JP3285759B2 - High frequency dielectric ceramic composition - Google Patents
High frequency dielectric ceramic compositionInfo
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Description
【0001】[0001]
【技術分野】本発明は、高周波用誘電体磁器組成物に係
り、特に誘電体共振器等の材料として好適な、またその
ような誘電体共振器材料の他にも、例えばマイクロ波I
C用誘電体基板の如き材料として好適な、高周波用誘電
体磁器組成物に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dielectric ceramic composition for high frequencies, and more particularly to a material suitable for a dielectric resonator or the like.
The present invention relates to a dielectric ceramic composition for high frequency which is suitable as a material such as a dielectric substrate for C.
【0002】[0002]
【背景技術】従来から、マイクロ波回路においては、フ
ィルタの小型化、固体発振器の周波数安定化、インピー
ダンス整合用、コンデンサ等の目的に、広く誘電体磁器
材料が使用され、誘電体共振器等として利用されてい
る。そして、そのようなマイクロ波領域に使用される誘
電体磁器材料としては、無負荷Q値と共に、比誘電率
(εr)が高く、且つ共振周波数の温度係数(τf)が
小さいことが要求されている。因みに、1/4波長共振
器や1/2波長共振器を使用したバンドパスフィルタの
場合において、それに使用される誘電体磁器基板の比誘
電率が高い程、共振器長を短縮することが出来るところ
から、フィルタの小型化のためには、比誘電率が高けれ
ば高い程、有利となるのである。このため、各種の誘電
体磁器組成物(材料)が、これまでに提案されてきてお
り、例えば、特開昭57−69607号公報には、Ba
O−xTiO2 組成物(3.9≦x≦4.1)の100
重量部に対して、1〜26重量部のZnOを添加してな
る誘電体磁器組成物が明らかにされている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a microwave circuit, a dielectric ceramic material has been widely used for the purpose of downsizing a filter, stabilizing a frequency of a solid-state oscillator, impedance matching, a capacitor, and the like. It's being used. The dielectric ceramic material used in such a microwave region is required to have a high relative dielectric constant (εr) and a small temperature coefficient (τf) of the resonance frequency together with the unloaded Q value. I have. Incidentally, in the case of a band-pass filter using a quarter-wavelength resonator or a half-wavelength resonator, the resonator length can be shortened as the relative permittivity of the dielectric ceramic substrate used therein increases. However, in order to reduce the size of the filter, the higher the relative dielectric constant, the more advantageous. For this reason, various dielectric ceramic compositions (materials) have been proposed so far. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-69607 discloses Ba.
100 of O-xTiO 2 composition (3.9 ≦ x ≦ 4.1)
A dielectric porcelain composition obtained by adding 1 to 26 parts by weight of ZnO to parts by weight is disclosed.
【0003】これに対して、分布定数線路を回路素子と
して使用したローパスフィルタ等においては、上記とは
事情をやや異にすることとなる。即ち、共振器として使
用する際には、その共振器周波数のみが問題となるので
あったが、インダクタンス等の回路素子として使用する
には、そのインピーダンスが問題となるようになるので
ある。On the other hand, in a low-pass filter or the like using a distributed constant line as a circuit element, the situation is slightly different from the above. That is, when used as a resonator, only the resonator frequency becomes a problem, but when used as a circuit element such as an inductance, the impedance becomes a problem.
【0004】ところで、1/2波長以下の分布定数線路
は、直列のインダクタンスに等価変換することが出来、
その得られるインダクタンス(L)は、次式にて表わさ
れ得ることとなる。 ωL=Z0 ・sinθ (但し、ωは角周波数、Z0 は特性インピーダンス、θ
は分布定数線路の電気長を、それぞれ示している。)By the way, a distributed constant line having a wavelength of 1/2 wavelength or less can be equivalently converted into a series inductance.
The obtained inductance (L) can be expressed by the following equation. ωL = Z 0 · sin θ (where ω is the angular frequency, Z 0 is the characteristic impedance, θ
Indicates the electrical length of the distributed constant line. )
【0005】かかる式より明らかなように、設計上、要
求されるインダクタンス(L)を得るには、分布定数線
路の特性インピーダンス(Z0 )と電気長(θ)を調整
する必要があるのであるが、特性インピーダンスは、誘
電体磁器基板の比誘電率と厚み及び導体幅の関数とな
り、比誘電率が大きい程、特性インピーダンスは低くな
るのである。As is apparent from the above equation, it is necessary to adjust the characteristic impedance (Z 0 ) and the electrical length (θ) of the distributed constant line in order to obtain the required inductance (L) in the design. However, the characteristic impedance is a function of the relative permittivity, thickness, and conductor width of the dielectric ceramic substrate, and the higher the relative permittivity, the lower the characteristic impedance.
