DE69501833T2 - Keramische Zusammensetzungen auf Basis von Blei-Perowskit ohne freies Bleioxid - Google Patents

Keramische Zusammensetzungen auf Basis von Blei-Perowskit ohne freies Bleioxid

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Description

  • Bei der Erfindung geht es um auf Blei-Perowskiten basierende, keramische, dielektrische Zusammensetzungen mit hohen Dielektrizitätskonstanten (K), beispielsweise über ca. 8000, mit niedrigen Verlustfaktoren (DF), beispielsweise unter etwa 3% und extrem niedrigen Sintertemperaturen, beispielsweise unter ca. 1050º C, die ohne jegliche externe Atmosphärensteuerung gesintert werden können und die kein freies Bleioxid enthalten.
  • Die hohen Dielektrizitätskonstanten und die niedrigen Verlustfaktoren der erfindungsgemäßen keramischen Zusammensetzungen machen diese zur Herstellung von Mehrschichtkeramikkondensatoren, nachstehend MLCs genannt, geeignet, die hohe Kapazitäten und kleine räumliche Abmessungen aufweisen. Zufolge ihrer extrem niedrigen Sintertemperaturen sind die erfindungsgemäßen Keramikzusammensetzungen zur Herstellung von MLCs geeignet, bei denen interne Metallelektroden aus niedrig schmelzenden Metallen und ihren Legierungen, beispielsweise 70% Ag; 30% Pd verwendet werden, die deutlich billiger sind, als die bei solchen Elektroden üblicherweise verwendeten Edelmetalle. Diese Zusammensetzungen erfordern keine Steuerung der externen Atmosphäre, so dass sie zur Herstellung von MLCs mit Hilfe von einfachen Brennofenausstattungen geeignet sind. Weil die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung kein freies Bleioxid enthalten, das bei Aufnahme in den Magen- Darmkanal oder durch Einatmen gefährlich wird, sind sie deutlich einfacher zu handhaben und zu verarbeiten. Die erfindungsgemäßen keramischen Zusammensetzungen gestatten auf diese Weise die Herstellung mit einer guten Wirtschaftlichkeit, einer guten Volumeneffizienz der MLCs mit Hilfe vereinfachter Herstellungsprozesse und bei niedrigeren Kosten.
  • Die gebräuchlichsten Materialien zur Herstellung von MLCs sind BaTiO&sub3;, SrTiO&sub3; mit zugefügten Modifizierern wie SrZrC&sub3;, CaZrO&sub3;, CaTiC&sub3; usw. Diese Materialien zeigen Dielektrizitätskonstanten bis zu ca. 11 000. Jedoch müssen diese Materialien bei Temperaturen von über 1250º C gebrannt werden. Solche hohen Brenntemperaturen erfordern die Verwendung von teuren Edelmetallen wie Pt, Pd, Au oder ihre Legierungen, die hohe Schmelzpunkte haben als Material für die inneren Elektroden, um ein Verdampfen oder einen anderen Verlust des Elektrodenmaterials während des Brennprozesses zu vermeiden. Bei den ständig steigenden Kosten für die Edelmetalle sind die Herstellungskosten von MLCs mit hoher Kapazität, die viele interne Elektrodenschichten verwenden, prohibitiv.
  • Ein früherer Lösungsansatz zur Absenkung der Brenntemperaturen der gebräuchlichen Keramikzusammensetzungen, die zum Brennen der elektrischen Schichten in MLCs brauchbar sind, beinhaltet die Verwendung von Flussmitteln wie PbO; Bi&sub2;O&sub3;; ZnO; B&sub2;O&sub3;; und SiO&sub2;. Bei diesen Lösungsansätzen konnten Brenntemperaturen unter 1150º C erreicht werden, so dass weniger teuere Elektrodenmaterialien wie beispielsweise 70% Ag/30% Pd verwendet werden können. Es wurde jedoch festgestellt, dass diese Zusammensetzungen Dielektrizitätskonstanten von weniger als 11 000 zeigen, weil die Flussmittel üblicherweise zu dem keramischen Dielektrizitätssystem eine Phase mit niedriger Dielektrizitätskonstante zufügen.
