RU2293717C1 - Ceramic composite material - Google Patents

Ceramic composite material Download PDF

Info

Publication number
RU2293717C1
RU2293717C1 RU2005128243/03A RU2005128243A RU2293717C1 RU 2293717 C1 RU2293717 C1 RU 2293717C1 RU 2005128243/03 A RU2005128243/03 A RU 2005128243/03A RU 2005128243 A RU2005128243 A RU 2005128243A RU 2293717 C1 RU2293717 C1 RU 2293717C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric field
dielectric
coefficient
composite material
ceramic composite
Prior art date
Application number
RU2005128243/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елизавета Аркадьевна Ненашева (RU)
Елизавета Аркадьевна Ненашева
Original Assignee
Елизавета Аркадьевна Ненашева
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 Елизавета Аркадьевна Ненашева filed Critical Елизавета Аркадьевна Ненашева
Priority to RU2005128243/03A priority Critical patent/RU2293717C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2293717C1 publication Critical patent/RU2293717C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

FIELD: radio physics; production of the wide range of the electronic devices and the components.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of radio physics, in particular, it may be used at manufacture of the wide range of the electronic devices and the components, mainly in production of the controlled by the electric field the dielectric resonators and the filters, the controlled capacitors, antennas, and also in boosters of the nuclear particles. The ceramic composite material includes BaTiO3, SrTiO3 and contains the solid solution of barium-lanthanidic tetratitanate of the thee general formula: (Ba1-xSrx) Ln2Ti4O12, where 0.2≥x≥0, and Ln is the lanthanoid from of the series: Nd-Sm at the following components ratio (in mass %): BaTiO3 - 40-60, SrTiO3 - 20-30, (Ba1-xSrx) Ln2Ti4O12 - the rest.. The ceramic composite material additionally can contain BaTiO9 in amount of 1-5 % or Nd2O3*3ТiO2 in amount of 5-25 %. As the result it allows to solve the problem of reduction of the level of the dielectric losses, of the increase of the coefficient of the controllability over the dielectric permittivity by the electric field including also at the values of the dielectric permittivity above 110, and also the increased value of the coefficient of the controllability of the dielectric permittivity by the electric field at the increased environmental temperature.
EFFECT: the invention ensures allows to solve the problem of reduction of the level of the dielectric losses, of the increase of the coefficient of the controllability over the dielectric permittivity by the electric field, to increased value of the coefficient of the controllability of the dielectric permittivity by the electric field at the increased environmental temperature.
3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области радиофизики и может быть в частности использовано при изготовлении широкого класса электронных приборов и компонентов, в частности управляемых электрическим полем диэлектрических резонаторов и фильтров, управляемых конденсаторов (варикондов или варакторов), антенн, а также в ускорителях ядерных частиц.The invention relates to the field of radiophysics and can in particular be used in the manufacture of a wide class of electronic devices and components, in particular dielectric resonators and filters controlled by an electric field, controlled capacitors (variconds or varactors), antennas, and also in nuclear particle accelerators.

Известен керамический композитный материал для электронных приборов, включающий BaTiO3 и SrTiO3 в виде твердого раствора, а также ZrO2, при этом (BaTiO3+SrTiO3) содержится в количестве, мас.%: 99-40, a ZrO2 - 1-60, US 5486491.Known ceramic composite material for electronic devices, including BaTiO 3 and SrTiO 3 in the form of a solid solution, as well as ZrO 2 , while (BaTiO 3 + SrTiO 3 ) is contained in the amount, wt.%: 99-40, a ZrO 2 - 1 -60, US 5486491.

Недостатки данного материала состоят в следующем: высокий уровень диэлектрических потерь tgδ; низкий коэффициент Т управляемости диэлектрической проницаемости ε электрическим полем.The disadvantages of this material are as follows: a high level of dielectric loss tgδ; low coefficient of controllability of dielectric constant ε by electric field.

