RU2242442C1 - Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique - Google Patents

Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique Download PDF

Info

Publication number
RU2242442C1
RU2242442C1 RU2003112498/03A RU2003112498A RU2242442C1 RU 2242442 C1 RU2242442 C1 RU 2242442C1 RU 2003112498/03 A RU2003112498/03 A RU 2003112498/03A RU 2003112498 A RU2003112498 A RU 2003112498A RU 2242442 C1 RU2242442 C1 RU 2242442C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid solution
composition
solid
microwave
catio
Prior art date
Application number
RU2003112498/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003112498A (en
Inventor
Е.А. Ненашева (RU)
Е.А. Ненашева
Original Assignee
Ненашева Елизавета Аркадьевна
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 filed Critical Ненашева Елизавета Аркадьевна
Priority to RU2003112498/03A priority Critical patent/RU2242442C1/en
Publication of RU2003112498A publication Critical patent/RU2003112498A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2242442C1 publication Critical patent/RU2242442C1/en

Links

Abstract

FIELD: materials for electronic technique, in particular for superhigh frequency and microwave technique.
SUBSTANCE: invention relates to solid solution compositions expressed by formula XLnMO3-(1-X)CaTiO3, wherein Ln represents La or Nd; M represents Al or Ga, with characteristics preferably suitable for superhigh frequency and microwave technique. In particular, composition has high dielectric constant, approximately zero, s = 43-48 with temperature coefficient τf approximately zero, and high magnitude of Q x f. Claimed composition is obtained by solid-state synthesis or chemical codeposition followed by deposit burning. Raw powders are synthesized by common ceramic technology.
EFFECT: materials with improved characteristic.
4 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству материалов для электронной техники и может быть использовано в технологии производства изделий микроволновой и СВЧ-техники.The invention relates to the production of materials for electronic equipment and can be used in the technology for the production of microwave and microwave equipment.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.To assess the novelty and inventive step of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.

Современная радиоэлектронная аппаратура и, в особенности, СВЧ-техника предъявляет комплекс повышенных требований к таким характеристикам керамических материалов, как диэлектрическая ε проницаемость, температурный коэффициент диэлектрической проницаемости (τ ε ), а также тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ ) или добротность (Q~1/tg δ ). Последний параметр особенно существен для микроволновых диэлектрических резонаторов, подложек, фильтров и других изделий СВЧ-техники. Кроме того, СВЧ-техника в некоторых случаях требует оптимального сочетания всех параметров, что представляет собой серьезную техническую проблему.Modern electronic equipment and, in particular, microwave technology, impose a set of high requirements on such characteristics of ceramic materials as dielectric constant ε, temperature coefficient of dielectric constant (τ ε), as well as dielectric loss tangent (tan δ) or quality factor (Q ~ 1 / tan δ). The latter parameter is especially important for microwave dielectric resonators, substrates, filters, and other products of microwave technology. In addition, microwave technology in some cases requires an optimal combination of all parameters, which is a serious technical problem.

Известен твердый раствор для высокочастотных керамических конденсаторов системы Ba1-yАу (Nd1-x Bix)2 Ti4O2, где у=0,10-0,15, который для повышения диэлектрической проницаемости при сохранении значений температурного коэффициента диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и удельного объемного электрического сопротивления содержит в качестве элемента А=Рb, х=0,30-0,50 (см. патент РФ №1586101, С 04 В 35/46, Н 01 G 4/12.Known solid solution ceramic capacitors for high frequency system Ba 1-y A y (Nd 1-x Bi x) 2 Ti 4 O 2 where y = 0.10-0.15, which is for increasing the permittivity while maintaining a temperature coefficient of dielectric values permeability, the dielectric loss tangent and the volumetric electrical resistivity contains as an element A = Pb, x = 0.30-0.50 (see RF patent No. 1586101, C 04 V 35/46, H 01 G 4/12.

