DE4109948A1 - Temperaturkompensierendes, keramisches dielektrikum - Google Patents
Temperaturkompensierendes, keramisches dielektrikumInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein temperaturkom
pensierendes, keramisches Dielektrikum und insbesondere auf
ein temperaturkompensierendes, keramisches Dielektrikum, das
beispielsweise bei Laminat-Keramikkondensatoren verwendet
wird.
Ein bekanntes temperaturkompensierendes, keramisches Dielek
trikum, bestehend aus 2,0 bis 14,0 Mol% Bariumoxyd, 51,0 bis
63,5 Mol% Titanoxyd und 22,5 bis 47,0 Mol% Neodymoxyd, das
als NdO3/2 vorliegt (Bereiche zwischen 2,0 bis 9,0 Mol % Ba
riumoxyd und 60,0 bis 63,5 Mol % Titanoxyd sind in diesem Zu
sammensetzungsbereich auszuschließen), ist in JP-OS
20 280/1975 offenbart. Dieses temperaturausgleichende, kerami
sche Dielektrikum zeichnet sich durch einen hohen Isolations
widerstand, eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen ho
hen Q-Wert sowie durch einen niedrigen Temperaturkoeffizien
ten der Dielektrizitätskonstanten aus.
Bei dem bekannten, temperaturausgleichenden, keramischen Di
elektrikum besteht jedoch das Problem (siehe Fig. 1, un
terbrochene Linie), daß der Isolationswiderstand bei Hochtem
peratur- Belastungstests vermindert wird. Deshalb genügen
seine Eigenschaften nicht, um die die Anforderungen zu erfül
len, die an Bauteile kleiner Bauart, hoher Kapazität und ho
her Zuverlässigkeit gestellt werden, wenn das Dielektrikum
dünner herzustellen ist.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein tempe
raturkompensierendes, keramisches Dielektrikum bereitzustel
len, welches bessere Eigenschaften aufweist und dessen Isola
tionswiderstand auch bei Verwendung bei hohen Temperaturen
nur schwer zu mindern ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein temperaturkompensie
rendes, keramisches Dielektrikum, daß sich aus 2,0 bis 14,0
Mol% Bariumoxyd, 51,0 bis 68,5 Mol% Titanoxyd und 22,5 bis
47,0 Mol % Neodymoxyd zusammengesetzt, das als NdO3/2 vor
liegt (Bereiche zwischen 2,0 bis 9,0 Mol % Bariumoxyd und
60,0 bis 63,5 Mol % Titanoxyd sind in diesem Zusammenset
zungsbereich auszuschließen), und dem 0,1 bis 5,0 Gewichts
prozent Nioboxyd als NbO5/2 beigefügt ist.
Gemäß der Erfindung wird ein temperaturkompensierendes, kera
misches Dielektrikum mit hohem Isolationswiderstand, hoher
Dielektrizitätskonstante und hohem Q-Wert sowie einem niedri
gen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstanten
hergestellt. Der Isolationswiderstand kann auch bei hohen
Temperaturen kaum gemindert werden. Wenn ein temperaturkom
pensierendes, keramisches Dielektrikum benutzt wird, bei
spielsweise bei einem Laminat- Keramikkondensator, kann die
ser dünner ausgebildet werden, und somit werden Bauteile
kleiner Bauart mit hohen Kapazitäten und hoher Zuverlässig
keit erzeugt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild, daß die Ergebnisse eines
Hochtemperatur-Belastungstests eines temperatur
kompensierenden, keramischen Dielektrikums gemäß
der vorliegenden Erfindung und eines konvertio
nellen, temperaturkompensierenden, keramischen
Dielektrikums darstellt.
Fig. 2 ein 3-Komponenten-Gemischdiagramm daß die
Zusammensetzung des temperaturkompensierenden,
keramischen Dielektrikums gemäß einer Ausfüh
rungsform der Erfindung darstellt.
Als Rohstoffe werden zunächst Bariumkarbonat, Titanoxyd, Neo
dymoxyd und Nioboxyd bereitgestellt. Diese Rohstoffe werden
abgewogen und vermengt, um die in der Tabelle gezeigten Gemi
sche zu erzeugen, die eine Stunde lang bei 920°C an der Luft
geglüht werden, um geglühte Erzeugnisse zu erhalten. Die ge
glühten Erzeugnisse werden erneut vermengt und pulverisiert,
um durch Zusatz eines organischen Bindemittels eine Auf
schlemmung zu erhalten. Diese Aufschlemmung wird benutzt, um
eine grüne Schicht von etwa 30 bis 100 µm Dicke durch ein
Schichtgießverfahren, beispielsweise durch ein Rakel-
(Doktor)-Beschichtungsverfahren, herzustellen.
Eine Paste, bestehend aus Palladiumpulver und einem organi
schen Lösungsmittel, wird zubereitet. Als Rohstoffe für die
Paste kann ein Pulver aus Platin und einer Palladiumlegierung
benutzt werden. Die Paste wird in einem Siebdruckverfahren
auf der grünen Schicht aufgedruckt. Die grüne Schicht, auf
welche die Paste aufgedruckt ist, wird laminiert und unter
Hitzeeinwirkung gepreßt, um ein Laminat mit etwa 2 bis 40
Schichten herzustellen.
Das Laminat wird auf eine geeignete Größe zugeschnitten und
in einem elektrischen Ofen bei etwa 1300°C gesintert, um
einen gesinterten Chip herzustellen. Die Kantenfläche des ge
sinterten Chips wird mit einer Paste, bestehend aus Silber und
einem Pulver einer Palladiumlegierung oder aus Silber-Pulver,
beschichtet und bei einer Temperatur von etwa 700°C bis 900°C
gesintert, um eine Anschluß-Elektrode auszubilden, wodurch
ein Laminat-Keramikkondensator erzeugt wird.
