 | 0,05 | 3,0 | 15 | - 9 | |||
| X 1 | 83 | 8 | 6 | 5 | 1 | 0,2 | 900 | 0,05 | 2,9 | 15 | - 7,5 |
| 2 | 80 | 2 | 5 | 7,8 | 14,2 | 1,8 | 1070 | 0,05 | 2,5 | 14 | - 5,5 |
| X 3 | 71 | 5 | 5 | 18,5 | 9,1 | 0,49 | 750 | 0,05 | 2,4 | 18 | - 3,1 |
| 4 | 62,4 | 16,1 | 0 | 16,1 | 7,8 | 0,48 | 1100 | 0,05 | 6,6 | 12 | -20,0 |
| X 5 | 60,0 | 15,6 | 2jS | 15,6 | 7,8 | 0,5 | 2200 | 0,05 | 5,8 | 14 | -15,0 |
| X 6 | 58,2 | 15,3 | 4,6 | 15,3 | 7,6 | 0,5 | 2000 | 0,05 | 4,4 | 16 | - 9,0 |
| 7 | 57,2 | 14,9 | 7,1 | 14,9 | 7,4 | 0,5 | 1900 | 0,1 | 3,5 | 16 | - 5,0 |
| 8 | 55,7 | 14,7 | 8,8 | 14,7 | 7,2 | 0,49 | 1800 | 0,! | 4,8 | 18 | - 2,5 |
| . 9 | 54,6 | 14,4 | 10,3 | 14,4 | 7,2 | 0,50 | 1650 | 0,1 | 2,9 | 18 | - 0,5 |
| 10 | 53,7 | 14,2 | 11,9 | 14,2 | 7,0 | 0,49 | 1400 | 0,1 | 2,0 | 18 | + 0,5 |
| 11 | 52,7 | 23,0 | 7,1 | 19,1 | 5,8 | 0,30 | 1300 | 1*5 | 10,1 | 11 | -15,7 |
| X 12 | 45,0 | 24,4 | 9,1 | 17,3 | 5,6 | 0,32 | 2000 | 2,0 | 3,8 | 13 | - 5,7 |
| 13 | 43,6 | 26,4 | 12,1 | 17,3 | 6,0 | 0,34 | 1750 | 0,6 | 3,5 | 13 | - 0,95 |
| 14 | 38,2 | 23,6 | 13,5 | 15,5 | 5,4 | 0,35 | 1350 | 0,6 | 3,0 | 14 | + 2,83 |
| 15 | 42,0 | 22,1 | 19,1 | 14,0 | 5,1 | 0,36 | 1150 | 0,3 | 2,9 | 18 | + 3,50 |
| 16 | 39,6 | 22,0 | 20,1 | 12,8 | 5,1 | 0,40 | 1050 | 0,3 | 2,5 | 18 | + 4,0 |
| X 17 | 40,0 | 31,0 | 9,0 | 17,3 | 5,6 | 0,32 | 850 | M | 15,0 | 8 | Sinterung |
| X 18 | 36,4 | 2500 | mangelhaft | ||||||||
| 12,0 | 5,0 | M | 1,0 | 0,33 | 0,1 | 3,1 | 14 | - 8,1 | |||
| X 19 | 79,0 | 13,6 | 7,3 | 12,7 | 12,8 | 1,0 | 900 | 0,1 | 3,0 | 14 | - 8,5 |
| 20 | 53,6 | 12,6 | 6,0 | 13,4 | 18,0 | 1,3 | 1200 | 0,1 | 3,5 | 14 | -10,5 |
| X21 | 50,0 | 20,0 | 19,0 | 16,0 | 10,0 | 0,62 | 950 | 0,3 | 5,0 | 13 | - 3,5 |
| X 22 | 35,0 | 10,0 | 7,5 | 6,0 | 0,5 | 0,08 | 870 | 0,5 | 2,8 | 13 | - 8,2 |
| X 23 | 76,0 | 18,0 | 3,0 | 8,0 | 16,0 | 2,0 | 750 | 0,1 | 3,0 | 15 | - 4,5 |
| 24 | 55,0 | 17,0 | 3,0 | 6,0 | 16,0 | 2/7 | 1080 | 0,05 | 2,4 | 15 | - 5,0 |
| X 25 | 58,0 | 820 |
Wenn nach Tabelle 1 die Gewichtsprozente von SrTiO3 83% oder darüber und 35% oder darunter
betragen, wie bei den Proben Nr. 1 und 22, sind die verbleibenden Eigenschaften befriedigend, jedoch liegt
die DK unter 1000, und dies weicht vom Gegenstand der
Erfindung ab.