Известен способ формирования состава твердых растворов системы (Ba1-xАx) Ln2 Ti4 O12, характеризующийся тем, что замещающий элемент А выбирают из ряда Са, Sr, Pb, в качестве лантаноида Ln используют Nd и/или Sm, кроме того, в состав твердого раствора вводят дополнительный замещающий титан элемент В, который выбирают из ряда Zr, Hf, при этом замещающие элементы А и/или В вводят в твердый раствор в количественных соотношениях друг относительно друга, обеспечивающих достижение получаемым материалом заранее заданных параметров (см. заявку №2001103796/12), по которой принято решение о выдаче патента РФ на изобретение.A known method of forming the composition of solid solutions of the system (Ba 1-x A x ) Ln 2 Ti 4 O 12 , characterized in that the substitution element A is selected from the series Ca, Sr, Pb, Nd and / or Sm are used as the lanthanide Ln, except In addition, an additional titanium replacement element B is introduced into the composition of the solid solution, which is selected from the series Zr, Hf, while the substitution elements A and / or B are introduced into the solid solution in quantitative proportions relative to each other, ensuring that the material obtained reaches the predetermined parameters (see application No. 2001103796/12), by cat Roy decided to give the Russian patent for invention.

Известна шахта для изготовления термостабильного конденсаторного керамического материала (см. а.с. СССР №1161226), содержащая следующие компоненты, мас.%:A well-known mine for the manufacture of thermostable capacitor ceramic material (see AS USSR No. 1161226), containing the following components, wt.%:

LaAlO3 - СаТiO3 77,30-89,65LaAlO 3 - CaTiO 3 77.30-89.65

Аl(NO3)3· 9Н20 3,02-6,62Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 0 3.02-6.62

Si(OC2H5)4 2,59-5,70Si (OC 2 H 5 ) 4 2.59-5.70

Вода ОстальноеWater Else

Данный состав шихты не позволяет получить материал высокой плотности с уменьшенной микропористостью и малым числом дефектов.This composition of the charge does not allow to obtain high density material with reduced microporosity and a small number of defects.

Известен твердый раствор системы LaAlO3 - СаТiO3 (статья Ненашевой Е.А. и др. Диэлектрические материалы для высокочастотной техники. Труды Международной конференции по керамике для электроники, Рига, 1990), который содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.% (мол.%):A known solid solution of the LaAlO 3 system is CaTiO 3 (article by Nenasheva EA et al. Dielectric materials for high-frequency technology. Proceedings of the International Conference on Ceramics for Electronics, Riga, 1990), which contains these components in the following ratio, wt.% ( mol.%):

LaAlO3 0,39-0,61(37-50),LaAlO 3 0.39-0.61 (37-50),

СаТiO3 0,27-0,73(63-50).CaTiO 3 0.27-0.73 (63-50).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.By the greatest number of similar features and achieved by using the result, this technical solution is selected as the prototype of the present invention.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является то, что при параметре термостабильности, близком к нулю, твердый раствор имеет диэлектрическую проницаемость ε =43, что при использовании этого материала для изделий СВЧ-техники приводит к увеличению габаритов приборов и увеличению их материалоемкости, кроме того, получаемый материал обладает недостаточной добротностью (Q х f=(39200-42400) ГГц).The disadvantages of the prototype, which does not allow us to achieve our goal, is that when the thermal stability parameter is close to zero, the solid solution has a dielectric constant ε = 43, which when using this material for microwave products leads to an increase in the dimensions of devices and an increase in their material consumption , in addition, the resulting material has insufficient quality factor (Q x f = (39200-42400) GHz).

Это обстоятельство затрудняет использование подобных твердых растворов в изделиях СВЧ-техники.This circumstance complicates the use of such solid solutions in products of microwave technology.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи формирования состава твердых растворов с параметрами, пригодными для создания широкой гаммы получаемых на их основе изделии, преимущественно СВЧ-техники, а именно с высокой диэлектрической проницаемостью при значении температурного коэффициента резонансной частоты τ f, близком к нулю, при сохранении высокого показателя Q x f.The present invention is based on the solution of the problem of forming the composition of solid solutions with parameters suitable for creating a wide range of products obtained on their basis, mainly microwave technology, namely with a high dielectric constant at a temperature coefficient of the resonant frequency τ f close to zero at maintaining high Q x f.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.The essence of the claimed invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result.

