RU2293717C1 - Ceramic composite material - Google Patents
Ceramic composite material Download PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
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.
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)
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)
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 |
-
2005
- 2005-09-05 RU RU2005128243/03A patent/RU2293717C1/en active IP Right Revival
Cited By (2)
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 |