Известен также керамический композитный материал для электронных приборов, включающий BaTiO3, SrTiO3 (твердый раствор), а также добавки, содержащие оксид магния, US 6074971.Also known is a ceramic composite material for electronic devices, including BaTiO 3 , SrTiO 3 (solid solution), as well as additives containing magnesium oxide, US 6074971.

Данное вещество принято за прототип настоящего изобретения.This substance is taken as a prototype of the present invention.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- высокий уровень диэлектрических потерь tgδ: от 0,0003 до 0,0016 при частоте электрического поля 250 kHz и от 0,00694 до 0,01917 при частоте 10 GHz;- a high level of dielectric loss tanδ: from 0.0003 to 0.0016 at an electric field frequency of 250 kHz and from 0.00694 to 0.01917 at a frequency of 10 GHz;

- низкий коэффициент Т управляемости диэлектрической проницаемости электрическим полем: от 4,44 до 6,57% при напряженности Е электрического поля 2 в/мкм.- low coefficient T of control of the dielectric constant of the electric field: from 4.44 to 6.57% with an electric field strength E of 2 V / μm.

Указанные недостатки имеют место даже при невысоких значениях диэлектрической проницаемости ε: от 79 до 110. Кроме того, недостатком прототипа является снижение значения Т с увеличением температуры окружающей среды (в области рабочих температур электронных приборов), что требует создания специальных дополнительных систем для поддержания этой температуры на уровне, не выше соответствующего максимальному значению Т.These shortcomings occur even at low dielectric constant ε: from 79 to 110. In addition, the prototype has the disadvantage of decreasing the value of T with increasing ambient temperature (in the range of operating temperatures of electronic devices), which requires the creation of special additional systems to maintain this temperature at a level not higher than the maximum value of T.

Задачей настоящего изобретения является снижение уровня диэлектрических потерь, повышение коэффициента управляемости диэлектрической проницаемости электрическим полем, в том числе и при повышенных значениях диэлектрической проницаемости (выше 110), а также обеспечение повышения значения коэффициента управляемости диэлектрической проницаемости электрическим полем при увеличении температуры окружающей среды (в пределах диапазона рабочих температур электронных приборов).The objective of the present invention is to reduce the dielectric loss, increase the coefficient of controllability of the dielectric constant of the electric field, including at higher values of the dielectric constant (above 110), as well as provide an increase in the coefficient of controllability of the dielectric constant of the electric field with increasing ambient temperature (within operating temperature range of electronic devices).

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что керамический композитный материал для электронных приборов, включающий BaTiO3, SrTiO3 дополнительно содержит твердый раствор барий-лантаноидного тетратитаната общей формулы:According to the invention, this problem is solved due to the fact that the ceramic composite material for electronic devices, including BaTiO 3 , SrTiO 3 additionally contains a solid solution of barium-lanthanide tetratitanate of the general formula:

(BaI-XSrx)Ln2Ti4O12, где(Ba IX Sr x ) Ln 2 Ti 4 O 12 , where

0,2≥х≥0, a Ln - лантаноид из ряда: Nd-Sm,0.2≥x≥0, a Ln is a lanthanide from the series: Nd-Sm,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:in the following ratio of components, wt.%:

BaTiO3 - 40-60BaTiO 3 - 40-60

SrTiO3 - 20-30SrTiO 3 - 20-30

(BaI-XSrx)Ln2Ti4O12 - остальное(Ba IX Sr x ) Ln 2 Ti 4 O 12 - the rest

Керамический композитный материал дополнительно может содержать BaTi4O9 в количестве 1-5%; керамический композитный материал дополнительно может содержать Nd2O3·3TiO2 в количестве 5-25%.The ceramic composite material may additionally contain BaTi 4 O 9 in an amount of 1-5%; ceramic composite material may additionally contain Nd 2 O 3 · 3TiO 2 in an amount of 5-25%.

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."

Реализация отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, приведенными в ограничительной части формулы изобретения) обеспечивает получение важных новых свойств керамического композитного материала для электронных приборов.The implementation of the distinguishing features of the invention (in conjunction with the characteristics given in the restrictive part of the claims) provides important new properties of the ceramic composite material for electronic devices.

