Диэлектрический керамический материал

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических республик(51)М. Кл, С 04 В 35/00 ГосударственныИ комитет СССР оо дедам изобретениИ и открытиИ(72) Авторы изобретенияРижский ордена Трудового Красного Знамени Политехническийинститут(54) ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИИ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Изобретение относится к формован-,ным керамическим изделиям и можетприменяться для изготовления низкочастотных конденсаторов в микросхемах радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, многослойных монолитных конденсаторов, для конструирования высокоскоростных вычислительных схем.Известны материалы на основе цирконата-титаната свинца 11 и 121 .Недостатками известных материаловявляются высокие диэлектрические потери, высокая температура спекания(до 1200 оС), выраженная зависимостьэлектрофизических свойств от температуры.Наиболее близким к предлагаемомуявляется керамический материал, содержащий оксиды: РЬО, ЕгОо, Т 10 о, 20ВгО, В 0 О и в качестве связующегоагента, стекло типа силиката свинца 3,Недостаток данного состава - сравнительно низкая диэлектрическая проницаемость (230-550) и значительныедиэлектрические потери (до 2,410 ),Цель изобретения - повышение диэлектрической проницаемости и снижение диэлектрических потерь. ЗО 2Указанная цель достигается тем, что известный диэлектрйческий керамический материал, включающий РЬО,ЕгО, Т 10 о, ВгО, В 10 и стекло, на основе РЬО дополнительно содержит й 10 или ИОЬ, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:2 гОо 12-17Т 10 3,5-8,5,ЯгО. 2-3ВОЪ 0,5-1,0Стекло 15-3080 или ИО 1-2РЬО ОстальноеПри этом стекло содержит следующие компоненты, вес.Ъ:81 0 3-7ЬгО 3-7во 19-225102 19- 22РЬО ОстальноеВ качестве основы используется сегнетомягкий материал сложного состава на основе цирконата-титаната свинца с диэлектрической проницаемостью 1500-3000 при 200 С и вводится специальное многосвинцовое боросиликатное стекло с высокой диэлектрической проницаемостью 24-30 в концентрациях 15,20,25,30 масс.4 от массы керамики.Полученный материал обладает низкой температурой спекания (950-1130 ОС) в зависимости от концентрации введенного стекла, широким интервалом спекания (75-115 ОС) 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 темпера турном 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 1130 ОС 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 предварительно синтезируют керамическуюоснову цирконата-титаната свинца изсоответствующих оксидов марки ч,д.а.Смешивание и помол сырья проводятв яшмовом барабане в среде изопропилового спирта в течение 8 ч. Шликер высушивают при 150-200 оС, Синтез осуществляют в течение 4 ч при850 ОС.Стекло синтезируют из оксидов мар- Зки.ч. в корундовых тиглях в электрической печи с карборундовыми нагревателями при 1200-1260 оС. Стекло фриттуют, фритту высушивают и размалываютдо прохождения через сито Р 0063.Брикеты керамики после синтеза измельчают в яшмовом барабане в среде изопропилового спирта, куда добавляютизмеЛьченное стекло. Смешивание и по.мол материалов производят в течение4- 6 ч. После сушки из материала прессуют образцы в виде дисков диаметром10 или,13 мм, в качестве связки используют 5-ный водный раствор поливинилового спирта. Спекание образцовпроводят в течение 1 ч при 950-1130 ОС ов зависимости от концентрации введенного стекла. После шлифования на образцы вакуумным напылением наносяталюминиевые электроды и проводят соответствующие измерения электрофизичеАих свойств конденсаторной керамики.П р и м е р 1. Состав керамики,масс В: РЬО 56 О; 5 гО 2 О; 2 гО 17,0 фТ 100 8,5; В 0 1,0; ЧО 0,5; стекло15,0. Стекло содержит, масс.