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JP3101965B2 - Dielectric porcelain composition - Google Patents

Dielectric porcelain composition

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Publication number
JP3101965B2
JP3101965B2 JP07039791A JP3979195A JP3101965B2 JP 3101965 B2 JP3101965 B2 JP 3101965B2 JP 07039791 A JP07039791 A JP 07039791A JP 3979195 A JP3979195 A JP 3979195A JP 3101965 B2 JP3101965 B2 JP 3101965B2
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JP
Japan
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weight
parts
composition
main component
less
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JP07039791A
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Japanese (ja)
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JPH08231272A (en
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誠一郎 平原
信儀 藤川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH08231272A publication Critical patent/JPH08231272A/en
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波、ミリ波等
の高周波領域において、高いQ値を有する誘電体磁器組
成物に関するものであり、例えば、マイクロ波やミリ波
などの周波数領域において使用される種々の共振器用材
料やMIC用誘電体基板材料、誘電体導波路用材料や積
層型セラミックコンデンサ等に用いることができる誘電
体磁器組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dielectric ceramic composition having a high Q value in a high frequency range such as a microwave and a millimeter wave, and is used in a frequency range such as a microwave and a millimeter wave. The present invention relates to a dielectric ceramic composition that can be used for various resonator materials, MIC dielectric substrate materials, dielectric waveguide materials, and multilayer ceramic capacitors.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、誘電体磁器は、マイクロ波やミリ波
等の高周波領域において、誘電体共振器、MIC用誘電
体基板や導波路等に広く利用されている。
2. Description of the Related Art Hitherto, dielectric ceramics have been widely used in dielectric resonators, MIC dielectric substrates, waveguides, and the like in high-frequency regions such as microwaves and millimeter waves.

【0003】従来より、この種の誘電体磁器としては、
例えばBaO−TiO2 材料、ZrO−SnO2 −Ti
2 材料等が知られており、10GHzにおいて誘電率
が35〜40、Q値が数1000〜10000程度、共
振周波数の温度係数τfが±10ppm/℃以下の特性
を有している。
[0003] Conventionally, as this kind of dielectric porcelain,
For example BaO-TiO 2 material, ZrO-SnO 2 -Ti
An O 2 material or the like is known, and has characteristics of a dielectric constant of 35 to 40, a Q value of about several thousand to 10,000 at 10 GHz, and a temperature coefficient τf of a resonance frequency of ± 10 ppm / ° C. or less.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする問題点】最近では通信分野
等、より高周波数帯を利用する試みがなされており、誘
電体材料に対してはより高いQ値が要求され、また、使
用周波数が高くなるに従って共振器、基板等の寸法が小
型になるため、アプリケ−ションに際して扱い易い適当
な誘電率が要求されている。
Recently, attempts have been made to use higher frequency bands in the communication field and the like, and higher Q values are required for dielectric materials. As the dimensions of resonators, substrates, and the like become smaller as the number of applications increases, an appropriate dielectric constant that is easy to handle in applications is required.

【0005】しかしながら、上記した従来の材料では、
Q値が低く、また誘電率が高すぎるため、10GHz以
上の高周波数帯での使用に際して実用的レベルにないの
が現状である。
However, in the above-mentioned conventional materials,
Since the Q value is low and the dielectric constant is too high, it is currently not at a practical level when used in a high frequency band of 10 GHz or more.

【0006】また、従来の誘電体磁器組成物は、磁器密
度を向上するために高温で焼成しなければならず、ま
た、高温で焼成しても十分な磁器密度を得ることが困難
であり、強度が弱く、高Q値を得にくいという問題点が
あった。
Further, the conventional dielectric porcelain composition must be fired at a high temperature in order to improve the porcelain density, and it is difficult to obtain a sufficient porcelain density even at a high temperature. There was a problem that the strength was weak and it was difficult to obtain a high Q value.

【0007】本発明者等はこのような要求に応えること
ができる材料を研究したところ、低誘電率で高Q値を有
するBaO、MgO、WO3 、TaO5/2 からなる誘電
体磁器組成物を開発し、先に特願平4−284322号
に特許出願した。
The present inventors have studied materials capable of meeting such a demand, and found that a dielectric ceramic composition comprising BaO, MgO, WO 3 and TaO 5/2 having a low dielectric constant and a high Q value. And applied for a patent in Japanese Patent Application No. 4-284322.

【0008】しかしながら、近年においては、さらに低
誘電率で高Q値が要求されるとともに、高強度化が要求
されていた。
However, in recent years, a higher dielectric constant and a higher Q value have been required, and a higher strength has been required.

