DE2914663A1

DE2914663A1 - Keramisches dielektrikum mit hoher dielektrizitaetskonstante

Info

Publication number: DE2914663A1
Application number: DE19792914663
Authority: DE
Inventors: Shinobu Fujiwara; Kiyoshi Furukawa; Osamu Iizawa; Nobuaki Kikuchi; Hitoshi Tanaka; Hisayoshi Ueoka
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB2018740A; US4216103A; GB2018740B; DE2914663C2

Description

Keramisches Dielektrikum mit hoher Dielektrizitätskonstante

Die vorliegende Erfindung betrifft ein keramisches Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und einer guten Temperaturkompensation, insbesondere ein keramisches Dielektrikum, welches bei relativ niederen Temperaturen gesintert wird, eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, dessen dielektrischer Verlustfaktor vermindert ist, dessen Eigenschaften sich mit der Temperatur nur wenig verändern und welches einen erhöhten Isolationswiderstand aufweist. Ein derartiges keramisches Dielektrikum ist besonders geeignet für Kondensatoren hoher Dielektrizitätskonstante mit einer großen Kapazität, wie beispielsweise Laminarkondensatoren.

Die meisten keramischen Dielektrika für Kondensatoren mit einer hohen Dielektrizitätskonstante enthalten als Grundbestandteile solche mit einer perovskiten Struktur, wie beispielsweise Bariumtitanat (BaTiO₃), Bariumstannat (BaSn(K) und CaIeiumtitanat (CaTiO₃). Abhängig

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von den verschiedenen Anforderungen bei der Verwendung des Dielektrikums in einem Kondensator wird ein zusätzliches Element verwendet, um die Dielektrizitätskonstante der keramischen Dielektrika zu erhöhen, welches ein Substitut der Feststoff lösung des Grundbestandteils bildet. Mit dem Grundbestandteil vermischt sein kann eine Verbindung, welche eine von einer perovskiten Struktur abweichende Struktur aufweist, um die Dielektrizitätskonstante der keramischen Dielektrika zu erhöhen. Bei den meist gebrauchten Dielektrika wird die Dielektrizitätskonstante wie vorstehend erwähnt erhöht. Bei einer derartigen Erhöhung der Dielektrizitätskonstante kann der Curiepunkt der Dielektrika eingestellt werden auf einen Wert entsprechend der Raumtemperatur, um die Dielektrizitätskonstante auf einen Maximalwert, von beispielsweise 4000 bis 20000 zu bringen, was erreicht werden kann durch ein Dielektrikum, welches einen speziellen Grundbestandteil enthält. Die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante eines solchen Dielektrikums wird jedoch bei Erhöhen der Dielektrizitätskonstante erhöht. Wenn andererseits die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante vermindert wird, dann wird nachteiligerweise der Maximalwert der Dielektrizitätskonstante ebenfalls vermindert.

Geeignete Sintertemperaturen der zuvor erwähnten keramischen Dielektrika liegen im allgemeinen zwischen 1200 und 1400⁰C. Demgemäß ist für das Sintern eine große Wärmeenergie erforderlich. Infolge der hohen Sintertemperaturen von 1200 bis 1400⁰C wird der Sinterofen stark belastet und erodiert während des Sinterns. Dies führt dazu, daß die Unterhaltskosten derartiger Sinterofen sehr hoch sind.

Der Wunsch nach kompakteren Keramikkondensatoren mit einer verbesserten Kapazität und einer hohen Zuver-

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lässigkeit wird insbesondere von der Nachrichtentechnik •geäußert. Es finden bereits keramische Dünnfilmkondensatoren von 0,1 bis 0,2 mm Dicke und keramische Laminarkondensatoren Verwendung, welche aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten bestehen, von denen jede eine Dicke von etwa 50 micron oder weniger aufweist.

Zum Herstellen eines keramischen Laminarkondensators muß der dielektrische Laminarkörper gesintert werden, wenn die inneren Elektroden des Keramikkondensators bereits im Laminarkörper eingesetzt sind. Da die Sintertemperaturen konventioneller keramischer Dielektrika über 1000⁰C liegt, müssen für die inneren Elektroden Edelmetalle, wie beispielsweise Platin oder Palladium, oder deren Legierungen verwendet werden, da nur diese Metalle bei diesen Temperaturen im Bereich von l?00°C den Beanspruchungen standhalten.

Der DE-OS 27 01 411 ist zu entnehmen, daß die Sintertemperatur eines keramischen Dielektrikums mit einer hohen Dielektrizitätskonstante vermindert werden kann auf 1000⁰C oder weniger durch Verwendung einer Zusammensetzung aus zwei Komponenten, wie beispielsweise

und ^Pb(^Fe _1/2 ^Nbi/2) l-x°3· ^{Da ein der}"

artiger keramischer Laminarkondensator bei einer Sintertemperatur von weniger als 1000⁰C hergestellt werden kann, ist es gemäß der DE-OS möglich, für die Elektroden billigere Materialien, wie beispielsweise Silber, Nickel und Aluminium zu verwenden.Es ist auf diese Weise möglich, Kondensatoren preisgünstiger herzustellen.

Es besteht die Aufgabe, keramische Dielektrika vorzuschlagen, welche bei relativ niederen Sintertemperaturen gesintert werden können, welche einen hohen Isolationswiderstand aufweisen, deren dielektrische Konstante

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relativ hoch liegt und die einen niederen dielektrischen Verlustfaktor haben.

Auch die weiteren Eigenschaften, wie beispielsweise der Isolationswiderstand und der dielektrische Verlustfaktor eines Dielektrikums, welches bei niederen Sintertemperaturen gesintert werden kann, sollen verbessert werden. Es ist weiterhin wünschenswert, daß die mit dem Dielektrikum hergestellten Keramikkondensatoren eine geringe Abhängigkeit des Isolationswiderstands von der Umgebungs- und den Sintertemperaturen aufweisen und eine hohe Durchbruchspannungsfestigkeit besitzen. Das Dielektrikum soll insbesondere geeignet sein zum Herstellen von Kompakt- und Laminarkondensatoren hoher Dielektrizitätskonstante.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen ein Dielektrikum mit einer Grundzusammensetzung, welche aus 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₃O₃, 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅, 0,20 bis 2,56 % MgO und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅ besteht, wobei die Prozentangaben Gewichtsprozent sind, bezogen auf die Grundbestandteile. Diese keramische Grundzusammensetzung weist eine Feststofflösungsstruktur von Pb(Mg₁₇₃Ta₂₇₃)O₃-Pb(Fe₁₇₂Nb₁₇₂)O₃ auf.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die nachfolgenden dielektrischen Zusammensetzungen vorgeschlagen, von denen jede ein Additiv in ihrer Grundzusammensetzung aufweisen.

A. Eine modifizierte keramische Zusammensetzung besteht aus einer Grundzusammensetzung von beispielsweise 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20-bis 2,56 MgO, 5,42 bis 19,00 % Hb₉O₁. und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅. Alle diese Prozentangaben sind Gewichtsprozent,

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bezogen auf das Gesamtgewicht der Grundzusammensetzung. Weiterhin ist enthalten Pb(Mn_2/3W,_/3)0₃ in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung.

