DE2441450C3 - Keramikkondensator und Verfahren seiner Herstellung - Google Patents
Keramikkondensator und Verfahren seiner HerstellungInfo
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-
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Description
| Punkt | CaTiO3 | SrTiO, | Bi2O.) · χ TiOj |
| (Gew.-%) | (Gew.-%) | (Gew.-%) | |
| A | 98.0 | 0 | 2,0 |
| B | 0 | 98,0 | 2,0 |
| C | 0 | 50,0 | 50,0 |
| D | 50,0 | 0 | 50,0 |
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus der
folgenden Zusammensetzung hergestellt ist:
SrTiO3 66,0Gew.-%
CaTiO3 27,0Gew.-%
Bi2O3-3 TiO2 7,0Gew.-%
Bi2O3-3 TiO2 7,0Gew.-%
Mn 0,05Gew.-%.
3. Verfahren zum Herstellen eines Keramikkörpers für einen Kondensator gemäß Anspruch 1 und
2, dadurch gekennzeichnet,
daß Strontiumtitanat und/oder Kalziumtitanat sowie Wismutoxid und Titanoxid in solchen Anteilen
gemischt werden, daß sich die gewünschte, im Anspruch 1 herausgestellte Zusammensetzung des
Hauptbestandteils des Keramikkörpers ergibt, und ktieser Zusammensetzung Ionen mindestens eines
der folgenden Stoffe: Mangan, Kobalt. Nickel. Chrom, Vanadium, Niob, Tantal, Lanthan und Cer
beigemischt werden, und zwar in Mengen zwischen 0.025 und 0,4 Gewichtsprozent,
daß die so erhaltene Mischung zu dem gewünschten Körper ausgeformt wird,
daß die so erhaltene Mischung zu dem gewünschten Körper ausgeformt wird,
daß der so erhaltene Körper für die Dauer Von etwa 2 Stunden bei einer Temperatur von etwa I J5()"C in
einer oxidierenden Atmosphäre gesintert wird.
Die Erfindung betrifft einen Keramikkondensator mit einem Körper aus halbleitender reduzierter Keramik, die aus den Hauptbestandteil ausmachenden Titanaten und Zusätzen gebildet ist, bei dem der Keramikkörper
mit einer dielektrischen Schicht, die durch Reoxidation der Oberflächenschicht des Körpers aus reduzierter
Keramik gebildet ist, umgeben ist und bei dem die Beläge aus auf den Keramikkörper aufgebrachten
Silberschichten bestehen und bei dem diese Silber schichten mit mit ihnen elektrisch leitend verbundenen
Zuleitungen versehen sind.
Keramikkondensatoren mit jeweils einem Körper aus
jo halbleitender, reduzierter Keramik sind bekannt und beispielsweise in folgenden Druckschriften beschrieben:
1961, Heft 8, Seiten 253-256; »Funktechnik«, 1962, Heft
6, Seiten 184-186.
α Bei den bekannten Keramikkondensatoren besteht
die reduzierte Keramik hauptsächlich aus Titanaten, denen Zusätze beigefügt sind. Außerdem sind die
Keramikkörper der bekannten Keramikkondensatoren von einer dielektrischen Schicht umgeben, die durch
4(1 Reoxidation der Oberflächenschicht der reduzierten
Keramik gebildet ist, wobei auf die Keramikkörper
weiterhin Beläge aus Silberschichten aufgebracht und
mit Zuleitungen verbunden sind.
Weiterhin sind in der DE-OS 20 35 945 sowie in der
4» DE-AS 12 53 627 Halbleiter-Keramikkondensatoren und Verfahren zur Herstellung von Schichten der
Beläge für solche Kondensatoren beschrieben.