【0009】[0009]

【問題点を解決するための手段】本発明者等はこのよう
な要求に応えることができる材料を研究したところ、B
aO、MgO、WO3 、TaO5/2 からなる組成物に対
して、B、P、Si、アルカリ金属元素を少なくとも1
種以上を含有させることにより、BaO、MgO、WO
3 、TaO5/2 からなる誘電体磁器組成物よりも磁器密
度(かさ比重)およびQ値を向上することができること
を見出し、本発明に至った。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have studied materials capable of meeting such a demand and found that B
A composition comprising aO, MgO, WO 3 and TaO 5/2 contains at least one of B, P, Si and an alkali metal element.
BaO, MgO, WO by containing more than
3. It has been found that the ceramic density (bulk specific gravity) and the Q value can be improved as compared with the dielectric ceramic composition composed of TaO 5/2 , and the present invention has been achieved.

【0010】即ち、本発明の誘電体磁器組成物は、金属
元素として少なくともBa,Mg,W,Taを含有し、
これらの成分のモル比による組成式をxBaO・yMg
O・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、
y、z、wが、0.40≦x≦0.55、0.10≦y
≦0.40、0<z≦0.30、0<w≦0.40、
0.20≦z+w≦0.40、x+y+z+w=1.0
0を満足する主成分100重量部に対して、ほう酸化
合物をB2 3 換算で0.01重量部以上0.20重量
部以下、りん化合物をP量で0.005重量部以上1
重量部以下、SiO2 を0.01重量部以上1重量部
以下、アルカリ金属含有化合物を炭酸塩換算で0.0
1重量部以上1重量部未満、上記〜から選ばれる少
なくとも一種を添加含有するものである。
That is, the dielectric ceramic composition of the present invention contains at least Ba, Mg, W, and Ta as metal elements,
The composition formula based on the molar ratio of these components is xBaO.yMg
When expressed as O · zWO 3 · wTaO 5/2, the x,
y, z, w are 0.40 ≦ x ≦ 0.55, 0.10 ≦ y
≦ 0.40, 0 <z ≦ 0.30, 0 <w ≦ 0.40,
0.20 ≦ z + w ≦ 0.40, x + y + z + w = 1.0
With respect to 100 parts by weight of the main component satisfying 0, the boric acid compound is 0.01 to 0.20 parts by weight in terms of B 2 O 3 , and the phosphorus compound is 0.005 to 1 part by weight of the P content.
Parts by weight, SiO 2 in an amount of 0.01 to 1 part by weight, and an alkali metal-containing compound in an amount of 0.02 in terms of carbonate.
1 part by weight or more and less than 1 part by weight, and at least one selected from the above.

【0011】また、金属元素として少なくともBa,M
g,W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組
成式をxBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2
表わした時、前記x、y、z、wが、0.40≦x≦
0.55、0.10≦y≦0.40、0<z≦0.3
0、0<w≦0.40、0.20≦z+w≦0.40、
x+y+z+w=1.00を満足する組成物1モル部に
対して、Sn、Mn、Caおよび周期律表第3a族、4
a族元素から選ばれる少なくとも1種を0.2モル部以
下の割合で含有した主成分100重量部に対して、ほ
う酸化合物をB2 3 換算で0.01重量部以上0.2
0重量部以下、りん化合物をP量で0.005重量部
以上1重量部以下、SiO2 を0.01重量部以上1
重量部以下、アルカリ金属含有化合物を炭酸塩換算で
0.01重量部以上1重量部未満、上記〜から選ば
れる少なくとも一種を添加含有するものである。
Further, at least Ba, M
g, W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≤
0.55, 0.10 ≦ y ≦ 0.40, 0 <z ≦ 0.3
0, 0 <w ≦ 0.40, 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40,
With respect to 1 mol part of the composition satisfying x + y + z + w = 1.00, Sn, Mn, Ca and Group 3a of the periodic table, 4
With respect to 100 parts by weight of a main component containing at least one element selected from Group a elements at a ratio of 0.2 mol part or less, a boric acid compound is used in an amount of 0.01 to 0.2 parts by weight in terms of B 2 O 3.
0 parts by weight or less, phosphorus compound in a P content of 0.005 parts by weight or more and 1 part by weight or less, and SiO 2 in an amount of 0.01 parts by weight or more and 1 part by weight.
Not more than 0.01 parts by weight, less than 1 part by weight of an alkali metal-containing compound in terms of carbonate, and at least one selected from the above.

