DE2438910A1 - Strontium-calcium niobate dielectric for microwave applications - having high dielectric constant, low loss and improved temp. stability - Google Patents
Strontium-calcium niobate dielectric for microwave applications - having high dielectric constant, low loss and improved temp. stabilityInfo
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Abstract
Description
Dielektrisches Oxidmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein dielektrisches Oxidmaterial und vorallem solche Verbindungen, die als Mikrowellen-Dielektrikmaterial geeignet sind, das eine hohe Dielektrizitätskonstante, einen niedrigen Verlustfaktor und eine Dielektrizitätskonstante mit einer verbesserten Temperaturstbilität besitzt. Oxide dielectric material and method of making it The invention relates to a dielectric oxide material and especially to such compounds, which are suitable as microwave dielectric material, which have a high dielectric constant, a low dissipation factor and a dielectric constant with an improved Has temperature stability.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Oxidmaterials.The invention further relates to a method for producing a such oxide material.
In der Mikrowellentechnik werden dielektrische Materialien zur Widerstandsanpassung von Nikrowellenkreisenbenutzt und dienen als dielektrische Resonatoren und dergleichen. Als kürzlich die Technik der integrierten Mikrowellenkreise entwickelt wurde, wurde die Miniaturisierung intensiv untersucht, wobei dielektrische Materialien angewendet wurden, die eine hohe Dielektritzitätskonstante und einen niedrigen Verlustfaktor besaßen, um die Frequenzen des Oszillators zu stabilisieren.In microwave technology, dielectric materials are used for resistance adjustment used by microwave circuits and serve as dielectric resonators and the like. When the technology of integrated microwave circuits was recently developed, was the miniaturization intensively studied, with dielectric materials applied that have a high dielectric constant and a low dissipation factor possessed to stabilize the frequencies of the oscillator.
Dielektrische Materialien, die für die vorgenannten Zwecke bisher vielfach verwendet wurden, enthielten BaO-TiO2-Verbindungen, sowie entsprechende Verbindungen, in denen kleinere Anteile durch andere Elemente ersetzt sind, ferner TiO2-Verbindungen mit einer Dielektrizitätskonstante mit negativen Temperaturkoeffizienten in Kombination mit einer dielektrischen Verbindung, die einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt. Bei diesen herkömmlichen Materialien bestanden bisher insoweit beachtliche Schwierigkeiten, als einige von ihnen hohe dielektrische Verlustfaktoren und einige große Abweichungen im Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante besitzen.Dielectric materials used for the aforementioned purposes so far were used many times, included BaO-TiO2 compounds, as well as corresponding Compounds in which smaller proportions are replaced by other elements, as well TiO2 compounds with a dielectric constant with negative temperature coefficients in combination with a dielectric compound that has a positive temperature coefficient owns. These conventional materials have hitherto been remarkable Difficulties as some of them high dielectric loss factors and some have large deviations in the temperature coefficient of the dielectric constant.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein dielektrisches Oxidmaterial anzugeben, das eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor bei einem kleineren Temperaturkoeffizienten besitzt als die herkömmlichen dielektrischen Materialien. Dabei soll das dielektrische Oxidmaterial als Mikrowellenmaterial besonders geeignet sein.The object of the invention is therefore to provide an oxide dielectric material indicate that has a high dielectric constant and a low dielectric constant Loss factor with a smaller temperature coefficient than the conventional one dielectric materials. The dielectric oxide material is intended as a microwave material be particularly suitable.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geiöst, daß das dielektrische Oxidmaterial im wesentlichen aus einer Verbindung mit der allgemeinen Formel 2 (Sr1-x . Ca) 0 . y Nb205 besteht, worin x eine Zahl in dem Bereich von 0,1 # x o1,0 und y eine Zahl in dem Bereich von 0,6 # y<i,5 ist.The object is achieved according to the invention in that the dielectric Oxide material consisting essentially of a compound with the general formula 2 (Sr1-x . Ca) 0. y Nb205, where x is a number in the range 0.1 # x o1.0 and y is a number in the range of 0.6 # y <1.5.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin auch dadurch gelöst, daß das dielektrische Oxidmaterial im wesentlichen aus einer Verbindung mit der allgemeinen Formel 2 (Sr1 x cax) 0 . y Nb205 besteht, worin x eine Zahl in dem Bereich von 0,2 # x # 0,6 und y eine Zahl in dem Bereich von 0,6 # y s 1,2 ist.The object is also achieved according to the invention in that the oxide dielectric material consists essentially of a compound with the general Formula 2 (Sr1 x cax) 0. y Nb205 where x is a number in the Range of 0.2 # x # 0.6 and y is a number in the range of 0.6 # y s 1.2.
Besondere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand einer beigefügten Tabelle verdeutlicht.Particular features and advantages of the invention are set out below clarified by means of an attached table.