Es ist auch bekannt (DE-OS 14 71 126), Keramikkondensatoren mit einem Grundkörper, der Bi2O3 · 2 TiO>
in als Hauptbestandteil enthält, so herzustellen, daß sich ein übliches, keine Halbleitereigenschaften aufweisendes
Keramikmaterial ergibt. Weiterhin ist es bekannt (DE-OS 22 15 642), Mehrschicht-Kondensatoren mit
einem Barium-Titanat-Dielektrikum und einem Metall
5> als Zusatzstoff so herzustellen, daß ein Verhalten als
Halbleiter nach der Sinterung verhindert wird.
Nachteilig an den bekannten Kondensatoren ist es, daß sie hinsichtlich der dielektrischen Verluste, der
Spannungsfestigkeit, der Stabilität der Kapazität
wi und/oder der Temperaturabhängigkeit ihre Eigenschaften
nicht voll befriedigen können.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten
Keramikkondensator der eingangs beschriebe-
hi nen Art anzugeben, der bei verringerten dielektrischen
Verlusten und erhöhter Spannungsfestigkeit eine verbesserte Temperaturabhangigkcit der Kapazität
besitzt und dennoch einfach und relativ preisv.cn
herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Keramikkondensator
der eingangs beschriebenen Art durch die Merkmale des Kennzeichen teils des Anspruchs 1 gelöst
Ein besonderer Vorteil des Keramikkondensators gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß der
Verlustwinkel tani und dessen Temperaturabhängigkeit ebenso wie die Temperaturabhängigkeit der
Kapazität wesentlich verringert sind.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Grundkörper des Keramikkondensators die Zusammensetzung gemäß Anspruch 2 aufweist
Zur Herstellung eines Keramikkondensators gemäß der Erfindung hat sich ferner das Verfahren gemäß
Anspruch 3 als vorteilhaft erwiesen.
Die Rohmaterialien für die Keramik können Oxide oder Verbindungen sein, welche bei Erhitzung Oxide
ergeben, wie z. B. Karbonate, Nitrate. Hydroxide. Hydrate usw.
Die Manganionen können beispielsweise in Form von Mangankarbonat, -sulfat, -nitrat und -hydroxid beigemischt werden oder in Form der Mangansalze von
organischen Säuren.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine graphische Darstellung der Änderung der Kapazität und des Verlustwinkels tano eines Halbleiterkeramikkondensators gemäß der Erfindung in
Abhängigkeit von der angelegten Gleichspannung,
F i g. 2 eine graphische Darstellung des Einflusses der Alterung auf die Kapazität bzw. den Verlustwinkel
tan ό,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Temperaturabhängigkeit der Kapazität und des Verlustwinkels,
F i g. 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Kapazität C pro Fläche der prozentualen Kapazitätsänderung TC eine Temperatur von — 300C, bezogen
auf die Kapazität bei 200C und des Verlustwinkels vom Wert χ des Bi2O3 · xTiO2-Bestandteilsund
F i g. 5 ein dreieckiges Mischungsdiagramm des ternären Systems CaTiO3-SrTiO3-Bi2O3 · 3TiO2, in
welchem Linien, die die Abhängigkeit der Kapazität, des Wertes TC in einem Temperaturbereich von —25° C bis
+ 850C und des Verlustwinkels von der Mischung darstellen, eingezeichnet sind.
Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Rohmaterialien werden so zusammengestellt und gemischt, daß sich folgende Mischung ergibt:
CaTiO3 27,0 Gewichtsprozent, Bi2Oj ■ 3TiO2 7,0 Gewichtsprozent und
Manganionen 0,05 Gewichtsprozent.
Diese Mischung wird in nassem Zustand in einem Porzellantopf gemischt, wobei mit Achatkugeln gearbeitet
wird. Das SrTiOj und das CaTiOj werden vor dem
Mischen mit Strontiumkarbonai (SrCO1) und Titandioxid
(TiO2) bzw. Kalziumkarbonat (CaCOi) und Titandioxid (TiO:) vorbereitet, indem man die äquimolare
Mischung bei einer Temperatur von I2OO"C brennt und die gebrannte Mischung anschließend grob
zerkleinert. ,
Die Manganionen werden in Form von Mangankurbonat
beigegeben.