【0012】本発明では、金属元素として少なくともB
a,Mg,W,Taを含有し、これらの成分のモル比に
よる組成式をxBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO
5/2と表わした時、前記x、y、z、wが、0.40≦
x≦0.55、0.10≦y≦0.40、0<z≦0.
30、0<w≦0.40、0.20≦z+w≦0.4
0、x+y+z+w=1.00を満足する主成分とする
ものであるが、BaOのモル比xを0.40≦x≦0.
55としたのは、xが0.40未満の場合にはQ値が低
下し焼結が困難となり、0.55を越える場合にはQ値
が低下するからである。xは0.45≦x≦0.55が
特に望ましい。
In the present invention, at least B
a, Mg, W, containing Ta, xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO the formula by molar ratio of the components
When expressed as 5/2 , the x, y, z, w are 0.40 ≦
x ≦ 0.55, 0.10 ≦ y ≦ 0.40, 0 <z ≦ 0.
30, 0 <w ≦ 0.40, 0.20 ≦ z + w ≦ 0.4
0, x + y + z + w = 1.00 as the main component, but the molar ratio x of BaO is 0.40 ≦ x ≦ 0.
The reason for setting the value to 55 is that when x is less than 0.40, the Q value decreases and sintering becomes difficult, and when x exceeds 0.55, the Q value decreases. x is particularly preferably 0.45 ≦ x ≦ 0.55.

【0013】また、MgOのモル比yを0.10≦y≦
0.40としたのは、yが0.10未満の場合には焼結
が困難となり、あるいはQ値の低下を招き、0.40を
越える場合にはQ値が低下するからである。yは0.1
0≦y≦0.30が特に望ましい。さらに、WO3 のモ
ル比zを0<z≦0.30としたのは、zが0.30を
越える場合にはQ値が低下するからである。zを0.0
1≦z≦0.26が特に望ましい。また、TaO5/2
モル比wを0<w≦0.40としたのは、wが0.40
以上の場合にはQ値が低下するからである。wは0<w
≦0.33であることが望ましい。
Further, the molar ratio y of MgO is 0.10 ≦ y ≦
The reason for setting the value to 0.40 is that if y is less than 0.10, sintering becomes difficult or the Q value is reduced, and if y exceeds 0.40, the Q value is reduced. y is 0.1
0 ≦ y ≦ 0.30 is particularly desirable. Furthermore, the reason why the molar ratio z of WO 3 is 0 <z ≦ 0.30 is that when z exceeds 0.30, the Q value decreases. z is 0.0
It is particularly desirable that 1 ≦ z ≦ 0.26. The reason why the molar ratio w of TaO 5/2 was 0 <w ≦ 0.40 was that w was 0.40
This is because the Q value decreases in the above case. w is 0 <w
It is desirable that ≦ 0.33.

【0014】さらに、0.20≦z+w≦0.40とし
たのは、z+wが0.2未満の場合や0.4を越える場
合には、Q値が低下あるいは焼結不良となるからであ
る。
Further, the reason for setting 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 is that if z + w is less than 0.2 or exceeds 0.4, the Q value is reduced or sintering is poor. .

【0015】また、本発明においては、0.17≦5|
x−0.5|+y+0.2z<0.94を満足すること
が望ましい。この値が0.17未満の場合や0.94以
上の場合には、Q値が低下したり、焼結不良となる傾向
にあるからである。
Also, in the present invention, 0.17 ≦ 5 |
It is desirable to satisfy x−0.5 | + y + 0.2z <0.94. If the value is less than 0.17 or 0.94 or more, the Q value tends to decrease or sintering tends to be poor.

【0016】さらに、本発明の誘電体磁器組成物では、
上記組成物に1モル部に対して、Sn、Mn、Caおよ
び周期律表第3a族、4a族元素から選ばれる少なくと
も1種を0.2モル部以下の割合で含有するものを主成
分としても良い。主成分にSn、Mn、Caおよび周期
律表第3a族、4a族元素から選ばれる少なくとも1種
を0.2モル部以下の割合で含有させることにより、焼
結性を改善したり、誘電特性を制御、特に共振周波数の
温度係数τfをプラス側に移行させたりすることができ
る。一方、Sn、Mn、Caおよび周期律表第3a族、
4a族元素から選ばれる少なくとも1種を0.2モル部
より多く含有させると、Q値が低下するからである。
Further, in the dielectric porcelain composition of the present invention,
The composition contains, as a main component, one containing at least one element selected from Sn, Mn, Ca and Group 3a and 4a elements of the periodic table in an amount of 0.2 mol part or less with respect to 1 mol part. Is also good. By containing at least one element selected from the group consisting of Sn, Mn, Ca and Group 3a and 4a elements of the periodic table in a proportion of 0.2 mol part or less, the sinterability is improved and the dielectric properties are improved. , In particular, the temperature coefficient τf of the resonance frequency can be shifted to the plus side. On the other hand, Sn, Mn, Ca and Group 3a of the periodic table,
This is because when at least one element selected from the group 4a elements is contained in an amount of more than 0.2 mol part, the Q value decreases.