  • Bei einem anderen früheren Lösungsansatz gehört es dazu, die keramischen Zusammensetzungen in einer reduzierenden Atmosphäre zu brennen, beispielsweise einer CO/CO&sub2;- Mischung, so dass Elektroden aus weniger teuerem Basismetall, beispielsweise Nickel, in den MLCs verwendet werden kann. Jedoch liegen die Dielektrizitätskonstanten dieser Zusammensetzungen auch bei kleinen Werten, beispielsweise bei weniger als 6 000. Obwohl die keramische Zusammensetzung und die Brennbedingungen, wie z.B. Temperatur/Atmosphäre, streng gesteuert werden müssen, um sowohl die Reduktion der Keramikoxide als auch die Oxidation der Metallzusammensetzungen für die Elektroden zu verhindern. Bei noch einem anderen Lösungsansatz werden die keramischen Zusammensetzungen, z.B. die oben erwähnten, zunächst ohne die Elektroden in einer stark reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise einer N&sub2;/H&sub2;-Mischung gebrannt, um die Halbleitung und das Wachstum von großem Korn, beispielsweise von über 20um, in dem Keramikmaterial zu begünstigen. Die großen halbleitenden Körner werden sodann durch Diffusion von isolierenden Oxiden, beispielsweise PbO; Bi&sub2;O&sub3;; B&sub2;O&sub3; in einem zweiten Brennprozess isoliert. Diese Zusammensetzungen zeigen üblicherweise sehr hohe Dielektrizitätskonstanten von über 20 000. Jedoch sind diese Zusammensetzungen hauptsächlich zur Herstellung von keramischen Scheiben- oder Rohrkondensatoren bemessen, die bei niedrigen Arbeitsspannungen zu verwenden sind. Die Verwendung von diesen Keramikzusammensetzungen in MLCs ist unpraktisch, weil es diese große Korngröße erforderlich macht, dass jede dielektrische Schicht wenigstens 60u dick ist, um die erforderlichen Arbeitsspannungen auszuhalten. Der Vorteil der großen Dielektrizitätskonstante geht so durch diese Dickenbeschränkung verloren, weil bei dem gegenwärtigen Stand bei der MLC-Fertigung viel kleinere und bessere Kondensatoren hergestellt werden können, um dieselben Ziele mit dielektrischen Materialien zu erreichen, die einen niedrigeren K-Wert von beispielsweise 11 000 aufweisen, jedoch bei einer dünneren dielektrischen Dicke von beispielsweise 15um. Dies ist wegen ihrer höheren Durchbruchsspannung (BDV); dem Widerstand x Kapazitäts- Produkt (RC) und dem Isolationswiderstand (IR) möglich.
  • Bei einer anderen bekannten Lösung wurden Blei-Perowskit-Zusammensetzungen, die üblicherweise als Relaxor- Verbindungen bekannt sind, beispielsweise Pb(Fe1/2Nb1/2)O&sub3;, Pb(Fe2/3W1/3)O&sub3;, verwendet, um keramische Zusammensetzungen herzustellen, die Dielektrizitätskonstanten von über 15 000 zeigen. Jedoch zeigen diese Zusammensetzungen beim Einsatz in der Herstellung von MLCs eine oder mehrere der nachstehenden Nachteile:
  • (a) Der Verlustleistungsfaktor ist üblicherweise hoch.
  • (b) Der Isolationswiderstand ist insbesondere bei höheren Temperaturen gering.
  • (c) Die Sintertemperatur liegt nicht deutlich unter 1150º C.
  • (d) Die zusammensetzung erfordert häufig mehr als eine Blei-Perowskit-Verbindung und/oder mehrere Dotierungsverbindungen und ist deswegen kompliziert und teuer herzustellen.
  • (e) Die Zusammensetzung erfordert ein Sintern bei einem kontrollierten Bleidampfdruck, um das stöchiometrische Verhältnis zu erhalten und demzufolge sind die Herstellungskosten hoch.
  • (f) Die Zusammensetzungen enthalten zusätzliches freies PbO, so dass sie in Luft ohne externe Kontrolle des Bleidampfdrucks gesintert werden können, was zur Emission von PbO-Dampf in die Luft führt und sowohl für die menschliche Gesundheit als auch die Umgebung gefährlich ist.
