Керамический материал, преимущественно для СВЧ диэлектрических резонаторов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ СВЧ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Акимов Александр Иванович Савчук Галина Казимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(57) Диэлектрический керамический материал для СВЧ-резонаторов, содержащий титанат висмута и оксид титана, отличающийся тем, что содержит титанат висмута формулы 227 и дополнительно содержит 2 при следующем соотношении компонентов,мас.227 91,68-96,72 2 0,28-0,32 2 3-8. Изобретение принадлежит к области получения керамических материалов, обладающих высоким значением диэлектрической проницаемости, низкими диэлектрическими потерями, близким к нулю коэффициентом резонансной частоты, и может быть использовано для изготовления элементов и узлов, применяющихся в СВЧ-электронике, преимущественно для СВЧ диэлектрических резонаторов. Известно, что низкие диэлектрические потери при высокой диэлектрической проницаемости могут быть получены на керамическом материале на основе пятиокиси тантала 1. Однако 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 материал на основе двойной системы титанат висмута в виде 2411-2 2. Существенным недостатком материала является то, что материал имеет недостаточно высокую (80) относительную диэлектрическую проницаемость, высокие диэлектри 9812 1 2007.10.30 ческие потерии (510-4) и высокий температурный коэффициент резонансной частоты(21 / С). Предлагаемый керамический материал позволяет устранить недостатки известных материалов такого же назначения и обеспечивает достижение более высокого значения диэлектрической проницаемости (98), получение частотно-независимой керамики с низкими диэлектрическими потерями и близким к нулю коэффициентом резонансной частоты. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом керамическом материале, преимущественно для СВЧ диэлектрических резонаторов, включающем титанат висмута и оксид титана, вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что материал содержит титанат висмута формулы 227 и дополнительно содержит 2 при следующих соотношениях компонентов, мас.227 91,68-96,72 2 0,28-0,32 2 3,0-8,0. Получение керамического материала осуществляется следующим образом. В смесь из исходных компонент 227 и 2, взятых в необходимом соотношении, дополнительно вводится 2. 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 С в течение 6 часов. Полученные керамические образцы имели высокую плотность (98 от теоретической). Конкретными примерами заявляемого материала, иллюстрирующими изобретение, являются следующие составы Компонент,мас.227 2 2 Свойства керамического материала подтверждаются результатами экспериментальной проверки, данные о которых приведены в таблице. Характеристики керамического материала Относительная диэлектрическая проницаемость Тангенс угла диэлектрических потерь, (10-4) Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости Составы керамического материала Заявляемые Состав 2 Состав 3 Состав 4 Состав 5 9812 1 2007.10.30 Как следует из таблицы, предлагаемый керамический материал в сравнении с прототипом позволяет повысить диэлектрическую проницаемость на 22,5 , снизить значения тангенса угла диэлектрических потерь на 82 , обеспечивает возможность получения, значения которого близки к нулю. Это свидетельствует о преимуществах предлагаемого керамического материала, предназначенного преимущественно для СВЧ диэлектрических резонаторов. Анализ результатов исследования характеристик керамических образцов с различными добавками 2 показывает, что наилучшие показатели имеет состав 3. Оптимальность состава предлагаемого материала подтверждается тем, что при введении добавки 2 более максимального количества 8 мас.(состав 5) происходит рост , ухудшается тангенс угла диэлектрических потерь, а при введении его менее минимального количества (состав 1) 2 мас.уменьшается значение диэлектрической проницаемости. Экспериментально установлено, что наилучший технический результат достигается при заявляемом соотношении компонентов материалов. Технология изготовления керамического материала проста и промышленно применима. Практическое применение керамического материала обеспечивает снижение трудоемкости получения материала и себестоимости СВЧ диэлектрических резонаторов на его основе. В настоящее время разработана рецептура и техпроцесс получения керамического материала заявляемого состава, 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. . , . , . ,2-23. . . . . 1993. . 32 .4584-4588 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3