Das Verfahren zur Herstellung der Erfindung besteht aus folgenden Schritten: Ausgangsmaterialien sind Sr003, CaC 0 3 und Nb205. Diese Materialien werden entsprechend der gewünschten Oxidverbindung des Produktes abgewogen und anschließend in einer Kugelmühle intensiv gemischt. Das Gemisch wird bei etwa 100000 etwa 3 Stunden lang vorgewärmt undin eine Form gepreßt.The method of making the invention consists of the following Steps: Starting materials are Sr003, CaC 0 3 and Nb205. These materials are weighed according to the desired oxide compound of the product and then mixed intensively in a ball mill. The mixture will be at about 100,000 for about 3 hours long preheated and pressed into a mold.
Die Form wird in Gegenwart von Luft bei einer Temperatur von 13000 bis 15500C während 2 bis 22 Stunden gesintert.The mold is made in the presence of air at a temperature of 13000 sintered to 15500C for 2 to 22 hours.
Die Dielektrizitätskonstante E und tan# des dielektrischen Materials (dielektrischer Rrlustfaktor) des Sinterproduktes werden durch die Störungsmethode gemessen, wobei ein TE105-Typresonator verwendet wird. Die Frequenz die für Messungen verwendet wurde, betrug 9 GHz. Die Ergebnisse der Messungen sind in der Tabelle am Ende der Beschreibung zusammengefaßt.The dielectric constant E and tan # of the dielectric material (dielectric loss factor) of the sintered product are determined by the perturbation method measured using a TE105 type resonator. The frequency used for measurements was used was 9 GHz. The results of the measurements are in the table summarized at the end of the description.
Dieledktrizitätskonstanten wurden bei jeder Verbindung bei -30°C, -10°C, 0°C, 25°C, 50°C und 80°C gemessen und die Temperaturkoeffizienten wurden nach der folgenden Gleichung bestimmt: ## 1 # # 106 ppm/°C #1 #t wobei #1 die Dielektrizitätskonstante bei 25°C bezeichnet, ## die Differenz zwischen #1 und der Dielektrizitätskonstante bei t°C ist und at die Temperaturdifferenz zwischen 250C und t00 bedeutet. Die derart berechneten maximalen und minimalen Temperaturkoeffizienten sind in der Spalte der Tabelle "Temperaturkoeffizienten von s" zusammengestellt. Die Verbindung, für die nur ein Wert in der angegebenen Spalte aufgeführt ist, wie z.B. die Verbindung mit der Nr. 2 besitzt keine maximalen und minimalen Werte für einen Temperaturkoeffizienten von E. Anders ausgedrückt, haben solche Verbindungen einen -Wert mit einem konstanten Temperaturkoeffizienten.The dielectric constants were determined for each compound at -30 ° C, -10 ° C, 0 ° C, 25 ° C, 50 ° C and 80 ° C were measured and the temperature coefficients were determined according to the following equation: ## 1 # # 106 ppm / ° C # 1 #t where # 1 is the dielectric constant at 25 ° C, ## denotes the difference between # 1 and the dielectric constant is at t ° C and at means the temperature difference between 250C and t00. That kind of calculated maximum and minimum temperature coefficients are in the column of the Table "Temperature coefficients of s" compiled. The connection, for which only one value is listed in the specified column, such as the connection with No. 2 has no maximum and minimum values for a temperature coefficient von E. In other words, such compounds have a value with a constant Temperature coefficient.
Wie die Tabelle zeigt, sind solche Verbindungen nach der Erfindung bevorzugte dielektrische Materialien, die eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante <, einen niedrigen dielektrischen Mrlustfaktor tan6 und außerdem einen kleinen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante aufweisen.As the table shows, such compounds are according to the invention preferred dielectric materials that have a relatively high dielectric constant <, a low dielectric pleasure factor tan6 and also a small one Have temperature coefficient of dielectric constant.
Das Material nach der Erfindung wurde nachweislich als Mikrowellen-Dielektrikmaterial verwendet, das eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante im Mikrowellenbereich besitzt.The material of the invention has been shown to be a microwave dielectric material used, which has a high dielectric constant and a low temperature coefficient the dielectric constant in the microwave range.
Außerdem wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße dielektrische Material einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor und einen hohen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante auch im Niedrigfrequenzbereicb besitzt und ausgezeichnete Resultate aufweist, wenn es in keramischen Resonatoren benutzt wird.It was also found that the dielectric of the present invention Material has a low dielectric loss factor and a high temperature coefficient the dielectric constant also in the low frequency range and has excellent Exhibits results when used in ceramic resonators.
