DE2835861A1 - CERAMIC, DIELECTRIC MATERIAL FOR TEMPERATURE COMPENSATION PURPOSES - Google Patents
CERAMIC, DIELECTRIC MATERIAL FOR TEMPERATURE COMPENSATION PURPOSESInfo
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Description
B LU M BAG H · WESER · BERGEN . KRAMER ZWiRNER . HIRSCH . BREHMB LU M BAG H WESER BERGEN. CHANDLER ZWiRNER. DEER . BREHM
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KABUSHIKI KAISHA SWA SBIKOSHAKABUSHIKI KAISHA SWA SBIKOSHA
3-4, 4-chome, Ginza,3-4, 4-chome, Ginza,
Chuo-ku, Tokyo, JapanChuo-ku, Tokyo, Japan
T4KAGI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
5-5, 3-chome, Owa, Suwa-shi,
Nagano-ken, JapanT4KAGI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
5-5, 3-chome, Owa, Suwa-shi,
Nagano-ken, Japan
Keramisches, dielektrisches Material für Temperaturkompensations=Ceramic, dielectric material for temperature compensation =
zweckepurposes
Beschreibung:Description:
Diese Erfindung "betrifft ein keramisches, dielektrisches Material für Temperaturkompensationszwecke, das eine hohe Dielektrizitätskonstante, einen kleinen Temperaturkoeffizienten und darü-"berhinaus einen kleinen dielektrischen Verlustfaktor (tan J" ) aufweist.This invention "relates to a ceramic dielectric material for temperature compensation purposes, which has a high dielectric constant, a small temperature coefficient and more a small dielectric loss factor (tan J ") having.
München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Oipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.Munich: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Oipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
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Bekannte Materialien dieser Art werden durch Zusatz von BaO, CaO, SrO5 ZrO2,, MgO und dgl. zu TiO3 erhalten. Nachteilig an den bekannten Materialien ist, daß mit einer Zunahme der Dielektrizitätskonstante auch der Temperaturkoeffizient ansteigt. Andererseits v/erden Materialien gefordert9 d:.e eine hohe Dielektrizitätskonstante bei kleinem Temperaturkoeffizienten aufweisen» Weiterhin kann eine Zunahme des dielektrischen Verlusxfaktors (tan J* ) auftreten, wenn der Temperaturkoeffizient vermindert wird. So weist CaTiO^ eine Dielektrizitätskonstante von 160 und einen Temperaturkoeffizienten von -I6OO ppm/°C auf; in gleicher Weise hat SrTiO-, eine Dielektrizitätskonstante von 56O und. einen Temperaturkoeffizienten von -4500 ppm/ C. Eine Verbesserung läßt sich erzielen, wenn Bi2O, oder gemeinsam BipO^ und TiO2 zugesetzt werden, was zu einer Abnahme des Temperaturkoeffizienten führt. Auch in diesem Falle werden jedoch Materialien die befriedigende Werte für sowohl die Dielektrizitätskonstante \tfie für den Temperaturkoeffizienten aufweisen, nicht erhaltenοKnown materials of this type are obtained by adding BaO, CaO, SrO 5, ZrO 2 , MgO and the like to TiO 3 . The disadvantage of the known materials is that the temperature coefficient also increases with an increase in the dielectric constant. On the other hand v / ground materials required 9 d: .e a high dielectric constant with a small temperature coefficient having "Furthermore, an increase in the dielectric Verlusxfaktors (tan J *) occur when the temperature coefficient is reduced. CaTiO ^ has a dielectric constant of 160 and a temperature coefficient of -1600 ppm / ° C; in the same way, SrTiO-, has a dielectric constant of 56O and. a temperature coefficient of -4500 ppm / C. An improvement can be achieved if Bi 2 O or BipO ^ and TiO 2 together are added, which leads to a decrease in the temperature coefficient. In this case too, however, materials which have satisfactory values for both the dielectric constant and the temperature coefficient are not obtained
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin5 Materialien der genannten Art bereitzustellen B die für die Dielektrizitäts-= konstante einen Wert von mehr als 500, für den Temperaturkoeffi= sienten einen Wert unter £ 2500 ppm/°C und überlegene Sinter= bedingungen aufweisen«The object of this invention is to provide 5 materials of the type mentioned B which have a value of more than 500 for the dielectric constant, a value of less than 2500 ppm / ° C for the temperature coefficient and superior sintering conditions «
Die erfindungsgemäßen lösungen dieser Aufgab? sind Materialien der in den Ansprüchen 1, 2 oder 3 angegebenen ZusammensetsungoThe inventive solutions to this task? are materials the composition specified in claims 1, 2 or 3
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■ ■ . " 5 ~ 283586T■ ■. " 5 ~ 283586T
Vorteilhafte Weiterbildungen dieser erfindungsgemäßen Materialien ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous developments of these materials according to the invention result from the subclaims.