Nach dem Mischen im nassen Zustand werden der Bindemittel /ui;.e«.el/i. uuJ es ei folg» mir
ausreichende Mischung in einer Kugelmühle. Die dabei
erhaltene Mischung wird dann gepreßt und zu Scheiben mit einem Durchmesser von 16.5 mm und einer Stärke
von 0,6 mm ausgeformt, wobei mit einem Druck von 3-104 Pa gearbeitet wird.
Die ausgeformten Scheiben werden zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 1350° C in Luft gesintert
und anschließend eine Stunde iang bei einer Temperatur
ίο von 8500C einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise einer Wasserstoffströmung, ausgesetzt Während
des letztgenannten Verfahrensschrittes verlieren die Halbleiterscheiben einen Teil des Sauerstoffs und
werden halbleitend. Anschließend werden beide Ober flächen bzw. die beiden Hauptflächen der so erhaltenen
Keramikscheiben bzw. Grundkörper mit einer Silberpaste bestrichen. Die keramischen Grundkörper werden
dann in einer oxidierenden Atmosphäre, beispielsweise in Luft auf eine Temperatur von 780° C erhitzt, um eine Reoxidation der Oberflächenschichten der Keramikkörper zu erreichen und dabei die aufgestrichenen
Silberschichten der Beläge einzubrennen. Anschließend werden die Zuleitungen direkt mit den Oberflächen der
Silberschichten verlötet, wobei diese in das geschmolze ne Lötmittel eingetaucht werden. Auf diese Weise erhält
man bei entsprechender Dimensionierung einen Halbleiterkeramikkondensator mit folgenden charakteristischen Werten:
Kapazität (C)
Verlustwinkel tan <5
Kapazitätsänderungen bei
Temperaturen im Bereich von
-55 bis+ 120° C, jeweils bezogen auf die Kapazität bei 2O0C (angegeben in Prozent der Kapazität bei 20° C; Meßfrequenz 1 kHz)
Temperaturen im Bereich von
-55 bis+ 120° C, jeweils bezogen auf die Kapazität bei 2O0C (angegeben in Prozent der Kapazität bei 20° C; Meßfrequenz 1 kHz)
0,5 · 10-2
Isolationswiderstand (IR)
(gemessen bei 25° C und 100 V)
Durchschlagspannung
(gemessen bei 25° C und 100 V)
Durchschlagspannung
+ 6,2% bis -5,6%
5 χ 104MQ
800 V.
Bei den obigen Meßergebnissen wurden von den Meßwerten, die 24 Stunden nach der Reoxidation
; erhalten wurden, als Anfangswerten ausgegangen und sowohl die Kapazität CaIs auch der Verlustwinkel tan δ wurden bei einer Frequenz von 1 kHz, einer Spannung von 1 V und bei einer Temperatur von 25°C gemessen.
Die prozentuale Änderung der Kapazität und die
ι Änderung des Verlustwinkels der Halbleiterkeramikkondensatoren
in Abhängigkeit von der angelegten Gleichspannung ist in Fig. 1 gezeigt. Ferner ist der
Einfluß der Alterung auf die Kapazität und den Verlustwinkel der Halbleiterkeramikkondensatoren in
F i g. 2 gezeigt, wo längs der horizontalen Achse die Zeit in Stunden aufgetragen ist.
Aus Fig. 1 wird deutlich, daß d'e Kapazität und der
Verlustwinkel nicht von der angelegten Gleichspannung abhängig sind.
Fig. 2 zeigt deutlich, daß selbst nach einer Zeit von 1000 Stunden die Kapazität und der Verlustwinkel noch
gleich den Anfangswerten dieser Größen sind.