【0017】そして、本発明の誘電体磁器組成物では、
前記主成分100重量部に対して、ほう酸化合物をB
2 3 換算で0.01重量部以上0.20重量部以下、
りん化合物をP量で0.005重量部以上1重量部以
下、SiO2 を0.01重量部以上1重量部以下、
アルカリ金属含有化合物を炭酸塩換算で0.01重量部
以上1重量部未満、上記〜から選ばれる少なくとも
一種を添加含有するものである。
And, in the dielectric ceramic composition of the present invention,
The boric acid compound is added to B based on 100 parts by weight of the main component.
0.01 to 0.20 parts by weight in terms of 2 O 3 ,
A phosphorus compound in a P content of 0.005 to 1 part by weight, SiO 2 in a content of 0.01 to 1 part by weight,
It contains an alkali metal-containing compound in an amount of 0.01 to less than 1 part by weight in terms of carbonate, and at least one selected from the above.

【0018】主成分100重量部に対して、ほう酸化合
物の含有量をB2 3 換算で0.01重量部以上0.2
0重量部以下としたのは、0.01重量部未満の場合は
焼成温度の低下や磁器密度(かさ比重)およびQ値の向
上に効果がなく、0.20重量部を越える場合はQ値が
400より低下するからである。ほう酸化合物の含有量
はB2 3 換算で0.025重量部以上0.2重量部以
下が望ましい。
Based on 100 parts by weight of the main component, the content of the boric acid compound is 0.01 to 0.2 parts by weight in terms of B 2 O 3.
0 parts by weight or less means that if it is less than 0.01 parts by weight, there is no effect on lowering the firing temperature or increase the porcelain density (bulk specific gravity) and Q value, and if it exceeds 0.20 parts by weight, the Q value Is lower than 400. The content of the boric acid compound is desirably 0.025 to 0.2 parts by weight in terms of B 2 O 3 .

【0019】また、主成分100重量部に対して、りん
化合物の含有量をP量で0.005重量部以上1.00
0重量部以下としたのは、0.005重量部未満の場合
は焼成温度の低下や磁器密度(かさ比重)およびQ値の
向上に効果がなく、1.000重量部を越える場合はQ
値が4000より低下するからである。りん化合物の含
有量はP量で0.025重量部以上0.05重量部以下
が望ましい。
Further, the content of the phosphorus compound is 0.005 parts by weight or more and 1.00% by weight based on 100 parts by weight of the main component.
The reason why the content is set to 0 parts by weight or less is that if it is less than 0.005 parts by weight, there is no effect on lowering the sintering temperature and improve the porcelain density (bulk specific gravity) and Q value.
This is because the value is lower than 4000. The content of the phosphorus compound is desirably 0.025 to 0.05 parts by weight in terms of P.

【0020】さらに、主成分100重量部に対して、S
iO2 を0.01重量部以上1.00重量部以下とした
のは、0.01重量部未満の場合は焼成温度の低下や磁
器密度(かさ比重)およびQ値の向上に効果がなく、
1.00重量部を越える場合はQ値が4000より低下
するからである。SiO2 は0.01重量部以上0.1
重量部以下であることが望ましい。
Further, S was added to 100 parts by weight of the main component.
The reason that the content of iO 2 is set to 0.01 part by weight or more and 1.00 part by weight or less is that if it is less than 0.01 part by weight, there is no effect on lowering the firing temperature and improving the porcelain density (bulk specific gravity) and Q value.
If the amount exceeds 1.00 parts by weight, the Q value will be lower than 4000. SiO 2 is at least 0.01 parts by weight and 0.1
It is desirable that the amount be not more than part by weight.

【0021】また、主成分100重量部に対して、アル
カリ金属含有化合物を炭酸塩換算で0.01重量部以上
1重量部未満としたのは、0.01重量部未満の場合は
焼成温度の低下や磁器密度(かさ比重)およびQ値の向
上に効果がなく、1重量部以上の場合はQ値が4000
より低下するからである。アルカリ金属含有化合物は炭
酸塩換算で0.01重量部以上0.9重量部以下である
ことが望ましい。
The reason why the content of the alkali metal-containing compound is set to 0.01 part by weight or more and less than 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the main component, is that when the amount is less than 0.01 part by weight, the calcination temperature is lowered. There is no effect on the reduction or improvement of the porcelain density (bulk specific gravity) and the Q value.
This is because it is lower. The content of the alkali metal-containing compound is desirably 0.01 to 0.9 parts by weight in terms of carbonate.