Nach einem Gesichtspurilct der vorliegenden Erfindung wird somit,ein Material bereitgestellt, das aus einer Grundmasse (=100 Gew.-Teile) BaTiO3-Ba (Na. ..V3μ)°3 und 0,1 bis 5 Gew.-Teile SiO3 besteht; bei einer alternativen Äusführungsform kann dieses Material zusätzlich o,1 bis 3 Gew.-Teile eines Materials aus einer, zwei oder mehreren der nachfolgenden Komponenten enthal ten, nämlich MnO3, Bi3O3, A12°3' Fe2°3' Ti02' Sn02' Cu0 "1^ CcO' According to a facial trace of the present invention, a material is thus provided which consists of a base material (= 100 parts by weight) BaTiO 3 -Ba (Na. .. V 3 μ) ° 3 and 0.1 to 5 parts by weight Consists of SiO 3; In an alternative embodiment, this material can additionally contain 0.1 to 3 parts by weight of a material composed of one, two or more of the following components, namely MnO 3 , Bi 3 O 3 , A1 2 ° 3 ' Fe 2 ° 3' Ti0 2 ' Sn0 2' Cu0 " 1 ^ CcO '
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Material aus einer Grundmasse (= 100 Gew.-Teile) aus BaTiO5-Ba(Na1/,Ta,/.)0, und 0,1 his 5 Gew.-Teilen SiO3 bestehen; nach einer alternativen Ausführungsform kann dieses Material zusätzlich 0,1 bis 3 Gew.-Teile eines"Materials aus einer, zwei oder mehreren der nachfolgenden Komponenten enthalten, nämlich MnO2, Bi3O5, Al3O5, Fe2G51 TiO2, SnO2, CuO und GoO.According to another aspect of the invention, the material can consist of a basic mass (= 100 parts by weight) of BaTiO 5 -Ba (Na 1 /, Ta, /.) 0, and 0.1 to 5 parts by weight of SiO 3 ; According to an alternative embodiment, this material can additionally contain 0.1 to 3 parts by weight of a "material made up of one, two or more of the following components, namely MnO 2 , Bi 3 O 5 , Al 3 O 5 , Fe 2 G 51 TiO 2 , SnO 2 , CuO and GoO.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt besteht das erfindungsgemaße Material aus einer Grundmasse (= 100 Gew.-Teile) aus 40 bis 85 Mol-% BaTlO5 Rest GaTiO5 und 1 bis 10 Gew.-Teile Ba(Na1Z(V5Zj)O5 nach einer alternativen Ausführungsform kann dieses Material zusätzlich 0,1 bis 3 Gew.-Teile eines Materie is aus einer, zwei oder mehreren der nachfolgenden Komponenten enthalten, nämlich , SiO2, MnO2, TiO2, Al3O5, Bi2O5, Fe2O51 CuO und GoO.According to a further aspect, the material according to the invention consists of a basic mass (= 100 parts by weight) of 40 to 85 mol% BaTlO 5, the remainder GaTiO 5 and 1 to 10 parts by weight Ba (Na 1 Z (V 5 Zj) O 5 according to an alternative embodiment, this material 0.1 to 3 parts by weight, in addition a matter is from one, two or contain more of the following components, namely, SiO 2, MnO 2, TiO 2, Al 3 O 5, Bi 2 O 5 , Fe 2 O 51 CuO and GoO.
Ji)HiJ If)/OVAOJi) HiJ If) / OVAO
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur detaillierten Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken»The following examples serve to explain the invention in detail without restricting it »
BaCO,, Na2CO^ und VpOc (in handelsüblich zugänglicher Qualität) werden im Molverhältnis 8 : 1 ; 3 miteinander vermischt; das Gemisch wird in Form einer Aufschlämmung 24 h lang in einer Kugelmühle (Fassungsvermögen 1 l) behandelt; anschließend wird das behandelte Gemisch getrocknet und daraufhin 2 h lang bei "Ί50 bis "or~~ " ,.u-nalciniert. Danach wird die Verbindung .. /aJ-x /λ)0-* m^ Per ovskit struktur erhalten.BaCO ,, Na 2 CO ^ and VpOc (in commercially available quality) are in a molar ratio of 8: 1; 3 mixed together; the mixture is treated in the form of a slurry in a ball mill (capacity 1 l) for 24 hours; The treated mixture is then dried and then for 2 hours at "Ί50 to" or ~~ ", .u-nalcined. Thereafter, the compound .. / aJ-x / λ) 0 - * m ^ Per ovskit structure is obtained.
Zur Herstellung von BaTiO-, werden BaCO,, und TiO2 im Molverhältnis 1 : 1 miteinander vermischt, und das erhaltene Gemisch in gleicher Weise in einer Kugelmühle behandelt; nach dem Trocknen wird 2 h lang bei 1150 bis 125O0C vor-calciniert.To produce BaTiO-, BaCO ,, and TiO 2 are mixed with one another in a molar ratio of 1: 1, and the mixture obtained is treated in the same way in a ball mill; after drying, it is pre-calcined at 1150 to 125O 0 C for 2 hours.
