DE2549891C3 - Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums - Google Patents
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Description
entspricht, wobei Me mindestens ein zweiwertiges Metall aus der Strontium, Barium und Blei
enthaltenden Gruppe, R mindestens ein fünfwertiges Metall aus der Tantal, Niob und Antimon enthaltenden
Gruppe ist und wobei χ und y beide innerhalb des Bereichs von 0,4 bis 2,0 liegen und das Verhältnis
von x/y\m Bereich von 0,9 bis 1,1 liegt.
2. Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie mindestens ein Metalloxid der Oxide des Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Chrom aufweisenden
Gruppe in einem Betrag von nicht größer als 0,5 Gew.-% aufweist bezogen auf das Gewicht des
keramischen Dielektrikums der Formel
und ausgedrückt in Beträgen von Mangandioxid MnO2, Eisenoxid Fe2Oj, Kobaltoxid CoO, Nickeloxid
NiO und Chromoxid Cr2O3. jo
3. Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß es 0,1 bis 10,0 Mol Bleititanat pro Mol des Wismuttitanats mit Substituenten enthält.
4. Zusammensetzung eines keramischen Dielektri- js
kums nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin mindestens ein
Metalloxid des Wolframoxids und Molybdänoxids in einem Anteil von nicht größer als 2,0 Gew.-%
enthält, bezogen auf das Gewicht des keramischen Dielektrikums der Formel
Bi4-,Me/T"i3-,R/>i2
und ausgedrückt in Beträgen von Wolframtrioxid WO3und Molybdäntrioxid MoO3. 4-,
Die Erfindung betrifft die Zusammensetzung eines w keramischen Dielektrikums aus Wismuttitanat mit
mindestens einem Titanat des Strontiums, Bariums oder Bleis und mindestens einem Oxyd des Tantals, Niobs
oder Antimons.
Die meisten keramischen Kondensatoren, welche in der Elektronikindustrie Anwendung finden und welche
bei kleinen Abmessungen eine hohe Kapazität aufweisen sollen, haben ein Dielektrikum, welches überwiegend
aus Bariumtitanat mit einer hohen Dielektrizitätskonstante besteht. Dieses keramische Dielektrikum b0
enthält einen geringen Anteil von wismuthaltigen Oxiden, wie beispielsweise Wismutstannate, Wismuttitanate
und Wismutzirkonate, welche zu dem Zwecke eingebracht werden, die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
von Temperaturänderungen zu vermin- (,5 dem. Die üblichen Sintertemperaturen einer derartigen
keramischen Zusammensetzung liegt üblicherweise bei 1200° C bis 14000C.
Entsprechend dem Wunsch der Elektronikindustrie wurden in jüngster Zeit keramische Kondensatoren
entwickelt, welche bei geringeren Abmessungen eine verbesserte Kapazität aufweisen und welche eine
höhere Betriebszuverlässigkeit besitzen. Ein solcher Kondensator weist einen keramischen Dünnfilm mit
einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm auf. Weiterhin ist ein keramischer Laminarkondensator bekannt, welcher aus
einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Schichten besteht, von denen jede eine Dicke von näherungsweise
50 Mikron oder weniger aufweist
Derartige Schichtkondensatoren, welche überwiegend aus Bariumtitanat bestehen, sind jedoch aus
verschiedenen Gründen nicht zufriedenstellend. Da die erforderliche Sintertemperatur relativ hoch ist, neigt
das in der Zusammensetzung enthaltene Wismut dazu, zu verdampfen, wodurch der dielektrische Körper sich
verzieht und zahlreiche Hohlräume aufweist Der sich hierdurch ergebende Kondensator weist eine schlechte
Dichte auf und seine elektrischen und dielektrischen Eigenschaften sind nicht zufriedenstellend. Weiterhin
weisen die sich bildenden Kristalle eine große Korngröße auf, beispielsweise in der Größenordnung
von 30 bis 50 Mikron. Es ist deshalb sehr schwierig, bei einer solchen Korngröße dünne Schichten herzustellen.
Weiterhin müssen die Anschlußelektroden bei einem solchen Schichtkondensator aus Platin oder einer
Platin-Palladium-Legierung bestehen, was relativ teuer ist.
Es ist weiterhin ein keramisches Dielektrikum bekannt, das neben Bariumtitanat auch Titanate des
Wismuts, Strontiums und Bleis und Okyde des Tanteis und Niobs enthält. Der Anteil des Bariumtitanats liegt
bei mindestens 50 Gewichtsprozent, d. h. der Bariumtitanatanteil überwiegt bei dieser Zusammensetzung.
Auf mindestens etwa 4 Mol Bariumtitanat kommen 1 Mol restliche Bestandteile des Dielektrikums. Eine
solche Zusammensetzung weist wohl eine verminderte Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante von der
Temperatur auf, jedoch liegen auch hier die Sintertemperaturen bei etwa 12000C, was zu den vorerwähnten
Nachteilen führt. Die Werte, insbesondere des spezifischen Widerstands sowie des Isolationswiderstands und
der Durchlagsspannung der aus dem Dielektrikum hergestellten Kondensatoren sind unbefriedigend.
Schichtdicken von 20 Mikron sind nicht erzeugbar. Wegen der hohen Sintertemperaturen ist Platin als
Kontaktiermetall erforderlich.
Es besteht die Aufgabe, die Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums so zu wählen, daß die
optimale Sintertemperatur zwischen näherungsweise 9000C und näherungsweise 12000C liegt. Weiterhin soll
die Zusammensetzung so gewählt sein, daß die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
über einen weiten Temperaturbereich gering ist, die Zusammensetzung einen verbesserten Isolierwiderstand
und eine höhere Durchlagsspannung aufweist und die Herstellung dünner Laminate ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den
Unteransprüchen entnehmbar.
Die Grundkomponente des keramischen Dielektrikums der in Anspruch 1 genannten Formel ist ein
Wismuttitanat der Formel 614Ti3Oi2. Dieses Wismuttitanat
ist bei zweischichtigen Dielektrika bekannt. Dieses 'iiTi3Oi2 wurde jedoch bislang in Kombination mit
einem Bariumtitanatdielektrikum der Formel BaTiO3
verwendet. Eine Alleinverwendung fand wegen der
mindertigen keramischen und elektrischen Eigenschaften nicht statt. Das keramische Dielektrikum gemäß der
vorliegenden Erfindung wird erzeugt durch teilweisen Ersatz sowohl des Wismuts als auch des Titans in der
Formel BL4T13O12 durch mindestens ein zweiwertiges Metall aus der Gruppe, welche Strontium, Barium und
Blei enthält und durch mindestens ein fünfwertiges Metall der Gruppe, welche Tantal, Niob und Antimon
enthält. Der Grad der Substitution wird durch die positiven Zahlen χ und y definiert, welche im Bereich
zwischen 0,4 und 2,0 liegen. Die Werte von χ und y können unabhängig voneinander variieren, sind jedoch
vorzugsweise einander gleich groß, wie dies durch das Verhältnis x/y im Bereich von 0,9 bis 1,1 verdeutlicht
wird.
Das keramische Dielektrikum gemäß der Erfindung kann Zusätze zur Modifizierung oder Verbesserung von
einigen der keramischen und elektrischen Eigenschaften enthalten. Die Grundzusammensetzung -nd solche
modifizierten Zusammensetzungen werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, die zeigen in:
F i g. 1 ein Diagramm der Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
und des dielektrischen Verlustfaktors vom Grad der Substitution von χ und y in
25
F i g. 2 ein Diagramm der Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
und des dielektrischen Verlustfaktors vom Atom Verhältnis von Nb/(Nb+Ta),
F i g. 3 ein Diagramm der Abhängigkeit des dielektrischen Verlustfaktors und der Dichte in Abhängigkeit
vom Betrag des Zusatzes von Manganoxid,
F i g. 4 ein Diagramm der Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
und des dielektrischen Verlustfaktors vom Betrag eines PbTiO3 Zusatzes und des Atomverhältnisses
von Nb/(Nb + Ta),
F i g. 5 ein Diagramm der Abhängigkeit der Dichte, der Kristallgrößc und der Porosität vom Betrag eines
Zusatzes von MoO3 oder WO3 und
Fig.6 ein Diagramm der Last-Dauerhaftigkeit des Isolationswiderstandes eines Kondensators, wenn dieser
über längere Zeit einer hohen Temperatur ausgesetzt wird.
Grundzusammensetzung
Die Grade der Substitution von * und y sollte im
Bereich von 0,4 bis 2,0, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,4 liegen, während das Verhältnis x/y im Bereich von 0,9
bis 1,1 liegen sollte. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß in diesen Bereichen die Dielektrizitätskonstante,
der dielektrische Verlustfaktor und die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante von der Temperatur
ausreichend gut ist.
Die optimale Zusammensetzung variiert in einem gewissen Bereich in Abhängigkeit des im Einzelfall
verwendeten Substituenten. Unabhängig von dem verwendeten Substituenten weist jedoch die Dielektrizitätskonstante
einen hohen Wert auf, wenn χ und y zwischen 0,5 und 1,5 liegen und ein Spit/.enwert ist
vorhanden, wenn χ und y näherungsweise einen Wert zwischen 0,9 und 1,1 aufweisen. Der dielektrische
Verlustfaktor weist einen nieca en \Vert auf, wenn χ und
/größer als näherungsweise 1,2 sind.
Diese Verhältnisse sind im Diagramm gemäß Fig. 1
wiedergegeben, welches die Werte von Proben zeigt, bei denen Me ersetzt ist durch Sr und in denen R ersetzt
ist durch Nb oder Ta. Eine optimale Zusammensetzung weist als Substituent für Me Strontium auf (x=näherungsweise
1) und der Substituent für R besteht aus einer Kombination von Niob und Tantal (y= näherungsweise
1 bei einem Atomverhältnis von Nb/(Nb+Ta) gleich näherungsweise 0,5 bis 1,0, insbesondere näherungsweise
0,7). Eine solche optimale Zusammensetzung ist in F i g. 2 dargestellt Es wurde festgestellt, daß
ein keramisches Dielektrikum, bei welchem entweder einer oder beide der zwei Substituenten Me und R aus
iwei oder mehreren verschiedenen Metallen bestehen, im allgemeinen vorteilhafter sind als solche Zusammensetzungen,
bei denen beide Substituenten Me und R aus einem einzigen Metall bestehen. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß, wenn der Betrag des ersetzten Metalls bzw. Metalle zwischen Losen des keramischen
Dielektrikums nicht genau der gleiche ist, die elektrischen und dielektrischen Charakteristika der früheren
Zusammensetzung relativ gleichförmig sind zwischen Losen im Vergleich zu jenen der späteren Zusammensetzung.
