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DE1104882B - Process for the production of a ceramic dielectric with high dielectric constant and low temperature coefficient of the DC - Google Patents

Process for the production of a ceramic dielectric with high dielectric constant and low temperature coefficient of the DC

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Publication number
DE1104882B
DE1104882B DEC16191A DEC0016191A DE1104882B DE 1104882 B DE1104882 B DE 1104882B DE C16191 A DEC16191 A DE C16191A DE C0016191 A DEC0016191 A DE C0016191A DE 1104882 B DE1104882 B DE 1104882B
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DE
Germany
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dielectric constant
curve
temperature
compositions
barium titanate
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Pending
Application number
DEC16191A
Other languages
German (de)
Inventor
Rene Clement
Bernard Tristan
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Thales SA
Original Assignee
CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA filed Critical CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
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Pending legal-status Critical Current

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Description

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Dielektrikums mit hoher Dielektrizitätskonstante und geringem Temperaturkoeffizienten der DK Die Erfindung betrifft keramische Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante, die bei ziemlich starken Temperaturschwankungen praktisch konstant bleibt.Method of manufacturing a ceramic dielectric with high Dielectric constant and low temperature coefficient of the DK The invention relates to ceramics with a high dielectric constant, which at fairly strong temperature fluctuations remains practically constant.

Bekanntlich besitzen im wesentlichen aus Bariumtitanat bestehende Keramiken hohe Dielektrizitätskonstanten bei verhältnismäßig geringen Verlusten. Die Verwendung dieser Stoffe als Dielektrika für Kondensatoren wird indessen dadurch beschränkt, daß ihr Curiepunkt bei etwa 120°C liegt und daß in der Nähe dieses Punktes die Dielektrizitätskonstante s jäh ansteigt. Diese Stoffe können daher in Fällen, wo eine gute Stabilität der Dielektrizitätskonstante s in Abhängigkeit von der Temperatur erforderlich ist, nicht verwendet werden.It is known that they essentially consist of barium titanate Ceramics have high dielectric constants with relatively low losses. The use of these substances as dielectrics for capacitors is meanwhile limited that its Curie point is about 120 ° C and that near this point the dielectric constant s rises abruptly. These substances can therefore be used in cases where good stability of the dielectric constant s as a function of temperature required cannot be used.

Um diesen jähen Anstieg der Dielektrizitätskonstante in der Nähe des Curiepunktes zu vermeiden, d. b., um eine möglichstflacheDielektrizitätskonstante/Temperaturkurve zu erhalten, wurden bereits verschiedene Zusammensetzungen und verschiedene Herstellungsverfahren vorgeschlagen. So soll z. B. die Zugabe geringer Mengen Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Strontiumtitanat, Eisen-, Blei-, Wismut- und Calciumoxyd, von Erdalkalifluoriden, von Alkali- oder Cadmiumniobaten oder -tantalaten zu Bariumtitanat unter gewissen Bedingungen ein Ansteigen von s in der Nähe des Curiepunktes abschwächen.Around this sudden increase in the dielectric constant near the Avoiding the Curie point, d. b. to achieve a dielectric constant / temperature curve that is as flat as possible Various compositions and various manufacturing processes have already been used to obtain suggested. So z. B. the addition of small amounts of magnesium titanate, calcium titanate, Strontium titanate, iron, lead, bismuth and calcium oxide, of alkaline earth fluorides, from alkali or cadmium niobates or tantalates to barium titanate, among others Conditions weaken an increase in s near the Curie point.

Mit bestimmten bekannten Verfahren kann man das gleiche Ergebnis erzielen: So erhält man z. B. durch Mischen bestimmter Mengen von Titanaten, deren Curiepunkte bei verschiedenen Temperaturen liegen, und Brennen der Mischung bei einer so niedrigen Temperatur, daß zwischen den Bestandteilen keine Reaktion stattfinden kann, ein Material, dessen --Werte am Curiepunkt nur sehr geringe Anomalien zeigen; die erzielte Elektrizitätskonstante ist jedoch verhältnismäßig niedrig.Certain known methods can achieve the same result: So you get z. B. by mixing certain amounts of titanates, their Curie points lying at different temperatures, and burning the mixture at such a low one Temperature that no reaction can take place between the components Material whose - values at the Curie point show only very slight anomalies; which scored However, the electricity constant is relatively low.

