DD295273A5

DD295273A5 - Dielektrische keramische schichtsysteme und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DD295273A5
Application number: DD34180090A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Gesemann; Andreas Schoenecker; Wilfried Ploetner; Thomas Koehler; Martina Kruegel; Juliana Knorr; Gerhard Ortlepp
Original assignee: Elektronik Gera,De
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1991-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft geschichtete Anordnungen aus sinterkompatiblen keramischen Dielektrika sowie ein System sinterkompatibler Dielektrika. Ihre Anwendung ist insbesondere fuer Kondensatoren zweckmaeszig, die bessere Eigenschaften aufweisen sollen, als sie mit einheitlichen Dielektrikum erreichbar sind. Erfindungsgemaesz sind keramische Werkstoffe, deren Zusammensetzung der Formel{Keramik; Dielektrika, verschiedene, geschichtet; komplexe Bleiperowskite; Zuschlagskombinationen; weitere Zuschlaege}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht eich auf das Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik und betrifft geschichtete Anordnungen aus sinterkompatiblen keramischen Dielektrika sowie ein System sinterkompatibler Dielektrika auf der Basis überwiegend bleihaltiger Perowskite. Ihre Anwendung für keramische Kondensatoren ist zweckmäßig.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine Maßnahme zur Miniaturisierung bzw. Erhöhung der auf das Volumen des Kondensators bezogenen Kapazität, der Volumenkapazität, Ist die Erhöhung der Dielektrizitätskonstante ε, des Dielektrikums. Beim Einsatz keramischer Dielektrika werden wegen der hohen ε, Dielektrika der Klasse 2 nach IEC-Norm eingesetzt und gleichzeitig die Folientechnikzur Formgebung angewendet, die so weiterentwickelt worden ist, daß Folien bis herunter zu 8pm Dicke hergestellt werden können (Atsushi u.a.. Multilayer Ceramic Capacitor; NEC Res. & Develop. Nr.92, Jan.89). Üblicherwelse werden Folien im Bereich von 2Ο...25μηι verwendet, die z.B. bei der Herstellung keramischer Vielschichtkondensatoren als metallisierte Folien eines einheitlichen Werkstoffes übereinandergestapelt werden. Beim Einsatz der Dielektrika der Klasse 2 muß hingenommen werden, daß innerhalb eines bestimmten Werkstoffsystems die Temperaturabhängigkeit der ε, mit steigendem ε, zunimmt. Entsprechend der verschiedenen Verwendungszwecke der Kondensatoren wird dabei entweder Werkstoffen mit einem hohen ε, oder einer geringen Temperaturabhängigkeit des ε, der Vorzug gegeben. Die Vergleichbarkeit dieser Dielektrika der Klasse 2 ist durch Gegenüberstellung der ε,-Werte von Werkstoffen der gleichen international genormten Unterklasse gegeben. Als beste Lösungen für den Betriebstemperaturbereich -55°C bis +126⁰C, d.h. der EIA-Kennzeichnung X7 entsprechend, sind bekannt:

• Die Lösung nach der japanischen Patentschrift JP61-110904, eine speziell dotierte, hochsinternde BaTiOa-Keramik, ergibt zwar in der Unterklasse X7 R ε,-Werte um 4200, die jedoch nur bei Einhaltung höchster Anforderungen an Reinheit der Rohstoffe, Stöchiometrie und Korngröße erzielt werden. Die hohen Sintertemperaturen T₁ von 2:1300"C erfordern beim Einsatz dieser Werkstoffe in keramischen Vielschichtkondensatoren innere Elektroden aus Pt, wodurch diese Lösung zu teuer wird.

• Heterogene Dielektrika, wie sie in der Patentschrift EP103338 dargelegt sind, ergeben wegen der möglichen Steuerung der Größe und Anteile der enthaltenen Phasen niedriger sinternde Werkstoffe mit geringen Temperaturabhängigkeiten des ε, bis zur Unterklasse X7E, d.h. £5% Abweichung, jedoch mit ε,-Werte η von nur etwa 1200.