Das auf diese Weise erhaltene BaTiO, und Ba(Na. /J.,/, )0-, sowie ein oder mehrere der nachfolgenden Oxide SiO2,, MnO2, BipO·*, ALpO Pe2O-,, TiO2, S11O2» CuO und CoO v/erden in den in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Anteilen miteinander vermischt, und das erhaltene Gemisch in Form einer Aufschlämmung 20 h lang in einer Kugelmühle behandelt.The BaTiO obtained in this way and Ba (Na. /J./,) 0-, and one or more of the following oxides SiO 2 ,, MnO 2 , BipO *, ALpO Pe 2 O- ,, TiO 2 , S11O2 »CuO and CoO are mixed with one another in the proportions given in Table 1 below, and the mixture obtained is treated in the form of a slurry in a ball mill for 20 hours.
Anschließend wird getrocknet, mit Polyvinylalkohol versetzt und di.or.es Ma tec LaI zu «in«? kreisförmigen flehe ibe mit einem Durch-It is then dried, mixed with polyvinyl alcohol and di.or.es Ma tec LaI to «in«? circular pleading with a diameter
) 0 :J I) I Π / ü 7 k Ü) 0: J I) I Π / ü 7 k Ü
messer von 10 mm und einer Höhe von 2 mm verpreßt; daraufhin wird dieser Preßling unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen gesintert.knife of 10 mm and a height of 2 mm pressed; thereupon becomes this compact under the conditions given below sintered.
Beim Brennen vo.rd auf die keramische Scheite Silber aufgebracht und daran die Zuführungsleitungen angebracht. Anschliessend v/erden nach bekannten Verfahren die Dielektrizitätskonstante, der dielektrische Verlustfaktor (tan C^ ) und der Temperaturkoeffizient dieser gesinterten, keramischen Materialien bestimmt5 die Messungen erfolgten bei einer Frequenz von 1 kHz; die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlustfaktor (tan (P) vrarden bei 200C bestimmt; die ermittelten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.When firing, silver is applied to the ceramic logs and the supply lines are attached to it. The dielectric constant, the dielectric loss factor (tan C ^) and the temperature coefficient of these sintered ceramic materials are then determined by known methods5 the measurements were made at a frequency of 1 kHz; the dielectric constant and the dielectric loss factor (tan (P) vrarden determined at 20 0 C; the results obtained are shown in Table 2 below.
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Zusammensetzung des dielektrischen Materials Composition of the dielectric material
Probe BaIDiCU Ba(Na1 /,1SiO0 MnO9 Bi9O, Al9O, Fe9O, TiO9 SnO9 CuO CoOSample BaIDiCU Ba (Na 1/1 SiO MnO 0 9 9 Bi O, Al 9 O, Fe 9 O, TiO 9 9 SnO CuO CoO
Mol-?£ Mol-?6 Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. -%* -% -% -% <-% -% -% -% -% Mol-? £ Mol-? 6 wt. Wt. Wt. Wt. Wt. Wt. Wt. Wt. % * -% -% -% <- % -% -% -% -%
Diese Ingaben beziehen sich auf das Gex^icht der Grundmasse aus ( BaTiO5 + Ba(CTa1 ^Vj^Oj ) - 100 % .These inputs refer to the Gex ^ icht of the basic mass from (BaTiO 5 + Ba (CTa 1 ^ Vj ^ Oj) - 100 % .
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2:2:
nach Tab. 1according to Tab. 1
Nr. Sinterung Dielektrizi- dielektr. Temperatur-No. Sintering dielectric dielectric Temperature-
tätskonstante Verl.Paktor koeffizient (tan J* ) (ppni/°C)constant loss factor coefficient (tan J *) (ppni / ° C)
90 9 8 I ü/074090 9 8 I ü / 0740
Wie aus den Proben 1 bis 5 der Tab. 2 ersichtlich^ nehmen bei einer Zunahme des Ba(Na./.T,/.)O7-Anteiles die Dielektrizitätskonstante, der dielektrische Verlustfaktor (tan (P ) und der Temperaturkoeffizient ab. Ein minimaler Wert für den Verlustfaktor (tan cT ) wird für einen AnMLmL 30 Mol~% Ba(Wa1 ,.Y-? /a)0-z erhalten; ein minimaler Wert für den Temperaturkoeffizienten wird für einen Anteil von 40 Mol— % Ba(Fa1 ,.V-/*)£>■* erhalten.As can be seen from samples 1 to 5 of Table 2, with an increase in the Ba (Na ./. T, /.) O 7 content, the dielectric constant, the dielectric loss factor (tan (P ) and the temperature coefficient decrease The minimum value for the loss factor (tan cT) is obtained for an AnMLmL 30 mol% Ba (Wa 1 , .Y-? / a) 0-z ; a minimum value for the temperature coefficient is obtained for a proportion of 40 mol % Ba (Fa 1 , .V - / *) £> ■ * obtained.