Die mit den vorstehend erwähnten Zusammensetzungen und nach den beschriebenen Herstellungsverfahren erhaltenen Stoffe besitzen alle eine gemeinsame Eigenschaft; sie bilden nämlich makroskopisch heterogene Zusammensetzungen, in welchen chemisch und kristallographisch verschiedene Kriställchen benachbart sind.Those with the compositions mentioned above and after those described Substances obtained from the manufacturing process all have a common property; namely, they form macroscopically heterogeneous compositions in which chemically and crystallographically different crystals are adjacent.

In bestimmten bekannten Zusammensetzungen kann man die Anwesenheit einer kubischen Perovskitphase mit einem Curiepunkt unterhalb Raumtemperatur und einer tetragonalen Bariumtitanatphase mit einem Curiepunkt bei 120°C beobachten. Die Mischung dieser beiden Phasen ergibt einen dielektrischen Stoff mit einem sehr geringen Anstieg von s zwischen 10 und 120°C.In certain known compositions one can determine the presence a cubic perovskite phase with a Curie point below room temperature and a tetragonal barium titanate phase with a Curie point at 120 ° C. The mixture of these two phases results in a dielectric material with a very slight increase in s between 10 and 120 ° C.

In anderen bekannten Zusammensetzungen bestehen nebeneinander zwei Phasen verschiedener chemischer Beschaffenheit und mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften.In other known compositions two coexist Phases of different chemical nature and with different electrical ones Properties.

Alle diese bekannten, heterogenen Stoffe besitzen gewisse Nachteile: Ihre Dielektrizitätskonstante liegt in der Regel unterhalb 1000 und ist Schwankungen unterworfen, die für bestimmte Anwendungszwecke noch zu stark sind und innerhalb zu enger Temperaturgrenzen (in der Regel 25 bis 85°C) auftreten. Der Hauptnachteil dieser Stoffe, der eine Folge ihrer heterogenen Beschaffenheit ist, liegt in ihrer schlechten Reproduzierbarkeit und somit der Schwierigkeit einer Serienherstellung.All of these known, heterogeneous substances have certain disadvantages: Their dielectric constant is usually below 1000 and fluctuates that are still too strong for certain purposes and within too narrow temperature limits (usually 25 to 85 ° C) occur. The main disadvantage these substances, which are a consequence of their heterogeneous nature, lie in theirs poor reproducibility and thus the difficulty of series production.

Die Ausgangsstoffe, die Herstellung der Mischung (Mahlung, Formgebung usw.) sowie die Temperatur des Brandes müssen eindeutig festgelegt werden, da die geringste Schwankung eines dieser technologischen Faktoren das Überwiegen der einen oder der anderen Phase und somit eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Endprodukts mit sich bringt. Die Herstellung solcher Produkte ist deshalb äußerst diffizil und der Ausschuß sehr groß. Schließlich ist die Temperatur des Brandes bei diesen Stoffen in der Regel sehr hoch (1300°C und darüber), was kostspielige Öfen und einen großen Energieaufwand erforderlich macht.The starting materials, the production of the mixture (grinding, shaping etc.) as well as the temperature of the fire must be clearly defined as the the slightest fluctuation of one of these technological factors the predominance of one or the other phase and thus a change in the electrical properties of the End product brings with it. The manufacture of such products is therefore extreme difficult and the committee very large. After all, is the temperature of the fire these substances are usually very high (1300 ° C and above), which is expensive Ovens and requires a large amount of energy.

Die Erfindung betrifft nun Zusammensetzungen für keramische Dielektrika, welche die vorstehend aufgezählten Nachteile nicht besitzen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten Bariumtitanat und 0,5 bis 50 Gewichtsprozent einer Zusammensetzung oder einer Mischung der folgenden, durch die allgemeine chemische Formeln (A"BiyB209) wiedergegebenen Zusammensetzungen, wobei A = Bi, Ba, Sr, Ca, Pb, Na, Ii, Cd oder mehrere dieser Elemente bedeutet; B bedeutet Ti, Nb, Ta oder ihre Gemische; yt ist eine ganze Zahl und die Summe von x und y gleich 3.The invention now relates to compositions for ceramic dielectrics which do not have the disadvantages listed above. The compositions according to the invention contain barium titanate and 0.5 to 50 percent by weight of a composition or a mixture of the following compositions represented by the general chemical formulas (A "BiyB209), where A = Bi, Ba, Sr, Ca, Pb, Na, Ii, Cd denotes or more of these elements; B denotes Ti, Nb, Ta or their mixtures; yt is an integer and the sum of x and y is 3.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform besitzt die Zusammensetzung n (A"BiyB209) die Formel CdBi2NbxTa(2,t) O9, wobei rt eine Zahl zwischen 0 und 2 ist.According to a particular embodiment, the composition has n (A "BiyB209) has the formula CdBi2NbxTa (2, t) O9, where rt is a number between 0 and 2 is.