Заявленный способ формирования состава твердых растворов системы X LnMO3 - (1-Х)СаТiO3 характеризуется тем, что в качестве лантаноида Ln используют La, а в качестве металла М используют Ga, при этом твердый раствор содержит указанный компонент Х в количестве 0,3-0,4 мас.%.The claimed method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 is characterized in that La is used as the lanthanide Ln and Ga is used as the metal M, while the solid solution contains the specified component X in an amount of 0.3 -0.4 wt.%.

В этом заключается совокупность существенных признаков первого независимого объекта изобретения.This is a combination of essential features of the first independent subject matter of the invention.

Заявленный способ формирования состава твердых растворов системы X LnMO3 - (1-Х)СаТiO3 характеризуется тем, что в качестве лантаноида Ln используют La и Nd, а в качестве металла М используют Ga, при этом твердый раствор содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Х=0,3-0,4; La=0,01-0,99; Nd=0,01-0,99.The claimed method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 is characterized in that La and Nd are used as the lanthanide Ln, and Ga is used as the metal M, while the solid solution contains these components in the following ratio, wt.%: X = 0.3-0.4; La = 0.01-0.99; Nd = 0.01-0.99.

В этом заключается совокупность существенных признаков второго независимого объекта изобретения.This is the set of essential features of the second independent object of the invention.

Заявленный способ формирования состава твердых растворов системы X LnMO3 - (1-Х)СаТiO3 характеризуется тем, что в качестве лантаноида Ln используют La и Nd, а в качестве металла М используют А1 и Ga, при этом твердый раствор содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Х=0,3-0,4; La=0,01-0,99; Nd=0,01-0,99; Аl=0,01-0,99; Ga=0,01-0,99.The claimed method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 is characterized in that La and Nd are used as the lanthanide Ln, and A1 and Ga are used as the metal M, while the solid solution contains these components in the following ratio, wt.%: X = 0.3-0.4; La = 0.01-0.99; Nd = 0.01-0.99; Al = 0.01-0.99; Ga = 0.01-0.99.

В этом заключается совокупность существенных признаков третьего независимого объекта изобретения.This is a combination of essential features of the third independent subject matter of the invention.

Заявленный способ формирования состава твердых растворов системы X LnMO3 - (1-Х)СаТiO3 характеризуется тем, что в качестве лантаноида Ln используют La и Nd, а в качестве металла М используют Аl, при этом твердый раствор содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Х=0,25-0,40; La=0,01-0,99; Nd=0,01-0,99; А1=0,01-0,99.The claimed method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 is characterized in that La and Nd are used as the lanthanide Ln, and Al is used as the metal M, while the solid solution contains the indicated components in the following ratio, wt.%: X = 0.25-0.40; La = 0.01-0.99; Nd = 0.01-0.99; A1 = 0.01-0.99.

В этом заключается совокупность существенных признаков четвертого независимого объекта изобретения.This is the totality of the essential features of the fourth independent object of the invention.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".The applicant has not identified sources containing information about technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении достигаются высокие значения всех основных технических характеристик, определяющих пригодность материала для использования в производстве широкой гаммы изделий СВЧ-техники - повышенная диэлектрическая проницаемость при высоком уровне добротности и высокой термостабильности.Due to the implementation of the distinguishing features of the invention (together with the features indicated in the restrictive part of the formula), important new properties of the object are achieved. The proposed technical solution achieves high values of all the main technical characteristics that determine the suitability of the material for use in the production of a wide range of microwave equipment - increased dielectric constant with a high level of quality factor and high thermal stability.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".The applicant is not aware of any publications that would contain information on the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result. In this regard, according to the applicant, it can be concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Способ реализуют известным методом керамической технологии (твердофазный синтез) или методом химической технологии (химическое соосаждение компонентов с последующей прокалкой осадка). В первом случае исходные порошки получали обычным методом твердофазного синтеза из окислов титана, редкоземельных элементов, алюминия и галлия и углекислого кальция при температуре от 1320 до 1400°С (4 часа) в зависимости от состава. После последующего помола приготавливались образцы в виде дисковых диэлектрических резонаторов, которые спекали в интервале от 1450 до 1540°С в атмосфере воздуха.The method is implemented by the known method of ceramic technology (solid-phase synthesis) or by the method of chemical technology (chemical coprecipitation of the components, followed by calcining the precipitate). In the first case, the starting powders were obtained by the usual method of solid-phase synthesis from oxides of titanium, rare-earth elements, aluminum and gallium, and calcium carbonate at temperatures from 1320 to 1400 ° C (4 hours) depending on the composition. After subsequent grinding, samples were prepared in the form of disk dielectric resonators, which were sintered in the range from 1450 to 1540 ° C in an air atmosphere.