  • In der US-A-4 753 905 sind dielektrische keramische Zusammensetzungen beschrieben, die im Wesentlichen aus einer festen Lösung aus einem Dreikomponentensystem Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; - Pb(Zn1/3Nb2/3)O&sub3; - PbTiO&sub3; bestehen. Die Zusammensetzung wird, wie beschrieben, bei einer bleihaltigen Atmosphäre gesintert, um die Stöchiometrie zu erhalten.
  • Die Verwendung von Bariumkupferoxid als Sinterhilfe für Erdalkalimetalltitanate sind in der PCT-Anmeldung WO92/00930 beschrieben, jedoch werden Brenntemperaturen um 1100º C benötigt, und Blei enthaltende Relaxor-Dielektrika, wie Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; waren in diesen Zusammensetzungen nicht enthalten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird entsprechend einem Aspekt eine keramische Zusammensetzung geschaffen, die Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder die Oxidvorläufer hiervon in einer Zumischung mit Bariumkupferoxid mit der Formel BaCuO&sub2; als Sinterhilfe enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von BaCuO&sub2; Sinterhilfe zu dem Pb(Mg1/3Nb2/3O&sub3; oder dem Oxidvorläufern hiervon zwischen 0,0033 : 1 und 0101 : 1 liegt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Sintern von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder dessen Oxidvorläufern, wobei das Verfahren die Verwendung einer Sinterhilfe aus Bariumkupferoxid mit der Formel BaCuO&sub2; vorsieht und das Gewichtsverhältnis der BaCuO&sub2; Sinterhilfe zu dem Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder dessen Oxidvorläufern im Bereich zwischen 0,0033 : 1 und 0,01 : 1 liegt.
  • Aus der Zusammensetzung, die erforderlich ist, um die auf Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; basierenden erfindungsgemäßen Dielektrika zu produzieren, ist freies Bleioxid ausgeschlossen und eliminiert somit die begleitenden Bearbeitungsprobleme. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können ferner Zusätze von PbTiO&sub3;, Pb(Zn1,3Nb2,3)O&sub3; oder Pb(Fe1/2nb1/2)O&sub3; oder ihre konstituierenden Oxide oder Oxidvorläufer zugegeben sein, um die Curie-Spitzentemperatur nahe an 25º C heranzubringen, um dadurch den K-Wert bei dieser Temperatur in den Bereich von 12 000 bis 20 500 zu verschieben.
  • Die Hauptkomponente der erfindungsgemäßen keramischen Zusammensetzung ist eine Basiszubereitung aus dem keramischen Pulver Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3;, zu dem den Curie-Punkt verschiebende Mittel wie PbTi&sub3;, Pb(Zn1/3nb2/3O&sub3; (PZN) oder Pb(Fe1/2nb1/2)O&sub3; (PFN) oder ihre bildenden Oxide oder Oxidvorläufer zugegeben sein können, die kalziniert und so verarbeitet sind, dass das erhaltene Pulver kein freies Bleioxid enthält. Die Zusammensetzungsbereiche der Komponenten der keramischen Basiszubereitung sind, ausgedrückt für die Oxide, etwa 54 Gewichtsprozent Bleioxid, etwa 3,2 Gewichtsprozente Magnesiumoxid und etwa 42,8 Gewichtsprozent Niobpentoxid. Dazu können Curie-Punkt verschiebende Mittel wie PbTiO&sub3;, Pb(Zn1/3Nb2/3)O&sub3; (PZN) oder Pb(Fe1/2Nb1/2)O&sub3; (PFN) zugegeben sein, so dass sie zwischen 0 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Hauptkomponente, bilden.
  • Die kleinere Komponente der keramischen Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist Bariumkupferoxid, wobei die konstituierenden Oxide oder Oxidvorläufer davon als Sinterhilfe dienen. Das Gewichtsverhältnis des Bariumkupferoxids bezogen auf den Hauptbestandteil liegt zwischen 0,0033 bis 0,01.
  • In den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fällt auch ein gesinterter Keramikkörper, der im Wesentlichen frei von jeglichem Bleioxid ist und der durch Sintern von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorläufern hiervon zusammen mit einer Sinterhilfe in Form von Bariumkupferoxid der Formel BaCuO&sub2; hergestellt wurde, wobei das Gewichtsverhältnis der Bariumkupferoxidsinterhilfe zu dem Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorläufern hiervon im Bereich zwischen 0,0033 : 1 und 0,01 : 1 liegt.
