Titelaufnahme

Titel
Dielektrische Eigenschaften von Glaskeramiksystemen der Dickschichttechnik in Experiment und Modellbildung / von Thomas Fellner
VerfasserFellner, Thomas
Begutachter / BegutachterinHauser, Hans ; Wernisch, Johann
Erschienen2004
Umfang153 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2005
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Glaskeramik / Dickschichttechnik / Dielektrische Eigenschaft
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-19406 Persistent Identifier (URN)
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Dielektrische Eigenschaften von Glaskeramiksystemen der Dickschichttechnik in Experiment und Modellbildung [7.25 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Im Rahmen dieser Arbeit werden die dielektrischen Eigenschaften von Glaskeramiksystemen in Abhängigkeit von Temperatur und Frequenz untersucht und ein phänomenologisches Modell zur Simulation der Daten entwickelt.

Glaskeramiksysteme sind in der Dickschichttechnik als Dielektrika niedriger Permittivität gebräuchlich. In der gebrannten Schicht ist eine hochschmelzende kristalline Phase in einer Glasmatrix eingebettet. Die dielektrischen Eigenschaften werden im wesentlichen durch thermisch aktivierte Ladungsträgerbewegung, etwa Ionenleitung in der Glasmatrix oder Platzwechselvorgänge in Verbindung mit Defekten in der kristallinen Phase, bestimmt und durch die Glas- und Metallkomponenten der verwendeten Leiterpasten beeinflußt.

Für die Untersuchung der Temperatur- und Frequenzabhängigkeit der dielektrischen Eigenschaften wurden Testkondensatoren mit Pasten mehrerer Hersteller realisiert. Um ein breites Spektrum von Daten zu erhalten, wurden die Dielektrika mit Leiterpasten aus unterschiedlichen Metallsystemen (Au, Ag, PdAg oder Cu) kombiniert.

Bei Frequenzen zwischen 5Hz und 13MHz wurden Impedanzmessungen durchgeführt, wobei die Proben einem trockenen Luftstrom im Temperaturbereich von -55C bis 200C ausgesetzt waren. Im allgemeinen zeigten die Meßdaten eine breite Frequenzdispersion und signifikante Temperaturabhängigkeit der Kapazität und des Verlustfaktors.

Dies kann erfolgreich mittels eines phänomenologischen Modells simuliert werden, das gleichzeitig den Real- und den Imaginärteil der komplexen Kapazität aus einer Superposition von Teilfunktionen, welche mit Relaxations- und Leitungseffekten im Dielektrikum in Zusammenhang stehen, berechnet.

Die resultierenden Kenngrößen, wie Aktivierungsenergien oder Leitwert, können zur Charakterisierung und zum Vergleich der globalen Eigenschaften unterschiedlicher Dielektrika herangezogen werden.

Zusammenfassung (Englisch)

In this thesis, the dielectric properties of glass-ceramic systems are investigated in dependence of temperature and frequency, and a phenomenological model to simulate the data is developed.

Glass-ceramic systems are used as low permittivity dielectrics in thick film technology. In the fired state, a refractory crystalline phase is embedded in a glass matrix. The dielectric properties are mainly determined by thermally activated charge carrier movement, such as ionic conduction in the glass matrix or defect related charge displacement in the crystalline phase, and they are influenced by the glass and metal components of the employed conductor inks.

For investigating the temperature and frequency dependence of the dielectric properties, sample capacitors were prepared with inks from several manufacturers. In order to obtain a wide range of data, the dielectrics were combined with conductor inks having different metal constituents (Au, Ag, PdAg, or Cu).

Impedance measurement was carried out at frequencies between 5Hz and 13MHz, while the sample capacitors were exposed to a stream of dried air in the temperature range from -55C to 200C. The data generally exhibited wide frequency dispersion and significant temperature dependence of capacitance and dissipation factor.

This is successfully simulated by a phenomenological model which calculates the real and imaginary part of the complex capacitance from a superposition of partial functions relating to relaxation and conduction effects in the dielectric.

The resulting characteristic values, such as activation energies or conductance, can be used for describing and comparing the overall properties of different dielectrics.