專利名稱：：用于寬帶uhf天線的陶瓷介電配方的制作方法用于寬帶UHF天線的陶瓷介電配方
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及介電陶瓷材料。更具體地，本發(fā)明涉及適宜于例如UHF天線的應(yīng)用的介電陶瓷材料，在這些應(yīng)用中介電常數(shù)和損耗因子適當(dāng)組合是理想的。幾種不同的介電陶瓷體系可能適用于RF和微波頻率的天線。在微波裝置中使用電介質(zhì)的優(yōu)勢在于減小了天線的尺寸，這是因?yàn)殡姶挪ㄔ诮橘|(zhì)中的波長與介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根成反比(人l/^)。大多數(shù)市售微波材料的介電常數(shù)在10到30-40到80-100的范圍內(nèi)變化，在后一種情況中最大可使天線或共振器的尺寸減少到十分之一。這些材料其中的一部分在以下專利中有所描述Kim等的美國專利No.5，840，642、J皿g等的美國專利No.5，569，632、KR20040051732、CN1519216、RU2167842;Suvorov等已公開的PCT專利申請W09721642;JP3192606、JP3183657、0uchi等的美國專利No.4，442，220，所有的這些專利都以引文的形式整體并入本申請中。然而，對于用于波長范圍為約3060cm的UHF范圍(470MHz870MHz)內(nèi)的裝置，即使尺寸減小到十分之一也是不夠的，這需要顯著增大材料的介電常數(shù)。具有更高的介電常數(shù)(>1000)的材料基于鐵電體系，因此在UHF范圍中表現(xiàn)出高的介電損耗和顯著的頻率相關(guān)性。為了形成可行的UHF天線，當(dāng)在最終的天線裝置中組合了其它組件時(shí)，介電材料必須具有介電常數(shù)和損耗因子的適當(dāng)組合，以使得可在期望的UHF頻率范圍450MHz-900MHz內(nèi)使天線小型化。在Valant等的已公開PCT專利申請W09803446中描述了基于Ag(Nb，Ta)03體系的，介電常數(shù)K在250-380的范圍內(nèi)的介電陶瓷，但是這些材料非常昂貴，需要在氧氣氣氛中燒結(jié)，并且在UHF中表現(xiàn)出相對較高的介電損耗。為了用于UHF天線和/或其它應(yīng)用中，需要改進(jìn)的介電材料。因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)、特征或優(yōu)點(diǎn)就是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的進(jìn)一步的目標(biāo)、特征或優(yōu)點(diǎn)是提供適用于UHF天線的改進(jìn)的介電材料。本發(fā)明的再進(jìn)一步的目標(biāo)、特征或優(yōu)點(diǎn)是提供在燒結(jié)時(shí)不需要特殊的氣氛控制的陶瓷介電材料。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)、特征或優(yōu)點(diǎn)是提供不使用昂貴的金屬(諸如銀、鈮或鉭)的陶瓷介電材料。本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)、特征或優(yōu)點(diǎn)是提供具有相對高的介電常數(shù)和相對低的介電損耗的陶瓷介電材料。通過閱讀說明書和所附的權(quán)利要求書，可以理解本發(fā)明的這些和/或其它的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)、特征或優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容介電陶瓷組合物，其在l腿z下的介電常數(shù)K為至少200，介電損耗DF為0.0006或者更小。所述介電陶瓷組合物可通過在空氣中燒結(jié)而形成，不需控制氣氛。所述介電陶瓷組合物可以具有92.49-97.5重量％的主要組分和2.50-7.51重量％的次要組分，其中所述主要組分含有60.15-68.2重量％的鈦酸鍶、11.02-23.59重量％的鈦酸鈣以及7.11-21.32重量％的鈦酸鋇；所述次要組分含有1.18-3.55重量％的鋯酸鈣、0.50-1.54重量％的三氧化鉍、0.2-0.59重量％的氧化鋯、0.02-0.07重量％的二氧化錳、0.12-0.35重量％的氧化鋅、0.12-0.35重量％的無鉛玻璃料、0.24-0.71重量％的高嶺土以及0.12-0.35重量％的氧化鈰。