• Auch die Verwendung bestimmter Blei-Perowskite, die wegen ihrer hohen ε,, der geringen Temperaturabhängigkeit desselben und den verhältnismäßig niedrigen Sintertemperaturen T, interessant sind, ist bekannt (Shrout, Th. R.; Halliyal, A.: Preparation of Lead-Based Ferroelectric Relaxors for Capacitors - Am. Ceram. Soc. Bull. 66 [1987] 4, S. 704 ff).

Die aus 2 Komponenten bestehende Lösung nach EP257653 aus BaTiO₃, von dem mindestens 50% des eingesetzten Masseanteils im Korngrößenbereich 0,7...3,0pm liegen muß, und einem komplexen Blei-Perowskit ergibt Dielektrika der Klasse X7R, die jedoch nur s,-Werte von max. 2920 bei Sintertemperaturen T, nicht unter 1200⁰C aufweisen.

• Für den BetrieLstemporaturbereich -30⁰C bis +85⁰C, d. h. der EIA-Kennzeichnung Y5 entsprechend, sind besonders komplexe Blei-Perowskite mit ZnO, die ebenfalls heterogene Strukturen zeigen, führend (Proc. 6th Meeting Ferroelectirc ΜβΙ.-ϋβρ.ϋ.ΑρρΙ.ΡΙιγβ.,νοΙ.βίιηβ- 6, S.38ff).

Bei sehr geringer Temperaturabhängigkeit des ε, entsprechend der Unterklasse Y5P werden jedoch nur ε,-Werte von ca. 5000 erreicht.

Allen Lösungen auf der Basis heterogen aufgebauter Werkstoffe ist jedoch gemein, daß bei den erforderlich kleinen Keramikpartikeln im Bereich voin 1 ...2 μ infolge der großen Flächen der sich gegenüberstehenden Phasen und der kleinen Diffusionswege eine Homogenisierung insbesondere beim Sintern in wesentlichen Anteilen des Dielektrikums unvermeidbar ist. Bei einigen Werkstoffsystemen mit Mischkristallbildung ist eine Steuerung der Temperaturabhängigkeit der ε, überhaupt nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Lösung besteht darin, eine komplexe Lösung zu finden, die es ermöglicht, keramische Schichtkondensatoren mit höheren Volumenkapazitäten und/oder geringerer Temperaturabhängigkeit der Kapazität gemessen am Stand der Technik herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

• ein System von Zusammensetzungen keramischer Dielektrika zu finden, in dem die bei Verwendung mindestens technisch reiner Rohstoffe hergestellten einzelnen Werkstoffe des Systems

- selbst hohe ε,-Werte bei verhältnismäßig niedriger Temperaturabhängigkeit der ε, besitzen und

- miteinander sinterverträglich sind,

• mindestens eine geeignete Kombination der Werkstoffe des Systems zu finden, die mit bekannten technischen Mitteln zu einer keramischen Folie mit Eigenschaften der Klasse 2 nach IEC führt, die gemessen am Stand der Technik ein vorteilhaftes Verhältnis von Dielektrizitätskonstante zur Temperaturabhängigkeit derselben aufweisen, und

• die notwendigen Aufbereitungsschritte anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kombination mindestens zweier übereinanderliegenden keramischer Schichten aus mindestens zwei verschiedenen, aus einer Hauptkomponente H₁ und Zuschlägen Zi bestehenden, sinterkompatiblen Werkstoffen Wi des Systems Hi + Zi mit oder ohne dazwischenliegende metallische Elektrodenschichten erfüllt.