Wenn der Gehalt von PbTiO3 2% oder weniger, wie
nach Probe 3, beträgt, ist die DK ähnlich erniedrigt. Wenn die Gewichtsprozente 31% oder darüber, wie
nach Probe 18. betragen, ist die DK hoch, aber tg ö und
der elektrische und mechanische Kopplungskoeffizient Kp sind übermäßig hoch. Weiterhin ist die Durchschlagspannung
erniedrigt, auch sind die Sinterungscigen-
schaften mangelhaft.
Wenn der Gehalt an CaTiO3 2,8% oder weniger, wie
bei den Proben 5 und 6, beträgt, sind die Vorspannungswerte nicht verbessert, wenn er 20,1% oder mehr, wie
bei Probe 17, beträgt, ist die DK ei niedrigt.
Wenn der Gehalt an Bi2O3 3% oder weniger, wie bei
Probe 19, beträgt, ist die DK erniedrigt, wenn er 19,1% oder mehr, wie bei Probe 12, beträgt, ist tgö groß und
der V jrspannwert nicht verbessert.
Wenn T1O2 0,5% oder weniger, wie bei Probe 23, oder
18,0% oder mehr, wie bei Probe 21, beträgt, ist die DK niedriger als 1000, was vom Gegenstand der Erfindung
abweicht.
Wenn das Gewichtsverhältnis TiO2/Bi2O3 über 2,0,
wie bei Probe 25, liegt, liegt die DK. unter 1000. Liegt dieses Verhältnis unter 0,2. ist die Sinterung schwierig,
so daß keine feine Keramik erhalten werden kann.
Die erfindungsgemäße Keramikzusammensetzung ist — wie gesagt — dadurch gekennzeichnet, daß
Bleititanat, Strontiumtitanat, Wismutoxid, Titandioxid und Calciumtitanat in den im vorhergehenden angegebenen
Gewichtsverhältnissen zusammengesetzt sind. Dabei ist es möglich, ein Produkt zu erhalten, bei dem
die DK 1000 und mehr, Kp 10% oder weniger, die Durchschlagsspannung 13 kV/mm oder mehr und die
10 Vorspannungswerte -10 bis + 3% betragen.
Offenbar ist die Verbesserung des elektrischen und mechanischen Kopplungskoeffizienten Kp und der
Vorspannungswerte in der Hauptsache auf die Wirkung des CaTiOj zurückzuführen, obwohl die Zusammenhänge
dieser Eigenschaften noch nicht völlig geklärt sind.
Wie aus Tabelle Il ersichtlich, wurde eine Zusammensetzung aus bestimmten Mengen
SrTiO3-PbTiO3-Bi2O3-TiO2
hergestellt und dieser verschiedene Mengen CaTiO3
zugesetzt und die Wirkung dieses Zusatzes gemessen:
Probe Nr. Zusammensetzung (Gew.-%)
SrTiO3 - PbTiO3 - Bi2O3 - TiO3
(60%) (22%) (13,5%) (4,5%)
CaTiO3
| Eigenschaften | tg δ | Kp |
| DK | 0,10 | 7,5 |
| 2500 | 0,05 | 6,0 |
| 2200 | 0,05 | 5,8 |
| 2000 | 0,05 | 4,7 |
| 1800 | 0,05 | 3,0 |
| 1500 | ||
Vorspannung
| 26 | 100 |
| 27 | 97 |
| 28 | 95 |
| 29 | 90 |
| 30 | 87 |
10
13
-11,8
- 7,5
- 4,0
- 2,0
- 0,4
Aus Tabelle Π ergibt sich klar, daß durch die Zugabe
von CaTiO3 die DK etwas erniedrigt, jedoch der Koeffizient Kp bemerkenswert verbessert ist. Weiterhin
wurde die Spannungsabhängigkeit der DK-Änderung gemessen, um die Kurven in F i g. 2 zu erhalten.
Darin ist gezeigt, daß diese Eigenschaft sehr stark entsprechend der Steigerung des Zusatzes von CaTiOj
verbessert wurde. Wenngleich die erfindungsgemäße Keramikzusammensetzung, wie in Tabelle I gezeigt,
bezüglich der Durchschlagsspannung ausgezeichnet ist, übertrifft sie auch früheres Material in bezug auf
Ladungs- und Entladungsproben. Wenn beispielsweise in einem Stromkreis, wie in F i g. 3 gezeigt, ein
Testprodukt mit einer berechneten Gleichstromspannung (3 kV/mm) angewandt und das Laden und
Entladen wiederholt wird, ist bei dem erfindungsgemäßen Produkt nach Probe 11 selbst bei über 100 000
Perioden noch kein Durchschlag erfolgt In F i g. 3 stellt CX einen zu testenden Kondensator dar, Co ist ein
elektrischer Aufiadekondensator, Y ein Stromkreis- so Schutzwiderstand und 5 ein Schalter.