Sofern die Zusammensetzung BaTiO,-Ba(]Ta.. /Λ-ζ/a)^'a vorliegt, werden große V/erte für den Verlustfaktor (tanir ) erhalten» W.:; ö .jet1 ■(■ ueü Proben 6 bis 8 ersichtlich ist, kann die Dielektrizitätskonstante entsprechend eingestellt und der Verlustfaktor (tany ) herabgesetzt v/erden, indem der Grundmasse geringe Anteile an Si0„ zugesetzt werden. Sofern jedoch der SiOp-Anteil 5 Gew.-/o der Grundmasse übersteigt, dann steigt der V/ert für den dielektrischen Verlustfaktor (tan (P ) wieder an.If the composition BaTiO, -Ba (] Ta .. / Λ-ζ / a) ^ 'a is present, large values for the loss factor (tanir) are obtained »W .: ; ö .jet 1 ■ (■ ueü samples 6 to 8 can be seen, the dielectric constant can be adjusted accordingly and the loss factor (tany) reduced by adding small amounts of SiO "to the base material. However, if the SiOp proportion is 5 wt .- / o exceeds the base mass, then the value for the dielectric loss factor (tan (P ) increases again.
Weiterhin ist aus den Proben 9 bis 25 ersichtlich, daß durch geringe Anteile anderer Oxide die Sinterungsbedingungen verbessert und der Viert für den dielektrischen Verlustfaktor (tan</^) herabgesetzt v/erden; weiterhin wird durch Zusatz dieser Oxide die mechanische Festigkeit des keramischen Materials gesteigert. Sofern jedoch der Anteil der zugesetzten Oxide insgesamt 3 Gew.-?i> der Grundmasse(= 100 Gew.%) übersteigt, dann tritt eine Verschlechterung der SLnterbedingungen auf, und die Dielektrizitätskonstante nimmt wieder ab.Furthermore, it can be seen from samples 9 to 25 that the sintering conditions are improved by small proportions of other oxides and the fourth for the dielectric loss factor (tan </ ^) is reduced; furthermore, the mechanical strength of the ceramic material is increased by adding these oxides. If, however, the proportion of the added oxides exceeds a total of 3% by weight of the base material (= 100% by weight ) , the sub-conditions deteriorate and the dielectric constant decreases again.
909810/07/»0909810/07 / »0
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Die einseinen Proben stellen besondere Ausführungen des erfindungsgemäßen, keramischen Materials dar. Die nach dem trokkenen Vermischen erhaltenen Proben zeigen ähnliche Eigenschaften. Beispiel 2:The individual samples represent special versions of the invention, ceramic material. The samples obtained after dry blending show similar properties. Example 2:
BaCO5, Na2CCU und Ia2Oc (in handelsüblich zugänglicher Qualität) werden im Mol-Verhältnis 8:1:5 miteinander vermischt; das Gemisch wird in Form einer Aufschlämmung 24 h lang in einer Kugelmühle (Fassungsvermögen 1 1) behandelt; anschließend wird das behandelte Gemisch getrocknet und daraufhin 2 h lang bei 1150 bis 12500C vor-calciniert. Danach wird die Verbindung Ba(Naw.üa, /.) mit Perovskitstruktur erhalten.BaCO 5 , Na 2 CCU and Ia 2 Oc (in commercially available quality) are mixed with one another in a molar ratio of 8: 1: 5; the mixture is treated in the form of a slurry in a ball mill (capacity 1: 1) for 24 hours; the treated mixture is then dried and then pre-calcined at 1150 to 1250 ° C. for 2 hours. Then the compound Ba (Naw.üa, /.) With a perovskite structure is obtained.
Zur Herstellung von BaUiO, werden BaCO5 und TiOp im Molverhältnis 1 : 1 miteinander vermischt, und das erhaltene Gemisch in gleicher Weise in einer Kugelmühle behandelt; nach dem Trocknen wird 2 h lang bei 1150 bis 12500C vor-calciniert.To produce BaUiO, BaCO 5 and TiOp are mixed with one another in a molar ratio of 1: 1, and the mixture obtained is treated in the same way in a ball mill; after drying, it is pre-calcined at 1150 to 1250 ° C. for 2 hours.
Das auf diese Weise erhaltene BaTiO, und Ba(Na../Λ&-Ζ/a)®* s0" wie ein oder mehrere der nachfolgendem Oxide SiO2, MnOg,Bi2O,, AIpO5, Pe2O5, TiO2, SnOp, CuO und CoO werden in den in der nachfolgenden Tabelle 3 angegebenen Anteilen miteinander vermischt, und das erhaltene Gemisch in Form einer Aufschlämmung 20 h. lang in einer Kugelmühle behandelt.The BaTiO obtained in this way and Ba (Na .. / Λ & -Ζ / a) ® * s0 " such as one or more of the following oxides SiO 2 , MnOg, Bi 2 O ,, AlpO 5 , Pe 2 O 5 , TiO 2 , SnOp, CuO and CoO are mixed with one another in the proportions given in Table 3 below, and the mixture obtained in the form of a slurry is treated in a ball mill for 20 hours.