Der relative Betrag von Wismut zu dem zweiwertigen Metall Me muß nicht exakt der gleiche wie A sein,
sondern kann sich verändern in einen Bereich von näherungsweise 0,9A bis näherungsweise I1IA, wobei A
das Verhältnis von Wismut zu Me bedeutet, bestimmt durch die Formel
in entsprechender Weise muß der Relativbetrag von Titan zum fünfwertigen Metall R nicht genau der gleiche
jo wie B sein, sondern kann innerhalb eines Bereichs von
näherungsweise 0,9B bis näherungsweise 1,1 B variieren, wobei B das Verhältnis von Titan zu R bedeutet,
bestimmt durch die Formel
Wenn die Relativbeträge von Wismut zu Me und/oder Titan zu R außerhalb des obengenannten Bereichs
liegen, dann ist zumindest ein Teil der dielektrischen Charakteristika nicht zufriedenstellend.
Modifizierte Zusammensetzung (1) enthaltend
mindestens ein Additiv von Oxiden von
Mn, Fe, Co, Ni und Cr
Die Grundzusammensetzung eines keramischen Di-
Vi elektrikums gemäß der Erfindung kann zumindest ein
Additiv enthalten, we|ches ausgewählt wird von Oxiden des Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Chrom. Der
Anteil der entsprechenden Metalloxide ist geringer als 0,5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Grundzusam-
v) mensetzung und ausgedrückt in Anteilen von
Mangandioxid (MnO2),
Eisenoxid (Fe2O3),
Kobaltoxid (CoO),
Nickeloxid (NiO) und
Eisenoxid (Fe2O3),
Kobaltoxid (CoO),
Nickeloxid (NiO) und
Chromoxid (Cr2O3).
Eine solche modifizierte Zusammensetzung ist vorteilhaft in bezug auf die Grundzusammensetzung wegen
bo der nachfolgenden Punkte. Erstens ist die optimale
Sintertemperatur der modifizierten Zusammensetzung etwa 500C geringer und der gesinterte Keramikkörper
weist eine größere Dichte auf %erglichen mit der Grufizusammensetzung. Zweitens ist sowohl der
b5 dielektrische Verlustfaktor und die Abhängigkeit der
Dielektrizitätskonstante von Temperaturänderungen geringer als bei der Grundzusammensetzung. Der
spezifische Widerstand und die Dielektrizitätskonstante
der modifizierten Zusammensetzung sind näherungsweise gleich v/ie bei der Grundzusammensetzung. Die
Wirkung der additiven Metalloxide bezüglich der Verbesserung der Dichte und bezüglich der Verminderung
des dielektrischen Verlustfaktors (tan δ) ist in Fig. 3 dargestellt. Es wurde gefunden, daß die
modifizierte Zusammensetzung in bezug auf die Grundzusammensetzung einige vorteilhafte Merkmale
aufweist. Es wurde weiterhin gefunden, da3 die modifizierte Zusammensetzung eine gleiche Kristallstruktur
und einen gleichen Curie-Punkt aufweist wie die Grundzusammensetzung.
Um mindestens einen geringen Vorteil zu erhalten, müssen nur sehr kleine Beträge des additiven Metalloxids
der Zusammensetzung beigegeben werden. Im allgemeinen sollten jedoch mindestens 0,01 Gew.-% der
Metalloxide beigegeben werden. Die obere Grenze liegt bei 0,5 Gew.-°/o, da bei einer Metalloxidzugabe von
mehr als 0,5 Gew.-% die Zusammensetzung bezüglich des dielektrischen Verlustfaktors und des spezifischen
Widerstandes schlechter wird. Die optimalen Resultate werden bei einer Metalloxidzugabe im Bereich von 0,1
bis 0,4 Gew.-%, vorzugsweise bei 0,2 bis 0,3 Gew.-% erhalten.
Modifizierte Zusammensetzung (2) enthaltend
mindestens ein Additiv von Oxiden von W und Mo
mindestens ein Additiv von Oxiden von W und Mo
Die Grundzusammensetzung des keramischen Dielektrikums gemäß der Erfindung kann mindestens ein
Additiv enthalten, welches aus Wolframoxid und Molybdänoxid besteht. Der Anteil der entsprechenden
Metalloxide ist geringer als 2,0 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht der Grundzusammensetzung des keramischen
Dielektrikums, wobei die Oxide aus Wolframtrioxid (WO3) und Molybdäntrioxid (MOO3) bestehen.
Eine solche modifizierte Zusammensetzung ist vorteilhaft gegenüber der Grundzusammensetzung in
bezug auf den spezifischen Widerstand, die Dauerhaftigkeit des Isolationswiderstandes unter Lastbedingungen
und in bezug auf die Sintereigenschaften. Es wird angenommen, daß sich diese besseren Eigenschaften
aufgrund folgender Umstände ergeben. Während der Reaktion in fester Phase beim Sintern der Metalloxidmischung
bildet ein Zwischenprodukt von Wismuttrioxid und Molybdäntrioxid oder Wolframtrioxid eine flüssige
Phase. Das gesinterte Produkt wird hierdurch dichter und weist eine feinere Kristallstruktur auf. Weiterhin
werden Unreinheiten, wie beispielsweise Natriumionen (Na1 + ), welche im Metalloxidausgangsmaterial enthalten
sind und welche einen schlechten Einfluß auf die elektrische Leitfähigkeit haben, kombiniert mit Molybdänionen
und/oder Wolframionen, wobei diese Kombination substituiert ist für Teile von Wismutionen (Bi3+)
und Titanionen (Ti4+).
Um mindestens einen kleinen Vorteil zu erzielen, müssen lediglich sehr kleine Beträge von Molybdänoxid
oder Wolframoxid der Zusammensetzung beigegeben werden. Es sollten jedoch mindestens 0,01 Gew.-% von
Molybdäntrioxid MOO3 und Wolframtrioxid WO3 beigegeben
werden. Wenn der Anteil von Molybdänoxid und Wolframoxid 0,5% übersteigt dann wird nur noch eine
unwesentliche Verbesserung der Eigenschaften festgestellt Beträgt der Anteil mehr als 2,0Gew.-%, dann
werden die elektrischen Eigenschaften schlecht Deshalb beträgt die Obergrenze 2,0 Gew.-%. Optimale
Resultate werden erhalten bei einer Zugabe im Bereich von 0,01 % bis 0,5 Gew.-%.
Modifizierte Zusammensetzung (3), Bleititanat
enthaltend
enthaltend
Die Grundzusammensetzung des keramischen Di elektrikums kann Bleititanat in einem Betrag von 0,1 bi:
10,0MoI, vorzugsweise 0,1 bis 2,5 Mol pro Mol dei
Grundzusammensetzung des keramischen Dielektri kums gemäß der Formel
enthalten.
Eine solche modifizierte Zusammensetzung weist ir einer Reihe von Punkten bessere Eigenschaften als die
Grundzusammensetzung auf. Als erstes beträgt dit optimale Sintcrtcmperaiur 950 bis 11000C, das heißt
etwa 1000C bis 150°C weniger als diejenige bei dei
Grundzusammensetzung. Als zweites ist die Dielektrizi tätskonstante höher. Beispielsweise beträgt die Dielek
trizitätskonstante einer Zusammensetzung für eir zweischichtiges keramisches Dielektrikum etwa 140
Diese Dielektrizitätskonstante wächst auf 200 bis 68C an, wenn mindestens ein Additiv von Sr, Ba und Pb unc
mindestens ein Additiv von Ta, Nb und Sb beigegeber wird. Ein weiteres Anwachsen auf 230 bis 860 wire
festgestellt bei einer Zugabe von Bleititanat. Als drittes ist der dielektrische Verlust gering. Der Dielektrische
Verlustfaktor (tan δ) liegt unter 2,5%, insbesondere unter 1,0%, wenn der Anteil von Bleititanat 1,0 bis
2,0 Mol pro Mol der Grundzusammensetzung beträgt
jo Viertens ist die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
gegenüber Temperaturänderungen sehr gering Der Koeffizient der Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit
von Temperaturänderungen (es · TC) liegt im
Bereich von ±2% bis ± 15% innerhalb eines Temperaturbereichs von -55° bis +125°C. Die Abhängigkeit
der Dielektrizitätskonstante von Temperaturänderungen, welche mit ε5 ■ TC angegeben sind, stellt sich als
Bereich der Kapazitätsabweichung in Prozent wie folgt dar:
TC =
C 11111x
—
2S° C
O.vc
C„„„ - C
C„„„ - C
χ 100 (%)
-25'C
wobei C25C die bei 25° C gemessene Kapazität und CmaA
und Cmin die maximale Kapazität und die minimale
Kapazität gemessen innerhalb eines Temperaturbereichs von -55° C bis +1250C darstellen.
Die Wirkung von Bleititanat auf die Verbesserung der Dielektrizitätskonstante und auf die Verminderung des
dielektrischen Verlustfaktors tan<5 ist in Fig.4 dargestellt
Die in F i g. 4 gezeigen Daten wurden erhalten bei einer Zusammensetzung, weiche Strontium als Me
(X=I1O), Niob und Tantal als R (^= 1,0) und PbTiO3
enthielt Alpha zeigt eine Molzahl von PbTiO3 an, welche pro Mol der Grundzusammensetzung beigefügt
wurde. Die F i g. 4 zeigt daß die Dielektrizitätskonstante infolge der Beigabe von PbTiO3 hoch ist speziell
wenn das Atomverhältnis von Nb/(Nb+Ta) etwa 03 bis 1,0 ist Weiterhin ist der Dielektrizitätsverlust bemerkenswert
verringert durch die Kombination mit PbTiOj.