Unter den Zusammensetzungen mit der angegebenen allgemeinen Formel seien genannt: Bi3NbTi09 - CaBi2Nb209 - SrBi2Nb209 -BaBi2Nb209 - PbBi2Nb209 - KBi5Nb401$ -NaBi5Nb4019 und CdBi2Nb20g.Among the compositions with the given general formula may be mentioned: Bi3NbTi09 - CaBi2Nb209 - SrBi2Nb209 -BaBi2Nb209 - PbBi2Nb209 - KBi5Nb401 $ -NaBi5Nb4019 and CdBi2Nb20g.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die bestimmten Mengen der Ausgangsstoffe, welche Bariumtitanat bzw. die gewählte Verbindung na (AxBiyB209) ergeben, getrennt vorgebrannt. Man mischt dann das Bariumtitanat und die Verbindung n (A,BiyB209) in den vorstehend angegebenen Mengenverhältnissen und unterwirft nach Formgebung mittels eines geeigneten Bindemittels die so erhaltenen Körper einer Hitzebehandlung bei einer Temperatur zwischen 1100 und 130O° C.According to the method according to the invention, the specific amounts the starting materials, which barium titanate or the selected compound na (AxBiyB209) result, pre-fired separately. The barium titanate and compound are then mixed n (A, BiyB209) in the proportions given above and subject to Shaping the body obtained in this way by means of a suitable binder Heat treatment at a temperature between 1100 and 130O ° C.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung und der nachfolgenden, nicht beschränkenden Beispiele besser verständlich. In der Zeichnung zeigt Fig.l die Kristallstruktur der Zusammensetzungen it (A,BiyB209), Fig.2 die Kurve der Dielektrizitätskonstante s in Abhängigkeit von der Temperatur t (ausgedrückt in Grad C) für eine Keramik auf Bariumtitanatbasis mit einem Gehalt von 15°/o Bi3NbTi09, Fig.3 die Kurven der Dielektrizitätskonstante s in Abhängigkeit von der Temperatur t für Keramiken auf Bariumtitanatgrundlage mit verschiedenen Prozentgehalten an CaBi2Nb209: Kurve (a) : 90 g BaTi03 -(- 10 g CaBi2Nb209, Kurve (b) : 85 g BaTi03 + 15 g CaBi2Nb209, Kurve (c): 80 g BaTi03 -f- 20 g CaBi2Nb209; Fig. 4 zeigt die Kurven der Dielektrizitätskonstante a in Abhängigkeit von der Temperatur t für Keramiken auf Bariumtitanatbasis mit verschiedenen Prozentgehalten an SrBiNb209, Fig. 5 zeigt dieselben Kurven von s als Funktion von t für Keramiken auf Bariumtitanatbasis mit verschiedenen Gehalten an BaBi2Nb209, Fig. 6 zeigt Kurven a als Funktion von t für keramische Dielektrika aus Bariumtitanat mit verschiedenen Prozentgehalten an PbBi2Nb209.The invention can be better understood with reference to the drawing and the following, non-limiting examples. In the drawing, Fig.l shows the crystal structure of the compositions it (A, BiyB209), Fig.2 the curve of the dielectric constant s as a function of the temperature t (expressed in degrees C) for a ceramic based on barium titanate with a content of 15 ° / o Bi3NbTi09, Fig. 3 the curves of the dielectric constant s as a function of the temperature t for ceramics based on barium titanate with different percentages of CaBi2Nb209: curve (a): 90 g BaTi03 - (- 10 g CaBi2Nb209, curve (b): 85 g BaTi03 + 15 g CaBi2Nb209, curve (c): 80 g BaTi03 -f- 20 g CaBi2Nb209; Fig. 4 shows the curves of the dielectric constant a as a function of the temperature t for ceramics based on barium titanate with different percentages of SrBiNb209, Fig. 5 shows the same Curves of s as a function of t for ceramics based on barium titanate with different contents of BaBi2Nb209, FIG. 6 shows curves a as a function of t for ceramic dielectrics made of barium titanate with different percentages contained in PbBi2Nb209.