Диэлектрические потери значительно уменьшаются в сравнении с прототипом даже на сверхвысоких частотах: от 0,0042 до 0,0075 при 11 ГГц, от 0,0001 до 0,0004 при частоте 1 МГц. Это обеспечивает резкое снижение собственных шумов электронных приборов, соответственно, увеличение их чувствительности, а также возможность повышения рабочих частот приборов. Коэффициент Т управляемости диэлектрической проницаемости электрическим полем увеличивается и составляет от 5 до 21% при Е=1,8 в/мкм и температуре окружающей среды t°=25°С и от 6 до 44% - при Е=1,8 в/мкм при t°=50°С.Dielectric losses are significantly reduced in comparison with the prototype even at ultrahigh frequencies: from 0.0042 to 0.0075 at 11 GHz, from 0.0001 to 0.0004 at a frequency of 1 MHz. This provides a sharp decrease in the intrinsic noise of electronic devices, respectively, an increase in their sensitivity, as well as the possibility of increasing the operating frequencies of devices. The coefficient of controllability of the dielectric constant of the electric field increases and is from 5 to 21% at E = 1.8 V / μm and ambient temperature t ° = 25 ° C and from 6 to 44% at E = 1.8 V / μm at t ° = 50 ° C.

Увеличение значения Т обеспечивает возможность улучшения перестройки частоты приборов при невысоких управляющих напряжениях.Increasing the value of T provides the opportunity to improve the tuning frequency of the devices at low control voltages.

Следует также отметить, что настоящее изобретение обеспечило совершенно неожиданный, парадоксальный эффект: в то время как для всех известных керамических композитных материалов для электронных приборов характерно резкое снижение значения Т и увеличение tgδ при увеличении температуры окружающей среды, заявленная композиция обеспечивает повышение Т при сохранении низких значений с увеличением температуры. Это позволяет исключить необходимость наличия термостабилизации, обеспечивает улучшение параметров электронных приборов.It should also be noted that the present invention provided a completely unexpected, paradoxical effect: while all known ceramic composite materials for electronic devices are characterized by a sharp decrease in the value of T and an increase in tanδ with increasing ambient temperature, the claimed composition provides an increase in T while maintaining low values with increasing temperature. This eliminates the need for thermal stabilization, provides improved parameters of electronic devices.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».The applicant has not found any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, indicates that this technical solution meets the criterion of "inventive step".

Керамический композитный материал согласно настоящему изобретению получают следующим образом. Исходные компоненты: BaTiO3 и SrTiO3 смешивают с остальными компонентами в заданных соотношениях в вибромельницах в течение 3 часов до получения порошка с удельной поверхностью 1-2 м2/г. Затем изготавливают методом гидравлического прессования дисковые образцы при удельном давлении 0,8-1 Т/см2. Полученные образцы спекают в электрической печи при температурах в интервале от 1260 до 1420°С в течение 3-5 ч до достижения нулевого водопоглощения.The ceramic composite material according to the present invention is prepared as follows. The starting components: BaTiO 3 and SrTiO 3 are mixed with the remaining components in predetermined proportions in vibratory mills for 3 hours to obtain a powder with a specific surface area of 1-2 m 2 / g. Then, disk samples are produced by hydraulic pressing at a specific pressure of 0.8-1 T / cm 2 . The obtained samples are sintered in an electric furnace at temperatures in the range from 1260 to 1420 ° C for 3-5 hours until zero water absorption is achieved.

Для измерения электрических параметров образцов на высоких частотах их покрывают содержащей серебро пастой, которую вжигают при t°=840±20°С, в результате чего образуются электроды. При сверхвысоких частотах измерения не требуют формирования электродов и осуществляются методом волноводно-диэлектрического резонатора по стандартной методике, зарегистрированной в Государственном реестре Российской Федерации (МИ 00173-2000).To measure the electrical parameters of samples at high frequencies, they are coated with a silver-containing paste, which is burned at t ° = 840 ± 20 ° C, resulting in the formation of electrodes. At ultrahigh frequencies, the measurements do not require the formation of electrodes and are carried out by the method of a waveguide-dielectric resonator according to the standard procedure registered in the State Register of the Russian Federation (MI 00173-2000).