Durch Röntgendiffraktometrie wurde bestätigt daß,
wenn Bleititanat in der Grundzusammensetzung des keramischen Dielektrikums in einem Betrag kombiniert
ist, das Molverhältnis von Bleititanat zur Grundzusammensetzung der Formel
Bi4-,MeZTi3-,RyOi2
ein ganzzahliges, wie 1 oder 2 ist, die resultierende modifizierte Zusammensetzung des keramischen Dielektrikums
eine Zweischichtstruktur aufweist.
Bi4-»Me,Ti3-j RyO i2 + PbTiO3
PbBi4-,
+ 2 PbTiO3
Wenn das Molverhältnis von Bleititanat zur Grundzusammensetzung gemäß der obigen Formel nicht ein
ganzzahliges ist, d. h. das Verhältnis der beiden Anteile ist nicht so chemisch stoichiometrisch, um eine
Zweischichtstruktur zu bilden, dann ergibt sich eine resultierende Zusammensetzung in der Form eines
gemischten Kristalls zusammengesetzt aus einer Zweischichtstruktur und Bleititanat. Die modifizierte Zusammensetzung
des keramischen Dielektrikums besitzt jedoch zufriedenstellende Eigenschaften unabhängig
von der Art der Kristallstruktur.
Modifizierte Zusammensetzung (4), enthaltend
Bleititanat und mindestens ein Additiv von
Molybdänoxid und Wolframoxid
Die bei der Herstellung der modifizierten Zusammensetzungen (1) bis (3) benutzten Additive können in
Kombination mit zwei oder mehr Additiven in die Grundzusammensetzung eingebaut sein, um kombinierte
Wirkungen zu erhalten.
Eine bevorzugte Zusammensetzung besteht im wesentlichen aus
1. Wismuttitanat mit Substituenten entsprechend der Formel
Bi4-xMeZn3_,R,O,2,
2. Bleititanat in einem Anteil von 0,1 bis 10 Mol pro Mol der vorgenannten Grundzusammensetzung
und
3. Wolframoxid und/oder Molybdänoxid in einem Anteil von 0,01 bis 2.0 Gew.-°/o bezogen auf das
Gewicht der vorgenannten Grundzusammensetzung und bestehend aus Wolframtrioxid (WO3) und
Molybdäntrioxid (MoO3). Diese bevorzugte Zusammensetzung
weist die Vorteile sowohl der modifizierten Zusammensetzung (2) als auch dencni^en nach ^3^ auf. Diese bevorzugte Zusammensetzung
besitzt eine höhere Dielektrizitätskonstante, einen verminderten dielektrischen Verlust,
eine verminderte Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante in bezug auf Temperaturänderungen,
verbesserte Sintereigenschaften, einen höheren spezifischen Widerstand und eine höhere Durchschlagsspannung.
Die Wirkung von Molybdänoxid und/oder Wolframoxid bezüglich der Verbesserung der Sintereigenschaften
ist in Fig.5 dargestellt. Die Daten nach Fig.5
wurden erhalten bei einer Zusammensetzung bestehend aus einer Zweischichtstruktur der Formel
PbBi3SrTi3(Nb0J ■
und Molybdäntrioxid oder Wolframtrioxid. Wie der Fig.5 zu entnehmen ist, erreichen die Porosität, die
Korngröße und die Dichte zufriedenstellende Werte oberhalb einer Zugabe von 0,01 Gew.-% von MoO3 und
WO3, wobei diese Werte näherungsweise konstant werden, wenn der Anteil von MoO3 oder WO3
0,5 Gew.-% erreicht. Steigt der Anteil von MoO3 oder WO3 über 2,0 Gew.-% an, dann werden andere
Eigenschaften schlecht.
Die Zusammensetzungen eines keramischen Dielektrikums gemäß der vorliegenden Erfindung werden wie
ίο folgt hergestellt. Feinzerteilte Partikel oder Puder der
entsprechenden Metalloxide werden miteinander vermischt und in eine geeignete Form, beispielsweise in
Tablettenform, gebracht. Das so in Form gebrachte Pulver wird bei einer Temperatur von 500° bis 1000°C
für 0,5 bis 5 Stunden vorgesintert. Das vorgesinterte Produkt wird sodann in feine Partikelchen oder Pulver
pulverisiert und sodann in eine geeignete Form gebracht, wobei ein Bindemittel verwendet werden
kann oder nicht. Das so in Form gebrachte Pulver wird sodann bei einer Temperatur von 900°C bis 12000C für
0,5 bis 8 Stunden gesintert. Das vorerwähnte Vorsintern und das darauffolgende Pulverisieren kann vor dem
eigentlichen Sintern wiederholt werden.
Anstelle von Metalloxiden können die Metalle auch in Form von Karbonatsalzen, Salzen einer organischen
Säure oder Hydroxiden eingebracht werden.
Nachfolgend werden die Vorteile der Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums gemäß der
vorliegenden Erfindung zusammengefaßt. Erstens ist die
so optimale Sintertemperatur geringer als bei dem bekannten keramischen Dielektrikum des Typs BaTiO3.
Die gesinterte keramische Zusammensetzung weist verbesserte keramische Eigenschaften gegenüber diesen
bekannten keramischen Dielektrika auf. Zweitens
j5 ist sowohl die Durchschlagsspannung als auch der
Isolationswiderstand hoch und die Last-Dauerfestigkeit
des Isolierwiderstandes bei hohen Temperaturen ist gut.
Da das keramische Dielektrikum eine hohe Dichte
aufweist und relativ dünn hergestellt werden kann, beispielsweise 50 Mikron oder weniger, ist es besonders
geeignet zur Herstellung von kompakten Kondensatoren großer Kapazität, wie beispielsweise Filmkondensatoren
oder Laminarkondensatoren. Bei solchen Laminarkondensatoren kann die innere Elektrode aus
Edelmetallen bestehen, beispielsweise einer Silberpalladiumlegierung, da dies wegen der niederen Sintertemperatur
möglich ist. Bei den bekannten BaTiO3 keramischen Laminarkondensatoren muß Platin oder
eine Platinpalladiumlegierung verwendet werden, während bei Laminarkondensatoren mit einem keramischen
Dielektrikum gemäß der vorliegenden Erfindung Silberpalladiumlegierungen verwendet werden können,
deren Silberanteil etwa 90 Gew.-% beträgt. Die Dicke des Keramikkörpers bei Laminarkondensatoren kann
auf näherungsweise 20 Mikron vermindert werden, was der Hälfte oder einem Drittel der Dicke der BaTiO3
Keramikschicht bei den bekannten Kondensatoren entspricht.
Die keramischen Dielektrika gemäß der vorliegenden Erfindung weisen eine geringere Abhängigkeit der
Dielektrizitätskonstante gegenüber Temperaturänderungen über einen weiten Temperaturbereich und einen
verminderten dielektrischen Verlust auf.
Obwohl die Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums gemäß der vorliegenden Erfindung eine
niedere Dielektrizitätskonstante von etwa 200 bis 800 aufweist, sind seine dielektrischen Eigenschaften nicht
schlechter anzusehen als diejenigen eines BaTiO3
keramischen Dielektrikums, das eine Dielektrizitätskonstante von etwa 600 bis 2040 aufweist. Der Grund
hierfür ist darin zu sehen, daß das keramische Dielektrikum gemäß der Erfindung dünner herstellbar
ist und eine bessere Zuverlässigkeit aufweist.
10
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen weiter erläutert. In den Beispielen sind die
Prozentzahlen Gewichtsprozente und die mit einem Stern versehenen Beispiele stellen Vergleichsbeispiele
dar.
Dieses Beispiel illustriert die Grundzusammensetzung des keramischen Dielektrikums.
Es wurde feinverteiltes Puder von
Wismuttrioxid B12O1,
Titandioxid T1O2, Strontiumkarbonat SrCOj,
Bariumkarbonat BaCOj,
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid Ta2Os,
NiobpentoxidNb2Osund
Antimonpentoxid Sb2U5
verwendet. Die verschiedenen Zusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt:
Die feinen Puder der Metalloxide oder Karbonate wurden miteinander vermischt und zu Tabletten
geformt. Jede Tablette wurde zwei Stunden bei 800°C vorgesintert. Die vorgesinterten Tabletten wurden
sodann zu Puder pulverisiert, wobei die Teilchengröße bei Verwendung eines Kugelmahlwerks einige Mikron
betrug. Nachdem dem Puder ein Bindemittel zugefügt wurde, wurde das Puder sodann zu Scheiben mit einem
Durchmesser von 15 mm und einerDicke von 1,0 mm gepreßt. Diese Scheiben wurden sodann bei Luftatmosphäre
ein bis zwei Stunden bei 1000° bis 12000C gesintert. Jede Scheibe wurde danach mit Silberelektroden
plattiert und die elektrischen und dielektrischen Eigenschaften gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle
I wiedergegeben.