B. Eine modifizierte keramische Zusammensetzung weist eine Grundzusammensetzung auf von beispielsweise 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO, 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅. Alle diese Prozentangaben sind Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Grundzusammensetzung. Weiterhin ist enthalten Pb(Mn, /₂W-> /0)^3 in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung.

C. Eine modifizierte keramische Zusammensetzung besteht aus der Grundzusammensetzung von beispielsweise 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56% MgO, 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅. Ebenfalls handelt es sich wieder um Gewichtsprozent bezogen auf die Grundzusammensetzung. Weiterhin ist enthalten Pb(Mn₁ /3Nb₂Z₃)O₃ in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsprozent der Grund zusammensetzung.

D. Ein modifiziertes keramisches Dielektrikum weist die Grundzusammensetzung 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO, 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₃O₅ auf. Wie zuvor, handelt es sich hierbei um Gewichtsprozente, basierend auf das Gewicht der Grundzusammensetzung. Weiterhin ist enthalten MnO in einem Betrag von 0,001 bis 1,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der keramischen Grundzusammensetzung.

E. Eine modifizierte keramische Zusammensetzung enthält

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eine Grundzusammensetzung von 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO, 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅. Weiterhin ist enthalten Pb(Mn, ,₃Ta_2/3)0₃ in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der kerami sehen Grundzusammensetzung.

F.Ein modifiziertes keramisches Dielektrikum besteht aus einer Grundzusammensetzung aus 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO und 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅. Weiterhin ist enthalten Li₂O mit 0,01 bis 2,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gew.-% der Grundzusammensetzung.

G. Ein modifiziertes keramisches Dielektrikum hat eine Zusammensetzung aus 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO, 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % ^Ta2°5· ^{Wie oben} ₎ handelt es sich jeweils um Gew.-%, bezogen auf die keramische Grundzusammensetzung. Weiterhin ist enthalten mindestens ein Teil der Cr₂O₃ und CeO₂ enthaltenden Gruppe in einem Anteil von 0,05 bis 2,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsprozente der Grundzusammensetzung.

Die Eigenschaften und die Ausführungsbeispiele der keramischen Dielektrika gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert.

Jedes keramische Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante gemäß der vorliegenden Erfindung kann gesintert werden bei einer niederen Temperatur im Bereich von 800° bis 1000⁰C . Beträgt der PbO Anteil im keramischen Dielektrikum mehr als 67,17 Gew.-%, dann muß das Dielektrikum gesintert werden bei einer Temperatur liber 1000⁰C. Liegt andererseits der PbO Anteil unterhalb von 60,72 Gew.-%, dann ist die Dielektrizitäts-

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konstante zu gering, um das keramische Dielektrikum praktisch verwenden zu können. Die Sintertemperatur wird erhöht, wenn der Fe^O., Anteil über 11,41 Gew.-% ansteigt. Andererseits nimmt die Dielektrizitätskonstante ab, wenn der Fe₂O₃ Anteil unter 3,26 Gew.-% abnimmt. Liegt der MgO Anteil über 2,56 Gew.-%, dann nimmt die Dielektrizitätskonstante ab. Liegt dagegen der MgO Anteil unter 0,20 Gew.-%, dann nimmt die Dielektrizitätskonstante ab und der dielektrische Verlust (tan (f ) zu. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß bei einem Ta₂O₅ Anteil von über 28,04 % die Dielektrizitätskonstante zu gering wird, während die Dielektrizitätskonstante abnimmt, wenn weniger als 2,22 % Nb₂O₅ vorhanden sind. Hieraus ist ersichtlich, daß sich eine hohe Dielektrizitätskonstante, eine niedere Sintertemperatur und ein geringer dielektrischer Verlustfaktor ergibt, wenn das keramische Dielektrikum besteht aus 60,72 bis 67,17 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₂O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO und 5,42 bis 19,00 % Nb₂O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅. Diese Zusammensetzung entspricht einer neuen Feststofflösung auf dem Feld der keramischen Dielektrika, d.h. einer Feststoff lösung mit 30 bis 95 mol %

Pb(Fe_1/2Nb_1/2)0₃ und 5 bis 70 mol % Pb(Mg^₃Ta_2/3 )0₃.

Dieses keramische Dielektrikum kann gesintert werden bei einer Temperatur von unter 1000⁰C. Die relative Dielektrizitätskonstante (£_s) welche in der vorliegenden Anmeldung einfach als Dielektrizitätskonstante bezeichnet wird, liegt zwischen 5000 und 18000, ist also hoch. Der dielektrische Verlustfaktor tan ei bei 1 KHz liegt zwischen 1,0 und 3,6 %, ist also gering. Bei einer bevorzugten Zusammensetzung mit 64,0 bis 65,0 % PbO, 6,9 bis 8,1 % Fe₂O₃, 1,1 bis 1,6 % MgO,

11,0 bis 14,0 % Nb₀O, und 12,0 bis 16,0 % Ta₉O₁- ist

10 der Isolationswiderstand größer als 10 £%_ und liegt

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insbesondere bei mehr als 5x10 CL. Der Isolationswiderstand bezieht sich auf den Widerstand eines Keramikkörpers mit einer Dicke von näherungsweise 0,5 mm. Dieser Widerstandswert wird gemessen bei 2O⁰C, wenn ein dielektrischer Strom von 500 Volt an den Keramikkörper angelegt wird.

Durch Beigabe bestimmter Mengen von Additiven, wie beispielsweise Pb(Mn₁ ,,W₁^)O,-, Pb(Mn₁₇₉W^₂)O₃₁

Pb(Mn_1/3Nb_2/3)0₃, MnO, Pb(Mn₁ /₃ ^Ta ₂/3)°3 und CeO₂ zur Grundzusammensetzung kann dielektrische Verlustfaktor und der Isolationswiderstand vermindert werden auf einen Wert unterhalb desjenigen der Grundzusammensetzung. Wenn der Anteil dieser Additive den Maximalbetrag übersteigt, wie er bei der Beschreibung der modifizierten keramischen Dielektrika erwähnt ist, dann wird die Dielektrizitätskonstante Ξ nachteilig vermindert und der dielektrische Verlustfaktor tan cf und der Isolationswiderstand werden beide vermindert auf einen Wert unten demjenigen, wie er für ein keramisches Dielektrikum brauchbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe der vorgenannten Additive einen Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften wieS und tan d des keramischen Dielektrikums hat. Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe von L i ^O in einer Menge, größer als vorstehend angegeben, zu einem Anwachsen der Sintertemperatur führt.

Eine modifizierte keramische Zusammensetzung mit Pb

O₃ kann gesintert werden bei einer Tempera

tur unter 1000⁰C, wobei dieses Dielektrikum eine Dielektrizitätskonstante von t_s von näherungsweise 5100 bis 18100, einen dielektrischen Verlustfaktor tan S bei 1 KHz von 0,3 bis 2,0 % und einen Isolationswider-

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stand von 1x10 bis 6 χ 10 ^ aufweist. Der Anteil des Additivs liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-% und die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 64,53 bis 67,17 % PbO, 8,08 bis 11,41 % Fe₂O₃ , 13,45 bis 19,00 % Nb₂O₅, 0,20 bis 1,16 % MgO und 2,22 bis 12,78 % Ta₂O₃. Bevorzugt liegen vor 64,53 bis 65 % PbO, 8,08 bis 9 % Fe₂O₃, 13,45 bis 14 % Nb₂O₃ 1 bis 1,16 % MgO und 12 bis 12,78 % Ta₂O₅. Liegt die Grundzusammensetzung in den vorerwähnten bevorzugten Grenzen, dann ist die Dielektrizitätskonstante größer als 15000, der dielektrische Verlustfaktor tan rf bei 1 KHz geringer als 1,0 % und der Isolationswiderstand liegt bei 4 χ 10 jfl oder mehr.

