DE976609C

DE976609C - Elektrischer Isolierkoerper und Kondensatordielektrikum

Info

Publication number: DE976609C
Application number: DEP3513D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Phil Rath
Original assignee: Steatit Magnesia AG
Current assignee: Steatit Magnesia AG
Priority date: 1941-06-14
Filing date: 1941-06-14
Publication date: 1964-01-02

Description

Elektrischer Isolierkörper und Kondensatordielektrikum Vorausbemerkung Zur Abkürzung sind in der folgenden Beschreibung für die Begriffe Dielektrizitätskonstante DK. Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstanten TK und für den dielektrischen Verlustfaktor tga gesetzt worden.
Keramische Massen, die aus Titandioxyd und Calciumoxyd zusammengesetzt sind und im wesentlichen aus Calciumtitanaten bestehen, lassen sich im allgemeinen nicht oder nur in einem eng begrenzten Mischungsbereich dicht sintern. Überraschenderweise hat sich nun ergeben, daß sich das Dichtsintern solcher Massen im üblichen keramischen Brand bei Temperaturen zwischen 1200 und 1500° C leicht dadurch ermöglichen läßt, daß diese keramische Masse aus einem Dreistoffsystem mit den Grenzen 4.5 bis 55 Gewichtsprozent Titandioxyd. 15 bis q.o Gewichtsprozent Calciutnoxyd und 5 bis q.o Gewichtsprozent Lanthanoxyd besteht.
Die so erzeugten Calcium-Lanthan-Titanat-Massen weisen eine hohe Dichte, sehr niedrige Werte des tgb und hohe Werte für die DK auf.
Nach einem nicht zum Stand der Technik gehörenden älteren Vorschlag nach Patent 767 316 wird ebenfalls La203 als Zusatz bei der Herstellung dielektrischer keramischer Formkörper verwendet, jedoch ist der Hauptbestandteil der Grundmasse Ti02. Es werden 3 bis q.00/0 und mehr Lanthanoxyd verwendet, wobei der Rest im wesentlichen aus Titandioxyd besteht, jedoch noch Zusätze anderer Oxyde, beispielsweise Calciumoxyd, enthalten kann.
Es ist ein Kondensatorwerkstoff bekannt, der aus mehr als 1911/o TiO2 nebst einem oder mehreren der Oxyde des 1%Ig, Ca, Zn, Pb und anderer Metalle besteht. - Diesen Massen können auch Oxyde der seltenen Erden beigemischt sein. Im fertigen Zustand haben die dielektrischen Formkörper DK-Werte von nur etwa 85.
Gegenüber diesen bekannten dielektrischen Massen weisen die erfindungsgemäßen Massen, wie die nachstehende tabellarische Übersicht zeigt, DK-Werte bis zu 15.I, TK-Werte bis auf -377 # 10-° herunter und t- 8-Werte bis zu 1 . 1o-4 herunter auf. Ihre Sinterungsfähigkeit ist sehr gut, so daß sich relativ hohe Dichten nach dem Sinterungsbrand ergeben. Vor allem aber liegen die genannten DK-Werte über allen entsprechenden Werten, die bei den bisher üblichen, aus TiOz und Erdalkalien bestehenden keramischen Massen erreicht werden konnten.
Aus der nachstehenden Übersicht über drei Ausführungsbeispiele sind die Zusammensetzungen in Gewichtsprozenten angegeben. Die übrigen Zahlenwerte sind durch die Spaltenüberschriften gekennzeichnet.

Das La203 ist handelsübliches Lanthanoxyd und enthält vorzugsweise 50 bis 70°/o La203, 20 bis 4o% Nd20, und 3 bis 10°/o PrZ03 neben geringen Mengen anderer seltener Erden.
Die keramische Masse kann auch solche Stoffe, wie z. B. Lanthanoxalat, Titansäure und Calciumkarbonat, enthalten, aus denen während des Brandes Lanthanoxyd ode Lanthanoxyd zusammen mit Didymoxyd (Praseodym- und Neodymoxyd), Titandioxyd und Calciumoxyd oder Verbindungen zwischen Lanthan-, Titan- und Calciumoxyd entstehen.
Vorteilhaft ist, daß die unter Beispiel 2 und 3 aufgeführten keramischen Massen bei höherer DK einen TK haben, der erheblich weniger negativ ist als der TK der bisher im Handel befindlichen titandioxydhaltigen keramischen Kondensatorbaustoffe. Beispielsweise haben die Isolierstoffe hohen Titandioxydgehaltes der Gruppe III A i nach DIN 4o 685 eine DK von nur 6o bis 8o, dagegen einen negativen TK von -65o - 10-° bis -750' io-°.
Ein weiterer Vorteil eines Teiles der erfindungsgemäß zusammengesetzten Massen ist der kleine Temperaturkoeffizient des t- b. So wurde bei der Masse entsprechend dem Beispiel 2 ein Temperaturkoeffizient des Verlustwinkels von Null bei einer Frequenz von iooo kHz gemessen. Da Kondensatoren für Hochfrequenzzwecke möglichst raumsparend gebaut weden sollen, muß die DK möglichst groß sein. Außerdem soll die Kapazität solcher Kondensatoren weitgehend temperaturunabhängig sein, was einen TK erfordert, der hinreichend klein ist, d. h. nicht zu stark von Null abweicht. Keramische Massen nach den Beispielen 2 und 3 erfüllen diese Forderungen im hohen Maße und ermöglichen daher einen erheblichen technischen Fortschritt bei der Herstellung solcher Hochfrequenzkondensatoren. Sie zeichnen sich weiter durch eine nur geringe Frequenzabhängigkeit des tg a aus, weil, wie die Übersicht zeigt, dieser auch bei Tonfrequenz (8oo Hz) unter 20 . 10-4, zum Teil sogar unter io . 10-4 liegt.
Massen mit der im Beispiel i angegebenen Zusammensetzung haben einen stark negativen TK. Sie können vorteilhaft für beispielsweise Temperaturineßanordnungen verwendet werden, bei denen Temperaturveränderungen durch Kapazitätsänderungen von aus diesen hassen hergestellten Kondensatoren bestimmt werden. Ferner sind sie auch als Dielektriken für Kondensatoren in Schwingungskreisen geeignet, bei denen im gleichen Sinne mit der Temperatur vor sich gehende Änderungen der Selbstinduktivität oder der Kapazität eines Schaltelements durch die im entgegengesetzten Sinne mit der Temperatur sich vollziehenden Änderungen der Kapazität eines Kondensators in ihrer Wirkung auf die Frequenz des Schwingkreises ausgeglichen werden sollen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Elektrischer Isolierkörper und Kondensatordielektrikum aus dichtgesinterter titandioxydhaltiger keramischer Masse. dadurch gekennzeichnet, daß diese keramische Masse aus einem Dreistoffsystem mit den Grenzen 45 bis 55 Gewichtsprozent Titandioxyd, 15 bis q.o Gewichtsprozent Calciumoxyd und 5 bis d.o Gewichtsprozent Lanthanoxyd besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 767 316; britische Patentschrift Nr. 445 q.95.