【0022】ここでほう酸化合物としてはB2 3 、コ
レマナイト、CaB2 4 、ZnB2 4 等がある。ま
た、リン化合物としてはH3 PO4 、P2 5 等があ
る。またアルカリ金属としてはLi、Na、K、Rb、
Csがある。
Here, boric acid compounds include B 2 O 3 , colemanite, CaB 2 O 4 , ZnB 2 O 4 and the like. Further, examples of the phosphorus compound include H 3 PO 4 and P 2 O 5 . As the alkali metal, Li, Na, K, Rb,
There is Cs.

【0023】本発明に基づき磁器を作製する方法として
は、例えば、Ba、Mg、W、Taの酸化物あるいは焼
成により酸化物を生成する水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等
の金属塩を原料として用い、これらを前述した主成分の
範囲になるように秤量した後、充分に混合する。その
後、混合物を900〜1300℃で仮焼処理する。得ら
れた仮焼物に、例えば、B2 3 のようなほう酸化合
物、P2 5 のようなリン化合物、SiO2 、Li2
3 のようなアルカリ金属含有化合物のうち少なくとも
一種を所定量となるように秤量し添加して、混合粉砕す
る。そしてこれをプレス成形やドクタ−ブレ−ド法等の
成形方法により所定の形状に成形する。次に成形体を大
気中等の酸化性雰囲気中で1300〜1600℃で焼成
することにより誘電体磁器を得ることができる。
As a method for producing a porcelain based on the present invention, for example, an oxide of Ba, Mg, W or Ta or a metal salt such as a hydroxide, a carbonate or a nitrate which forms an oxide upon firing is used as a raw material. These are weighed so as to fall within the above-mentioned range of the main components, and then sufficiently mixed. Thereafter, the mixture is calcined at 900 to 1300 ° C. For example, a boric acid compound such as B 2 O 3 , a phosphorus compound such as P 2 O 5 , SiO 2 , Li 2 C
At least one of alkali metal-containing compounds such as O 3 is weighed and added to a predetermined amount, mixed and pulverized. Then, it is formed into a predetermined shape by a forming method such as press forming or doctor blade method. Next, the molded body is fired at 1300 to 1600 ° C. in an oxidizing atmosphere such as the air to obtain a dielectric ceramic.

【0024】[0024]

【作用】本発明の誘電体磁器組成物では、Ba,Mg,
W,Taを含有する主成分に対して、あるいはこれにS
n、Mn、Caおよび周期律表第3a族、4a族元素か
ら選ばれる少なくとも1種を含有する主成分に対して、
ほう酸化合物、りん化合物、SiO2 、アルカリ金属含
有化合物を所定量含有することにより、BaO、Mg
O、WO3 、TaO5/2 からなる組成物よりも高い磁器
強度およびQ値を有し、かつ4000以上のQ値を有
し、しかも共振周波数の温度係数τfを一定領域で自由
に制御することができるとともに、高い磁器密度(かさ
比重)により高強度を実現することができる。
According to the dielectric ceramic composition of the present invention, Ba, Mg,
For the main component containing W, Ta or S
With respect to a main component containing at least one selected from n, Mn, Ca, and elements of Groups 3a and 4a of the periodic table,
By containing boric acid compounds, phosphorus compounds, SiO 2 and alkali metal-containing compounds in predetermined amounts, BaO, Mg
It has a higher porcelain strength and Q value than the composition consisting of O, WO 3 and TaO 5/2 , has a Q value of 4000 or more, and freely controls the temperature coefficient τf of the resonance frequency in a certain region. And high strength can be realized by high porcelain density (bulk specific gravity).

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1 原料として純度99%以上のBaCO3 、MgCO3
WO3 、Ta2 5の粉末を用いて、組成が表1に示す
割合となるように秤量し、純水を媒体とし、ボ−ルミル
にて20時間湿式混合した。次にこの混合物を乾燥(脱
水)し、1200℃で2時間仮焼した。この仮焼物を粉
砕し、所定形状に成形し、1400〜1550℃で6時
間焼成し、後述する方法によりかさ比重、比誘電率、Q
値および共振周波数の温度係数τfを求めた。この結果
を表2に示す。また、前記仮焼物にB2 3 、H3 PO
4 、SiO2 、アルカリ金属含有化合物をそれぞれ表3
〜表6に示した割合となるように秤量し、イソプロピル
アルコ−ルを媒体とし、ボ−ルミルにて20時間湿式混
合した後、バインダ−としてパラフィンワックスを1〜
10重量%加えてから乾燥し、メッシュを通して整粒し
た。
Example 1 As raw materials, BaCO 3 and MgCO 3 having a purity of 99% or more,
Using WO 3 and Ta 2 O 5 powders, the compositions were weighed so as to have the composition shown in Table 1, and wet-mixed in a ball mill for 20 hours using pure water as a medium. Next, the mixture was dried (dehydrated) and calcined at 1200 ° C. for 2 hours. The calcined product is pulverized, formed into a predetermined shape, and baked at 1400 to 1550 ° C. for 6 hours.
The value and the temperature coefficient τf of the resonance frequency were determined. Table 2 shows the results. Further, B 2 O 3 , H 3 PO
4 , SiO 2 and alkali metal-containing compounds are shown in Table 3 respectively.
After weighing so as to have the ratios shown in Table 6, using isopropyl alcohol as a medium and wet-mixing with a ball mill for 20 hours, paraffin wax as a binder is added in an amount of 1 to 1.
After adding 10% by weight, the mixture was dried and sized through a mesh.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】[0028]

