专利名称：用于宽带uhf天线的陶瓷介电配方的制作方法
用于宽带UHF天线的陶瓷介电配方
本申请是2007年6月7日提交的国际申请号为PCT/US2007/013442，中国国家申请号为200780053245. 5，发明名称为“用于宽带UHF天线的陶瓷介电配方”的发明专利申请的分案申请。
背景技术：
本发明涉及介电陶瓷材料。更具体地，本发明涉及适宜于例如UHF天线的应用的介电陶瓷材料，在这些应用中介电常数和损耗因子适当组合是理想的。
几种不同的介电陶瓷体系可能适用于RF和微波频率的天线。在微波装置中使用电介质的优势在于减小了天线的尺寸，这是因为电磁波在介质中的波长与介质的介电常数的平方根成反比(λ 1/ )。大多数市售微波材料的介电常数在 10到30-40到80-100的范围内变化，在后一种情况中最大可使天线或共振器的尺寸减少到十分之一。这些材料其中的一部分在以下专利中有所描述Kim等的美国专利No. 5，840，642、Jung等的美国专利 No. 5，569，632、KR20040051732、CN1519216、RU2167842 ；Suvorov 等已公开的 PCT 专利申请 TO9721642 ; JP3192606、JP3183657、0uchi 等的美国专利 No. 4，442，220，所有的这些专利都以引文的形式整体并入本申请中。
然而，对于用于波长范围为约3(T60cm的UHF范围(470MHz 870MHz)内的装置，即使尺寸减小到十分之一也是不够的，这需要显著增大材料的介电常数。具有更高的介电常数(>1000)的材料基于铁电体系，因此在UHF范围中表现出高的介电损耗和显著的频率相关性。为了形成可行的UHF天线，当在最终的天线装置中组合了其它组件时，介电材料必须具有介电常数和损耗因子的适当组合，以使得可在期望的UHF频率范围450MHz-900MHz内使天线小型化。在Valant等的已公开PCT专利申请W09803446中描述了基于Ag (Nb, Ta) O3 体系的，介电常数K在250-380的范围内的介电陶瓷，但是这些材料非常昂贵，需要在氧气气氛中烧结，并且在UHF中表现出相对较高的介电损耗。
为了用于UHF天线和/或其它应用中，需要改进的介电材料。
因此，本发明的主要目标、特征或优点就是改进现有技术。
本发明的进一步的目标、特征或优点是提供适用于UHF天线的改进的介电材料。
本发明的再进一步的目标、特征或优点是提供在烧结时不需要特殊的气氛控制的陶瓷介电材料。
本发明的另一个目标、特征或优点是提供不使用昂贵的金属(诸如银、铌或钽)的陶瓷介电材料。
本发明的再一个目标、特征或优点是提供具有相对高的介电常数和相对低的介电损耗的陶瓷介电材料。
通过阅读说明书和所附的权利要求书，可以理解本发明的这些和/或其它的一个或多个目标、特征或优点。发明内容
介电陶瓷组合物，其在IMHz下的介电常数K为至少200，介电损耗DF为O. 0006或者更小。所述介电陶瓷组合物可通过在空气中烧结而形成，不需控制气氛。所述介电陶瓷组合物可以具有92. 49-97. 5重量％的主要组分和2. 50-7. 51重量％的次要组分，其中所述主要组分含有60. 15-68. 2重量％的钛酸锶、11. 02-23. 59重量％的钛酸钙以及7. 11-21. 32重量％的钛酸钡；所述次要组分含有I. 18-3. 55重量％的锆酸钙、O. 50-1. 54重量％的三氧化铋、O. 2-0. 59重量％的氧化锆、O. 02-0. 07重量％的二氧化锰、O. 12-0. 35重量％的氧化锌、0.12-0. 35重量％的无铅玻璃料、O. 24-0. 71重量％的高岭土以及O. 12-0. 35重量％的氧化铺。所述介电陶瓷组合物可用于宽带UHF天线、介电共振器((dielectric resonator))、电滤波器、基板、单片陶瓷兀件(monolithicceramic component)等。
制造方法，其包括提供主要由92. 49-97. 5重量％的主要组分和2. 50-7. 51重量％的次要组分构成的陶瓷介电材料，其中所述主要组分含有60. 15-68. 2重量％的钛酸锶、11. 02-23. 59重量％的钛酸钙以及7. 11-21. 32重量％的钛酸钡；所述次要组分含有1.18-3. 55重量％的锆酸钙、0. 50-1. 54重量％的三氧化铋、0. 2-0. 59重量％的氧化锆、0.02-0. 07重量％的二氧化锰、0. 12-0. 35重量％的氧化锌、0. 12-0. 35重量％的无铅玻璃料、0. 24-0. 71重量％的高岭土以及0. 12-0. 35重量％的氧化铈。该方法进一步包括烧结所述陶瓷介电材料。