Die Kurven (a), (b), (c) der Fig. 7 zeigen die Änderungen der Dielektrizitätskonstante s als Funktion der Temperatur t ('C) für Keramiken auf Bariumtitanatbasis mit verschiedenen Prozentgehalten an CdBi2Nb209.The curves (a), (b), (c) of FIG. 7 show the changes in the dielectric constant s as a function of the temperature t ('C) for ceramics based on barium titanate with various percentages of CdBi2Nb209.

Beispiel 1 Bariumtitanat wird durch Verbrennen einer sehr homogenen Mischung von Titandioxyd und Bariumcarbonat in äquimolaren Mengen bei 1260°C und gründliche Mahlung des erhaltenen Produkts hergestellt.Example 1 Barium titanate is made by burning a very homogeneous Mixture of titanium dioxide and barium carbonate in equimolar amounts at 1260 ° C and thorough grinding of the product obtained.

Man brennt ferner Wismutoxyd, Nioboxyd und Titandioxyd in einem Molverhältnis von 3Bi203, 1Nb205, 2Ti02 bei einer Temperatur von 1000°C. Das dabei erhaltene Produkt wird ebenfalls fein gemahlen.Bismuth oxide, niobium oxide and titanium dioxide are also burned in a molar ratio of 3Bi203, 1Nb205, 2Ti02 at a temperature of 1000 ° C. The product obtained in the process is also finely ground.

Dann mischt man 85g Bariumtitanat und 15g der torstehend erhaltenen Titan-Niob-Wismut-Zusammensetzung. Man versetzt die pulverförmige Mischung mit einem verbrennbaren organischen Bindemittel und verformt die Mischung in bekannter Weise. Die erhaltenen Proben werden etwa 1 Stunde einer Temperatur von 1200°C ausgesetzt. Es sei bemerkt, daß der geeignete Temperaturbereich des Brandes sehr weit ist. Aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt man jedoch eine möglichst niedrige Temperatur von z. B. 1200°C, wobei man jedoch immer darauf achtet, daß die erhaltenen Produkte dicht sind und einen sehr schönen glasigen Bruch zeigen.Then mix 85g of barium titanate and 15g of the one obtained in the standing room Titanium-Niobium-Bismuth Composition. The powdery mixture is mixed with a combustible organic binder and deforms the mixture in a known manner. The samples obtained are exposed to a temperature of 1200 ° C. for about 1 hour. It should be noted that the suitable temperature range of the fire is very wide. the end For economic reasons, however, the lowest possible temperature is preferred from Z. B. 1200 ° C, but always making sure that the products obtained are dense and show a very nice glassy fracture.

Wie die Kurve der Fig. 2 zeigt, beträgt die Dielektrizitätskonstante des erhaltenen Produkts bei 30°C etwa 1800, und sie ändert sich zwischen 10 und 80°C um weniger als ±0,80/,. Der dielektrische Verlustwinkel tg a, gemessen bei 1 kHz, liegt unter 100 . 10-4.As the curve in FIG. 2 shows, the dielectric constant is of the product obtained at 30 ° C about 1800, and it varies between 10 and 80 ° C by less than ± 0.80 / ,. The dielectric loss angle tg a, measured at 1 kHz, is below 100. 10-4.

Beispiel 2 1 Mol Calciumcarbonat CaC02, 1 Mol Wismutoxyd Bit 03 und 1 Mol Niobpentoxyd Nb2 05 werden innig gemischt und etwa 1 Stunde bei 1000°C gebrannt.Example 2 1 mole of calcium carbonate CaCO2, 1 mole of bismuth oxide bit 03 and 1 mol of niobium pentoxide Nb2 05 is mixed thoroughly and fired at 1000 ° C for about 1 hour.

10 g dieser Zusammensetzung setzt man 90 g des nach dem Verfahren von Beispiel 1 erhaltenen Bariumtitanats zu.10 g of this composition are added to 90 g of the according to the procedure barium titanate obtained from Example 1 to.

Nach Formgebung wird die Mischung etwa 1 Stunde bei 1200°C gebrannt.After shaping, the mixture is fired at 1200 ° C. for about 1 hour.