In Tabelle I sind die elektrischen Eigenschaften von
üblichen Halbleiterkeramikkondensaloren vom Reduklions-Reoxidations-Typ
mit BaTiOj und die entsprechenden elektrischen Eigenschaften von Halbleiterkeramikkondensatoren
gemäß der Erfindung zusammengefaßt.
Nr. Kondensalor-Typ C
(uJ-Vcnr)
lan δ X ΙΟ2 Isol. Wid. Durchschlage-
spannung
Γ.Γ.
Spannungscharakterislik
(V )
| 1 | BaTiO3-Bi2O, | 0,18 | 5,4 | 2 X 10' | 500 | -8 bis -25 | -40 |
| 2 | BaTiOj-La2O., | 0,17 | 2,0 | 1 X 105 | 1200 | -29 bis -67 | -40 |
| 3 | gemäß Erfindung | 0,04 | 0,5 | 5X104 | 800 | +4 bis -1 | O |
♦) Für einen Temperaturbereich von -30 C bis +85 C.
T.C. in der obigen Tabelle bedeutet dabei einen Wert, der gemäß folgender Gleichung errechnet wurde:
TC(Vo) - ACZC20 χ 100 = (Cx-C20VQo x 100.
wobei Cx = Kap. bei x°C, C20 - Kap. bei 200C und
x— eine Temperatur, die im Bereich von —30" C bis
+ 850C liegt, sind.
Unter Spannungscharakteristik wird hier die Größe der Kapazitätsänderung infolge einer bestimmten, an
den Kondensator angelegten Gleichspannung verstanden und sie ist in Prozent von der vor dem Anlegen der
Gleichspannung vorhandenen Kapazität angegeben.
F i g. 3 zeigt die mit T.C. bezeichnete Kapazitätsänderung eines Kondensators in Abhängigkeit von seiner
Temperatur, bezogen auf die Kapazität bei 200C und angegeben in Prozent der Kapazität bei 200C, und die
Temperaturabhängigkeit des Verlustwinkels tan <5 für die Kondensatortypen 1 bis 3 gemäß der Tabelle II.
Dabei geben in Fig.3 die ausgezogenen Linien die Abhängigkeit von T.C. von der Temperatur und die
gestrichelten Linien die des Verlustwinkels tan ό an. Die Ziffern 1 bis 3 in F i g. 3 bezeichnen den jeweiligen
Kondensatortyp entsprechend der Tabelle I. Aus der Tabelle I und der F i g. 3 wird deutlich, daß Halbleiterkeramikkondensatoren
gemäß der Erfindung hinsichtlich des Verlustwinkels tan ό und der Größe von T.C den
üblichen Halbleiterkeramikkondensatoren überlegen sind. Aus der Tabelle I und den F i g. 1 und 2 wird ferner
deutlich, daß die Spannungscharaketristik und die Alterungseigenschaften von Halbleiterkeramikkondensatoren
gemäß der Erfindung ausgezeichnet sind.
Aus Vorstehendem wird deutlich, daß die HaIb-
leiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung kei-
nen der Nachteile aufweisen, die bei üblichen Halbleiterkeramikkondensatoren
vom Reduktions-Reoxidations-Typ mit BaTiOj vorhanden sind. Außerdem sind
Halbleiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung hinsichtlich der Temperatur-, der Spannungs- und der
Alterungscharakteristik sehr stabil und können somit mit Vorteil in elektronischen Schaltungen eingesetzt
werden. t
Die in Tabelle I angegebenen Werte des Verlustwinkels und der Größe von T.C. für den Kondensatortyp Nr.
