PL208200B1 - Bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorów - Google Patents
Bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorówInfo
- Publication number
- PL208200B1 PL208200B1 PL367927A PL36792704A PL208200B1 PL 208200 B1 PL208200 B1 PL 208200B1 PL 367927 A PL367927 A PL 367927A PL 36792704 A PL36792704 A PL 36792704A PL 208200 B1 PL208200 B1 PL 208200B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- lead
- capacitors
- mole
- temperature
- conductor material
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 8
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 title 1
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 3
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YFALLOAWJMBLGU-UHFFFAOYSA-N [Bi+3].[Fe+3] Chemical compound [Bi+3].[Fe+3] YFALLOAWJMBLGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XDFCIPNJCBUZJN-UHFFFAOYSA-N barium(2+) Chemical compound [Ba+2] XDFCIPNJCBUZJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002966 CaCu3Ti4O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorów typu II odznaczający się wysoką przenikalnością elektryczną względną.
W związku z ograniczeniami wprowadzanymi w przemyśle w zakresie stosowania związków zawierających ołów istnieje rosnące zapotrzebowanie na nowe bezołowiowe materiały, które mogłyby zastąpić m.in. szeroko wykorzystywane w produkcji elementów piezoelektrycznych i kondensatorów związki, takie jak Pb(ZrTi)O3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O3.
W ostatnich latach pojawiły się publikacje dotyczące bezołowiowych materiałów o strukturze perowskitu. Znany jest sposób wytwarzania, właściwości dielektryczne i przewodnictwo elektryczne relaksorowego ferroelektryka o składzie BaFe1/2Nb1/2O3 na podstawie publikacji: Sonali Saha, T.P. Sinha, Low-temperature scaling behavior of BaFe0.5Nb0.5O3. Physical Review B, 2002, 65, 134103.
Znana jest nieferroelektryczna ceramika o ogólnym wzorze AFe1/2B1/2O3 (A = Ba, Sr, Ca; B = Nb, Ta, Sb) opisana w publikacji: Raevski, P., Prosandeev, S. A., Bogatin, A. S., Malitskaya, M. A., Jastrabik L., High dielectric permittivity in AFe1/2B1/2O3 nonferroelectric perovskite ceramics (A = Ba, Sr, Ca; B = Nb, Ta, Sb). J. Appl. Phys., 2003, 93, 4130. Dla tej ceramiki stwierdzono, że na krzywej zależności przenikalności elektrycznej od temperatury występuje skok od niskich wartości, (poniżej 102) do bardzo wysokich (ponad 103 - 104). Powyżej progu przenikalność utrzymuje się na niemal stałym, wysokim poziomie w szerokim zakresie temperatur od 173 K do 373 K. Autorzy publikacji uważają że za obserwowane właściwości dielektryczne odpowiedzialny jest mechanizm polaryzacji Maxwella-Wagnera. Sugerują, że zarówno zależność rezystancji od temperatury spiekania jak i nieliniowa zależność prądu od pola elektrycznego są spowodowane częściową redukcją badanych materiałów w wysokich temperaturach i późniejszym ponownym utlenianiem obszaru granic międzyziarnowych podczas chłodzenia. W rezultacie tworzą się półprzewodnikowe ziarna z cienką utlenioną izolacyjną warstwą na granicach ziaren. Utrata niewielkich ilości tlenu prowadzi do tworzenia wakancji tlenowych i wolnych elektronów i w konsekwencji przewodnictwa typu n, co potwierdziły pomiary metodę Seebecka.
Znany jest również materiał o składzie CaCu3Ti4O2 opisany dla próbek ceramicznych i monokrystalicznych w publikacjach: Sinclair, D. C, Adams, T. B., Morrison, F. D., West, One-step internal barrier layer capacitor. App. Phys. Lett., 2002, 80; 2153-2155 i A. R. Lixin Xe, Neaton, J. B., Cohen, M. H., Vanderbilt, D., Homes, C. C, First-principles study of the structure and lattice dielectric response of CaCu3Ti4O12. Phys. Rev. B, 2002, 65, 214112. Na podstawie badań metodą spektroskopii impedancyjnej Sinclair i współautorzy wykazali, że wysoka przenikalność elektryczna tego materiału nie jest samoistną cechą kryształu, ale wynika z tworzenia się kondensatorów z wewnętrzną warstwą zaporową.