Das erhaltene Material besitzt im wesentlichen das gleiche Aussehen wie das in dem vorhergehenden Beispiel beschriebene. Die Änderung der Dielehtrizitätskonstante als Funktion der Temperatur ist in Kurve (a) der Fig. 3 gezeigt. Man sieht, daß die Dielektrizitätskonstante s bei 25°C 1500 beträgt und sich zwischen 25 und 85°C um höchstens ± 2 °/9 und zwischen -50 und -f-100° C nur um 10 °/a ändert. Der dielektrische Verlustwinkel beträgt bei 30°C und 1 kHz weniger als 100 - 10-4.The material obtained has essentially the same appearance like that described in the previous example. The change in dielectric constant as a function of temperature is shown in curve (a) of FIG. One can see that the dielectric constant s at 25 ° C is 1500 and varies between 25 and 85 ° C changes by a maximum of ± 2 ° / 9 and between -50 and -f-100 ° C only by 10 ° / a. The dielectric Loss angle is less than 100 - 10-4 at 30 ° C and 1 kHz.

Die 15 bzw. 20 °/o CaBi2Nb209 enthaltenden Materialien besitzen die in den Kurven (b) bzw. (c) der Fig. 3 gezeigten dielektrischen Eigenschaften.The 15 and 20% CaBi2Nb209 containing materials have the dielectric properties shown in curves (b) and (c) of FIG. 3, respectively.

Beispiel 3 Nach den Verfahren der Beispiele 1 und 2 stellt man Mischungen von BaTi03 - SrBi2Nb209 her, wobei man die Zusammensetzung SrBi2Nb209 1 Stunde bei 1000°C brennt.Example 3 Mixtures are prepared by following the procedures of Examples 1 and 2 from BaTi03 - SrBi2Nb209, with the composition SrBi2Nb209 for 1 hour 1000 ° C burns.

Die Kurven, welche die Änderung der Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit von der Temperatur zeigen, sind in Fig. 4 dargestellt Kurve (a) : 90 g BaTi03 + 10 g SrBi2Nb209. Kurve (b): 85 g BaTi03 + 15 g SrBi2Nb209.The curves showing the change in dielectric constant as a function of from the temperature are shown in Fig. 4 curve (a): 90 g BaTi03 + 10 g of SrBi2Nb209. Curve (b): 85 g BaTi03 + 15 g SrBi2Nb209.

Man sieht aus der Kurve (a), daß die Änderung von E zwischen - 50 und -f-130° C um + 5 °/o um einen Mittelwert von 845 schwankt; tg bl bei 1 kHz = 50.10-4.It can be seen from curve (a) that the change in E between -50 and -f-130 ° C fluctuates by + 5% around an average value of 845; tg bl at 1 kHz = 50.10-4.

Die Kurve (b) zeigt eine Änderung von s zwischen -50 und + 150°C von nur + 3 °/a.The curve (b) shows a change in s between -50 and + 150 ° C of only + 3 ° / a.

Mittelwert von a = 1170 tg 0 bei 1 kHz und 20°C = 80.10-4.Mean value of a = 1170 tg 0 at 1 kHz and 20 ° C = 80.10-4.

Beispiel 4 Man stellt nach den Verfahren der vorhergehenden Beispiele Mischungen von BaTi03 - BaBi2Nb209 her, wobei die Zusammensetzung BaBi2Nb209 1 Stunde bei 1000°C gebrannt wird.Example 4 The procedures of the preceding examples are prepared Mixtures of BaTi03 - BaBi2Nb209, the composition BaBi2Nb209 1 hour is fired at 1000 ° C.

Fig. 5 zeigt die Änderungen der Dielektrizitätskonstante des erhaltenen Produkts in Abhängigkeit von der Temperatur Kurve («,): 90 g BaTi03 + 10 g BaBi2Nb209. Kurve (b) : 80 g BaTi03 + 20 g BaBi2Nb209.Fig. 5 shows the changes in dielectric constant of the obtained Product as a function of the temperature curve («,): 90 g BaTi03 + 10 g BaBi2Nb209. Curve (b): 80 g BaTi03 + 20 g BaBi2Nb209.

Kurve (a) : Mittelwert von s = 900; s ändert sich um ± 5°/o zwischen -50 und +120°C; Wert für tg 0 bei 1 kHz = 90 - 10-4. Kurve (b): Mittelwert von a = 650; a ändert sich um ± 7 °/9 zwischen -50 und -E-130'C; Wert für tg 0 bei 1 kHz = 50 - 10-4.Curve (a): mean of s = 900; s changes by ± 5 ° / o between -50 and + 120 ° C; Value for tg 0 at 1 kHz = 90 - 10-4. Curve (b): mean value of a = 650; a changes by ± 7 ° / 9 between -50 and -E-130'C; Value for tg 0 at 1 kHz = 50 - 10-4.

