SU1752197A3 - Керамический материал дл высокочастотных конденсаторов и способ изготовлени высокочастотных конденсаторов - Google Patents

Abstract

Использование: В керамическом конден- саторостроении, преимущественно дл  изготовлени  высокочастотных термостабильных конденсаторов. Сущность изобретени : керамический материал дл  изготовлени  конденсаторов , содержащий смесь оксидов бари , титана, висмута, редкоземельного элемента и борат цинка, дополнительно содержит тита- нат кальци , а в составе оксидов - оксиды олова, марганца и лантана.

Description

Изобретение относитс  к производству радиодеталей и может быть использовано в керамическом конденсаторостроении, преимущественно дл  изготовлени  высокочастотных термостабильных конденсаторов.

Цель изобретени  - снижение стоимости , диэлектрических потерь на частотах вы- ше 108 Гц и расширение диапазона значений температурного коэффициента емкости.

Достижение положительного эффекта обеспечиваетс  тем, что в результате спекани  оксидов получают полититанат бари , близкий по составу Вэ2Т1д020, который  вл етс  высокочастотным материалом с низким уровнем диэлектрических потерь в широком диапазоне частот электрического пол  и обеспечивает основные диэлектрические свойства материала. Добавки Sn02 способствуют синтезу данного соединени , а не

других фаз (BaTisOn; ВаТМОэ). Небольшие добавки Э20з, МпО и обеспечивают стабилизацию свойств (Е, ТКЕ) и улучшают твердофазный синтез. При этом спеченный материал Ba2Tig020 с вышеуказанными добавками имеет диэлектрическую проницаемость (Е) 40 и температурный коэффициент диэлектрической проницаемости (ТКЕ) пор дка 0 ± 20-10 6 1/°С. В результате введени  в материал СаТЮз, имеющего ТКЕ -1500-10-6 1/°С обеспечиваетс  возможность регулировки ТКЕ материала в пределах от 0 до -75 10 6 1/°С. За счет введени  в материал бората цинка (ZnB20i) достигаетс  повышение однородности и плотности материала при низкой температуре спекани , так как борат цинка вводитс  в материал в виде мелкодисперсной шихты, получаемой обработкой (варкой) карбоната или оксида цинка и борной кисСП N3

ш-,

ю XI

лоты в кип щей воде. В этом случае, в отличие от получаемого термическим способом, борат цинка имеет размер частиц на пор док меньше, легко перетираетс  и распредел етс  в шихте материала и позвол ет получать весьма гомогенный готовый материал , который равномерно спекаетс  по всему объему без вздутий, пузырей и других дефектов, присущих прототипу и другим известным материалам.

Способ изготовлени  конденсаторов осуществл ют следующим образом.

Предварительно известным в керамическом производстве образом получают измельченные спеки по/тититаната бари  и титаната кальци . Например, спек полит- итаната бари  получают путем приготовлени  шихты из ВаСОз и ТЮ2 с добавками Sn02, 1э20з, В1аОз и МпСОз, ее обжига при 1250-1310°Сс последующим измельчением. Затем получают борат цинка путем варки карбоната или оксида цинка и борной кислоты в кип щей воде при посто нном перемешивании до получени  композиции, включающей ZnO-BjOs nHaO, воду, и полной потери текучести Необходимую сыпучесть бората цинка и удаление воды обеспечивают термообработкой при 150°С. Полученные таким образом спеки на основе Ва2 Пд020, СаТЮз и бората цинка смешива- ют друг с другом, а полученную шихту материала подвергают термообработке при 700-750°С. После обжига шихту измельчают до удельной поверхности не менее 8000 см2/г и из полученного материала формуют любым из известных методов заготовки конденсаторов , например, из керамической пленки, с последующим их обжигом при 1020-1120°С.

Конкретными примерами материала  в- л ютс  следующие его оптимальные составы , приведенные в табл. 1

Свойства материала и конденсаторов на его основе подтверждаютс  результатами испытаний, данные о которых приведе- ны в табл. 2.