9098 10/07409098 10/0740
Anschließend wird getrocknet, mit Polyvinylalkohol versetzt und dieses Material zu einer kreisförmigen Scheibe mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 2 mm verpreßt; daraufhin wird dieser Preßling unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen gesinterte It is then dried, mixed with polyvinyl alcohol and this material is pressed into a circular disk with a diameter of 10 mm and a height of 2 mm; thereupon this compact is sintered under the conditions given below
Beim Brennen wird auf die keramische Scheibe Silber aufgebracht und daran die Zuführungsleitungen angebracht« Anschliessend werden nach bekannten Verfahren die Dielektrizitätskonstante, der dielektrische Verlustfaktor (tan ν ) und der Temperaturkoeffizient dieser gesinterten,, keramischen Materialien bestimmt die Messungen erfolgten bei einer Frequenz von 1 kHz 5 die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlustfaktor (tan (F ) wurden bei 200C bestimmt^ die ermittelten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 aufgeführt,,During firing, silver is applied to the ceramic disc and the supply lines are attached to it. The dielectric constant, the dielectric loss factor (tan ν ) and the temperature coefficient of these sintered ceramic materials are then determined using known methods, the measurements were made at a frequency of 1 kHz 5 the dielectric constant and the dielectric loss factor (tan (F ) were determined at 20 0 C ^ the results obtained are listed in the following table 4,
909810/0740909810/0740
Diese Angaben beziehen sich auf das Gewicht der Grundmasse aus ( BaTiO5 ι- Ba(tia,l/4Ta5/4)03 ) =100 %. These figures relate to the weight of the matrix of (BaTiO ι- 5 Ba (tia, l / 4 Ta 5/4) 0 3) = 100%.
9 0 9 0 1 0 / 0 7 A 09 0 9 0 1 0/0 7 A 0
Sinterbedingungen und elektrische Eigenschaften der Proben Sintering conditions and electrical properties of the samples adhere
nach Tab.according to tab.
Nr. SinterungNo sintering
Dielektrizitätskonstante dielektr.
Verl.Faktor
(tancA )Dielectric constant dielect.
Loss factor
(tancA)
Temperaturkoeffizient (ppm/°C)Temperature coefficient (ppm / ° C)
10
11
12
13
14
15
1610
11
12th
13th
14th
15th
16
19
20
21
22
23
24
2519th
20th
21
22nd
23
24
25th
3h bei
3h bei
3h bei
3h bei
3h bei
3h bei
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3h bei3h at
3h at
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3h at
3h at
3h at
3h at
3h at
3h at
3h at
3h at
3h at
3h at
14000C
14200C
14400C
148O0C
15000C
15200C
14200C
1380°Π1400 0 C
1420 0 C
1440 0 C
148O 0 C
1500 0 C
1520 0 C
1420 0 C
1380 ° Π
13SO0C
138O0C
138O0C
138O0C
138O0C
13800C
138O0C
138O0C
136O0C
136O0C
136O0C
•f340°C
136O0C
138O0C
136O0C
136O0C13 SO 0 C
138O 0 C
138O 0 C
138O 0 C
138O 0 C
1380 0 C
138O 0 C
138O 0 C
136O 0 C
136O 0 C
136O 0 C
• f340 ° C
136O 0 C
138O 0 C
136O 0 C
136O 0 C
1400 1100 850 600 350 280 840 650 450 580 420 360 350 220 160 650 620 410 630 610 570 500 460 390 430 0,61400 1100 850 600 350 280 840 650 450 580 420 360 350 220 160 650 620 410 630 610 570 500 460 390 430 0.6
0,60.6
0,50.5
0s50 s 5
0,20.2
0,30.3
0,50.5
0,40.4
2,02.0
0,50.5
O33O 3 3
0,20.2
0,20.2
0,30.3
1,751.75
0,30.3
0,350.35
0,250.25
0,20.2
0,350.35
0,55
0,45
1,35
0,550.55
0.45
1.35
0.55
+3000 + 1500+3000 + 1500
800 600 450 200 800 480 320800 600 450 200 800 480 320
+ 550+ 550
470 310 300470 310 300
+ 210+ 210
120 480 430 310 470 420 380 550 320 270 470120 480 430 310 470 420 380 550 320 270 470
909810/0740909810/0740
Wie aus !Tabelle 4 mit Bezugnahme auf die Proben 1 bis 6 ersichtlich ist, nehmen bei einer Zunahme des Ba(Na1/,Ta.,/,)0,-Anteils die Dielektrizitätskonstante, der dielektrische Verlustfaktor (tan (/* ) und der Temperaturkoeffizient ab. Der dielektrische Verlustfaktor (tan c/ ) weist einen minimalen Viert bei einem Anteil von 4OMoI-^Ba(Na1/iTa^/.) O^ auf; in gleicher Weise weist der Temperaturkoeffizient einen minimalen Wert bei einem Ba(Na1/^Ta )O5-Anteil von 55 Mol-% auf.As can be seen from Table 4 with reference to Samples 1 to 6, with an increase in the Ba (Na 1 /, Ta, /,) 0, content, the dielectric constant, the dielectric loss factor (tan (/ *) and The dielectric dissipation factor (tan c / ) has a minimum value of 4OMoI- ^ Ba (Na 1 / iTa ^ /.) O ^; in the same way the temperature coefficient has a minimum value for a Ba ( Na 1 / ^ Ta) O 5 content of 55 mol%.