Istotą wynalazku jest bezołowiowy ceramiczny materiał dielektryczny, który zawiera wolframian (VI) żelaza (III) bizmutu (III) miedzi (I) Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3 w ilości od 85% molowych do 100% molowych, tytanian (IV) baru (II) BaTiO3 w ilości od 0% molowych do 15% molowych, ponadto korzystnie zawierający tlenek manganu (IV) MnO2 w ilości 0,2 - 2% molowego.
Syntezę materiału o składzie według wynalazku przeprowadzono w dwóch etapach. W pierwszym etapie w temperaturze 1223 K przez 4 h reagowały ze sobą tlenki Fe2O3 i WO3. W drugim etapie w temperaturze 1073 K przez 4 h przeprowadzono reakcję Fe2WO6 z Bi2O3 i Cu2O. Jako dodatek zapewniający lepszą rezystywność wprowadzano MnO2 w ilości 0,2 - 2% mol.
Synteza Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3 przebiegała zgodnie z następującymi reakcjami:
Etap I Fe2O3 + WO3 Fe2WO6
Etap II 4 Fe2WO6 + 3Bi2O3 + 3Cu2O 12 Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3
Uzyskane wyniki analizy rentgenowskiej wskazują na otrzymanie nowego produktu krystalicznego o widmie, którego brak jest w bazie danych ICDD.
W wyniku spiekania w temperaturze 1143 K otrzymano ceramikę odznaczającą się wysoką wartością przenikalności elektrycznej względnej. Wartości odpowiadające maksimum na krzywej zależności przenikalności elektrycznej od temperatury wynosiły 50000 do 8000 w zakresie częstotliwości 10 Hz do 100 kHz. Maksima lub garby na krzywych występowały w zakresie temperatur 363K - 603 K).
Ceramika o składzie według wynalazku może być stosowana jako dielektryk w kondensatorach typu II.
PL 208 200 B1
Przykład zastosowania
Wykonano ceramiczny kondensator płytkowy, w którym dielektrykiem była kształtka ceramiczna zawierająca Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3 oraz dodatek 1% mol. MnO2, uzyskana przez spiekanie w temperaturze 1143 K.
Proszek Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3 otrzymano w wyniku dwuetapowej syntezy. W pierwszym etapie kompozycję złożoną z Fe2O3 i WO3, naważonych i zmielonych w proporcjach stechiometrycznych odpowiadających Fe2WO6, kalcynowano w temperaturze 1223 K przez 4h. W drugim etapie otrzymany produkt zmieszano z Bi2O3 i Cu2O, zmielono i kalcynowano w temperaturze 1073 K przez 4 h, uzyskując Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3. Zestaw zawierający Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3 i MnO2 w proporcjach molowych 100:1 mielono w alkoholu w młynku kulowym przez 3 h i suszono.
Do uzyskanego materiału dodawano 1%wag. alkoholu poliwinylowego w postaci 3% roztworu wodnego i sporządzano granulat. Sprasowane kształtki spiekano w ciągu 2 h w zamkniętych tyglach alundowych w temperaturze 1143 K. Następnie nanoszono na nie elektrody z pasty srebrowej, które wypalano w temperaturze 873 K. W rezultacie otrzymano ceramiczny kondensator płytkowy charakteryzujący się wysoką wartością przenikalności elektrycznej względnej (dla 1 kHz 10000 - 35000 w zakresie temperatur od 333 K do 523 K).