Somit zeigt ein Kondensator aus dem erfindungsgemäßen
dielektrischen Keramik-Werkstoff seine charakteristischen Eigenschaften speziell für einen Stromkreis
mit hoher Spannung. Verglichen mit einem üblichen Keramik-Werkstoff hoher DK aus Bariumtitanatreihen
ist die erfindungsgemäße Keramikzusammensetzung bezüglich der Anfangsdurchschlagsspannung
verbessert und bezüglich der elektrischen Verzerrungseigenschaften gleichzeitig klein. Daher sind die durch
bekannte Keramikzusammensetzungen in einem Stromkreis hoher Spannung auftretenden Störungen
und eine Zerstörung während des Gebrauchs weitgehend vermindert, wie durch Be- und Entladungsversuche
bewiesen wurde. Demgemäß kann ein Element, das dünner ist als übliches Material, der vorher festgelegten
Spannung widerstehen, und deshalb wird die elektrostatische Kapazität pro Elektrodenflächen-Einheit im
umgekehrten Verhältnis groß dazu, und da die Spannungsabhängigkeit der DK außergewöhnlich klein
ist, ist es nicht erforderlich, daß der anfängliche elektrostatische Kapazitätswert in Erwartung der
Kapazitätsverminderung gebraucht wird. Durch das wechselseitige Zusammenwirken dieser Effekte wird ein
ungewöhnliches und überraschendes Resultat erzielt, weil das Volumen eines keramischen Körpers im
Vergleich zu den gleichen Zwecken dienenden Bariumtiianai-Keramiken
auf V-.o bis Vis verkleinert werden kann. Der erfindungsgemäße Keramik-Werkstoff hat
einen weiten Anwendungsbereich in der Industrie gefunden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Gesinterter Keramik-Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstanten, der aus Bleititanat, Strontiumtitanat, Calciumtitanat, Wismut oxid und Titandioxid besteht, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9369772A JPS5331280B2 (de) | 1972-09-20 | 1972-09-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2342670A1 DE2342670A1 (de) | 1974-04-18 |
| DE2342670B2 DE2342670B2 (de) | 1976-06-16 |
| DE2342670C3 true DE2342670C3 (de) | 1983-11-24 |
Family
ID=14089580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2342670A Expired DE2342670C3 (de) | 1972-09-20 | 1973-08-23 | Gesinterter Keramik-Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3869398A (de) |
| JP (1) | JPS5331280B2 (de) |
| CA (1) | CA1013132A (de) |
| DE (1) | DE2342670C3 (de) |
| GB (1) | GB1400113A (de) |
| NL (1) | NL158641B (de) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1521137A (en) * | 1974-11-07 | 1978-08-16 | Tdk Electronics Co Ltd | Ceramic dielectric composition |
| JPS51101900A (de) * | 1975-03-05 | 1976-09-08 | Tdk Electronics Co Ltd | |
| US4119554A (en) * | 1976-05-06 | 1978-10-10 | Tdk Electronics Co., Ltd. | Ceramic dielectric composition containing alkali metal oxide |
| JPS607322B2 (ja) * | 1976-09-17 | 1985-02-23 | ソニー株式会社 | 高誘電率磁器の製造方法 |
| JPS598923B2 (ja) * | 1977-11-15 | 1984-02-28 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JPS5792703A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-09 | Murata Manufacturing Co | Dielectric porcelain composition for compensating temperature |
| JPS599807A (ja) * | 1982-07-08 | 1984-01-19 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JPS6023902A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-06 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| DE3425130A1 (de) * | 1984-07-07 | 1986-01-16 | Blaupunkt-Werke Gmbh, 3200 Hildesheim | Schaltungsanordnung fuer mono-, stereo-, oder zweitonbetrieb bei einem fernsehempfaenger |
| JPS6119931U (ja) * | 1984-07-10 | 1986-02-05 | 松下電工株式会社 | スイツチのロツク装置 |
| JPS6334162Y2 (de) * | 1984-10-18 | 1988-09-12 | ||
| US4889837A (en) * | 1986-09-02 | 1989-12-26 | Tdk Corporation | Semiconductive ceramic composition |
| FR2608591A1 (fr) * | 1986-12-19 | 1988-06-24 | Europ Composants Electron | Compositions ceramiques dielectriques a haute permittivite |
| EP0282329B1 (de) * | 1987-03-11 | 1992-01-29 | Tayca Corporation | Glimmerartige, mit Titandioxid überzogene Eisenoxidpigmente und Verfahren zu deren Herstellung |