• wobei Η, - (Pb_xSr₁. xinllMg^Nb^^Ti,. _y]O₃ und Zi = aBi₂O₃ + bZnO sind und

• x = 0,76...1,0 y = 0,4...0,95

η = 0,98... 1,06 die Stoffmengenanteile der Elemente in jeder Hauptkomponente H₁ und a = 0,5...3,0%und

b = 0,2... 2,0% die auf die jeweilige vorgebildete Hauptkomponente Hi bezogenen Masseanteile der im Verhältnis a/b = 1,5... 2,5 jeweilszugegebenen Zuschläge 2, sind, die vorteilhafterweise durch weitere Zuschläge von Manganverbindungen in Form von Oxiden oder Karbonaten in Höhe von bis zu 0,30 Masseantoilen in % Mn, bezogen auf die jeweilige vorgebildete Hauptkomponente Hi, ergänzt sein können,

• wobei die in der Kombination eingesetzten verschiedenen Hauptkomponenten H₁ der verschiedenen Werkstoffe W, mit Hilfe der Abb. 1 so ausgewählt sind, daß die Lagen der Maxima Tm ihrer ε, über den jeweils gewünschten Betriebstemperaturbereich verteilt sind oder die Grenzen dieses Bereiches maximal um 3OK überschreiten,

• wobei für besonders niedrige gewünschte Temperaturabhängigkeiten der Kapazität der Kombination die Anordnungsvariante mit zumindest zum Teil zwischen den keramischen Schichten liegenden metallischen Elektrodenschichten gewählt wird, d. h. eine Parallelschaltung,

• wobei die zur Optimierung „hohe Dielektrizitätskonstante/ geringe Temperaturabhängigkeit" erforderliche Bestimmung der Volumenanteile der verschiedenen Werkstoffe Wi, d.h. die Anzahl oder/und Dicken der aus ihnen bestehenden Schichten, aus den durch Bemusterung der einzelnen Werkstoffe des Systems erhaltenen technischen Daten durch Modellrechnungen näherungsweise errechnet wird wie bei Reihen- oder Parallelschaltungen diskreter Kondensatoren.

Zur Herstellung des dielektrischen keramischen Schichtsystems sind folgende Aufbereitungsschritte zu beachten: Aus mindestens technisch reinen Rohstoffen

• wird zunächst auf bekannte Weise aus MgCO₃ und Nb₂O₆ MgNb₂Oe gebildet, wobei es zweckmäßig ist, einen 4%igen Stoffmengenüberschuß an Mg einzusetzen.

• Entsprechend der nach Abb. 1 ermittelten Stoffmengenanteile χι und γι wird MgNb₂Og mit den weiteren Rohstoffen Pb₃O₄ bzw. PbO, SrCO₃ und TiO₂ gemischt und jede Hauptkomponente H₁ getrennt einer Festkörperreaktion im Bereich von 850°C bis 95O⁰C unterzogen. Dabei ist η als zulässige Toleranz zu werten. Es ist vorteilhaft, die Stoffmengenanteile für Pb in den Zusammensetzungen aller Hi um bis zum 1,04fachen zu überschreiten.

• Beim anschließenden Zerkleinern der Hauptkomponente Hi oder danach werden die durch a und b festgelegten Masseanteile a und b sowie gegebenenfalls'die Manganverbindungen in den entsprechenden Anteilen zu den einzelnen Hi zugesetzt und jede Werkstoffzusammensetzung Wi *= Hi + Z| wird nochmals bei einer Temperatur im Bereich von 800⁰C bis 850°C minimal 0,5h verglüht und gemahlen.

• Durch eine Bemusterung der einzelnen Werkstoffe W|, die beispielsweise an Scheiben, die auf bekannte Weise geformt und bei etwa 1200°C- bei enthaltenen Mn-Zuschlägen auch darunter-gesintert und metallisiert wurden, werden die technischen Daten ε,,Temperaturabhängigkeit u.a. ermittelt.

• Die bemusterten Werkstoff pulver der Wi werden auf bekannte Weise verschlickert, z. B. mit dem Bindemittelsystem Polyvinylbutyral-Zyklohexanon-Azeton mit Weichmacher Dibutylphthalat.