Sofern die Grundmasse aus BaTiO^-Ba(Na1/.Ta·,/,)O^ besteht, werden für den dielektrischen Verlustfaktor (tan J* ) große Werte erhalten. Wie jedoch aus den Proben 7 bis 9 ersichtlich ist, kann die !Dielektrizitätskonstante entsprechend eingestellt und der dielektrische Verlustfaktor (tan ν ) herabgesetzt werden, sofern der Grundmasse ( = 100 Gewe-%) 051 Gew.-% oder mehr SiO2 zugesetzt werden. Sofern jedoch der SiOp-Zusatz 5 Gew.-% übersteigt„ dann tritt erneut eine Zunahme des dielektrischen Verlustfaktors (tan (P ) auf; deshalb ist der Zusatz von SiOp auf einen Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-% der Grundmasse beschränkt.If the basic mass consists of BaTiO ^ -Ba (Na 1 /.Ta·,/,)O^, large values are obtained for the dielectric loss factor (tan J *). ! However, as from the sample 7 is visible to 9, which can be adjusted according to dielectric constant and the dielectric loss factor (tan ν) lowered, the matrix provided that (= 100 percent by e -%) 0 5 1 wt .-% or more of SiO 2 can be added. However, where the SiOP additional 5 wt .-% exceeds "then occurs again an increase in the dielectric loss factor (tan (P); therefore, the addition of siop is limited to a level of from 0.1 to 5 wt .-% of the base composition .
Wie weiterhin aus den Proben 10 bis 25 ersichtlich ists können durch einen Zusatz der anderen Oxide in einem Anteil von 0s1 Gew.-% oder mehr die Sinterbedingungen verbessert und der dielektrische Verlustfaktor (tan c/? ) herabgesetzt v/erden| weiterhin v/eisen die entsprechenden keramischen Materialien eine.erhöhte Festigkeit auf. Sofern jedoch der Zusats dieser anderen Oxide insgesamt 3 Gew.-% (bezogen auf die Grundmasse = 100 (Sew.-%) übersteigt,As can further be seen from samples 10 to 25 s to s 1 wt .-% or more, the sintering conditions are improved and the dielectric loss factor (tan c /?) Reduced v / ground by an addition of the other oxides in a proportion of 0 | furthermore, the corresponding ceramic materials have an increased strength. If, however, the addition of these other oxides exceeds a total of 3% by weight (based on the base mass = 100 (sew%),
909810/0740909810/0740
tritt wiederum eine Verschlechterung der Sinterbedingungen auf, und die Dielektrizitätskonstante nimmt ab. Deshalb ist der Anteil dieser anderen Oxide auf 0,1 bis 3 Gew.-% beschränkt.In turn, deterioration of the sintering conditions occurs and the dielectric constant decreases. That's why the stake these other oxides are limited to 0.1 to 3 wt%.
