Научная статья на тему 'Керамический диэлектрик с низкой проницаемостью для высокочастотной техники'

Керамический диэлектрик с низкой проницаемостью для высокочастотной техники Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
1215
120
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОРДИЕРИТ / СТЕХИОМЕТРИЯ / ОКСИД КРЕМНИЯ / ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ / МАЛЫЕ ПОТЕРИ / МИКРОЭЛЕКТРОНИКА / CORDIERITE / STEHIOMETRY / SILICON OXIDE / DIELECTRIC CONSTANT / LOW LOSS / MICROELECTRONICS (MICROWAVE ELECTRONICS)

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Потешкина Анастасия Андреевна, Уваренкова Юлия Александровна, Иванова Валентина Ивановна, Иванов Дмитрий Михайлович

Предложен способ снижения диэлектрической проницаемости керамического диэлектрикатипакордиеритдоминимальногоуровня (ε r=4,2). Для этого исследовано влияние избыточного количества SiO2 относительно стехиометрического состава кордиерита от 0 r до 50 мас. % с шагом 10% на основные диэлектрические свойства (ε

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Потешкина Анастасия Андреевна, Уваренкова Юлия Александровна, Иванова Валентина Ивановна, Иванов Дмитрий Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CERAMIC DIELECTRICS WITH LOW DIELECTRIC CONSTANT FOR MICROWAVE APPLICATION

Under investigation is cordierite type ceramics. In the paper is offered a method of the ceramics =4,2 и малыми диэлектрическими потерями r Dielectric constant decrease down to minimal value (ε' for a known organic dielectrics, but the ceramics in question has much lower losses at microwave application. In the research an excessive content of SiO2 relatively to stehiometric composition was varied from 0 to 50% (with 10% steps). Accordingly for each “step” were measured dielectric =4.2). This value is comparable with that r properties (ε' sized under usual ceramic technology through an intermediate substance: aluminum-magnesium spinel. The latter was doped with excessive SiO2. Due to the chosen technological approach it turned out possible to increase sintering temperature range by 30-40° C, as well as decrease ovenizing temperature by about 50°C. As a result of the research it was defined that the excess (40%) of SiO2 over the stehiometric composition of the Mg2Al4Si5O18 ceramics is optimal one. and tg δε), density and water absorption of the material. The samples were synther A well sintered samples were received with water absorption less than 0.1% at ε' loss tangent (tg δε =4 · 10 4). The latter value is by one order less than the same for the organic dielectrics. An assumption is made concerning the cause of decrease of theoretical density of the magnesium alumo-silicate which contains excessive SiO2. Refs 10. Figs 4. Tables 3.

Текст научной работы на тему «Керамический диэлектрик с низкой проницаемостью для высокочастотной техники»

УДК 546.05

Вестник СПбГУ. Сер. 4. Т. 2 (60). 2015. Вып. 3

А. А. Потешкина1'2, Ю. А. Уваренкова1, В. И. Иванова1, Д. М. Иванов3

КЕРАМИЧЕСКИЙ ДИЭЛЕКТРИК С НИЗКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТЕХНИКИ

1 ОАО «Научно-исследовательский институт „Феррит-Домен"», Российская Федерация, 196084, Санкт-Петербург, ул. Цветочная, д. 25, к. 3

2 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Российская Федерация, 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

3 Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, Российская Федерация, 196210, Санкт-Петербург, ул. Пилотов, 38

Предложен способ снижения диэлектрической проницаемости керамического диэлектрика типа кордиерит до минимального уровня (г'г = 4,2). Для этого исследовано влияние избыточного количества SiO2 относительно стехиометрического состава кордиерита от 0 до 50 мас. % с шагом 10% на основные диэлектрические свойства (г'г и tgйе), а также на плотность и водопоглощение. Образцы были синтезированы по обычной керамической технологии через промежуточное соединение — алюмомагниевую шпинель, к которому затем добавлялся избыток SiO2. Удалось расширить интервал спекания на 30—40°С и снизить температуру обжига почти на 50°С. Определено необходимое количество (40 мас. %) избытка SiO2 сверх стехиометрического состава Mg2Al4Si5Oi8. Получены хорошо спечённые образцы с водопоглощением менее 0,1% с (г'г = 4,2 и малыми диэлектрическими потерями (tg йе = 4 • 10~4), что почти на порядок ниже, чем у органических диэлектриков. Сделано предположение о природе снижения теоретической плотности алюмосиликата магния, содержащего избыточное количество оксида кремния. Библиогр. 10 назв. Ил. 4. Табл. 3.

