RU2687681C1 - Ceramic material - Google Patents
Ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687681C1 RU2687681C1 RU2018123071A RU2018123071A RU2687681C1 RU 2687681 C1 RU2687681 C1 RU 2687681C1 RU 2018123071 A RU2018123071 A RU 2018123071A RU 2018123071 A RU2018123071 A RU 2018123071A RU 2687681 C1 RU2687681 C1 RU 2687681C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic material
- dielectric
- filters
- equipment
- tgδ
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- 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
- C04B35/10—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 aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
- 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
- C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к материалам микроволновой техники, которые могут быть использованы при производстве термостабильных керамических резонаторов, фильтров, антенных подложек и прочих электронных СВЧ компонентов. К характеристикам этих материалов предъявляются высокие требования: фиксированное значение диэлектрической проницаемости -ε' в зависимости от частоты применения; низкие диэлектрические потери - tgδε или добротность - Q=1/tgδε и минимальный температурный коэффициент частоты - ТКЧ (ТКЧ~-1/ТКε). Для важнейшего частотного диапазона беспроводной мобильной и спутниковой связи (0,7-13,8 ГГц) дальнейшая миниатюризация микроволновых систем может быть достигнута при использовании термостабильной керамики с ε'~19-21 и малыми диэлектрическими потерями tgδε<3⋅10-4.The invention relates to materials of microwave technology, which can be used in the manufacture of thermostable ceramic resonators, filters, antenna substrates and other electronic microwave components. High requirements are imposed on the characteristics of these materials: a fixed value of dielectric constant -ε 'depending on the frequency of use; low dielectric losses - tgδ ε or Q-factor - Q = 1 / tgδ ε and the minimum temperature coefficient of frequency - TSCP (TSCP ~ -1 / TKε). Wireless and mobile satellite communications for important frequency range (0,7-13,8 GHz) microwave systems further miniaturization can be achieved using a thermostable ceramic ε '~ 19-21 and low dielectric loss tgδ ε <3⋅10 -4.
Известна керамика с необходимым значением диэлектрической проницаемости и малыми диэлектрическими потерями в составе твердых растворов MgTiO3-CaTiO3 [Каталог АО «НИИ «Феррит-Домен»]. Например, марка 20МСТ характеризуется следующими параметрами: ε'=20±1; tgδε=2⋅10-4; τf=(0±20)⋅10-6 1/град. Однако этот материал имеет высокое значение температурного коэффициента. Другой материал состава Ba(Mg1/3Ta1/3)O3 описан в [Japanese Joumal of Applied Physics V. 21; №10(1982 г)] имеет следующие параметры: ε'=25; tgδε=6⋅10-4(f=10 ГГц) и τf=+21/град. На основании этих исследований разработана марка КТ-24 [Каталог АО «НИИ «Феррит-Домен»], которая имеет оптимальное сочетание основных параметров: малые диэлектрические потери - tgδε=2⋅10-4 и ТКЧ=(0±10)⋅10-6 1/град. Однако диэлектрическая проницаемость данной марки имеет более высокое (ε'=24-25) значение. В предлагаемом изобретении ставится задача получения материала с ε'=20±1.Known ceramics with the required dielectric constant and low dielectric losses in the composition of solid solutions MgTiO 3 -CaTiO 3 [Catalog of JSC "Research Institute" Ferrite-Domain "]. For example, the 20МСТ brand is characterized by the following parameters: ε '= 20 ± 1; tgδ ε = 2⋅10 -4 ; τ f = (0 ± 20) ⋅10 -6 1 / deg. However, this material has a high temperature coefficient. Another material of the composition Ba (Mg 1/3 Ta 1/3 ) O 3 is described in [Japanese Joumal of Applied Physics V. 21; No. 10 (1982 g)] has the following parameters: ε '= 25; tgδ ε = 6⋅10 -4 (f = 10 GHz) and τ f = + 21 / deg. Based on these studies, the KT-24 brand was developed [Catalog of Ferrite-Domain Research and Development Institute], which has the optimal combination of basic parameters: low dielectric losses —tgδ ε = 2⋅10 –4 and DCCH = (0 ± 10) ⋅10 -6 1 / deg. However, the dielectric constant of this brand has a higher (ε '= 24-25) value. In the present invention, the task of obtaining material with ε '= 20 ± 1.