1*) | 0 | - |
2*) | 0,3 | Sr |
3 | 0,4 | Sr |
4 | 0,8 | Sr |
5 | 0,9 | Sr |
6 | 1,0 | Sr |
7 | 1,2 | Sr |
8 | 1,4 | Sr |
9 | 1,7 | Sr |
10 | 2,0 | Sr |
11*) | 2,2 | Sr |
12 | 0,4 | Sr |
13 | 0,8 | Sr |
14 | 1,0 | Sr |
15 | 1,1 | Sr |
16 | 1,2 | Sr |
17 | 1,4 | Sr |
18 | 1,7 | Sr |
19 | 2,0 | Sr |
20*) | 2,2 | Sr |
21 | 0,8 | Sr |
22 | 0,9 | Sr |
23 | 1,0 | Sr |
24 | 1,0 | Sr |
R | Dielektri | tan δ | Spezif. | f% · /S | 125 C) | Sintertem |
zitätskon | Widerstand | -10 | peratur | |||
stante | " | - 7 | ||||
f. | (S) | (ohm cm) | (-55- | - 6 | ( C) | |
- | 140 | 2,6 | 2 X 10" | +20 | - 6 | 1200 |
Ta | 150 | 0,9 | 9 x 1012 | + 15 | - 6 | 1200 |
Ta | 200 | 1,2 | 3 X 10" | + 12 | - 8 | 1100 |
Ta | 500 | 2,4 | 3 X 10" | + 10 | - 8 | 1100 |
Ta | 530 | 1,4 | 5 x 10" | + 9 | - 6 | 1100 |
Ta | 500 | 1,1 | 9 X 10" | + 2 | - 6 | 1100 |
Ta | 410 | 0,4 | 2 X 1014 | + 6 | - 8 | 1100 |
Ta | 350 | 0,4 | 7 X 10" | + 2 | -10 | 1100 |
Ta | 270 | 0,3 | 5 X 10" | + 0 | -16 | 1130 |
Ta | 180 | 0,3 | 9 X 1012 | + 1 | - | 1130 |
Ta | 140 | 0,3 | 4 X 1012 | + 5 | - | 1130 |
Nb | 210 | 1,8 | 5 X 10" | + 16 | -15 | 1100 |
Nb | 370 | 2,5 | 2 X 10" | - | -11 | 1100 |
Nb | 600 | 2,5 | 4 x I0:' | - | -10 | 1100 |
Nb | 654 | 2,3 | 2 X 10" | + 6 | -10 | 1100 |
Nb | 600 | 1,9 | 5 x 10" | + 2 | - 3 | 1100 |
Nb | 450 | 0,4 | 2 X 1014 | + 0 | -10 | 1100 |
Nb | 280 | 0,1 | 1 X 1014 | + 4 | -10 | 1100 |
Nb | 187 | 0,1 | 8 X 10" | + 3 | -12 | 1100 |
Nb | 140 | 0,1 | 4 X 10" | + 6 | -15 | 1100 |
/Nb 0,51 I Ta 0,5 J |
570 | 2,0 | 5 X 10" | + 4 | -15 | 1100 |
INb 0,51 \Ta 0,5 I |
560 | 2,5 | 2 X 10" | +15 | 1100 | |
/Nb 0,91 ITa 0,1 I |
640 | 2,5 | 2 X 10" | +16 | 1100 | |
/Nb 0,7 \ I τ- η 1 f |
680 | 2,5 | 5 X 10" | +10 | UOO | |
12
Fortsetzung
Probe .ν = ν
Mc
Dielektrizitätskon stante
cs
tan ö
Spezif.
Widerstand
Widerstand
(ohm cm)
es ■ TS Sintertem-
(%) peratur
(-55-125 C) ( C)
25 | 1,0 | Sr | I Nb 0,51 \ Ta 0,5 I |
26 | 1,0 | Sr | I Nb 0,4) ITa 0,6 I |
27 | 1,0 | Sr | I Nb 0,3 ITa 0,7 / |
28 | 1,0 | Sr | I Nb 0.11 \TaO,9i |
29 | 1,1 | Sr | I Nb 0,5 \ \Ta 0,5 I |
30 | 1,4 | Sr | |NbO,5l \Ta 0,5 I |
31 | 1,7 | Sr | I Nb 0,51 iTa 0,5 ί |
32 | 1,0 | Pb | |Nb0,5\ I Ta 0,5 I |
33 | 1,0 | Ba | lNbO,5\ I Ta 0,5 I |
34 | 1,0 | I Sr 0,5 { IPb 0,5 I |
I Nb 0,5\ iTa 0,5 1 |
35 | 1,0 | I Sr 0,5 1 IPb 0,5 I |
I Nb 0,51 |
36 | 1,0 | I Sr 0,5 1 I Pb 0,5 1 |
I Nb 0,51 I Ta 0,5 I |
37 | 1,0 | Sr | I Nb 0,51 \ Sb 0,5 f |
38 | 1,0 | Pb | I Nb 0,5 \ 1 Sb 0,5 I |
39 | 1,0 | Ba | lNbü,5\ ISb 0,5 I |
640
600 570 550 540
410 290 540 550 530 620 640 620 630 630 2,6
2,41
2,03
2,03
1,5
2,2
2,2
0,3
0,2
2,03
2,24
0,2
2,03
2,24
2,11
2,20
2,04
2,00
2,02
2,20
2,04
2,00
2,02
2,03
X 1015
X 1015
x 10iS
x 1014
x ΙΟ11
x ΙΟ11
x 1014
x 1014
x ΙΟ11
x ΙΟ11
x 1013
x I014
x 1014
x 1014
x 1014
X 1014
X 1014
X 1014
X 1014
+ 4
+ 3
+ 1
+ 1
+ 0
+ 0
+ 0
+ 3
+ 1
+ 1
+ 2
+ 2
+ 2
+ 0
+ 2
+ 1
+ 1
+ O
+ 2
+ 1
+ 1
+ O
+ 2
-15 1100
-12 1100
-11 1100
- 8 1100
- 3 1100
- 8 1100
- 2 1100
-12 1070
-13 1100
-12 1070
-13 1100
-14 1070
- 6 1100
- 8 1070
-12 1100
Bemerkung: *) Vergleichsproben.
Dieses Beispiel illustriert die elektrischen Eigenschaften eines Lan markonuensaiors, weicher von einem
keramischen Dielektrikum der Grundzusammensetzung hergestellt wurde.
Schichten des keramischen Dielektrikums gemäß der Grundzusammensetzung nach der Formel
■ Ta0.6)O,2
wurden gemäß Beispiel 1 herausgestellt. Zwischen zwei solchen Schichten wurde eine Paste als innere Elektrode
aufgebracht, bei welcher der Metallanteil aus 70% Silber und 30% Palladium bestand. Diese Laminate
wurden bei 700° C in oxidativer Atmosphäre vorgesintert,
um die organischen Materialien auszutreiben und sodann gesintert bei 1100° C über eine Dauer von 2
Stunden. Es wurden zwei Arten von Laminaten hergestellt, nämiich ein 20 Mikron und ein 50 Mikron
starkes, jeweils gemessen nach dem Sintern. Anschließend wurden die Laminate mit äußeren Elektroden
versehen, so daß sich Laminarkondensatoren ergaben. Diese Laminarkondensatoren wurden getestet bezüglich
ihres Isolationswiderstandes und bezüglich der Gleichspannungsdurchschlagsspannung (Vbd)- Die Resultate
sind in Tabelle II wiedergegeben.
bo Zu Vergleichszwecken wurden zwei bekannte Laminarkondensatoren
hergestellt, von denen der eine ein kristallines Glasdielektrikum und eine innere Goldelektrode
aufwies, während der andere ein BaTiO3 Keramikdielektrikum und eine innere Elektrode aus
70% Platin und 30% Palladium besaß. Diese beiden Laminarkondensatoren wurden in entsprechender Weise
bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften getestet. Die Resultate sind in Tabelle 11 wiedergegeben.
Dielektrisches Material
Dicke der Keramikschicht 50 microns
Eigenschaften
Isolations- V1
widerstand
(ohm) (V)
BD 20 microns
lsolationswiderstand
(ohm)
Elektrodenzusammen
setzung
setzung
(V)
Sintertempe
ratur
ratur
(Q
Bi3SrTi2(Nb04 Ta06)0,2 | 3X | 10" | 3,7( |
Keramik | |||
Kristallines Glas*) | 1,4 | X 10" | 300 |
BaTiO3-Keramik*) | 1,0 | χ ίο10 | 200 |
Bemerkung: *) Vergleichsproben. |
7 X 10'-
1,200
Ag: 70 | 1,100 |
Pd :30 | |
Au | 1,000 |
Pt :70 | 1,370 |
Pd :30 |
Wie der Tabelle 11 zu entnehmen ist, weist ein Laminarkondensator mit dem erfindungsgemäßen keramischen
Dielektrikum eine Durchschlagsgleichspannung auf, welche zehn und fünfmal größer ist als bei den
bekannten Laminarkondensatoren, wenn die Keramikschicht 50 Mikron bzw. 20 Mikron dick ist. Weiterhin ist
der lsolationswiderstand größer als bei den bekannten Kondensatoren, selbst wenn die Keramikschicht nur 20
Mikron beträgt.
Die Abhängigkeit der elektrostatischen Kapazität gegenüber Temperaturänderungen betrug lediglich
+ 3% bis —12% über einen Temperaturbereich vor -55° bis +125° C. Dies ist gleich durch ε5 · TC, wie ir
Tabelle I geze;3!t.
Bei dem bekannten keramischen Laminarkondensa tor mußte als innere Elektrode Platin oder ein«
Platinpalladiumlegierung verwendet werden. Bei den keramischen Laminarkondensator mit einem Dielektri
kum gemäß der Erfindung kann dagegen einf Silberlegierung verwendet werden, welche maximal au:
90% Silber und minimal aus 10% Platin oder Palladiun besteht.
Dieses Beispiel stellt die modifizierte Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums nach (1) dar.
Es wurden feinverteilte Puder aus
Wismuttrioxid ΒΪ2Ο3,
Titandioxid TiO2,
Strontiumkarbonat SrCXh,
Bariumkarbonat BaCO3.
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid Ta2Os,
Antimonpentoxid Sb2Os,
Titandioxid TiO2,
Strontiumkarbonat SrCXh,
Bariumkarbonat BaCO3.
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid Ta2Os,
Antimonpentoxid Sb2Os,
Mangandioxid MnO2.
Eisenoxid Fe2O*
Kobaltoxid CoO.
4(i Nickeloxid NiO und
Eisenoxid Fe2O*
Kobaltoxid CoO.
4(i Nickeloxid NiO und
Chromtrioxid Cr2Oj
verwendet. Hierbei wurden verschiedene Zusammen Setzungen hergestellt und bezüglich ihrer elektrischei
und dielektrischen Eigenschaften entsprechend Beispie 1 getestet. Die Resultaie sind in Tabelle III wiedergege
ben.
