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JPH05182521A - Bzt焼結体の製造方法 - Google Patents

Bzt焼結体の製造方法

Info

Publication number
JPH05182521A
JPH05182521A JP3360473A JP36047391A JPH05182521A JP H05182521 A JPH05182521 A JP H05182521A JP 3360473 A JP3360473 A JP 3360473A JP 36047391 A JP36047391 A JP 36047391A JP H05182521 A JPH05182521 A JP H05182521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bzt
sintered body
powder
znta
added
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3360473A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Tochi
邦生 土地
Hisakazu Fujimoto
久和 藤本
Kiyoshi Mizushima
清 水島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikko Co Ltd
Nikko KK
Original Assignee
Nikko Co Ltd
Nikko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikko Co Ltd, Nikko KK filed Critical Nikko Co Ltd
Priority to JP3360473A priority Critical patent/JPH05182521A/ja
Publication of JPH05182521A publication Critical patent/JPH05182521A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電率およびQ値の高いBZT焼結体を、特
性劣化の心配なく、歩留りよく簡単に製造することので
きる方法を提供する。 【構成】 Ba3 ZnTa2 9 であらわされる仮焼物
を焼成して焼結させるようにするBZT焼結体の製造方
法において、前記仮焼物にZnTa2 6 を添加して焼
成するようにすることを特徴とするBZT焼結体の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波誘電体共振器
などに使われるBZT焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1GHz以上のマイクロ波領域において高
い誘電率と高いQ値を有する誘電体材料は高周波誘電体
と呼ばれており、この高周波誘電体の性能向上に関する
研究が活発に行われている。その結果、特性の優れた高
周波誘電体が見いだされている。
【0003】中でも、A3 BC2 9 の組成式であらわ
されるペロブスカイト型結晶構造を有するセラミックス
は優れた高周波誘電体であり、Ba3 ZnTa2 9
あらわされペロブスカイト型結晶構造を有する焼結体
(BZT焼結体)は実用にも供されている。このBZT
焼結体は、Ba3 ZnTa2 9 であらわされる仮焼物
の粉末を成形し焼成して焼結させることで得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ba3
ZnTa2 9 の仮焼物の粉末は焼結性が低くて緻密な
BZT焼結体が得ることが難しい。密度の低いBZT焼
結体だとBZT本来の高誘電率・高Q値特性が発現しな
い。普通、Ba3 ZnTa2 9 の仮焼物の粉末を15
50℃の焼成温度で4〜5時間ほど焼成しても、密度は
せいぜい(理論値の)80%どまりである。密度の高い
BZT焼結体を歩留りよく製造することができないので
ある。
【0005】セラミック系高周波誘電体の場合、仮焼物
に焼結助剤を添加すれば焼結性が改善される。しかし、
焼結助剤の添加は、焼結性の改善という点では確かに有
効なのであるが、セラミックの基本組成の面からは不純
