Диэлектрический керамический материал для СВЧ резонаторов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СВЧ РЕЗОНАТОРОВ(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Акимов Александр Иванович Савчук Галина Казимировна(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Диэлектрический керамический материал для СВЧ резонаторов, содержащий титанат висмута 227 и оксид титана 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксид кобальтапри следующем соотношении компонентов, мас.227 93-98 2 1,7-5,0 Изобретение относится к области получения керамических материалов и может быть использовано для изготовления элементов и узлов, применяющихся в СВЧ - электронике,преимущественно для СВЧ диэлектрических резонаторов. Известен керамический материал для изготовления диэлектрических резонаторов, состоящий из-- 23 1. Недостатком данного материала является низкое значение относительной диэлектрической проницаемости. При этом за последние годы значительно выросла цена пятиокиси тантала, что не позволяет использовать керамический материал в массовом производстве. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является диэлектрический материал на основе 227- 2 - 2 2. Недостатком материала является то, что он имеет недостаточно высокую (8598) относительную диэлектрическую проницаемость, относительно высокие диэлектрические потери (тангенс угла диэлектрических потерь (0,9-310-4 и относительно высокий температурный коэффициент резонансной частоты 0 -8) /С. Задачей предполагаемого изобретения является улучшение технических характеристик материала за счет увеличения значений относительной диэлектрической проницае 11570 1 2009.02.28 мости, уменьшения диэлектрических потерь и температурного коэффициента резонансной частоты. Предложен диэлектрический керамический материал для СВЧ резонаторов, содержащий титанат висмута в виде 227 и оксид титана 2. Новым является то, что он содержит дополнительно оксид кобальтапри следующем соотношении компонентов, мас.227 93,0-98,0 2 1,7-5,0 0,2-2,0. Сущность изобретения состоит в следующем в смесь из предварительно синтезированного соединения 227 и оксида 2, взятых в необходимом соотношении, дополнительно вводится . В порошки добавляется этиловый спирт до получения консистенции густой сметаны. Полученная смесь перетирается в яшмовой или агатовой ступке в течение 60 минут. Перетертый порошок прессуется в таблетки при давлении 0,1 ГПа. Синтез образцов проводится в электрической печи в атмосфере воздуха в алундовых тиглях при температуре 1150 С в течение 4 часов. После синтеза керамического материала производится измельчение, смешивание и помол. Затем полученная смесь формовалась в диски, обжиг которых производился в электропечах при температурах 1220 в течение 6 часов. Полученные керамические образцы имели высокую плотность(98 от теоретической). Конкретными примерами заявляемого материала, иллюстрирующими изобретение, являются следующие составы Компонент, мас.Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Прототип 227 96,20 95,80 98,00 93,00 92,70 91,6896,72 2 3,70 4,00 1,70 5,00 5,20 0,280,32 2 3,008,00 0,10 0,20 0,30 2,00 2,10 Свойства керамического материала подтверждаются результатами экспериментальной проверки, данные о которых приведены в таблице. Составы керамического материала Характеристики керамического матеЗаявляемые Прототип риала Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 Относительная диэлектрическая про 95 116 130 122 110 8598 ницаемость Тангенс угла диэлектрических по 4 2 0,6 0,83 1,6 0,93 терь, (10-4) Температурный коэффициент резо 5-8 0 -8 нансной частоты,/С Как следует из таблицы, предлагаемый керамический материал в сравнении с прототипом позволяет повысить диэлектрическую проницаемость на 32,7 , увеличить добротность резонатора на 40 , обеспечивает возможность получения температурного коэффициента резонансной частоты, значения которого близки к нулю. Это свидетельствует о преимуществах предлагаемого керамического материала предназначенного для СВЧ диэлектрических резонаторов. Анализ результатов исследования характеристик керамических образцов с различными добавкамипоказывает, что наилучшие показатели имеет остав 3. Оптимальность состава предлагаемого материала под 2 11570 1 2009.02.28 тверждается тем, что при введении добавкиболее максимального количества 2,00 мас.(состав 5) происходит рост температурного коэффициента резонансной частоты, уменьшаются добротность (растет тангенс угла диэлектрических потерь) и значение диэлектрической проницаемости, а при введении его менее минимального количества(состав 1) 0,20 мас.уменьшается значение диэлектрической проницаемости и увеличивается тангенс угла диэлектрических потерь. Экспериментально установлено, что наилучший технический результат достигается при заявляемом соотношении компонентов материалов. Он обеспечивает достижение высоких значений диэлектрической проницаемости (116130), низких значений диэлектрических потерь (0,6210-4) и температурного коэффициента резонансной частоты (0-5 /С). Технология изготовления керамического материала проста, экологически безопасна и промышленно применима. Практическое применение заявляемого керамического материала для изготовления элементов и узлов СВЧ электроники обеспечивает высокую эффективность диэлектрических резонаторов и их низкую себестоимость. В настоящее время разработан состав керамического материала, а также изготовлены опытные партии материала и изделий из него и проведены их испытания, результаты которых подтверждают получение технического результата. Источники информации 1.-//. - 2001. - 44. - . 1-100. 2. Патент 9812. Керамический материал, преимущественно для СВЧ диэлектрических резонаторов. 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3