  • Der gesinterte Keramikkörper kann wenigstens einen Curie-Punkt verschiebenden Stoff enthalten, wie er hier beschrieben ist. Der gesinterte Keramikkörper hat vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante von über 8 000 und besonders bevorzugt von über 10 000 sowie einen Verlustleistungsfaktor von unter 3%, bevorzugt unter 1%.
  • Zu dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gehört auch ein Mehrschichtkondensator, der gebrannte dielektrische Schichten aus einer Keramikzusammensetzung enthält, die Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder die Oxidvorläufer hiervon bei Zugabe von Bariumkupferoxid mit der Formel BaCuO&sub2; als Sinterhilfe in einem Gewichtsverhältnis der Bariumkupferoxidsinterhilfe zu dem Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorläufern hiervon im Verhältnis von 0,0033 : 1 bis 0,01 : 1 enthält und der ferner interne Metallelektroden aus Metall oder Legierungen aufweist mit einem Schmelzpunkt von unter 1180º C.
  • Die inneren Elektroden des Mehrschichtkondensators enthalten vorzugsweise eine Silberpalladiumlegierung, besonders bevorzugt eine 70% Silber/30% Palladiumlegierung oder eine 90% Silber/10% Palladiumlegierung. Die dielektrischen Schichten des Mehrschichtkondensators haben vorzugsweise eine Dicke von 24,4 um (0,001 Zoll) oder weniger.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend an Hand der beigefügten Beispiele erläutert.
  • Beispiel 1 bis 3 (Vergleich)
  • Durch 3 bis 5 Stunden andauerndes Kalzinieren bei 950º C bis 1050º C einer trockenen gemahlene Mischung von MgO und Nb&sub2;O&sub5; wurde Magnesiumniobat (MgNb&sub2;O&sub6;) erzeugt, und zwar so, dass keine freien Vorläuferoxide mittels Röntgen- Diffraktion gefunden werden konnten. Das Magnesiumniobat wurde anschließend mit einer geeigneten Menge von PbO gemahlen und die erhaltene Mischung bei 700º C bis 900º C 4 Stunden lang kalziniert, um Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; zu erhalten.
  • Um die Eigenschaften des auf Blei-Perowskit basierenden keramischen Zusammensetzungen zu zeigen, die freies Bleioxid enthalten, wurden durch 10 Minuten langes Mischen mit 10 bis 15 ml von destilliertem Wasser in einer Hochgeschwindigkeits-Spex-Farbmischung Mengen von 0,39, 0,99 und 1,29 von Pb&sub3;O&sub4; zu jeweils 309 Portionen von Pb(Mg2/3Nb2/3)O&sub3; Mischung zugegeben. Die erhaltenen Schlämme wurden zu Kuchen getrocknet und mittels einem Mörser und einem Pistill gemahlen. Eine 2,4 ml Menge einer Bindermischung, die aus etwa 60 Gewichtsprozent Propylenglykol, 2 Gewichtsprozent destilliertem Wasser und 48 Gewichtsprozent Meissirup besteht, wurde mit Hilfe eines Mörsers und eines Pistills in jede der Pulvermischungen eingemischt. Diese Mischungen wurden dann durch Passieren durch ein 40 Mesh-Nylon-Sieb granuliert. Unter Verwendung bekannter Techniken wurden aus diesen Mischungen Scheiben von etwa 1,27 cm Durchmesser und einer Dicke von 0,1 bis 0,15 cm hergestellt, d.h. durch uni-axiales Pressen in einer Edelstahlform bei einem Pressdruck von 2,622.10² Pa (38 000 lbs pro Quadratzoll).
  • Die Scheiben wurden 3 Stunden lang auf stabilisierten Zirconiumdioxid Einsatzbehältern bei 1000º C gebrannt. Nachdem die Scheiben ausgekühlt waren, wurden Silberelektroden auf die Scheiben aufgestrichen und sie wurden sodann bei 815º C gebrannt, um die Elektroden zu sintern. Die Kapazität (C), der Verlustleistungsfaktor (DF) und die Kapazitätsänderung mit der Temperatur (TC) über der Kapazität bei 25º C wurden sodann mittels einer Kapazitätsmessbrücke Modell ESI2110A bei einer Frequenz von 1 kHz zwischen -55º C bis +125º C gemessen.