【0006】また、フィルタの通過帯域でのロスを小さ
くするには、使用するインダクタンスのロスを小さくす
る必要がある。即ち、分布定数線路のロスを小さくする
必要があるのである。そして、この分布定数線路のロス
を小さくするには、分布定数線路の幅を広げる必要があ
るのであるが、その対策は、特性インピーダンスを低く
してしまうこととなる。この特性インピーダンスが低く
なると、前述の式より得られる小さいインダクタンスし
か得られなくなることが理解される。従って、分布定数
線路のロスを小さく保つと共に、インダクタンスの範囲
を広げるには、基板の比誘電率を低くすることが重要と
なるのである。In order to reduce the loss in the pass band of the filter, it is necessary to reduce the loss of the used inductance. That is, it is necessary to reduce the loss of the distributed constant line. Then, in order to reduce the loss of the distributed constant line, it is necessary to increase the width of the distributed constant line. However, the countermeasure is to lower the characteristic impedance. It is understood that when the characteristic impedance is reduced, only a small inductance obtained from the above equation can be obtained. Therefore, in order to keep the loss of the distributed constant line small and to widen the range of inductance, it is important to lower the relative dielectric constant of the substrate.
【0007】さらに、周波数が高くなった場合について
考えるに、ローパスフィルタでは、通過帯域の2倍、3
倍での減衰が要求されることとなるが、上述の式から明
らかなように、周波数が高くなり、電気長がπ以上にな
ると、分布定数線路は直列の容量に変化してしまうこと
となるが、この直列の容量は、高周波信号に対して低イ
ンピーダンスとなるために、本来減衰しなければならな
い2倍、3倍の信号を減衰しなくなってしまうのであ
る。このことからも、特性インピーダンスを大きくし、
小さい電気長で、所望のインダクタンスを実現させなけ
ればならないのである。電気長を短くすることで、高い
周波数までインダクタンスとして機能するために、2
倍、3倍でのローパスフィルタでの減衰が確保され得る
こととなるのである。[0007] Further, considering the case where the frequency is increased, the low-pass filter is twice as large as the pass band and 3 times as large as the pass band.
Although attenuation by a factor of 2 is required, as is apparent from the above equation, when the frequency increases and the electrical length exceeds π, the distributed constant line changes to a series capacitance. However, since the series capacitance has a low impedance with respect to a high-frequency signal, the signal does not attenuate twice or three times the signal that must be attenuated. From this, the characteristic impedance is increased,
The desired inductance must be realized with a small electrical length. In order to function as an inductance up to high frequencies by shortening the electrical length,
That is, the attenuation of the low-pass filter by the factor of two or three can be ensured.
【0008】このようなことから、ローパスフィルタを
構成するインダクタンスを、分布定数線路で形成するに
は、使用される誘電体磁器基板の比誘電率、ひいてはそ
のような基板を与える誘電体磁器材料の比誘電率は低い
方が望ましいのである。しかしながら、一般的に低温焼
成の可能な基板において、基板の比誘電率が20以下と
低くなると、基板の無負荷Q値が劣化するようになるの
である。この基板の無負荷Q値は、導体損失と共に、分
布定数線路の損失に影響する重要な因子である。このた
め、比誘電率の低いことと、無負荷Q値の高いことを同
時に満たすことが、そのような基板材料に要求されるこ
ととなるのである。For this reason, in order to form the inductance constituting the low-pass filter by the distributed constant line, the relative permittivity of the dielectric ceramic substrate used, and hence the dielectric ceramic material providing such a substrate. The lower the relative permittivity, the better. However, generally, in a substrate that can be fired at a low temperature, when the relative dielectric constant of the substrate becomes as low as 20 or less, the no-load Q value of the substrate deteriorates. The unloaded Q value of the substrate is an important factor that affects the loss of the distributed constant line together with the conductor loss. For this reason, it is required for such a substrate material to simultaneously satisfy a low relative dielectric constant and a high unloaded Q value.