Ключевые слова: кордиерит, стехиометрия, оксид кремния, диэлектрическая проницаемость, малые потери, микроэлектроника.

A. A. Poteshkina1'2, J. A. Uvarenkova1, V. I. Ivanovo1, D. M. Ivanov3

CERAMIC DIELECTRICS WITH LOW DIELECTRIC CONSTANT FOR MICROWAVE APPLICATION

1 Ferrit Domen Company (R&D Institute "Domen"), 25/3, Tsvetochnaya ul., Saint-Petersburg, 196084, Russian Federation

2 Saint-Petersburg State Technological Institute (Technical University), 26, Moskovskii pr., Saint-Petersburg, 190013, Russian Federation

3 Saint-Petersburg State University of Civil Aviation, 38, ul. Pilotov, Saint-Petersburg, 196210, Russian Federation

Under investigation is cordierite type ceramics. In the paper is offered a method of the ceramics Dielectric constant decrease down to minimal value (¿r = 4.2). This value is comparable with that for a known organic dielectrics, but the ceramics in question has much lower losses at microwave application. In the research an excessive content of SiO2 relatively to stehiometric composition was varied from 0 to 50% (with 10% steps). Accordingly for each "step" were measured dielectric properties (еГ and tg S8), density and water absorption of the material. The samples were synthesized under usual ceramic technology through an intermediate substance: aluminum-magnesium spinel. The latter was doped with excessive SiO2 . Due to the chosen technological approach it turned out possible to increase sintering temperature range by 30—40° C, as well as decrease ovenizing temperature by about 50°C. As a result of the research it was defined that the excess (40%) of SiO2 over the stehiometric composition of the Mg2Al4Si5Oi8 ceramics is optimal one. A well sintered samples were received with water absorption less than 0.1% at e'r = 4.2 and low loss tangent (tg Se = 4 • 10~4). The latter value is by one order less than the same for the organic dielectrics. An assumption is made concerning the cause of decrease of theoretical density of the magnesium alumo-silicate which contains excessive SiO2. Refs 10. Figs 4. Tables 3.

Keywords: cordierite, stehiometry, silicon oxide, dielectric constant, low loss, microelectronics (microwave electronics).

Введение. Керамический материал всё больше используется в высокочастотном и миллиметровом диапазоне длин волн, например, в качестве плат для интегральных схем, диэлектрических волноводов и антенн, резонаторов и согласующих компонентов в различных ферритовых приборах.

Основными параметрами, определяющими свойства керамических материалов для приборов различного назначения, являются: вещественная часть комплексной диэлектрической проницаемости е'г и тангенс угла диэлектрических потерь tg 5е, а также плотность материала р, г/см3, и влагопоглощение Ш, %. Существует большое количество отечественных и зарубежных керамических материалов для высокочастотного диапазона длин волн с диэлектрической проницаемостью от 5 до 150. В каталогах [1, 2] представлены высокодобротные диэлектрические материалы. Наименьшей диэлектрической проницаемостью обладает керамика алюмосиликат магния, так называемый кордиерит, с химической формулой

АЦ Я15 018. (*)

Настоящая статья посвящена исследованию, направленному на получение материала с меньшей величиной диэлектрической проницаемости по сравнению с известным керамическим материалом 5К [1] типа кордиерит.

Для высокочастотных микроволновых применений диэлектрический керамический материал должен обладать малыми потерями ^ 5е < 5 • 10-4 на функциональной частоте), плотностью, близкой к теоретической, и минимальным влагопоглощением (Ш < 0,1%).

При аналитическом обзоре патентной [3-5] и научно-технической литературы [6] выявлено, что до настоящего времени в России и за рубежом неизвестны плотные керамические диэлектрики с е!т < 4,8, а в качестве диэлектрика с е!т = 3,9±0,1 используют плавленый кварц [7]. Однако из-за трудностей, возникающих при механической обработке изделий из кварца с высокой точностью, предпочтение отдают керамическим материалам. В случае потребности материала с е'г = 4 традиционно используют твёрдые органические диэлектрики, но по сравнению с керамическими их потери очень высоки, а температура размягчения достаточно низкая. Оба этих фактора ограничивают их применение в приборах микроэлектроники.