• Entsprechend der durch die Optimierung getroffenen Festlegungen Parallel· oder Reihenschaltung der Folienschichten, Anzahl und Dicke werden die entsprechenden Folienschichten aus den Schlickern der Werkstoffe Wj übereinandergegossen oder übereinandergedruckt, wobei die vorhergehende Schicht jeweils angetrocknet wird und im Falle vorgesehener dazwischenliegender Elektrodenschichten diese auf bekannte Weise z. B. durch Siebdruck eingebracht werden.

Beim Übereinandergioßen der einzelnen Folienschichten ohne dazwischenliegende Elektrodenschichten ist es zweckmäßig eine für Simultanschichtguß geeignete Gießmaschine, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, einzusetzen. In einzelne Schlickerwannen werden die verschiedenen Werkstoffschlickor eingegeben. Die Rakel der Maschine werden auf die gewünschten Schichtstärken eingestellt.

• Das dielektrische keramische Schichtsystem wird bei Temperaturen wie die Bemusterungskörper gesintert.

• Durch Metallisierung der Stirnkanten der Schichtsysteme, wie bei keramischen Vielschichtkondensatoren bekannt, entstehen im Falle der Nutzung von zwischen den Schichten liegenden Elektrodenschichten Chipkondensatoren.

Bei ausschließlicher Nutzung der Reihenschaltung, d. h. ohne dazwischenliegende Elektrodenschichten, ist eine Metallisierung wie bei ungeschichteten Scheibenkondensatoren ausreichend.

Außer den in der Aufgabenstellung genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Schichtsystems ergeben sich folgende weitere.

• Bei Nutzung keramischer Schichtsysteme, ohne zwischen den Schichten angeordnete Metallisierungen können durch das Stapeln mehrerer Folienschichten, die zwar einzeln dünner sind, zu einem Schichtsystem die Spannungsausfälle vermindert werden, da davon auszugehen ist, daß beim aufeinanderfolgenden Gießen der jeweiligen Schichten auf die vorherigen die Fehlstellen übereinonderliegender Schichten nicht übereinanderliegen

• Auswahl und Volumenanteile der in den zahlreichen Möglichkeiten der Kombination eingesetzten verschiedenen Werkstoffe Wi ermöglichen die Optimierung anderer Eigenschafton im Schichtsystem wie beispielsweise die Verbesserung des hohen Verlustfaktors eines Werkstoffes Wi bei Temperaturen von -50⁰C oder hoher Feldstärkeabhängigkeiten der ε, eines Werkstoffes Wi im oberen oder unteren Betriebstemperaturbereich.

• Aufgrund der nur an den aneinanderliegenden Grenzflächen der Folienschichten auftretenden geringen Homogenisierung bei Verwendung der sinterkompatiblen Werkstoffe W| können zur Optimierung maschinelle Fleche !verfahren genutzt werden, wobei mit guter Näherung mit den Eigenschaften der einzelnen Werkstoffe W₁ gerechnet werden kann als ob die Heterogenität vollständig erhalten bleibt.

• Dab erfindungsgemäße keramische Schichtsystem kann auch für die Herstellung gedruckter Kondensatoren genutzt werden, indem die keramischen Folienschichten nicht gegossen, sondern siebgedruckt werden.

Ausfuhrungsbeisplele

Aus der Vielzahl der möglichen vorteilhaften Lösungen, die sich aus der Variation der sinterkompatiblen Werkstoffe Wi des gefundenen Systems, insbesondere durch die möglichen Bereiche für χ und y, und der Auswahl der Kombination der Folienschichten ergibt, werden ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit des Wesens der Erfindung 3 Werkstoffe des gefundenen lintarkompatiblen Werkstoffsystems mit Hilfe der Abb. 1 ausgewählt und an 3 Ausführungsbeispielen, einer Reihenschaltung der Folienschichten, einer Parallelschaltung von Folienschichten aus gleichen Werkstoffen Wi und an einer Anordnung für gedruckte Kondensatoren, verdeutlicht sowie Ergebnisse in 5 weiteren Abbildungen gezeigt.