Beispiel 5 Nach den Verfahren der vorhergehenden Beispiele stellt man Mischungen von BaTi03 - PbBi2Nb209 her, wobei die Zusammensetzung PbBi2Nb209 1 Stunde bei 900°C gebrannt wird.Example 5 Following the procedures of the preceding examples, make mixtures of BaTi03 - PbBi2Nb209 are produced, the composition being PbBi2Nb209 Firing at 900 ° C for 1 hour.

Fig. 6 zeigt die Änderungen der Dielektrizitätskonstante des erhaltenen Produkts in Abhängigkeit von der Temperatur Kurve (a): 90 g BaTi03 + 10 g PbBi2Nb209. Kurve (b): 85 g BaTi03 + 15 g PbBi2Nb209. Kurve (c): 80 g BaTi03 -1-- 20 g PbBi2Nb2O9.Fig. 6 shows the changes in dielectric constant of the obtained Product depending on the temperature curve (a): 90 g BaTi03 + 10 g PbBi2Nb209. Curve (b): 85 g BaTi03 + 15 g PbBi2Nb209. Curve (c): 80 g BaTi03 -1-- 20 g PbBi2Nb2O9.

Kurve (a): Mittelwert von a = 1380;s ändert sich um 4,3°/o zwischen -60 und +110°C; Wert für tg 0 bei 1 kHz = 90 . 10-4.Curve (a): mean value of a = 1380; s changes by 4.3% between -60 and + 110 ° C; Value for tg 0 at 1 kHz = 90. 10-4.

Kurve (b) : Mittelwert von a = 1100; e ändert sich um ±4,10/, zwischen -60 und +120'C; Wert für tg b bei 1 kHz = 60 - 10-4.Curve (b): mean value of a = 1100; e changes by ± 4.10 /, between -60 and + 120'C; Value for tg b at 1 kHz = 60 - 10-4.

Kurve (c) : Mittelwert von s = 920; a ändert sich um ± 7,5 % zwischen -60 und -r 120°C; Wert für tg ü bei 1 kHz = 40 - 10-4.Curve (c): mean of s = 920; a changes by ± 7.5% between -60 and -r 120 ° C; Value for tg ü at 1 kHz = 40 - 10-4.

Beispiel 6 Die Herstellung der Produkte erfolgt auf die gleiche Weise wie in den vorhergehenden Beispielen.Example 6 The products are produced in the same way as in the previous examples.

Die Zusammensetzungen und die elektrischen Eigenschaften des Endprodukts sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt: Zusammensetzungen Dielektrizitäts- Änderung konstante von a tg 8 - 10-4 BaTi O CdBi, zwischen bei 20° C Gewichts Nb@0° bei 20° C und --40 und und Gewichts- 1 kHz -I-100 C 1 kHz prozent prozent °lo 90 10 1130 5 90 85 15 900 + 3;5 66 80 20 710 ± 4,4 29 Die erfindungsgemäßen Stoffe und insbesondere die in den einzelnen Beispielen beschriebenen wurden wiederholt hergestellt, wobei die Mengenanteile der Ausgangsprodukte und die Herstellungsbedingungen variierten, ohne daß dadurch eine große Streuung der elektrischen Eigenschaften der erhaltenen Produkte beobachtet werden konnte. Geringe Abweichungen der Molverhältnisse der einzelnen Bestandteile können, ohne daß dadurch die Eigenschaften der Stoffe in weiten Grenzen gestört würden, zugelassen werden.The compositions and electrical properties of the final product are summarized in the table below: Compositions of dielectric change constant from a tg 8 - 10-4 BaTi O CdBi, between at 20 ° C Weight Nb @ 0 ° at 20 ° C and --40 and and Weight- 1 kHz -I-100 C 1 kHz percent percent ° lo 90 10 1130 5 90 85 15 900 + 3; 5 66 80 20 710 ± 4.4 29 The substances according to the invention, and in particular those described in the individual examples, were prepared repeatedly, the proportions of the starting products and the manufacturing conditions varying, without a large scatter in the electrical properties of the products obtained being able to be observed as a result. Slight deviations in the molar ratios of the individual components can be permitted without the properties of the substances being disturbed within wide limits.