1 wurden bei einer Spannung von 0,5 V und einer Frequenz von 1 kHz ermittelt. Der Isolationswiderstand
wurde bei einer Spannung von 25 V gemessen. Dem angegebenen Wert der Spannungscharakteristik liegt
bei diesem Kondensatortyp eine angelegte Gleichspan-
jo nung von 25 V zugrunde. Für den Kondensatortyp Nr. 2
wurden der Wert für den Verlustwinkel tan ό und die Werte der Größe T.C. bei einer Spannung von 1 V und
einer Frequenz von 1 kHz ermittelt. Der Isolationswiderstand wurde bei einer Spannung von 50 V
J5 ermittelt. Der Wert der Spannungscharakteristik ist bei
Anlegen einer Gleichspannung von 50 V ermittelt. Die Werte für den Kondensatortyp Nr. 3 in Tabelle I wurden
unter den gleichen Bedingungen ermittelt wie beim Kondensatortyp Nr. 1.
Die nachfolgende Tabelle 11 zeigt die elektrischen Eigenschaften bei verschiedenen Mengen von Mn-Ionen
in der zuvor angegebenen Mischung. Diese Tabelle gibt also Aufschluß über die Wirkung der
Beimischung von Mn-Ionen.
Kond. Typ Nr. Mn-lonen
(Gew.-%)
C"
(•jJ7cnr)
tan δ Χ 10-
Isol. Widerstand
Durchschlagsspannung
(V )
| 4 | 0 | 0,040 | 21 | 1 X 10' | 250 |
| 5 | 0,025 | 0,044 | 0,7 | 1 X 10' | 600 |
| 6 | 0,05 | 0,040, | 0,5 | 5X10' | 800 |
| 7 | 0.15 | 0,034 | 0,4 | 5 X 10' | 1200 |
| 8 | 0,40 | 0,021 | 0,4 | 7X10' | 1600 |
| 9 | 0,60 | 0,0007 | 0,1 | OO | 7(XK) |
Wie aus Tabelle II deutlich wird, bringt die Beimischung von Mn-Ionen selbst in kleinen Mengen
ein schnelles Anwachsen des Isolationswiderstandcs mit sich. Dieses Anwachsen des Isolationswiderstandes wird
durch die Absenkung der Dichte der freien Elektronen in der Grenzschicht erreicht, welche auf den Valcnz-Komnensaiiunseffekt
der Mn-Ionen in der Grenzschicht zurückzuführen ist.
Für die Kondensatortypen gemäß Tabelle H wurde Mangankarbonat (MnCOi) als Quelle für die Mn-Ionen
hi verwendet und in solcher Menge beigemischt, daß sich
ein vorgegebener Gehalt an Mn-lonen ergab.
Wenn der Anteil an Mn-Ioncn unter 0.025 Gewichtsprozent
liegt, zeigen die keramischen Grundkörper, die
aus einem derartigen Gemisch hergestellt werden, an ihrer Oberfläche Flecken und Nadellöchcr und haben
keine feinen Oberflächen. Ferner zeigen aus derartigen Mischungen hergestellte Kondensatoren große
Schwankungen in ihren charakteristischen Werten. Wenn andererseits der Anteil an Mn-Ionen einen Wert
von 0,60 Gewichtsprozent übersteigt, wird die Kapazität sehr klein, während der Isolationswiderstand sehr
hoch ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Reoxidation während des Reoxidationsschrittes sehr
heftig ist und zu einer Verschlechterung der Halbleiterkeramikkondensatoren führt.
Die vorstehend beschriebenen Auswirkungen der Zugabe von Mn-Ionen sind überall in dem Bereich
A—8—C—D des Diagramms der Fig.5 gleich. Die κ»
Menge des Zusatzes an Mn-Ionen wird folglich auf Werte zwischen 0,025 und 0,40 Gewichtsprozent
begrenzt.