【0009】ところで、従来からの誘電体磁器組成物に
おいて、無負荷Q値が3000以上でありながら、比誘
電率が30よりも小さな特性を有するものは、未だ実現
されていない。特に、前述の特開昭57−69607号
公報等において明らかにされたBaO−TiO2 −Zn
O系の誘電体磁器組成物において、そのような特性を有
する材料については、何等明らかにされてはいない。By the way, among the conventional dielectric porcelain compositions, those having a characteristic that the relative dielectric constant is smaller than 30, while the unloaded Q value is 3000 or more, have not been realized yet. In particular, BaO-TiO 2 -Zn revealed in JP 57-69607 Publication described above
In the O-based dielectric porcelain composition, a material having such properties is not disclosed at all.
【0010】[0010]
【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、3000以上の実用的な、高い無負荷Q値を有しつ
つ、比誘電率が28以下と低く、更に共振周波数の温度
係数が±21ppm/℃以内の誘電体磁器を与える組成
物を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a high unloaded Q value of 3000 or more, An object of the present invention is to provide a composition having a dielectric constant as low as 28 or less and a dielectric ceramic having a temperature coefficient of resonance frequency of within ± 21 ppm / ° C.
【0011】[0011]
【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明者らが種々検討を重ねた結果、BaO−TiO2 −
ZnO系の誘電体磁器組成物に対して、酸化アルミニウ
ム及び酸化マンガンを所定割合にて含有せしめることに
より、高い無負荷Q値及び小さな温度係数を確保しつ
つ、その比誘電率を有利に低下せしめ得る事実を見出し
たのである。The present inventors have conducted various studies in order to solve such a problem, and as a result, have found that BaO-TiO 2-
The dielectric ceramic composition of the ZnO-based, by incorporating aluminum oxide及beauty acid manganese at a predetermined ratio, while ensuring a high unloaded Q value and a small temperature coefficient, the dielectric constant preferably We have found a fact that can be reduced.
【0012】すなわち、本発明は、かかる知見に基づい
て完成されたものであって、その特徴とするところは、
一般式:BaO・xTiO2 ・yZnOにて表わされ、
且つ該一般式中のx及びyが、それぞれ、モル比にて、
次式:3.2≦x≦5.7、y≦1.4x−3.7、及
びy>1.4x−4.48を満足するように構成され
た、酸化バリウム、酸化チタン及び酸化亜鉛からなる組
成物を主成分とし、更に該主成分組成物の100重量部
に対して、酸化アルミニウム(A)及び酸化マンガン
(B)を、次の〜の条件: 3.2≦x≦4.3のとき 0.5≦A≦1.0、 0≦B≦2.5 4.3<x≦4.7のとき0<A ≦1.5、 0≦B≦2.5 4.7<x≦5.3のとき 0.5≦A≦1.5、 0≦B≦2.5 5.3<x≦5.7のとき 0.5≦A≦1.0、 0≦B≦1.5 を満たす割合(但し、A及びBは、何れも重量部を単位
とする)において、含有せしめてなる高周波用誘電体磁
器組成物にある。That is, the present invention has been completed based on such findings, and the features thereof are as follows:
General formula: represented by BaO.xTiO 2 .yZnO;
And x and y in the general formula are each represented by a molar ratio:
Barium oxide, titanium oxide, and zinc oxide configured to satisfy the following formula: 3.2 ≦ x ≦ 5.7, y ≦ 1.4x-3.7, and y> 1.4x-4.48 And aluminum oxide (A) and manganese oxide (B) with respect to 100 parts by weight of the main component composition, under the following conditions: 3.2 ≦ x ≦ 4. When 0.5, 0.5 ≦ A ≦ 1.0, 0 ≦ B ≦ 2.5 4.3 <x ≦ 4.7, 0 <A ≦ 1.5, 0 ≦ B ≦ 2.5 4.7 < When x ≦ 5.3 0.5 ≦ A ≦ 1.5, 0 ≦ B ≦ 2.5 5.3 <x ≦ 5.7 When 0.5 ≦ A ≦ 1.0, 0 ≦ B ≦ 1 .5 (where A and B are in parts by weight) in the dielectric ceramic composition for high frequencies.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】ところで、かかる本発明に従う高
周波用誘電体磁器組成物において、一般式:BaO・x
TiO2 ・yZnOは、酸化バリウム(BaO)に対す
る酸化チタン(TiO2 )と酸化亜鉛(ZnO)の割合
(x、y)を、それぞれモル比で表わしたものであっ
て、それら3成分は、次式:3.2≦x≦5.7、y≦
1.4x−3.7、及びy>1.4x−4.48を満足
するように組み合わされる必要があるのである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the dielectric ceramic composition for high frequency according to the present invention, the general formula: BaO.x
TiO 2 · yZnO represents the ratio (x, y) of titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO) to barium oxide (BaO) in terms of molar ratio, respectively. Formula: 3.2 ≦ x ≦ 5.7, y ≦
It must be combined to satisfy 1.4x-3.7 and y> 1.4x-4.48.