Как следует из табл. 2, предлагаемое решение по сравнениюс прототипом позвол ет улучшить технологичность материала, например, повысить его относительную плотность до 94-96%, снизить размер закрытых дефектов (пор) в 2-3 раза, снизить стоимость материала в 6/7 рзз и повысить выход годных конденсаторов в 2-3 раза. Кроме того, по вл етс  возможность регу- лировкиТКЕ в заданных пределах и снижени  разброса по емкости готовых конденсаторов. Зависимость разброса емкости от диэлектрической проницаемости ( е) св зана с технологией получени  мате

риала и конденсаторов, а так как материал имеет диэлектрическую проницаемость примерно в 2 раза ниже по сравнению с прототипом, то разброс будет значительно меньшим, что позвол ет повысить выход годных изделий.

Оптимальность состава предлагаемого материала подтверждаетс  тем, что при введении в материал керамического спека по- лититаната меньшее количество Sn02 - снижаетс  количество фазы Ba2Tlg020 и увеличиваетс  ВаИвОц, ВаТЦОд, а при меньшем содержании добавок , и МлО ухудшаетс  стабильность свойств полититаната бари  и повышаютс  диэлектрические потери (tg б). При большем содержании указанных добавок нарушаетс  стехиометри  спека, наблюдаютс  посторонние фазы, например, SnTIO, Bi2Tl20 La2Tl20 и др , привод щие к ухудшению электрических технологических свойств материала.

При введении в материал СаТЮз меньше минимального количества 0,5 мае % исключаетс  возможность регулировки ТКЕ в заданных пределах, а при количествах больше максимального 0,5 мас.% ТКЕ возрастает , но в то же врем  ухудшаетс  спекание и увеличиваетс  пористость, снижаетс  стабильность с.

Экспериментально установлено, что оптимальные свойства материала и изделий, достигаютс  в данном соотношении исходных компонентов.

Отклонение от оптимальных режимов приготовлени  бората цинка (сокращение количества воды, снижение температуры варки и т.д.) приводит к ухудшению его гомогенности и снижению свойств материала.

Применение предлагаемого материала и способа в керамическом конденсаторост- роении позвол ет снизить себестоимость материала в 6-7 раз, повысить выход годных конденсаторов в 2-3 раза в сравнении с прототипом.

/

Claims (2)

1. Керамический материал дл  высокочастотных конденсаторов, содержащий смесь оксидов, включающую оксиды бари , титана, висмута и редкоземельного элемента , и борат цинка, отличающийс  тем, что, с целью снижени  стоимости, диэлектрических потерь на частотах выше 10° Гц и расширени  диапазона значений температурного коэффициента емкости, он дополнительно содержит титанат кальци , при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь оксидов89,0-95,5 2

Борат цинка4,0-6,05

Титанат кальци 0,5-5,0

при этом смесь оксидов дополнительно содержит оксиды олова (IV) и марганца (II), а в качестве редкоземельного элемента использован лантан (III) при следующем соотношении компонентов, мас.%:3 Оксид бари  25.55-31,95 О Оксид титана 64,5-66,5 Оксид висмута 1,0-1,9 Оксид лантана 2,0-3,9 Оксид олова 0,5-2,0 Оксид марганца 0,05-0,15

2. Способ изготовлени  высокочастот- ных конденсаторов, по п. 1, включающий, спекание смеси оксидов, получение бората цинка из соединени  цинка и борной кислоты , приготовление шихты, ее термообработку , измельчение шихты, формовку заготовок

и обжиг, отличающийс  тем. что термообработку шихты осуществл ют при 700-750°С, при этом измельчение шихты осуществл ют до удельной поверхности, превышающей величину 8000 см2/г, получение бората цинка осуществл ют путем обработки соединени  цинка, борной кислоты в кип щей воде, при этом в качестве соединени  цинка используют оксид или карбонат цинка, а компоненты дл  получени  бората цинка используют в следующих соотношени х , мас.%: х

ли

Оксид цинка Борна  кислота Вода

j

Карбонат цинка Борна  кислота Вода

20,0-26.0 30,0-33,0 Остальное

25.0-32,8 24,8-32,4 Остальное Таблица 1

Примечание. В составе композиции бората цинка в числителе приведены значени  компонентов на основе карбоната цинка, а в знаменателе на основе оксида цинка.

Таблица 2

Продолжение табл. 2