物が存在する形になるために他の特性を顕著に優れたも
のとするという点では好ましくない。この発明は、上記
事情に鑑み、密度の高いBZT焼結体を、本来の優れた
特性の発現を妨げる恐れもなく、しかも、歩留りよく簡
単に製造することのできる方法を提供することを課題と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかるBZT焼結体の製造方法では、B
3 ZnTa2 9 であらわされる仮焼物にZnTa2
6 を添加して焼成するようにしている。以下、この発
明によるBZT焼結体の製造を具体的に説明する。
【0007】まず、主材料であるBa3 ZnTa2 9
であらわされる仮焼物の作成工程を説明する。 BZTの化学量論比に従いBa成分、Zn成分およ
びTa成分を含む出発原料を計量する。 Ba成分としては、例えば、BaCO3 粉末が使われ
る。Zn成分としては、例えば、ZnO粉末が使われ
る。Ta成分としては、例えば、Ta2 5 粉末が使わ
れる。
【0008】 上記出発原料を、ボールミルにより重
量比で数倍の純水中で十分に混合してから空気中で乾燥
する。 乾燥後の混合粉末を金型を用いて成形した後、得ら
れた成形体を800〜1200℃の空気中で3〜20時
間仮焼してから冷却し、その後、回転式ボールミルを用
いて粉砕し微粉末化する。Ba3 ZnTa2 9 の仮焼
物の粉末は、普通、平均粒径2μm以下程度のものにす
る。
【0009】これで、主材料であるBa3 ZnTa2
9 の仮焼物の粉末が出来上がることになる。つぎに、主
材料に添加される副材料のZnTa2 6 の粉末の作成
工程を説明する。 ZnTa2 6 の化学量論比に従いZn成分および
Ta成分を含む出発原料を計量する。
【0010】Zn成分としては、例えば、ZnO粉末が
使われる。Ta成分としては、例えば、Ta2 5 粉末
が使われる。 ZnTa2 6 作成用の出発原料を、ボールミルに
より重量比で2〜3倍の純水中で十分に混合してから空
気中で乾燥する。 乾燥後の混合粉末を金型を用いて成形したあと、得
られた成形体を950〜1150℃程度の温度で空気中
において18〜30時間ほど焼成してから冷却し、その
後、振動ミルで粉砕し粉末化するようにする。副材料の
ZnTa2 6 の粉末は、普通、平均粒径2μm以下程
度のものにする。
【0011】これで、主材料に添加する副材料たるZn
Ta2 6 の粉末が出来上がることになる。続いて、こ
のようして得た主・副材料のセラミック粉末を用いて焼
結体を得るまでの工程を説明する。 Ba3 ZnTa2 9 であらわされる仮焼物の粉末
とZnTa2 6 の粉末を重量比で1.5倍程度の純水
中でボールミルを用いて十分に混合してから空気中で乾
燥する。
【0012】 乾燥後の混合粉末に適当量の有機系バ
インダーを添加し金型で成形した後、作成した成形体を
本焼成する。有機系バインダーの添加量は混合粉末10
0wt%に対し0.01〜0.06wt%程度であり、バイ
ンダーの種類としては、例えば、ポリビニルアルコール
などがある。 本焼成では、普通、1500〜1550℃で3〜5時間
程度の時間の熱処理に続いて、1400〜1450℃の
温度まで下げて50〜120時間、アニールのための熱
処理を行うようにする。
【0013】ZnTa2 6 の添加量に関しては、普
通、Ba3 ZnTa2 9 の仮焼物100wt%に対しZ
nTa2 6 の粉末を、普通、0.01〜2wt%の範
囲、好ましくは0.8wt%の範囲で添加するようにす
る。より好ましくは0.2〜0.4wt%の範囲だあり、
この範囲ではQ値が2万を越えるものが得られる。0.
01wt%未満では十分な添加効果が得にくくなる傾向が
みられ、2wt%を越えるとQ値が十分でなくなる傾向が
みられる。
【0014】この発明の方法で得られるBZT焼結体
は、おおよそ以下の程度の性能のものである。 比誘電率:28.5前後・・・10GHzにおいて Q値:7000〜20000・・・10GHzにおいて 共振周波数の温度係数τf ・・・5ppm/℃前後 密度:約99%・・・完全焼結体の理論密度を100%
とする
【0015】
【作用】この発明のBZT焼結体の製造方法では、主材
料たるBa3 ZnTa2 9 に添加されるZnTa2
6 が焼結性を高めるため、高密度のBZT焼結体が確実
に得られる。そのままでは焼結し難いBa3 ZnTa2
9 の仮焼物の粉末を歩留りよく高密度の焼結体とする
ことができるのである。つまり、ZnTa2 6 は焼結
