DE977625C - Kondensator mit einem keramischen Dielektrikum und Verfahren zur Herstellung dieses keramischen Dielektrikums - Google Patents
Kondensator mit einem keramischen Dielektrikum und Verfahren zur Herstellung dieses keramischen DielektrikumsInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBENAM 21. SEPTEMBER 1967
N3220VIIIc/2ig
ist in Anspruch genommen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator mit einem keramischen Dielektrikum, das aus
den Oxyden von Barium, Titan und Zirkonium aufgebaut ist und einen Gehalt von mindestens
50 Molprozent an Bariumoxyd aufweist, und auf ein Verfahren zur Herstellung dieses keramischen
Dielektrikums.
Es ist bekannt, daß Titanate mehrerer zweiwertiger Metalle wertvolle dielektrische Eigenschaften
besitzen. So hat Bariumtitanat (BaO · TiO2) bei Rundfunkfrequenzen eine Dielektrizitätskonstante
(ε) von 1200 bis 1300 bei Zimmertemperatur. Bei Temperaturen über ioo° C steigt ε plötzlich, bis
bei etwa 1200 C ein Maximum erreicht wird. Es ist ferner bekannt, daß dieses Maximum dadurch nach
Zimmertemperatur verschoben werden kann, daß das Barium im Titanat teilweise durch Strontium
ersetzt wird. Das Maximum erstreckt sich aber über einen sehr kleinen Temperaturbereich, so daß
in diesem Bereich geringe Temperaturänderungen den Wert von ε und daher die Kapazität eines Kondensators
mit einem solchen Dielektrikum in wesentlichem Maße beeinflussen.
Ähnliches wird bei bekannten Kondensatordielektriken erreicht, die aus Bariumtitanat mit einem
Zusatz von weniger als 20 Gewichtsteilen Erdalkalizirkonat je 100 Gewichtsteile Bariumtitanat
bestehen. Diese Massen haben ferner hohe dielektrische Verluste, nämlich ein tgö bei 1 MHz von
etwa ι °/o und höher.
Weiterhin sind Dielektriken bekannt, die aus 70 bis 90 Gewichtsprozent Titandioxyd, Zirkonoxyd
und/oder Erdalkalititanat bestehen und Zusätze von wenigstens 10 Gewichtsprozent eines keramischen
709 675/8
Bindemittels· enthalten. Diese Materialien zeigen, soweit die Grundmasse in der Hauptsache aus Erdalkalititanat
besteht, innerhalb des Bereiches der Gebrauchstemperaturen ein scharfes Maximum in
der ε~ ί-Kurve und daher eine große Temperaturabhängigkeit
von ε. Außerdem sind die dielektrischen Verluste hoch. Wenn die Grundmasse zur
Hauptsache aus Titandioxyd und Zirkondioxyd, gegebenenfalls mit geringen Titanatanteilen besteht,
ist es zwar möglich, die Zusammensetzungsverhältnisse so zu wählen, daß eine geringe Temperaturabhängigkeit
von ε und niedrige dielektrische Verluste erzielt werden, aber solche Materialien zeigen
ein niedriges ε von weniger als ioo und meistens weniger als 40.
Es wurde nun festgestellt, daß im ternären System BaO — TiO2 — ZrO2 Zusammensetzungen liegen,
die vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Das Maximum in der ε—i-Kurve dieser Zusammensetzungen
liegt bei niedrigen Temperaturen, und die Spitze des Maximums ist breit. Darüber hinaus
weist ε Werte von etwa 200 bis 800 auf und betragen die dielektrischen Verluste bei 1 MHz nur
einige Promille.
Durch geeignete Wahl der Zusammensetzung kann das Maximum nach so niedrigen Temperaturen,
z.B. unter -500C, verschoben werden, daß
der Temperaturkoeffizient von ε bei Zimmertemperatur einen sehr niedrigen negativen Wert annimmt.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Kondensator eingangs erwähnter Art dadurch erreicht,
daß der Gehalt an Bariumoxyd zwischen 50 und 58 Molprozent und der Gehalt an Titandioxyd zwischen
20 und 35 Molprozent liegt. Diese Zusammensetzungen liegen innerhalb des Vierecks
AB CD, welches im ternären Diagramm der
Abbildung angedeutet ist.
