Brevet FR2060062A1 — publié le 19710611

la présente invention se rapporte à des matières diélectriques en céramique et, plus spécialement, à des matières diélectriques en céramique ayant la structure de la perovskite, qui ont une permittivité diélectrique élevée, un faible facteur de puis-5 sance et un faible coefficient de permittivité en fonction de la température. Depuis que l'industrie électronique récente a exigé la miniaturisation et le raffinement de l'équipement électrique, il y a un besoin croissant en matière diélectrique à permittivité 10 élevée, à faible facteur de puissance et à faible coefficient de permittivité en fonction de la température. Une permittivité élevée facilite la production de condensateurs à faibles dimensions physiques pour une capacitance donnée et le faible facteur de puissance empêche le condensateur de chauffer. La production de cha-15 leur est un problème sérieux dans l'équipement électrique miniaturisé. Le faible coefficient de permittivité en fonction de la température d'un condensateur permet à l'équipement ou au dispositif électrique de fonctionner avec une précision élevée. On désire également que le coefficient de permittivité en fonction de la tem-20 pérature puisse être choisi à une valeur spécifique. En conséquence, c'est un objet de la présente invention de fournir des matières diélectriques en céramique caractérisées par une permittivité élevée et un faible facteur de puissance. Un autre objet de la présente invention est de fournir 25 des matières diélectriques en céramique, caractérisées par une permittivité élevée, un faible facteur de puissance et un coefficient de permittivité linéaire en fonction de la température. Oes objets et d'autres objets apparaîtront en considérant la description détaillée suivante, en relation avec le dessin ci-30 joint dont la figure unique illustre une vue en coupe transversale d'un condensateur prévu par la présente invention. Avant de procéder à une description détaillée de la nature d'un condensateur selon la présente invention, la construction d'un tel condensateur sera décrite en se référant au dessin. Dans 35 ce dessin, 10 indique, en général, un condensateur comprenant un disque fritté 11 en matière diélectrique selon la présente invention. Le disque fritté 11 est pourvu, à deux surfaces opposées, d'électrodes 12 et 13. Les électrodes 12 et 13 peuvent être appliquées à la surface par tout procédé disponible et convenable, 40 par exemple en cuisant une peinture d'électrode d'argent disponi 70 25482 2 2060062 10 25 ble uans le commerce. Le disque 11 est une plaque qui peut avoir n'importe quelle forme convenable, par exemple circulaire, carrée ou rectangulaire. Des fils conducteurs 15 et 16 sont fixés d'une manière conductrice aux électrodes 12 et 13, respectivement, par un moyen de connexion 14 tel qu'une soudure ou analogues. Le disque fritté comprend un composé du type perovskite représenté par la- formule chimique (1) Ba (Na0j25X^0°5 où x va de 0,01 à 0, 30 selon la présente invention. Un disque fritté ayant une composition de formule chimique (1) a une structure du type perovskite et a une permittivité de 220 à 2.000, un facteur 'de puissance inférieur à 10 x 10"^ et un coefficient de per-15 mittivité en fonction de la température de -350 à +800 ppm/°C. Si x dans la formule chimique (1) est en dehors de la gamme de 0,01 à 0,30, le disque résultant ne présente pas un facteur de puissance inférieur à 10 x 10~^, tel que présenté dans le tableaul. La composition diélectrique en céramique, ayant la formu-20 Ie chimique (1), peut être modifiée par substitution partielle de Sr à Ba selon la présente invention. La composition modifiée par Sr a. la formule chimique (2) (Bai_xSrx) 0^ (2) où x va de 0,01 à 0,30 selon la présente invention. Un