Керамический материал для высокочастотных конденсаторов и способ изготовления высокочастотных конденсаторов

 

Использование: В керамическом конденсаторостроении, преимущественно для изготовления высокочастотных термостабильных конденсаторов. Сущность изобретения: керамический материал для изготовления конденсаторов , содержащий смесь оксидов бария, титана, висмута, редкоземельного элемента и борат цинка, дополнительно содержит титанат кальция, а в составе оксидов - оксиды олова, марганца и лантана.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 G 4/12

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4836116/21 (22) 07.06.90 (46) 30.07,92, Бюл. ¹ 28 (71) Витебское производственное объединение "Монолит" им. 60-летия Великого Октября (72) P,С.Костомаров, Л.П.Харламова, В.В.Бурилова и Л,В,Матвиевская (73) Витебское производственное объединение "Монолит" (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 791703, кл. С 04 В 35/46, 1978, Авторское свидетельство СССР

¹ 1021676, кл, С 04 В 35/46, 1978.

Изобретение относится к производству радиодеталей и может быть использовано в керамическом конденсаторостроении, преимущественно для изготовления высокочастотныхх термостабил ьн ых конденсаторов.

Цель изобретения — снижение стоимости, диэлектрических потерь на частотах выше 10 Гц и расширение диапазона значений температурного коэффициента емкости.

Достижение положительного эффекта обеспечивается тем, что в результате спекания оксидов получают полититанат бария, близкий по составу BazTlg02o, который явля-. ется высокочастотным материалОм с низким уровнем диэлектрических потерь в широком диапазоне частот электрического поля и обеспечивает основные диэлектрические свойства материала. Добавки Sn02 способствуют синтезу данного соединения, а не,, 5 Ы,, 1 752197 А3 (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И

СПОСОБ ИЗ ГОТОВЛ ЕНИЯ ВЫ СОКОЧАСТОТНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ (57) Использование: В керамическом конденсаторостроении, преимущественно для изготовления высокочаСтотных термостабильных конденсаторов, Сущность изобретения: керамический материал для изготовления конденсаторов, содержащий смесь оксидов бария, титана. висмута, редкоземельного элемента и борат цинка, дополнительно содержит титанат кальция, а в составе оксидов — оксиды олова, марганца и лантана, других фаз (Ва TigO )1; Ва Tl<0g), Небольшие добавки LazOa, МпО и В1зОЗ обеспечивают стабилизацию свойств (Е, ТКЕ) и улучшают твердофазный синтез. При этом спеченный материал ВaHig02o с вышеуказанными добавками имеет диэлектрическую проницаемость (Е) 40 и температурный коэффициент диэлектрической проницаемости (ТКЕ) порядка 0 + 20 10 1/ С. В результате введения в материал CaTiOa, имеющего ТКЕ - -1500 10-6 1/ С обеспечивается возможность регулировки ТКЕ материала в пределах от 0 до -75 10 1/ С. За счет введения в материал бората цинка (ZnBzOq) достигается повышение однородности и плотности материала при низкой температуре спекания, так как борат цинка вводится в материал в виде мелкодисперсной шихты, получаемой обработкой (варкой) карбоната или оксида цинка и борной кис1752197 ния .разброса по емкостй готовйх нительно содержит титанат кальция, при конденсаторов, Зависимость разброса" ем- следующем соотношении компонентов, кости от диэлектрической проиицаемости мас.%; (е) связана с технологией получения мателоты в кипящей воде. В этом случае, в отли- риала и конденсаторов, а так как материал чйе от получаемого термическим способом, имеет диэлектрическую проницаемость борат цинка имеет размер частиц на поря- примерно в 2 раза ниже по сравнейию с док меньше, легко перетирается и распре- прототипом, то разброс будет значительно деляется в шихте материала и позволяет 5 меньшим, что позволяет повысить выход получать весьма гомогенный готовый мате- " годных иэделий, риал, который равномерно спекается по Оптимальность состава предлагаемого всему объему без вздутий, пузырей и других материала подтверждается тем, что при введефектов, Йрисущих прототийу и другим из- дений в материал керамического спекэ повестным материалам. ...,;,..., 10 лититаната меньшее количество SnOg

