DE3530570A1 - Dielektrisches keramikmaterial - Google Patents

Dielektrisches keramikmaterial

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    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein dielektrisches Keramikmaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, dielektrische Resonatoren in GHz-Mikrowellenbereich einzusetzen. Mit diesen Resonatoren läßt sich die Baugröße passiver frequenzbestimmender Bauelemente sehr klein halten. Die bekannten technischen Entwicklungen sind vor allem darauf ausgerichtet, solches dielektrisches Keramikmaterial, aus denen derartige Resonatoren bestehen, zu finden und herzustellen, daß bei hohen Frequenzen, z. B. über 10 GHz noch Materialgüte- Werte Q hat, die über 3.000 liegen. Es gibt bereits auf der Basis des Bariumtantalats, das zusätzlich Elemente wie Zink, Niob oder Magnesium enthält, das derartige hohe Güte aufweist und dabei eine Dielektrizitätskonstante in etwa der Größe des Wertes 30 hat. Einzelheiten zu derartigen Resonatoren sind beschrieben in "Siemens Components" XVII (1982) No. 1 S. 14-18.
Für hier in Frage kommende Baugruppen wie z. B. Oszillatoren, Filter und dergleichen spielt auch der Temperaturkoeffizient der Frequenzkonstanten eine Rolle. Insbesondere ist für den in einer solchen Baugruppe enthaltenen dielektrischen Resonator erwünscht, das dieser einen passenden Temperaturkoeffizienten aufweist. Für das hier erforderliche Keramikmaterial heißt dies, daß dielektrisches Keramikmaterial mit jeweils passendem Temperaturkoeffizienten der Frequenzkonstanten aufzufinden ist, d. h. daß Keramikmaterial geschaffen werden kann, dessen Temperaturkoeffizient einen vorgebbaren Wert hat. Insbesondere ist angestrebt, derartiges Keramikmaterial mit einem solchen vorgebbaren Temperaturkoeffizienten zu finden, der nahe oder wenigstens angenähert dem Wert 0 liegt.
Die Aufgabe, ein derartiges dielektrisches Keramikmaterial zu finden ist mit der Angabe der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst und weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Keramikmaterial ist ein Bariumtantalat, das einen gegebenenfalls in engen Grenzen von 0,01 bis 0,1 Mol-% anzupassenden Titan-Anteil enthält. Außerdem sind enthalten, die Elemente Zink und Nickel und Niob. Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind Zink und Tantal im angegebenen stöchiometrischen Verhältnis zueinander enthalten. Desgleichen sind Nickel und Niob im angegebenen stöchiometrischen Verhältnis zueinander enthalten, wobei dieser Nickel-Niob-Anteil entsprechend dem Wert x seines Mol-%-Anteils enthalten ist. Der Wert x liegt zwischen 0,02 und 0,3. Vor allem mit der in diesen engen Grenzen zu treffenden Wahl des Wertes x ist ein jeweils vorgegebener Wert des Temperaturkoeffizienten der Frequenzkonstanten einzustellen bzw. zu erreichen und zwar dies ohne nachteilige Beeinflussung der Größe der Dielektrizitätskonstanten und des Gütewertes Q des erfindungsgemäßen Keramikmaterials.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Keramikmaterials erfolgt nach den bekannten Verfahrensschritten.
Es werden zunächst die Ausgangsstoffe eingewogen. Die Ausgangsstoffe sind vorzugsweise Oxyde der Elemente. Für Barium wird Bariumkarbonat bevorzugt. Das Mischen der eingewogenen Ausgangsstoffe erfolgt zusammen mit dem Mahlen, vorzugsweise Naßmahlen, in einer Kugelmühle. Das Mahlgut wird dann bei Temperaturen von 1100 bis 1300° vorzugsweise um 1200° umgesetzt. Das umgesetzte Material wird wiederum gemahlen, mit ansich bekanntem Bindemittel versetzt und zu Formkörpern gepreßt, wie sie als dielektrische Resonatoren zu verwenden sind. Insbesondere wird beim Mahlen zusätzlich Armoncarbaminat zugegeben, das gegen Auswaschen von insbesondere noch enthaltenem Bariumoxid wirkt. Das Sintern der Preßlinge erfolgt bei Temperaturen zwischen 1450 und 1525° und zwar in Sauerstoffatmosphäre. Eine bevorzugte Sintertemperatur ist 1475°. Dieses Sintern wird zwei bis sechs Stunden, vorzugsweise vier Stunden lang durchgeführt. Diese Sinterparameter führen zu dichtgesintertem erfindungsgemäßen Keramikmaterial.
Die Figur zeigt einen aus erfindungsgemäßen Material bestehenden Resonator, nämlich eine runde Scheibe.

Claims (2)

1. Dielektrisches Keramikmaterial auf der Basis eines Bariumtantalats mit weiteren Zusatzelementen, geeignet als Material mit kleinem Temperaturkoeffizienten der Frequenzkonstanten für dielektrische Resonatoren für den GHz-Bereich, gekennzeichnet dadurch, daß für das Erreichen eines vorgebbaren Wertes des Temperaturkoeffizienten der Frequenzkonstanten, der im Bereich des Wertes 0 liegt, für dieses Keramikmaterial die Zusammensetzung: Ba {Tiy (Ni1/3 Nb2/3) x (Zn1/3 Ta1/3) 1-y-x } 03vorgesehen ist, wobei 0,02 kleiner als x kleiner als 0,3 und 0,01 kleiner als y kleiner als 0,1 ist.
2. Keramikmaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Wert y etwa 0,05 ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1671173A1 (de) * 1965-12-14 1970-02-19 United Aircraft Corp Dielektrikum mit hoher,temperaturbestaendiger Dielektrizitaetskonstante und Verfahren zu seiner Herstellung
US3741899A (en) * 1967-03-16 1973-06-26 Sumitomo Spec Metals Piezoelectric ceramics

Patent Citations (2)

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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Siemens Components, 20, 1982, Nr. 1, S. 14-18 *

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