Probe- χ = ν
Me2
Me5
Zusätze und ihr Anteil |
0 | Dielet;- trizit. Konstante |
tan δ | Spez. Widerst. |
f · TC | -15 | Sintertem peratur |
0,1 | (%) | (ohm · cm) | (%) | -13 | (C) | ||
- | 0,2 | 640 | 2,6 | 2 X 10" | + 4 | -U | 1100 |
MnO2 | 0,3 | 630 | 2,0 | 4 X 10" | + 4 | -10 | 1100 |
MnO2 | 0,5 | 630 | 1,5 | 5 X 10" | + 4 | -14 | 1060 |
MnO2 | 0,7 | 620 | 1,3 | 3 x 10" | + 4 | _ | 1060 |
MnO2 | 620 | 2,5 | 1 x 10" | + 4 | 1050 | ||
MnO, | 605 | 4,5 | 3 x 10'- | _ | 1050 | ||
25 | 1,0 | Sr |
40 | 1,0 | Sr |
41 | 1,0 | Sr |
42 | 1,0 | Sr |
43 | 1,0 | Sr |
44*) | 1,0 | Sr |
/Nb 0,5 \ ITa 0,5 J Nb 0,5 \ Ta 0,5 I /Nb 0,5 1
ITa 0,5 j /Nb 0,5 1 ITa 0,5 J /Nb 0,5 1 ITa 0,5 J
/Nb 0,5 1 ITa 0,5 I
χ =y | Me2+ | 15 | 25 49 891 | 0,2 | Dielek- tan <5 triziL Konstante |
(%) | 1 | Spez. Widerst |
6 | f TC | -11 | Sintertem- peratur |
|
0,2 | r, | 1,5 | (ohm ■ cm | (%) | -11 | (C) | |||||||
Fortsetzung | 1,0 | Sr | Me5+ | Zusätze und ihr Anteil |
0,2 | 625 | 1,4 | 4 X 1015 | + 4 | -10 | 1060 | ||
Probe- Nr. |
1,0 | Sr | 0,2 | 630 | 1,4 | 5 X ΙΟ15 | + 4 | -11 | 1060 | ||||
1,0 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0 5 1 |
Fe2O3 | 0,11 0 1/ |
630 | 1,5 | 3 X 10" | + 4 | -10 | 1060 | |||
45 | 1,0 | Sr | I Λ U VT)·' J /Nb 0,51 ITa 0,5 / |
CoO | 0,1} 0,1/ 0,1 0,1/ o,il 0,1/ 0,11 0,1/ |
630 | 1,5 | 4 X 10'5 | + 4 | -11 -11 -11 -11 |
1060 | ||
46 | 1,0 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 / |
NiO | 0 | 625 | 1,4 1,4 1,4 1,4 |
4 X 1015 | + 4 | - 6 | 1060 | ||
47 | Ό Ό Ό Ό | Sr Sr Sr Sr |
/Nb 0,5} ITa 0 5 I |
Cr2O3 | 0,2 | 630 630 630 630 |
1,2 | 3 X 10'5 5 X 10" 4 X 10" 5 X 10" |
+ 4 + 4 + 4 + 4 |
- 6 | 1060 i 1060 1 1060 I 1060 1 |
||
48 | 0,4 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 / |
/MnO2 IFe2O3 |
0 | 200 | 0,2 | 3 X IO" | +12 | - 8 | 1100 I | ||
49 | 0,4 | Sr | iNb0,5l lTa 0,5 / I Nb 0,51 lTa 0,5 ( iNb0,5l I Ta 0,5 / INb 0,5 \ ITa 0,5 j |
/MnO2 ICoO /MnO2 INiO IMnO, ICoO /Cr2O3 INiO |
0,2 | 200 | 1,1 | 2 X 10° | +12 | - 8 | 1050 I | ||
50 51 52 53 |
1,0 | Sr | Ta | - | 0 | 500 | 0,2 | 9 x 10" | + 2 | - 8 | 1100 I | ||
3 | 1,0 | Sr | Ta | MnO2 | 0,2 | 498 | 0,3 | 1 X 10M | + 2 | - 8 | 1050 Ii | ||
54 | 2,0 | Sr | Ta | - | 0 | 180 | 0,07 | 9 x 10'- | + 1 | - | 1130 I | ||
6 | 2,0 | Sr | Ta | MnO2 | 0,2 | 180 | 2,5 | 3 x 10" | + 1 | -15 | 1050 Il | ||
55 | 1,0 | Sr | Ta | - | 0 | 600 | 1,2 | 4 x 10" | - | - 3 | 1100 % | ||
10 | 1,0 | Sr | Ta | MnO2 | 0,2 | 600 | 0,1 | 5 x 10" | + 14 | - 3 | 1050 I | ||
56 | 2,0 | Sr | Nb | - | 0 | 187 | 0,05 | 8 x 10" | + 3 | -12 | HOC Ij | ||
14 | 2,0 | Sr | Nb | MnO2 | 0,2 | 185 | 2,03 | 1 x 10'" | + 3 | -10 | 1050 I | ||
57 | 1,0 | Pb | Nb | - | 0 | 540 | 0,98 | 7 x 10" | + 2 | -13 | 1070 t | ||
19 | 1,0 | Pb | Nb | MnO2 | 0,2 | 530 | 2,24 | 5 x ΙΟ13 | + 2 | -12 | 1040 I | ||
58 | 1,0 | Ba | [Nb 0,5) 1 Ta 0,5 I |
- | 0 | 550 | 1,12 | 4 x 10" | + 2 | - 6 | 1100 I | ||
32 | 1,0 | Ba | /Nb 0,5\ ITa 0,5 j |
MnO3 | 0,2 | 545 | 2,00 | 5 x 10" | + 2 | - 7 | 1050 % | ||
59 | 1,0 | Sr | /Nb 0,51 1 Ta 0,5 I |
- | 0 | 620 | 1,02 | 8 x 10'" | + 1 | - 8 | 1100 } | ||
33 | 1,0 | Sr | /Nb 0,51 \Ta 0,5 / |
MnO2 | 0,2 | 620 | 2,02 | 4 X ΙΟ14 | + 1 | - 9 | 1050 i | ||
60 | 1,0 | Pb | /NbO,5\ ISb 0,5 j |
- | 0 | 630 | 1,03 | 4 X 10'" | + 0 | -12 | 1070 - | ||
\7 | 1,0 | Pb | /Nb 0,51 1 Sb 0,5 J |
MnO3 | 0,2 | 632 | 2,03 | 5 X 10'" | + 0 | -12 | 1050 > | ||
61 | 1,0 | Ba | ί Nb 0,51 I Sb 0,5 J |
- | 630 | 1,02 | 4 x ΙΟ14 | + 2 | 1100 | ||||
38 | 1,0 | Ba | /Nb 0,51 I Sb 0,5 / |
MnO, | Beispiel 4 Dieses Beispiel stellt ein keramisches Dielektrikum mit der modifizierten Zusammensetzung (2) dar. Verwendet wurden feinverteiltc Puder von |
630 | 5 X 10'" | + 2 | 1050 | ||||
62 | /Nb 0,51 1 Sb 0,5 J |
- | |||||||||||
39 | I Nb 0,51 \ Sb 0,5 I |
MnO3 | Wismuttrioxid B12O3 Titandioxid TiO2, Strontiumkarbonal SrCO3, Bariumkarbonat BaCOi, |
||||||||||
63 | Bemerkung: *) Vergleichsproben. | ||||||||||||
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid Ta20s,
Antimonpentoxid SbzOs,
Wolframtrioxid WO3 und
Molybdäntrioxid MOO3.
Tantalpentoxid Ta20s,
Antimonpentoxid SbzOs,
Wolframtrioxid WO3 und
Molybdäntrioxid MOO3.
18
Es wurden verschiedene Mischungen hergestellt und bezüglich ihrer elektrischen und dielektrischen Eigenschaften
in der gleichen Weise getestet wie in Beispiel 1 ausgeführL Die spezifischen Widerstände in Tabelle IV
dargestellt
Probe-Nr.
Me
Nb
Zusätze (Gew.-0/»)
MoO3 WO3
Spez. Wid. (ohm · cm)
25 | 1,0 | Sr | ) | ) | — | — |
64 | 1,0 | Sr | ) | ) | 0,1 | - |
65 | 1,0 | Sr | ) | ) | 0,2 | - |
66 | 1,0 | Sr ( | ) | ) | 0,3 | - |
67 | 1,0 | Sr ( | Sr 0 | 0,5 | - | |
68 | 1,0 | Sr ( | Sr 0 | 0,6 | - | |
12 | 0,4 | Sr | - | - | ||
69 | 0,4 | Sr | 0,1 | - | ||
70 | 0,4 | Sr | 0,2 | - | ||
71 | 0,4 | Sr | 0,3 | - | ||
72 | 0,4 | Sr | Sr 0,5 0,5 | 0,5 | - | |
73 | 0,4 | Sr | Sr ( | 0,6 | - | |
10 | 2,0 | Sr ( | ),5 ( | - | - | |
74 | 2,0 | Sr ( | ),5 | 0,1 | - | |
75 | 2,0 | Sr ( | 0,2 | - | ||
76 | 2,0 | Sr ( | 0,3 | - | ||
77 | 2,0 | 3,5 ( | 0,5 | - | ||
78 | 2,0 | 3,5 ( | 0,6 | - | ||
79 | 1,0 | 3,5 ( | - | 0,2 | ||
80 | 1,0 | 3,5 t | 0,1 | 0,1 | ||
3,5 ( | ||||||
3,5 ( | ||||||
( | ||||||
3,5 | ||||||
3,5 | ||||||
3,5 | ||||||
),5 | ||||||
),5 | ||||||
3,5 | ||||||
) | ||||||
0 | ||||||
( | ||||||
( | ||||||
( | ||||||
( |
2,0 X 1015 4,0 X 10!5
5,5 x 1015 6,0 X 1015 7,0 x 10ls
7,0 x 1015 5,0 X 1013 8,5 x 10i3
1.2 x 1014
1.4 X 1014
1.5 X 1014 1,5 x 10'4
9,0 x 1012 1,7 X 1011
2.3 x 10L1 2,7 x 1013
3,2 x 1013 3,2 x 10" 5,5 X 1015
6,0 x ΙΟ15
Unter Verwendung der Zusammensetzungen nach Proben Nr. 25, 64 bis 68, 79 und 80 wurden keramische
Laminarkondensatoren hergestellt nach der in Beispiel 2 beschriebenen Weise. Die Dicke der Keramikschicht
bei den Laminarkondensatoren betrug 20 Mikron. Die Laminarkondensatoren wurden getestet bezüglich ihrer
Last-Dauerfestigkeit des Isolationswiderstandes bei hohen Temperaturen. Dies bedeutet, daß der Isolationswiderstand
gemessen wurde zuvor und nachdem der Laminarkondensator bei 125°C 2000 Stunden lang an
einer Gleichspannung von 100 Volt angelegt war. Die Resultate sind in Tabelle V und F i g. 6 dargestellt, wobei
die Linien 1 und 2 die Proben 65 und 25 bedeuten.