Andere Experimente haben gezeigt, daß ein Zusatz von Co-, Ni-, Cr-. V-, Nb-, Ta-, La- und Cc-Ioncn anstelle
von Mn-Ionen zu genau den gleichen Ergebnissen führt, welche mit Mn-Ionen erhalten wurden, und daß die
gemeinsame Beimischung von zwei oder mehr der obigen lonentypen ebenfalls zu guten Halbleiterkeramikkondensatoren
führt, deren charakteristische Eigen- r> schäften die gleichen sind wie bei den vorstehend
betrachteten Halbleiterkeramikkondensatoren, vorausgesetzt, daß die Gesamtmenge der beigemischten Ionen
innerhalb des Bereichs von 0,025 bis 0,40 Gewichtsprozent liegt. in
Fig.4 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs
zwinchen der Kapazität C. der der Größe von
TC, der für eine Temperatur von -300C und des
Verlustwinkels tan <5 einerseits und dem Wert X des Mischungsbestandteils B12OJ · χ TiO2, welcher einer der r>
Hauptbestandteile des Keramikmaterials für Halbleiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung ist,
andererseits.
Solange χ unter 0,5 liegt, ist der Bi2Oj-AnIeU
übermäßig groß und die Mischung fällt aus dem oben angegebenen Bereich heraus, da das Bi2O1 während der
Erhitzung verdampft, was für den praktischen Einsatz unerwünscht hohe Änderungen der einzelnen Eigenschaften
mit sich bringt. Wenn dagegen χ größer als 9,0 wird, ergibt sich ein TiO2-Überschuß und die Keramikgrundkörper
haften aneinander.
Wenn χ zwischen 0,5 und 9,0 liegt, wie dies der F i g. 4 zugrunde gelegt ist, ergeben sich dagegen für die
Halbleiierkeramikkondensatoren gute Werte für die
Kapazität, für den Wert TC. und für den Verlustwinkel w
tan d. Für den Mischungsbestandteil Bi2O1 ■ χTiG?
werden folglich für χ Werte zwischen 0,5 und 9,0 bevorzugt.
Im übrigen gilt die Fig.4 mit den unterschiedlichen
Werten von χ für den Bestandteil Bi2Oj - χ T1O2 für eine
Keramikmischung mit 66,0 Gewichtsprozent SrTiOj, mit 27,0 Gewichtsprozent CaTiO3, mit 7,0 Gewichtsprozent
Bi2O3 · χ TiO2 und mit 0,05 Gewichtsprozent
Mn-Ionen.
Fig.5 zeigt die Abhängigkeit der Kapazität C wi
[pF/cm2i des Wertes TC. [%] und des Verluslwinkels
tan δ von den unterschiedlichen Anteilen der drei
Verbindungen SrTiOj, CaTiOj und Bi2Oj - 3TiO2 der
oben angegebenen Mischung für Halbleiterkeramikkondensatoren. b5
Wie Fi g. 5 zeigt, besitzen die Halbleiierkeramikkondensatoren
vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich des Wertes TC und des Verlustwinkels tan 6. wenn man
Keramikmischungen verwendet, die in den viereckigen Bereich A — B—C—D fallen und wenn man diesen
Mischungen 0,025 bis 0,4 Gewichtsprozent von Ionen mindestens eines der folgenden Elemente beimischt:
Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Vanadium, Niob, Tantal, Lanthan und Cer. Halbleiterkeramikkondensatoren
mit ausgezeichneten Eigenschaften können also aus Keramikmischungen erhalten werden, die in den
viereckigen Bereich A—B—C—D fallen, wobei für die Punkte A, B, C und D die nachstehend in Tabelle 111
angegebenen Mischungsbestandteile vorhanden sind, denen Ionen mindestens eines der folgenden Elemente
beigemischt werden:
M n, Co, N i, Cr, V, Nb, Ta, La und Ce.
Tabelle III
Tabelle III
CaTiOi
|Gcw.-%]
SrTiO,
Bi2O-, · λ TiO.