Abb.2 stellt diaTemperaturabhängigkeit der ε, der 3 im Schichtsystem genutzten sinterkompatiblen Werkstoffe W₁ dar. Abb. 3 ordnet e'ie durch Modellrechnung bei Reihenschaltung ermittelten Volumenanteile in dem ternären Schichtsystem

vorgegebenen TemperaturabhSngigkeiten der ε, zu und gibt die zugeordneten ε,-Bereiche an. Abb.4 stellt den ε ,-Verlauf über der Temperatur für eine binäre Variante aus dem in Abb. 3 dargestellten System dar. Abb.5 zeigt die auf 25°C bezogene prozentuale Temperaturabhängigkeit für dieselbe Variante und verdeutlicht den geringen

Unterschied zwischen den durch Modellrechnung ermittelten und den am Muster gemessenen Werten. Abb.6 ordnet die durch Modellrechnung bei Parallelschaltung ermittelten Volumenanteile in dem ternären Schichtsystem

vorgegebenen Temperaturabhängigkoiten der ε, zu und gibt die zugeordneten ε,-Bereiche an. Abb.7 stellt den ε,-Vorlauf über der Temperatur für eine binäre Variante aus dem in Abb. 6 dargestellten System dar. Abb.8 zeigt die auf 25"C bezogene prozentuale Temperaturabhängigkeit für dieselbe Variante.

Zunächst wurden mit Hilfe der Abb. 1 die drei folgenden Hauptkomponenten H₁ für die sinterkompatiblen Werkstoffe W, ausgewählt.

lfd. Nr. der Haupt komponente Hi	T_M/°C	Zusammensetzung der Hi χ y	0,9	Formel
1	-30	0,94	0,60	(Pbo,MSro,oe)l(Mg_1/3Nb_2/3)o.9Tio.il03
2	+50	0,88	0,78	(PbCe₈SrO₁I₂)I(Mg₁Z₃Nb₂Z₃)O₁₆₀Ti₀₁₄O]O₃
3	+110	1,00	PbI(Mg₁Z₃Nb₂Z₃)O₁₇STiO₁JjIO₃

Die Synthese der Hj erfolgte über MgNb₂O₆, wobei die gemischten Rohstoffe MgCO₃ und Nb₂O₆ bei 1100°C 3h lang verglüht

wurden. Die den Formeln entsprechenden Stoffmengenanteile für die Hauptkomponenten wurden für jede getrennteingewogen, wobei vom Pb₃O₄ die 1,04fache Menge eingesetzt wurde, auf übliche Weise gemischt und bei 950⁰C 2 h langverglüht.

Bei der anschließenden Zwischenmahlung wurden jeder Hauptkomponente 0,02 Masseanteile Bi₂O₃,0,01 Masseanteile ZnO

und 0,003 Masseanteile MnCO₃ zugesetzt. Anschließend wurden die einzelnen Werkstoffzusammensetzungen W| nochmals bei800⁰C 2 h lang verglüht und gemahlen.

Die so hergestellten einzelnen Werkstoffpulver wurden auf bekannte Weise nach Plastifizierung auf PVA-Basis zu Scheiben

gepreßt, bei 1100⁰C 2h lang gesintert und mit Ag-Elektroden versehen. Bei der Bemusterung wurden außer den aus Abb.2entnehmbaren Daten ε,, ε, in Abhängigkeit von der Temperatur und Tm die Verlustfaktoren tan δ bei 1 kHz und die

Isolationswiderstände Ri, gemessen: tan δ < 10 · 10~³, R„ > 10¹² Ω. Durch Modellrechnungen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, wurden für die beiden Schichtkombinationen Reihenschaltung und Parallelschaltung die erforderlichen Volumenanteile, d.h. die Anzahl oder Dicke der Folienschichten aus

den einzelnen Wi bestimmt (Abb.4 und Abb. 6).