Zu Vergleichszwecken wurde ein keramischer BaTiO3 Laminarkondensator von Beispiel 2 entsprechend
getestet. Die Resultate sind in F i g. 6 durch die Linie 3 verdeutlicht.
Probe
Nr.
Nr.
Zusätze (Gew.-%) MoO3 WO3
ursprünglich nach 2000
Stunden
25 | - | - | 2,0 | X | 1012 | 0,8 | X | 1012 |
64 | 0,1 | - | 4,5 | X | 1012 | 4,5 | X | 1012 |
65 | 0,2 | - | 6,0 | X | 1012 | 6,0 | X | 1012 |
66 | 0,3 | - | 6,0 | X | 1012 | 6,0 | X | 10" |
67 | 0,5 | - | 7,0 | X | 1012 | 7,0 | X | 1012 |
68 | 0,6 | - | \o | X | 1012 | 7,0 | X | 1012 |
79 | - | 0,2 | o,0 | X | 1012 | 6,0 | X | 1012 |
80 | 0.1 | 0.1 | 6.0 | X | 1012 | 6.0 | X | 1012 |
Dieses Beispiel stellt ein Keramikdieleklrikum mit
der modifizierten Zusammensetzung (3) dar. Verwendet werden feinverteilte Puder von
Wismuttrioxid Bi2O3,
Titandioxid T1O2,
Strontiumkarbonat SrCOi
Titandioxid T1O2,
Strontiumkarbonat SrCOi
Bariumkarbonat BaCOi
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid Ta2O5,
Niobpentoxid Nb2Os und
5 Antimonpentoxid Sb2O>
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid Ta2O5,
Niobpentoxid Nb2Os und
5 Antimonpentoxid Sb2O>
Es wurden verschiedene Mischungen hergestellt und bezüglich ihrer elektrischen und dielektrischen Eigenschaften
getestet, wie dies bei Beispiel 1 ausgeführt 10 wurde. Die Resultate sind in Tabelle VI wiedergegeben.
Tabelle | VI | Betrag | Me | R | Dielektri | tan δ | Spez. Wider | f« · TC | C) | Sinter |
Probe | χ =y | von | zitäts | stand | (%) | temperatur | ||||
Nr. | PbTiO3 | konstante | - 6 | |||||||
(Mol) | f« | (%) | (ohm · cm) | (-55-125 | - 4 | (C) | ||||
0 | - | _ | 140 | 2,6 | 2 X 10" | - 8 | 1200 | |||
1*) | 0 | 0 | Sr | Ta | 200 | 1,2 | 3 X 1013 | +12 | - 6 | 1100 |
3 | 0,4 | 1,0 | Sr | Ta | 300 | 1,0 | 1 X 1014 | + 10 | - 4 | 980 |
81 | 0,4 | 0 | Sr | Ta | 500 | 1,1 | 9 X 1013 | + 2 | - 4 | 1100 |
6 | 1,0 | 1,0 | Sr | Ta | 540 | 0,5 | 1 X 10'4 | + 0 | - | 980 |
82 | 1,0 | 2,0 | Sr | Ta | 550 | 0,5 | 1 X 10'4 | + 0 | -15 | 980 |
83 | 1,0 | 2,5 | Sr | Ta | 520 | 1,5 | 4 x 10" | + 0 | -15 | 1040 |
84 | 1,0 | 2,7 | Sr | Ta | 500 | 1,9 | 9 X 10" | - | -14 | 1200 |
85 | 1,0 | 0 | Sr | I Nb 0,51 ITa 0,5 1 |
640 | 2,6 | 2 X 10'5 | + 4 | -13 | 1100 |
25 | 1,0 | 0,05 | Sr | /Nb 0,5 \ ITa 0,5 I |
640 | 2,6 | 2 X 10" | + 4 | -14 | 1100 |
86 | 1,0 | 0,1 | Sr | I Nb 0,51 I Ta 0,5 1 |
650 | 2,3 | 2 X 10" | + 4 | -12 | 1070 |
87 | 1,0 | 0,3 | Sr | I Nb 0,5 \ ITa 0,5 1 |
680 | 1,6 | 2 X 10" | + 4 | -10 | 1040 |
88 | 1,0 | 0,5 | Sr | j Nb 0,51 1 Ta 0,5 / |
700 | 1,1 | 2 X 10" | + 4 | - 6 | 1010 |
89 | 1,0 | 1,0 | Sr | I Nb 0,51 ITa 0,5 I |
750 | 0,9 | 2 X 10" | + 1 | - 6 | 950 |
90 | 1,0 | 1,5 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 [ |
780 | 0,8 | 9 X 10'4 | + 1 | - | 1040 |
91 | 1,0 | 2,0 | Sr | ί Nb 0,51 I Ta 0,5 ) |
790 | 0,8 | 9 x 10'4 | + 0 | -10 | 950 |
92 | 1,0 | 2,5 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 / |
730 | 1,7 | 5 x 10'4 | + 0 | -12 | 1100 |
93 | 1,0 | 2,7 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 j |
650 | 2,4 | 4 X 10'4 | - | -10 | 1200 |
94 | 1,0 | 6,0 | Sr | /Nb 0,51 1 Ta 0,5 I |
510 | 2,0 | 8 X 10'1 | + 0 | -15 | 1200 |
95 | 1,0 | 8,0 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 f |
360 | 2,2 | 4 X 10'·1 | + 0 | -15 | 1200 |
96 | 1,0 | 10,0 | Sr | f Nb 0,51 \Ta 0,5 / |
230 | 2,4 | 1 χ 10" | + 5 | Q O |
1250 |
97 | 1,0 | 12,0 | Sr | /Nb 0,51 \Ta 0,5 / |
160 | 2,7 | 7 x 10'2 | + 10 | -10 | 1260 |
98*) | 1,0 | 0 | Sr | INb 0,71 ITa 0,3 J |
680 | 2,5 | 5 x 1013 | + 10 | 1100 | |
24 | 1,0 | 1,0 | Sr | INbO1Tl \Ta 0,3 / |
800 | 0,9 | 5 x 1014 | + 8 | 950 | |
99 | 1,0 | 2,0 | Sr | /Nb 0,71 ITa 0,3 J |
840 | 0,8 | 5 x ΙΟ14 | + 4 | 950 | |
100 | 1,0 | |||||||||
.ν = y | 21 | Me | Bemerkung: *) Vergleichsproben. | 25 49 | R | 891 | (%) | 22 | Sinter tempera |
|
2,0 | ( C) | |||||||||
1,0 | Betrag von PbTiO., |
Sr | I Nb 0,3} \Ta 0,7 J |
Dielektri- tan δ zitäts- konstante |
0,6 | Spez. Wider- f> · TC stand (%) |
1100 | |||
1,0 | (Mol) | Sr | (Nb 0,3} }Ta 0,7 j |
0,5 | (ohm ■ cm) (-55-125 C) | 950 | ||||
1,0 | 0 | Sr | (Nb 0,3} ITa 0,7 / |
570 | 2,5 | 3 X 10" + 1 -11 | 950 | |||
1,0 | Sr | Nb | 750 | 1.0 | 4 X 10'" +0 - 8 | 1100 | ||||
2,0 | Sr | Nb | 860 | 0,8 | 4 X 10'" +0 - 4 | 980 | ||||
0 | Sr | Nb | 600 | 2,0 | 4X10" | 980 | ||||
1,0 | Sr | Nb | 810 | 2,1 | 3 X 10'" | 1040 | ||||
2,0 | Sr | Nb | 860 | 2,1 | 5X10'" +15 -15 | 1200 | ||||
2,5 | Sr | Nb | 770 | 2,3 | 9 X 10" | 1200 | ||||
6,0 | Sr | Nb | 560 | 2,5 | 7 x 10" | 1250 | ||||
1,0 | 8,0 | Sr | Nb | 420 | 1,2 | 3 X 10" | 1260 | |||
1,0 | 10,0 | Sr | (Nb 0,5} [Ta 0,5 / |
250 | 0,2 | 1 x 10" | 950 | |||
1,0 | 12,0 | Sr | Ta | 150 | 0,2 | 6X10'2 | 980 | |||
1,0 | 1,0 | Sr | Ta | 750 | 0,9 | 2 X 1014 +2 - 8 | 980 | |||
1,0 | 1,0 | Pb | /Nb 0,5} }Ta 0,5 I |
400 | 0,95 | 1 X 10'" +2 - 2 | 950 | |||
,0 | 1,0 | Ba | iNb 0,5} } Ta 0,5/ |
200 | 0,8 | 3 X 10'" +0 - 4 | 980 | |||
,0 | 1,0 | Ba | (Nb 0,51 } Ta 0,5/ |
750 | 0,9 | 2 X 10" + 1 -12 | 980 | |||
1,0 | 1,0 | j Sr 0,5 \ I Pb 0,5/ |
(Nb 0,51 } Ta 0,5/ |
740 | 2,2 | 2 X 10" + 1 -11 | 950 | |||
0,8 | 2,0 | ί Sr 0,5 1 \Pb0,5| |
(Nb 0,51 ITa 0,5 / |
780 | 0,9 | 2 X 10" +0 - 6 | 1250 | |||
1,4 | 1,0 | ί Sr 0,5 1 IBa 0,5/ |
(Nb 0,51 1 Ta 0,5/ |
740 | 0,9 | 3 X 10" + 1 -12 | 980 | |||
2,0 | 10,0 | J Pb 0,5} IBa 0,5/ |
(Nb 0,5 \ ITa 0,5 / |
235 | 2,3 | 1 X 10" | 980 | |||
1,0 | 1,0 | IPb 0,5 \ \ Ba 0,5/ |
INb 0,5} } Ta 0,5 1 |
730 | 0,9 | 1 X 10" + 1 -12 | 1250 | |||
1,0 | 1,0 | Sr | (Nb 0,51 1 Sb 0.5 f |
740 | 0,9 | 2 X 10" +1 -11 | 950 | |||
1,0 | 10,0 | Pb | I Ta 0,51 ISb 0,5 J |
240 | 0,9 - | 1 X 10" | 950 | |||
1,0 | 1,0 | Ba | iNb 0,5} lSbO,5i |
740 | 3 x 10" +0 - 6 | 980 | ||||
1,0 | 1,0 | 740 | 3 X 10" +0 - 8 | |||||||
1,0 | 1,0 | 740 | 3 X 10'5 + 2 -10 | wobei die innere Elektrode aus 80% Silber und : Palladium zusammengesetzt war und wobei Sintertemperatur 9500C betrug. Alle anderen Bedin gen bleiben im wesentlichen die gleichen, keramischen Laminarkondensatoren wurden geti bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften. Die Res te sind in Tabelle VII wiedergegeben. Zu Verglei zwecken sind die Vergleichsdaten der Tabelle 1 Tabelle VlI wiedergegeben. |
||||||
1,0 | ||||||||||