【表3】 [Table 3]

【0029】[0029]

【表4】 [Table 4]

【0030】[0030]

【表5】 [Table 5]

【0031】[0031]

【表6】 [Table 6]

【0032】次に該整粒物を約1トン/cm2 の圧力で
直径10mm、高さ5mmの円柱状に成形した。さらに
この成形体を大気中で1400〜1550℃2時間焼成
して誘電体磁器を得た。かくして得られた磁器はJIS
規格C2141−1978(電気絶縁用セラミック材料
試験方法)に基づいてにかさ比重を求めた。また、磁器
の両面を平面研磨し、誘電特性評価用の試料(直径8m
m、高さ6mmの円柱状)を作製した。誘電特性の評価
は、前記試料を用いて誘電体円柱共振器法にて周波数約
10GHzにおける比誘電率とQ値を測定した。また、
−40〜85℃の温度範囲における共振周波数を測定
し、25℃での共振周波数を基準にして共振周波数の温
度係数τfを算出した。
Next, the sized product was formed into a column having a diameter of 10 mm and a height of 5 mm at a pressure of about 1 ton / cm 2 . Further, this molded body was fired in the atmosphere at 1400 to 1550 ° C. for 2 hours to obtain a dielectric ceramic. The porcelain thus obtained is JIS
The bulk specific gravity was determined based on the standard C2141-1978 (test method for ceramic materials for electrical insulation). In addition, both surfaces of the porcelain were polished flat, and a sample for evaluating dielectric properties (diameter: 8 m)
m, a columnar shape with a height of 6 mm). For the evaluation of the dielectric properties, the relative permittivity and the Q value at a frequency of about 10 GHz were measured using the sample by the dielectric cylinder resonator method. Also,
The resonance frequency in a temperature range of −40 to 85 ° C. was measured, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency was calculated based on the resonance frequency at 25 ° C.

【0033】表1に主成分の組成、表2に主成分のかさ
比重、比誘電率、Q値および共振周波数の温度係数τf
を示し、表3〜6にB、P、Si、アルカリ金属それぞ
れ所定の化合物に換算した含有量と、かさ比重、比誘電
率、Q値、共振周波数の温度係数τfの結果を示した。
Table 1 shows the composition of the main component, and Table 2 shows the bulk specific gravity, relative dielectric constant, Q value and temperature coefficient τf of the resonance frequency of the main component.
And Tables 3 to 6 show the contents of B, P, Si, and alkali metal, each converted into a predetermined compound, and the results of bulk specific gravity, relative dielectric constant, Q value, and temperature coefficient τf of resonance frequency.

【0034】これらの表1〜6により、本発明の誘電体
磁器組成物では、B、P、Si、アルカリ金属を含有す
ることによって、BaO、MgO、WO3 、TaO5/2
からなる組成物よりもかさ比重およびQ値が向上し、比
誘電率が15以上、Q値が4000以上、共振周波数の
温度係数τfが±30ppm/℃以内の優れた特性を有
することがわかる。
According to Tables 1 to 6, the dielectric porcelain composition of the present invention contains B, P, Si, and an alkali metal to form BaO, MgO, WO 3 , and TaO 5/2.
It can be seen that the bulk specific gravity and the Q value are improved as compared with the composition consisting of, and that the relative dielectric constant is 15 or more, the Q value is 4000 or more, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency is within ± 30 ppm / ° C.