Для измерения коэффициента управляемости диэлектрической проницаемости электрическим полем электроды формируют путем вакуумного напыления меди.To measure the controllability coefficient of dielectric constant by an electric field, electrodes are formed by vacuum deposition of copper.

Результаты испытания образцов заявленного материала приведены в таблице.The test results of the samples of the claimed material are shown in the table.

№ п/пNo. p / p Состав, мас.%Composition, wt.% εε tgδ на частотеtgδ at frequency Т, % Е=1,8 В/мкм при температуреT,% E = 1.8 V / μm at temperature BaTiO3 BaTiO 3 SrTiO3 SrTiO 3 (BaI-XSrX)Ln2Ti4O12 (Ba IX Sr X ) Ln 2 Ti 4 O 12 BaTi4O9 BaTi 4 O 9 Nd2O3·3ТiO2 Nd 2 O 3 · 3 TiO 2 1 МГц1 MHz 11 ГГц11 GHz 25°С25 ° C 50°С50 ° C 1one 4040 20twenty 4040 -- -- 485485 0,000150.00015 0,00560.0056 77 88 22 4545 2222 3333 -- -- 528528 0,000130.00013 0,00610.0061 99 1010 33 50fifty 2525 2525 -- -- 560560 0,000120.00012 0,00420.0042 1313 15fifteen 4four 5555 2727 18eighteen -- -- 600600 0,000180.00018 0,00520.0052 15fifteen 1616 55 6060 30thirty 1010 -- -- 650650 0,000450,00045 0,00750.0075 15fifteen 18eighteen 66 50fifty 2525 2424 1one -- 640640 0,000320,00032 0,00680.0068 18eighteen 2727 77 4545 2222 2929th 4four -- 760760 0,000110.00011 0,00560.0056 2121 4444 88 50fifty 2323 2222 55 -- 730730 0,000250,00025 0,00620.0062 11eleven 15fifteen 99 50fifty 2323 2222 -- 55 670670 0,000160.00016 0,00710.0071 88 1212 1010 50fifty 20twenty 15fifteen -- 15fifteen 655655 0,000450,00045 0,00680.0068 66 77 11eleven 50fifty 2525 2525 -- 2525 550550 0,000440,00044 0,00620.0062 55 66

При увеличении содержания BaTiO3 свыше 60 мас.% происходит значительное увеличение уровня диэлектрических потерь, при уменьшении содержания этого компонента ниже 40 мас.% снижается коэффициент Т управляемости.With an increase in the content of BaTiO 3 over 60 wt.%, A significant increase in the level of dielectric losses occurs, with a decrease in the content of this component below 40 wt.%, The coefficient of controllability T decreases.

При увеличении содержания SrTiO3 свыше 30 мас.% также снижается коэффициент Т, а при снижении содержания SrTiO3 ниже 20 мас.% возрастает уровень диэлектрических потерь материала.With an increase in the content of SrTiO 3 above 30 wt.%, The coefficient T also decreases, and with a decrease in the content of SrTiO 3 below 20 wt.%, The level of dielectric loss of the material increases.

Дополнительное введение BaTi4O9 или Nd2O3·3ТiO2 обеспечивает некоторое дальнейшее повышение коэффициента Т при сохранении низкого уровня диэлектрических потерь.The additional introduction of BaTi 4 O 9 or Nd 2 O 3 · 3TiO 2 provides some further increase in the coefficient T while maintaining a low level of dielectric loss.