【0014】けだし、それら3成分の中で、TiO2 成
分の割合(x)が増えると、比誘電率が上がる傾向にあ
り、また共振周波数の温度係数は高くなるのであり、一
方、ZnO成分の割合(y)が増えると、比誘電率は下
がる傾向にあり、共振周波数の温度係数は低くなるよう
になるからであり、またTiO2 成分の割合が低くなり
過ぎたり、或いは多くなり過ぎたりすると、無負荷Q値
が低くなり過ぎ、3000よりも低くなることに加え
て、TiO2 成分とZnO成分の比にて、共振周波数の
温度係数が±21ppm/℃以内とする必要があるから
である。However, when the proportion (x) of the TiO 2 component among the three components increases, the relative permittivity tends to increase, and the temperature coefficient of the resonance frequency increases. This is because, when the ratio (y) increases, the relative permittivity tends to decrease, and the temperature coefficient of the resonance frequency decreases. When the ratio of the TiO 2 component is too low or too high, This is because the unloaded Q value becomes too low and becomes lower than 3000, and the temperature coefficient of the resonance frequency needs to be within ± 21 ppm / ° C. in the ratio between the TiO 2 component and the ZnO component. .
【0015】また、上記のBaO、TiO2 及びZnO
からなる主成分組成物に対して、更に配合せしめられる
酸化アルミニウム(Al2 O3 )は、その添加によっ
て、比誘電率を低下せしめるものの、無負荷Q値も低下
せしめ、例えば、かかる主成分組成物の100重量部に
対するAl2 O3 の添加量:0.5重量部につき、比誘
電率は0.5〜1.0の割合で下がると共に、無負荷Q
値も500〜1000程度下がるようになるのである。
このため、比誘電率を出来るだけ小さくするには、Al
2 O3 の添加量を増やすことが望ましいのであるが、本
発明にあっては、無負荷Q値が低くなり過ぎないよう
に、その添加量(A)の上限を最大限1.5重量部とし
ているのである。更に、かかるAl2 O3 成分と同様に
添加せしめられる酸化マンガン(MnO2 )は、その添
加により、比誘電率や共振周波数の温度係数に、それ程
影響を与えることなく、無負荷Q値を向上せしめる効果
があり、本発明にあっては、有利に添加されることとな
るが、その添加量が多くなり過ぎると、かえって無負荷
Q値が低下するようになるところから、その添加量
(B)の上限は、最大限2.5重量部とされることとな
る。The above-mentioned BaO, TiO 2 and ZnO
Although aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is further blended with the main component composition of the formula ( 1 ), lowers the relative dielectric constant by its addition, the unloaded Q value also decreases. Relative to 100 parts by weight of Al 2 O 3 per 0.5 part by weight, the relative dielectric constant decreases at a rate of 0.5 to 1.0,
The value also drops by about 500 to 1000.
Therefore, to make the relative dielectric constant as small as possible, Al
It is desirable to increase the addition amount of 2 O 3 , but in the present invention, the upper limit of the addition amount (A) is set to 1.5 parts by weight at the maximum so that the no-load Q value does not become too low. That is. In addition, manganese oxide (MnO 2 ) added in the same manner as the Al 2 O 3 component improves the unloaded Q value without significantly affecting the relative permittivity and the temperature coefficient of the resonance frequency. In the present invention, it is advantageously added. However, if the addition amount is too large, the no-load Q value is rather lowered. ) Will be a maximum of 2.5 parts by weight.