Примеры формирования состава твердых растворов и электрические характеристики в СВЧ-диапазоне керамических образцов системы LnMO3 - СаТiO3 (Ln-La, Nd; M-Al, Ga) приведены в таблице.Examples of the formation of the composition of solid solutions and electrical characteristics in the microwave range of ceramic samples of the LnMO 3 - CaTiO 3 system (Ln-La, Nd; M-Al, Ga) are given in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из таблицы видно, что заявленным способом можно получить диэлектрики с ε от 43 до 48 с близкой к нулю τ f. Наибольшей добротностью Q x f=46000-48000 GHz обладают образцы составов, содержащих 35 мол.% галлата лантана в твердом растворе. Совокупность полученных характеристик определяет широкую перспективу применения этих материалов в изделиях микроволновой техники при использовании обычной керамической технологии синтеза исходных порошков.The table shows that the claimed method can be used to obtain dielectrics with ε from 43 to 48 with close to zero τ f . The highest quality factor Q xf = 46000-48000 GHz is possessed by samples of compositions containing 35 mol% of lanthanum gallate in solid solution. The totality of the obtained characteristics determines the broad prospect of using these materials in microwave products using conventional ceramic technology for the synthesis of starting powders.

Предложенный способ может быть реализован промышленным способом с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию “промышленная применимость”.The proposed method can be implemented industrially using well-known technologies and technical means, which determines, according to the applicant, its compliance with the criterion of “industrial applicability”.

Claims (4)

1. Способ формирования состава твердых растворов системы Х LnМО3 - (1-Х)СаТiO3, отличающийся тем, что в качестве лантаноида Ln используют La, а в качестве металла М используют Ga, при этом твердый раствор содержит указанный компонент Х в количестве 0,3 - 0,4 мас.%.1. The method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 , characterized in that La is used as the lanthanide Ln, and Ga is used as the metal M, while the solid solution contains the specified component X in an amount of 0 3 - 0.4 wt.%. 2. Способ формирования состава твердых растворов системы Х LnМО3 - (1-Х)СаТiO3, отличающийся тем, что в качестве лантаноида Ln используют La и Nd, а в качестве металла М используют Ga, при этом твердый раствор содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Х=0,3 - 0,4, La=0,01 - 0,99, Nd=0,01 - 0,99.2. The method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 , characterized in that La and Nd are used as the lanthanide Ln, and Ga is used as the metal M, while the solid solution contains these components in the following ratio, wt.%: X = 0.3 - 0.4, La = 0.01 - 0.99, Nd = 0.01 - 0.99. 3. Способ формирования состава твердых растворов системы Х LnMO3 - (1-Х)СаTiO3, отличающийся тем, что в качестве лантаноида Ln используют La и Nd, а в качестве металла М используют Аl и Ga, при этом твердый раствор содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Х=0,3 - 0,4, La=0,01 - 0,99, Nd=0,01 - 0,99, Аl=0,01 - 0,99, Ga=0,01 - 0,99.3. The method of forming the composition of solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 , characterized in that La and Nd are used as the lanthanide Ln, and Al and Ga are used as the metal M, while the solid solution contains these components in the following ratio, wt.%: X = 0.3 - 0.4, La = 0.01 - 0.99, Nd = 0.01 - 0.99, Al = 0.01 - 0.99, Ga = 0.01 - 0.99. 4. Способ формирования состава твердых растворов системы Х LnMO3-(1-Х)СаТiO3, отличающийся тем, что в качестве лантаноида Ln используют La и Nd, а в качестве металла М используют Аl, при этом твердый раствор содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Х=0,25 - 0,40, La=0,01 - 0,99, Nd=0,01 - 0,99, Аl=0,01 - 0,99.4. The method of forming the composition of the solid solutions of the system X LnMO 3 - (1-X) CaTiO 3 , characterized in that La and Nd are used as the lanthanide Ln, and Al is used as the metal M, while the solid solution contains these components in the following ratio, wt.%: X = 0.25 - 0.40, La = 0.01 - 0.99, Nd = 0.01 - 0.99, Al = 0.01 - 0.99.
RU2003112498/03A 2003-04-17 2003-04-17 Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique RU2242442C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003112498/03A RU2242442C1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003112498/03A RU2242442C1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003112498A RU2003112498A (en) 2004-12-10
RU2242442C1 true RU2242442C1 (en) 2004-12-20