Bei einem weiteren modifizierten keramischen Dielektrikum mit Pb(Mn, ,pW,,„JO, liegt die Sintertemperatur unter 1000⁰C, die Dielektrizitätskonstante E liegt näherungsweise zwischen 5100, und 18700, der dielektrische Verlustfaktor tan d liegt zwischen 0,2 und 2,0 % und der Isolationswiderstand hat einen Wert von 4 χ 10 -^- oder mehr. Der Additivanteil liegt vorzugsweise zwischen 0,05 und 5,0 Gew.-% und die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 64,53 bis 67,17 % PbO, 8,08 bis 11,41 % Fe₂O₃, 13,45 bis 19,00 % Nb₂O₅, 0,20 bis 1,16 % MgO und 2,22 bis 12,78 % Ta₂O₅. Liegt der Additivanteil und die Grundzusammensetzung in den vorgenannten bevorzugten Bereichen, dann ist der dielektrische Verlustfaktor tan ei bei 1 KHz maximal 1,4 %, während die Dielektrizitätskonstante mehr als 10.000 beträgt. Bei einer Grundzusammensetzung von 64 bis 65 % PbO, 8,08 bis 9 % Fe₂O₃, 13,45 bis 14 % Nb₂O₅, 1,16 bis 2,22% MgO und 12,78 bis 13 % Ta₂O₅ ist die Dielektrizitätskonstante mehr als 16000.

Eine weitere modifizierte keramische Zusammensetzung mit Pb(Mn-, ,₃Nb_2/3)0₃ weist eine Sintertemperatur von

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unter 100 C, eine Dielektrizitätskonstante - von näherungsweise 4900 bis 17600, einen dielektrischen Verlustfaktor tan / bei 1 KHZ von 0,3 bis 2,1 % und einen Isolationswiderstand von 3x10 S- bis 8 χ 10 Sl auf. Der Additivanteil beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5,0 Gewichtsteile und die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 64,53 bis 67,17 Gew.-% PbO, 8,08 bis 11,41 Gew.-% Fe₂O₃, 13,45 bis 19,00 Gew.-% Nb₂O₅ ,0,20 bis 1,16 Gew.-% MgO und 2,22 bis 12,78 Gew.-% Ta₂O₅. Ins besondere soll die Grundzusammensetzung bestehen aus 64,53 bis 65 Gew.-% PbO, 8,08 bis 9 Gew.-% Fe₃O₃ , 13,45 bis 14 Gew.-% Nb₂O₅, 1 bis 1,16 Gew.-% MgO und 12 bis 12,78 Gew.-% Ta₂O₅. Liegt die Grundzusammensetzung in diesen zuvor erwähnten Grenzen, dann liegt die Dielektrizitätskonstante bei mehr als 16000 und der dielektrische Verlust tan c/ bei 1 KHz ist 1,2 % oder weniger.

Ein modifiziertes keramisches Dielektrikum mit MnO hat eine Sintertemperatur von weniger als 1000 C, eine Dielektrizitätskonstante £ von näherungsweise 7700 bis 14400, einen dielektrischen Verlustfaktor tan (f bei 1 KHz von 0,5 bis 2,0 %, einen Isolationswiderstand von 9x10 bis 7x10 ±±- . Der Additivanteil beträgt vorzugsweise 0,001 bis 0,1 Gewichtsteile. Die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 64,45 bis 65,56 % PbO, 6,92 bis 9,83 % Fe₂O₃, 11,51 bis 15,62 % Nb₂O₅, 0,79 bis 1,55 % MgO und 8,66 bis 15,57 % Ta₂O₅ . Liegt der Additivanteil innerhalb der vorgenannten bevorzugten Grenzen, dann beträgt der dielektrische Verlust tan / bei 1 KHz 1,2 % oder weniger, der Isolationswiderstand ist 4x10 Sl. oder mehr und die Dielektrizitätskonstante c ist größer als etwa 12000. Die Grundzusammensetzung besteht insbesondere bevorzugt aus 64 bis 65,56 Gew.-% PbO, 8 bis 9,83

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Gew.-A Fe₂O₃, 13 bis 14 Gew.-% Nb₂O₅, 1 bis 1,55 Gew.-% MgO und 12 bis 13 Gew.-% Ta₂O₅. Liegt die Grundzusammensetzung innerhalb der vorgenannten Grenzen, dann ist die Dielektrizitätskonstante E näherungsweise 17000 und der dielektrische Verlust tan <f bei 1 KHz beträgt 0,9 % oder weniger.

Bei einem modifizierten Dielektrikum mit Pb(Mn-Jz₃Ta₂^₃)O₃ weist eine Sintertemperatur von weniger als 1000 C auf. Die Dielektrizitätskonstante £ beträgt näherungsweise 4950 bis 17700, der dielektrische Verlustfaktor tan d bei 1 KHz liegt zwischen 0,1 und 2,2 % und der Isola-

9 11 tionswiderstand weist Werte von 4x10 bis 4x10 £2.

auf. Die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 64 bis 65 Gew.-% PbO, 8 bis 9 Gew.-% Fe₂O₃, 13 bis Gew.-% Nb₂O₅, 1 bis 2 Gew. -% MgO und 12 bis 1? Gew.-% Ta₂O,-. Liegt die Grundzusammensetzung innerhalb dieser Grenzen, dann ist der dielektrische Verlust tan d bei 1 KHz 1,4 % oder weniger, der Isolationswiderstand 7x10 XL oder mehr und die Dielektrizitätskonstante näherungsweise 16000 oder mehr.

Ein modifiziertes keramisches Dielektrikum mit Li₂O hat eine Sintertemperatur von 800 bis 95O⁰C, eine Dielektrizitätskonstante £_s von 5600 bis 17400 und einen dielektrischen Verlustfaktor tan d bei 1 KHz von 0,5 bis 1,2 %. Der Additivanteil beträgt vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-% und die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 64 bis 65 % PbO, 8 bis 9 % Fe₂O₃, 13 bis 14 % Nb₂O₅ und 1 bis 2 % MgO. Liegt der Additivanteil und die Grundzusammensetzung innerhalb der vorgenannten Grenzen, dann beträgt der dielektrische Verlust tan / bei 1 KHz 1,2 % oder weniger und die Dielektrizitätskonstante £ ist näherungsweise 10000 oder mehr.

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Bei einer modifizierten Zusammensetzung mit Cr₂O₃ und/ oder CeOp ist die Sintertemperatur unter 1000⁰C, die Dielektrizitätskonstante £- liegt näherungsweise zwischen 5000 und 10300, der dielektrische Verlustfaktor tan d bei 1 KHz ist 0,7 bis 2,4 % und der Isolationswiderstand liegt zwischen 2xlO⁸ und 4 χ 10 ⁰U. Der Anteil der Additive liegt bevorzugt zwischen 0,05 und 2 Gew.-%. Die Grundzusammensetzung besteht vorzugsweise aus 67 bis % PbO, 11 bis 12 % Fe₂O₃, 18 bis 19 % Nb₂O₅ und 0,2 bis 1,0 % MgO. Liegt der Additivanteil innerhalb der vorgenannten Grenzen, dann ist die Dielektrizitätskonstante näherungsweise 10000.

Die keramische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen hohen Isolationswiderstand auf und kann deshalb zur Herstellung hochspannungsfester Kondensatoren verwendet werden. Das keramische Material kann weiterhin in den Konsendatoren als Dünnfilm mit einer Dicke von 30 bis 40 micron verwendet werden. Der hohe Isolationswiderstand ist nützlich bei der Lösung des Problems der Elektromigration, welche eine Verschlechterung der Eigenschaften eines Kondensators bewirken kann, indem Ionen des keramischen Materials unter der Wirkung einer angelegten Spannung von der Kondensatorelektrode ins keramische Material wandern.

Eine für Kondensatoren wesentliche Eigenschaft ist eine gewünschte geringe Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante von der Temperatur. Die Dielektrizitätskonstante der Grundzusammensetzung nimmt um nicht mehr als näherungsweise 60 % ab, wenn die Temperatur von der Raumtemperatur auf -25⁰C erniedrigt wird. Die Dielektrizitätskonstante wird erhöht oder vermindert, wenn die Temperatur von Raumtemperatur auf 85⁰C erhöht wird, wobei die Veränderung nicht größer als näherungsweise 70 % ist. Die Gesamtveränderung bei der oben er-

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wähnten Temperaturzu- und abnähme übersteigt nicht näherungsweise 130 % und liegt vorzugsweise bei 100 %. Durch die Zugabe von Mangen enthaltenden Additiven kann dieser Bereich weiter vermindert werden, d.h. die Temperaturabhängigkeit wird stabilisiert.

Eine wesentliche Eigenschaft bei keramischen Materialien, welche PbO enthalten, besteht in der Verhinderung des Verdampfens von PbO während des Sinterns. Dieser Effekt kann verhindert werden durch Zugabe von Mangan enthaltenden Additiven, welche somit zur Stabilisierung des Sinterprozesses beitragen.

Die keramischen Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung können wie nachfolgend beschrieben hergestellt werden. Fein verteilte Teilchen oder Pulver der entsprechenden Metalloxyde werden unter Verwendung einer Kugelmühle miteinander vermischt. Danach wird dem Pulver ein Binder zugefügt und das Pulver wird beispielsweise in Scheibenform vorgepreßt. Die Scheiben werden gesintert bei einer Temperatur von 800 bis 1000⁰C über eine Dauer von 1 bis 2 Stunden. Die Sinterung erfolgt in einem Magnesia-Keramikkessel. Jede Scheibe wird mit Silber, Nickel oder Aluminiumelektroden platiert. Anstelle der Metalloxyde können auch Metal!carbonate verwendet werden.

Beispiel

Gemäß einem Beispiel werden Bleioxyd PbO, Magnesiumoxyd MgO, Eisenoxyd Fe₂O₃, Nioboxyd Nb₂O₃, Tantaloxyd Ta₂O₅, Manganoxyd MnO, Wolframoxyd WO₃, Lithiumoxyd Li₂O, Chromoxyd Cr₂O₃ und Ceriumoxyd CeO₂ in Pulverform und in einer Menge vermischt, so daß sich eine keramische Zusammensetzung ergibt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Diese Oxydmischung dient als Rohmaterial für das kera-

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mische Material und wird vermischt in einer Schüssel mit einem organischen Harz unter feuchten Bedingungen, danach vorgesintert in einem Temperaturbereich von 700 bis 85O⁰C über eine Dauer von 2 Stunden. Zwischen den Pulvern tritt folglich eine chemische Reaktion auf. Das gesinterte Pulver, dessen Bestandteile miteinander reagiert haben, wird zerkleinert in feine Teilchen mit einem Durchmesser von einigen micron und diese Teilchen werden abermals miteinander vermischt, so daß eine Pudermischung erhalten Wird. Ein bestimmter Anteil eines Binders aus Polyvinylalkohol wird dem Pulver hinzugefügt und diese Mischung sodann zu Tabletten

verpreßt und zwar mit einem Druck von 3 Tonnen pro

2 1 cm , wobei die Tabletten einen Durchmesser von 16,5

mm und eine Dicke von 0,6 mm aufwiesen. Diese Tabletten wurden unter Luftabschluß in einem Ofen gesintert, wobei verhindert wurde, daß die Bleikomponente von den Tabletten abdampft. Die Endsinterung wurde 2 Stunden lang durchgeführt. Danach wurden Silberelektroden auf jede Seite der Tabletten aufgebracht. Diese Keramikkörper mit den beiden Elektroden wurden bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften vermessen, d.h. bezüglich der Dielektrizitätskonstante £_$ bei 1 KHz und 20⁰C, des dielektrischen Verlustfaktors tanc/" bei 1 KHz und 2O⁰C und 85⁰C und des Isolationswiderstandes IR. Die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante £_s bei 1 KHz wurde bei einigen Proben gemessen bei +85⁰C auf der Basis der Raumtemperatur von 2O⁰C als Standardwert. Die gemessenen Resultate sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Die mit einem Sternchen versehenen Beispiele sind Kontrollproben.

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Tabelle 1

Probe Basisbestandteile
Nr. (Mol%)

ι *

4 5
G
7

H «

KolNbi)...,

30

h5 60 70

80

75
70

55

40

30

20

Additive Verhältnis der Basisoxyde

(Gew.-*) (Gew.-*)

1'bO Ko_nO₁, Nb,,O_r M₁-O Tu_nO_n

O 60.27 2.70 4.49 2.72 29.81

O 60.72 3.26 5.42 2.56 28.04

O 61.98 '4.99 8.30 2.24 22.49

O 64.45 6.92 11.51 1.55 15-57

O 64.53 8.08 13.^5 I.l6 12.78

O 65.56 9.83 15.62 Ο.79 8.66

O 67.17 11.41 19.00 0.20 2.22

ü 67.61 11.97 19.93 0.04 0.44

Elektrische
schaften

Eigen-

I ,ill ft

3,200 0.8

«Ve

JK

0.4 1 χ 1 ο

5,170 1.0 0.5

8x10'

8,650 1.5 0.5 8x10' 1Λ.55Ο 1.5 0.8 7xio⁷

15,400 3.2 1.1
9,huo 3.6 1.2

1 . IxK)¹ ' 4.3XlO¹"

4. Sxio¹'" ,12

2.0x10*

18,000 1.8 0.8 5x10' 1.6x10

12

1,IxLO

2.3x10

3,HOO 6.3 2.0 7x10 l.OxlU

1 2

1 I

CD

cn co

Tabelle 1-2

Probe Basisbestandteile Nr. (Mol%)

Additive Gew.-%

Verhältnis der Basisoxyde

Gew.-%

Elektrische Eigenschaften

l'h (KoIn

9 *	30
10	30
11	30
12	30
13 *	30
Ii*	70
15	70
16	70
17	70
18	70
19	95
20	93
21	95
22	95
Z'J	95

70

.

30

l'b(MiHjl4)()₂ IM)O

0.05 0.5 5.0 10.0 O

0.05

0.5 5.0

10.0 O

0.05

0.5 5.0

10.0

CD CD U?

O (O OO

	2·Ί *	Basisbestandteile (MoU)	^(Μ,φ\-φ<	Tabelle 1-3	., TbO	V	erhältnis	Nb₀	o_ υ	der Basisoxyde	28.04 5,170	.'.'O	Inn	Elektrische Eigenschaften 0	5	IK	Mi	Q-CiIi)	7867/16/Ch
Probe Nr.	25	KPTrNUj)O₃ ι	70	Additive Gew.-Ji	60.72	l'-o₂	hl	5.	42	MkO	28.04 5,350	2.	°C	8Ί	4	9 x H)⁷	4.	1 '» ■jxlO	/Gr
IU) (	26	30	70	J₁IMb(Mn^W-I)O	60.72	3.	26	5.	42	2.56	28.04 5,800	O.	O	O.	3	5x1 o^}	6,	Hx 1 O ' "'
27	30	70	O	60.72	3.	26	5.	42	2.56	28.04 5,100	O.	8	O.	3	4XlO^1l	1.	IxIO¹³
28 *	30	70	0.05	60.72	3.	26	5.	42	2.56	28.04 3,900	O.	2	O.	O	HXlO¹⁰	1 .	HxU)¹'-
29	30	70	0.5	60.72	3.	26	5.	42	2.56	12.78 18,000	3.	6	O.	,8	6x10'	I .	4XlU¹¹
30	30	30	5.0	64.53	3.	26	13.	45	2.56	12.7818,700	2.	2	1.	,5	5x1 o⁷	I .	()X Κ)'-'	I ro
31	70	30	10.0	64.53	8.	,08	13.	.45	1.16	12.7818,500	1.	2	O.	■ 5	4 XlO⁸	2.	oxio¹"	•Ρ» I
32	70	30	O	64.53	8.	,08	13.	• 45	1.16	12.7816,700	1.	3	0.	.6	2xlO^U	2.	1 2 ,OxIC)¹'-
33 *	70	30	0.05	64.53	8.	.08	13,	.45	1.16	12.7813,200	1.	O	0,	.2	7XlO³	4.	.5x10'^l
34 *	70	30	0.5	64.53	8,	.oa	13	.45	1.16	2.22 9,800	3.	2	0,	.2	5xi o⁷	1 ,	..XIO¹⁰
35	70	5	5.0	67.17	8	.08	19	.00	1.16	2.2210,300	3.	6	1	.6	IxI O⁷		.3XlO¹¹	IO
36	95	5	10.0	67.17	11	.41	19	.00	0.20	2.2210,200	1,	6	1	.5	3xio⁷	I,	. Ix IO	*
37	95	5	O	67.17	11	.41	19	.00	0.20	2.22 6,700	1,	,4	0	.0	IXlO¹¹	Γ	.8x1 o^ir'
38 *	95	5	0.05	67.17	11	.41	19	.00	0.20	2.22 3,700	2,	.1	0	.1	3XiO¹⁰	b	.«MO^{1 l}	h-» IO
	95	5	0.5	67.17	ii	.41	19	.00	0.20		4,	.0	1		IxLO⁷	Al	. 5XiO¹'	^•J 10 KJ
95		5.0		11	.41			0.20			• 5	2				CD
	10.0								4>* CD CD CO

Tabelle 1-4 ^

Probe Basisbestandteile Additive Verhältnis der Basisoxyde Elektrische Nr. (MoT%) Gew.-% Gew.-% Eigenschaften

I'bO Ko Ο.. Nb„O_r M₍;(> Tii.,()_{P f} — ... /,, ■. . ?

39 *	30	70
Ίο	30	70
	30	70
l»2.	30	70
'«3 *	30	70
<»i» *	70	30
'«5	70	30
Ί6	70	30
'»7	70	30
Ί« *	70	30
h>) *	95	5
50	95	5
51	95	5
52	95	5
53 *	95	5

O 60.72 3.26 5J122.56 28.01.

0.05 60.72,. 3.26 5J.2 2.56 2H.O>| r. .j-,

O iil 30 70 0.5 60.72 3.26 5.Ί2 2.56 28.01. _5>390 O₃ ₀.₃ _8xiOu _]flxJ()i3

OO 1|2 . 30 70 5.0 6O.72 3.26 5J.22.56 28.01. j,_{|900 0-7 Og/4 3xlu}lO _6>Ηχ1()Π

ω '«3* 30 70 10.0 60.72 3.26 5J.2 2.₅6 28.0/. 3,700 I₁.l 2.1 /_lxlo⁷ n.uxnV'

10.0 67.17 11JU 19.00 0.20 2.22 3,600 /,.5 1.5 _Äxlt)7 «,.„„„,"

_o H^w ₍w J₁, O 61..53 8.08 13J)5 I.16 12,78 17,600 2.0 0.8 5xjO⁷. ΐ.Λχιο¹- '

0.05 611.53 8.08 13 J.5 1.16 12.78 i₇,₈0O 1.0 0.5 I.W ₂.6xH)^U'V

» '.Λ ™ tn 0.5 .61..53 8.08 13J.5 1.16 12.78 17,900 0.5 0.3 5xioⁿ. ■ z.Sxio¹·'²

5.0 61». 53 8.O813J.5 1.16 12.78 16,300 1.2 0.6 ;)xio^l) i.Sxiu¹''

10.0 .61..53 8.O813J.5 1.16 12.78 _l3f3Oo 3.2 ■ i.a /,xi()7 ,._lxlo'¹» i°

0 67.I7 11.1.119.00 0.20 2.22 ₉,₇₀₀ 3.8 j,_{2 lxU)}7 a.^lo" f

O.O5 67.17 Ii.1.119.00.0.20 2.22 10,100 2.1 0.7 5x1 (>''. 6.Hx₁O¹¹ ^

0.5 67.17 11.^119.00 0.20 2.22 ₉,y₀0 1.6 0._{5 7}X J O' * h. ₅>c 1 (.' - S

5.0 . 67.17 11JU 19.00 0.20 2.22 7,₁₀₀ 1.9 0.7 2xlü^y I.IgI.)¹² CD

Tabelle 1-5

CO
O
CO
OO

Probe Basisbestandteile No. (MoIX)

I'll (|·>τγΝ 1.^)1)..

56

57

»

*

OO

61

na

('.3 *
•5Ί ♦
(,5

OO

67
♦

30 30 30 30 30 70 70 70 70 70 95 95 95 95 95

70

30

Additive Gew.-% Verhältnis der Basisoxyde Gew.-%

0.05 0.5 5.0 10.0 ο

0.05 0.5 5.0

10.0 O

0.05

0.5

5.0

10.υ

a^)O. PbO

.,U- Nb_o0_r M(.;0 Ti.„(l_P S

I,.'in ö

20⁰C.