【0016】かかる状況下、本発明者らが、更に種々検
討を重ねた結果、3000以上の無負荷Q値を確保しつ
つ、比誘電率を、28以下の、実用範囲まで低下せし
め、また、共振周波数の温度係数が±21ppm/℃以
内の性能を実現するには、TiO2 成分の割合(x)に
応じて、Al2 O3 の添加量(A)及びMnO2 の添加
量(B)を調整する必要があり、次の〜の条件を満
たす必要があることが判ったのである。 3.2≦x≦4.3のとき 0.5≦A≦1.0、 0≦B≦2.5 4.3<x≦4.7のとき0<A ≦1.5、 0≦B≦2.5 4.7<x≦5.3のとき 0.5≦A≦1.5、 0≦B≦2.5 5.3<x≦5.7のとき 0.5≦A≦1.0、 0≦B≦1.5Under these circumstances, the present inventors have conducted various studies and found that the relative permittivity was reduced to a practical range of 28 or less while securing a no-load Q value of 3000 or more. In order to realize the performance with the temperature coefficient of the resonance frequency within ± 21 ppm / ° C., the addition amount of Al 2 O 3 (A) and the addition amount of MnO 2 (B) according to the ratio (x) of the TiO 2 component. Has to be adjusted, and the following conditions (1) to (4) must be satisfied. When 3.2 ≦ x ≦ 4.3 0.5 ≦ A ≦ 1.0, 0 ≦ B ≦ 2.5 4.3 <x ≦ 4.7 When 0 <A ≦ 1.5, 0 ≦ B ≦ 2.5 4.7 <x ≦ 5.3 0.5 ≦ A ≦ 1.5, 0 ≦ B ≦ 2.5 5.3 <x ≦ 5.7 0.5 ≦ A ≦ 1 0, 0 ≦ B ≦ 1.5
【0017】そして、このような割合において、Al2
O3 及びMnO2 を添加せしめて、目的とする誘電体磁
器組成物を調製することにより、その比誘電率を24程
度にまで低下せしめることが可能となったのであり、以
て基板の最適な比誘電率と考えられる25付近の値が有
利に実現され、低損失のインダクタンスと容量のコンパ
クトな形成を両立させることが可能となったのである。
なお、容量のコンパクト化は、ローパスフィルタ等にお
ける容量は、アースと電極を対向させて形成され、低い
比誘電率の基板を使用すると、その電極面積が大きくな
り、フィルタが大型化するところから、小型化の目的の
ためには、そのような容量をコンパクトに形成すること
が必要とされているのである。In such a ratio, Al 2
By adding O 3 and MnO 2 to prepare the target dielectric ceramic composition, it became possible to lower the relative dielectric constant to about 24, and thus the optimal substrate A value near 25, which is considered to be a relative dielectric constant, is advantageously realized, and it is possible to achieve both low-loss inductance and compact formation of capacitance.
In addition, the compactness of the capacitance is such that the capacitance in a low-pass filter or the like is formed with the ground and the electrode facing each other, and when a substrate having a low relative dielectric constant is used, the electrode area increases and the filter becomes large. For the purpose of miniaturization, it is necessary to make such a capacitor compact.
【0018】このように、本発明に従う誘電体磁器組成
物は、前記したx及びyの式を満足するように、BaO
に対するTiO2 成分及びZnO成分のモル比を規制し
てなる主成分組成物の100重量部に、更にTiO2 成
分の割合(x)に応じて、前記〜の条件を満足する
ように、Al2 O3 及びMnO2 を、それぞれ、A重量
部及びB重量部添加、含有せしめてなるものであるが、
そのような磁器組成物は、その組成を与える原料組成物
を仮焼せしめ、そして粉砕することによって、準備され
ることとなる。なお、その仮焼に際して、900℃以上
の仮焼温度を採用すると、仮焼温度の高温化に伴なう誘
電体磁器組成物の焼成温度の低下が認められる。特に、
1050℃以上の仮焼温度で、その効果が顕著であると
ころから、本発明にあっては、好適には1050℃以上
の温度で仮焼が行なわれる。しかしながら、仮焼温度が
1350℃を越えるようになると、仮焼後に仮焼物の硬
化が著しく、取扱上において問題を生じるので、好まし
くは1100℃〜1300℃の仮焼温度が有利に採用さ
れることとなる。As described above, the dielectric porcelain composition according to the present invention provides BaO so as to satisfy the above-mentioned expressions of x and y.
100 parts by weight of the main component composition in which the molar ratios of the TiO 2 component and the ZnO component are controlled with respect to the weight ratio of Al 2 so as to satisfy the above conditions in accordance with the ratio (x) of the TiO 2 component. O 3 and MnO 2 are added and contained by weight parts A and B, respectively.