| JPS6488128A (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-03 | Murata Manufacturing Co | Temperature sensor |
| JPH0745337B2 (ja) * | 1989-09-07 | 1995-05-17 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JP3767377B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2006-04-19 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2369327A (en) * | 1941-05-24 | 1945-02-13 | Titanium Alloy Mfg Co | Ceramic preparation |
| GB574577A (en) * | 1942-12-08 | 1946-01-11 | Dubilier Condenser Co 1925 Ltd | Improvements in or relating to ceramic compositions |
| DE980100C (de) * | 1951-03-31 | 1970-11-19 | Nat Lead Co | Keramische Koerper mit hoher Dielektrizitaetskonstante und Verfahren zur Herstellung dieser Koerper |
| GB882944A (en) * | 1957-09-11 | 1961-11-22 | Plessey Co Ltd | Improvements in or relating to heat resistant dielectrics |
| GB980738A (en) * | 1962-09-26 | 1965-01-20 | Marconi Co Ltd | Improvements in or relating to direct current voltage stabilisers |
| US3499772A (en) * | 1967-12-29 | 1970-03-10 | Tdk Electronics Co Ltd | Ceramic dielectrics |
| GB1178825A (en) * | 1968-04-10 | 1970-01-21 | Tdk Electronics Co Ltd | Improvements in or relating to Dielectric Ceramic Materials |
-
1972
- 1972-09-20 JP JP9369772A patent/JPS5331280B2/ja not_active Expired
-
1973
- 1973-08-21 GB GB3966773A patent/GB1400113A/en not_active Expired
- 1973-08-23 US US390948A patent/US3869398A/en not_active Expired - Lifetime
- 1973-08-23 DE DE2342670A patent/DE2342670C3/de not_active Expired
- 1973-09-11 CA CA180,727A patent/CA1013132A/en not_active Expired
- 1973-09-14 NL NL7312702.A patent/NL158641B/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2342670A1 (de) | 1974-04-18 |
| US3869398A (en) | 1975-03-04 |
| DE2342670B2 (de) | 1976-06-16 |
| NL7312702A (de) | 1974-03-22 |
| CA1013132A (en) | 1977-07-05 |
| JPS4952810A (de) | 1974-05-22 |
| JPS5331280B2 (de) | 1978-09-01 |
| NL158641B (nl) | 1978-11-15 |
| GB1400113A (en) | 1975-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2342670C3 (de) | Gesinterter Keramik-Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante | |
| DE2433661C3 (de) | Halbleiterkeramik mit Zwischenkornisolation | |
| DE69929378T2 (de) | Reduktionswiderstandsfähige dielektrische keramische Zusammensetzung und diese beinhaltender monolitischer keramischer Kondensator | |
| DE2531115C3 (de) | Dielektrische Keramik | |
| DE2552127A1 (de) | Keramikhalbleiter | |
| DE2608653C3 (de) | Keramisches Dielektrikum | |
| DE2437518A1 (de) | Dielektrische keramikmasse | |
| DE3238858C2 (de) | In einem Bauteil eines Mikrowellenkreises einer Frequenz von bis zu 40 GHz zu verwendendes dielektrisches keramisches Material | |
| DE3146102C2 (de) | ||
| DE2361230A1 (de) | Zusammensetzung eines keramischen dielektrikums | |
| DE2435714A1 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiterkeramik | |
| DE602004011430T2 (de) | Dielektrische keramische Zusammensetzung und elektronisches Gerät | |
| DE3834778C2 (de) | ||
| DE2411639B1 (de) | Keramisches Dielektrikum | |
| DE1640239C3 (de) | Keramischer Sperrschicht-Kondensator | |
| DE10025575B4 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und Verwendung derselben für ein piezoelektrisches Keramikelement | |
| DE2037348C3 (de) | Dielektrisches Keramikmaterial | |
| DE3390046C2 (de) | Keramische Zusammensetzung mit hoher Dielektrizit{tskonstante | |
| DE19548965B4 (de) | Piezoelektrische Keramik | |
| DE1646823B1 (de) | Piezoelektrischer keramikstoff | |
| DE2430042C3 (de) | Keramisches Dielektrikum | |
| DE2164403C3 (de) | Ferroelektrische keramische Zusammensetzungen | |
| DE2624660C2 (de) | Elektrischer, im Siebdruckverfahren hergestellter Kondensator | |
| DE1696424C2 (de) | Piezoelektrisches keramisches Material | |
| DE2932212A1 (de) | Nichtlineares widerstandselement, verfahren zur herstellung desselben und damit ausgeruesteter entstoerer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: YAMAOKA, NOBUTATU, TUKASAKI, GUNMA, JP TAKAHISHI, YASUNORI, TOKYO, JP |
|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |