DE3520839C2

DE3520839C2 -

Info

Publication number: DE3520839C2
Application number: DE3520839A
Authority: DE
Inventors: Yukio Kyoto Jp Sakabe; Goro Yawata Kyoto Jp Nishioka; Junichi Nagaokakyo Kyoto Jp Imanari
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1993-03-18
Also published as: CA1252625A; US4661462A; DE3520839A1; JPS612203A; JPH0414441B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dielektrische keramische Zusammensetzung und insbesondere eine dielektrische keramische Zusammensetzung mit hoher Dielektrizitätskonstante, die bei relativ niedriger Temperatur gesintert werden kann.

Als dielektrische keramische Zusammensetzungen mit einer hohen absoluten Dielektrizitätskonstante für keramische Kondensatoren werden solche verwendet, die hauptsächlich aus Bariumtitanat bestehen und eine oder mehrere Komponenten wie Stannate, Zirkonate und andere Titanate enthalten. Da solche keramischen Bariumtitanat-Zusammensetzungen eine hohe Sintertemperatur im Bereich von 1300°C bis 1400°C besitzen, sind für das Sintern große Mengen an Energie erforderlich, was sich in einer Kostenerhöhung für diese keramische Produkte niederschlägt. Außerdem ist es bei der Herstellung monolithischer Kondensatoren mittels dieser Zusammensetzungen erforderlich, ein Edelmetall mit hohem Schmelzpunkt wie beispielsweise Palladium oder Platin als Material für die inneren Elektroden einzusetzen, um die Elektroden vor Oxidation und der Reaktion mit den Dielektrika zu schützen. Dementsprechend ist es bei diesen keramischen Zusammensetzungen nicht möglich, die Kosten für keramische Kondensatoren zu senken.

Aus der DE-AS 20 40 573 ist eine keramische Zusammensetzung mit hoher Dielektrizitätskonstante bekannt, die aus

Pb(Ni_1/3 · Nb_2/3)O₃-PbTiO₃-Pb(Zn_1/3Nb_2/3O₃

besteht.

Aus der DE 31 45 631 C2 ist ein Dielektrikum für die Niedertemperatursinterung bekannt, das aus

Pb(Fe_2/3W_1/3)O₃-PbTiO₃-(Yb_1/2Nb_1/2O₃

besteht.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine dielektrische keramische Zusammensetzung mit hoher Dielektrizitätskonstante verfügbar zu machen, die sich bei einer relativ niedrigen Temperatur sintern läßt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine dielektrische keramische Zusammensetzung mit einer hohen Dielektrizitätskonstante von nicht weniger als 8000 und einer niedrigen Sintertemperatur von nicht mehr als 1100°C verfügbar zu machen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Aufgaben gelöst durch die Bereitstellung einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung eines ternären Systems

Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃-Pb(Zn_1/2W_1/2O₃

aus einer festen Lösung mit einer Zusammensetzung der allgemeinen Formel

x Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-y PbTiO₃-z Pb(Zn_1/2W_1/2)O₃

in der x, y und z die Molprozente der betreffenden drei Komponenten sind und x+y+z=100 gilt, wobei diese Zusammensetzung in eine durch das von den Punkten A, B, C und D eingeschlossene Polygon ABCD definierte Zusammensetzungsfläche in der Fig. 1 fällt und wobei die Sätze der Molprozente der drei Komponenten für diese Punkte die folgenden Werte haben:

Die Zusammensetzungsfläche der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus den folgenden Gründen auf die durch das ABCD definierte Fläche begrenzt: Wenn die Zusammensetzung auf einen Punkt außerhalb der Seiten AB oder BC fällt, wird die Dielektrizitätskonstante niedrig und fällt auf einen Wert unter 8000. Wenn die Zusammensetzung auf einen Punkt außerhalb der Seite CD fällt, wird die Dielektrizitätskonstante kleiner als 8000, und der Verlustfaktor wird groß und übersteigt 2%. Wenn die Zusammensetzung auf einen Punkt außerhalb der Seite DA fällt, wird die Sintertemperatur hoch und übersteigt 1100°C.

Die vorliegende Erfindung wird weiter verdeutlicht durch die folgende Beschreibung der Beispiele unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung.

Fig. 1 ist ein Dreiecks-Diagramm, das die Zusammensetzungsfläche der dielektrischen keramischen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zahlenwerte von 1 bis 14 sind den Proben 1 bis 14 der folgenden Beispiele zuzuordnen.

Beispiele

Als Ausgangsstoffe wurden Pb₃O₄, NiO, Nb₂O₃, TiO₂, ZnO und WO₃ hergestellt. Diese Stoffe wurden eingewogen und vermischt, wodurch Mischungen mit den in Tabelle 1 aufgeführten Anteilen der Komponenten hergestellt wurden. Die Mischungen wurden mittels des Naßverfahrens 5 bis 20 h gemahlen, getrocknet und 2 h bei 650°C calciniert. Die erhaltenen vorgesinterten Körper wurden zerkleinert, vermahlen und dann mit einem Bindemittel (3 Gew.-% Polyvinylalkohol) granuliert. Die auf diese Weise erhaltenen Granulate wurden unter einem Druck von 1962 bar zu Scheiben mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Dicke von 1 mm gepreßt. Die Scheiben wurden in einem elektrischen Ofen in einer inerten Atmosphäre 2 h bei 900°C bis 1100°C gebrannt. Zur Herstellung von Probekörpern für Messungen der elektrischen Eigenschaften wurde Silberpaste auf die gegenüberliegenden Oberflächen der erhaltenen Keramik-Scheibe aufgetragen und dann bei 950°C gebrannt, wodurch Elektroden darauf gebildet wurden.

Messungen wurden durchgeführt in bezug auf die Dielektrizitätskonstante (ε) und den dielektrischen Verlust (tan δ) unter den Bedingungen einer Temperatur von 25°C, einer Spannung von 1 Vrms und einer Frequenz 1 kHz. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt. In der Tabelle sind die mit einem Sternchen (*) gekennzeichneten Proben solche, deren Zusammensetzung außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegt.

Tabelle 1

Wie aus den Ergebnissen der Proben Nr. 1, 8 und 12 zu entnehmen ist, besitzen die Zusammensetzungen außerhalb der Seite AB oder der Seite BC eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 8000. Aus den Ergebnissen der Proben Nr. 7, 12 und 14 ist ersichtlich, daß die Zusammensetzungen außerhalb der Seite CD eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 8000 und einen Verlustfaktor (tan δ) von mehr als 2% besitzen. Aus den Ergebnissen der Probe Nr. 3 geht außerdem hervor, daß die keramische Zusammensetzung außerhalb der Seite DA eine hohe Sintertemperatur von mehr alsd 1100°C besitzt.

Die Ergebnisse der Proben Nr. 2, 4, 6, 9, 10, 11 und 13 der vorliegenden Erfindung machen deutlich, daß Zusammensetzungen, die auf eine der Seiten AB, BC, CD oder DA oder in die durch das Polygon ABCD definierte Zusammensetzungsfläche fallen, eine hohe Dielektrizitätskonstante von nicht weniger als 8000 und einen niedrigen Tangens des dielektrischen Verlusts von weniger als 2% besitzen. Es ist außerdem erkennbar, daß die in das Polygon fallenden Zusammensetzungen bei niedrigen Temperaturen von nicht mehr als 1100°C gesintert werden können.

Wie sich aus Vorstehendem entnehmen läßt, besitzen die keramischen Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Dielektrizitätskonstante von mehr als 8000 und können bei einer niedrigen Sintertemperatur von 1100°C und weniger gesintert werden, wodurch eine Kostensenkung für keramische Kondensatoren ermöglicht wird. Da außerdem die Sintertemperatur nicht höher als 1100°C ist, ermöglichen die dielektrischen keramischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines preisgünstigen leitfähigen Materials wie Silber oder eine Legierung desselben für die inneren Elektroden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend möglich, preisgünstige keramische Kondensatoren von geringer Größe jedoch mit hoher Kapazität zu fertigen.

Claims

Dielektrisches keramische Zusammensetzung eines ternären Systems Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃-Pb(Zn_1/2W_1/2)O₃aus einer festen Lösung mit einer Zusammensetzung der allgemeinen Formelx Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-y PbTiO₃-z Pb(Zn_1/2W_1/2)O₃in der x, y und z die Molprozente der betreffenden drei Komponenten sind und x+y+z=100 gilt, wobei die Zusammensetzung in eine durch das von den Punkten A, B, C und D eingeschlossene Polygon ABCD definierte Zusammensetzungsfläche in der Fig. 1 fällt, wobei die Sätze der Molprozente der drei Komponenten für diese Punkte die folgenden Werte haben: