WO2008151967A2 - Werkstoff mit positivem temperaturkoeffizienten des elektrischen widerstands und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Werkstoff mit positivem temperaturkoeffizienten des elektrischen widerstands und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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WO2008151967A2
WO2008151967A2 PCT/EP2008/056840 EP2008056840W WO2008151967A2 WO 2008151967 A2 WO2008151967 A2 WO 2008151967A2 EP 2008056840 W EP2008056840 W EP 2008056840W WO 2008151967 A2 WO2008151967 A2 WO 2008151967A2
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glass
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Jan Ihle
Udo Theissl
Andreas Schriener
Franz Aldrian
Christian Lembacher
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Epcos Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C7/023—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances containing oxides or oxidic compounds, e.g. ferrites
    • H01C7/025—Perovskites, e.g. titanates

Definitions

  • the invention relates to a material whose resistance has a positive temperature coefficient. Furthermore, the invention relates to a method for producing the material and components comprising the material.
  • Materials having a positive temperature coefficient of electrical resistance have a specific electrical resistance which increases greatly at a certain temperature (reference temperature).
  • An object to be solved is to provide another material with a positive temperature coefficient of electrical resistance. Furthermore, it is an object to provide a method for producing the material and components with the material.
  • a material having a positive temperature coefficient of electrical resistance which has a glass matrix and a functional component contained in the glass matrix with a positive temperature coefficient of electrical resistance.
  • the glass matrix has a melting temperature of 300 0 C to 900 0 C.
  • This is a material with PTC properties, which consists of two components, the glass matrix and the functional component. From the low melting temperature of the glass matrix of 300 0 C to 900 0 C results in a sintering temperature of the material, which is below the temperature at which changes in the resistance of the functional component can occur.
  • the properties of the functional component are not adversely affected by the use of the glass matrix. It is thus possible to produce ceramic PTC components and also PTC materials by combining a low-melting glass matrix with a functional component at low temperatures below 900 ° C.
  • the glass matrix comprises a material selected from the group consisting of lead silicate glass, borosilicate glass, bismuth-containing glass, and mixtures thereof.
  • the material of the glass matrix may have additives selected from a group consisting of alkali oxides, alkaline earth oxides, TiO 2 , NaCl, As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 , B 2 O 3 , ZnO, WO 3 , MoO 3 , F, Bi 2 O 3 , PbO and mixtures thereof.
  • a melting temperature of 300 ° C to 900 0 C of the glass matrix can be achieved.
  • alkalis and alkaline earths lead to lowering of the melting temperature.
  • the proportion of SiO 2 can influence the meltability of the glass.
  • Other additives can influence the chemical resistance, the flow behavior, the wetting behavior, and the electrical resistance of the glass.
  • the positive temperature coefficient functional component of the electrical resistance comprises a material comprising BaTiO 3 (barium titanate).
  • Barium titanate has a ferroelectric perovskite structure containing a titanium excess present in stoichiometry.
  • the functional component may comprise additives selected from a group comprising Ca, Sr and Pb.
  • the functional component may comprise dopants selected from a group comprising Mn and Y. By adding additives and dopants, the barium titanate becomes conductive so that the PTC properties can be achieved.
  • the additives may be present at a level of less than 20 mass%, preferably less than 10 mass%.
  • the dopants in the barium titanate have a total content of less than 5% by mass, preferably less than 1% by mass.
  • the functional component may be in powder form.
  • the characteristic curve of the resistance can be set.
  • nanoscale powders with specific surface areas of 300 m 2 / g at an average particle size of 15 nm to 10 m 2 / g with an average particle size of 170 nm as starting materials for the functional component, it is possible to average particle sizes of 0.1 ⁇ m at specific surface areas of from 1 m 2 / g to 5 m 2 / g after sintering of the powder.
  • This powder is then combined subjected to a low-melting glass frit a Mischmahlung.
  • the achieved average particle size of the functional component is between 0.05 and 0.1 mm.
  • the sintering temperature may decrease. It is thus possible to sinter in an oxidizing or inert atmosphere at sintering temperatures between 300 0 C and 600 0 C, preferably between 350 0 C and 450 0 C.
  • the glass matrix is present in the material in a proportion of 1 to 90% by mass.
  • the glass matrix may preferably be present in a proportion of 3 to 30% by mass.
  • the method comprises the method steps A) providing the glass matrix, B) providing the functional component and C) mixing the glass matrix and the functional component and subsequent sintering.
  • this method for the production of the material both the composition of the glass matrix and the composition of the functional component and the mixing ratio glass matrix and functional component can be adjusted. This can influence the properties of the material.
  • a starting material for the glass matrix at 1200 0 C in method step A) melted to 1400 ° C under oxidizing conditions, cooled and ground into powder. Depending on requirements, the desired composition for the glass matrix can be selected.
  • the powder can have a mean grain diameter of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m and, as a result of the melting process during sintering, becomes the glass matrix of the material.
  • Suitable starting materials for the glass matrix are all common, predominantly low-melting compositions such as lead silicate glasses, borosilicate glasses and bismuth-containing glasses. These may contain additives to alkalis and alkaline earths that lower the liquidus temperature.
  • refining agents selected from a group comprising NaCl, AS 2 O 3, Sb 2 O 3 and CeO 2.
  • the glass matrix is thus preferably low-melting, readily flowable and wetting.
  • starting materials for the functional component can be dispersed and ground to powder, with complete homogenization taking place.
  • the powder mixture thus prepared is sintered after drying at 800 0 C to 1400 0 C.
  • the starting material can be selected according to the desired electrical properties of the material.
  • the powder may have a particle size of 5 to 250 microns, preferably from 10 to 45 microns.
  • methods selected from a group comprising agglomeration and spray drying can be used for the preparation of the powder.
  • the sintering of the powder can form the microstructure in order to determine the electrical properties such as, for example, room temperature resistance, reference temperature, heating resistance, increase in resistance or chip resistance. tion strength of the glass-bonded material produced therefrom.
  • a granulate is produced from the glass matrix and the functional component, from this a mold is pressed and the construction is sintered at 300 ° C. to 950 ° C.
  • grinding of the functional component to a particle size in the range between 1 mm and 10 microns, preferably between 250 microns and 20 microns can be prepared by suitable crushing.
  • the functional component can be subjected to a mixed grinding together with the glass matrix in order to achieve a nanoscale mean grain size in the range of 0.05 to 0.1 microns.
  • the addition of base metals such as nickel powder to the mixture of functional component and glass matrix may occur.
  • the functional component can also be galvanically nickel-plated before mixing with the glass matrix.
  • the thus treated powder of the functional component is then dispersed together with the already ground glass matrix.
  • the preparation of the granules may be carried out by methods selected from the group consisting of agglomeration, spray-drying and built-up granulation.
  • the pellets of functional component and glass matrix produced by means of agglomeration can subsequently be nickel-plated on the surface by methods such as sputtering to improve the barrier layer degradation.
  • the granules produced by agglomeration by spray-drying or build-up granulation are pressed into monolithic components.
  • methods are used which are selected from a group consisting of uniaxial dry pressing or isostatic pressing. includes.
  • the mixture of glass matrix and functional component is then sintered at temperatures between 300 ° C. and 950 ° C.
  • an oxidizing or inert atmosphere may be present.
  • a slurry in process step C), can be prepared from the glass matrix, the functional component and organic additives, the slip poured into films or drawn and sintered at 300 0 C to 900 0 C.
  • the use of a slip causes rheological properties of the mixture of glass matrix and functional component, which makes it possible to process into films. All known technologies for film drawing or film casting can be considered.
  • a mixture of glass matrix, functional component and organic additives can lead to the production of a screen-printable paste. From the slurry first green ceramic films are pulled. The prepared slides are then stacked. Alternatively, the films can be cast from the slurry into films and stacked. The use of pastes also allows the production of multilayer structures.
  • an electrical component comprising a material having the above properties.
  • the component may have a sintered body which comprises the material.
  • Such a device may be, for example, a disk PTC device.
  • the device can be produced by co-sintering ceramic film layers.
  • the component may have internal electrodes comprising a non-noble metal. The metal may be selected from a group comprising Al, Zn, In, Ni, Cr, Cu, Ag and Mg.
  • the sintering of the non-precious electrodes is made possible by the use of the low-melting glass matrix as the binding matrix and the resulting sintering temperatures between 300 ° C. and 900 ° C.
  • the use of ceramic films of a mixture be made of a sintered functional component and the glass matrix multilayer structures with internal metallic electrodes.
  • a stacked structure is made possible. In this way, components with low resistances can be realized.
  • layers of different thicknesses can be produced from the material. It can be produced layer thicknesses between 10 microns and 1 mm. When using nanoscale powders for the functional component, it is furthermore possible to produce very thin layers which, depending on the application, have layer thicknesses between 5 ⁇ m and 0.5 ⁇ m.
  • the metallic electrodes can be produced for example by means of screen printing technology.
  • a multilayer structure can be realized in which alternately a paste containing the material and an electrode paste are applied to a substrate. The low sintering temperature of the material allows integration into the LTCC technology (Low Temperature Cori- zed Ceramics) or multilayer technology of ceramic components.
  • FIG. 1 shows the schematic side view of a component with the material.
  • Figure 2 shows the schematic side view of a multilayer structure of a device with the material.
  • composition of the glass matrix are listed below.
  • the glass matrix may be composed of 60 mass% PbO and up to 5 mass% K 2 O. Such a glass matrix is low in alkali.
  • the glass matrix can be composed of an SiO 2 fraction of 30 to 60% by mass. SiO 2 serves as a network former here. Furthermore, the glass matrix Bi 2 ⁇ 3 in a proportion of 15 to 40 Ma% have. Al 2 O 3 may be contained in a proportion of 1 to 15 mass% and improves the chemical resistance. As flux and to reduce the viscosity, the alkali metal oxides Na 2 O between 1 and 20% by mass and K 2 O between 5 and 20% by mass may be present, wherein the electrical resistance of the glass matrix decreases with increasing alkali content. Furthermore, the glass matrix can have up to 15 Ma% Li 2 O. The alkali oxides may be present in a proportion of 5 to 20% by mass in the glass matrix.
  • the glass matrix can still contain alkaline earths such as SrO between 1 and 10 Ma% and / or CrO between 0.5 and 5 Ma% and MgO between 0.1 and 5 Ma%, which can lower the melting temperature.
  • alkaline earths such as SrO between 1 and 10 Ma% and / or CrO between 0.5 and 5 Ma% and MgO between 0.1 and 5 Ma%, which can lower the melting temperature.
  • BaO and SrO may be present in the glass matrix at a level of up to 15 mass%.
  • the proportion of all alkaline earth oxides in the glass matrix can be between 2 and 20% by mass.
  • TiO 2 can be present with up to 15 Ma%, ZnO, WO 3 and / or MoO 3 with up to 10 Ma%.
  • refining agents such as NaCl, As 2 O 3 , Sb 2 O 3 and CeO 2 may furthermore be present.
  • the glass matrix comprises a SiO 2 content of 20 to 30% by mass. TiO 2 is present at 20 to 30% by mass and Na 2 O at 30 to 40% by mass. Furthermore, instead of Na 2 O, the glass matrix may also comprise K 2 O.
  • the glass matrix further comprises BaO between 5 and 15 mass% and B 2 O 3 and ZnO with up to 0.5 to 5 mass%.
  • the mixture of functional component and glass matrix can be prepared, for example, from finely dispersed SiO 2 having a specific surface area of up to 200 m 2 / g in accordance with the method described above.
  • Another variant is the production of a mixture of functional component and glass matrix based on nanoscale raw materials and silica sol according to the methods described above.
  • the atmosphere during sintering can be varied.
  • the use of nickel internal electrodes requires sintering in an oxidizing atmosphere under air, preferably in an inert atmosphere of N 2 .
  • Mixtures requiring a sintering temperature of 450 ° C. to 950 ° C. and having nickel electrodes are sintered in a reducing atmosphere.
  • aluminum-containing pastes for the internal electrodes in combination with mixtures which sinter at 450 0 C to 950 0 C is sintered in an oxidising atmosphere and forming thereby achieve a sufficient barrier removal.