Family

ID=34387965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003112498/03A RU2242442C1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2242442C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006137152A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric ceramic composition for electronic device
WO2006137153A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric ceramic composition for electronic device
RU2643381C1 (en) * 2016-12-23 2018-02-01 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Method of manufacturing of two-cavity monoblock casing of bandpass filter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
c. *
НЕНАШЕВА Е.А. и др. Диэлектрические материалы для высокочастотной техники. Труды международной конференции по керамике для электротехники. - Рига, 1990 г. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006137152A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric ceramic composition for electronic device
WO2006137153A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric ceramic composition for electronic device
EP1905750A1 (en) * 2005-06-24 2008-04-02 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric ceramic composition for electronic device
US7648935B2 (en) 2005-06-24 2010-01-19 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric porcelain composition for use in electronic devices
EP1905750A4 (en) * 2005-06-24 2011-02-23 Hitachi Metals Ltd Dielectric ceramic composition for electronic device
US7910509B2 (en) 2005-06-24 2011-03-22 Hitachi Metals, Ltd. Dielectric porcelain composition for use in electronic devices
RU2643381C1 (en) * 2016-12-23 2018-02-01 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Method of manufacturing of two-cavity monoblock casing of bandpass filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6794324B1 (en) Low temperature sinterable and low loss dielectric ceramic compositions and method thereof
JP3028503B2 (en) Non-reducing dielectric porcelain composition
Cho et al. High-Q microwave dielectric SrTiO3-doped MgTiO3 materials with near-zero temperature coefficient of resonant frequency
WO2012086740A1 (en) Dielectric ceramic and dielectric filter provided with same
RU2242442C1 (en) Method for producing of solid solution composition for high-frequency and microwave technique
JP5142700B2 (en) Dielectric ceramic composition and dielectric resonator
JP3995319B2 (en) Dielectric material and manufacturing method thereof
JP4353183B2 (en) Dielectric ceramic composition and multilayer electronic component
US5037784A (en) Ceramic composition containing a tungsten tetragonal bronze phase with a high dielectric constant
KR100360974B1 (en) Method for Preparing Dielectric Ceramic Compositions
US6613707B2 (en) Dielectric ceramic compositions
JP2974829B2 (en) Microwave dielectric porcelain composition
Shen et al. The low-temperature sintering and microwave dielectric properties of (Zn0. 7Mg0. 3) TiO3 ceramics with H3BO3
Syamaprasad et al. Multilayer capacitor ceramics in the PMN-PT-BT system: effect of MgO and 4PbO· B 2 O 3 additions
JP4765367B2 (en) Dielectric porcelain composition
JP4849325B2 (en) Dielectric porcelain composition
JP2005041721A (en) Dielectric porcelain composition and ceramic electronic component
JP4122586B2 (en) Manufacturing method of barium titanate ceramic
JP2014144893A (en) Dielectric porcelain and production method thereof
JP7315902B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic parts
Chen et al. Effect of bismuth addition on sintering behavior and microwave dielectric properties of zinc titanate ceramics
US4824813A (en) Dielectric ceramic composition
JP2006273616A (en) Dielectric ceramic composition
KR102216429B1 (en) Cordierite based ceramic composition for use of ceramic heater
KR100823217B1 (en) Dielectric porcelain composition and method for production thereof