Таблица 1

Характеристики диэлектриков

Наименование материала Марка е' на частоте 10 ГГц tg 8е • 104 р, г/см3 Температура размягчения, °С

Керамика [1] 5К 4,9 ±0,2 3•10~4 2,4-2,5 -

Сополимер-стирол (САМ) [8] СТ-4 4,0 ±0,20 9•10~4 1,25-1,45 га 200

ФЛАН на основе наполненных простых полиэфиров [9] ФЛАН4 3,8 ±0,2 1,2 • 1(П3 1,8 ±0,1 > 200

Полиэтилен низкого давления [10] ПЭНД-4 4,0 ±0,2 2•10~3 1,5-1,8 га 180

В табл. 1 приведены сравнительные характеристики керамики 5К [1] и органических диэлектриков [8-10], где видно, что все органические диэлектрики (СТ-4, ФЛАН-4 и ПЭНД-4) имеют диэлектрическую проницаемость « 4, что гораздо ниже, чем в кера-

мике 5К. Эти органические диэлектрики успешно применяются в различных приборах в качестве излучателей, согласователей и конструкционных материалов. Получают их методом литья или горячим прессованием, в результате не требуется механическая обработка, и это является значительным преимуществом при массовом производстве. Однако, как показано в таблице, их диэлектрические потери почти на порядок превышают потери в керамике типа кордиерита — 5К, что при использовании в области высоких частот является существенным недостатком.

Для достижения нашей цели были поставлены задачи:

1) исследовать влияние избыточного содержания БЮ2 от 0 до 50 мас. % с шагом равным 10 по сравнению со стехиометрическим составом кордиерита на свойства синтезируемых материалов;

2) выбрать оптимальный состав материала для получения диэлектрика с заданными свойствами: < = 4,0 ± 0,2, tg 5е < 5 • 10-4, Ш < 0,1%.

Материалы и методы исследования. В качестве исходных компонентов использовались оксиды алюминия, кремния (безводная кремниевая кислота) и карбонат магния, квалификации ч.д.а. Кристаллические порошки оксидов дополнительно измельчались до среднего размера частиц 1 мкм путём мокрого помола в шаровой мельнице, футерованной оксидом алюминия, в течение 24 ч. В качестве мелющих тел использовались высокоплотные корундовые цилиндры диаметром и высотой 12 мм. Намол А^Оз был минимальным и составлял 0,5 мас. %, в работе не учитывался.

Алюмосиликат магния стехиометрического состава был синтезирован по способу, описанному в [5], на основе магний-алюминиевой шпинели, полученной ранее, с основным веществом 99,2%, путём добавления к нему недостающего количества оксида кремния:

2MgAl204 + 5БЮ2 = Mg2Al4Si5 018

Затем формировались 5 составов с избыточным содержанием БЮ2 Дозированная смесь магний-алюминиевой шпинели и оксида кремния перемешивалась в дистиллированной воде в шаровой мельнице 20-24 ч при соотношении масса : шары : вода (м : ш : в), равном 1:2: 2,5. Затем выгруженная смесь материалов высушивалась и протиралась через капроновое сито 0,9 мм. Синтез проводился в алундовых тиглях на воздухе при 1300°С в течение 4-6 ч, после чего шихта подвергалась мокрому помолу по режиму, описанному выше. Сушка синтезированного вещества проходила при Т = 90 ± 10°С, и затем шихта просеивалась через сито 0,9 мм.

Пресс-порошок приготовлялся путём введения 1/6 части 1,5% раствора метилцел-люлозы. Образцы в виде дисков диаметром 24 мм и высотой 3-4 мм прессовались при влажности пресс-порошка 2-4% и при удельном давлении 1,0 т/см2. Образцы сушились на воздухе — не менее трёх суток или в сушильном шкафу по режиму, приведённому выше. Спекание образцов проводилось на воздухе в камерных печах в интервале температур от 1300 до 1400°С с выдержкой 4 ч. Скорость подъёма температуры и охлаждения составляют 50°С/ч. Температура в печи поддерживалась при помощи программируемого автоматического терморегулятора модели ТП703. Точность поддержания температуры в диапазоне 20-1400°С составляла ±0,5%. В качестве подложек при спекании использовались высокоплотные корундовые плиты.