  • Ceramic materials produced in this way have specific electrical resistances at room temperature between 1 and 500 000 ⁇ cm, preferably between 3 and 150000 ⁇ cm, and reference temperatures between 0 0 C and 350 0 C, preferably between 80 0 C and 220 0 C.
  • the temperature coefficient of electrical resistance in the range of the reference temperature of the material is between 5 and 35% / K, preferably between 10 and 20% / K.
  • the functional component is made of the following materials: BaCC> 3, SrCC> 3, CaCC> 3, SiO 2, TiO 2, MnCl 2, and YCl 3. These raw materials are homogenization ⁇ Siert and deagglomerated.
  • the elemental composition is given in mol% (mol%), wherein the proportions of the elements Ba, Sr, Ca, Y and Mn are normalized to 100% and the proportions TiO 2 and SiO 2 are given relative to these 100%.
  • the stoichiometric composition is as follows: Ba 77.5 mol%, Ca 13 mol%, Sr 9 mol%, Si 2 mol%, Y 0.4 mol%, Mn 0.1 mol% and TiO 2 100.1 mol%.
  • oxide-based Ma% is as follows: SiO 2 52 Ma%, Al 2 O 3 4.3 Ma%, Na 2 O 7 Ma%, K 2 O 6.4 Ma%, MgO 1 Ma%, CaO 2 , 1 Ma%, BaO 1.3 Ma%, Bi 2 O 3 26 Ma%.
  • the functional component is then mixed with the glass matrix in a mass ratio of 85 to 15% by mass and dispersed with the addition of organic binder in water and ground to a mean particle size of 8 microns in a ball mill.
  • the granules are prepared in a spherical shape with a mean granule diameter of 50 microns in the DC process. Moldings having a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm are pressed from the granules thus produced, and then sintered at a temperature of 600 ° C. and a holding time of 20 minutes in an oxidizing atmosphere.
  • the glass-bonded functional component is then coated by sputtering with a chromium-nickel-silver electrode.
  • the room temperature resistance of the component is 10 ⁇ cm and the reference temperature 80 0 C.
  • the following raw materials are homogenized and deagglomerated to produce the functional component: BaCO 3 , CaCO 3 , SiO 2 , TiO 2 , Mn acetate, Dy acetate.
  • the elemental composition is given in mol%, the proportions of the elements Ba, Sr, Ca and Y and Mn being normalized to 100% and the proportions of TiO 2 and SiO 2 relative to these being 100%.
  • the stoichiometric composition is as follows: Ba 84.74 mol% Ca 15 mol%, Si 2 mol%, Dy 0.25 mol%, Mn 0.01 mol% and TiO 2 100 mol%.
  • the starting materials are nanopowders having a specific surface area of 300 m 2 / g with an average particle size of 15 nm for TiO 2 to 10 m 2 / g with a mean particle size of 170 nm for BaCO 3 .
  • the entire raw materials are mixed and dispersed in water with the addition of organic binders.
  • the raw material suspension is then spray-gefriergranuliert, freeze-dried and used as Pulververschüt- tung calcined for two hours at a temperature of 950 0 C.
  • the mean primary particle size of the product after calcination is about 0.1 ⁇ m.
  • the product is dispersed with the addition of organic binder in water and the use of a ball mill.
  • the granules are prepared in a spherical shape with a mean granule diameter of 50 microns in the DC process.
  • the sintering of the granules is carried out at 1350 0 C for one hour and a cooling gradient of 3 K / min under air. After cooling, a gentle grinding to a mean particle size of 0.5 microns.
  • oxide-based Ma% is as follows: SiO 2 46 Ma%, B 2 O 3 20 Ma%, Al 2 O 3 2 Ma%, Li 2 O 4 Ma%, Na 2 O 8 Ma%, K 2 O 4 Ma%, CaO 1 Ma%, BaO 2 Ma%, ZnO 9 Ma%, TiO 2 4 Ma%.
  • 0.2 mass% of Sb 2 O 3 is added as refining agent.
  • the functional component together with the low-melting glass matrix with the addition of organic binder and solvent, is wet-worked using a ball mill and ground to an average particle size of 0.05 ⁇ m.
  • the proportion of the glass matrix is 10% by mass, based on the solids content in the slip.
  • Film-forming technology produces films with a thickness of 20 ⁇ m.
  • the films are then screen-printed with aluminum paste.
  • Several green sheets are laminated so that the exposed portions of the layers of the conductive paste are alternately on both sides.
  • At the bottom and top pure ceramic films are laminated as cover layers.
  • the laminate is then pressed at a pressure of 100 t (90 MPa) for 90 s at a temperature of 35 ° C.
  • the laminate is heated to 280 ° C to burn out the binder.
  • the subsequent sintering takes place at 850 ° C. and a holding time of 10 minutes in an oxidizing atmosphere.
  • the room temperature resistance of the component is 0.1 ⁇ and the reference temperature 120 0 C.
  • FIG. 1 An example of a component comprising the material is shown in FIG. 1 in the form of a schematic side view.
  • the component may be a disk PTC component comprising a sintered body 1, two electrodes 2 and terminals 3.
  • the sintered body 1 comprises the material in one of its above-described embodiments. management forms.
  • the electrodes 2 and 3 terminals are used for electrical contacting and can be formed from any electrically conductive materials.
  • Figure 2 shows the schematic side view of a multilayer component comprising the material.
  • the stacked ceramic films 5 are shown, between which internal electrodes 4 are located.
  • External electrodes are the outer coatings 6, to which the electrical connections 3 are connected.
  • the materials of the layers 5 and the internal electrodes 4 include one of the above embodiments.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie Bauelemente aufweisend den Werkstoff. Der Werkstoff umfasst eine Glasmatrix und eine Funktionskomponente, die einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands aufweist. Die Glasmatrix weist eine Zusammensetzung auf, die eine niedrige Sintertemperatur von 300°C bis 900°C bewirkt.

Description

Beschreibung
Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff, dessen Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes und Bauelemente aufweisend den Werkstoff.
Werkstoffe mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (zum Beispiel PTC-Keramiken) weisen einen spezifischen elektrischen Widerstand auf, der bei einer bestimmten Temperatur (Bezugstemperatur) einen starken Anstieg aufweist .