Способ изготовления конденсаторов снижается количество фазы Ba2TlgOzp и увеосуществляют следующим образом. личивается BaTis011, BaTi40g, а при меньПредварительноизвестйымвкерамиче- шем содержании добавок LaiOa, В!20з и ском производстве образом получают из- МпО ухудшается стабильность свойств мельченные сйеки полититаната бария vi 15 полититаната бария и повышаются диэтитаната кальция. Например, спек полит- лектрические потери (tg д). При большем итанэтэ бария получают путем пригбтовле- содержании укаэанных добавок наруша- . ния шихты из ВэСОз и Ti02 с добавками ется стехиометрия спекэ, наблюдаются noSnOg, 1л20з, В40з и МпСОз, ее обжига при сторонние фазы, например, ЯпТ!04, 1250-1310ОСс последующим измельчени6м. 20 BizTlzOz La2TtzOz и др„приводящие к ухудЗатем получают борат цинка йутем варки шению электрических технологических кэрбоната или оксида цйнка и борной кис-- свойств материала. лоты в кипящей воде йри постоянном пере- При введении в материал CaTiOz меньмешивании до получения композиции, шеминимального количества 0,5мас,% исвключающей Zn0 В,„Оз пН20, воду, и полной 25 ключается возможность. регулировки ТКЕ в потери текучести. Йеобходимую" сыпучесть заданных пределах, а при количествах больбората цинка и удаление воды обеспечива- ше максимального 0,5 мэс., ТКЕ возрастают термообработкой при 150ОС. Получен- - ет, но в то же"время ухудшается спекание и . ные таким образом спеки на основе- — увеличивается пористость, снижается стаBa Tig02p, СэТ!Оз и бората цинка смешива- .30 бильность с. ют друг с другом, а полученную шихту мате-: :;" Экспериментально установлено, что оприала подвергают термообработке при-- тимальные свойства материала и изделий, 700 — 750ОC. После обжига шихту измельча- "достига1отся в данном соотношении исходютдо удельной поверхности не менее 8000., ных компонентов. см /г и из полученного материала формуют 35 . Отклоненйе "от оптимальйых режимов любым из известных методов заготовки кон- приготовления бората цинка (сокращение денсаторов, например, иэ керамической количества воды, сни>кение температуры пленки, с последующим их обжигом при варки и т.д.) приводит к ухудшению его го1020-1120ОC.;:: -.:: - . - - —.: " " могенности и снижению свойств материала, Конкретнымипримерамиматериалэяв- 40 Применение предлагаемого материала ляются следующие его оптимальные состэ- и способа в керамическом конденсатороствы, приведенные в табл. 1,:- " роении позволяет снизить себестоимость

Свойства материала и конденсаторов материала в 6-7 раз, повысить выход годна его основе йодтверждаются результата- ных конденсаторов в 2-3 раза в сравнении ми испытаний, данйые о которых приведе- 45 с прототипом. ны в табл. 2; гак следует из табл. 2, предлагаемое Ф ар мула и э о 6 рете н и я решение по сравнению с прототипом поэво- 1. Керамический материал для высоко " ляет улучшить технологичность материала, частотных конденсаторов, содержащий напрймер, повысить его относительную 50 смесь оксидов, включающую оксиды бария, плотность до 94-96%, снизить размер эа- - титана, вйсмута и редкоземельного элеменкрытых дефектов (пор) в 2 — 3 раза,"Снизить - та, и борат цинка, отличающийся тем, стоимость материала в 6/7 раз и riantñéòü: . что, с целью снижения стоимости, диэлектвыход годйых конденсаторов в 2-3 раза " " рических потерь на частотах выше 10 Гц и

Кроме того, появляется возможность регу- 55 расширения диапазона значений темпералировки ТКЕ в заданных пределах и сниже- турного коэффициента емкости, он допол1752197

П р и м е ч а н и е. B составе композиции бората цинка в числителе приведены значения компонентов на основе карбоната цинка, а в знаменателе на основе оксида цинка.

1,Таблица 2 с

Иссле емые составы мате иала

Исследуемые параметры

Известн. авт.св.

N 1021676

Состав 1

Состав 3

Состав 2

Диэлектрическая проницаемость

Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТКЕ, 1/ С

Сопротивление изоляции, Rgg. М.Ом

ДиэлеКтрические потери, tg д 10, частота измерения, Гц

107

108

10э . 1010

40-42

80 — 85

38 — 41

0 0

-75:ЮО .. 105-iO6

0;+20

-47МО

105-106

2 — 3

Z-3

4 — 6

8-10

12-18

3-4

4-6

6 — 8

3-4

4-6

6-8

3-4

4-6

6-8 . Смесь оксидов 89,0-95,5 2 и обжиг, о т л и ч à е шийся тем, что

Борат цинка 4,0-6,0 5 термообработку шихты осуществляют при

Титанат кальция 0,5-5,0 700 — 750 С, при этом измельчение шихты при этом смесь оксидов дополнительно со- осуществляют до удельной поверхности, держит оксиды олова (IVj и марганца (И), а в 5 превышающей величину 8000 см /г, получе2 качестве редкоземельного элемента ис- ние бората цинка осуществляют путем обрапользован лантан (!И) при следующем сооТ- ботки соединения цинка, борной кислоты в ношении компонентов, мас.7::, ;. 3 кипящей воде, при этом в качестве соедине.. Оксид бария 25,55-31,95 0 нйя цинка используют оксид или" карбонат

Оксид титана 64,5-66,5 10 цийка, а компойенты для получения бората

Оксид висмута .: 1,0-1,9 . -" : цинка используют в следуащих соотношеОксид лантана ...: 2,0-3,9 - .. -: ниях, мас.ф Оксид олова,. 0,5 — 2,0

Оксид марганца . . 0,05-0,15 .:" . Оксйд цинка -,",., 20,0-26,0

2. Способ изготовления высокочастот- 15.. Борная кислота", :" - " "30;0-33,0 ных кондейсаторов, no и. 1; включающий Вода " .:.:: . :- Остальное спекание смеси оксидов, получение бората или цинка из соединения цинка и борной кйсло-:. - . Карбонат цинка . :: - :."25,0-32,8 ты, приготовление шихты. ее термообработ- . Борная кислота ; .:24,8 — 32,4 ку, измельчение шихты, формовку заготовок 20 . Вода: : .:: : -:: .::::Остальное

Т а. б л и ц а 1

l 752 197

Продолжение табл. 2

Составитель Ю.Кондрахина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Черни

Редактор M. Товтин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2699 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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