Плотность определялась методом гидростатического взвешивания и рассчитывалась по формуле

™-1рж - (т2 - тз)рв

р

Ш4 — Ш2 + тз

где р — плотность образца, г/см3; ш\ — масса сухого образца, взвешенного на воздухе, г; т-2 — масса пропитанного жидкостью образца с подвесом, взвешенного в жидкости, г; тз — масса подвеса, взвешенного в жидкости, г; т.4 — масса пропитанного жидкостью образца, взвешенного на воздухе, г; рж — плотность жидкости при температуре взвешивания, г/см3; рв — плотность воздуха, принимаемая равной 1,2 • 10~3 г/см3.

Комплексная относительная диэлектрическая проницаемость измерялась по стандартной методике на установке ЭМ6-17М. Измерения проводились на образцах в форме стержней сечением 1,12 х 1,12 мм2 и длиной 18 мм на частоте / = 9 ± 0,5 ГГц. Диапазон измерения вещественной части комплексной относительной диэлектрической проницаемости (е') находится в пределах 4-22. Диапазон измерения мнимой части комплексной относительной диэлектрической проницаемости е" — в пределах 6 • 10~4-1 • 10_1. Для измерения диэлектрических параметров использован резонаторный метод (резонатор типа Е010), основанный на теории возмущения резонатора диэлектрическим образцом.

При помещении образца в полый резонатор происходит смещение его резонансной частоты и увеличивается затухание. По разности резонансных частот при известном диаметре резонатора и сечения образца можно определить е'г, а по разности затухания резонатора — мнимую часть проницаемости (е"). Исходя из этого, можно рассчитать диэлектрические потери.

Тангенс диэлектрических потерь рассчитан по формуле

е''

tgЬe = —;

с'

влагопоглощение

IV = . 100%,

40

где 40 — первоначальная масса; 41 — масса после 24 ч погружения в дистиллированную воду.

Фазовый состав исследуемых диэлектриков определялся с помощью рентгенофазо-вого анализа на установке ДРОН-2,0 на FeK2-излучении методом рентгеновской ди-фрактометрии.

Результаты исследований и их обсуждение. Создание керамического диэлектрика с наименьшим значением диэлектрической проницаемости проводилось на базе магниевого алюмосиликата с химической формулой (*), обладающего кристаллической решёткой ромбической сингонии. Указанный материал соответствует природному минералу кордиериту с рентгеновской плотностью ркаж. = 2,499 г/см3. Синтез плотно-спечённого кордиерита из смеси исходных оксидов трудно получить из-за его чрезвычайно узкого интервала спекания ~ 10°С при очень высоких температурах 1450-1550°С, что при его массовом производстве снижает воспроизводимость материала.

Если температура спекания ниже 1450°С, то невозможно получить плотный образец; если температура спекания превышает 1550°С, то происходит деградация кристаллической структуры кордиерита с последующим выплавлением; изделия имеют дырчатую структуру и зачастую теряют форму. Большое значение имеет продолжительность выдержки при оптимальной температуре, так как длительные, более 4 ч, выдержки также приводят к распаду структуры с образованием стеклофазы и последующим расплавлением. Чтобы избежать этих отрицательных явлений, следует экспериментально подобрать время воздействия максимальной температуры при обжиге каждого состава.

В [3] запатентован материал на базе кордиерита, так называемый диэлектрический фарфор для изготовления диэлектрических волноводов. Максимальная температура при спекании этих материалов достигала в 1550°С. Диэлектрические свойства таких диэлектриков изменяются в пределах е'г = 4,7 + 8, а tg5е « (0,8 + 1) • 10-3. Большие диэлектрические потери объясняются тем, что кроме основной фазы кордиерита материал содержит набор сопутствующих фаз: форстерит, шпинель, энстантин, муллит. Такая многофазность не создаёт проблем, пока материал хорошо спекается и е'г и tg 5е находятся в необходимых пределах для конкретного использования, например для диэлектрического волновода. Для расширения температурного диапазона спекания керамики предлагается использовать оксиды элементов группы 3а периодической системы Менделеева, т. е. Бе, У и все лантаноиды, особенно рекомендован УЪ2Оз в количестве от 0,1 до 10% сверх весового состава. Однако авторам [3] не удалось получить материал с диэлектрической проницаемостью ниже 4,7 и малыми диэлектрическими потерями.