【0035】実施例2 原料として純度99%以上のBaCO3 、MgCO3
WO3 、Ta2 5 およびY2 3 、La2 3 、Ce
2 、Nd2 3 、Pr6 11、Sm2 3 、Hf
2 、ZrO2 、MnCO3 、SnO2 、TiO2 、C
aCO3 を用いて、表7に示す割合に秤量し、以下実施
例1と同様な方法で磁器を作製し、同様な測定を行なっ
た。表7に組成を、表8にかさ比重、比誘電率、Q値、
共振周波数の温度係数τfの測定結果を示した。
Example 2 BaCO 3 , MgCO 3 having a purity of 99% or more as raw materials
WO 3 , Ta 2 O 5 and Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce
O 2 , Nd 2 O 3 , Pr 6 O 11 , Sm 2 O 3 , Hf
O 2 , ZrO 2 , MnCO 3 , SnO 2 , TiO 2 , C
Using aCO 3 , the powder was weighed in the proportions shown in Table 7, and a porcelain was prepared in the same manner as in Example 1 and the same measurement was performed. Table 7 shows the composition, and Table 8 shows the bulk specific gravity, relative permittivity, Q value,
The measurement results of the temperature coefficient τf of the resonance frequency are shown.

【0036】[0036]

【表7】 [Table 7]

【0037】[0037]

【表8】 [Table 8]

【0038】表7および表8によれば、主成分に、S
n、Mn、Caおよび周期律表第3a族、4a族元素か
ら選ばれる少なくとも1種を所定量含む場合にも、B、
P、Si、アルカリ金属を含有することによって、Ba
O、MgO、WO3 、TaO5/ 2 からなる組成物よりも
かさ比重およびQ値が向上し、比誘電率が15以上、Q
値が4000以上、共振周波数の温度係数τfが±30
ppm/℃以内の優れた特性を有することがわかる。ま
た、主成分に、Sn、Mn、Caおよび周期律表第3a
族、4a族元素を含有すると、共振周波数の温度係数τ
fがプラス側に移行し、誘電特性を制御できることが判
る。
According to Tables 7 and 8, the main component is S
Even when a predetermined amount of at least one element selected from n, Mn, Ca and elements of Groups 3a and 4a of the periodic table is contained, B,
By containing P, Si and an alkali metal, Ba
O, MgO, WO 3, TaO 5 / mocha of specific gravity and a Q value than the second composition consisting of is improved, relative dielectric constant of 15 or more, Q
Value is 4000 or more, temperature coefficient τf of resonance frequency is ± 30
It can be seen that it has excellent characteristics within ppm / ° C. The main components are Sn, Mn, Ca and Periodic Table No. 3a.
Group 4a element, the temperature coefficient τ of the resonance frequency
f shifts to the plus side, indicating that the dielectric properties can be controlled.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、B
aO、MgO、WO3、Ta2 5 から成る主成分、あ
るいはこれにSn、Mn、Caおよび周期律表第3a
族、第4a族元素を含んだ主成分に対して、B、P、S
i、アルカリ金属元素を所定量含有することにより、B
aO、MgO、WO3 、TaO5/2 からなる組成物より
かさ比重が向上し、高強度とすることができるととも
に、10GHzでのQ値が高く、かつ、10GHzでQ
値が少なくとも4000以上の高い特性を有し、共振周
波数の温度係数τfを±30ppm/℃以内に制御する
ことができる。また、主成分に、Sn、Mn、Caおよ
び周期律表第3a族、4a族元素を含有することによ
り、焼結性を向上するとともに、共振周波数の温度係数
τfをプラス側に移行し、誘電特性を制御できる。
As described in detail above, according to the present invention, B
aO, MgO, WO3, Ta 2 O consists of 5 principal components Sn or thereto,, Mn, Ca and periodic table 3a
B, P, S with respect to the main component containing Group 4a element
i, by containing a predetermined amount of an alkali metal element,
The bulk specific gravity is improved and the strength can be increased as compared with the composition comprising aO, MgO, WO 3 , and TaO 5/2 , and the Q value at 10 GHz is high, and the Q value at 10 GHz is high.
It has high characteristics of at least 4000 or more, and can control the temperature coefficient τf of the resonance frequency within ± 30 ppm / ° C. Further, by containing Sn, Mn, Ca and elements of Groups 3a and 4a of the periodic table as main components, sinterability is improved, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency shifts to the plus side, and the dielectric constant increases. Can control characteristics.

【0040】これによりマイクロ波やミリ波などの周波
数領域において使用される種々の共振器用材料やMIC
用誘電体基板材料、誘電体導波路用材料等に最適とする
ことができる。
Accordingly, various resonator materials and MICs used in a frequency range such as microwaves and millimeter waves can be used.
It can be optimized for a dielectric substrate material for use, a material for a dielectric waveguide, and the like.