图I的图表显示了不同实施例中的介电陶瓷材料的介电常数和介电损耗。
图2的图示显示了用陶瓷介电配方制备的UHF天线的一个实施方案。
优选实施方案的详细说明
本发明提供了一种陶瓷配方，当烧结成陶瓷基板时，提供了具有高介电常数 (>200)和低损耗(在IMHz下，〈0. 00060)的材料。当与调谐器电路元件结合时，该基板是有效的宽带UHF天线。而且，不同于已公开的PCT专利申请W09803446中所描述的Ag (Nb，Ta) O3体系材料，本发明在烧结时不需要特殊的气氛控制，也不需要使用昂贵的金属(例如银、 银或钽)。
通过广泛研究SrTiO3-BaTiO3-CaTiO3体系中的陶瓷配方，确定了一系列的配方，具有适用于UHF宽带天线的特性组合。下表I描述了研究的组合物
表I陶瓷组合物
权利要求
1.宽带UHF天线，其包含介电陶瓷组合物，所述介电陶瓷组合物含有超过50重量％ 的非铁电材料，所述介电陶瓷组合物在IMHz下的介电常数K为至少200，介电损耗DF为O.0006或者更小。
2.权利要求I的宽带UHF天线，其中所述介电陶瓷组合物通过烧结而形成烧结体。
3.权利要求I的宽带UHF天线，其中所述介电陶瓷组合物在IMHz下的介电常数K为至少300，介电损耗DF为O. 0005或者更小。
4.权利要求I的宽带UHF天线，其中所述介电陶瓷组合物是单片陶瓷元件的形式。
5.介电陶瓷组合物，其包含钛酸银、钛酸隹丐、钛酸钡、锆酸钙、三氧化铋、氧化锆、二氧化锰、氧化锌、无铅玻璃料、高岭土以及氧化铺。
6.宽带UHF天线，其包含权利要求5的介电陶瓷组合物。
7.电子装置，其包含权利要求6的宽带UHF天线。
8.陶瓷介电材料，其主要由92.49-97. 5重量％的主要组分组成，所述主要组分含有 60. 15-66. 80 重量 ％。
9.权利要求8的陶瓷介电材料，其中所述介电陶瓷材料通过烧结而形成烧结体。
10.宽带UHF天线，其包含权利要求8的陶瓷介电材料烧结形成的基板。
11.电子装置，其包含权利要求10的宽带UHF天线。
12.制造方法，其包括提供主要由92.49-97. 5重量％的主要组分和2. 50-7. 51重量％的次要组分构成的陶瓷介电材料，其中所述主要组分含有60. 15-66. 80重量％的钛酸锶、11. 02-23. 59重量％的钛酸钙以及7. 11-21. 32重量％的钛酸钡；所述次要组分含有I. 18-3. 55重量％的锆酸钙、O. 50-1. 54重量％的三氧化铋、O. 2-0. 59重量％的氧化锆、 O. 02-0. 07重量％的二氧化锰、O. 12-0. 35重量％的氧化锌、O. 12-0. 35重量％的无铅玻璃料、O. 24-0. 71重量％的高岭土以及O. 12-0. 35重量％的氧化铈；并烧结所述陶瓷介电材料。
13.介电陶瓷组合物，其包含60.15-66. 80重量％的钛酸锶、11. 02-23. 59重量％的钛酸钙、7. 11-21. 32重量%的钛酸钡、I. 18-3. 55重量%的锆酸钙、O. 50-1. 54重量％。
14.宽带UHF天线，其包含权利要求13的介电陶瓷组合物。
15.电子装置，其包含权利要求14的宽带UHF天线。
全文摘要
本申请提供了介电陶瓷组合物，其在1MHz下的介电常数K为至少200，介电损耗DF为0.0006或者更小。所述介电陶瓷组合物可通过在空气中烧结而制得，而不需控制气氛。所述介电陶瓷组合物可以具有92.49-97.5重量%的主要组分和2.50-7.51重量%的次要组分，其中所述主要组分含有60.15-68.2重量%的钛酸锶、11.02-23.59重量%的钛酸钙以及7.11-21.32重量%的钛酸钡；所述次要组分含有1.18-3.55重量%的锆酸钙、0.50-1.54重量%的三氧化铋、0.2-0.59重量%的氧化锆、0.02-0.07重量%的二氧化锰、0.12-0.35重量%的氧化锌、0.12-0.35重量%的无铅玻璃料、0.24-0.71重量%的高岭土以及0.12-0.35重量%的氧化铈。所述介电陶瓷组合物可用于UHF天线和单片陶瓷元件。
文档编号C04B35/622GK102936132SQ20121046067
公开日2013年2月20日 申请日期2007年6月7日 优先权日2007年6月7日
发明者E·别尔莎德斯基, M·克拉夫钦克, R·卡特拉奥, D·本巴萨特, D·阿隆 申请人:威世科技公司