所述介電陶瓷組合物可用于寬帶UHF天線、介電共振器((dielectricresonator))、電濾波器、基板、單片陶瓷元件(monolithicceramiccomponent)等。制造方法，其包括提供主要由92.49-97.5重量％的主要組分和2.50_7.51重量％的次要組分構(gòu)成的陶瓷介電材料，其中所述主要組分含有60.15-68.2重量％的鈦酸鍶、11.02-23.59重量％的鈦酸鈣以及7.11-21.32重量％的鈦酸鋇；所述次要組分含有1.18-3.55重量％的鋯酸鈣、0.50-1.54重量％的三氧化鉍、0.2-0.59重量％的氧化鋯、0.02-0.07重量％的二氧化錳、0.12-0.35重量％的氧化鋅、0.12-0.35重量％的無鉛玻璃料、0.24-0.71重量％的高嶺土以及0.12-0.35重量％的氧化鈰。該方法進(jìn)一步包括燒結(jié)所述陶瓷介電材料。圖1的圖表顯示了不同實(shí)施例中的介電陶瓷材料的介電常數(shù)和介電損耗。圖2的圖示顯示了用陶瓷介電配方制備的UHF天線的一個(gè)實(shí)施方案。優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明提供了一種陶瓷配方，當(dāng)燒結(jié)成陶瓷基板時(shí)，提供了具有高介電常數(shù)(〉200)和低損耗(在lMHz下，〈0.00060)的材料。當(dāng)與調(diào)諧器電路元件結(jié)合時(shí)，該基板是有效的寬帶UHF天線。而且，不同于已公開的PCT專利申請W09803446中所描述的Ag(Nb，Ta)03體系材料，本發(fā)明在燒結(jié)時(shí)不需要特殊的氣氛控制，也不需要使用昂貴的金屬(例如銀、鈮或鉭)。通過廣泛研究SrTi03-BaTi03-CaTi03體系中的陶瓷配方，確定了一系列的配方，具有適用于UHF寬帶天線的特性組合。下表1描述了研究的組合物表l陶瓷組合物<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>這些陶瓷組合物通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法制成陶瓷片并鑄成基板。在烘干步驟中除去有機(jī)溶劑之后，在空氣中分別在127(TC和125(TC下進(jìn)行最終燒結(jié)，但也可在其它的溫度下燒結(jié)。在1MHz下測量了介電特性，顯示在表2中。表2在l腿z下的介電性質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>兩種不同燒結(jié)溫度下的介電常數(shù)(K)非常相似，而介電損耗(DF)存在小的波動(dòng)。兩種燒結(jié)溫度下的電容溫度系數(shù)(TCC)相似。應(yīng)當(dāng)注意，與1級COG多層電容器配方(在-55t:到+125°C的溫度范圍，+/_30TOm/°C)或窄帶微波天線相比，這些組合物的TCC非常高。對于多層電容器或者窄帶微波天線，需要相對于溫度具有穩(wěn)定的特性，以防止隨著溫度的波動(dòng)而偏離規(guī)格之外。然而，因?yàn)檫@些陶瓷應(yīng)用于寬頻帶范圍內(nèi)的UHF天線，所以溫度穩(wěn)定性不太關(guān)鍵，因此容許較高的TCC。為了在使天線小型化的同時(shí)保持低損耗，必須在保持低損耗時(shí)使介電常數(shù)最大化。圖1的圖表示出了實(shí)施例的介電常數(shù)和DF。通過繪制表2中所列的介電常數(shù)和DF的曲線可以看出，只有介電配方B、C和D在DF小于0.0005的條件下介電常數(shù)超過了300。圖2的圖示是用陶瓷介電配方制備的UHF天線的一個(gè)實(shí)施方案。UHF天線10包括例如前述陶瓷組合物燒結(jié)成的陶瓷基板12。該UHF天線10還包括調(diào)諧電路元件14。然后將UHF天線10結(jié)合到電子裝置16中。除了用于UHF天線之外，所述介電陶瓷材料還可用于其它的目的?？捎糜诮殡姽舱衿鳌V波器、微電子電路基板或內(nèi)置于任何類型的電子裝置中。本發(fā)明不限于說明書中的特定的實(shí)施例。本發(fā)明設(shè)想了所述介電陶瓷組合物的配方的變化、特定應(yīng)用，包含所述介電陶瓷組合物的單片陶瓷元件的種類、包含UHF天線的電子裝置的種類，以及在本發(fā)明主旨和范圍內(nèi)的其它變形。權(quán)利要求介電陶瓷組合物，其在1MHz下的介電常數(shù)K為至少200，介電損耗DF為0.0006或者更小。2.權(quán)利要求1的介電陶瓷組合物，其中所述介電組合物通過燒結(jié)而形成燒結(jié)體。3.