JPH06349327A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電率が大きく、かつ無負荷Ｑが大きく、
しかも共振周波数の温度係数τ_f の安定性が良く、τ_f
を負側から正側に制御できる誘電体磁器組成物を提供す
るものである。 【構成】 組成式、ｘＢａＯ−ｙ〔（１−ｚ）ＴｉＯ
₂ ・ｚＨｆＯ₂ 〕（式中、０．１８１８≦ｘ≦０．２、
０．８≦ｙ≦０．８１８２、０＜ｚ≦０．１であり、ｘ
＋ｙ＝１である。）で表されるバリウム、チタン、ハフ
ニウムおよび酸素からなる誘電体磁器組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘電体共振器等の材料と
して好適な誘電体磁器組成物に関する。本発明の誘電体
磁器組成物は、誘電体共振器材料の他に、例えばマイク
ロ波ＩＣ用誘電体基板、誘電体調整棒などにも適用され
る。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年、マイクロ波回路の
集積化に伴い、小型で高性能の誘電体共振器が求められ
ている。このような誘電体共振器に使用される誘電体磁
器組成物には、比誘電率ε_r が大きいこと、無負荷Ｑが
大きいこと、また共振周波数の温度係数τ_f の安定性が
良いこと等の特性が要求されている。

【０００３】従来、優れた特性を有する誘電体共振器と
してＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系の誘電体磁器組成物が知られて
いる。例えば、特開昭５６−１０２００３号公報、特開
昭５７−２１０１０号公報等において、ＢａＯ−ＴｉＯ
₂ −Ｎｄ₂ Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃系、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｓ
ｍ₂ Ｏ₃ −Ｎｄ₂ Ｏ₃ 系磁器組成物が提案されている。
しかしながら、未だ特性は十分とはいえず、電気的特性
の再現性の面でも改善の余地がある。

【０００４】また、誘電体共振器等の材料として種々の
分野で使用されるような場合、共振周波数の温度係数τ
_f が問題であり、比誘電率ε_r と無負荷Ｑが大きく、さ
らに優れた温度係数τ_f を有する誘電体磁器組成物が求
められている。特に、Ｂａ−Ｔｉ系における共振周波数
の温度係数τ_f が、＋４〜＋１０ppm ／℃と正側に大き
いことから、この温度係数τ_f を制御して負側にシフト
させた誘電体磁器組成物が求められている。これを実現
するためにＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系に他の元素を添加した
り、他の元素で置換することが試みられているが、比誘
電率が小さかったり、無負荷Ｑが小さかったりして未だ
十分ではなかった。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、誘電体共振器材料とし
てさらに優れた特性を有する誘電体磁器組成物、特に高
誘電率で、無負荷Ｑが大きく、共振周波数の温度係数τ
_f の安定性が良く、τ_f を負側から正側に制御できる誘
電体磁器組成物を提供することにある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明は、組成式、ｘ
ＢａＯ−ｙ〔（１−ｚ）ＴｉＯ₂ ・ｚＨｆＯ₂ 〕（式
中、０．１８１８≦ｘ≦０．２、０．８≦ｙ≦０．８１
８２、０＜ｚ≦０．１であり、ｘ＋ｙ＝１である。）で
表されるバリウム、チタン、ハフニウムおよび酸素から
なる誘電体磁器組成物に関する。

【０００７】本発明は、特定量のＢａＯ、ＴｉＯ₂ を主
成分とし、ＴｉＯ₂ の一部をＨｆＯ ₂ で特定量置換する
ことによって、従来の誘電体磁器組成物の難点を改良す
ることができるという知見に基いている。

【０００８】本発明において、ＢａＯのモル分率ｘが
０．２より大きい、またはＢａＯのモル分率ｘがＯ．１
８１８より小さいと、共振周波数の温度係数τ_f が大き
くなるので、ＢａＯのモル分率ｘおよびＴｉＯ₂ とＨｆ
Ｏ₂ との合計のモル分率ｙは、上記範囲に設定される。
また、比誘電率ε_r が大きく、無負荷Ｑが大きく、しか
も共振周波数の温度係数τ_f を負側から正側に制御する
ためには、ＢａＯのモル分率ｘは、０．１８１８≦ｘ≦
０．１９の範囲、またＴｉＯ₂ とＨｆＯ₂ との合計のモ
ル分率ｙは、０．８１≦ｙ≦０．８１８２の範囲が好ま
しい。