Для реализации изобретения используются распространенные материалы и обычное заводское оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».To implement the invention, common materials and conventional factory equipment are used, which determines, according to the applicant, the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Claims (3)

1. Керамический композитный материал для электронных приборов, включающий BaTiO3, SrTiO3, отличающийся тем, что дополнительно содержит твердый раствор барий-лантаноидного тетратитаната общей формулы:1. Ceramic composite material for electronic devices, including BaTiO 3 , SrTiO 3 , characterized in that it further comprises a solid solution of barium-lanthanide tetratitanate of the General formula: (BaI-xSrx)Ln2Ti4O12, где(Ba Ix Sr x ) Ln 2 Ti 4 O 12 , where 0,2≥х≥0, a Ln - лантаноид из ряда: Nd-Sm,0.2≥x≥0, a Ln is a lanthanide from the series: Nd-Sm, при следующем соотношении компонентов, мас.%:in the following ratio of components, wt.%: BaTiO3 BaTiO 3 40-6040-60 SrTiO3 SrTiO 3 20-3020-30 (BaI-xSix)Ln2Ti4O12 (Ba Ix Si x ) Ln 2 Ti 4 O 12 ОстальноеRest
2. Керамический композитный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит BaTi4O9 в количестве 1-5%.2. The ceramic composite material according to claim 1, characterized in that it further comprises BaTi 4 O 9 in an amount of 1-5%. 3. Керамический композитный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит Nd2O3·3TiO2 в количестве 5-25%.3. The ceramic composite material according to claim 1, characterized in that it further comprises Nd 2 O 3 · 3TiO 2 in an amount of 5-25%.
RU2005128243/03A 2005-09-05 2005-09-05 Ceramic composite material RU2293717C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128243/03A RU2293717C1 (en) 2005-09-05 2005-09-05 Ceramic composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128243/03A RU2293717C1 (en) 2005-09-05 2005-09-05 Ceramic composite material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2293717C1 true RU2293717C1 (en) 2007-02-20

Family

ID=37863418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005128243/03A RU2293717C1 (en) 2005-09-05 2005-09-05 Ceramic composite material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2293717C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571478C1 (en) * 2014-10-21 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Composition for producing barium-strontium titanate ferroelectric material
RU2751527C1 (en) * 2020-10-22 2021-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Ferroelectric ceramic material based on barium strontium titanate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571478C1 (en) * 2014-10-21 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Composition for producing barium-strontium titanate ferroelectric material
RU2751527C1 (en) * 2020-10-22 2021-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Ferroelectric ceramic material based on barium strontium titanate

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
US8575052B2 (en) Dielectric ceramic, method for producing dielectric ceramic, and electronic component
US8067324B2 (en) Low dielectric loss ceramic ferroelectric composite material
US20190092692A1 (en) Dielectric ceramic composition and electronic component
WO2007119494A1 (en) Dielectric ceramic composition
RU2293717C1 (en) Ceramic composite material
US5272122A (en) BaO-xTiO2 dielectric ceramic composition
RU2422404C1 (en) Ceramic ferroelectric composite material with low dielectric loss
US5262370A (en) Dielectric ceramic compositions
JP2554478B2 (en) Microwave dielectric porcelain composition
KR20020050099A (en) Dielectric ceramic composition for high frequency and dielectric resonator
JP3843176B2 (en) Dielectric ceramic composition for electronic devices
US4248727A (en) Dielectric ceramics
KR20050012134A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic electronic component
KR100339097B1 (en) Compositions of Microwave Dielectrics and Production Method thereof
Li et al. LOW-TEMPERATURE SINTERED(ZnMg) 2 SiO 4 MICROWAVE CERAMICS WITH TiO 2 ADDITION AND CALCIUM BOROSILICATE GLASS
KR100434004B1 (en) High Frequency Dielectric Composition
JP7315902B2 (en) Dielectric porcelain composition and electronic parts
Sabóia et al. Composite screen‐printed thick films for high dielectric constant devices: Bi4Ti3O12–CaCu3Ti4O12 films
JP3699598B2 (en) Dielectric porcelain composition
KR100225881B1 (en) Compositions of ceramic dielectrics
JPH0532891B2 (en)
KR20040078525A (en) Dielectric Ceramic Compositions for High Frequency Applications
KR101589687B1 (en) Dielectric Ceramic Compositions for High Frequency and the Manufacturing Method of the Same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080906

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20090710