Wenn ein dielektrisches Material eine Dielektrizitätskonstante mit einem Temperaturkoeffizienten von über + 300 ppm/°C besitzt, dann ist es als dielektrisches Material in einem Mikrowellen-Dielektrikresonator wenig geeignet.When a dielectric material has a dielectric constant has a temperature coefficient of over + 300 ppm / ° C, then it is called dielectric Material not very suitable in a microwave dielectric resonator.
Weiterhin bestanden bisher Schwierigkeiten in der Widerstandsanpassung der Mikrowellenkreise. Ein dielektrisches Material, bei dem der x-Wert in der vorstehenden allgemeinen Formel gemäß Anspruch 1 den Wert Null oder 1 annimmt, ist von der Erfindung ausgeschlossen, weil ee einen Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante Jenseits der obigen Grenze aufweist, wie die Tabelle erkennen läßt. Verbindungen bei denen der y-Wert in der allgemeinen Formel nach Anspruch 1 gleich 1,5 ist, besitzt ebenfalls einen Temperaturkoeffizienten jenseits der obigen Grenzen und kommt daher ebenfalls wenig in Frage.Furthermore, there have hitherto been difficulties in matching the resistance of the microwave circuits. A dielectric material in which the x-value in the above general formula according to claim 1 assumes the value zero or 1 is of the invention excluded because ee is a temperature coefficient of the dielectric constant Beyond the above limit, as the table shows. links where the y value in the general formula according to claim 1 is the same 1.5 also has a temperature coefficient beyond the above limits and is therefore not an option either.
Wenn y den Wert 0,6 aufweist, liegt der Temperaturkoeffizient der iielektrizitätskonstante in einer solchen Verbindung in Abhängigkeit von dem x-Wert außerhalb oder innerhalb des Bereiches von + 300 ppm/°C. Die Verbindungen des erfindungsgemäßen dielektrischen Materials sind daher im wesentlichen auf den Bereich begrenzt, in dem der x-Wert positiv ist und kleines als 1,0 aber nicht kleiner als 0,1 ist und der y-Wert gleich oder größer als 0,6 und kleiner als 1,5 ist, wobei die allgemeine Formel 2#(Sr1-x#Cax) O.y Nb205 gilt.When y is 0.6, the temperature coefficient is dielectric constant in such a compound as a function of the x-value outside or within the range of + 300 ppm / ° C. The compounds of the invention dielectric material are therefore essentially limited to the area in where the x-value is positive and less than 1.0 but not less than 0.1 and the y value is equal to or greater than 0.6 and less than 1.5, with the general Formula 2 # (Sr1-x # Cax) O.y Nb205 applies.
Wenn die Verbindung des dielektrischen-Materials erfindungsgemäß auf den Bereich 0,2 < x # 0,6 und 0,6 c y 9 1,2 begrenzt ist, werden ausgezeichnete Mikrowellen-Dielektrikmaterialien erhalten, die eine sehr gute iielektrizitätskonstante mit Temperaturstabilität besitzen, d.h. eine Dielektrizitätskonstante mit einem Temperaturkoeffizienten von weniger als 40 ppm/°C kann erreicht werden.When the connection of the dielectric material according to the invention the range 0.2 <x # 0.6 and 0.6 c y 9 1.2 is limited, will be excellent Microwave dielectric materials are obtained that have a very good dielectric constant with temperature stability, i.e. a dielectric constant with a Temperature coefficients of less than 40 ppm / ° C can be achieved.
Tabelle
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9199573A JPS5548407B2 (en) | 1973-08-15 | 1973-08-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2438910A1 true DE2438910A1 (en) | 1975-02-27 |
Family
ID=14042003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2438910A Withdrawn DE2438910A1 (en) | 1973-08-15 | 1974-08-13 | Strontium-calcium niobate dielectric for microwave applications - having high dielectric constant, low loss and improved temp. stability |
Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5548407B2 (en) |
DE (1) | DE2438910A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5273944A (en) * | 1992-02-14 | 1993-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition and multilayer mircowave device employing the same |
US5273943A (en) * | 1992-02-28 | 1993-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic compositions and microwave devices using the same |
US5763346A (en) * | 1996-07-26 | 1998-06-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition |
Families Citing this family (1)
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US10919367B2 (en) | 2018-10-30 | 2021-02-16 | Hme, Incorporated | Positive pressure ventilation system for firefighting apparatus |
-
1973
- 1973-08-15 JP JP9199573A patent/JPS5548407B2/ja not_active Expired
-
1974
- 1974-08-13 DE DE2438910A patent/DE2438910A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5273944A (en) * | 1992-02-14 | 1993-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition and multilayer mircowave device employing the same |
US5273943A (en) * | 1992-02-28 | 1993-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic compositions and microwave devices using the same |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5052599A (en) | 1975-05-10 |
JPS5548407B2 (en) | 1980-12-05 |
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