disque fritté ayant une composition de formule chimique (2) a une structure du type perovskite et a.une permittivité de 250 à 2400, un facteur de puissance inférieur à 10 x 10""^' et un coefficient de permittivité en fonction de la température de -330 à + 1000 ppm/°C. 30 Si x dans la formule chimique (2) est en dehors de la gamme de 0,01 à 0,30, le disque'résultant ne présente pas un facteur de puissance inférieur à 10 x 10"^, tel que présenté dans le tableau2. La composition diélectrique en céramique ayant la formule chimique (2) peut être modifiée par substitution de Li à Na se-35 ion la présente invention : la composition modifiée par Li est représentée par la formule chimique (3) (Ba1-x^r^) ^Ll0,25xm)0,75xTl1-x^ °3 - ^ 40 où x va de 0,01 à 0,30 selon la présente invention. Un disque frit- COPY 70 25482 3 2060062 té .--/aiit la compos 1 : ion de formule oiiimi -.me (Z) a une 3 truc ture du t pe perovskite ; • a une permittivi té de *7-.'0 h é.'2uo, un facteur dt puissance inférieur a ' O x h; --1 un coefficient de permittivité en fonction ie la ten.p-'rature -f50 *3: " "r>in/0C. 3i x dans la 5 formu 1-i j..im :..e t dehors .ie la garnie de 0,0' le disque r ::s .I :-.:.t r.e c .-4 se:: *.•» lss ae :'acteur de t uissuLce i:.f-= î.*i-î-,r —4 :: ' 0 x '0 , tel oue px'éiienr-.' âa::^ le tablea 1 3. Le 3 compositions ayant l^s formules himiques (l) à - \ 3 -peuvent être préparées par des mélanges d1 ingrédien ts formés d ' oxy-10 des selon les rapports molaires dépendant des formules chimiques. Par exemple, "a composition ayant la formule chimique (1) peut être préparée par 1e mélange suivant indiqué dans 1e tableau 4, où x va de 0,01 à ' ,3C. Il est possible d'employer, comme matière de départ, tout composé qui est transformé en oxyde durant le procédé 15 de cuisson. Des matières de départ fonctionnant bien, qui .peu" i"1" être employées ù la place d'un oxyde, sont, par exemple, d-"5 carbonates, des hydroxydes et des oxalates. Un mélange donné est bien mélangé dans un broyeur à l'ét--.t humide, séché, calciné, pulvérisé et e u::; rimé sous forme de disque. Les disques comprimés sont cuits 20 à une température donnée selon les compositions de mélartre. L'électrode d'Ag est fix je aux deux surfaces du disque cuit. "i^. permittivité et le facteur de puissance des disques sont mesurés pour un ch- D appliqué constant de 1 I.'îHz, en fonction de la température de -19O à 300°C. Le coefficient .le permittivité en fonction de la tem-25 pérature (&) est c'ordinaire défini par l'équation suiv-nte : (® = £(80°C) - g(20°C} / £(2000) x (80°C - 20°C) dans laquelle g>(80°0) est la permittivité à 80°C et é(20°G) est 30 la permittivité à 20°C. i;xi::.:ple Des compositions correspondait aux formules chimiques irai uses dans la co ..or.ne : du tableau 5 scr.t ..réparées en utilisant des matières de dér.art formées de "arbonats de baryum, de carbona-35 te de strontium, de carbonate ie sodium, de carbonate je lithium, d'oxyde de titane et 1! oxy u~ :e niobium. les "■élar.-es de matirre.-; de départ dans de:; compositions données sent intimement mélangés dans un broyeur à boulet à ^'état humide, seenés, cuxomes, en-dant 2 heures à une température te:le que présentée dans la colon-40 ne 2 des tableaux (première température je cuisson;, pulvérisés et "BAD ORIGINAL COPY 70 25482 4 2060062 p comprimés sous une pression de 700 kg/cm pour former des disques. Les disques comprimés sont cuits pendant 2 heures à une température telle que présentée dans la colonne 3 des tableaux (température de cuisson finale). La permittivité et le facteur de puissance à 5 20 °C et à 1 MHz sont présentés dans la colonne 4 et la colonne 5 respectivement. Les coefficients de permittivité en fonction de la température sont présentés dans la colonne 6 du tableau 5. Les