Диэлектрический керамический материал

Диэлектрический керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических республик

Ф б --;

l (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 060479 (21)2747598/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.1280 Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 231280 (51)М. Кл.

С 04 В 35/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 6 6 6 . .6 55 (088.8) P. 3. Клейне, Э. )(. Фрейденфельд, В. И. Фре ане, I

A. Ф. >Хелнинская и М. В. Сергеева; (72) Авторы изобретения!

Рижский ордена Трудового Красного Знамени Политехнический институт (71) Заявитель (54) ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИИ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к формован-, ным керамическим изделиям и может применяться для изготовления низкочастотных конденсаторов в микросхемах радиоэлектронной аппаратуры раз- 5 личного назначения, многослойных монолитных конденсаторов, для конструирования высокоскоростных вычислительных схем.

Известны материалы на основе цир- tp коната-титаната свинца (1) и 12) .

Недостатками известных материалов являются высокие диэлектрические потери, высокая температура спекания .(до 1200 C), выраженная зависимость электрофизических свойств от температуры.

Наиболее близким к предлагаемому является керамический материал, содержащий оксиды: PbO, ZrO>, Ti0|Z, 2р

S r0, В 1 О и в качестве связующего агента, стекло типа силиката свинца P3) .

Недостаток данного состава — сравнительно низкая диэлектрическая про- 25 ницаемость (230-550) и значительные диэлектрические потери (до 2,4-10 ), Цель изобретения — повышение диэлектрической проницаемости и снижение диэлектрических потерь. 30

Указанная цель достигается тем, что известный диэлектрйческий керамический материал, включающий РЬО,ZrO>, TiOg, Sr0, Bi 0> и стекло, на основе

РЬО, дополнительно содержит N10 или

WOb, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Z гОо 12-17

Ti0 3, 5-8,5 ,Sr0 2-3

В!2 0Ъ 0,5-1,0

Стекло 15-30

NiО или WO 1-2

Pb0 Остальное

При этом стекло содержит следующие компоненты, вес.Ъ:

8igОа 3-7

Sr0 3-7 в о 19-22

Si0 19- 22

Pb0 Остальное

В качестве основы используется сегнетомягкий материал сложного состава на основе цирконата-титаната свинца с диэлектрической проницаемостью

1500-3000 при 20ОС и вводится специальное многосвинцовое боросиликатное стекло с высокой диэлектрической проницаемостью 24-30 в концентрациях

15,20,25,30 масс.4 от массы керамики.

789459

Полученный материал обладает низкой температурой спекания (950-1130ОС) в зависимости от концентрации введенного стекла, широким интервалом спекания (75-115 С) и имеет нулевое водопоглощение. Стекло подобрано таким образом, чтобы температурный интервал размягчения стекла лежал в пределах температуры спекания керамической основы. В результате этого, количество введенной стеклофазы остается неизменным, так как при температурном интервале спекания керамики дополнительная стеклофаза из компонентов керамики не образовывается.

Следовательно химический состав керамики, ее структура и количественное 15 соотношение остаются неизменными.

Повышение температуры спекания конденсаторной керамики выше 1130ОC недопустимо, так как тогда разрушается кристаллическая структура конденсаторной керамики за счет увеличения стеклофазы, что привело бы к ухудшению всего комплекса электрофизических свойств.

При изготовлении керамики пред- 25 варительно синтезируют керамическую основу цирконата-титаната свинца из соответствующих оксидов марки ч.д.а.

Смешивание и помол сырья проводят в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта в течение 8 ч. Шликер высушивают при 150-200оС. Синтез осуществляют в течение 4 ч при

8500С

Стекло синтезируют из оксидов мар- З ки.ч. в корундовых тиглях в электрической печи с карборундовыми нагревателями при 1200-1260оС. Стекло фриттуют, фритту высушивают и размалывают до прохождения через сито Р 0063.Брикеты керамики после синтеза измель- "О чают в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта, куда добавляют измеЛьченное стекло. Смешивание и помол материалов производят в течение

4- 6 ч. После сушки из материала прес- 4 суют образцы в виде дисков диаметром

10 или,13 мм, в качестве связки используют 5%-ный водный раствор поливинилового спирта. Спекание образцов проводят в течение 1 ч при 950-1130ОC gg в зависимости от концентрации введенного стекла. После шлифования на образцы вакуумным напылением наносят алюминиевые электроды и проводят соответствующие измерения электрофизичеАих свойств конденсаторной керамики.

Пример 1. Состав керамики, масс.В: Pb0 56,0; SrO 2,0; Zr00 17,0, Тi00 8 5; B iyOg 1,0; WOg 0 5; стекло

15, О. Стекло содержит, масс. Ъ: Р ЬО 40

50; 810 02,5; Sr0 5; 0 0 20; S100 20.