Ausführungsbeispiel 1

Aus Abb. 3 ist zu entnehmen, daß bereits die beiden Komponenten W1 und W3 ausreichen, um bei der geringsten Temperaturabhängigkeit der ε, von 29% im Temperaturbereich von -60°C bis +135⁰C eine ε, von 5800 zu erreichen, wenn die Volumenanteile der Folienschichten aus W1 und der aus W3 gleich groß sind. Folglich wurden für das Ausführungsbeispiel 1 nur die Werkstoffe W1 und W3, wie in dieser Beschreibung bereits angegeben, getrennt verschlickert.

Auf einer für Simultanschichtguß geeigneten Maschine wurden zwei jeweils 12 μηπ dicke Folienschichten aus den beiden Schlickern zu einem 24 pm dicken Schichtsystem gegossen.

Nach dem Sintern und Metallisieren konnten die in Abb.4 und Abb. 5 dargestelltenTemperaturabhängigkeiten des ε, gemessen werden. Oer Vergleich mit den in Abb. 5 mit eingetragenen Werten der Modellrechnung zeigt die Verwendbarkeit der Modellrechnung für die Optimierung aufgrund des geringen Einflusses der an den Grenzflächen der verschiedenartigen Folienschichten nicht vollkommen vermeidbaren Homogenisierung. Dieses aus 2 Folienschichten bestehende Schichtsystem besaß folgende weitere Daten:

Klasse nach EIA: Y5P tanö < 15 · 1(T³ Ri, > 10¹²O Die Durchschlagsfeldstärke, die bei Verwendung gleich dicker Einzelfolien nur etwa 20 V/pm erreicht, lag bei 30 V/pm.

Ausführungsbeispiel 2 Aus Abb.6 ist zu entnehmen, daß auch bei der Parallelschaltung der Folienschichten im System die gleichen sinterkompatiblen Werkstoffe W1 und W3 ausreichen, um bereits die Temperaturabhängigkeit auf £15% im Bereich von -55⁰C bis +125⁰C, d. h.

entsprechend der EIA-Klasse X7 R zu beschränken und eine Folie mit einer ε, von 5700 bei 25⁰C zu erhalten.

Bis zur Linie der Abb. 6 können Systeme der Klasse X7 R erhalten werden, wobei bei rier Erläuterung der Linien a bis e auf den

erweiterten betrachteten Temperaturbereich von -6O⁰C bis +135⁰C zu achten ist.

Für die durch den Punkt in Abb. 6 hervorgehobene Zusammensetzung ergeben sich als Volumenanteile für das System mit

zwischen den Folienschichten liegenden Elektrodenschichten:

W175% W225%

d. h., mit 3 Folienschichten aus dem Werkstoff W1 und oiner aus W3, die wie bereits oben angegeben verschlickert und gegossen wurden, wobei Elektrodenschichten einer Zusammensetzung Ag/Pd = 70/30 eingedruckt wurden, und die bei 1100⁰C 2 h lang gesintert wurden, wurde ein Schichtsystem hergestellt, das ein ε, von 5700 bei 25⁰C und die in Abb. 7 und 8 gezeigten Temperaturabhängigkeiten aufwies.

Mit ε,-Änderungen von S 12% im Temperaturbereich von -55⁰C bis +125⁰C wurde die zulässige Änderung für die EIA-Klasse X7R bei hohem ε, nicht ausgeschöpft.

Ausfuhrungsbeispiel 3 Aus den Werkstoffen W3 und W1 werden in bekannter Weise mit dem Bindemittelsystem Äthylzellulose-Terpineol zwei

druckfähige Pasten angerührt. Auf einem AI₂O₃-Substrat wird folgende Schichtstruktur aufgebaut:

Grundelektrode Ag/Pd = 70:30	Einbrand1120°C
Schicht mit W 3-Paste	25 pm
SchichtmitW1-Paste	25 pm
Einbrand1120°C
Deckelelektrode Ag/Pd = 70:30	Einbrand1120°C

Durch den Einfluß von Glas aus den Elektrodenpasten liegen die DK-Werte etwas niedriger, aber auch die Temperaturabhängigkeit wird geringer. Bei 25°C wird eine ε, von 4200 bei einer Meßfrequenz von 1 kHz erreicht. Im Bereich von -55⁰C bis +125⁰C ändert sich die ε, um max. 20%. Damit entspricht die Masse dem Typ X7 S.