1,0 | Beispiel 6 60 Dieses Beispiel illustriert die elektrischen Eigenschaf ten von Laminarkondensatoren mit einem keramischen Dielektrikum gemäß der modifizierten Zusammenset zung (3). Unter Verwendung eines keramischen Dielektrikums 65 mit einer Zusammensetzung gemäß Probe Nr. 90 nach Beispiel 5 wurden keramische Laminarkondensatoren nach der in Beispiel 2 beschriebenen Weise hergestellt. |
|||||||||
1,0 | ||||||||||
1,0 | ||||||||||
Fortsetzung | 1,0 | |||||||||
Probe Nr. |
||||||||||
27 | ||||||||||
101 | ||||||||||
102 | ||||||||||
14 | ||||||||||
103 | ||||||||||
104 | ||||||||||
105 | ||||||||||
106 | ||||||||||
107 | ||||||||||
108 | ||||||||||
109 | ||||||||||
110 | ||||||||||
111 | ||||||||||
112 | ||||||||||
113 | ||||||||||
114 | ||||||||||
115 | ||||||||||
116 | ||||||||||
117 | ||||||||||
118 | ||||||||||
119 | ||||||||||
120 | ||||||||||
121 | ||||||||||
122 | ||||||||||
123 |
Keramik
Dicke der Keramikschicht
50 microns 20 microns
Elektrische Eigenschaften Vno
Isolationswiderstand
(ohm)
(V)
Isolationswiderstand
(ohm) (V)
Innere Elektrode
Sintertempe ratur
( C)
Probe Nr. 90
Kristallines
BaTiO-Keramik
BaTiO-Keramik
5 x 10'
3500
1,4X10" 300
1,0 X 10'" 200
1 X 10" 1200
Ag :80 Pd :20
Au
Pt :70 Pd :30
950
1000 1370
Wie der Tabelle VII zu entnehmen ist, weisen Laminarkondensatoren einem keramischen Dielektrikum
gemäß der Erfindung eine Durchschlagsgleichspannung auf, welche näherungsweise zehnmal bis
fünfmal größer ist als bei einem Laminarkondensator bekannter A rt, wenn die Schichtdicke des Dielektrikums
50 Mikron und 20 Mikron betrug. Weiterhin ist der Isolationswiderstand größer als bei den Kondensatoren
bekannter Art, selbst wenn die Keramikschicht nur 20 Mikron dick war.
Die Abhängigkeit der Kapazität von Temperaturänderungen
betrug lediglich +1% bis —12% über einen Temperaturbereich von -550C bis +1250C. Dies
entspricht den Bj ■ TCDatenderTabelle VI.
Dieses Beispiel illustriert ein Keramikdielektrikum mit der modifizierten Zusammensetzung (4).
Verwendet wurden feinverteilte Puder von
Wismuttrioxid B12O3,
Titandioxid T1O2,
Strontiumkarbonat SrCCh,
Bariumkarbonat BaCCh,
Bariumkarbonat BaCCh,
Bleimonooxid PbO,
Tantalpentoxid TajOs,
Niobpentoxid N^Os,
Antimonpentoxid Sb2Os,
jo Molybdäntrioxid MoO3 und
jo Molybdäntrioxid MoO3 und
Wolframlrioxid WO3.
Es wurden verschiedene Zusammensetzungen hergestellt und sodann bezüglich des spezifischen Widerstands
geprüft, in einer Weise, wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Resultate sind in Tabelle VIII wiedergegeben.
Tabelle VIII | λ- = y | Betrag von | Me | R | Ta | Zusätze | (Gew.-%) | Spez. |
Probe | PbTiO3 | 0,5 | Widerstand | |||||
Nr. | (Mol) | Nb | 0,5 | MoO3 | WO3 | (ohm cm) | ||
1,0 | 0,1 | Sr | 0,5 | 0,5 | _ | _ | 2,0 X 10" | |
25 | 1,0 | 0,1 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,1 | - | 4,5 X 10" |
124 | 1,0 | 0,1 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,2 | - | 6,0 x 10" |
125 | 1,0 | 0,1 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,3 | - | 6,7 X 10" |
126 | 1,0 | 0,1 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0.5 | - | 7,0 x 10" |
127 | 1,0 | 0,1 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,6 | - | 7,0 X 10" |
128 | 1,0 | 1,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | - | - | 9,0 x 10'" |
91 | 1,0 | 1,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,1 | - | 1,7 X 10" |
129 | 1,0 | 1,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,2 | - | 2,3 X 10" |
130 | 1,0 | 1,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,3 | - | 2,7 x 10" |
131 | 1,0 | 1,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,5 | - | 3,0 X 10" |
132 | 1,0 | 1,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | 0,6 | - | 3,0 x 10" |
133 | 1,0 | 2,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | - | - | 5,0 x 10'" |
93 | 1,0 | 2,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | - | 0,1 | 9,5 X 10'" |
134 | 1,0 | 2,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | - | 0,2 | 1,3 x 10" |
135 | 1,0 | 2,5 | Sr | 0,5 | 0,5 | - | 0,3 | 1,5 X 10" |
136 | 1,0 | 2,5 | Sr | 0,5 | - | 0,5 | 1,7 X 10" | |
137 | 1,0 | 2,5 | Sr | 0,5 | — | 0,6 | 1,7 X 10" | |
138 | ||||||||
χ = y | 25 | 25 | Me | 49 891 | Ta | 26 | (Gew.-%) | Spez. Widerstand |
|
Fortsetzung | WO3 | (ohm cm) | |||||||
i Probe Nr. |
Betrag von PbTiO3 |
R | Zusätze | ||||||
;· | (Mol) | Nb | MoO1 | ||||||
95 | 1,0 | 6,0 | Sr |
139 | 1,0 | 6,0 | Sr |
140 | 1,0 | 6,0 | Sr |
141 | 1,0 | 6,0 | Sr |
97 | 1,0 | 10,0 | Sr |
142 | 1,0 | 10,0 | Sr |
!43 | 1,0 | 10,0 | Sr |
144 | 1,0 | 10,0 | Sr |
98*) | 1,0 | 12,0 | Sr |
145*) | 1,0 | 12,0 | Sr |
146*) | 1,0 | 12,0 | Sr |
147 | 1,0 | 12,0 | Sr |
Bemerkung: | ♦) Vergleichsproben. | ||
Beispiel 8 |
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,1
0,J
0,6
0,J
0,6
0,1
0.5
0,6
0.5
0,6
0,1
0,5
0,6
0,5
0,6
8.0 x 10L1 1,2 x IO14
2.1 x 1014
2.1 X 1014 1,0 x 1013
1,4 x 10n
2.2 X 1013
2.2 x IO13 7,0 x 1012
8,6 x 10'2
1.3 x IO13 1,3 x 10"
Dieses Beispiel illustriert Mischungen eines keramischen Dielektrikums, wobei χ und y einander nicht
gleich sind.
Entsprechend den Verfahren nach Beispiel 1 und 5 wurden verschiedene Zusammensetzungen hergestellt
und bezüglich ihrer dielektrischen Eigenschaften getestet.
Die Resultate sind in Tabelle IX wiedergegeben.
Me
PbTiO3 f.,
(Mol)
(Mol)
tan ö
148*) | 0,85 | 1,0 | Sr |
149 | 0,90 | 1,0 | Sr |
25 | 1,00 | 1,0 | Sr |
150 - | 1,10 | 1,0 | Sr |
151*) | 1,15 | 1,0 | Sr |
152*) | 1,00 | 0,85 | Sr |
153 | 1,00 | 0,90 | Sr |
154 | 1,00 | 1,10 | Sr |
155*) | 1,00 | 1,15 | Sr |
156 | 0,90 | 1,0 | Ba |
157 | 0,90 | 1,0 | Pb |
158*) | 0,85 | 1,0 | Sr |
159 | 0,90 | ι,ο - | Sr |
90 | 1,0 | 1,0 | Sr |
J Nb 0,5 \ Ta 0,5 ί Nb 0,51
I Ta 0,5 I j Nb 0,51 I Ta 0,5 ί INb 0,5)
ITa 0,5 I
(Nb 0,5 \ ITa 0,5 J
(Nb 0,5 \Ta 0,5
ί Nb 0,5 1
ι η <; ί
/Nb 0,5 \Ta 0,5
/Nb 0,51 \Ta 0,5 J
/Nb 0,51 \Ta 0,5 )
|NbO,5| \Ta 0,5 J
/Nb 0,5 I \Ta 0,5 J
/Nb 0,51 ITa 0,5 J
/Nb 0,51 \Ta 0,5 } c» ■ TC (%)
(-55°-125 C)
— | 620 | 1,9 | +0 | -25 |
- | 680 | 2,2 | +3 | -16 |
- | 640 | 2,6 | +4 | -15 |
- | 630 | 2,9 | +5 | -12 |
- | 620 | 4,5 | +5 | -12 |
- | 600 | 1,5 | +0 | -25 |
- | 610 | 2,0 | +1 | -16 |
- | 630 | 2,8 | +4 | -16 |
- | 590 | 3,3 | +4 | -25 |
- | 680 | 2,2 | +3 | -16 |
- | 675 | 2,2 | +3 | -15 |
1,0 | 700 | 0,7 | +2 | -18 |
1,0 | 790 | 0,8 | +2 | -13 |
1,0 | 750 | 0,9 | +1 | -12 |
Fortsetzung
Probe
Nr.