Such a porcelain composition is prepared by calcining and pulverizing the raw material composition giving the composition. If a calcination temperature of 900 ° C. or more is employed for the calcination, a decrease in the calcination temperature of the dielectric ceramic composition accompanying an increase in the calcination temperature is recognized. In particular,
Since the effect is remarkable at a calcination temperature of 1050 ° C. or more, in the present invention, calcination is preferably performed at a temperature of 1050 ° C. or more. However, if the calcining temperature exceeds 1350 ° C., the calcined material hardens significantly after calcining, causing a problem in handling. Therefore, preferably, the calcining temperature of 1100 ° C. to 1300 ° C. is advantageously employed. Becomes
【0019】また、そのようにして仮焼して得られた仮
焼物を粉砕するに際しては、その粉砕物の平均粒子径が
細かくなる程、誘電体磁器組成物の焼成温度の低下が促
進される。従って、本発明にあっては、有利には、0.
8μm以下の平均粒子径となるように仮焼物が粉砕され
ることとなる。しかしながら、仮焼粉砕物の平均粒子径
が0.1μmよりも小さくなると、得られる誘電体磁器
組成物の成形性が低下し、例えば、通常のドクターブレ
ード法等によるテープ成形が困難となるところから、仮
焼粉砕物の平均粒子径は、0.1〜0.8μm程度に制
御することが望ましい。なお、このような微細な粉砕物
の粒子径は、一般にレーザー回折散乱法を用いて測定さ
れることとなる。When the calcined material obtained by calcining in this manner is pulverized, the lower the average particle size of the pulverized material, the more the reduction in the firing temperature of the dielectric ceramic composition is promoted. . Therefore, according to the present invention, it is advantageous that the.
The calcined product is pulverized so as to have an average particle size of 8 μm or less. However, when the average particle size of the calcined and pulverized product is smaller than 0.1 μm, the moldability of the obtained dielectric porcelain composition is reduced, and for example, it is difficult to form a tape by a normal doctor blade method or the like. It is desirable to control the average particle size of the calcined and pulverized product to about 0.1 to 0.8 μm. In addition, the particle size of such a fine pulverized product is generally measured using a laser diffraction scattering method.
【0020】また、かかる本発明に従う誘電体磁器組成
物は、導通抵抗の低いAg系材料を内部パターンの電極
に用いる積層型誘電体フィルタ等に適用されるため、低
温焼成され得るものであることが望ましく、そのため
に、本発明にあっては、そのような誘電体磁器組成物に
対して、更にガラス成分、例えばZnO−B2 O3 −B
i2 O3 系ガラスが、有利に添加、配合せしめられる。
例えば、1〜45重量%ZnO−5〜50重量%B2 O
3 −15〜94重量%Bi2 O3 系ガラスの配合によっ
て、目的とする誘電体磁器組成物の焼成温度は、900
℃前後まで低下せしめられ得るのである。Further, since the dielectric ceramic composition according to the present invention is applied to a laminated dielectric filter or the like using an Ag-based material having a low conduction resistance for an electrode of an internal pattern, it can be fired at a low temperature. is desirable, in order that, in the present invention, to such a dielectric ceramic composition, further a glass component, for example, ZnO-B 2 O 3 -B
i 2 O 3 based glass, advantageously added, caused to compounding.
For example, 1 to 45 wt% ZnO-5 to 50 wt% B 2 O
3 by -15~94 wt% Bi 2 O 3 based formulation of the glass, the firing temperature of the dielectric ceramic composition of interest, 900
It can be lowered to around ° C.
【0021】そして、このようにして、本発明に従う誘
電体磁器組成物を焼成して得られる誘電体磁器は、基板
等として、フィルタの共振器等を構成するために用いら
れ、以てその高無負荷Q特性と実用的な比誘電率特性、
更には小さな共振周波数の温度係数が、有利に発揮され
得ることとなる。The dielectric porcelain obtained by firing the dielectric porcelain composition according to the present invention is used as a substrate or the like to constitute a resonator of a filter or the like. No-load Q characteristics and practical relative permittivity characteristics,
Furthermore, a temperature coefficient of a small resonance frequency can be advantageously exerted.
【0022】[0022]
【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下に示される実施例の他に
も、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の
知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得る
ものであることが、理解されるべきである。EXAMPLES Hereinafter, some examples of the present invention will be described to clarify the present invention more specifically. However, the present invention imposes some restrictions by the description of such examples. It goes without saying that you don't receive anything. In addition, various changes, modifications, improvements, and the like can be made to the present invention based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the examples described below. Should be understood.
