RU2624475C1 - Керамический материал - Google Patents
Керамический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624475C1 RU2624475C1 RU2016119866A RU2016119866A RU2624475C1 RU 2624475 C1 RU2624475 C1 RU 2624475C1 RU 2016119866 A RU2016119866 A RU 2016119866A RU 2016119866 A RU2016119866 A RU 2016119866A RU 2624475 C1 RU2624475 C1 RU 2624475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic material
- dielectric
- dielectric constant
- mgo
- zno
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
- C04B2235/3265—Mn2O3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- 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
- C04B35/16—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 silicates other than clay
- C04B35/18—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 silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/15—Ceramic or glass substrates
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к материалам, предназначенным для использования в высокочастотном и сверхвысокочастотном диапазонах. Предлагаемый керамический материал содержит следующие компоненты, вес. %: MgO 6,2-13,0; Al2O3 23,4-33,3; ZnO 1,3-12,5; Mn2O3 1,2-12,1; SiO2 - остальное. Технический результат изобретения - получение керамического материала с низким уровнем диэлектрических потерь tgδε ≤4⋅10-4, при сохранении низкой величины диэлектрической проницаемости ε΄ 4,0±0,2 и влагопоглощения ≤0,1%. Предлагаемый материал позволит расширить номенклатуру материалов и создаваемых на их основе современных высокодобротных радиоэлектронных устройств. 9 пр., 2 табл.
Description
Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания керамических материалов с низкой диэлектрической проницаемостью и малыми диэлектрическими потерями, предназначенных для использования в высокочастотном и сверхвысокочастотном диапазонах для изготовления широкого класса приборов электронной техники.
Основными характеристиками керамических материалов являются:
- заданная величина действительной составляющей комплексной диэлектрической относительной проницаемости на функциональной частоте - ε';
- тангенс угла диэлектрических потерь - tgδε,
- плотность материала, г/см3 - ρ,
- влагопоглощение, % - W.
Для повышения добротности высокочастотных микроволновых приборов керамический материал должен обладать уменьшенными диэлектрическими потерями (tgδε≤4⋅10-4), плотностью, близкой к теоретической, и минимальным влагопоглощением (≤0,1%).
В настоящее время почти отсутствуют плотные керамические материалы с диэлектрической проницаемостью ниже чем ε'=4,7 и малыми диэлектрическими потерями.
Известен отечественный органический диэлектрик СТ-4 с ε'=4 (ОСТ4ГО.023.600), но по сравнению с керамическими диэлектриками, их диэлектрические потери гораздо выше, а температура размягчения очень низкая (~200 С°). Эти факторы ограничивают их применение в СВЧ приборах.
Известен также отечественный аналог керамического материала 5К (каталог АО «НИИ» Феррит-Домен») с низкими диэлектрическими потерями, но значение диэлектрической проницаемости ε' выше заявляемого.
Среди зарубежных аналогов известен патент США №6.440.883, в котором предложен основной состав керамики MgO-Al2O3-SiO2, дополнительно материал содержит окислы щелочных металлов, таких как K2O в количестве не более 0,1% от общей массы керамики. Присутствие окислов щелочных металлов, образуя стеклофазу, способствуют снижению температуры спекания до 1450°С. Положительным результатом помимо снижения температуры спекания, является также уменьшение диэлектрических потерь на отдельных составах. Среди примеров различного состава приводится также керамический материал с диэлектрическими свойствами: ε'=4,8 и tgδε=4⋅10-4, по своим свойствам соответствующий отечественному керамическому материалу 5К, разработанному ранее.
В отечественном патенте №2581860 (патентообладатель ОАО «НИИ «Феррит-Домен») предложен керамический материал на основе окислов MgO, Al2O3, ZnO, SiO2, обладающий низким значением диэлектрической проницаемости ε'≤4,2, но имеющий повышенные диэлектрические потери tgεδ=7⋅10-4.