60.72 60.72 6Ο.72 60.72 60.72 6Ί.53 6i».53

6U.53 61*.53

6Ί.53 67.17 67.17 67.17

67.17 67.17

3.26 5.1,2 2.36 28.0'* 3,100 1.2

>3.26 5,/*2 2.56 28,0't 5,15O 0_t8

5.1*2 2.56 28.0'* 5,220 0.3

5.I12 2.56 28.01* ^,95O 0.8

5.^2 2.56 28.0'* 3,600 '*.3

13.Ί5 1.16 12.78 17,600 2.0

O813.l151.1612.78i7.6OO 0.9

13.1*5 1.16 12.78 17,700 0./*

13.145 1.1612.7816,200 l.i*

.08 13. '*5 1.16 12.78 12,100 3.6

.Al I9.OO 0.20 2.22 9,700 3.8

• Al 19.00 0.20 2.22 9,8OO 2.2

.'H 19.00 0.20 2.22 9,900 l.'l*

.'ti 19.00 0.20 2.22 6,800 2.0

.²H 19.0O 0.20 2.22 3,500 '1.7

H_v <:

0.5 o.'* 0.2 0.5 1.7 0.8

0.5 0.3 0.8

1.7 1.2 0.8

0.5 0.6

Elektrische Eigenschaften

IK

«κ IU

Ηχ|θ

Ίχΐυ

¹¹

5xio

3xio^?

5x10'

¹⁰

χ|θ'

Ίχ U)'

:< I

6x1 υ⁹

Ίχίο-Ίχίο⁷

Ί . ^x l υ

1. ox

12

9.0χΐυ^ι;·'

1.1x10

1. 6x 1.6x10 ] .8x]O '). 5x X.'U

'J. Ox 2.3κ

y. οχ

1 .HMO ²I. T)V. I . 1 :< I ο

1.?

10

\2

I.?

l.J

¹'

¹ '

ι:.¹

IO -J (O

Probe Basisbestandteile Nr. Mol%

Tabelle 1-6

Additive Gew.-%

Verhältnis der Basisoxyde (Gew.-%)

Elektrische Eigenschaften

I'M MfI-T

	Λ O
70	Ίο
71	no
72	i)0

73

ΊΟ

75 *	40
76 *	•jo
77	■jo
78	30
79	30
80 *	30
81 *	20
82	20

, 0.9

13,2UO 0.7

12,200 0.5

9,300 l.o

8,000 1.1

7,680 3.8

J8,000 1.8

37,900 0,9

12,200 0.6

11,800 1.2

9,770 Ii,ο

15,Ίου 3.2

Ι'ι,ΙΟΟ 1.2

.Ox

-'

Probe Basisbestandteile Nr. Mo1%

Tabelle 1-6 (Forts.)

Additive Gew.-%

	83	20	80	O	.1	65.56	9.83
	8Ί	20	8υ	O	.5	65.56	9.83
<£> O	«">	2 O	8u	1	.0	65.56	9.83
co OO	H 6	:.·υ	HO	1	.S.	65.56	9.H3
co -s O OO

Verhältnis der Basisoxyde (Gew.-%)

Elektrische Eigenschaften

15.62 0.79 8.66 13,000 0.8 0.3 /*χΐυ^ιυ _y.(

15.62 0.79 8.66 β,ί,υο 1.3 0.5 6xio^l° ι./,χίο¹"

15.62 0.79 8.66 7,700 2.0 0.₇ 3xio^lü G.Bxio"

J5.62 0.79 8.66 6,150 6.0 2.2 yxio^H s.Oxio¹"

CT) CJ)

	Probe Nr.	Basisbestandteile Mol %	30	Additive Gew.-%	Tabelle	1-7	Nb₀U₅	der	Ta₂	°5	Elektrische Eigenschaften	kiln ί
	No.	ί ti ) '	30 30	(),, Li,,0			13.43	H₀O	12.	78		1.8
	87 *	70	30	O	PbO	Verhältnis Basisoxyde	13.45 13-45	I..16	12. 12.	78 78	18,000	1.2 0.7
	aa 89	70 70	30	0.01 0.05	6*4.53	ι··_β?ο₃	13-*45	I.16 I.16	12.	78	17,'too 15,300	0.5
909	90	70	30	0.1	64.53 64.53	8.08	13.*45	I.I6	12.	78	13,600	0.5
	91	70	30	0.5	6*4.53	8.08 8.08	13.*45	1,16	12.	78	9,900	1.1
co	92	70	55	2	6*4.53	8.08	13.*45	I.16	12.	78	8,600	7-5
O co	93 *	70	55	5	6*4.53	8. Oa	8.30	I.16	22.	'•9	6,200	1.5
-Jk co	y'i *	**5	55	O	6*4.53	8.08	8.30	2.2*4	22.		8,650	0.9
	95	Ί5	55	0.01	61.98	8.08	8.30	2.2*4	22.	.*49	8,'K)O	0.6
	90	*45	55	0.05	61.98	*t.99	8.30	2.2*4	221	.'•9	7 ,900	0.5
	97	'4 5	55	0.1	61.98	*4.99.	a. 30	2.2*4	22,		7,530	0.6
	9-S	'•3	55	0.5	61.98	'4.99	8.30	2.2*4	22,	.*49	6,050	0.9
	Qd	45		2	61.9»	*4.99	8.30	2.2*4	22	.'19	5,600
	100 *	'•5	¹J	61.98	*4.99		2.2Ί			3,700
			61.9a	*4.99
		*4.99

Tabelle 1-8

Probe Basisbestandteile Nr. Mol«

101 *	9 5
102	9 5
103	95
10't	95
w;	95
IO(> *	95
107 *	30
IUH	30
109	30
110	30
111	30
112 *	30

5 5 5 5 5 5

70 70 70 70 70 70

Additive Gew.-ft Verhältnis der Basisoxyde (Gew.-ft)

υ.03

0.5

1.0

2.0

3.0

O.O5

0.5 l.o 2.0 3.0

67.17 ii.'υ 19.00 υ.20 2.22 9,750

67.17 11.41 19.00 0.20 2.r.'2 9,920

67.17 11.41 19.00 O.20 2.22 10,300

67.17 11.41 19.00 0.20 2.22 9,HOO

67.17 11.41 19.00 0.20 2.22 9,280

67. 17 11.41 19.00 0.20 ΓΪ.22 7,110

6Ο.72 3.26 5.42 2.56 28.0Ί 3,210

60.72 'J. 26 5.42 2.56 28.04 3,290

3.26 5.42 2.56 28.04 5,460

3.26 5·'·2 2.56 28.04 5,270

3.26 5.^2 2.56 28.04 5,080

60.72
60.72
60.72
Go.72

3.26 3.'12 2.56 28.0Ί 3,7'iO

V
3.7
2.9
*2 · 2

1.7
2.4
4.8
1.1
0.9
0.7
0.7

1.2
3.3

Elektrische Eigenschaften

h-,"c

1.2

1.0

O.H 0.7 O.R 2.2

0.5 0.3

0.3 0.5 0.8

1.3

III

•Ix 1 0^H

2x ι υ

IO

8x10''

2. J<\<> y.oxio i.4x1d k . ¹Jx 1 u

ΓιΧίΟ

«χ

3xio·' Ίχίο

IO

7xio

1.

4.

y.