助剤の役割を果たすのである。
【0016】焼結性向上の効能があるZnTa2
6 は、勿論BZTとは異なる化合物であるが、BZTに
含まれる元素以外の元素を含まないため、不純物的要素
が極めて薄く、他の特性への悪影響が実質的には無く、
得られたBZT焼結体では、重要性能である誘電率、Q
値および共振周波数の温度係数に関しては、適正なBZ
Tが本来もつ優れた特性となっている。例えば、Q値に
関しては2万程度のものが容易に得られる。市販のBZ
T焼結体のQ値は、普通、1万に達しない程度である。
【0017】それに、副材料であるZnTa2 6 は、
主原料と同じ出発原料を用い同じような工程で得られる
し、ZnTa2 6 を添加した後は従来と同じような工
程を実行するだけであるから、この発明の実施は極めて
容易であり、優れたBZT焼結体が簡単に得られること
になる。
【0018】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は以下の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例1− まず、Ba3 ZnTa2 9 の仮焼物の粉末を以下のよ
うにして作成した。
【0019】出発原料であるBaCO3 粉末、ZnO粉
末およびTa2 5 粉末をBZTの化学量論比に従って
計量し、樹脂製のボールミルにより重量比で2倍の純水
中で十分に混合してから空気中で乾燥した。乾燥後の混
合粉末を金型を用いて成形したあと、成形体を1000
℃の空気中で18時間仮焼してから冷却し、その後、回
転式ボールミルで粉砕して粉末化することによりBa3
ZnTa2 9 であらわされる仮焼物の粉末を得た。得
られた粉末の平均粒径は約1μmであった。
【0020】一方、ZnTa2 6 の粉末を以下のよう
にして作成した。出発原料であるZnO粉末とTa2
5 粉末をZnTa2 6 の化学量論比に従って計量し、
樹脂製のボールミルにより重量比で2倍の純水中で十分
に混合してから空気中で乾燥した。乾燥後の混合粉末を
金型を用いて成形したあと、成形体を1150℃の空気
中で24時間焼成してから冷却し、その後、振動ミルで
粉砕することによりZnTa2 6 の粉末を得た。得ら
れた粉末の平均粒径は約1μmであった。
【0021】このようして得た主材料であるBa3 Zn
Ta2 9 の仮焼物の粉末と副材料であるZnTa2
6 の粉末を、仮焼物100wt%に対しZnTa2 6
0.3wt%で配合して重量比で1.5倍の純水中で樹脂
製のボールミルを用いて十分に混合してから空気中で乾
燥した。乾燥後の混合粉末に0.06wt%の有機系バイ
ンダーであるポリビニルアルコールを添加し金型で成形
した後、作成した成形体を本焼成する。なお、成形体の
寸法は直径14mmで高さ6mmとした。本焼成では、
1550℃で5時間、ついで、1400℃で80時間の
アニールのための熱処理を行い、BZT焼結体を得た。
【0022】−実施例2− Ba3 ZnTa2 9 の仮焼物100wt%に対し、Zn
Ta2 6 を0.5wtの配合量で添加した他は、実施例
1と同様にしてBZT焼結体を得た。 −実施例3− Ba3 ZnTa2 9 の仮焼物100wt%に対し、Zn
Ta2 6 を0.8wtの配合量で添加した他は、実施例
1と同様にしてBZT焼結体を得た。
【0023】−実施例4− Ba3 ZnTa2 9 の仮焼物100wt%に対し、Zn
Ta2 6 を1.0wtの配合量で添加した他は、実施例
1と同様にしてBZT焼結体を得た。 −比較例1− ZnTa2 6 の粉末を添加しなかった他は、実施例1
と同様にしてBZT焼結体を得た。
【0024】実施例、比較例のBZT焼結体について、
比誘電率、Q値、共振周波数の温度係数および密度を測
定した。測定結果を表1に示す。なお、Q値は円柱共振
法に従って測定した。測定周波数は7GHzであり、Q×
f=一定の関係を利用して10GHzにおけるQ値を算出
するようにした。BZT焼結体より直径12、高さ5m
mの試料を得て、共振器を構成した。供試の共振器を挟
む金属板には純銅板(直径44mm 、厚み2mm)を
使い、実効導電率σeは銅の直流導電率σoの80%
(σe=0.8×σo)とした。なお、測定に用いたア
ナライザは(ヒューレットパッカード社製 8720
A)を用いた。
【0025】円柱共振法の場合、高周波誘電体の誘電率
に基づいてTEモードの誘電体共振器を設計作成し、作