Параметры рассмотренных аналогов приведены в таблице 1.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является керамический материал по патенту №2581860, взятый в качестве прототипа.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении керамического материала с низким уровнем диэлектрических потерь ≤4⋅10-4, при сохранении низкой величины диэлектрической проницаемости 4,0±0,2 и влагопоглощения ≤0,1%.
Для достижения технического результата предлагается керамический материал, который содержит в качестве базового состава оксиды магния, алюминия, кремния и цинка, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид марганца, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Оксид магния (MgO) - 13,0-6,2
Оксид алюминия (Al2O3) - 33,3-23,4
Оксид цинка (ZnO) - 1,3-12,5
Оксид марганца (Mn2O3) - 1,2-12,1
Оксид кремния (SiO2) – остальное.
Предлагаемый керамический материал получают по следующей технологии.
Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, перемешиваются в дистиллированной воде в шаровой мельнице в течение 20-24 часов при соотношении масса : шары : вода (м:ш:в), равным 1:2:2,5. В качестве мелющих тел используются высокоплотные алундовые цилиндры диаметром и высотой 12 мм. Высушенную смесь протирают через капроновые сита и синтезируют при температуре 1280-1300°С в течение 4-6 часов на воздухе. После чего шихта подвергается мокрому помолу по режиму, описанному выше.
Пресс-порошок готовится путем введения 1/5 части от веса шихты 1,5% раствора метилцеллюлозы. Спрессованные при удельном давлении 1 т/см2 образцы спекаются на воздухе при температуре 1240-1400°С в течение 2-4 часовой выдержки.
На спеченных образцах измерялись следующие параметры: плотность, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери и влагопоглощение.
Плотность ρ определялась методом гидростатического взвешивания. Действительная составляющая комплексной диэлектрической относительной проницаемости (ε') и тангенс угла диэлектрических потерь (tgδε) измерялись резонансным методом на частоте 6,5 ГГц на шлифованных дисках диаметром 20÷24 мм и толщиной 2÷3 мм, полученных в результате спекания образцов. Влагопоглощение W рассчитывают по формуле:
где q0 - первоначальный вес, q1 - вес после 24 ч погружения в дистиллированную воду.
Примеры полученной керамики, их химической состав и электрофизические свойства приведены в таблице 2.
В примерах №1, 2, 3, 4, 5 даны химические составы в пределах заявленных процентных соотношений и соответствующие им электрофизические свойства, полученные в результате испытаний по стандартным методикам.
Пример №6. Увеличение содержания MgO и уменьшение ZnO, по сравнению с заявленными пределами, приводит к росту диэлектрической проницаемости.
Пример №7. Уменьшение содержания MgO и увеличение ZnO, по сравнению с заявленными пределами, приводит к увеличению диэлектрических потерь.
Пример №8. Увеличение содержания Al2O3 и уменьшение Mn2O3, по сравнению с заявленными пределами, приводит к увеличению диэлектрической проницаемости и росту диэлектрических потерь.
Пример №9. Уменьшение содержания Al2O3 и увеличение Mn2O3 по сравнению с заявленными пределами, приводит к увеличению диэлектрических потерь, кроме того, становится невозможным получить хорошо спеченный материал, поэтому возрастает влагопоглощение.
Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения тематического плана предприятия «Исследование возможности получения керамического материала с диэлектрической проницаемостью ε'=4±0,2 и tgδε≤4⋅10-4».
В дальнейшем при соответствующей технологической отработке будет выпущена документация на данный керамический материал марки 4К.
Создание керамического материала с малыми диэлектрическими потерями и с низкой диэлектрической проницаемостью позволит расширить номенклатуру материалов и создаваемых на их основе современных высокодобротных радиоэлектронных устройств.
