JPH08295561A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ波領域で使用する誘電体磁器におい
て、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振周波数の温
度係数をもつ組成物を提供する。 【解決手段】 下記式（化１）で示される誘電体磁器組
成物。 【化１】 この誘電体磁器組成物によれば、誘電体共振器を小型化
することができる。
て、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振周波数の温
度係数をもつ組成物を提供する。 【解決手段】 下記式（化１）で示される誘電体磁器組
成物。 【化１】 この誘電体磁器組成物によれば、誘電体共振器を小型化
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種フィルタや共振器等
に使用される誘電体磁器組成物に関するものである。さ
らに詳しくは、マイクロ波領域などで使用される誘電体
磁器組成物に関する。
に使用される誘電体磁器組成物に関するものである。さ
らに詳しくは、マイクロ波領域などで使用される誘電体
磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車電話や可搬型電話、あるい
は衛星放送など、マイクロ波領域の電磁波を利用する通
信の進展にともない、機器の小型化が要求されている。
このためには、機器を構成する個々の部品が小型化され
る必要がある。誘電体はこれらの機器において、フィル
タ素子や発振素子に誘電体共振器として組み込まれてい
る。誘電体共振器の大きさは同じ共振モードを利用する
場合、誘電体材料の持つ比誘電率（εr ）の平方根に逆
比例するため、小型の誘電体共振器を作製するには、高
い比誘電率を有する材料が必要である。加えて、誘電体
共振器として実用化するためには、マイクロ波領域で低
損失であること、すなわちＱ値が高いこと、さらに共振
周波数の温度係数（τf ）が小さいことが必要である。
ここでＱ値とは、誘電損失ｔａｎδの逆数をいう。
は衛星放送など、マイクロ波領域の電磁波を利用する通
信の進展にともない、機器の小型化が要求されている。
このためには、機器を構成する個々の部品が小型化され
る必要がある。誘電体はこれらの機器において、フィル
タ素子や発振素子に誘電体共振器として組み込まれてい
る。誘電体共振器の大きさは同じ共振モードを利用する
場合、誘電体材料の持つ比誘電率（εr ）の平方根に逆
比例するため、小型の誘電体共振器を作製するには、高
い比誘電率を有する材料が必要である。加えて、誘電体
共振器として実用化するためには、マイクロ波領域で低
損失であること、すなわちＱ値が高いこと、さらに共振
周波数の温度係数（τf ）が小さいことが必要である。
ここでＱ値とは、誘電損失ｔａｎδの逆数をいう。
【０００３】従来、誘電体共振器用のマイクロ波誘電体
として、Ｂａ（Ｚｎ1/3 Ｔａ2/3 ）Ｏ3 系のようにＡサ
イトにＢａを含むペロブスカイト系の磁器組成物が数多
く提案されている（たとえば特公昭５９−４８４８４号
公報）。これらの誘電体は、非常に高いＱ値をもってい
る。
として、Ｂａ（Ｚｎ1/3 Ｔａ2/3 ）Ｏ3 系のようにＡサ
イトにＢａを含むペロブスカイト系の磁器組成物が数多
く提案されている（たとえば特公昭５９−４８４８４号
公報）。これらの誘電体は、非常に高いＱ値をもってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記誘電体磁器
組成物では比誘電率が３０程度と低いものであり、誘電
体共振器を小型化する上で実用性にとぼしいという問題
があった。したがって、誘電体共振器を小型化するた
め、より比誘電率が高く、高いＱ値と小さい共振周波数
の温度係数をもつ誘電体磁器の開発が望まれていた。
組成物では比誘電率が３０程度と低いものであり、誘電
体共振器を小型化する上で実用性にとぼしいという問題
があった。したがって、誘電体共振器を小型化するた
め、より比誘電率が高く、高いＱ値と小さい共振周波数
の温度係数をもつ誘電体磁器の開発が望まれていた。
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するため、マ
イクロ波領域で使用する誘電体磁器において、高い比誘
電率とＱ値を有し、かつ小さい共振振周波数の温度係数
を同時に満足させ、かつ焼結温度の低い誘電体磁器組成
物を提供することを目的としている。
イクロ波領域で使用する誘電体磁器において、高い比誘
電率とＱ値を有し、かつ小さい共振振周波数の温度係数
を同時に満足させ、かつ焼結温度の低い誘電体磁器組成
物を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の誘電体磁器組成物は、前記式（化１）で示
される組成物であるという構成を備えたものである。
め、本発明の誘電体磁器組成物は、前記式（化１）で示
される組成物であるという構成を備えたものである。
【０００７】前記構成においては、前記式（化２）で示
される組成物であることが好ましい。また前記構成にお
いては、前記式（化３）で示される組成物であることが
好ましい。
される組成物であることが好ましい。また前記構成にお
いては、前記式（化３）で示される組成物であることが