Claims

1. Dielektrische keramische Schichtsysteme aus mindestens zwei übereinanderliegenden keramischen Schichten, dadurch gekennzeichnet,

• daß die übereinanderliegenden Schichten aus mindestens zwei verschiedenen sinterkompatiblen keramischen Werkstoffen (Wi), zwischen denen auch metallische Elektrodenschichten liegen können, bestehen,

• daß die verschiedenen sinterkompatiblen keramischen Werkstoffe (Wi) mindestens 2 an verschiedenen Stellen im angestrebten Betriebstemperaturbereich oder maximal 30 K darüber und/oder darunter liegende Maxima ihrer Dielektrizitätskonstante aufweisen.

2. Dielektrische keramische Schichtsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sinterkompatiblen keramischen Werkstoffe (W₁) dem aus einer Hauptkomponente (Hj) und Zuschlägen (Zj) bestehenden Werkstoffsystem (W₁ = Hj + Zj), dessen Zusammensetzung durch die Formel

Hi = (Pb_xSr₁ _ X)_nI(MG₁Z₃Nb₂Z₃JyTi₁ _ _y]O₃ und Z₁ = aBi₂O₃ + bZnO

beschrieben wird, angehören,

wobei χ =0,76... 1,0
y =0,4...0,95

η = 0,98... 1,06 die Stoffmengenanteile der Elemente in jeder Hauptkomponente (Hj) und a =0,5... 3,0% und

b =0,2... 2,0% die auf die jeweilige vorgebildete Hauptkomponente (Hi) bezogenen Masseanteile der im Verhältnis a/b = 1,5. ..2,5 jeweils zugegebenen Zuschläge (Z₁) sind, die durch weitere bekannte, das Dichtsintern fördernde Zuschläge ergänzt sein können.

3. Dielektrische keramische Schichtsysteme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Zuschlag Manganoxide oder -karbonate in Höhe von bis zu 0,30 Masseanteilen in % Mn, bezogen auf die jeweilige vorgebildete Hauptkomponente, enthalten sind.

4. Verfahren zur Herstellung dielektrischer keramischer Schichtsysteme aus mindestens zwei übereinanderliegenden keramischen Schichten aus mindestens zwei verschiedenen sinterkompatiblen keramischen Werkstoffen (Wj), dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen keramischen Schichten durch Übereinandergießen oder Übereinanderdrucken hergestellt werden und zwischen sie auch metallische Elektrodenschichten gedruckt werden können.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Schichtsystems Teile mit zwischen den Keramikschichten liegenden Elektrodenschichten und Teile ohne solche kombiniert werden können.

6. Verfahren zur Herstellung dielektrischer keramischer Schichtsysteme aus mindestens zwei übereinanderliegenden keramischen Schichten aus mindestens zwei verschiedenen sinterkompatiblen keramischen Werkstoffen (Wi), die durch Mischen, Vorbilden, Zerkleinern, Bildung von Zwischenprodukten und Verschlickerung oder Pastenbildung hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebildeten Hauptkomponenten jedes Werkstoffes (Wj)

mit χ =0,76...1,Q

y =0,4...0,95
und η =0,98... 1,06 getrennt zerkleinert werden, daß dabei oder danach

a =0,5... 3,0% Bi₂O₃
und b =0,2...2,0%ZnO

als Kombination im Verhältnis a/b = 1,5. ..2,5 auf die Hauptkomponenten bezogene sowie gegebenenfalls weitere Zuschläge jeweils zugesetzt werden, daß die jeweilige Werkstoffzusammensetzung Wj = H₁ + Z₁ nochmals bei Temperaturen im Bereich von 800⁰C bis 85O⁰C minimal 0,5h lang verglüht und zerkleinert wird und diese Pulver dann in bekannter Weise verschlickert bzw. zu siebdruckbaren Pasten verarbeitet werden.

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