Claims (2)
- Керамический материал, содержащий оксид магния, алюминия, кремния и цинка отличающийся тем, что он содержит оксид марганца при следующем соотношении компонентов, вес.%:
-
Оксид магния (MgO) 13,0-6,2 Оксид алюминия (Al2O3) 33,3-23,4 Оксид цинка (ZnO) 1,3-12,5 Оксид марганца (Mn2O3) 1,2-12,1 Оксид кремния (SiO2) Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119866A RU2624475C1 (ru) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Керамический материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119866A RU2624475C1 (ru) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Керамический материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624475C1 true RU2624475C1 (ru) | 2017-07-04 |
Family
ID=59312665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119866A RU2624475C1 (ru) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Керамический материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624475C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0232587A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Iwaki Glass Kk | 回路基板用組成物及びそれを使用した電子部品 |
JP2000327410A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-28 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物及び非放射性誘電体線路 |
RU2581860C1 (ru) * | 2015-03-17 | 2016-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Керамический материал с низкой диэлектрической проницаемостью |
-
2016
- 2016-05-23 RU RU2016119866A patent/RU2624475C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0232587A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Iwaki Glass Kk | 回路基板用組成物及びそれを使用した電子部品 |
JP2000327410A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-28 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物及び非放射性誘電体線路 |
RU2581860C1 (ru) * | 2015-03-17 | 2016-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Керамический материал с низкой диэлектрической проницаемостью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106673642B (zh) | 一种巨介电低损耗ccto基陶瓷材料及其制备方法 | |
CN1117707C (zh) | 可低温烧结的低损耗介质陶瓷组合物及其制备方法 | |
CN103922714B (zh) | 一种低介电常数多层电容器瓷料及其制备方法 | |
CN103435946A (zh) | 一种聚四氟乙烯复合微波陶瓷基板的制备方法 | |
Wang et al. | Low-Temperature Sintering Li 3 Mg 1.8 Ca 0.2 NbO 6 Microwave Dielectric Ceramics with LMZBS Glass | |
Sayyadi-Shahraki et al. | Microwave dielectric properties and chemical compatibility with silver electrode of Li2TiO3 ceramic with Li2O–ZnO–B2O3 glass additive | |
CN104310986B (zh) | 一种高介电常数温度稳定型陶瓷电容器介质材料 | |
CN111925187A (zh) | 一种无铅高压中温烧结的锶铋钛基介质材料及制备方法 | |
Lisachuk et al. | Study of technological features of celsian ceramics creation | |
CN104098327B (zh) | 电介质陶瓷组合物、电介质陶瓷、电子部件以及通信设备 | |
CN107805067B (zh) | 一种零频率温度系数及超低损耗的低介电常数微波介质陶瓷及其制备方法 | |
CN100424038C (zh) | 一种低温烧结高频热稳定介质陶瓷及其制备方法 | |
RU2624475C1 (ru) | Керамический материал | |
CN104003716B (zh) | 一种抗还原低温烧结高频热稳定介质陶瓷及其制备方法 | |
CN102093053A (zh) | 一种新型中温烧结微波介质陶瓷材料 | |
RU2581860C1 (ru) | Керамический материал с низкой диэлектрической проницаемостью | |
CN105272192A (zh) | 一种低介电常数ag特性多层瓷介电容器瓷料及其制备方法 | |
CN108503353B (zh) | 一种复合磷酸盐系微波介质陶瓷及其制备方法 | |
JP2009023895A (ja) | セラミックス基板及びその製造方法 | |
CN104108930B (zh) | 一种在350℃以上使用的高温稳定型介电陶瓷及其制备方法 | |
CN106866143B (zh) | 微波复相陶瓷AWO4-TiO2及其制备方法 | |
CN113548887A (zh) | 一种钛酸盐系微波介质陶瓷及其制备方法 | |
JPS5884179A (ja) | マイクロ波用誘電体磁器組成物 | |
CN109796136B (zh) | 一种BLMT玻璃与Li2Zn3Ti4O12陶瓷复合的低温共烧陶瓷材料及其制备方法 | |
CN107935588B (zh) | 微波调谐器件用钛酸锶钡介质材料 |