【0023】先ず、出発原料として、それぞれ高純度の
炭酸バリウム(BaCO3 )、酸化チタン(Ti
O2 )、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al
2 O3 )、及び酸化マンガン(MnO2 )を用い、それ
ら成分を、下記表1〜表4において示される各種のx、
y、Al2 O3 外配量、MnO2 外配量を与えるように
秤量し、更に、それら原料をボールミルにて16時間、
湿式混合せしめた。そして、その得られた混合物を、ボ
ールミルより取り出して乾燥した後、解砕し、アルミナ
製坩堝に入れ、1150℃で4時間、仮焼を行なった。
次いで、得られた仮焼物を解砕し、再びボールミルにて
80時間、湿式粉砕せしめ、平均粒径が0.6μm以下
の各種仮焼粉砕物を得た。First, high-purity barium carbonate (BaCO 3 ) and titanium oxide (Ti
O 2 ), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al
2 O 3 ) and manganese oxide (MnO 2 ), and these components were replaced with various types of x, shown in Tables 1 to 4 below.
y, weighed so as to give Al 2 O 3 external amount and MnO 2 external amount, and further, these raw materials were ball-milled for 16 hours.
Wet mixed. Then, the obtained mixture was taken out from a ball mill, dried, crushed, put into an alumina crucible, and calcined at 1150 ° C. for 4 hours.
Next, the obtained calcined product was disintegrated and wet-pulverized again in a ball mill for 80 hours to obtain various calcined and pulverized products having an average particle diameter of 0.6 μm or less.
【0024】次いで、このようにして得られた各種仮焼
粉砕物に対して、焼結促進剤としてZnO−B2 O3 −
SiO2 3成分系ガラスの2%を添加せしめ、更にバイ
ンダとしてPVAを加えた後、目開き:355μmの篩
を用いて、造粒を行なった。その後、この得られた造粒
粉体を、プレス成形機を用いてプレス成形し、直径:1
5mm、長さ:10mmの円柱状の各種の試験片を得
た。そして、この各試験片を、空気中において、920
℃の温度で2時間焼成することにより、各種の誘電体磁
器サンプルを作製した。Next, ZnO-B 2 O 3 -was added to the various calcined and pulverized materials thus obtained as a sintering accelerator.
After adding 2% of the SiO 2 ternary glass and further adding PVA as a binder, granulation was performed using a sieve having an opening of 355 μm. Then, the obtained granulated powder is press-formed using a press-forming machine, and has a diameter of 1: 1.
Various cylindrical test pieces of 5 mm in length and 10 mm in length were obtained. Then, each of the test pieces was placed in air at 920
Various dielectric ceramic samples were produced by baking at a temperature of ° C. for 2 hours.
【0025】さらに、かかる焼成により得られた各種の
誘電体磁器サンプルを、直径:8mm、長さ:4mmの
大きさの円柱状に研磨加工し、それぞれ、その誘電体特
性を測定した。なお、比誘電率(εr)と無負荷Q値
は、平行導体板型誘電体共振器法によって測定し、また
共振周波数の温度係数(τf)は、−25℃〜75℃の
範囲で測定した。測定周波数は、3GHzであった。得
られた結果を、下記表1〜表4に併わせ示した。Further, various dielectric ceramic samples obtained by the sintering were polished into a cylindrical shape having a diameter of 8 mm and a length of 4 mm, and their dielectric properties were measured. The relative permittivity (εr) and the unloaded Q value were measured by a parallel conductor plate type dielectric resonator method, and the temperature coefficient of resonance frequency (τf) was measured in a range of −25 ° C. to 75 ° C. . The measurement frequency was 3 GHz. The obtained results are shown in Tables 1 to 4 below.
【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】これらの表の結果から明らかな如く、本発
明に従う誘電体磁器組成を有する、No.5、6、9、1
0、19、21、22、34〜36、38〜40、49
〜51、53、54、56、57、72、73、75、
79及び80の組成物にあっては、無負荷Q値が300
0以上でありながら、比誘電率は何れも28以下であ
り、しかも共振周波数の温度係数(τf)は、何れも、
±21ppm/℃の範囲内のものとなっている。As is clear from the results of these tables, Nos. 5, 6, 9, 1 having the dielectric ceramic composition according to the present invention.
0, 19, 21, 22, 34 to 36, 38 to 40, 49
~ 51 , 53 , 54 , 56 , 57 , 72 , 73 , 75 ,
For compositions 79 and 80, the unloaded Q value was 300
Although it is 0 or more, the relative permittivity is 28 or less, and the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency is
It is within the range of ± 21 ppm / ° C.