Ъ: РЬО 4050 р В 10 Ь 5; 5 гО 5; В 020; 510 20,Материал изготавливается по описаннойтехнологической схеме,Полученная конденсаторная керамикимеет следующие свойства:Плотность , кг/мДиэлектрическая проницаемость, ЯДиэлектрическиепотери, 19 дДиэлектрическая проницаемость при частоте 0,5 ф 10 фДиэлектрические потери при частоте 0,5 10Удельное объемноеэлектрическое сопротивление,) Ом/смОтносительйое изменение диэлектрическойпроницаемости,ВЭлектрическая прочность Е,кВ/ммТемпература спекания, цСТемпературный интервал спекания, "СВ последующих примерах нология изготовления конде керамики аналогична описан 7120 1100 0,002 1100 0,002 1010(2-4) технсаторнойной,+25 П р и м е р 3. Состав керамики, масс.Ъ: РЬО 50,00; 5 гО 3,00; КгО 120, Т 10 д 3 5 В 1 д 01 101 ИОг 0 5 стекло 30. Стекло содержит, масс.Ъ: РЬО 50; 810 3; 5 гО 3; ВО 22;510 22.Полученная керамика имеет следующие свойства:Плотность Р, кг/м 6520Диэлектрическая проницаемость,15 760Диэлектрическиепотери,+Яд 0,008 П р и м е р 2. Состав керамики, масс.%: РЬО 53,0; 5 гО 2; 2 гО 15,0; Т 1 О 8, 5; В 10 1, 0; ЧО О, 5; стекло 20. Стекло содержит, масс.В: РЬО 55 ВЙОЪ 3 5 "0 3 В 03 19 50220Полученная конденсаторная керамика имеет следующие свойства;Плотностью, кг/м 6850Диэлектрическая проницаемость, Е 1000Диэлектрические потери, с 9 д 0,004Диэлектрическая прони.цаемость при частоте0,510 Ь 1000Диэлектрические потерипри частоте 0,5 10 0,004Удельное объемноеэлектрическое сопронтивление)ЯОм/см 10Относительное изменение. диэлектрическойпроницаемости,ВЭлектрическая прочность Е, кВ/мм 7Температура спекайия, С 1090Температурный интервал спекания, оС 1155 789459 Электрическая прочность Е, кВ/ммТемпература спекания, фСТемпературный интервал спекания, оС 950 100 П р и м е р 4. Состав керамики, масс.%: РЬО 50; 5 гО 2; 2 гО 15; Т 01 р Ь 0 5 3410 1,00 стекло Стекло содержит, масс.В: РЬО 50; В 110 фе 5 ГО Ф; В 0 20; 510 22.Полученная керамика имеет следующие свойства:Плотность Я кг/м 5920Диэлектрическая25проницаемостьДиэлектрическиепотери фб 0,021Диэлектрическая проницаемость при частоте0,510 30Диэлектрические потери при частотеО, 5 ф 10 0,02Удельное объемноеэлектрическое сопротивлениеЯ Ом/см 10Относительное изменение диэлектрическойпроницаемости,Ъ 420 420+20 Редактор М. Петрова Заказ 8966/22 Тираж 671 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патентф, г Ужгород, ул. Проектная, 4 Диэлектрическая проницаемость при частоте0,510760Диэлектрические потерипри частоте О,5106 0,008Удельное объемное электрическое сопротивление /, Ом/см 10Относительное изменениедиэлектрической проницаемости,% +20Электрическая прочностьЕ, кВ/мм 8Температура спекания, ОС, 1030Температурный интервал спекания,ОС 80 Формула изобретения1. Диэлектрический керамическийматериал, включающий РЬО, 2 гО, Т 0,О 5 гО, В 10 05 и стекло, на основе РЬО,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения диэлектрической проницаемости и снижения диэлектрических .потерь, он дополнительно содержит15 Н 10 или ИО при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:2 г 02 12-17Т 1 00 3,5" 8, 55 гО 2-3В 120 Ъ 0;5-1,0Стекло 15-30М 10 илиЫО 2, 1-2РЬО Остальное2. Материал по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что стекло содержит следующие компоненты, вес.Ъ:В 1 О 3-75 гО 3-719-225 1 Ь 19-22РЬО ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР.Р 536145, кл. С 04 В ,5/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 567706, кл. С 04 В 35/09, 1977.3. Патент США 9 3.977.887,кл. 106-46, опублик. 1977. Составитель Н, фельдманТехрад Е,гаврилешко Корректор Н.Швыдкая