RU2170219C1 - Высокочастотный керамический материал (варианты) - Google Patents

Высокочастотный керамический материал (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2170219C1
RU2170219C1 RU2000120209A RU2000120209A RU2170219C1 RU 2170219 C1 RU2170219 C1 RU 2170219C1 RU 2000120209 A RU2000120209 A RU 2000120209A RU 2000120209 A RU2000120209 A RU 2000120209A RU 2170219 C1 RU2170219 C1 RU 2170219C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
ceramic material
capacitors
frequency
manufacture
Prior art date
Application number
RU2000120209A
Other languages
English (en)
Inventor
Е.А. Ненашева
Н.Ф. Картенко
Original Assignee
Ненашева Елизавета Аркадьевна
Картенко Нелли Федоровна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ненашева Елизавета Аркадьевна, Картенко Нелли Федоровна filed Critical Ненашева Елизавета Аркадьевна
Priority to RU2000120209A priority Critical patent/RU2170219C1/ru
Priority to PCT/RU2001/000288 priority patent/WO2002008142A1/ru
Priority to AU2001276804A priority patent/AU2001276804A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2170219C1 publication Critical patent/RU2170219C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1254Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on niobium or tungsteen, tantalum oxides or niobates, tantalates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495Shaped 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к керамическим материалам на основе окислов титана и может быть использовано в производстве многослойных высокочастотных термостабильных керамических конденсаторов с электродами на основе сплава, содержащего Ag и Pd, а также в производстве микроволновых фильтров. В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания материала с низкой температурой спекания Тсп=1080-1120oС, достаточной для использования серебро-палладиевых электродов с содержанием серебра не менее 70%, имеющего диэлектрическую проницаемость е от 22 до 60, при обеспечении широкого диапазона возможных групп температурного коэффициента ТКЕ. Согласно первому объекту изобретения, высокочастотный керамический материал содержит оксиды при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид цинка 16,0-23,9, оксид ниобия 47,4-75,9, оксид титана (со структурой рутила) 0,9-35,9. Согласно второму объекту изобретения, высокочастотный керамический материал содержит оксид состава (Znx Nby Tiz) O2 в количестве 2-80 вес.%, где x равен 0,17, y равен 0,332, z равен 0,5, при этом в него дополнительно введен ниобат цинка ZnNb2O6 в количестве 20-98 вес.%. Низкая температура спекания Тсп=1080-1120°С полученных материалов позволяет применять электроды с содержанием Pd 30% и менее, что приводит к существенному снижению себестоимости, а также обеспечивает изготовление термостабильных керамических конденсаторов сравнительно малой емкости и термостабильных микроволновых фильтров. Низкие диэлектрические потери tgδ= (0,3-2,5)xl0-4, в том числе на 10 ГГц не более 2,0х10-4 для группы МПО, обеспечивают высокую добротность керамических конденсаторов и микроволновых фильтров, в т.ч. многослойных. 2 с.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Изобретение относится к керамическим материалам на основе оксидов титана и может быть использовано в производстве многослойных высокочастотных термостабильных керамических конденсаторов с электродами на основе сплава, содержащего Ag и Pd, а также в производстве микроволновых фильтров.
Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.
В конденсаторостроении широко применяются высокочастотные керамические материалы с температурой спекания не выше 1120oC, что позволяет в качестве внутренних электродов монолитных конденсаторов использовать сплав Ag-Pd с содержанием Pd не более 30%. Комплекс современных требований к радиоэлектронной аппаратуре предъявляет высокие требования к таким характеристикам керамических материалов, как диэлектрическая проницаемость, которая должна обеспечивать выпуск всей гаммы номиналов керамических конденсаторов, в том числе шкалу средних и малых емкостей, что возможно при соответствующем уровне диэлектрической проницаемости, температурный коэффициент диэлектрической проницаемости, а также тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) или добротность (Q ~ 1/tg δ). Последний параметр особенно существенен для микроволновых фильтров.
Известен диэлектрический керамический материал, применяемый в производстве фильтров объемных конструкций с высокой температурой спекания (1350-1450oC), см. патент USA N 5985781, C 04 B 35/495.
Недостатками данного материала является высокая температура спекания, не позволяющая применять его в качестве диэлектрика в производстве многослойных керамических конденсаторов и фильтров с электродами из сплава 70% Ag - 30% Pd.
Известен низкотемпературный высокочастотный материал для производства термокомпенсирующих конденсаторов с низкой температурой спекания, который содержит 91-93% основной композиции и 7-9% фриты, при этом основную композицию составляют 28-36% оксида магния MgO, 31-39% оксида титана TiO2, 1-4% оксида кальция CaO, 3-5% оксида алюминия Al2O3, 12-16% оксида кремния SiO2, 1-3% оксида одного из редкоземельных металлов из группы Nb, Ta, La, Nd, Y, Pr, см. патент USA N 4506026, C 04 B 35/46, H 01 B 3/12.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является сравнительно низкая диэлектрическая проницаемость ε = 16, не позволяющая получить на основе этого материала широкой шкалы термостабильных керамических конденсаторов. Материал имеет также относительно высокий показатель диэлектрических потерь tg δ = (2-4) • 10-4 на частоте 1 МГц. Кроме того, большое количество входящего в состав материала стекла не позволяет достичь высоких значений добротности на сверхвысоких частотах.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания материала с низкой температурой спекания Tсп = 1080-1120oC, достаточной для использования серебро-палладиевых электродов с содержанием серебра не менее 70%, имеющего оптимальную для создания широкой гаммы получаемых на основе этого материала изделий диэлектрическую проницаемость ε от 22 до 60, при обеспечении широкого диапазона возможных групп температурного коэффициента ТКЕ (П100, П33, МПО, М47, М75, М150, М220, М330) и малых диэлектрических потерь в широком диапазоне частот, вплоть до СВЧ.
Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.
Согласно первому самостоятельному объекту изобретения высокочастотный керамический материал, включающий оксид титана TiO2 со структурой рутила, оксид ниобия Nb2O5 и оксид цинка ZnO, характеризуется тем, что он содержит указанные оксиды при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Оксид цинка - 16,0-23,9
Оксид ниобия - 47,4-75,9
Оксид титана - 0,9-35,9
Согласно второму самостоятельному объекту изобретения высокочастотный керамический материал, включающий оксид титана со структурой рутила, характеризуется тем, что в качестве оксида титана использован оксид состава (ZnxNbyTiz)O2, где X преимущественно равен 0,17, Y преимущественно равен 0,332, Z преимущественно равен 0,5, при этом в него дополнительно введен ниобат цинка ZnNb2O6, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Оксид состава (ZnxNbyTiz)O2 - 2-80
Ниобат цинка ZnNb2O6 - 20-98
В этом заключаются совокупности существенных признаков двух независимых вариантов изобретения, объединенных единым изобретательским замыслом, обеспечивающие получение желаемого технического результата в обоих случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. Единство изобретательского замысла данного изобретения подтверждается тем, что химический состав материала, получаемого разными компонентными вариантами, оказывается сходным. Например, материал, полученный из 40% оксида состава (ZnxNbyTiz)O2 и 60% ниобата цинка ZnNb2O6, имеет следующий химический состав оксидов: ZnO - 19,7, Nb2O5 - 62,3, TiO2 - 18,0, что укладывается в заявленные пределы компонентов материала по первому самостоятельному варианту.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных вариантам настоящего изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
За счет реализации отличительных признаков обоих вариантов изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта изобретения в целом. В предложенном техническом решении достигаются высокие значения всех основных технических характеристик, определяющих пригодность материала для использования в производстве многослойных высокочастотных конденсаторов, а также в производстве многослойных и объемных фильтров - низкая температура спекания, оптимальная диэлектрическая проницаемость и высокая термостабильность и добротность на высоких и сверхвысоких частотах.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков каждого из вариантов изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".
Технология получения предложенного соединения по первому варианту заключается в следующем. Исходные компоненты смешивают вибропомолом. Полученную смесь синтезируют при температуре 850-950oC, после чего измельчают мокрым помолом до необходимой удельной поверхности Sуд = 2 м2/г. Затем приготавливают дисковые образцы, которые спекают в интервале 1080-1120oC, и измеряют их электрические характеристики.
Технология получения предложенного соединения по второму варианту заключается в следующем. Синтезируют оксид состава (ZnxNbyTiz)O2, который смешивают с ниобатом цинка в заявленных соотношениях. Полученную смесь измельчают до необходимой удельной поверхности, затем приготавливают дисковые образцы, которые спекают в интервале 1080-1100oC, и измеряют их электрические характеристики.
Примеры составов заявленного керамического материала по первому независимому варианту приведены в таблице 1.
Примеры составов заявленного керамического материала по второму независимому варианту приведены в таблице 2.
Основные технические характеристики полученных образцов материалов по первому варианту приведены в таблице 3.
Основные технические характеристики полученных образцов материалов по второму варианту приведены в таблице 4.
Из таблицы видно, что заявленный состав керамического материала в обоих независимых вариантах имеет диэлектрическую проницаемость ε = 22,5-60,1, что позволяет получать конденсаторы с широкой шкалой емкостей, позволяет получить широкий диапазон ТКЕ (термостабильных и термокомпенсирующих групп), что обеспечивает возможность производства широкой гаммы керамических конденсаторов, в том числе конденсаторов наиболее перспективной термостабильной группы МПО. Низкая температура спекания Tсп = 1080-1120oC позволяет применять электроды с содержанием Pd 30% и менее, что приводит к существенному снижению себестоимости, а также обеспечивает изготовление термостабильных керамических конденсаторов сравнительно малой емкости и термостабильных микроволновых фильтров. Низкие (диэлектрические потери tg δ = (0,3 - 2,5)•10-4, в том числе, на 10 ГГц не более 2,5•10-4 для группы МПО, обеспечивают высокую добротность керамических конденсаторов и микроволновых фильтров, в т.ч. многослойных.
Предложенный материал может быть получен промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Claims (1)

1. Высокочастотный керамический материал, включающий оксид титана TiO2 со структурой рутила, оксид ниобия Nb2O5 и оксид цинка ZnO, отличающийся тем, что он содержит указанные оксиды при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Оксид цинка - 16,0 - 23,9
Оксид ниобия - 47,4 - 75,9
Оксид титана - 0,9 - 35,9
2. Высокочастотный керамический материал, включающий оксид титана со структурой рутила, отличающийся тем, что в качестве оксида титана использован оксид состава (ZnxNbyTiz)O2, где x преимущественно равен 0,17, y преимущественно равен 0,332, z преимущественно равен 0,5, при этом в него дополнительно введен ниобат цинка ZnNb2O6 при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Оксид состава (ZnxNbyTiz)O2 - 2 - 80
Ниобат цинка ZnNb2O6 - 20 - 98о
RU2000120209A 2000-07-25 2000-07-25 Высокочастотный керамический материал (варианты) RU2170219C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000120209A RU2170219C1 (ru) 2000-07-25 2000-07-25 Высокочастотный керамический материал (варианты)
PCT/RU2001/000288 WO2002008142A1 (fr) 2000-07-25 2001-07-05 Materiau ceramique hautes frequences (et variantes)
AU2001276804A AU2001276804A1 (en) 2000-07-25 2001-07-05 High frequency ceramic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000120209A RU2170219C1 (ru) 2000-07-25 2000-07-25 Высокочастотный керамический материал (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2170219C1 true RU2170219C1 (ru) 2001-07-10

Family

ID=20238548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000120209A RU2170219C1 (ru) 2000-07-25 2000-07-25 Высокочастотный керамический материал (варианты)

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001276804A1 (ru)
RU (1) RU2170219C1 (ru)
WO (1) WO2002008142A1 (ru)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU785273A1 (ru) * 1978-12-29 1980-12-07 Предприятие П/Я А-3944 Керамический конденсаторный материал
US4506026A (en) * 1982-12-22 1985-03-19 Tam Ceramics, Inc. Low firing ceramic dielectric for temperature compensating capacitors
RU2021207C1 (ru) * 1990-10-15 1994-10-15 Ненашева Елизавета Аркадьевна Магний-, цинк-, никельзамещенные ниобаты висмута
US5356843A (en) * 1992-09-10 1994-10-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric ceramic compositions and dielectric resonators
KR100199301B1 (ko) * 1997-04-09 1999-06-15 김병규 유전체 세라믹 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002008142A1 (fr) 2002-01-31
AU2001276804A1 (en) 2002-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0534801B1 (en) Method of producing low temperature firing dielectric ceramic composition
US5290740A (en) Dielectric ceramic composition used for producing dielectric resonator or filter for microwave application
EP1331208B1 (en) Dielectric ceramic composition and dielectric ceramics
US20090105063A1 (en) Dielectric Ceramic Composition
KR101050990B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물, 유전체 세라믹 및 이를 사용한 적층세라믹 부품
RU2167842C1 (ru) Керамический материал на основе цинкзамещенного ниобата висмута
RU2170219C1 (ru) Высокочастотный керамический материал (варианты)
JP3084992B2 (ja) セラミック基板
US5185304A (en) Dielectric ceramic composition of BaO, TiO2, Nd2 O3, Sm2 O3 and Bi2 O3
KR20060012632A (ko) 유전체 세라믹 조성물, 그 제조방법 및 그 조성물을 이용한유전체 세라믹과 적층 세라믹 부품
KR100478127B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물
JP3793549B2 (ja) 誘電体磁器組成物および積層体
JP4249690B2 (ja) 高周波用誘電体磁器および積層体
JPH06333426A (ja) 高周波用誘電体磁器組成物
JP3285759B2 (ja) 高周波用誘電体磁器組成物
KR100434004B1 (ko) 고주파용 유전체 조성물
JP3754827B2 (ja) 高周波用誘電体磁器組成物および積層体
JP3193157B2 (ja) 低温焼成用誘電体磁器組成物及びそれを用いて得られた誘電体共振器若しくは誘電体フィルター並びにそれらの製造方法
JP3405634B2 (ja) 誘電体磁器組成物
JP3699598B2 (ja) 誘電体磁器組成物
JP3631589B2 (ja) 誘電体磁器組成物および積層体
KR100488769B1 (ko) 마이크로파용 유전체 세라믹 조성물
KR100373694B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물
JP3101965B2 (ja) 誘電体磁器組成物
JPH11100258A (ja) 高周波用配線基板