1.4xio

1 .'ix 1 .4x1 (i¹

I 11 I.'.¹

I1 11 10

12 I '3 13

Co ■VJ

CD Ca)

Tabelle 1-9

Probe Basisbestandteile Additive Verhältnis der Basis- Elektrische Nr- Mol % Gew.-% oxyde (Gew.-%) Eigenschaften

iO CD	IU,	113	' ^l'.v' ä~'°'j	ΙΗ.(Μ,φ^)<	0.05
^£) OO	14 4		5	0.5
	115	95	5	1,0
O	116	95	5	2.0
Ξ	1 17 *	95	Ui	3.0
00	118	ys	5	0.05
	119	30	70	0.5
	.120	30	70	1.0
	121	30	70	2.0
	I..¹2	3Q	70	3.0
	30	70

67.17 11.4l 19.00 0.20 2.a

67.J7 11.41 19.00 0.20 2.22 10,300

67.17 11.41 19,00 0.20 2.22

67.17 11.41 19.00 0.20 2.22

67.17 11.41 19.00 0.20 2,22

6Ο.72 3.26 5.42 2.56 28,04

60,72 3.26 5.42.. 2.56 28.04

6Ο.72 3.26 5.42 2.56 28.04

60.72 3.26 5.42 2.56 28.04

6Ο.72 3.26 5.42 2.56 28.04 3,740 3.3 1.2 3xlO⁷ 1.6xl()'°

	;.>o"c	0	IK	Mil-cm)	1	I co
S	2.9	85'V	3xl o^K	I . IxK)¹	1	(-» I
9,92ο	2.2	1.0	2XM.'°	1 .<?xio'	O
10,300	1.7	0.8	8xio^l)	y .OxK)¹	'.I
9,880	2.4	0.8	2xlO^H	4. ^r.x K)'	'»
9,280	4,8	0.9	'Jx \ O⁷	1 .'IX 1<>'	:.'	VO
9,920	0.9	2.3	8xlO^ö	1 .'(XlO	:.·
5,290	0.7	0.9	3xi o^!>	1.dxlO¹		X3 -s -J.
5,46o	0.7	0.3	'.XU.¹⁰	Z. <KK>'
5,270	1.2	0.4	7XlO⁸	1.4XK)¹
5,080	0.7

29H663

7867/16/Ch/Gr

- 32 -

9. April 1979

Die Sintertemperaturen der Proben 1 bis 8 und die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante ist in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Probe Temperaturabhängigkeit ^Nr· von £_c bei 85⁰C (%)

Sintertemperatur (⁰C)

-37.1	940
-35.0	940
-65.1	940
-65.3	940
-59.3	940
+37.2	940
+19.0	980
+17.0	1050

Die Sintertemperaturen der Proben No. 87 bis sind in Tabelle 3 gezeigt.

909843/08*8

	-	Tabelle 3	29U663	940
7867/16/Ch/Gr	(Gew.-%)	33 - 9. April 1979	900
			860
Probe Additiv	0	Sintertemperatur	860
^Nr# Li₂O	0.01	(⁰C)	820
	0.05		780
87*	0.1	750
88	0.5	940
89	2	900
90	5	860
91	0	860
92	0.01	820
93*	0.05	780
94*	0.1	750
95	0.5
-96	2
97	5
98
99
100*

Die Sintertemperatur der anderen, nicht in den Tabellen 2 und 3 erwähnten Proben sind nachfolgend angegeben. Die Sintertemperatur der Kontrollproben betrug 1000 C. Die Sintertemperatur der Proben gemäß der Erfindung mit Pb(Mn₁₇₂W₁₇₃)O₃ und Pb(Mn₁₇₃Nb₂₇₃)O₃, Pb(Mn₁₇₃Ta₂₇₃)O₃, Pb(Mn₂₇₃W₁₇₃)O₃, Li₂O, MnO, Pb(Mn₁₇₃ Nb₀Zi)O₃, Cr₂O₃ und CeO₂ lag im Bereich zwischen

850 und 95O⁰C.

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9. April 1979

Die Proben mit der Zusammensetzung nach Probe 5 und eine Kontrol1 probe mit 63,63 mol% Pb(Fe, ,-Nb 35,82 mol% Pb( Fe₂ /3Ww₃)O₃ - 0,5 Gew.-% Pb(Mn₁/3Nb₂^₃)O₃ wurden gesintert bei 900, 950, 1000 und 108O⁰C. Der Isolationswiderstand dieser Proben wurde gemessen. Die Meßresultate sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle

Sintertemperatur (⁰C)

900

950

1000

1080

IR (Sl )

No.

6x10 7x10 7x10 6x10

KontrolIe

6x10-2x10 8xlQr 7xl0^£

10

Der Isolationswiderstand der Probe 5 und der oben erwähnten Kontrol1 proben wurden gemessen bei 20, 40, 60, 80 und 100⁰C. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben .

Meßtemperatur (⁰C) Tabelle

No. 5

IR (S-

Kontrolle

20
40
60
80
100

7x10 7x10 7x10 6x10 5x10

10 10 10 10 10

2x10

9xl0^£

3xl0^£

8x10*

2xl0^e

10

Die Sintertemperatur lag bei 950 C.

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Claims

Patentansprüche

1. Keramisches Dielektrikum hohe,r Dielektrizitätskonstante, bestehend aus einer Grundzusammensetzung aus 60,72 bis 67,7 % PbO, 3,26 bis 11,41 % Fe₃O₃, 0,20 bis 2,56 % MgO, 5,42 bis 19,00 % Nb₃O₅ und 2,22 bis 28,04 % Ta₂O₅ in Gewichtsprozent bezogen auf die Grundzusammensetzung.

2. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante der Grundzusammensetzung zwischen 5000 und 18000 und der dielektrische Verlustfaktor tan </ bei 1 KHz zwischen 1,0 und 3,6 % liegt.

3. Keramisches Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundzusammensetzung besteht aus b4,0 bis 65,0 % PbO, 6,9 bis 8,1 % Fe₂O₃, 1,1 bis 1,6 % MgO, 11,0 bis 14,0 % Nb₂O₁ und 12,0 bis 16,0 % Ta₂O₅.

4. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß es weiterhin enthält Pb(Mn₂,₃ WiZo)Og in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung.

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5. Dielektrikum nach Anspruch 4, dadurch q e k e η η ζ e i c h η e t , daß es eine Dielektrizitätskonstante von näherungsweise 5100 bis 18000, einen dielektrischen Verlustfaktor tan 6 bei 1 KHz von 0,3

bis 2,o % und einen Isolationswiderstand von 10 bis 6XlO¹¹J" aufweist.

6. Dielektrikum nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil ^Pbl^Mn2/3^Wl/3^°3 zwischen 0,5 und 5,0 G e w.- % liegt und die Grundzusammensetzung besteht aus b4,53 bis 6/,17 % PbO, 8,08 bis 11,41 % Fe₂O₃, 13,45 bis 19,00 % Nb₂O₅, 0,20 bis 1,16 % MgO, und 2,22 bis 12, 78 % Ta₂O₅.

7. Dielektrikum nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundzusammensetzung besteht aus 64,53 bis 65 % PbO, 8,08 bis 9 % Fe₂O₃, 13,45 bis 14 % Nb₃O₅, 1 bis 1,16 % MgO und 12 bis 12,78 % Ta O₃, wobei diese keramische Zusammensetzunq eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 15000, einen dielektrischen Verlust tan ό bei 1 KHz von weniger als näherungsweise 1,0 % und einen Isolationswider stand von nicht weniger als 4 χ 10 -~^ aufwe ist.

8. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Pb(Mn-, ,-W,.,, )0₃ in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung enthält.