  • Die Dielektrizitätskonstante (K) wurde unter Verwendung der Grundgleichung
  • C = (K Ko A) ÷ t
  • berechnet, mit:
  • Ko = Dielektrizitätskonstante des freien Raums
  • A = Scheibenfläche
  • t = Scheibendicke.
  • Die Eigenschaften der aus jeder Zusammensetzung hergestellten Scheiben sind in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
  • Beispiele 4 bis 6
  • In Mengen von 0,1g; 0,2g und 0,3g wurde Bariumkupferoxid zu jeweils 30g Portionen von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; zugegeben. In ähnlicher Weise wie bei den Beispielen 1 bis 3 wurden nach der Verarbeitung dieser Mischungen Scheiben hergestellt und die elektrischen Eigenschaften bestimmt. Die Eigenschaften der Scheiben, die aus jeder Zusammensetzung hergestellt wurden, sind in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2
  • Beispiele 7 bis 14
  • Chargen der Zusammensetzungen nach Beispiel 6, die 0,39 Bariumkupferoxid pro 30g Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; enthalten, wurden bei Temperaturen im Bereich zwischen 920º C bis 1 160º C 3 Stunden lang auf stabilisierten Zirconiumdioxid Einsatzbehältern gebrannt. Es wurden Scheiben erzeugt und die elektrischen Eigenschaften nach dem Bearbeiten in einer ähnlichen Weise wie bei den Beispielen 1 bis 3 gemessen. Die Eigenschaften dieser Scheiben, die aus jeder Zusammensetzung hergestellt wurden, sind in der nachstehen den Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3
  • Beispiele 15 bis 20
  • 30g Chargen von Mischungen von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; (PMN) mit 1,2g oder 2,4g der den Curie-Punkt verschiebenden Stoffe PbTiO&sub3;, Pbn1/3Nb2/3)O&sub3; (PZN) oder Pb(Fe1/2Nb1/2)O&sub3; (PFN) wurden erzeugt und es wurde 0,2g Bariumkupferoxid zugegeben. Die Zusammensetzungen wurden sodann 3 Stunden lang auf stabilisierten Zirconiumdioxid Einsatzbehältern bei 1000º C gebrannt. Es wurden Scheiben hergestellt und die elektrischen Eigenschaften wurden nach dem Verarbeiten in ähnlicher Weise wie bei den Beispielen 1 bis 3 gemessen. Die Eigenschaften der aus jeder Zusammensetzung erzeugten Scheiben sind in der nachstehenden Tabelle 4 zusammengefasst. Tabelle 4
  • Beispiele 21 und 22
  • 640g von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3;, das gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden 1609 Pb(Zn1/3Nb2/3)O&sub3; (PZN) und 5,4g Bariumkupferoxid zugegeben. Die Mischung wurde 4 Stunden lang mit 4980g Yttriumdioxid stabilisierten Zirconidioxidmahlmedium mit 800 cc deionisiertem Wasser in einer Kugelmühle gemahlen. Der erhaltene Schlamm wurde getrocknet und durch ein 40 Mesh-Sieb gesiebt.
  • 500g des erhaltenen Keramikpulvers wurde in eine Kugelmühle zusammen mit Burundummedium (US Stoneware Co.) zusammen mit 240g einer Binderlösung eingegeben, die durch uniforme Mischung und Lösung von 186g Dioctylphthalat, 90g 372g Butvar B-76 Vinylharz hergestellt wurde. (Nuostable giermittel, das von der Nuodex Co. Inc., New Jersey zu beziehen ist und Butvar B-76 ist ein Binder, der eine Mischung von Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat enthält und der von Monsanto Corporation zu beziehen ist.)