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する主成分100重量部に対して、ほう酸化合物
をB2 3 換算で0.01重量部以上0.20重量部以
下添加含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
(1) at least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 Based on 100 parts by weight of the main component And a boric acid compound in an amount of 0.01 to 0.20 parts by weight in terms of B 2 O 3 .
【請求項2】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する主成分100重量部に対して、りん化合物を
P量で0.005重量部以上1重量部以下添加含有する
ことを特徴とする誘電体磁器組成物。
2. At least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 Based on 100 parts by weight of the main component 1. A dielectric porcelain composition comprising a phosphorus compound in an amount of 0.005 to 1 part by weight in terms of P.
【請求項3】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する主成分100重量部に対して、SiO2
0.01重量部以上1重量部以下添加含有することを特
徴とする誘電体磁器組成物。
3. The method according to claim 1, wherein at least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 Based on 100 parts by weight of the main component , dielectric ceramic composition is characterized by adding containing SiO 2 less than 1 part by weight 0.01 part by weight.
【請求項4】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する主成分100重量部に対して、アルカリ金属
含有化合物を炭酸塩換算で0.01重量部以上1重量部
未満添加含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
4. At least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 Based on 100 parts by weight of the main component A dielectric porcelain composition characterized by containing an alkali metal-containing compound in an amount of 0.01 to less than 1 part by weight in terms of carbonate.
【請求項5】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する組成物1モル部に対して、Sn、Mn、Ca
および周期律表第3a族、4a族元素から選ばれる少な
くとも1種を0.2モル部以下(0を含まず)の割合で
含有した主成分100重量部に対して、ほう酸化合物を
2 3 換算で0.01重量部以上0.20重量部以下
添加含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
5. At least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 With respect to 1 mol part of the composition , Sn, Mn, Ca
And a borate compound of B 2 O with respect to 100 parts by weight of a main component containing 0.2 mol part or less (not including 0) of at least one element selected from Group 3a and 4a elements of the periodic table. A dielectric porcelain composition characterized by being added in an amount of from 0.01 part by weight to 0.20 part by weight in terms of 3 .
【請求項6】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する組成物1モル部に対して、Sn、Mn、Ca
および周期律表第3a族、4a族元素から選ばれる少な
くとも1種を0.2モル部以下(0を含まず)の割合で
含有した主成分100重量部に対して、りん化合物をP
量で0.005重量部以上1重量部以下添加含有するこ
とを特徴とする誘電体磁器組成物。
6. At least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 With respect to 1 mol part of the composition , Sn, Mn, Ca
The phosphorus compound is added to P based on 100 parts by weight of a main component containing at least one element selected from Group 3a and 4a elements of the periodic table in a proportion of 0.2 mol part or less (not including 0).
A dielectric porcelain composition characterized by being added in an amount of 0.005 to 1 part by weight.
【請求項7】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する組成物1モル部に対して、Sn、Mn、Ca
および周期律表第3a族、4a族元素から選ばれる少な
くとも1種を0.2モル部以下(0を含まず)の割合で
含有した主成分100重量部に対して、SiO2 を0.
01重量部以上1重量部以下添加含有することを特徴と
する誘電体磁器組成物。
7. At least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 With respect to 1 mol part of the composition , Sn, Mn, Ca
And Periodic Table Group 3a, relative to 100 parts by weight of the main component containing a proportion of at least one kind of 0.2 molar parts or less selected from the group 4a elements (not including 0), the SiO 2 0.
A dielectric porcelain composition characterized by being added in an amount of from 01 parts by weight to 1 part by weight.
【請求項8】金属元素として少なくともBa,Mg,
W,Taを含有し、これらの成分のモル比による組成式
を xBaO・yMgO・zWO3 ・wTaO5/2 と表わした時、前記x、y、z、wが、 0.40≦x≦0.55 0.10≦y≦0.40 0<z≦0.30 0<w≦0.40 0.20≦z+w≦0.40 x+y+z+w=1.00 を満足する組成物1モル部に対して、Sn、Mn、Ca
および周期律表第3a族、4a族元素から選ばれる少な
くとも1種を0.2モル部以下(0を含まず)の割合で
含有した主成分100重量部に対して、アルカリ金属含
有化合物を炭酸塩換算で0.01重量部以上1重量部未
満添加含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
8. At least Ba, Mg,
W, when containing Ta, representing a composition formula by molar ratio of these components with xBaO · yMgO · zWO 3 · wTaO 5/2, the x, y, z, w is, 0.40 ≦ x ≦ 0 .55 0.10 ≦ y ≦ 0.40 0 <z ≦ 0.30 0 <w ≦ 0.40 0.20 ≦ z + w ≦ 0.40 x + y + z + w = 1.00 With respect to 1 mol part of the composition , Sn, Mn, Ca
And an alkali metal-containing compound is carbonated with respect to 100 parts by weight of a main component containing at least one element selected from Group 3a and 4a elements of the periodic table in a proportion of 0.2 mol part or less (not including 0). A dielectric porcelain composition characterized by being added in an amount of 0.01 to less than 1 part by weight in terms of salt.
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