В патенте [4, 5] обсуждается состав керамики такой же, как в патенте [3], но дополнительно содержащий оксиды щелочных металлов, в частности К2О, в количестве не более 0,1% от общей массы керамики. Оксиды щелочных металлов, образуя стекло-фазу, способствуют снижению температуры спекания до 1450°С. Однако в этом случае выдержки, чтобы не допустить расплавления образца при максимальной температуре, изменялись от 15 мин до 1 ч. Положительным результатом этих работ, помимо снижения температуры спекания, является также уменьшение диэлектрических потерь на отдельных составах. Получен керамический материал с диэлектрическими свойствами: е'г = 4,8 и tg5е = 4 • 10-4. Однако снижения значения е'г < 4,8 не было достигнуто.

Ранее в [6] рассматривались способы получения кордиерита через синтез промежуточных соединений, а не непосредственно из смеси оксидов, что позволяло расширить диапазон спекания керамики на 30-40°С при основательном снижении температуры спекания почти на 100°С.

В данной работе в качестве промежуточного соединения была взята алюмомагние-вая шпинель, к которой затем добавляется БЮ2 в заданных количествах, чтобы обеспечить составы с избытком оксида кремния 10, 20, 30, 40, 50 мас. %.

На рис. 1 показана зависимость плотности образцов от температуры спекания при различном содержании избытка оксида кремния. Состав, содержащий 50 мас. % избытка Б1О2, не уплотнялся до нужного значения, а его рентгенографическое исследование показало наличие посторонних фаз в виде форстерита, муллита, энстатита и следы шпинели. По этой причине этот состав далее не рассматривается.

С увеличением температуры спекания плотность линейно возрастает для всех составов, при этом с увеличением БЮ2 керамика уплотняется при меньшей температуре. Образцы стехиометрического состава достигают плотности 2,4-2,5 см3 при температуре 1380°С, а при введении 40 мас. % избытка БЮ2 температура снижается для получения тех же значений плотности почти на 50°С.

На рис. 2 показана зависимость диэлектрической проницаемости от плотности образцов при различном содержании избытка БЮ2. С увеличением плотности диэлектрическая проницаемость растёт почти линейно от 4 до 5.

Образцы стехиометрического состава (0 мас. % БЮ2) спекались до максимальной плотности р = 2,496 г/см3 при Т = 1390°С, образцы состава 40 мас. % БЮ2 уплотняются до р = 2,41 г/см3 при 1330°С и имеют значение диэлектрической проницаемости, близкое к заданному.

4,5 -

3,5[

1300 1320 1340 1360

Температура, °С

1380

1400

Рис. 1. Зависимость плотности образцов от температуры спекания при различном содержании избытка ЯЮ2, %: 1 — 0; 2 — 10; 3 — 30; 4 — 40; 5 — 20

— 1

**2 — 3

2,2 3 2,4

р, г/см3

2,6

Рис. 2. Зависимость диэлектрической проницаемости от плотности образцов при различном содержании избытка ЯЮ2, %:

1 — 0; 2 — 30; 3 — 40

5

4

В табл. 2 приведены характеристики образцов, имеющих минимальное значение диэлектрической проницаемости е'г = 4,2 при различном содержании избыточного количества БЮ2.

Таблица 2

Характеристики образцов с различным избытком БЮг при ъ'г = 4,2

Избыток ЯЮз, % 0 20 30 40

Плотность р, г/см3 2,23 2,28 2,31 2,38

Влагопоглощение IV, % 0,9 0,45 0,26 0,08

Как видно из таблицы, состав с избытком 40 мас. % БЮ2 имеет минимальное вла-гопоглощение, равное 0,08-0,1, хотя его плотность всего 2,38 г/см3.

В табл. 3 представлены результаты исследуемых образцов всех составов, имеющих низкое влагопоглощение ^ 0,1% и, следовательно, пригодных для использования в микроволновой технике.