  • Dieser Schlamm wurde 16 Stunden lang gemahlen, ausgegeben und durch ein 44u-Sieb gefiltert. Der Schlamm mit einer Viskosität von etwa 1500 bis 3000 Zentipoise wurde sodann mittels Standardtechniken luftfrei gemacht und zu einem Band mit einer Dicke von 0,0015 Zoll gegossen. Das Band wurde anschließend mittels üblicher hinreichend bekannter Techniken zu einem Mehrschichtkondensator mit Elektroden aus 70% Silber und 30% Palladium umgeformt. Die Kondensatoren wurden 48 Stunden lang auf 260º C vorgeheizt, um alle organischen Bindeadditive zu zersetzen und zu entfernen, worauf sie auf stabilisierten Zirconiumdioxid Einsatzbehältern aufgegeben und 3 Stunden lang bei 960º C und 1000º C gesintert wurden. Die gesinterten Kondensatoren besaßen 10 aktive dielektrische Schichten mit einer dielektrischen Dicke von 0,0009 Zoll. Die Endelektroden aus Dupont-Silberlack Nr. 4822, bei dem es sich um eine Mischung von Silber und Glassfrit in einem Binder handelt, wurde auf die gegenüberliegenden Enden des Mehrschichtkondensators aufgetragen, um jede zweite Elektrodenschicht zu kontaktieren und diese Kondensatoren wurden bei 815º C in einem Tunnelbrennofen gebrannt. Es wurde die Dielektrizitätskonstante (K), der Verlustleistungsfaktor (DF), der Isolationswiderstand (R), die Kapazität (C) und das Produkt (RC) bei 25º C und 85º C sowie die Kapazitätsänderung mit der Temperatur (TC) gemessen. Die Messungen wurden wiederum zwischen -55º C und 125º C durchgeführt. Die Eigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle 5 wiedergegeben. Tabelle 5
  • Beispiele 23 und 24
  • Das Verfahren der Beispiele 21 und 22 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass anstelle des PZN 160g Pb(Fe1/2Nb1/2)O&sub3; in der Zubereitung des keramischen Pulvers verwendet wurde.
  • Entsprechend dem Verfahren nach den Beispielen 21 und 22 wurde ein Mehrschichtkondensator hergestellt. Die Eigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 6
  • Beispiele 25 und 26
  • Das Verfahren der Beispiele 21 und 22 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass an Stelle des PZN 160g PbTiO&sub3; in der Zubereitung für das keramische Pulver verwendet wurde.
  • Entsprechend dem Verfahren der Beispiele 21 und 22 wurde ein Mehrschichtkondensator hergestellt. Die Eigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle 7 wiedergegeben. Tabelle 7
  • Beispiele 27 bis 29
  • Das Verfahren der Beispiele 21 und 22 wurde wieder holt mit der Einschränkung, dass 160g PbTiO&sub3; an Stelle des PZN in der Zubereitung des keramischen Pulvers verwendet wurde.
  • Entsprechend dem Verfahren der Beispiele 21 und 22 wurde ein Mehrschichtkondensator hergestellt mit der Einschränkung, dass die inneren Elektroden aus einer 90% Silber/10% Palladiumlegierung bestanden. Die Eigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle 8 wiedergegeben. Tabelle 8

Claims (16)

1. Keramische Zusammensetzung, die Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder die Oxidvorstufe hiervon enthält, wobei eine Sinterhilfe zugemischt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterhilfe Bariumkupferoxid mit der Formel BaCuO&sub2; ist, wobei das Gewichtsverhältnis der BaCuO&sub2;-Sinterhilfe zu Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon zwischen 0,0033:1 bis 0,01:1 liegt.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die zusätzlich wenigstens einen den Curie-Punkt verschiebenden Stoff enthält.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, bei der der den Curie-Punkt verschiebende Stoff PbTiO&sub3;, Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der den Curie-Punkt verschiebende Stoff in einer Menge von bis zu 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon enthalten ist.
5. Verfahren zum Sintern von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon in Anwesenheit einer Sinterhilfe, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterhilfe Bariumkupferoxid mit der Formel BaCuO&sub2; ist, wobei das Gewichtsverhältnis der BaCuO&sub2;-Sinterhilfe zu dem Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon im Verhältnis zwischen 0,0033:1 bis 0,01:1 liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon bei einer Temperatur von unter 1050ºC gesintert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon zusätzlich einen den Curie-Punkt verschiebenden Stoff enthalt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der den Curie- Punkt verschiebenden Stoff PbTiO&sub3;, Pb(Mg1,3Nb2,3)O&sub3; oder Pb(Fe1/2Nb1/2)O&sub3; ist.