Известен термостабильный материал [патент №7754634, США, 2010 г.], содержащий оксиды кальция, алюминия, титана и редкоземельные окислы самария или неодима, синтез которого проходит при очень высокой температуре Т≥1500 град. Приведены, его диэлектрические параметры: δ'18÷25, τf=(0±10)⋅10-6 1/град и tgδε≤2⋅10-4 на частоте 10 ГГц. К недостаткам этого материала можно отнести большие энергозатраты и высокую (в 3-4 раза) стоимость оксидов Nd2O3 и Sm2O3 по сравнению с Cd2O3.Этот патент является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков и достигаемому результату и взят нами за прототип.Known thermostable material [patent No. 7754634, USA, 2010], containing oxides of calcium, aluminum, titanium and rare earth oxides of samarium or neodymium, the synthesis of which takes place at a very high temperature T≥1500 degrees. Its dielectric parameters are given: δ'18 ÷ 25, τ f = (0 ± 10) ⋅10 -6 1 / deg and tgδ ε ≤2⋅10 -4 at a frequency of 10 GHz. The disadvantages of this material include the high energy consumption and the high (3-4 times) cost of Nd 2 O 3 and Sm 2 O 3 oxides as compared to Cd 2 O 3. This patent is the closest analogue of the claimed invention in terms of essential features and achieved result and taken as a prototype.
Технический результат данного изобретения заключается в получении термостабильного керамического материала с ТКЧ=(0±6)⋅10-6 град-1 с малыми диэлектрическими потерями tgδε≤2,5⋅10-4 при сохранении величины диэлектрической проницаемости ε'=20±1.The technical result of the present invention is to obtain a thermostable ceramic material with DC = (0 ± 6) ⋅10 -6 deg -1 with low dielectric losses tgδ ε ≤ 2.5 × 10 -4 while maintaining the value of dielectric constant ε '= 20 ± 1 .
Для достижения технического результата предлагается керамический материал, который отличается тем, что в исходных компонентах содержится оксид гадолиния, а также иным соотношением оксидов, что обеспечивает получение термостабильного керамического материала с малыми потерями при сохранении диэлектрической проницаемости на уровне 20±1, при следующем соотношении компонентов, вес %:To achieve a technical result, a ceramic material is proposed, which differs in that the initial components contain gadolinium oxide, as well as a different ratio of oxides, which ensures a thermostable ceramic material with low losses while maintaining the dielectric constant at 20 ± 1, with the following ratio of components, weight %:
Оксид кальция (СаО) - 19,9÷25,0Calcium oxide (CaO) - 19.9 ÷ 25.0
Оксид гадолиния (Gd2O3) - 53,8÷62,0Gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) - 53.8 ÷ 62.0
Оксид алюминия (Al2O3) - 15,2÷17,4Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) - 15.2 ÷ 17.4
Оксид титана (TiO2) - остальное.Titanium oxide (TiO 2 ) - the rest.
Предлагаемый керамический материал получают по следующей технологии. Исходные компоненты, взятые в необходимых соотношениях, тщательно перемешивают алундовыми мелющими телами в дистиллированной воде в течение 20-24 часов. Высушенную смесь протирают через капроновое сито и синтезируют при температуре 1200-1250 град в течение 4-6 часов на воздухе. Измельчение шихты проводят по режиму, аналогичному первому помолу. Изделия прессуют при удельном давлении 1 т/см2 из пресс-порошка, используя в качестве связующего 1,5% раствор метилцеллюлозы, и обжигают при Т=1350-1380 град в течение 4 часов. Примеры получения керамического материала, их состав и свойства приведены в таблице 1.The proposed ceramic material receive according to the following technology. The initial components, taken in the required ratios, are thoroughly mixed with alundum grinding bodies in distilled water for 20-24 hours. The dried mixture is rubbed through a nylon sieve and synthesized at a temperature of 1200-1250 degrees for 4-6 hours in air. The grinding of the mixture is carried out according to the regime similar to the first grinding. Products are pressed at a specific pressure of 1 t / cm 2 from press powder, using a 1.5% methylcellulose solution as a binder, and calcined at T = 1350-1380 degrees for 4 hours. Examples of obtaining a ceramic material, their composition and properties are shown in table 1.
В примерах №1, 2, 3, 4 даны химические составы керамики в пределах заявленных процентных соотношениях и соответствующие им диэлектрические свойства. Из примеров видно, что достигнуты планируемые технические результаты.In examples No. 1, 2, 3, 4 given the chemical compositions of ceramics within the stated percentages and the corresponding dielectric properties. From the examples it is clear that the planned technical results have been achieved.
Пример №5. Увеличение содержания СаО и TiO2 и уменьшение содержания Al2O3 и Gd2O3 по сравнению с заявленными пределами приводит к увеличению ТКЧ и наблюдается тенденция увеличения диэлектрической проницаемости.Example number 5. The increase in the content of CaO and TiO 2 and the decrease in the content of Al 2 O 3 and Gd 2 O 3 in comparison with the stated limits leads to an increase in DC, and there is a tendency to increase the dielectric constant.