Таблица 3

Характеристики образцов при № < 0,1%

Избыток ЯЮз, % Г спекания, С° р, г/см3 tg 6Е Рентгенофазовый состав

0 1390 2,5 4,92 2,5 • 10"4 К

10 1370 2,43 4,63 4-10"4 К + Фсл. + 5СЛ.

20 1350 2,38 4,4 4,7- 10"4 К + Фсл. + 5СЛ.

30 1340 2,36 4,42 5•10"4 К + Фсл. + 5СЛ.

40 1330 2,38 4,2 4- Ю-4 К + Фсл. + 5СЛ.

К — кордиерит; Ф — форстерит; 5 — шпинель; «сл.» — следовые в количестве менее 3%.

На рис. 3 и 4 показаны дифрактограммы образцов алюмосиликата магния 0 и 40 мас. % соответственно. Некоторое смещение дифрактограмм образца относительно реперных пиков эталона можно объяснить изменением параметра кристаллической решётки. На рис. 4 присутствуют также слабые пики, относящиеся к структуре фор-стрерита и шпинели.

1400 1200 1000 800 600 400 200

0 20 40 60 80 100

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 3. Дифрактограмма образца алюмосиликата магния — 0 мас. % ЯЮг (чёрный цвет) на фоне расчётного М^2А1481б018 (серый цвет)

Рис. 4. Дифрактограмма образца алюмосиликата магния — 40 мас. % ЯЮ2 (чёрный цвет) на фоне расчётного М® А14Я1б018 (светло-серый цвет) и Mg2SiO4 (тёмно-серый цвет)

|

11 [...................

г к. Чм 1

Сравним электрофизические параметры представленных образцов. Материал с избытком 40% SiÜ2 имеет наименьшую из достигнутых диэлектрическую проницаемость — 4,2 и малые диэлектрические потери tg ôe = 4 • 10~4 при плотности 2,38 г/см3. С увеличением избытка оксида кремния наблюдается уменьшение плотности, при которой водопоглощение сохраняется минимальным, т. е. материал хорошо уплотнён. Можно сделать предположение о возможном снижении теоретической плотности, которое связано с уменьшением параметра кристаллической решётки кордиерита с избыточным содержанием SiÜ2. Катион Si4+ с меньшим ионным радиусом (r^Si4+ ) = 0,39) по сравнению с катионами А13+ и Mg2+ (ги(А13+) = 0,57, ги (Mg2+) = 0,74) снижает параметр кристаллической решётки кордиерита, замещая один из этих ионов. Об этом свидетельствует присутствие шпинельной фазы. В результате удаётся получать более низкие значения s!r при полностью уплотнённом материале.

Изучение фазового состава показало, что при введении избытка SiO2 до 40 мас. % сохраняется хорошо сформированная структура основного вещества с небольшим количеством примесных фаз, затрудняющих определение постоянной решётки ромбической сингонии. Присутствие этих фаз также является причиной несколько больших диэлектрических потерь по сравнению с однофазным соединением стехиометрического состава.

В дальнейшем при оптимизации технологии получения данных диэлектрических материалов, возможно, удастся получить однофазный диэлектрик с ещё меньшими потерями и лучше разобраться в природе снижения ртеор. с ростом концентрации SiO2.

Заключение. В работе предложен способ снижения диэлектрической проницаемости керамического диэлектрика со структурой кордиерита до минимального уровня, сравнимого с известными органическими диэлектриками. Для этого проведено исследование влияния избыточного количества SiO2 относительно стехиометрического состава на основные диэлектрические свойства. Определено необходимое содержание избыточного количества SiO2 сверх стехиометрического состава алюмосиликата магния, что составляет 40 мас. %. Выбрана технология синтеза керамического материала, позволяющая снизить почти на 50°С температуру спекания и увеличить диапазон спекания на 30-40°С. Получен диэлектрик с наименьшим из известных неорганических диэлектриков значением s!r = 4,2, низким влагопоглощением (W < 0,1) и малыми диэлектрическими потерями, намного ниже, чем у органических диэлектриков.

Сделано предположение о природе снижения теоретической плотности алюмосиликата магния, содержащего избыточное количество оксида кремния.

При соответствующей доработке материал, обозначенный 4К, будет внесён в каталог [1] высокодобротных материалов для микроволнового применения.

Авторы благодарят за проведение и обсуждение рентгенографических исследований В. В. Петухову.