9. Gesinterter Keramikkörper, der im Wesentlichen frei von jeglichem Bleioxid ist und durch Sintern von Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder den Oxidvorstufen hiervon mit einer Sinterhilfe herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterhilfe Bariumkupf eroxid mit der Formel BaCuO&sub2; ist, wobei das Gewichtsverhältnis von BaCuO&sub2;-Sinterhilfe zu dem Pb(Mg1,3Nb2,3)O&sub3; oder dessen Oxidvorstufen im Bereich von 0,0033:1 bis 0,01:1 liegt.
10. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 9, der wenigstens einen den Curie-Punkt verschiebenden Stoff ent-
11. Gesinterter Keramikkörper nach Anspruch 9 oder 10, der eine Dielektrizitätskonstante von über 8000 und einen Verlustleistungsfaktor von unter 3% aufweist.
12. Mehrschichtkondensator, der gebrannte dielektrische Schichten einer Keramikzusammensetzung aufweist, die Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder dessen Oxidvorstufe enthält mit einer Zumischung einer Sinterhilfe, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterhilfe Bariumkupf eroxid mit der Formal BaCuO&sub2; in einem Gewichtsverhältnis der BaCuO&sub2;-Sinterhilfe zu dem Pb(Mg1/3Nb2/3)O&sub3; oder dessen Oxidvorstufen zwischen 0,0033.1 bis zu 0,01:1 aufweist und wobei interne Metallelektroden aus einem Metall oder einer Legierung mit einem Schmelzpunkt von unter 1180ºC enthalten.
13. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 12, bei dem die internen Elektroden eine Silber-Palladium-Legierung enthalten.
14. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 13, bei dem die internen Elektroden eine 70%-Silber-30% -Palladium-Legierung enthalten.
15. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die internen Elektroden eine 90%-Silber-10% -Palladium-Legierung enthalten.
16. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die dielektrischen Schichten jeweils eine Dicke von 0,00254 cm (0,001 Zoll) oder weniger aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5704810A (en) * 1994-02-03 1998-01-06 Nippon Carbide Kogyo Kabushiki Kaisha Electrical connector with filter
DE4436392C2 (de) * 1994-10-12 2002-10-31 Fraunhofer Ges Forschung Metallniobate und/oder Tantalate, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Weiterverarbeitung zu Perowskiten
US5792379A (en) * 1997-03-27 1998-08-11 Motorola Inc. Low-loss PZT ceramic composition cofirable with silver at a reduced sintering temperature and process for producing same
US5872071A (en) * 1997-10-07 1999-02-16 National Science Council Low-fire dielectric composition and its use in laminated microwave dielectric ceramic elements
US6011683A (en) * 1997-12-29 2000-01-04 Texas Instruments Incorporated Thin multilayer ceramic capacitors
TWI228728B (en) * 2001-05-29 2005-03-01 Murata Manufacturing Co Piezoelectric ceramic composition, piezoelectric ceramic element and method for producing piezoelectric ceramic composition
CN112090421A (zh) * 2020-09-01 2020-12-18 山西晋环科源环境资源科技有限公司 一种钙钛矿型锆酸钙复合材料的制备方法及应用

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2736688C2 (de) * 1977-08-16 1986-02-20 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur Herstellung eines Dielektrikums mit Perowskitstruktur
US4287075A (en) * 1978-04-17 1981-09-01 Tdk Electronics Co., Ltd. High dielectric constant type ceramic composition consisting essentially of Pb(Fe1/2 Nb1/2)O3 -Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3 -Pb(Mg1/2 W1/2)O3
JPS55119306A (en) * 1979-03-07 1980-09-13 Tdk Electronics Co Ltd High dielectric porcelain composition
GB2126575B (en) * 1982-08-03 1985-11-13 Standard Telephones Cables Ltd Ceramic capacitors and dielectric compositions
GB2179037A (en) * 1985-08-14 1987-02-25 Stc Plc Dielectric compositions
US5011803A (en) * 1990-01-10 1991-04-30 Kemet Electronics Corporation Lead magnesium niobate ceramic dielectrics having low sintering temperatures
WO1992000930A1 (en) * 1990-07-13 1992-01-23 Cookson Group Plc Sintering aid
JPH04188504A (ja) * 1990-11-20 1992-07-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘電体磁器組成物
GB9025802D0 (en) * 1990-11-28 1991-01-09 Cookson Group Plc Improved sintering aid

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