échantillons présentés dans les tableaux sont souhaitables pour l'utilisation dans un condensateur. BAD ORIGINAL o TABLEAU 1 ■ ro ui 4P" CD Numéro Première Tempéra Permit Facteur Coefficient d'échan tempéra ture fi tivité de puis de permitti tillon ture de nale de à 20°C sance vité en fonc Composition cuisson cuisson et à à 20°C tion de la (°c) (°o) 1 MHz et à température • 1 MHz (ppm/°C) (x10~4) 41 BaîiO^ 1200 1400 2800 100 -3000 42 Ba^NR0,00125^0,00375TlO,995^ °3 1200 1400 2600 50 + 1700 49 Ba(Ma0, 12^Nbo^Y5Tio,5; °3 1300 1500 160 13 -210 ro o os o o ON l\3 o - ■ ' ' •" ' ' ro ui ■ TABLEAU 2 CX> — ro Numéro Première Tempéra Permit Facteur Coefficient tempéra ture fi tivité de puis de permitti ture de nale de à 20°C sance vité en fonc d1échan Composition . ûuisson cuisson et à à 20°C tion de la (°o) (°c) 1 MHz et à 1 MHz température (ppm/°C) tillon (x10~4) • . . 51 (Ba0,995Sr0,005^ 00125" ]l'b0,00375T:i0,995^ °3 1250 1430 2600 40 -1000 59 (®a0,5^r0,5> ^a0,125ïn}0,375" ^10,5 °3 1300 1500 160 16 -200 o o ON IV3 V4 o ro UT -p- TABLEAU 3 C» N> Numéro Première Tempéra Permit Facteur Coefficient tempéra ture fi tivité de puis de permitti ture de nale de à 20°C sance vité en fonc d'échan Composition cuisson cuisson et à à 20°C tion de la (°c) (°c) 1 MHz et à 1 MHz température (ppm/°C) tillon (x10~4) 61 (Ba0,995Sr0,005 ^Ll0,00125" Nb0,00375Tl0,995') °3 1250 1430 2400 35 -1500 69 (Ba0,5Sr0j5)(Li0}125Nb0>375- Ti0,5^ °3 1280 1480 200 17 -250 IV) O ON o o ON ro 70 25482 8 2060062 TABLEAU 4 Ingrédient Rapport molaire Oxyde de baryum (BaO) •* o o Oxyde de sodium (îfa20) 0,125x Oxyde de niobium (U^O^) 0,375x Oxyde de titane (TiOg) 1 —x o TABLEAU 5 |nj VJJ -P- Numéro Première Tempéra Permit 2 Facteur Coefficient tempéra ture fi tivité de puis de permitti ture de nale de à 20°C sance vité en fonc d* échan Composition cuisson cuisson et à à 20 °C tion de la (°C) (°c) 1 MHz et à température tillon 1 MHz. (x10 ) (ppm/°C) 43 44 Ba(Na0>0025Nb0^0075Ti0^gg)05 Ba(Na0)005Irb0,015Ti0,98^°3 1250 1250 1450 1470 2000 1400 10 8 +800 +200 45 Ba(Na0}0125Nh0j037-5Ti0(g5)05 1250 1470 1800 5 -100 46 Ba(Nao, 025^0,075Ti.0,9)03 1300 1480 550 4 -350 47 Ba(Na0)0^Nb0> ^5Tio,8^°3 1300 1480 300 5 -320 48 ^(^0,075^0,225^10,7)03 1300 1500 220 7 -260 • ' ro o ON O o ON ro TABLEAU 5 (Suite) (Ba0,99Sr0,01 Ti0,99^ °3 (Ba0>g8Sr0,02 ®10,98 °3 (Ba0,97Sr0,03 ^10,97 °3 (Ba0,95Sr0,05 ®i0,95^ °3 ^Ba0,9Sr0,1^ ïi0,9 °3 ^Ba0,8Sr0,2^ ^Ba0,75r0,3^ Ti0,7^ °3 ^0,0025^0,0075" ^NaD,005Nb 0,015"" (Na0, 0075^0,0225' ^aO,0125Hl30,0375r Na0,025în:)0,075" ^O, 05"^ 0,15Ti0,8 ^ °3 Na0, 075^0,225' 1250 1250 1250 1250 1300 1300 1300 (BaO,99SrO,01 T10,99) °3 ^Ba0,98Sr0,02 Tl0,98^ °3 (Ba0,97^r0»03 TiO,97^ °3 (Ba0,95Sr0,05 Tx0j95) 05 ^Bao, g^o, 1 ^ Ti0,91 °3 ^Li0,0025^0,0075" (Liô, 005^0,015" (Li0,0075^0,0225" ^Li0,0125^0,0375" Li0,025^0,075' 1250 1250 1250 1250 1280 2400 1100 900 700 500 350 250 10 7 6 5 4 4 + 1000 + 500 + 200 + 30 - 120 - 330 - 240 2200 10 + 300 1800 1400 1000 800 9 7 5 5 + 60 + 20 - 40 - 100 ro o ON o o ON ro \j o TABLEAU 5 (Suite) 67 (Ba0f f °,rof2^ Ti0,8/ °3 ^Li0,051Srb0,15 " 1280 1470 7 sr, 6 - 350 68 ^Ba0,7Sr0,3^ TI0)7) 03 (Li0,075Wb0,225" 1280 1480 j oo 9 - 300 ro o Os o o ON ro 70 25482 12 2060062 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de raodifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 25482 13 2060062 HEVEHDIGATIONS 1 - Matière diélectrique en céramique, caractérisée en ce qu'elle comprend un composé du type perovskite ayant la formule chimique 5 Ba ( ^a0 f 2 5x^*0,75x"^11 -x > °3 où x va de 0,01 à 0,30. 2 - Matière selon la revendication 1, caractérisée en ce 10 qu'une quantité de Ba équivalant à x est partiellement remplacée par la quantité équivalente de Sr. 3 - Matière selon la revendication 2, caractérisée en ce iUe Na est remplacé par Li.