Литература

1. Микроволновые материалы: справочник. СПб.: ОАО «НИИ „Феррит-Домен"», 2008. 20 с.

2. Dielectric Ceramics "Trak Ceramics Incorporation". USA, 2008. 40 p.

3. United States Patent Kishino et al. "Non-Radiative dielectric waveguide module". Number: 6.094.106 B2. Date of Patent: Jul. 25, 2000.

4. United States Patent Okamura "Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonra-diative dielectric strip using same". Number: 6.440.883 В2. Date of Patent: Aug. 27, 2002.

5. United States Patent Okamura "Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonra-diative dielectric strip using same". Number: 6.864.764 B2. Date of Patent: Mar. 8, 2005.

6. Иванов Д. М., Лукьянова Н. А., Иванова В. И., ПетуховаВ.В. Синтез кордиерита для высокочастотного применения // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 4: Физика, химия. 2009. Вып. 4. С. 77—82.

7. Расчёт и конструирование СВЧ полосковых устройств / под ред. В. И. Вольмана. М., 1982. 328 с.

8. Отраслевой стандарт ОСТ 4ГО.023.600 «Материалы высокочастотные ПТ и СТ. Стержни. Пластины». Технические условия.

9. Отраслевой стандарт «Диэлектрик фольгированный» ТУ 16-503.148-80. Технические условия.

10. Отраслевой стандарт ОСТ 4Г0.023.438 «Материал ПЭНД». Технические условия.

References

1. Mikrovolnovye materialy: spravochnik [Microwave materials. Reference book]. St. Petersburg, OAO NII "Ferrit-Domen", 2008. 20 p. (In Russian)

2. Dielectric Ceramics "Trak Ceramics Incorporation". USA, 2008. 40 p.

3. United States Patent Kishino et al. "Non-Radiative dielectric waveguide module". Number: 6.094.106 B2. Date of Patent: Jul. 25, 2000.

4. United States Patent Okamura "Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and non-radiative dielectric strip using same". Number: 6.440.883 B2. Date of Patent: Aug. 27, 2002.

5. United States Patent Okamura "Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and non-radiative dielectric strip using same". Number: 6.864.764 B2. Date of Patent: Mar. 8, 2005.

6. Ivanov D.M., Luk'ianova N.A., Ivanova V.I., Petukhova V.V. Sintez kordierita dlia vysokochastotnogo primeneniia [Synthesis of cordierite for high-frequency application]. [Vestnik of Saint-Petersburg University. Series 4. Physics & Chemistry], 2009, iss. 4, pp.77—82.

7. Raschet i konstruirovanie SVCh poloskovykh ustroistv [Calculation and designing of the microwave oven of strip devices]. Ed. by V.I. Vol'man. Moscow, 1982. 328 p. (In Russian)

8. Otraslevoi standart OST 4GO.023.600. Materialy vysokochastotnye PT i ST. Sterzhni. Plastiny. Tekhnicheskie usloviia [Industry standard OST 4GO.023.600. Materials high-frequency PT and ST. Cores. Plates. ¡Specifications]. (In Russian)

9. Otraslevoi standart. Dielektrik fol'girovannyi TU 16-503.148-80. Tekhnicheskie usloviia [Industry standard. Dielectric folgirovanny. TU 16-503.148-80. Specifications]. (In Russian)

10. Otraslevoi standart OST 4GO.023.438. Material PEND. Tekhnicheskie usloviia [Industry standard OST 4GO.023.438. Material PEND. Specifications] (In Russian)

Статья поступила в редакцию 23 декабря 2014 г.

Контактная информация

Потешкина Анастасия Андреевна — инженер-технолог; аспирантка; e-mail: [email protected] Уваренкова Юлия Александровна — инженер-технолог; e-mail: [email protected] Иванова Валентина Ивановна — кандидат технических наук; e-mail: [email protected] Иванов Дмитрий Михайлович — кандидат биологических наук, доцент; e-mail: [email protected]

Poteshkina Anastasia Andreevna — engineer; post-graduate student; e-mail: [email protected]

Uvarenkova Yuliya Alexandrovna — engineer; e-mail: [email protected]

Ivanova Valentino. Ivanovna — Candidate of Engineering Sciences; e-mail: [email protected]

Ivanov Dmitry Mihajlovich — Candidate of Biology, Associate Professor; e-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.