Claims (1)
- Bezołowiowy ceramiczny materiał dielektryczny na kondensatory znamienny tym, że zawiera wolframian (VI) żelaza (III) bizmutu (III) miedzi (I) Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3 w ilości od 85% molowych do 100% molowych, tytanian (IV) baru (II) BaTiO3 w ilości od 0% molowych do 15% molowych, ponadto korzystnie zawierający tlenek manganu (IV) MnO2 w ilości 0,2 - 2% molowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL367927A PL208200B1 (pl) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorów |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL367927A PL208200B1 (pl) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorów |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL367927A1 PL367927A1 (pl) | 2005-11-14 |
| PL208200B1 true PL208200B1 (pl) | 2011-03-31 |
Family
ID=37037986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL367927A PL208200B1 (pl) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorów |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL208200B1 (pl) |
-
2004
- 2004-05-12 PL PL367927A patent/PL208200B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL367927A1 (pl) | 2005-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rhouma et al. | Comparative studies of pure, Sr-doped, Ni-doped and co-doped CaCu3Ti4O12 ceramics: enhancement of dielectric properties | |
| US7697263B2 (en) | High-temperature dielectric materials and capacitors made therefrom | |
| Senda et al. | Effect of nickel substitution on electrical and microstructural properties of CaCu3Ti4O12 ceramic | |
| Li et al. | Novel titanium dioxide ceramics containing bismuth and antimony | |
| Nagata et al. | Lead-free piezoelectric ceramics of (Bi1/2Na1/2) TiO3-BaTiO3-BiFeO3 system | |
| Sakamoto et al. | Fabrication and properties of nonreducible lead-free piezoelectric Mn-doped (Ba, Ca) TiO3 ceramics | |
| Yokoi et al. | Microwave dielectric properties of Mg4Nb2O9–3.0 wt.% LiF ceramics prepared with CaTiO3 additions | |
| Ioachim et al. | Transitions of barium strontium titanate ferroelectric ceramics for different strontium content | |
| Szwagierczak et al. | Influence of MnO2 and Co3O4 dopants on dielectric properties of Pb (Fe2/3W1/3) O3 ceramics | |
| Yan et al. | Enhanced electrical properties of BaTiO3-based thermosensitive ceramics for multilayer chip thermistors applications by addition of (Bi0. 5Na0. 5) TiO3 | |
| US7094721B2 (en) | Substituted barium titanate and barium strontium titanate ferroelectric compositions | |
| Kulawik et al. | Dielectric properties of manganese and cobalt doped lead iron tantalate ceramics | |
| PL208200B1 (pl) | Bezołowiowy materiał dielektryczny do kondensatorów | |
| Cheng et al. | Microstructure and electrical properties of Bi1/2Na1/2TiO3–BaTiO3–Y2NiMnO6 lead-free piezoelectric ceramics | |
| JPS623569B2 (pl) | ||
| Mahapatra et al. | Dielectric, Resistive and Conduction Characteristics of Lead-Free Complex Perovskite Electro-Ceramic:(Bi1/2K1/2)(Zn1/2W1/2) O3: Mahapatra, Halder, Bhuyan, and Choudhary | |
| Najwa et al. | The Study of Structure and Transitional Phases in Ba 0.95 Bi 0.05 Ti 1-X Fe x O 3 Ceramics Synthesized by Solid State Route. | |
| PL197685B1 (pl) | Bezołowiowa ceramika | |
| JP3814401B2 (ja) | 誘電体磁器および積層セラミックコンデンサ | |
| US7314842B2 (en) | Substituted barium titanate and barium strontium titanate ferroelectric compositions | |
| JP2934387B2 (ja) | 半導体磁器の製造方法 | |
| JP4710574B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および電子部品 | |
| JP4788274B2 (ja) | Ｃｔｒ特性を有する酸化物導電体磁器および抵抗体 | |
| JPS5848908A (ja) | 表面誘電体層型半導体磁器組成物およびその製造方法 | |
| PL214708B1 (pl) | Bezołowiowa pasta grubowarstwowa na dielektryk kondensatorów z zaporową warstwą wewnętrzną |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20140512 |