Werkstoffe mit PTC-Eigenschaften sind beispielsweise aus dem Dokument DE 31 07 290 C2 bekannt. Weitere Materialien, die PTC-Eigenschaften aufweisen, werden beispielsweise in der Druckschrift DE 102 45 106 Al genannt.
Eine zu lösende Aufgabe ist es, einen weiteren Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands bereitzustellen. Weiterhin ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes sowie Bauelemente mit dem Werkstoff bereitzustellen.
Es wird ein Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes angegeben, der eine Glasmatrix und eine in der Glasmatrix enthaltene Funktionskomponente mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands aufweist. Die Glasmatrix weist eine Schmelztemperatur von 3000C bis 9000C auf. Dabei liegt ein Werkstoff mit PTC-Eigenschaften vor, der sich aus zwei Komponenten, der Glasmatrix und der Funktionskomponente, zusammensetzt. Aus der niedrigen Schmelztemperatur der Glasmatrix von 3000C bis 9000C resultiert eine Sintertemperatur des Werkstoffes, die unter der Temperatur liegt, bei der Veränderungen des Widerstands der Funktionskomponente eintreten können. Die Eigenschaften der Funktionskomponente werden durch die Verwendung der Glasmatrix nicht nachteilig verändert. Es ist also möglich, durch die Kombination einer niedrig schmelzenden Glasmatrix mit einer Funktionskomponente bei geringen Temperaturen unterhalb von 9000C keramische PTC-Bauelemente und auch PTC-Materialien herzustellen.
In einer Ausführungsform weist die Glasmatrix ein Material auf, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Bleisilikatglas, Borosilikatglas, Bismut-haltiges Glas und Mischungen daraus enthält. Weiterhin kann das Material der Glasmatrix Zusätze aufweisen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Alkalioxide, Erdalkalioxide, TiO2, NaCl, As2O3, Sb2O3, CeO2, B2O3, ZnO, WO3, MoO3, F, Bi2O3, PbO und Mischungen daraus um- fasst. Bei Verwendung einer Glasmatrix, die die genannten Materialien und Zusätze aufweist, kann eine Schmelztemperatur von 300°C bis 9000C der Glasmatrix erreicht werden. Der Zusatz an Alkalien und Erdalkalien kann beispielsweise zur Absenkung der Schmelztemperatur führen. Durch den Anteil an SiO2 kann die Schmelzbarkeit des Glases beeinflusst werden. Weitere Zusätze können die chemische Beständigkeit, das Fließverhalten, das Benetzungsverhalten, und den elektrischen Widerstand des Glases beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Funktionskomponente mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands ein Material auf, das BaTiO3 (Bariumtitanat) um- fasst. Bariumtitanat hat eine ferroelektrische Pe- rowskitstruktur, die einen in der Stöchiometrie vorhandenen Titanüberschuss enthält. Weiterhin kann die Funktionskomponente Zusätze aufweisen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Ca, Sr und Pb umfasst. Weiterhin kann die Funktionskomponente Dotierstoffe aufweisen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mn und Y umfasst. Durch die Zugabe von Zusätzen und Dotierstoffen wird das Bariumtitanat leitfähig, so dass die PTC-Eigenschaften erreicht werden können. Die Zusätze können mit einem Anteil von weniger als 20 Ma% (Massenprozent) , bevorzugt weniger als 10 Ma% vorhanden sein. Die Dotierstoffe haben im Bariumtitanat einen Anteil von insgesamt weniger als 5 Ma%, bevorzugt weniger als 1 Ma% .
Weiterhin kann die Funktionskomponente in Pulverform vorliegen. Über eine vorangehende Sinterung des Materials der Funktionskomponente, beispielsweise des Bariumtitanats, kann der Kennlinienverlauf des Widerstandes eingestellt werden.
Es ist möglich, bereits gesintert vorliegende Bauelemente auf Basis von Bariumtitanat durch geeignete Zerkleinerungsverfahren zu zerkleinern und anschließend auf eine Korngröße im Bereich zwischen 1 mm und 10 μm, bevorzugt zwischen 250 μm und 20 μm, zu mahlen. Dieses Pulver kann für Mischungen mit einer niedrig schmelzenden Glasmatrix verwendet werden.
Durch die Verwendung von nanoskaligen Pulvern mit spezifischen Oberflächen von 300 m2/g bei einer mittleren Korngröße von 15 nm bis 10 m2/g bei einer mittleren Korngröße von 170 nm als Ausgangsmaterialien für die Funktionskomponente ist es möglich, mittlere Korngrößen von 0,1 μm bei spezifischen O- berflächen von 1 m2/g bis 5 m2/g nach der Sinterung des Pulvers zu erhalten. Dieses Pulver wird anschließend zusammen mit einer niedrig schmelzenden Glasfritte einer Mischmahlung unterzogen. Die erzielte mittlere Korngröße der Funktionskomponente liegt dabei zwischen 0,05 und 0,1 mm.
Durch die Verwendung von nanoskaligen Ausgangsmaterialien der Funktionskomponente in Kombination mit der sehr feinen, niedrigschmelzenden Glasmatrix kann sich die Sintertemperatur verringern. Es wird somit möglich, in einer oxidierenden oder inerten Atmosphäre bei Sintertemperaturen zwischen 3000C und 6000C, bevorzugt zwischen 3500C und 4500C zu sintern.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Glasmatrix mit einem Anteil von 1 bis 90 Ma% in dem Werkstoff vorhanden. Die Glasmatrix kann bevorzugt mit einem Anteil von 3 bis 30 Ma% vorhanden sein. Mittels des Mischungsverhältnisses zwischen der Funktionskomponente und dem Anteil der Glasmatrix können die Eigenschaften des Werkstoffes eingestellt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, die elektrischen Eigenschaften durch die Zusammensetzung der Glasmatrix und/oder die Zusammensetzung der Funktionskomponente einzustellen.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs gemäß den oben genannten Eigenschaften angegeben. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte A) Bereitstellen der Glasmatrix, B) Bereitstellen der Funktionskomponente und C) Vermischen der Glasmatrix und der Funktionskomponente und anschließendes Sintern. Mit diesem Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes kann sowohl die Zusammensetzung der Glasmatrix als auch die Zusammensetzung der Funktionskomponente sowie das Mischungsverhältnis Glasmatrix und Funktionskomponente eingestellt werden. Damit kann Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstoffes genommen werden. In einer weiteren Ausführungsform wird im Verfahrensschritt A) ein Ausgangsmaterial für die Glasmatrix bei 12000C bis 1400°C unter oxidierenden Bedingungen geschmolzen, abgekühlt und zu Pulver gemahlen. Je nach Bedarf kann dabei die gewünschte Zusammensetzung für die Glasmatrix ausgewählt werden. Das Pulver kann einen mittleren Korndurchmesser von 0,1 μm bis 10 μm aufweisen und wird durch den Schmelzprozess während der Sinterung zur Glasmatrix des Werkstoffs. Als Ausgangsmaterial für die Glasmatrix eignen sich alle gängigen, vorwiegend niedrig schmelzenden Zusammensetzungen wie Bleisilikatgläser, Borosilikatgläser und bismuthaltige Gläser. Diese können Zusätze an Alkalien und Erdalkalien enthalten, die die Liquidustemperatur absenken. Zur Verbesserung der Qualität der Glasmatrix können weiterhin Läutermittel eingesetzt werden die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die NaCl, AS2O3, Sb2Ü3 und Ceθ2 umfasst. Die Glasmatrix ist somit vorzugsweise niedrig schmelzend, gut fließfähig und benetzend.
