Керамический материал

 

КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе тетратитаната бария, содержащийминерализатор.отличающии-с я тем, что, с целью снижения диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне и повьшения стабильности диэлектрических характеристик в диапазоне рабочих температур, он дополнительно содержит окись хрома в качестве стабилизатора, а в качестве минерализатора - окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:Окись алюминия 0,5 - 1,5Окись хрома 0,05 - 0,2ТетратитанатбарияОстальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 676096 (дц е С 04 В 35/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2166274/24-21 (22) 22.08.75 (46) 23.10,87, Бюл. М 39 (72) 3, В. Корякова, А. Г, Кондратов, В. Г. Хрящева, Л. А. Подзорова9

М. В. Ильинов и В. А, Краснов (53) 621.316(088,8) .(56) Патент США Р 2643192, кл. 10639, 1953. (54)(57) КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе тетратитаната бария, содержащий минерализатор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне и повышения стабильности диэлектрических характеристик в диапазоне рабочих температур, он дополнительно содержит окись хрома в качестве стабилизатора, а в качестве минерализатора — окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Окись алюминия 0 5 — 1,5

Окись хрома O O5 — 0,2

Тетратитанат бария Остальное

676096

Изобретение относится к области изготовления изделий из керамических материалов-, применяющихся в радв.о- и электронной технике, в частности, Б для изготовления диэлектрических подложек интегральных схем.

Известны керамические материалы, содержащие титанаты окислов шелочноземельных металлов, преимущественно !О тетратитанат бария, включающий добавки окиси цинка, окиси циркония,, окиси кадмия, двуокиси бериллия, Эти керамические материалы имеют значительные диэлектрические потери в области сверхвысоких частот,, не позволяют получить высокий класс чистоты обработки поверхности при изго-товлении диэлектрической подложки, Известен керамический материал, содержащий тетратитанат бария и в качестве минерализатора — триосновной фосфат кальция в количестве 2%,. кото;рый обеспечивает расширение диагIB.çîна температуры спекания керамическо,го материала, так как тетратитанат, :бария имеет очень узкий диапазон тем пературы спекания, что приводит к плавлению керамики и невозможности получения изделия.

Применение флюса — триосновного фосфата кальция не позволяет полу— чить материал, отвечающий техни:ес ким требованиям по чистоте поверхности диэлектрической подложки, низ— ким значением диэлектрических хе.рак— теристик и стабильным значением их в диапазоне рабочих температур, ром. !

6 Полученный керамический материал обладает стабильным значением диэлектрических характеристик в диапазоне температур от 0 С до 250 C, .низкими диэлектрическими г:отерями в СВЧ диа2g пазоне и способностью к механи-- еской обработке выше 12 класса чистоты поверхности.

В табл, приведены сравнительные характеристики известного и предло28 женного керамического материала, со держащего в следующих трех вариантах указанные компоненты, мас.%:

Т„ Окись алюминия 0,5

Окись хрома 0 05

36 Тетратитанат бария

Остальное до

1,0

0,1

IT. Окись алюминия

Окись хрома

Тетратитанат бария

Остальное до

1,5

0,2

I l 1 . О кис ь алюминия

Окись хрома

Тетратитанат бария

Остальное до

Пример изготовления предлагаемого керамического материала, Берут тетратитанат бария, измельченный.до удельной поверхности, равной 5000 — 6000 см /г, тонко измельченные добавки Л120 ., Сг20з и тщательно перемешивают в шаровой мель50 нице в -ечение 10 — 1 2 ч до полного . прохождения через сито 10000отв,/см

Образцы (например, пластины размером 60хч8 30x24) изготавливают методом прессования массы, пластифицированной поливиниловым спиртом 6%— ной концентрации, введенном в количестве 8% от массы сухого порошка. удельное давление прессования 800—

1000 кг/см . Процесс спекания прово2

Цель изобретения — снижение диэлектрических потерь в СВЧ вЂ” диапазоне и повышение стабильности диэлектрических характеристик в диапазоне рабочих температур — достигается тем, что керамический материал íа основе тетратитаната бария, содержащий минерализатор, он дополнительно содержит окись хрома в качестве стабилизатора, а в качестве минерализатора окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Окись алюминия 0,5 — l 5

Окись хрома 0,05 — 0,2

Тетратитанат бария Остальное, Введение окиси алюминия в количестве от 0,5 до 1,5 мас,%, преимущественно 1,0 мас,%, позволяет расширить диапазон температуры спекания от 1320 до 1370 С, оптимальная температура спекания !340 С.

Введение окиси хрома в количестве от 0,05 до 0,2 ма< .% (оптимально

0,16 мас,%) позволяет снизить рост кристаллов, т,е. получить мелкокристаллическую структуру материала, обла.цающего малым разбросом диэлектрических характеристик в разных точках одного образца и на разных образцах, таким образом окиси хрома в данном материале является стабилизатоПоказатель

-Керамический материал по патенту США

N - 2643191

Объемная ма сса, г / см

4,37

4,38

4,37

Диэлектрическая проницаемость на частоте

10 0 Гц

34,8+0,1

30-3 7

34 8+0,1

34,8+0,1

Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 10"0 Гц

0,0004

0,005

0,0002

0,0003

Допускаемая чистота обработки поверхности

Не более 8 Не менее 12 Не менее 12 Не менее

12

Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости на часто те 1 0" Гц

0-+250

0-+250 С

0,018

Не стабилен Π†+2

Водопоглощение, 7

0,001

0,1

0,01

Удельное объемное электросопро тивление, Ом см

Зх10

Зх10 ""

2х10

Удельное поверхностное электросопротивление, Ом

3х10

Зх10 бх10 "

ВНИИПИ Заказ 5! 31

Тираж 587 . Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ула ород, ул. Проектная, 4 з 676 дится в интервале температур 1320 —1370 0, Оптимальной температурой обжига, при которой образцы имеют макI симальный объемный вес, минимальное водопоглощение (0,01 ) — 1340 С.

Керамический материал, изготовленный этим методом и имеющий состав, мас,Х:

Ват„о, 99,45 — 98,3

А1гО3 0,5- 1,5

Cr 0 0,05 — 0,2 отличается сравнительно высокой диэлектрической проницаемостью, практически нулевым ТКЕ (что обычно имеют материалы с Е = 17 — 19), малыми и : терями по частоте f = 10 Гц.

Благодаря высокой плотности, равномерной мелкозернистой структуре, 09ь поверхность подложки может быть обработана до чистоты не ниже д 12, Керамика может оказаться дешевле при массовом производстве благодаря .5 относительной легкости обработки (по сравнению с применяемыми в настоящее время подложками из корундовых материалов), 10

Предлагаемый керамический материал на основ е тетра титана та бария позволяет повысить добротность СВЧэлементов радио- и электронной аппаратуры, снизить ее габариты и вес, повысить тактико-технические данные, а также снизить технологические затраты на изготовление диэлектрических подложек интегральных схем, Предлагаемый керамический материал

Пример 1 Пример 2 Пример 3