9. Dielektrikum nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dielektrizitätskonstante Ξ. zwischen näherungsweise 5100 und 18700 liegt, der dielektrische Verlustfaktor tan" bei 1 KHz zwi-

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sehen 0,2 und 2,0 % und der Isolationswiderstand 4 χ 10 /I oder mehr beträgt.

10. Dielektrikum nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

zeichne t , daß der Anteil ^pb(^Mni/2^W102^°3 zwischen 0,05 und 0,5 Gew.-% liegt und die Grundzusammensetzung besteht aus 64,53 bis 67,17 % PbO, 8,08 bis 11,41 % Fe₂O₃, .13,45 bis 19,00 % Nb₂O₅, 0,20 bis 1,16 % MgO und 2,22 bis 12,78 % Ta₅O,-, wobei das Keramikmaterial einen dielektrischen Verlustfaktor tan if bei 1 KHZ von 1,4 % oder weniger und eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 10 000 aufweist.

11. Dielektrikum nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Grundzusammensetzung besteht aus 64,53 bis 65,0 % PbO, 8,08 bis 9,0 % Fe₂O₃, 13,45 bis 14,0 % Nb₂O₅, 1,16 bis 2,0 % MgO, und 12,78 bis 13 % Ta₂O₅, wobei dieses Keramikmaterial eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 16000 aufweist.

12. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Pb(Mn-, /3^0/3)0, in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung enthält.

13. Dielektrikum nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Dielektrizitätskonstante näherungsweise 4900 bis 17600 beträgt, der dielektrische Verlustfaktor tan 6 bei 1 KHz zwischen 0,12 und 2,1 % liegt und der Isolationswiderstand

3 χ 10⁹ bis 8 χ 10¹¹ -- ist.

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14. Dielektrikum nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil Pb(Mn^₃Nb₂-₃)0₃ zwischen 0,5 und 5,0 Gewichtsteilen beträgt und die Grundzusammensetzung besteht aus 64,53 bis 67,17 Gew.-% PbO, 8,08 bis 11,41 Gew,-% Fe₂O₃, 13,45 bis 19,00 Gew.-% Nb₂O₅, 0,20 bis 1,16 Gew.-% MgO und 2,22 bis 12,78 Gew.-% Ta₂O₅.

15. Dielektrikum nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundzusammensetzung besteht aus 64,53 bis 65 Gew.-% PbO, 8,08 bis 9,0 Gew.-% Fe₂O₃, 13,45 bis 14 Gew.-% Nb₃O₅, 1 bis 1,16 GEw.-% MgO und 12 bis 12,78 Gew.-% Ta₂O₅, wobei die keramische Zusammensetzung eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 16000 und einen dielektrischen Verlust tan cf bei 1 KHz von 1,2 % oder weniger aufweist.

16. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin MnO in einem Anteil von 0,001 bis 1,0 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung enthält.

17. Dielektrikum nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß es eine Dielektrizitätskonstante von näherungsweise 7700 bis 14400, einen dielektrischen Verlustfaktor tan d bei 1 KHz von

0,5 bis 2,0 % und einen Isolationswiderstand von 9 χ 10⁹ bis 7 χ ΙΟ¹⁰ Ω- aufweist.

18. Dielektrikum nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der MnO Anteil zwischen 0,001 und 0,1 Gewichtsteilen liegt und die Grundzusammensetzung besteht aus 64,45 bis 65,56 % PbO, 6,92 bis 9,83 % Fe₂O₃, 11,51 bis 15,62 % Nb₂O₅, 0,79 bis 1,55 % MgO und 8,66 bis 15,57 % Ta₂O₅, wobei

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diese keramische Zusammensetzung eine Dielektrizitätskonstante von mehr als 12000, einen dielektrischen Verlust tan <f bei 1 KHz von 1,2 % oder weniger und einen Isolationswiderstand von 4 χ 10 -oder mehr aufweist.

19. Dielektrikum nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundzusammensetzung besteht aus 64 bis 65,56 Gew.-% PbO, 8 bis 9,83 Gew.-% Fe₂O₃, 13 bis 14 Gew.-X Nb₂O₅, 1 bis 1,55 Gew.-% MgO und 12 bis 13 Gew.-% Ta₂O₅, wobei diese keramische Zusammensetzung eine Dielektrizitätskonstante von näherungsweise 17000 und einen dielektrischen Verlust tan </ bei 1 KHz von 0,9 % oder weniger aufweist.

20. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Pb(Mⁿi/3Ta₂Z₃)O₃ in einem Anteil von 0,05 bis 5,0 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteile der Grundzusammensetzung enthält.

21. Dielektrikum nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante bei näherungsweise 4950 bis 17700, der dielektrische Verlustfaktor tan c/bei 1 KHz zwischen 0,1

und 2,2 % und der Isolationswiderstand zwischen 4 χ 10⁹ bis 4 χ ΙΟ¹¹ Π. liegt.

22. Dielektrikum nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundzusammensetzung besteht aus 64,0 bis 65,0 Gew.-% PbO, 8,0 bis 9,0 Gew.-% Fe₂O₃, 13,0 bis 14,0 Gew.-% Nb₂O₅, 1,0 bis 2,0 Gew.-% MgO und 12,0 bis 13,0 Gew.-% Ta₂O₅, wobei diese keramische Zusammen-

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Setzung einen dielektrischen Verlust tan d bei 1 KHz von 1,4 % oder weniger, einen Isolations-

Q -^

widerstand von 7 χ 10— oder mehr und eine Dielektrizitätskonstante von näherungsweise 16000 oder mehr aufweist.

23. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Li₂O in einem Anteil von 0,01 bis 2,0 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der Grundzusammensetzung enthält.

24. Dielektrikum nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante zwischen 5600 und 17400 und der Dielektrizitätsverlust tan d bei 1 KHz zwischen 0,5 bis 1,2 % liegt.

25. Dielektrikum nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Li~0 Anteil zwischen 0,01 und 0,5 Gew.-% liegt, die Grundzusammensetzung besteht aus 64,0 bis 65,0 % PbO, 8,0 bis 9,0 % Fe₂O₃, 13,0 bis 14,0 % Nb₂O₅ und 1,0 bis 2,0 % MgO, wobei der dielektrische Verlust tan cf bei 1 KHz 1,2 % oder weniger und die Dielektrizitätskonstante näherungsweise 10000 oder mehr beträgt.

26. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Anteil der aus Cr₂O₃ und CeO₂ bestehenden Gruppe in einem Anteil von 0,05 bis 2,0 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der Grundzusammensetzung enthält.

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27. Dielektrikum nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante zwischen näherungsweise 5000 und 10300, der dielektrische Verlust tan</ bei 1 KHz zwischen 0,7 und

2,4 % und der Isolationswiderstand zwischen 2 χ 10⁸ und 4 χ ΙΟ¹⁰ _"_ liegt.

28. Dielektrikum nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Cr^Og und/ oder CeOp zwischen 0,05 und 2,0 Gewichtsteilen liegt und die Grundzusammensetzung besteht aus 67,0 bis 68,0 % PbO, 11,0 bis 12,0 % Fe₂O₃, 18,0 bis 19,0 % Nb₂O₅ und 0,20 bis 1,0 % MgO und die Dielektrizitätskonstante näherungsweise 10 000 ist.

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