Материал изготавливается по описанной технологической схеме.

Полученная конденсаторная керамик имеет следующие свойства:

Плотность р, кг/м

Диэлектрическая проницаемость, Я

Диэлектрические потери, t9

Диэлектрическая проницаемость при частоте 0,5 ° 10

Диэлектрические потери при частоте 0,5 ° 10

Удельное объемное электрическое сопротивление, )„ Ом/см

Относительйое изменение диэлектрической проницаемости,Ъ

Электрическая прочность Е,кВ/мм

Температура спекания, I C

Температурный интервал спекания, OÑ

В последующих примерах нология изготовления конде керамики аналогична описан

7120

110 0

0,002

1100

0,002

101О

+30

1130

75 (2-4) технсаторной ной.

+25

Пример 3. Состав керамики, масс.Ъ: Pb0 50,00; SiO 3,00; ZrOg

12,0; Т i 0IZ 3,5; 81д 0 1,0; WOq 0,5; стекло 30. Стекло содержит, масс.Ъ:

PbO 50; Bi 0 3; Sr0 3; В О 22;

SiO 22.

Полученная керамика имеет следующие свойства:

Плотность P кг/м 6520

Диэлектрическая IIpo: ицаемость,15 760

Диэлектрические потери,+Я д 0,008

Пример 2. Состав керамики, масс.%: РЬО 53,0; Sr0 2; Zr0 15,0;

Ti Oy, 8,5; Bi@a@ 1,0; WO 0,5; стекло 20. Стекло содержит, масс.В: PbO

55, Bi 0> 3, Sr0 3; B00g 19; Si0220

Полученная конденсаторная керамика имеет следующие свойства:

Плотность/, кг/м 6850

Диэлектрическая проницаемость,<- 1000

Диэлектрические потери, tg (Р 0,004

Диэлектрическая прони.цаемость при частоте

0,5 10 6 1000

Диэлектрические потери при частоте 0,5 10 0,004

Удельное o6ъемное электрическое сопроН тивление)Я Ом/см 10

Относительное изменение. диэлектрической проницаемости,В

Электрическая прочность Е, кВ/мм 7

Температура спекайия, С 1090

Температурный интервал спекания, оС 115

789459

Электрическая прочность Е, кВ/мм

Температура спекания i oC

Температурный интервал спекания, С 950

100

Пример 4. Состав керамики, масс%: РЬО 50; Sro 2; Zro 15; Tio

6,5; В|1 0 0,5; Nio 1,00; стекло 25.

Стекло содержит, масс. В: РЬО 50; 20

B i gO 4; 5 гО 4; Bg Og 20; 510 22.

Полученная керамика имеет следующие свойства:

Плотность Я кг/м 5920

Диэлектрическая

25 проницаемость

Диэлектрические потери ФфФ 0,021

Диэлектрическая проницаемость при частоте

0,5 ° 10 30

Диэлектрические потери при частоте

О, 5 10 0,02

Удельное объемное электрическое сопро- 35 тивлениеЯ» Ом/см 10

Относительное изменение диэлектрической проницаемости,Ъ

420

420

+20

Редактор М. Петрова

Заказ 8966/22 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4

Диэлектрическая проницаемость при частоте

0,5 ° 10 760

Диэлектрические потери при частоте О,5 ° 106 0,008

Удельное объемное электрическое сопротивление Р< Ом/см 10"

Относительное изменение диэлектрической проницаемости,Ъ +20

Электрическая прочность

Е, кВ/мм 8

Температура спекания, ОС, 1030

Температурный интервал спекания,OÑ 80

Формула изобретения

1. Диэлектрический керамический материал, включающий РЬО, Zro, Tio, 10 Sro, В10 05 и стекло, на основе РЬО, отличающийся тем, что, с целью повышения диэлектрической проницаемости и снижения диэлектрических . потерь, он дополнительно содержит

35 й10 или ИО при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

ZrO 12-17

TiO 3, 5" 8, 5

Sr0 2-3

В1 0 0,5-1,0

Стекло 15-30

NiO или

wo 1-2

РЬО Остальное

2. Материал по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что стекло содержит следующие компоненты, вес.в:

В|20 3-7

SrO 3-7 в,о 19-22

S i 07 19-22

РЬО Осталь ное

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

9 536145, кл. С 04 В 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 567706, кл. С 04 В 35/09, 1977.

3. Патент США 9 3.977.887, кл. 106-46, опублик. 1977.

Составитель Н. Фельдман

Техрад Е,Гаврилешко Корректор H.Швыдкая i