好ましい。
【０００８】また前記構成においては、前記式（化４）
で示される組成物であることが好ましい。また前記構成
においては、前記式（化５）で示される組成物であるこ
とが好ましい。
で示される組成物であることが好ましい。また前記構成
においては、前記式（化５）で示される組成物であるこ
とが好ましい。
【０００９】また前記構成においては、前記式（化６）
で示される組成物であることが好ましい。また前記構成
においては、Ａに30%以下のＣｏを含むことが好まし
い。
で示される組成物であることが好ましい。また前記構成
においては、Ａに30%以下のＣｏを含むことが好まし
い。
【００１０】また前記構成においては、Ａに10%以下の
Ｃｕを含むことが好ましい。また前記構成においては、
ＣｕをＣｕＯ換算で0.8wt%以下添加したことが好まし
い。
Ｃｕを含むことが好ましい。また前記構成においては、
ＣｕをＣｕＯ換算で0.8wt%以下添加したことが好まし
い。
【００１１】また前記構成においては、ＭｎをＭｎＯ2
換算で0.8wt%以下添加したことが好ましい。また前記構
成においては、(Ａ2/3Ｎｂ1/3)の50%以下をＡｌで置換
したことが好ましい。
換算で0.8wt%以下添加したことが好ましい。また前記構
成においては、(Ａ2/3Ｎｂ1/3)の50%以下をＡｌで置換
したことが好ましい。
【００１２】前記した本発明の誘電体磁器組成物の構成
によれば、例えば前記式（化１）で示される組成物であ
ることにより、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
によれば、例えば前記式（化１）で示される組成物であ
ることにより、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
【００１３】また、前記式（化２）で示される組成物で
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
【００１４】また、前記式（化３）で示される組成物で
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
【００１５】また、前記式（化４）で示される組成物で
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
【００１６】また、前記式（化５）で示される組成物で
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
【００１７】また、前記式（化６）で示される組成物で
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
あると、さらに高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振
周波数の温度係数をもつことを同時に満足させることが
できる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。 （実施例１）この実施例は、本発明における請求項１か
ら６に対応する。
に説明する。 （実施例１）この実施例は、本発明における請求項１か
ら６に対応する。
【００１９】出発原料には化学的に高純度であるＹ2 Ｏ
3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、Ｌａ 2 Ｏ3 、Ｄｙ
2 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｐｒ6 Ｏ11、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｈｏ2
Ｏ3 、Ｙｂ 2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＣａＣＯ3 、
ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＰｂＯ、およびＴｉＯ2 を用
いた。原料の純度補正を行なったのち、前記式（化１）
における種々のＲｅ、Ａ、Ｂ、ｘ、ａ、およびｂについ
て秤量した。
3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｓｍ2 Ｏ3 、Ｌａ 2 Ｏ3 、Ｄｙ
2 Ｏ3 、Ｃｅ2 Ｏ3 、Ｐｒ6 Ｏ11、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｈｏ2
Ｏ3 、Ｙｂ 2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＣａＣＯ3 、
ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＰｂＯ、およびＴｉＯ2 を用
いた。原料の純度補正を行なったのち、前記式（化１）
における種々のＲｅ、Ａ、Ｂ、ｘ、ａ、およびｂについ
て秤量した。
【００２０】これらの粉体を、ポリエチレン製のボール
ミルに入れ、直径５ｍｍの安定化ジルコニアの玉石と純
水を加え、１７時間混合した。混合後、スラリーを乾燥
し、アルミナ製の坩堝にいれ、１０００℃から１２００
℃で４時間仮焼した。仮焼体をライカイ機で解砕した
後、前記したボールミルで１７時間粉砕し、乾燥させ、
原料粉体とした。この粉体にバインダとしてポリビニル
アルコールの５重量％水溶液を６重量％加えて混合後、