權(quán)利要求1的介電陶瓷組合物，其具有92.49-97.5重量％的主要組分和2.50-7.51重量％的次要組分，所述主要組分含有60.15-68.2重量％的鈦酸鍶、11.02-23.59重量％的鈦酸f丐以及7.11-21.32重量％的鈦酸鋇；所述次要組分含有1.18-3.55重量％的鋯酸牽丐、0.50-1.54重量％的三氧化鉍、0.2-0.59重量％的氧化鋯、0.02-0.07重量％的二氧化錳、0.12-0.35重量％的氧化鋅、0.12-0.35重量％的無鉛玻璃料、0.24-0.71重量％的高嶺土以及0.12-0.35重量％的氧化鈰。4.寬帶UHF天線，其由權(quán)利要求1的介電陶瓷組合物構(gòu)成。5.寬帶UHF天線，其由權(quán)利要求3的介電陶瓷組合物構(gòu)成。6.電子裝置，其包含權(quán)利要求5的寬帶UHF天線。7.權(quán)利要求1的介電陶瓷組合物，其在lMHz下的介電常數(shù)K為至少300，介電損耗DF為O.0005或者更小。8.單片陶瓷元件，其由權(quán)利要求l的介電陶瓷組合物構(gòu)成。9.單片陶瓷元件，其由權(quán)利要求3的介電陶瓷組合物構(gòu)成。10.陶瓷介電材料，其主要由92.49-97.5重量％的主要組分和2.50-7.51重量％的次要組分構(gòu)成，其中所述主要組分含有60.15-68.2重量％的鈦酸鍶、11.02-23.59重量％的鈦酸鈣以及7.11-21.32重量％的鈦酸鋇；所述次要組分含有1.18-3.55重量％的鋯酸鈣、0.50-1.54重量％的三氧化鉍、0.2-0.59重量％的氧化鋯、0.02-0.07重量％的二氧化錳、0.12-0.35重量％的氧化鋅、0.12-0.35重量％的無鉛玻璃料、0.24-0.71重量％的高嶺土以及O.12-0.35重量％的氧化鈰。11.權(quán)利要求10的陶瓷介電材料，其中該介電陶瓷材料通過燒結(jié)而形成燒結(jié)體。12.寬帶UHF天線，其包含權(quán)利要求10的陶瓷介電材料燒結(jié)形成的基板。13.電子裝置，其包含權(quán)利要求12的寬帶UHF天線。14.制造方法，其包括提供主要由92.49-97.5重量％的主要組分和2.50-7.51重量％的次要組分構(gòu)成的陶瓷介電材料，其中所述主要組分含有60.15-68.2重量％的鈦酸鍶、11.02-23.59重量％的鈦酸鈣以及7.11-21.32重量％的鈦酸鋇；所述次要組分含有1.18-3.55重量％的鋯酸鈣、0.50-1.54重量％的三氧化鉍、0.2_0.59重量％的氧化鋯、0.02-0.07重量％的二氧化錳、0.12-0.35重量％的氧化鋅、0.12-0.35重量％的無鉛玻璃料、0.24-0.71重量％的高嶺土以及0.12-0.35重量％的氧化鈰；并燒結(jié)所述陶瓷介電材料。15.權(quán)利要求14的方法，其中燒結(jié)所述陶瓷介電材料的步驟是燒結(jié)所述陶瓷介電材料以形成基板。16.權(quán)利要求15的方法，其中所述基板與UHF寬帶天線相關(guān)。17.權(quán)利要求14的方法，其中所述介電陶瓷組合物在lMHz下的介電常數(shù)K為至少200，介電損耗DF為0.0006或者更小。18.權(quán)利要求14的方法，其中所述介電陶瓷組合物在lMHz下的介電常數(shù)K為至少300，介電損耗DF為0.0005或者更小。19.權(quán)利要求14的方法，其還包括由所述陶瓷介電材料形成單片陶瓷元件。20.權(quán)利要求14的方法，其中燒結(jié)所述陶瓷介電材料的步驟包括燒結(jié)所述陶瓷介電材料以形成燒結(jié)體。全文摘要本申請?zhí)峁┝私殡娞沾山M合物，其在1MHz下的介電常數(shù)K為至少200，介電損耗DF為0.0006或者更小。所述介電陶瓷組合物可通過在空氣中燒結(jié)而制得，而不需控制氣氛。所述介電陶瓷組合物可以具有92.49-97.5重量％的主要組分和2.50-7.51重量％的次要組分，其中所述主要組分含有60.15-68.2重量％的鈦酸鍶、11.02-23.59重量％的鈦酸鈣以及7.11-21.32重量％的鈦酸鋇；所述次要組分含有1.18-3.55重量％的鋯酸鈣、0.50-1.54重量％的三氧化鉍、0.2-0.59重量％的氧化鋯、0.02-0.07重量％的二氧化錳、0.12-0.35重量％的氧化鋅、0.12-0.35重量％的無鉛玻璃料、0.24-0.71重量％的高嶺土以及0.12-0.35重量％的氧化鈰。所述介電陶瓷組合物可用于UHF天線和單片陶瓷元件。文檔編號H01G4/12GK101778806SQ200780053242公開日2010年7月14日申請日期2007年6月7日優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日發(fā)明者D·本巴薩特,D·阿隆,E·別爾莎德斯基,M·克拉夫欽克,R·卡特拉奧申請人:威世科技公司