In der nachfolgenden Tabelle sind einige Beispiele von Zusammensetzungen keramischer Massen
angegeben, die als Dielektrikum bei den Kondensatoren nach der Erfindung Anwendung finden
können, mit den entsprechenden Werten für ε und für den Verlustfaktor (tg<5), beide bei einer Frequenz
von ι MHz gemessen. Die Temperatur, bei der das Maximum in der ε—f-Kurve auftritt, liegt
in sämtlichen in der Tabelle angegebenen Fällen unter -500C.
| Zusammensetzungen | TiO2 | ZrO2 | bei 1 MHz | bei l°MHz | |
| Nr. | in Molprozent | 32 | 12 | ||
| BaO | 29 | IS- | 630 | 0,005 | |
| I | 56 | 30 | IS | 430 | 0,007 |
| 2 | 56 ■" | 25 | 20 | 425 | 0,001 |
| 3 | 55- | 2O | 25 | 240 | 0,001 . |
| 4 -· | 55 | 32 | IS | 160 | 0,001 |
| 5' | - 55 | 24 | 24 | 750 | 0,010 |
| 6 | 53 | 270 | 0,0005 | ||
| 7 | 52 |
Zur Herstellung der Kondensatoren nach der Erfindung
kann wie folgt verfahren werden: Die Oxyde von Barium, Titan und Zirkonium oder Verbindungen,
wie Karbonate, welche bei der während der weiteren Behandlung durchgeführten Erhitzung
in diese Oxyde übergehen, werden in den angegebenen Verhältnissen vermischt. Gegebenenfalls werden
Flußmittel, wie Speckstein oder Bentonit, in einer Menge, die vorzugsweise kleiner als 10% ist,
und ein verbrennbares Bindemittel dem Gemisch zugesetzt. Nach der Formgebung, z. B. durch Pressen
oder durch Strangziehen, wird dann bei einer Temperatur zwischen 1200 und 15000 C gesintert.
Es ist vielfach vorteilhaft, das Gemisch der Oxyde oder der Stoffe, die in diese Oxyde übergehen, bei
einer Temperatur zwischen 1000 und 13000 C vorzusintern
und wieder zu mahlen, bevor die endgültige Formgebung und Sinterung stattfinden.
Schließlich werden in bekannter Weise Elektroden. z. B. durch das Auftrennen von Silber, angebracht.
Claims (4)
- PATENTANSPRÜCHE:i". Kondensator mit einem keramischen Dielektrikum, das aus den Oxyden von Barium, Titan und Zirkonium aufgebaut ist und einen Gehalt von mindestens 50 Molprozent an Bariumoxyd aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Bariumoxyd zwischen 50 und 58 Molprozent und der Gehalt an Titandioxyd zwischen 20 und 35 Molprozent liegt.
- 2. Verfahren zur Herstellung eines kerami-• sehen Dielektrikums für einen Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxyde von Barium, Titan und Zirkonium oder Verbindungen, die bei Erhitzung in diese : Oxyde übergehen, in einem solchen Verhältnis miteinander vermischt werden, daß der Gehalt an Bariumoxyd zwischen 50 und 58 Molprozent und der Gehalt an Titandioxyd zwischen 20 und 35 Molprozent liegt, und das Gemisch nach der Formgebung bei einer Temperatur zwischen 1200 und 15000 C gesintert wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch ein Flußmittel; in einer Menge; die kleiner ist ,als iö Gewichtsprozent, zugesetzt wird.
- 4. Verfahren nach-Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch bei einer Temperatur zwischen 1000-und 13000G vorgesintert wird. ■ - · -'In Betaracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 574 577, 583 494; USA-Patentschriften Nr. 2 398 088, 2 402 516, in, 2436839, 2452532, 2467 169; »J. of the Amer. Ceram. Soc«, .1947; S. 117.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 709 675/8 9.67
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|---|---|---|---|---|
| GB574577A (en) * | 1942-12-08 | 1946-01-11 | Dubilier Condenser Co 1925 Ltd | Improvements in or relating to ceramic compositions |
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- 1950-12-06 DE DEN3226A patent/DE977625C/de not_active Expired
- 1950-12-07 CH CH290726D patent/CH290726A/de unknown
- 1950-12-07 FR FR1029249D patent/FR1029249A/fr not_active Expired
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Also Published As
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|---|---|
| CH290726A (de) | 1953-05-15 |
| FR1029249A (fr) | 1953-06-01 |
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