Die Proben dieses Beispiels stellen besondere? Ausführungsformen des erfind-ungsgemäßen keramischen Materiales dar. Die beim trokkenen Mischen erhaltenen Proben zeigen ähnliche Eigenschaften« Beispiel 35The samples in this example represent special? Embodiments of the ceramic material according to the invention. The dry Mixing obtained samples show similar properties «Example 35
Zur Herstellung dieser keramischen Materialien werden handelsübliche Ausgangsmaterialien eingesetzte Im einzelnen werden zur Herstellung von BaTiO, die Ausgangsmaterialien BaCO, und TiOp in gleichen ^Iol-Mengen miteinander vermischt j zur Herstellung von CaTiO, werden die Ausgangsmaterialien CaCO, und TiOp in gleichen Mol-Mengen miteinander vermischt; schließlich werden zur Herstellung von Ba(NaW-V5Z^)O5 die AusgangsmaterialienCommercially available starting materials are used for the production of these ceramic materials. In particular, for the production of BaTiO, the starting materials BaCO, and TiOp are mixed together in equal molar quantities. For the production of CaTiO, the starting materials CaCO and TiOp are mixed together in equal molar amounts mixed; finally, the starting materials for the production of Ba (NaW-V 5 Z ^) O 5
BaCO, j Na0CO, und V0Or- im Mol-Verhältnis 8 : 1 ι 3 miteinander 0 2 ρ 2 pBaCO, j Na 0 CO, and V 0 Or- in the molar ratio 8: 1 ι 3 with each other 0 2 ρ 2 p
vermischt; jedes dieser Gemische wird 2 h lang bei 1100 bis 125O0C vor-calciniert und ergibt nach entsprechender Zerkleinerung die jeweiligen Verbindungen,,mixed; Each of these mixtures is pre-calcined for 2 hours at 1100 to 125O 0 C and after appropriate comminution gives the respective compounds ,,
Anschließend werden diese Materialien in den in der nachfolgenden Tabelle 5 angegebenen Anteilen miteinander vermischt,, und die erhaltenen Gemische in Form einer Aufschlämmung in einer mittels Urethan ausgekleideten Kugelmühle behandelt; anschließend v/ird getrocknet und daraufhin eine als Bindemittel dienende wässrige lösung von Polyvinylalkohol zugesetzt«, Der äanach gebildete BreiThese materials are then mixed with one another in the proportions given in Table 5 below, and the resulting Treated mixtures in the form of a slurry in a urethane-lined ball mill; then v / ird dried and then an aqueous solution of polyvinyl alcohol serving as a binding agent was added
909810/0740909810/0740
wird zur kreisförmigen Scheiben mit einem Durchmesser γοη 10 mm und einer Höhe von 2 mm geformt und unter einem Druck von 1 Ms 2 t/cm gepreßt; anschließend wird unter den in der nachfolgenden Tabelle 6 angegebenen Sinterbedingungen gesintert. Die erhaltenen keramischen Scheiben v/erden mit einer Pd-Ag-Paste gebrannt,, um elektrische Anschlüsse zu erzeugen; danach werden die Dielektrizitätskonstante, der dielektrische Verlustfaktor (tan tr ) und der Temperaturkoeffizient bestimmt; die Messungen erfolgen bei einer Frequenz von 1 kHz; die Dielektrizitätskonstante und der Verlustfaktor werden bei 200G bestimmt; die größten Vierte des Temperaturkoeffizienten treten im Bereich von -20 bis +80 C auf, da in diesem Temperaturbereich keine linearen Jaderungen der Dielektrizitätskonstante auftreten; die ermittelten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 6 aufgeführt,is formed into circular disks with a diameter γοη 10 mm and a height of 2 mm and pressed under a pressure of 1 Ms 2 t / cm; it is then sintered under the sintering conditions given in Table 6 below. The ceramic disks obtained are fired with a Pd-Ag paste in order to produce electrical connections; then the dielectric constant, the dielectric loss factor (tan tr) and the temperature coefficient are determined; the measurements are made at a frequency of 1 kHz; the dielectric constant and the dissipation factor are determined at 20 0 G; the largest fourths of the temperature coefficient occur in the range from -20 to +80 C, since no linear changes in the dielectric constant occur in this temperature range; the results obtained are listed in Table 6 below,
9 0 3810/07409 0 3810/0740
!tabelle 5
Zusammensetzung des dielektrischen Materials ! table 5
Composition of the dielectric material
Probe BaTiO, OaTiO, Ba(Ka SnO0 SiO0 MhO0 TiO0 Al0O, Bi0O, Pe0O, CuO GoO J j γ Z Z Z Z Z ο Z 3 2 3Sample BaTiO, OaTiO, Ba (Ka SnO 0 SiO 0 MhO 0 TiO 0 Al 0 O, Bi 0 O, Pe 0 O, CuO GoO J j γ ZZZZZ ο Z 3 2 3
3/4>°33/4> ° 3
Mol-96 Mol-?a Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew. Gew.Mole-96 mole-a weight weight weight weight weight weight weight weight weight weight weight weight weight weight
Lese Angaben beziehen sich auf das Gewicht der Grundinasse aus BaTiO, l· GaTiO, ) = 100 % . Read data refer to the weight of the basic weight of BaTiO, l · GaTiO,) = 100 %.