Nr.
Me R
PbTiO3
(Mol)
(Mol)
tan δ c, · TC (%)
(%) (-55°-125 C)
160 | 1,10 | 1,0 | Sr | (Nb 0,5 \ \Ta 0,5 I |
161*) | 1,15 | 1,0 | Sr | (Nb 0,5 \ \Ta 0,5 I |
ίό2*) | 1,00 | 0,85 | Sr | |Nb 0,5 \ \Ta 0,5 I |
163 | 1,00 | 0,90 | Sr | (Nb 0,51 \Ta 0,5 ( |
164 | 1,00 | 1,10 | Sr | J Nb 0,5 \ ITa 0,5 I |
165*) | 1,00 | 1,15 | Sr | INb 0,51 ITa 0,5 ] |
Bemerkung: | *) Vergleichsproben. |
1,0 | 740 | 2,0 | + 1 | -12 |
1,0 | 710 | 3,0 | + 1 | -12 |
1,0 | 700 | 0,6 | +0 | -18 |
1,0 | 720 | 0,9 | + 1 | -12 |
1,0 | 730 | 1,2 | +2 | -13 |
1,0 | 680 | 2,8 | +4 | -18 |
Dieses Beispiel illustriert Zusammensetzungen eines keramischen Dielektrikums, bei denen der relative r>
Betrag von Wismut zu Me unterschiedlich ist.
Entsprechend den in Beispiel 1 und 5 beschriebenen Verfahren wurden verschiedene Zusammensetzungen
hergestellt und bezüglich ihrer dielektrischen Eigenschaften getestet.
Die Resultate sind in Tabelle X wiedergegeben.
Probe
Nr.
Nr.
.v
O = 1,0)
Bi/Me
(in Mol)
(in Mol)
Me
PbTiO3 f.,
(Mol)
(Mol)
tan δ
fv ■ TC (%)
(-55C-125 C)
(-55C-125 C)
166*) | 1,0 | 3,45 | Sr | INb 0,51 ITa 0,5 I |
167 | 1,0 | 3,3 | Sr | INb 0,5 \ ITa 0,5 I |
25 | 1,0 | 3,0 | Sr | (Nb 0,51 \Ta 0,5 J |
168 | 1,0 | 2,7 | Sr | (Nb 0,5 \ I Ta 0,5 ( |
169*) | 1,0 | 2,55 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 ( |
170*) | 1,15 | 2,6 | Sr | INb 0,51 \Ta 0,5 I |
171 | 1,1 | 2,7 | Sr | (Nb 0,51 I Ta 0,5 J |
25 | 1,0 | 3,0 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 ( |
172 | 0,9 | 3,3 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 ( |
173*) | 0,85 | 3,5 | Sr | /Nb 0,51 I Ta 0,5 I |
174 | 1,1 | 2,7 | Ba | /Nb 0,51 ITa 0,5 1 |
175 | 1,1 | 2,7 | Pb | /Nb 0,51 ITa 0,5 J |
176*) | 1,0 | 3,45 | Sr | /Nb 0,51 \Ta 0,5 / |
177 | 1,0 | 3,3 | Sr | /Nb 0,5} ITa 0,5 J |
90 | 1,0 | 3,0 | Sr | /Nb 0,51 ι τν. η c I |
640 | 4,4 | +0 | -20 | |
650 | 3,0 | +2 | -14 | |
- | 650 | 2,6 | +4 | -15 |
- | 660 | 2,1 | +4 | -17 |
- | 630 | 1,5 | +2 | -21 |
- | 600 | 3,0 | ||
- | 690 | 2,9 | ||
- | 650 | |||
- | 630 | |||
- | 490 | 0,9 | ||
- | 690 | |||
- | 685 | |||
1,0 | 760 | +0 | -17 | |
1,0 | 760 | +2 | -14 | |
1,0 | 750 | +1 | -12 | |
29
30
Fortsetzung | Bi/Me | 2,7 | Me | R | in | PbTiO3 | r, | tan <5 | (-55 C-125 C) |
Probe | Cv = 1,0) (in Mol) | 2,55 | (Mol) | (%) | +1 -15 | ||||
Nr. | 1,0 | 2,6 | Sr | INbO,5\ \Ta 0,5 1 |
1,0 | 770 | +0 -18 | ||
178 | 1,0 | 2,7 | Sr | |NbO,5l ITa 0,5 I |
1,0 | 710 | |||
179*) | 1,15 | 3,0 | Sr | /Nb 0,5 \ I Ta 0,5 j |
1,0 | 700 | 3,0 | ||
180*) | 1,1 | 3,3 | Sr | /Nb 0,5 \ \Ta 0,5 I |
1,0 | 800 | 1,4 | +1 -12 | |
181 | 1,0 | 3,5 | Sr | INb 0,5) \Ta 0,5 [ |
1,0 | 750 | 0,9 | ||
90 | 0,9 | 2,7 | Sr | I Nb 0,5 \ JTa 0,5 / |
1,0 | 700 | 0,9 | ||
182 | 0,85 | 2,7 | Sr | I Nb 0,5 \ I Ta 0,5 I |
1,0 | 580 | 0,8 | ||
183*) | 1,1 | ') Vergleichsproben. | Ba | ί Nb 0,5 \ ITa 0,5 I |
1,0 | 800 | 1,4 | ||
184 | 1,1 | Pb | I Nb 0,5} ITa 0,5 I |
1,0 | 790 | 1,3 | |||
185 | Beispiel 10 | und 5 erwähnten icqtYimonroHnnnari |
|||||||
Bemerkung: * | Entsprechend | den in An vorct |
Beispiel 1 | ||||||
Dieses Beispiel illustriert Zusammensetzungen eines keramischen Dielektrikunis, wobei der relative Betrag
von Titan zu R unterschiedlich ist.
hergestellt und bezüglich ihrer dielektrischen Eigenschaften getestet.
Die Resultate sind in Tabelle Xl wiedergegeben.
Probe ν Ti/R
(x = 1,0) (in Mol)
Me
PbTiO3 c,
(Mol)
(Mol)
tan δ
.·,· TC(%) (-55°~125 C)
25
188
189*)
190*)
191
188
189*)
190*)
191
25
192
193*)
194*)
195
192
193*)
194*)
195
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,15
1,1
1,0
0,9
0,85
1,0
1,0
2,3
2,2
2,0
1,8
1,7
1,7
1,8
2,0
2,2
2,4
2,3
2,2
2,2
2,0
1,8
1,7
1,7
1,8
2,0
2,2
2,4
2,3
2,2
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
Sr
/Nb 0,5\ ITa 0,5 I
/Nb 0,51 ITa 0,5 J [Nb 0,5'
ITa 0,5 I
INb 0,51 ITa 0,5 I
(Nb 0,51 ITa 0,5 /
/Nb 0,5J ITa 0,5 I
/Nb 0,5l [Ta 0,5 I
INb 0,51 ITa 0,5 /
Nb 0,5 Ta 0,5
/Nb 0,5 \ ITa 0,5 /
/Nb 0,5 ITa 0,5
Nb 0,51 Ta 0,5 I
600 650 650 630 600 750 700 650 600 490 710 750
4,0 | +4 | -25 |
3,0 | +4 | -16 |
2,6 | +4 | -15 |
2,0 | +4 | -18 |
1,5 | +5 | -25 |
4,2 | +2 | -30 |
2,9 | +3 | -18 |
2,6 | +4 | -15 |
2,0 | +2 | -13 |
1,6 | +2 | -12 |
3,0 | +2 | -17 |
1,5 | + 1 | -14 |
y | 31 | Me | 25 49 | 891 | PbTiO3 | ε. | 32 | tan δ | ■ ''χ · | TC (%) | |
(x = 1,0) | (Mol) | (%) | (-55 | °-125 C) | |||||||
Fortsetzung | 1,0 | Ti/R | Sr | 1 | 750 | 0,9 | + 1 | -12 | |||
Probe | 1,0 | (in MoI) | Sr | R | ] | 740 | 1,0 | +2 | -13 | ||
Nr. | 1,0 | 2,0 | Sr | 1 | 700 | 0,9 | +2 | -18 | |||
90 | 1,15 | 1,8 | Sr | /Nb 0,51 ITa 0,5 / |
1 | 850 | 3,1 | +0 | -20 | ||
196 | 1,1 | 1,7 | Sr | |Nb 0,51 ITa 0,5 J |
1 | 810 | 1,9 | +0 | -14 | ||
197*) | 1,0 | 1,7 | Sr | /Nb 0,5l \Ta 0,5 1 |
1 | 750 | 0,9 | +1 | -12 | ||
198*) | 0,9 | 1,8 | Sr | /Nb 0,51 \Ta 0,5 j |
1 | 710 | 0,8 | +1 | -12 | ||
199 | 0,85 | 2,0 | Sr | /Nb 0,51 \Ta 0,5 I |
1 | 600 | 0,6 | +2 | -11 | ||
90 | 2,2 | /Nb 0,51 ITa 0,5 ( |
|||||||||
200 | 2,4 | (Nb 0,51 ITa 0,5 J |
Zeichnungen | ||||||||
201*) | ) Vergleichsproben. | /Nb 0,5 \ \Ta 0,5 I |
|||||||||
Bemerkung: * | |||||||||||
Hierzu 5 Blatt | |||||||||||
Claims (1)
1. Zusammensetzung eines keramischen Dielektrikums aus Wismuttitanat mit mindestens einem
Titanat des Strontiums, Bariums oder Bleis und mindestens einem Oxyd des Tantals, Niobs oder
Antimons, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Formel
l0
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP49128452A JPS5154299A (de) | 1974-11-07 | 1974-11-07 | |
JP49136419A JPS5160999A (de) | 1974-11-26 | 1974-11-26 | |
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