【0031】これに対して、本発明に規定される誘電体
磁器組成から外れた、他のNo.の組成物にあっては、得
られる誘電体磁器は、比誘電率(εr)、無負荷Q値及
び共振周波数の温度係数(τf)の少なくとも何れかに
おいて、目標を下回るものとなり、それによって、誘電
体特性の劣るものであることが明らかとなった。On the other hand, in the composition of other No. deviating from the dielectric porcelain composition defined in the present invention, the obtained dielectric porcelain has a relative dielectric constant (εr), no load It was found that at least one of the Q value and the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency was lower than the target, and as a result, the dielectric characteristics were inferior.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う高周波用誘電体磁器組成物は、BaO、TiO2
及びZnOを主成分とし、それら各成分が、それぞれ、
特定のモル比において含有せしめられていると共に、そ
のようなTiO2 成分の割合に応じて、Al2 O3 成分
及びMnO2 成分が、それぞれ、特定割合にて含有せし
められていることにより、3000以上の高い無負荷Q
値を確保し、更には共振周波数の温度係数も±21pp
m/℃の範囲内の小さなものと為しつつ、比誘電率が2
8以下、24に達する程の、実用的に有効な低い比誘電
率を効果的に実現することが可能となり、特に、基板の
比誘電率として最適な25付近の比誘電率を、有利に実
現し得たものであって、そこに、本発明の大きな技術的
意義が存するのである。As is clear from the above description, the dielectric ceramic composition for high frequencies according to the present invention is made of BaO, TiO 2
And ZnO as main components, each of which is
In addition to being contained at a specific molar ratio, and having the Al 2 O 3 component and the MnO 2 component contained at a specific ratio according to the ratio of such a TiO 2 component, the content is 3000 Above high no-load Q
Value and the temperature coefficient of the resonance frequency is also ± 21 pp
m / ° C and a relative dielectric constant of 2
It is possible to effectively realize a practically effective low relative dielectric constant of 8 or less, reaching 24, and particularly advantageously achieve a relative dielectric constant near 25 which is optimal as the relative dielectric constant of the substrate. That is where the great technical significance of the present invention lies.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/42 - 35/50 CA(STN) REGISTRY(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/42-35/50 CA (STN) REGISTRY (STN)
Claims (1)
にて表わされ、且つ該一般式中のx及びyが、それぞ
れ、モル比にて、次式:3.2≦x≦5.7、y≦1.
4x−3.7、及びy>1.4x−4.48を満足する
ように構成された、酸化バリウム、酸化チタン及び酸化
亜鉛からなる組成物を主成分とし、更に該主成分組成物
の100重量部に対して、酸化アルミニウム(A)及び
酸化マンガン(B)を、次の〜の条件: 3.2≦x≦4.3のとき 0.5≦A≦1.0、 0≦B≦2.5 4.3<x≦4.7のとき0<A ≦1.5、 0≦B≦2.5 4.7<x≦5.3のとき 0.5≦A≦1.5、 0≦B≦2.5 5.3<x≦5.7のとき 0.5≦A≦1.0、 0≦B≦1.5 を満たす割合(但し、A及びBは、何れも重量部を単位
とする)において、含有せしめてなることを特徴とする
高周波用誘電体磁器組成物。1. General formula: BaO.xTiO 2 .yZnO
And x and y in the general formula are represented by the following formulas in a molar ratio: 3.2 ≦ x ≦ 5.7, y ≦ 1.
A composition comprising barium oxide, titanium oxide and zinc oxide, which is constituted so as to satisfy 4x-3.7 and y> 1.4x-4.48, and further comprising 100% of the main component composition Aluminum oxide (A) and manganese oxide (B) were added to the parts by weight in the following conditions: 3.2 ≦ x ≦ 4.3 0.5 ≦ A ≦ 1.0, 0 ≦ B ≦ 0 <A ≦ 1.5 when 2.5 4.3 <x ≦ 4.7, 0.5 ≦ A ≦ 1.5 when 0 ≦ B ≦ 2.5 4.7 <x ≦ 5.3, 0 ≦ B ≦ 2.5 5.3 <x ≦ 5.7 When 0.5 ≦ A ≦ 1.0, 0 ≦ B ≦ 1.5 (where A and B are parts by weight) ). A high frequency dielectric porcelain composition characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12019396A JP3285759B2 (en) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | High frequency dielectric ceramic composition |
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JPH09301768A JPH09301768A (en) | 1997-11-25 |
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