Für den Laminat-Keramikkondensator wurden unter Meßbe
dingungen von etwa 25°C und 1 MHz eine Dielektrizitätskon
stante ε, ein Temperaturkoeffizient TC der Dielektrizitäts
konstanten, der Isolationswiderstand IR und der Q-Wert gemes
sen. Ein Hochtemperatur-Belastungstest wurde ebenfalls durch
geführt. Beim Hochtemperatur-Belastungstest wurde nach Anle
gen einer Spannung, deren Betrag dem Doppelten der Nennspan
nung entsprach, über einen Zeitraum von 1000 Stunden bei 125°C
der Isolationswiderstand gemessen. Die Ergebnisse der Mes
sung sind in der Tabelle gezeigt. Für das Probestück Nr. 1
unter den Laminat-Keramikkondensatoren wurde das Ergebnis des
Hochtemperatur-Belastungstests in Fig. 1 als durchgezogene
Linie aufgezeichnet.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, tritt eine Verminderung des
Isolationswiderstandes bei einem erfindungsgemäßen tempera
turkompensierenden, keramischen Dielektrikum im Vergleich zu
einem konventionellen Dielektrikum bei hohen Temperaturen
kaum auf.
Mit Bezug auf das 3-Komponenten-Gemischdiagramm aus Fig. 2
werden die einschränkenden Bedingungen des Gemischbereichs
beschrieben. Im 3-Komponenten-Gemischdiagramm umfaßt das von
den Punkten A, B, C, D, E und F umgrenzte Teilgebiet Ge
mische, die im erfindungsgemäßen Bereich liegen. Die Koordi
naten der sechs Punkte sind wie folgt, wenn sie in der
Reihenfolge BaO, TiO2 und NdO 3/2 bezeichnet werden:
A (14,0, 63,54, 22,5)
B (14,0, 51,0, 35,0)
C (2,0, 51,0, 47,0)
D (2,0, 60,0, 38,0)
E (9,0, 60,0, 31,0)
F (9,0, 63,5, 27,5)
B (14,0, 51,0, 35,0)
C (2,0, 51,0, 47,0)
D (2,0, 60,0, 38,0)
E (9,0, 60,0, 31,0)
F (9,0, 63,5, 27,5)
Die Punkte in Fig. 2 entsprechen den Gemischen der einzelnen
Probestücke und sind mit den Nummern 1 bis 12 gekennzeichnet.
Der Bereich außerhalb der die Punkte B und C verbindenden Li
nie, in dem das Probestück 4 liegt, ist nicht geeignet, da
nur eine poröse Keramik bei Temperaturen von 1400°C herge
stellt werden kann, eine Temperatur, die üblicherweise beim
Sintern von Kondensator-Keramiken verwendet wird.
Der Bereich außerhalb der die Punkte A und B verbindenden Li
nie, in dem Probestück Nummer 5 liegt, außerhalb der die
Punkte A und F verbindenden Linie, in dem das Probestück Num
mer 6 liegt, oder außerhalb der die Punkte E und D verbinden
den Linie, in dem die Probe Nummer 7 liegt, ist nicht ge
eignet, da der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskon
stanten in den negativen Bereich übergeht und der Betrag der
Dielektrizitätskonstanten gering ist.
Der Bereich außerhalb der die Punkte C und D verbindenden Li
nie, in dem das Probestück Nummer 8 liegt, ist nicht ge
eignet, da der Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskon
stanten in den positiven Bereich übergeht und der Betrag der
Dielektrizitätskonstanten ebenfalls gering ist.
Im folgenden werden die einschränkenden Bedingungen der bei
gemengten Menge an Nioboxyd erläutert.
Wenn die beigemengte Menge Nioboxyd weniger als 0,1 Ge
wichtsprozent beträgt, wie beispielsweise beim Probestück Nr.
9, so ist das unerwünscht, da die Minderung des Isolationswi
derstandes im Hochtemperatur-Belastungstest erheblich ist.
Wenn die beigemengte Menge von Nioboxyd 5 Gewichtsprozent
überschreitet, wie beispielsweise beim Probestück Nr. 10, ist
das unerwünscht, da der Q-Wert gering wird.
Demgegenüber sind bei einem temperaturkompensierenden,
keramischen Dielektrikum, das im erfindungsgemäßen Bereich
liegt, der Isolationswiderstand, der Q-Wert und die
Dielektrizitätskonstante hoch und der Temperaturkoeffizient
der Dielektrizitätskonstanten niedrig. Darüber hinaus tritt
eine Minderung des Isolationswiderstandes bei hohen Tempe
raturen kaum auf.
Bei erfindungsgemäßen Gemischen eines temperaturkompensieren
den, keramischen Dielektrikums, kann auch ein Lanthan, Sama
rium und Praseodym enthaltender Rohstoff verwendet werden, da
Neodym mehr Verunreinigungen enthällt.
Claims (1)
- Temperaturkompensierendes, keramisches Dielektrikum, das 2,0 bis 14,0 Mol% Bariumoxyd, 51,0 bis 63,5 Mol% Titanoxyd und 22,5 bis 47,0 Mol % Neodymoxyd als NdO 3/2 beinhaltet (Berei che zwischen 2,0 bis 9,0 Mol% Bariumoxyd und 60,0 bis 63,5 Mol % Titanoxyd in diesem Zusammensetzungsgemisch sind auszu schließen), und dem 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent Nioboxyd als NbO5/2 beigefügt ist.
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- 1991-03-26 DE DE4109948A patent/DE4109948A1/de active Granted
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Derwent Abstract 69835w/42 zu JP-OS 75-0 20 280 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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