Die bemerkenswerten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dielektriken erklären sich auf Grund der Molekülstruktur der Zusammensetzungen der allgemeinen Formel n (A#,BiyB209).The remarkable properties of the dielectrics according to the invention explain themselves on the basis of the molecular structure of the compositions of the general Formula n (A #, BiyB209).

Man bemerkt, daß die Metallionen A einen Ionenradius zwischen 0,98 und 1,43 A° und die Ionen B einen Ionenradius von etwa 0,65 A° besitzen.It is noted that the metal ions A have an ionic radius between 0.98 and 1.43 A ° and the ions B have an ionic radius of about 0.65 A °.

Die Fig. 1, in welcher die leeren Kreise Sauerstoffatome, die schraffierten Kreise Wismutionen, die schwarzen Kreise B-Ionen und die eine quadratische Schraffur aufweisenden Kreise ein oder mehrere Wismut- oder B-Ionen darstellen können, zeigt den regelmäßigen Wechsel der Gruppierungen (B'202)++ (mit K bezeichnet) mit der Gruppierung (L) vom Perovskittyp. Diese letzteren Gruppierungen sind entsprechend den Zusammensetzungen n (A"BiyB209) veränderbar. So sind sie in der Zusammensetzung CaBi2Nb209 durch Gruppierungen (CaNb20,,)-- dargestellt. In der Zusammensetzung KBi5Nb40" wechselt eine Gruppierung (B'202)-- mit einer Gruppierung (KBi), Nb20,++ ab.Figure 1, in which the open circles are oxygen atoms, the hatched Circles bismuth, the black circles B-ions and the one square hatching having circles can represent one or more bismuth or B ions, shows the regular change of groupings (B'202) ++ (denoted by K) with the Grouping (L) of the perovskite type. These latter groupings are analogous the compositions n (A "BiyB209) changeable. So they are in the composition CaBi2Nb209 represented by groupings (CaNb20 ,,) -. In the composition KBi5Nb40 "changes a grouping (B'202) - with a grouping (KBi), Nb20, ++ away.

2 Diese Tatsache, daß diese Strukturen Gruppierungen vom Perovskittyp einschließen, erklärt, daß diese Zusammensetzungen mit dem ebenfalls im Perovskittyp kristallisierenden Bariumtitanat feste Lösungen bilden können, die selbst wiederum eine Kristallstruktur vom Perovskittyp bilden. 2 This fact that these structures include groupings of the perovskite type explains that these compositions can form solid solutions with the barium titanate, which also crystallizes in the perovskite type, which in turn form a crystal structure of the perovskite type.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines keramischen Dielektrikums mit hoher Dielektrizitätskonstante und geringem Temperaturkoeffizienten der DK auf der Basis von BaTiOS, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus 50 bis 99,5 Gewichtsprozent Bariumtitanat und 50 bis 0,5 Gewichtsprozent einer oder mehrerer vorgebrannter Zusammensetzungen der allgemeinen Formeln (AxBiyB209), in welcher A = Bi, Ba, Sr, Ca, Pb, Na, K, Cd oder ihre Gemische, B = Ti, Nb; Ta oder ihre Gemische und n eine ganze Zahl bedeutet und wobei die Summe von x + y gleich 3 ist, bestehende Masse auf die übliche Weise gemischt, verformt und gebrannt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 583 494, 574 577; Journal of the American Ceramic Society; 1952, S. 207 bis 214 (Niobate and Tantalate Dielectrics).PATENT CLAIM: Process for the production of a ceramic dielectric with a high dielectric constant and low temperature coefficient of the DC the basis of BaTiOS, characterized in that one of 50 to 99.5 percent by weight Barium titanate and 50 to 0.5 weight percent of one or more prefired compositions of the general formulas (AxBiyB209), in which A = Bi, Ba, Sr, Ca, Pb, Na, K, Cd or their mixtures, B = Ti, Nb; Ta or their mixtures and n is an integer and where the sum of x + y equals 3, existing mass in the usual manner mixed, deformed and fired. Publications Considered: British Patent Nos. 583 494, 574 577; Journal of the American Ceramic Society; 1952, Pp. 207-214 (Niobate and Tantalate Dielectrics).
DEC16191A 1957-01-31 1958-01-28 Process for the production of a ceramic dielectric with high dielectric constant and low temperature coefficient of the DC Pending DE1104882B (en)

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