Патент на изобретение №2393124
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СВЧ-ТЕХНИКИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к стеклокристаллическим материалам и стеклам для их получения, предназначенным для производства изделий электронной техники, преимущественно фазовращателей, модулей управляемых решеток, обладающим малыми диэлектрическими потерями в СВЧ-диапазоне в сочетании с относительно высокой диэлектрической проницаемостью. Технический результат – обеспечение получения заранее заданных и поддерживаемых в определенных пределах значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Стеклокристаллический материал для СВЧ-техники на основе SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, где стекло для его получения, содержащее, мас.%: SiO2 35,5-38,5; Al2O3 22,8-25,5; MgO 20-22,7; TiO2 16,2-18,8, подвергают термообработке по режиму: нагрев до температуры 1170-1240°С со скоростью 80-300°С/ч, выдержка при этой температуре в течение 4-7 часов, охлаждение до комнатной температуры со скоростью 80-200°С/ч. 2 табл.
Изобретение относится к стеклокристаллическим материалам и стеклам для их получения, предназначенным для производства изделий электронной техники, преимущественно фазовращателей, модулей управляемых решеток и т.д. Такие материалы должны обладать малыми диэлектрическими потерями в СВЧ-диапазоне в сочетании с относительно высокой диэлектрической проницаемостью. Известно стекло для стеклокристаллического материала (SU 1273347 от 27.05.1982 г., опубликовано 30.11.1986 г.), обладающего малыми диэлектрическими потерями в СВЧ-диапазоне, следующего состава, мас.%: SiO2 65-70; Na2O 10-24; Al2O3 1-5; MgO 5-10; F 1-5. Наиболее близким к предложенному стеклокристаллическому материалу по химическому составу и свойствам является стеклокристаллический материал (JP 2001287934, опубликовано 16.10.2001 г.), обладающий малыми диэлектрическими потерями в СВЧ-диапазоне, следующего состава, мас.%: SiO2 35-50; Al2O3 5-30; MgO 10-30; TiO2 5-20; Li2O 2,6-4,8. Недостатком известных материалов является то, что их относительная диэлектрическая проницаемость (Е) не превышает 4-4,5, а при увеличении до значений 7-7,5 потери в СВЧ-диапазоне (tg) возрастают и достигают величин более (20-50)×10-4, что исключает их применение для указанной выше цели. Кроме того, к недостаткам известных материалов относятся достаточно широкие колебания значений относительной диэлектрической проницаемости (+0,2-0,3) в сочетании с большими сложностями в получении заранее заданных значений. Технической задачей изобретения является разработка стеклокристаллического материала, обеспечивающего получение заранее заданных и поддерживаемых в определенных пределах значений диэлектрической проницаемости (7,15-7,40) и тангенса угла диэлектрических потерь менее 4×10-4 в СВЧ-диапазоне (1010 Гц). Поставленная техническая задача достигается тем, что стеклокристаллический материал получен на основе SiO2, Al2O3, MgO, TiO2 и характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью 7-7,5 и тангенсом угла диэлектрических потерь менее 4×10-4 в СВЧ-диапазоне. Стеклокристаллический материал может быть получен из стекла следующего состава, мас.%: SiO2 35,5-38,5; Al2O3 22,8-25,5; MgO 20-22,7; TiO2 16,2-18,8. Для варки стекла применяют сырьевые материалы с возможно более низким содержанием примесей МеО, Me2O (не входящих в состав стекла), и в особенности Fe2O3 и других красящих оксидов. Варка стекла осуществляется в печах периодического или непрерывного действия с ручной или механизированной выработкой заготовок. Температурный режим варки стекол в печи периодического действия следующий:
Для получения стеклокристаллического материала с заданными диэлектрическими свойствами полученные стеклянные заготовки подвергают термообработке, режим которой является очень важным в технологии получения заявленного материала. Термообработка должна вызывать выпадение в материале кристаллических фаз, обеспечивающих получение заранее заданных и поддерживаемых в определенных пределах значений диэлектрической проницаемости при малых потерях менее 4×10-4 в СВЧ-диапазоне (1010 Гц). Режим термообработки следующий: нагрев до температуры термообработки (1170-1240°С) со скоростью 80-300°С/ч; выдержка при температуре термообработки в течение 4-7 ч; охлаждение до комнатной температуры со скоростью 80-200°С/ч. Режимы термообработки подбирались экспериментально. При меньшей или большей температуре термообработки и времени выдержки, при скорости нагрева заготовок, превышающей 300°С и меньше 800°С/ч, выпадают кристаллические фазы, не обеспечивающие получение заранее заданных и поддерживаемых в определенных пределах значений диэлектрической проницаемости при малых потерях. Конкретные составы стекол согласно изобретению представлены в таблице 1.
Свойства стеклокристаллических материалов, полученных из стекол, представленных в таблице 1 и термообработанных по указанному режиму, приведены в таблице 2.
Таким образом, стеклокристаллические материалы по данному изобретению обеспечивают получение материала с заранее заданными и поддерживаемыми в определенных пределах значениями диэлектрической проницаемости при малых потерях (3-4)×10-4 в СВЧ-диапазоне (1010 Гц) и удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к композициям стеклокристаллических материалов, предназначенным для производства изделий электронной техники, преимущественно фазовращателей, модулей управляемых решеток и т.п.
Формула изобретения
Стеклокристаллический материал для СВЧ-техники на основе SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, отличающийся тем, что стекло для его получения, содержащее, мас.%: SiO2 35,5-38,5; Al2O3 22,8-25,5; MgO 20-22,7; TiO2 16,2-18,8, подвергают термообработке по режиму: нагрев до температуры 1170-1240°С со скоростью 80-300°С/ч, выдержка при этой температуре в течение 4-7 ч, охлаждение до комнатной температуры со скоростью 80-200°С/ч.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