成した共振器を直径の4倍程度の直径を有する銅板で挟
んでネットワークアナライザにより共振器の共振周波数
および半値幅を測定する。この時のネットワークアナラ
イザの測定値から直接算出されるQ値には銅板による損
失が誤差分が含まれている。銅板の表面抵抗による損失
が誤差分として含まれるのである。
【0026】高周波誘電体自身のみのQ値を出すために
は銅板での損失に起因する誤差分を除く必要がある。た
だ、周波数が10GHzと高い場合には高周波電流は銅板
の表面だけを流れるため銅の直流導電率σoをそのまま
適用して銅板での損失を算出しても正しい値とはなら
ず、マイクロ波領域における実効導電率σeを求め、こ
れを適用する必要がある。実効導電率は同一の材料から
作成したTE011 モードの共振器およびTE013 モード
の共振器における共振周波数およびネットワークアナラ
イザで直に得られたQ値の差に基づいて表面抵抗を求
め、この結果から実効導電率σe/銅の直流導電率σo
の比率を求める。この場合、この比率が0.8なのであ
る。得られた結果より銅板の表面抵抗によるQ値を求
め、直に得たQ値から、求めた銅板の表面抵抗によるQ
値を差し引く補正演算を施し、最終的にBZT焼結体の
Q値を得るようにする。
【0027】
【表1】
【0028】表1にみるように、比較例では焼結しない
ような仮焼物であっても、この発明によれば、ZnTa
2 6 の添加だけで、比誘電率、Q値、共振周波数の温
度係数および密度がいずれも十分なBZT焼結体が簡単
に得られるようになることが良く分かる。
【0029】
【発明の効果】この発明のBZT焼結体の製造方法で
は、主材料たるBa3 ZnTa2 9 に添加されるZn
Ta2 6 が焼結性を高めるため、高密度のBZT焼結
体を歩留りよく得ることが出来るだけでなく、この焼結
性向上の効能があるZnTa2 6 はQ値の低下を招く
ような不純物的性格が極めて薄く、得られたBZT焼結
体では適正なBZTが本来もつ優れた特性となってお
り、しかも、ZnTa2 6 は主原料と同じ出発原料を
用い同じような工程で得られるし、ZnTa2 6 の添
加後は従来と同じような工程を実行するだけであるた
め、優れたBZT焼結体が簡単に得られることになる。
【0030】ZnTa2 6 の添加量がBa3 ZnTa
2 9 の仮焼物100wt%に対し0.01〜2wt%であ
れば、ZnTa2 6 添加効果が適切な状態で確実に生
じるようになる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ba3 ZnTa2 9 であらわされる仮
    焼物を焼成して焼結させるようにするBZT焼結体の製
    造方法において、前記仮焼物にZnTa2 6 を添加し
    て焼成するようにすることを特徴とするBZT焼結体の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 ZnTa2 6 の添加量がBa3 ZnT
    2 9 であらわされる仮焼物100wt%に対し0.0
    1〜2wt%である請求項1記載のBZT焼結体の製造方
    法。
JP3360473A 1991-12-31 1991-12-31 Bzt焼結体の製造方法 Pending JPH05182521A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4896147A (en) * 1986-09-10 1990-01-23 Tokyo Electric Co., Ltd. Display device for displaying characters of different character sizes
KR100360974B1 (ko) * 2000-08-24 2002-11-23 주식회사 아모텍 유전체 세라믹 조성물의 제조방법
CN112979311A (zh) * 2021-04-30 2021-06-18 昆明理工大学 一种超低温烧结制备纳米晶a4b2o9型钽酸盐陶瓷及其方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03210704A (ja) * 1990-01-11 1991-09-13 Nikko Co 高周波誘電体用焼結体の製造方法

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