Пример №6. Уменьшение содержания СаО и TiO2 и увеличение содержания Al2O3 и Gd2O3 по сравнению с заявленными пределами приводит к снижению диэлектрической проницаемости и росту диэлектрических потерь.Example number 6. The decrease in the content of CaO and TiO 2 and the increase in the content of Al 2 O3 and Gd 2 O 3 compared with the stated limits leads to a decrease in dielectric constant and an increase in dielectric loss.
Предлагаемое изобретение было создано в процессе выполнения тематического плана предприятия «Разработка керамического материала с улучшенной термостабильностью с диэлектрической проницаемостью ε'=20±1 для серийного выпуска керамических фильтров». Создание нового материала расширит номенклатуру современных селективных устройств для перспективной радиоэлектронной аппаратуры.The present invention was created in the implementation of the thematic plan of the company "Development of a ceramic material with improved thermal stability with a dielectric constant ε '= 20 ± 1 for the mass production of ceramic filters." The creation of a new material will expand the range of modern selective devices for advanced electronic equipment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123071A RU2687681C1 (en) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123071A RU2687681C1 (en) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Ceramic material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2687681C1 true RU2687681C1 (en) | 2019-05-15 |
Family
ID=66578822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018123071A RU2687681C1 (en) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Ceramic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687681C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5652806A (en) * | 1979-10-05 | 1981-05-12 | Tdk Electronics Co Ltd | Microwave dielectric porcelain composition |
| JPH04282506A (en) * | 1991-03-12 | 1992-10-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Dielectric porcelain composition |
| RU2237038C2 (en) * | 1998-03-31 | 2004-09-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Fluorite-type ceramic material |
| EP1153896B1 (en) * | 2000-04-26 | 2006-07-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition, method for producing the same and device for communication apparatus using the same |
| JP4282506B2 (en) * | 2004-02-10 | 2009-06-24 | 株式会社日本触媒 | Sheets for civil engineering and construction |
| US7754634B2 (en) * | 2008-04-25 | 2010-07-13 | Zhejiang University | Low-loss microwave dielectric ceramic |
| RU2573601C1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Ferrite material |
| CN106927829A (en) * | 2017-03-25 | 2017-07-07 | 桂林理工大学 | A kind of yttrate high quality factor microwave dielectric ceramic |
-
2018
- 2018-06-25 RU RU2018123071A patent/RU2687681C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5652806A (en) * | 1979-10-05 | 1981-05-12 | Tdk Electronics Co Ltd | Microwave dielectric porcelain composition |
| JPH04282506A (en) * | 1991-03-12 | 1992-10-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Dielectric porcelain composition |
| RU2237038C2 (en) * | 1998-03-31 | 2004-09-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Fluorite-type ceramic material |
| EP1153896B1 (en) * | 2000-04-26 | 2006-07-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition, method for producing the same and device for communication apparatus using the same |
| JP4282506B2 (en) * | 2004-02-10 | 2009-06-24 | 株式会社日本触媒 | Sheets for civil engineering and construction |
| US7754634B2 (en) * | 2008-04-25 | 2010-07-13 | Zhejiang University | Low-loss microwave dielectric ceramic |
| RU2573601C1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Ferrite material |
| CN106927829A (en) * | 2017-03-25 | 2017-07-07 | 桂林理工大学 | A kind of yttrate high quality factor microwave dielectric ceramic |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108264348A (en) | A kind of high dielectric constant low loss microwave dielectric ceramics and preparation method thereof | |
| Hu et al. | Contrasting microwave dielectric properties of zircon-structured AEuV2O8 (A= Bi, La) ceramics | |
| RU2687681C1 (en) | Ceramic material | |
| JP2009023895A (en) | Ceramic substrate and its producing method | |
| JPH08295561A (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JP2736439B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| CN110746188B (en) | Microwave dielectric ceramic composition, preparation method and application thereof, microwave dielectric ceramic, preparation method and application thereof, and microwave device | |
| KR0173185B1 (en) | Dielectric ceramic composition for high frequency | |
| JP2759283B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JP3311928B2 (en) | Alumina sintered body for high frequency | |
| JP2001199763A (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JP2691302B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| KR100339097B1 (en) | Compositions of Microwave Dielectrics and Production Method thereof | |
| JP3067815B2 (en) | Microwave dielectric porcelain composition | |
| CN102584235A (en) | Low-consumption microwave medium ceramic | |
| JP2006273616A (en) | Dielectric ceramic composition | |
| JP2004002137A (en) | Low-loss alumina sintered compact and its manufacturing method | |
| JP2840673B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JP3481767B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JPS62283862A (en) | Dielectric ceramic composition for microwave | |
| JP2950672B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JP2899909B2 (en) | Microwave dielectric porcelain composition | |
| RU2500651C1 (en) | Ceramic material | |
| JP3324244B2 (en) | Dielectric porcelain composition | |
| JP2001302331A (en) | Dielectric ceramic composition |