【０００９】また、ＴｉＯ₂ をＨｆＯ₂ で置換する際に
置換量が過度に多くなると、無負荷Ｑが小さくなり共振
周波数の温度係数τ_f が大きくなるので、ｚは上記の範
囲に設定される。ＴｉＯ₂ の特定量をＨｆＯ₂ で置換す
ることにより共振周波数の温度係数τ_f を小さくするこ
とができ、その成分組成比率により温度係数τ_f を負側
から正側に制御することができる。

【００１０】本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法
の一例を次に説明する。炭酸バリウム、酸化チタン、酸
化ハフニウムの各出発原料を各所定量ずつ、水、アルコ
ール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコ
ール等を除去した後、粉砕し、酸素含有ガス雰囲気（例
えば空気雰囲気）下に９００〜１１００℃で約５時間程
度仮焼する。これによって形成された仮焼物を粉砕した
後、ポリビニルアルコールの如き有機バインダを加えて
混合して均質にし、乾燥、粉砕して加圧成型（圧力１０
０〜１０００ｋｇ／ｃｍ² ）する。その後、この成型物
を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下１２５０〜１４２０
℃で焼成することにより、上記組成式で表される誘電体
磁器組成物が得られる。

【００１１】こうして得られた誘電体磁器組成物は、そ
のまま、または必要に応じて、適当な形状およびサイズ
に加工することで、誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ用誘
電体基板、誘電体調整棒等の材料として使用することが
でき、特にマイクロ波帯で使用される誘電体共振器とし
たときに優れた効果が奏される。

【００１２】なお、バリウム、チタン、ハフニウムの原
料としては、ＢａＣＯ₃ 、ＴｉＯ₂、ＨｆＯ₂ 等の他
に、焼成時に酸化物となるような炭酸塩、硝酸塩、水酸
化物等を使用することができる。

【００１３】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明を
更に具体的に説明する。 実施例１ 炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃ ）粉末０．１８１８モル、酸
化チタン（ＴｉＯ₂ ）粉末０．８１４１モルおよび酸化
ハフニウム（ＨｆＯ₂ ）粉末０．００４１モルをエタノ
ールと共にボールミルに入れ、１０時間湿式混合した。
この混合物をボールミルから取り出して溶媒のエタノー
ルを蒸発させ、らい潰機で１時間粉砕した。粉砕物は空
気雰囲気下１０００℃で仮焼した後、再びらい潰機で１
時間粉砕し、仮焼粉を得た。

【００１４】次いで、この仮焼粉に適量のポリビニルア
ルコール溶液を加えて均一に混合した後、直径１５mm
φ、厚さ５．５mmの円板状ペレットに成型して空気雰囲
気下に１３８０℃で２時間焼成、焼結して本発明の誘電
体磁器組成物を得た。こうして得られた磁器組成物を適
当な大きさにカットした後、誘電共振法によって測定
し、共振周波数f₀（２〜６ＧＨｚ）における無負荷Ｑお
よび比誘電率ε _r を求めた。また、共振周波数の温度依
存性については、−４０〜５０℃の範囲で測定し、温度
係数τ_f を求めた。その結果を表１に示す。

【００１５】実施例２〜６ 実施例１の炭酸バリウム、酸化チタン、酸化ハフニウム
の混合割合を表１記載のようにかえた他は、実施例１と
同様にして誘電体磁器組成物を製造し、実施例１と同様
にして電気的特性を測定した。その結果を表１に示す。

【００１６】比較例１〜４ 誘電体磁器組成物が表１記載の組成になるように出発原
料の使用量をかえた他は、実施例１と同様にして誘電体
磁器組成物を製造し、電気的特性を測定した。その結果
を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物は、無負荷Ｑ
が大きいだけでなく、適度に大きな比誘電率を有し、し
かも共振周波数の温度係数の安定性が優れ且つ温度係数
を負側から正側に制御できるので誘電体磁器材料として
好適である。また、本発明の誘電体磁器組成物を用い、
例えばマイクロ波誘電体共振器として使用すると受信機
の信頼性を大幅に向上させることができ、小型化できる
という利点がある。

フロントページの続き (72)発明者 藤永 昌孝 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇部 興産株式会社無機材料研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組成式、ｘＢａＯ−ｙ〔（１−ｚ）Ｔ
   ｉＯ₂ ・ｚＨｆＯ₂〕（式中、０．１８１８≦ｘ≦０．
   ２、０．８≦ｙ≦０．８１８２、０＜ｚ≦０．１であ
   り、ｘ＋ｙ＝１である。）で表されるバリウム、チタ
   ン、ハフニウムおよび酸素からなる誘電体磁器組成物。