Weiterhin können im Verfahrensschritt B) Ausgangsmaterialien für die Funktionskomponente dispergiert und zu Pulver gemahlen werden, wobei eine vollständige Homogenisierung erfolgt. Die so hergestellte Pulvermischung wird nach der Trocknung bei 8000C bis 14000C gesintert . Das Ausgangsmaterial kann entsprechend den gewünschten elektrischen Eigenschaften des Werkstoffes ausgewählt werden. Das Pulver kann eine Korngröße von 5 bis 250 μm, bevorzugt von 10 bis 45 μm aufweisen. Zur Herstellung des Pulvers können Verfahren verwendet werden, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Agglomeration und Sprühtrocknung umfasst. Durch die Sinterung des Pulvers kann sich die Mikrostruktur ausbilden, um die elektrischen Eigenschaften wie beispielsweise Raumtemperaturwiderstand, Bezugstemperatur, Heizwiderstand, Widerstandsanstieg oder Span- nungsfestigkeit des daraus hergestellten glasgebundenen Werkstoffs zu gewährleisten.
In einer weiteren Ausführungsform wird im Verfahrensschritt C) aus der Glasmatrix und der Funktionskomponente ein Granulat hergestellt, daraus eine Bauform gepresst und die Bauform bei 3000C bis 9500C gesintert. Dabei kann durch geeignete Zerkleinerungsverfahren eine Mahlung der Funktionskomponente auf eine Korngröße im Bereich zwischen 1 mm und 10 μm, bevorzugt zwischen 250 μm und 20 μm hergestellt werden. Weiterhin kann die Funktionskomponente zusammen mit der Glasmatrix einer Mischmahlung unterzogen werden, um eine nanoskalige mittlere Korngröße im Bereich von 0,05 bis 0,1 μm zu erzielen. Um den Sperrschichtabbau zwischen den einzelnen Funktionskomponentenpartikeln zu fördern, kann die Zugabe von unedlen Metallen wie beispielsweise Nickelpulver zu der Mischung aus Funktionskomponente und Glasmatrix erfolgen.
Weiterhin kann die Funktionskomponente auch vor der Mischung mit der Glasmatrix galvanisch vernickelt werden. Das so behandelte Pulver der Funktionskomponente wird anschließend zusammen mit der bereits gemahlenen Glasmatrix dispergiert. Die Herstellung des Granulats kann durch Verfahren durchgeführt werden, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Agglomeration, Sprühtrocknung und Aufbaugranulierung umfasst. Weiterhin kann das mittels Agglomeration hergestellte Granulat aus Funktionskomponente und Glasmatrix zur Verbesserung des Sperrschichtabbaus anschließend mit Verfahren wie Sputtern an der Oberfläche vernickelt werden. Das mittels Agglomeration durch Sprühtrocknung oder Aufbaugranulierung hergestellte Granulat wird zu monolithischen Bauelementen verpresst. Dafür werden Verfahren angewendet, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die uniaxiales Trockenpressen oder isostatisches Pres- sen umfasst. In Abhängigkeit der Zusammensetzung der verwendeten Glasmatrix wird anschließend die Mischung aus Glasmatrix und Funktionskomponente bei Temperaturen zwischen 3000C und 9500C gesintert. Je nach Bedarf kann dabei eine oxidie- rende oder inerte Atmosphäre vorhanden sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann im Verfahrensschritt C) aus der Glasmatrix, der Funktionskomponente und organischen Zusätzen ein Schlicker hergestellt, der Schlicker zu Folien gegossen oder gezogen und bei 3000C bis 9000C gesintert werden. Die Verwendung eines Schlickers bewirkt rheolo- gische Eigenschaften der Mischung aus Glasmatrix und Funktionskomponente, die eine Verarbeitung zu Folien ermöglicht. In Betracht kommen alle bekannten Technologien zum Folienziehen oder Foliengießen. Weiterhin kann eine Mischung aus Glasmatrix, Funktionskomponente und organischen Zusätzen zur Herstellung einer siebdruckfähigen Paste führen. Aus dem Schlicker werden zunächst grüne keramische Folien gezogen. Die vorbereiteten Folien werden dann gestapelt. Alternativ können die Folien aus dem Schlicker zu Folien vergossen werden und gestapelt werden. Auch die Verwendung von Pasten erlaubt die Herstellung von mehrschichtigen Strukturen. Bei der Verwendung von Folien muss aufgrund des erhöhten Anteils der Glasmatrix von bis zu 20 Ma% eine sehr langsame Entkohlung vor der Sinterung stattfinden. Dies kann vor dem Sinterprozess oder während der Aufheizphase bei der Sinterung erfolgen. Dabei sind Temperaturen von 2500C bis 3500C notwendig.
Es wird weiterhin ein elektrisches Bauelement aufweisend einen Werkstoff mit den oben genannten Eigenschaften angegeben. Weiterhin kann das Bauelement einen gesinterten Körper aufweisen, der den Werkstoff aufweist. Ein solches Bauelement kann beispielsweise ein Scheiben-PTC-Bauelement sein. Es wird weiterhin ein elektrisches Bauelement angegeben, das mehrere übereinander liegende keramische Schichten aufweist, wobei zumindest eine Schicht den Werkstoff enthält. Weiterhin kann das Bauelement durch gemeinsames Sintern keramischer Folienschichten hergestellt werden. Das Bauelement kann in einer weiteren Ausführungsform innen liegende Elektroden enthaltend ein unedles Metall aufweisen. Das Metall kann dabei aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Al, Zn, In, Ni, Cr, Cu, Ag und Mg umfasst. Die Versinterung von unedlen Elektroden, die sich innen zwischen den Schichten befinden, wird ermöglicht durch die Verwendung der niedrig schmelzenden Glasmatrix als Bindematrix und den daraus resultierenden Sintertemperaturen zwischen 3000C und 9000C. Somit können durch die Verwendung von keramischen Folien aus einer Mischung aus einer gesinterten Funktionskomponente und der Glasmatrix mehrschichtige Strukturen mit innenliegenden metallischen Elektroden hergestellt werden. Ein stapelweiser Aufbau wird dadurch ermöglicht. Damit können Bauelemente mit niedrigen Widerständen realisiert werden.
Je nach Anwendung können unterschiedlich dicke Schichten aus dem Werkstoff erzeugt werden. Es können Schichtdicken zwischen 10 μm und 1 mm hergestellt werden. Bei der Verwendung von nanoskaligen Pulvern für die Funktionskomponente wird es weiterhin ermöglicht, sehr dünne Schichten herzustellen, die je nach Anwendung Schichtdicken zwischen 5 μm und 0,5 μm aufweisen. Die metallischen Elektroden können beispielsweise mittels Siebdrucktechnik hergestellt werden. Weiterhin kann eine Mehrschichtstruktur realisiert werden, in dem abwechselnd eine Paste enthaltend den Werkstoff und eine Elektrodenpaste auf ein Substrat aufgebracht werden. Die niedrige Sintertemperatur des Werkstoffs ermöglicht die Integration in die LTCC-Technologie (Low Temperature Corified Ceramics) beziehungsweise Vielschichttechnologie keramischer Bauelemente.
Im Folgenden werden bestimmte Ausführungsformen anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt die schematische Seitenansicht eines Bauelements mit dem Werkstoff.
Figur 2 zeigt die schematische Seitenansicht einer mehrschichtigen Struktur eines Bauelements mit dem Werkstoff.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für die Zusammensetzung der Glasmatrix aufgeführt.
In einem Ausführungsbeispiel kann sich die Glasmatrix aus 60 Ma% PbO und bis zu 5 Ma% K2O zusammensetzen. Eine solche Glasmatrix ist alkaliarm.
In einer weiteren Variante kann sich die Glasmatrix aus einem SiO2 Anteil von 30 bis 60 Ma% zusammensetzen. SiO2 dient hier als Netzwerkbildner. Weiterhin kann die Glasmatrix Bi2θ3 mit einem Anteil von 15 bis 40 Ma% aufweisen. Al2θ3 kann mit einem Anteil von 1 bis 15 Ma% enthalten sein und verbessert die chemische Beständigkeit. Als Flussmittel und zur Verringerung der Viskosität können die Alkalioxide Na2O zwischen 1 und 20 Ma% und K2O zwischen 5 und 20 Ma% vorhanden sein, wobei der elektrische Widerstand der Glasmatrix mit steigendem Alkaligehalt sinkt. Weiterhin kann die Glasmatrix bis zu 15 Ma% Li2O aufweisen. Die Alkalioxide können mit einem Anteil von 5 bis 20 Ma% in der Glasmatrix vorhanden sein. Die Glasmatrix kann weiterhin Erdalkalien wie SrO zwischen 1 und 10 Ma% und/oder CrO zwischen 0,5 und 5 Ma% sowie MgO zwischen 0,1 und 5 Ma% aufweisen, welche die Schmelztemperatur absenken können. BaO und SrO können mit einem Anteil von bis zu 15 Ma% in der Glasmatrix vorhanden sein. Der Anteil aller Erdalkalioxide in der Glasmatrix kann zwischen 2 und 20 Ma% betragen. Weiterhin kann TiO2 mit bis zu 15 Ma%, ZnO, WO3 und/oder MoO3 mit bis zu 10 Ma% vorhanden sein. Zur Verbesserung der Qualität der Glasmatrix können weiterhin Läutermittel wie NaCl, As2O3, Sb2O3 und CeO2 vorhanden sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Glasmatrix einen SiO2 Anteil von 20 bis 30 Ma% . TiO2 ist mit 20 bis 30 Ma% vorhanden und Na2O mit 30 bis 40 Ma% . Weiterhin kann die Glasmatrix anstatt Na2O auch K2O umfassen. Die Glasmatrix umfasst weiterhin BaO zwischen 5 und 15 Ma% und B2O3 und ZnO mit bis zu 0,5 bis 5 Ma% .
Die Mischung aus Funktionskomponente und Glasmatrix kann beispielsweise aus feindispersem SiO2 mit einer spezifischen O- berfläche bis zu 200 m2/g entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Eine weitere Variante ist die Herstellung einer Mischung aus Funktionskomponente und Glasmatrix basierend auf nanoskaligen Rohstoffen und Kieselsäure- sol entsprechend den oben beschriebenen Verfahren. Bei der Sinterung der Mischung aus Funktionskomponente und Glasmatrix kann die Atmosphäre während der Sinterung variiert werden. Beispielsweise erfordert der Einsatz von Nickelinnenelektroden die Sinterung in einer oxidierenden Atmosphäre unter Luft, bevorzugt in einer inerten Atmosphäre aus N2. Mischungen, die eine Sintertemperatur von 4500C bis 9500C erfordern und Nickelelektroden aufweisen, werden in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert. Bei der Verwendung von aluminiumenthaltenden Pasten für die Innenelektroden in Kombination mit Mi- schungen die bei 4500C bis 9500C sintern, wird in einer oxi- dierenden Atmosphäre gesintert und dabei ein hinreichender Sperrschichtabbau erzielt.
Derart hergestellte keramische Werkstoffe weisen spezifische elektrische Widerstände bei Raumtemperatur zwischen 1 und 500000 Ωcm auf, vorzugsweise zwischen 3 und 150000 Ωcm, und Bezugstemperaturen zwischen 00C und 3500C, vorzugsweise zwischen 800C und 2200C. Der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes im Bereich der Bezugstemperatur des Materials liegt dabei zwischen 5 und 35 %/K, vorzugsweise zwischen 10 und 20 %/K.
Im Folgenden werden zwei beispielhafte Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes aufgeführt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Funktionskomponente aus folgenden Materialien hergestellt: BaCC>3, SrCC>3, CaCC>3, Siθ2, Tiθ2, MnCl2, und YCI3. Diese Rohstoffe werden homogeni¬ siert und deagglomeriert. Die Elementarzusammensetzung ist in Mol% (Molprozent) angegeben, wobei die Anteile der Elemente Ba, Sr, Ca, Y und Mn auf 100% normiert sind und die Anteile Tiθ2 und Siθ2 relativ zu diesen 100% angegeben werden. Die stöchiometrische Zusammensetzung ist wie folgt: Ba 77,5 Mol%, Ca 13 Mol%, Sr 9 Mol%, Si 2 Mol%, Y 0,4 Mol%, Mn 0,1 Mol% und Tiθ2 100,1 Mol%. Diese Ausgangsstoffe werden gemischt und unter Zusatz von organischen Bindern in Wasser dispergiert. Der Schlicker wird in einer Filterpresse durch ein Filtertuch ge- presst und im Trockenschrank getrocknet. Der Filterkuchen wird bei einer Temperatur von 11000C für zwei Stunden kalziniert. Das Umsatzgut wird gebrochen, gesiebt und danach unter Zusatz von organischen Binder in Wasser dispergiert und auf eine mittlere Korngröße von 2,5 μm in einer Ringspaltmühle gemahlen. Mittels Sprühtrocknung werden die Granalien in einer kugeligen Form mit einem mittleren Granaliendurchmesser von 50 μm im Gleichstromverfahren hergestellt. Die Sinterung des Granulats wird bei 13500C für eine Stunde und einem Abkühlgradienten von 3 K/min unter Luft durchgeführt. Nach der Abkühlung erfolgt eine schonende Mahlung auf eine mittlere Korngröße von 10 μm.
Aus herkömmlichen Rohstoffen wird bei 13000C ein Glas im Keramiktiegel unter oxidierenden Bedingungen verschmolzen. Die Schmelzen werden eine Stunde geläutert und anschließend rasch abgekühlt. Nach der Abkühlung erfolgt eine schonende Mahlung auf eine mittlere Korngröße von 5 μm. Die Zusammensetzung in Ma% auf Oxidbasis ist wie folgt: SiO2 52 Ma%, Al2O3 4,3 Ma%, Na2O 7 Ma%, K2O 6,4 Ma%, MgO 1 Ma%, CaO 2,1 Ma%, BaO 1,3 Ma%, Bi2O3 26 Ma%.
Die Funktionskomponente wird anschließend mit der Glasmatrix in einem Masseverhältnis von 85 zu 15 Ma% vermischt und unter Zusatz von organischen Binder in Wasser dispergiert und auf eine mittlere Korngröße von 8 μm in einer Kugelmühle gemahlen. Mittels Sprühtrocknung werden die Granalien in einer kugeligen Form mit einem mittleren Granaliendurchmesser von 50 μm im Gleichstromverfahren hergestellt. Aus dem so hergestellten Granulat werden Formkörper mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 2 mm gepresst und anschließend bei einer Temperatur von 6000C und einer Haltezeit von 20 Minuten in einer oxidierenden Atmosphäre gesintert. Die glasgebundene Funktionskomponente wird anschließend durch Sputtern mit einer Chrom-Nickel-Silber-Elektrode beschichtet. Der Raumtemperaturwiderstand des Bauteils beträgt 10 Ωcm und die Bezugstemperatur 800C. In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden zur Herstellung der Funktionskomponente folgende Rohstoffe homogenisiert und deagglomeriert: BaCO3, CaCO3, SiO2, TiO2, Mn-Acetat, Dy- Acetat. Die Elementzusammensetzung ist im Mol% angegeben, wobei die Anteile der Elemente Ba, Sr, Ca und Y und Mn auf 100% normiert sind und die Aneile TiO2 und SiO2 relativ zu diesen 100% angegeben werden. Die stöchiometrische Zusammensetzung ist wie folgt: Ba 84,74 Mol% Ca 15 Mol%, Si 2 Mol%, Dy 0,25 Mol%, Mn 0,01 Mol% und TiO2 100 Mol%.
Bei den Ausgangsstoffen handelt es sich um Nanopulver mit einer spezifischen Oberfläche von 300 m2/g bei einer mittleren Korngröße von 15 nm für TiO2 bis 10 m2/g bei einer mittleren Korngröße von 170 nm für BaCO3. Die gesamten Rohstoffe werden gemischt und unter Zusatz von organischen Binder in Wasser dispergiert. Die RohstoffSuspension wird anschließend sprüh- gefriergranuliert, gefriergetrocknet und als Pulververschüt- tung bei einer Temperatur von 9500C für zwei Stunden kalziniert. Die mittlere Primärkorngröße des Umsatzgutes nach der Kalzinierung beträgt etwa 0,1 μm. Das Umsatzgut wird unter Zusatz von organischen Binder in Wasser und dem Einsatz einer Kugelmühle dispergiert. Mittels Sprühtrocknung werden die Granalien in einer kugeligen Form mit einem mittleren Granaliendurchmesser von 50 μm im Gleichstromverfahren hergestellt. Die Sinterung des Granulats wird bei 13500C für eine Stunde und einem Abkühlgradienten von 3 K/min unter Luft durchgeführt. Nach der Abkühlung erfolgt eine schonende Mahlung auf eine mittlere Korngröße von 0,5 μm.