[Gcw.-%]
| A | 98,0 | 0 | 2.0 |
| B | 0 | 98,0 | 2,0 |
| C | 0 | 50,0 | 50,0 |
| D | 50,0 | 0 | 50,0 |
In F i g. 5 ist der Wert χ in Bi2Oj · χ TiO2 = 3. Dieser
Wert ist jedoch nur ein repräsentatives Beispiel. Es werden nämlich für Werte von χ im Bereich von 0,5 bis
9,0 bei Halbleiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung ebenfalls gute Eigenschaften erzielt, wie dies
aus F i g. 4 deutlich wird.
Für den Fall, daß der Anteil von Bi2Oj · χ TiO2 in den
Keramikkörpern für Kondensatoren gemäß der Erfindung unter 2,0 Gewichtsprozent liegt, ist es schwierig,
den Sauerstoff aus den keramischen Körpern freizusetzen, selbst wenn man diese einer Wärmebehandlung in
einer reduzierenden Atmosphäre aussetzt, so daß derartige Keramikkörper nicht halbleitend werden. Es
zeigt sich, daß verringerte Mengen von Wismut ein einfaches Freisetzen von Sauerstoff und eine Reoxidation
behindern.
Wenn der Anteil des Bi2Oj ■ χ TiO2 höher wird als
50,0 Gewichtsprozent, ist es schwierig, die ausgeformten Körper zu sintern, was sich in der Praxis als ungünstig
erweist.
Demgemäß wird vorzugsweise mit einem Anteil an Bi2O3 · XTiO2 zwischen 2,0 und 50,0 Gewichtsprozent
gearbeitet. Der Anteil an CaTiO3 und SrTiO3 entspricht
jeweils dem bei dem gegebenen Anteil von Bi2O3 · *TiO2 verbleibenden Rest. Der Anteil an
CaTiO3 liegt also mit anderen Worten zwischen 0 und 98,0 Gewichtsprozent. Wenn der Anteil von CaTiO3 bei
0 Gewichtsprozent liegt, beträgt der Anteil des SrTiO1
bis zu 98,0 Gewichtsprozent, während dann, wenn der Anteil des CaTiOj 98,0 Gewichtsprozent beträgt, der
Anteil des SrTiOj bei 0 Gewichtsprozent liegt.
CaTiO1 und SrTiO3 werden jeweils in einem solchen
Gewichtsverhältnis verwendet, daß sich die gewünschten Eigenschaften für C, tan ό und TCergeben.
Für den Fall, daß der Anteil an SrTiO1 und CaTiOi an
der Gesamtmischung unter 50,0 Gewichtsprozcni liegt,
wird das Sintern schwierig, da ein zu hoher Anteil an Bi2Oj - JrTiO2 vorhanden ist. Wenn andererseits der
Anteil an SrTiO3 und CaTiOj 98,0 Gewichtsprozent der
Gesamtmischung übersteigt, ergibt sich ein Anteil an B12OJ · xTiO2 unter ZO Gewichtsprozent, so daß es
schwierig wird, den in den keramischen Körpern
ίο
enthaltenen Sauerstoff durch eine Wärmebehandlung in einer reduzierenden Atmosphäre freizusetzen, so daß
die keramischen Körper nicht halbleitend werden.
Wie dies vorstehend in den Einzelheiten beschrieben wurde, werden die Halbleiterkeramikkörper, welche
durch Sintern der Mischung in einer oxidierenden Atmosphäre und durch eine anschließende Wärmebehandlung in einer reduzierenden Atmosphäre zum
Freisetzen eines Teils des Sauerstoffs aus den keramischen Körpern und zur Herbeiführung von
Halbleitereigenschaften vorbereitet wurden, mit Silberpaste eingestrichen und in oxidierender Atmosphäre
erhitzt, um gleichzeitig ein Einbrennen der Silberschichten, eine Oberflächenindiffusion des Siibers und eine
Reoxidation der Oberfläche des keramischen Körpers zu erreichen und aufgrund dieser Behandlung einen
geringeren Verlustwinkel tan <5, eine geringere Temperaturabhängigkeit der Kapazität und einen höheren
Isolationswiderstand, bezogen auf die angelegte Spannung, zu erreichen, als bei den bekannten Kondensatoren.
Halbleiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung können auf vielen Gebieten verwendet werden.
insbesondere auch in Schaltungen, in denen mit hohen Spannungen gearbeitet wird.
Halbleiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung weisen ferner keinen der Nachteile auf, die bei den
üblichen Halbleiterkeramikkondensaloren vom Reduktions-Reoxidations-Typ mit BaTiOs vorhanden sind, und
sind insofern vorteilhaft, als sie eine gute Spannungsund Frequenzcharakteristik besitzen, wobei ihre elektrischen Eigenschaften durch die Alterung nicht beeinflußt
ίο werden. Folglich können Halbleiterkeramikkondensatoren gemäß der Erfindung auch in elektronischen
Schaltungen eingesetzt werden.
Darüber hinaus verbessert die Möglichkeit, die Zuleitungen direkt an die Oberfläche der Silberschichten der Beläge anlöten zu können, nicht nur die
Bearbeitbarkeit bei der Produktion der Halbleiterkeramikkondensatoren und beim Einbau derselben in
elektronische Schaltungen, sondern führt auch zu guten Leistungen und zur Vereinfachung der Produktion,
wenn derartige Halbleiterkeramikkondensatoren in miniaturisierten elektrischen Schaltungen eingesetzt
werden.
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Keramikkondensator mit einem Körper aus halbleitender reduzierter Keramik, die aus den Hauptbestandteil ausmachenden Titanaten und Zusätzen gebildet ist, bei dem der Keramikkörper mit einer dielektrischen Schicht, die durch Reoxidation der Oberflächenschicht des Körpers aus reduzierter Keramik gebildet ist, umgeben ist und bei dem die Beläge aus auf den Keramikkörper aufgebrachten Silberschichten bestehen und bei dem diese Silberschichten mit mit ihnen elektrisch leitend verbundenen Zuleitungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil des Keramikkörpers aus einer festen Zusammensetzung von Kalziumtitanat und/oder Strontiumtitanat und einem Anteil besteht, für den die Formel gilt: Bi2O3 · XTiO2, wobei für χ folgende Beziehung gilt: 0,5<x<9,0, daß der Keramikkörper als Zusatz Ionen mindestens eines der folgenden Gruppe von Stoffen enthält: Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Vanadium, Niob, Tantal, Lanthan und Cer, und zwar in einer Gesamtmenge zwischen 0,025 und 0,4 Gewichtsprozent, und daß die Zusammensetzung des Hauptbestandteils so gewählt ist, daß sie in einen viereckigen Bereich (A—B—C—D) eines Drei-Stoff-Diagramms (Fig.5) fällt, wobei für die Eckpunkte (A bis D) des viereckigen Bereichs (A—B—C—D) die in der folgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen gelten: daß dann der gesinterte Körper für die Dauer von etwa einer Stunde in einer reduzierenden Atmosphäre auf einer Temperatur von etwa 8500C gehalten wird unddaß schließlich der Körper für die Dauer von etwa einer Stunde in einer oxidierenden Atmosphäre auf einer Temperatur von etwa 7800C gehalten wird.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19742441450 DE2441450C3 (de) | 1974-08-29 | 1974-08-29 | Keramikkondensator und Verfahren seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742441450 DE2441450C3 (de) | 1974-08-29 | 1974-08-29 | Keramikkondensator und Verfahren seiner Herstellung |
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| DE2441450B2 DE2441450B2 (de) | 1981-04-16 |
| DE2441450C3 true DE2441450C3 (de) | 1985-02-21 |
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-
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- 1974-08-29 DE DE19742441450 patent/DE2441450C3/de not_active Expired
Also Published As
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| DE2441450B2 (de) | 1981-04-16 |
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