ÖÜ9810/0740ÖÜ9810 / 0740
(tan cf )Yerl factor
(tan cf)
(ppm/ÖC)coefficient
(ppm / Ö C)
909810/0740909810/0740
Die Proben 1 bis 5 der Tabelle 5 bestehen lediglich aus der Grundmasse, also in diesem Falle aus den Komponenten BaTiO, und CaTiO7:; wie aus Tabelle 6 ersichtlich, weisen die Proben 1 und 2 befriedigende Werte für die Dielektrizitätskonstante und den Temperaturkoeffizienten auf; andererseits ist die mechanische Festigkeit nicht Töllig befriedigend und es treten Schwierigkeiten bei der HerstellungSamples 1 to 5 of Table 5 consist only of the basic mass, that is to say in this case of the components BaTiO and CaTiO 7:; As can be seen from Table 6, Samples 1 and 2 have satisfactory values for the dielectric constant and the temperature coefficient; on the other hand, the mechanical strength is not entirely satisfactory and difficulties arise in manufacture
Die Proben 6 bis 14 enthalten zusätzlich zur Grundmasse Ba(Na. //V5 1. )0-, in den angegebenen Anteilen. Wie aus den Proben 6 und 7 ersichtlich, tritt bei den geringen Anteilen von lediglich 0,8 Gew.-9o Ba(Na./Λ-ζ/λ)®-* (bezogen auf die Grundmasse = 100 Gew.-?o) keine deutliche Wirkung auf; andererseits treten bei den Proben 13 und I4 mit einem Anteil an Ba(Na. /Λ? '^) von mehr als 10 Gew.-% verschlechterte Sinterbedingungen auf, und der Verlustfaktor (tan c/ ) nimmt wieder zu.Samples 6 to 14 contain, in addition to the basic mass, Ba (Na. // V 5 1.) 0-, in the specified proportions. As can be seen from the samples 6 and 7, occurs at the low levels of only 0.8 part by weight 9o Ba (Na. / Λ-ζ / λ) * ® (based on the basic mass = 100 wt .-? O) no significant effect on; On the other hand, samples 13 and I4 with a Ba (Na. /? '^) content of more than 10% by weight exhibit deteriorated sintering conditions, and the loss factor (tan c /) increases again.
Daher wird der Anteil an Ba(Na. /Λ-ζ/λ )0-z zwischen 1 und 10 Gew,-% gehalten. Die weiteren Proben 15 bis 27 betreffen den Zusatz einiger Oxide. Bei den Proben 15» 16, 17 und 24 treten keine merklichen Wirkungen auf, da der Zusatz weniger als 0,1 Gew.-% ausmacht; andererseits weisen die Proben 21, 22 und 23 mit einem Zusatz von mehr als 3 Gew.-i& verschlechterte Sinterbedingungen und eine Zunahme des Ver^istfaktors (tan tf* ) auf,· gleichzeitig wird die Reaktion mit einer Zirkondioxid-Schicht erleichtert. Aus diesem Grund soll der Anteil an diesen Oxiden insgesamt 0,1 bis 3 Gew.-?6 der Grundmasse aus BaTiO, und CaTiO, betragen. The proportion of Ba (Na. / Λ-ζ / λ) 0-z is therefore kept between 1 and 10 % by weight. The other samples 15 to 27 concern the addition of some oxides. Samples 15 »16, 17 and 24 have no noticeable effects because the addition is less than 0.1% by weight; On the other hand, samples 21, 22 and 23 with an addition of more than 3% by weight have deteriorated sintering conditions and an increase in the decomposition factor (tan tf * ), at the same time the reaction with a zirconium dioxide layer is facilitated. For this reason, the proportion of these oxides should be a total of 0.1 to 3% by weight of the basic mass of BaTiO and CaTiO.
909810/0740909810/0740
Die Proben dieses Beispiels stellen spezielle Ausführungsformen des erfindungsgemäesen keramischen Materials dar. Die beim trokkenen Mischen erhaltenen Proben zeigen ähnliche Eigenschaften.The samples of this example represent specific embodiments of the inventive ceramic material. The dry Mixing obtained samples show similar properties.
Das erfindungsgemäße, keramische, dielektrische Material weist eine hohe mechanische Festigkeit und überlegene Abriebbeständigkeit auf; deshalb kann dieses Material unter üblichen Arbeitsbedingungen verarbeitet v/erden und stellt ein höchst geeignetes dielektrisches Material für miniaturisierte Bauteile dar, wie etwa für den miniaturisierten Trimmkondensator eines Zeitmeßgerätes mit Quarzkristall.The inventive, ceramic, dielectric material has high mechanical strength and superior abrasion resistance on; therefore this material can be processed under normal working conditions and represents a highly suitable one dielectric material for miniaturized components, such as for the miniaturized trimming capacitor one Timepiece with quartz crystal.
90 9 810/074090 9 810/0740
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3390046C2 (en) * | 1982-06-18 | 1988-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ceramic composition with high dielectric constant |
US4855266A (en) * | 1987-01-13 | 1989-08-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High K dielectric composition for use in multilayer ceramic capacitors having copper internal electrodes |
Family Cites Families (2)
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US3709704A (en) * | 1969-07-29 | 1973-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ceramic dielectric material comprising barium-sodium-niodium titanate |
JPS5241896B2 (en) * | 1972-04-13 | 1977-10-21 |
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1978
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- 1978-08-24 GB GB7834514A patent/GB2003852A/en not_active Withdrawn
- 1978-08-25 FR FR7824672A patent/FR2401496A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB2003852A (en) | 1979-03-21 |
FR2401496A1 (en) | 1979-03-23 |
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