Aus üblichen Rohstoffen wird bei 12800C ein Glas unter oxi- dierenden Bedingungen erschmolzen, 30 Minuten geläutert, 15 Minuten bei 11000C gerührt und anschließend rasch abgekühlt. Nach der Abkühlung erfolgt eine Mahlung auf eine mittlere Korngröße von 0,5 μm. Die Zusammensetzung in Ma% auf Oxidbasis ist wie folgt: SiO2 46 Ma%, B2O3 20 Ma%, Al2O3 2 Ma%, Li2O 4 Ma%, Na2O 8 Ma%, K2O 4 Ma%, CaO 1 Ma%, BaO 2 Ma%, ZnO 9 Ma%, TiO2 4 Ma%. Zusätzlich werden 0,2 Ma% Sb2O3 als Läutermittel zugegeben.
Die Funktionskomponente wird zusammen mit der niedrig schmelzenden Glasmatrix unter Zusatz von organischem Binder und Lösungsmittel einer Nassaufbereitung unter Verwendung einer Kugelmühle unterzogen und auf eine mittlere Korngröße von 0,05 μm gemahlen. Der Anteil der Glasmatrix beträgt 10 Ma% bezogen auf den Feststoffgehalt im Schlicker.
Mittels Folienziehtechnik werden Folien mit einer Dicke von 20 μm hergestellt. Die Folien werden anschließend mittels Siebdruck mit Aluminiumpaste beschichtet. Mehrere Rohfolien werden laminiert, so dass die freiliegenden Stellen der Schichten der leitenden Paste abwechselnd an beiden Seiten liegen. An der Unter- und Oberseite werden reine Keramikfolien als Deckschichten laminiert. Das Laminat wird anschließend mit einem Pressdruck von 100t (90 MPa) 90 s bei einer Temperatur von 35°C gepresst. Das Laminat wird auf 2800C erhitzt, um den Binder zu auszubrennen. Die anschließende Sinterung erfolgt bei 8500C und einer Haltezeit von 10 Minuten in oxidierender Atmosphäre. Der Raumtemperaturwiderstand des Bauteils beträgt 0,1 Ω und die Bezugstemperatur 1200C.
Ein Beispiel für ein Bauelement, das den Werkstoff aufweist, ist in Figur 1 in Form einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Bei dem Bauelement kann es sich um ein Scheiben-PTC- Bauelement handeln, das einen gesinterten Körper 1, zwei E- lektroden 2 und Anschlüsse 3 umfasst. Der gesinterte Körper 1 umfasst den Werkstoff in einer seiner oben beschriebenen Aus- führungsformen . Die Elektroden 2 und Anschlüsse 3 dienen zur elektrischen Kontaktierung und können aus beliebigen, elektrisch leitfähigen Materialien gebildet sein.
Figur 2 zeigt die schematische Seitenansicht eines mehrschichtigen Bauelements, das den Werkstoff aufweist. Hier sind die übereinander geschichteten keramischen Folien 5 gezeigt, zwischen denen sich innen liegende Elektroden 4 befinden. Als Außenelektroden dienen die außenliegenden Beschich- tungen 6, an die die elektrischen Anschlüsse 3 angeschlossen sind. Die Materialien der Schichten 5 und der Innenelektroden 4 umfassen eine der oben genannten Ausführungsformen.

Claims

Patentansprüche
1. Werkstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten des e- lektrischen Widerstands aufweisend
- eine Glasmatrix und
- eine Funktionskomponente mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands in der Glasmatrix, wobei die Glasmatrix eine Schmelztemperatur von 3000C bis 9000C aufweist.
2. Werkstoff nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Glasmatrix ein Material aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Bleisilikatglas, Borosilikatglas, Bismut-haltiges Glas und Mischungen daraus umfasst.
3. Werkstoff nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Material der Glasmatrix Zusätze aufweist, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Alkalioxide, Erdalkalioxide, TiO2, NaCl, As2O3, Sb2O3, CeO2, B2O3, ZnO, WO3, MoO3, F, Bi2O3, PbO und Mischungen daraus umfasst.
4. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funktionskomponente ein Material aufweist, das Ba- TiO3 umfasst.
5. Werkstoff nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Funktionskomponente Zusätze aufweist, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Ca, Sr und Pb umfasst.
6. Werkstoff nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Funktionskomponente Dotierstoffe aufweist, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Mn und Y umfasst.
7. Werkstoff nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Funktionskomponente in Pulverform vorliegt.
8. Werkstoff nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Pulver eine Korngröße von 1 mm bis 10 μm aufweist.
9. Werkstoff nach Anspruch 7, wobei das Pulver eine Korngröße von 0.05 μm bis 0.1 μm aufweist.
10. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasmatrix mit einem Anteil von 1 bis 90 Massenpro¬ zent vorhanden ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, mit den Verfahrensschritten
A) Bereitstellen der Glasmatrix,
B) Bereitstellen der Funktionskomponente
C) Vermischen der Glasmatrix und der Funktionskomponente und anschließendes Sintern.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Verfahrensschritt A) ein Ausgangsmaterial für die Glas¬ matrix bei 12000C bis 14000C unter oxidierenden Bedingungen geschmolzen, abgekühlt und zu Pulver gemahlen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei im Verfahrensschritt
B) ein Ausgangsmaterial für die Funktionskomponente zu Pulver gemahlen und bei 8000C bis 14000C gesintert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei im Verfahrensschritt
C) aus der Glasmatrix und der Funktionskomponente ein Granulat hergestellt, daraus eine Bauform gepresst und die Bauform bei 300°C bis 950°C gesintert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei im Verfahrensschritt C) aus der Glasmatrix, der Funktionskomponente und orga¬ nischen Zusätzen ein Schlicker hergestellt, der Schlicker zu Folien gegossen oder gezogen und bei 3000C bis 950°C gesintert wird.
16. Elektrisches Bauelement aufweisend einen Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
17. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch aufweisend einen gesinterten Körper, der den Werkstoff aufweist.
18. Elektrisches Bauelement aufweisend mehrere, übereinander liegende, keramische Schichten, wobei zumindest eine Schicht den Werkstoff aufweist.
19. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bauelement durch gemeinsames Sintern keramischer Folienschichten hergestellt wird.
20. Bauelement nach Anspruch 18, aufweisend innenliegende Elektroden enthaltend ein unedles Metall.
21. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Metall aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Al, Zn, In, Ni, Cr, Cu, Ag und Mg umfasst.
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