３２メッシュのふるいを通して造粒し、１００ＭＰａで
直径１３ｍｍ、厚み約５ｍｍの円柱状にプレス成形し
た。成形体を６５０℃で２時間加熱してバインダを焼却
後、マグネシア製の磁器容器に入れ、蓋をし、１２５０
℃から１５００℃の種々の温度で２時間保持して焼成し
た。密度が最高となる温度で焼成した焼結体についてマ
イクロ波での誘電特性を測定した。共振周波数とＱ値は
誘電体共振器法により求めた。焼結体の寸法と共振周波
数より誘電率を算出した。共振周波数は、２〜５ＧＨｚ
であった。また、−２５℃、２０℃及び８５℃における
共振周波数を測定し、最小二乗法により、その温度係数
（τf ）を算出した。結果を表１、表２〜３に示す。表
１は請求項１に、表２〜３は請求項２、３、４、５に対
応する。表１のＭｅはＣａである。番号の＃は比較例を
示す。Ｑ値は共振周波数によるので、Ｑ値と共振周波数
の積にて評価した。
ミルに入れ、直径５ｍｍの安定化ジルコニアの玉石と純
水を加え、１７時間混合した。混合後、スラリーを乾燥
し、アルミナ製の坩堝にいれ、１０００℃から１２００
℃で４時間仮焼した。仮焼体をライカイ機で解砕した
後、前記したボールミルで１７時間粉砕し、乾燥させ、
原料粉体とした。この粉体にバインダとしてポリビニル
アルコールの５重量％水溶液を６重量％加えて混合後、
３２メッシュのふるいを通して造粒し、１００ＭＰａで
直径１３ｍｍ、厚み約５ｍｍの円柱状にプレス成形し
た。成形体を６５０℃で２時間加熱してバインダを焼却
後、マグネシア製の磁器容器に入れ、蓋をし、１２５０
℃から１５００℃の種々の温度で２時間保持して焼成し
た。密度が最高となる温度で焼成した焼結体についてマ
イクロ波での誘電特性を測定した。共振周波数とＱ値は
誘電体共振器法により求めた。焼結体の寸法と共振周波
数より誘電率を算出した。共振周波数は、２〜５ＧＨｚ
であった。また、−２５℃、２０℃及び８５℃における
共振周波数を測定し、最小二乗法により、その温度係数
（τf ）を算出した。結果を表１、表２〜３に示す。表
１は請求項１に、表２〜３は請求項２、３、４、５に対
応する。表１のＭｅはＣａである。番号の＃は比較例を
示す。Ｑ値は共振周波数によるので、Ｑ値と共振周波数
の積にて評価した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】前記表１〜３に示したように、前記式（化
１）および（化２）の範囲であれば、いずれの組成系に
おいても、τf が−７０ppm/℃以上＋７０ppm/℃以下
で、比誘電率が２０以上、Ｑｆ積が15000GHz以上と優れ
たマイクロ波誘電特性を示した。さらに、前記表２に示
したように、前記式（化３）、（化４）、（化５）、お
よび（化６）の範囲であれば、いずれの組成系において
も、τf が−５０ppm/℃以上＋５０ppm/℃以下で、比誘
電率が２０以上、Ｑｆ積が15000GHz以上と優れたマイク
ロ波誘電特性を示した。ｘとして適正な値を用いると、
比誘電率が４０以上のときに、高いＱ値を保ったまま、
τfをほとんど０ppm/℃にすることができることも確認
できた。ｘが、前記式（化１）、（化２）、（化３）、
（化４）、（化５）、および（化６）の範囲をはずれる
と、τf が前記の範囲を越えてしまい実用的でないと判
断した。ａおよびｂが前記式（化１）の範囲をはずれる
と、緻密な焼結体が得られなかった。
１）および（化２）の範囲であれば、いずれの組成系に
おいても、τf が−７０ppm/℃以上＋７０ppm/℃以下
で、比誘電率が２０以上、Ｑｆ積が15000GHz以上と優れ
たマイクロ波誘電特性を示した。さらに、前記表２に示
したように、前記式（化３）、（化４）、（化５）、お
よび（化６）の範囲であれば、いずれの組成系において
も、τf が−５０ppm/℃以上＋５０ppm/℃以下で、比誘
電率が２０以上、Ｑｆ積が15000GHz以上と優れたマイク
ロ波誘電特性を示した。ｘとして適正な値を用いると、
比誘電率が４０以上のときに、高いＱ値を保ったまま、
τfをほとんど０ppm/℃にすることができることも確認
できた。ｘが、前記式（化１）、（化２）、（化３）、
（化４）、（化５）、および（化６）の範囲をはずれる
と、τf が前記の範囲を越えてしまい実用的でないと判
断した。ａおよびｂが前記式（化１）の範囲をはずれる
と、緻密な焼結体が得られなかった。
【００２５】（実施例２）この実施例は、本発明におけ
る請求項７から１０に対応する。試料の作製および評価
は実施例１と同様の方法にて行った。出発原料として実
施例１に記載したものに加え、Ｃｏ3Ｏ4、ＣｕＯ、Ｍｎ
Ｏ2を用いた。組成は、前記式（化１）において、ＢはM
g、ｘは0.6、ａは0.0、ｂは0.0に固定した。結果を表４
に示す。
る請求項７から１０に対応する。試料の作製および評価
は実施例１と同様の方法にて行った。出発原料として実
施例１に記載したものに加え、Ｃｏ3Ｏ4、ＣｕＯ、Ｍｎ
Ｏ2を用いた。組成は、前記式（化１）において、ＢはM
g、ｘは0.6、ａは0.0、ｂは0.0に固定した。結果を表４
に示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】前記表４から、前記式（化１）のＡにＣｏ
またはＣｕを含有させるか、あるいはＭｎＯ2 やＣｕＯ
を添加するなどでＱｆ積が高くなったことが確認でき
る。しかし、前記式（化１）のＡに３０％を越えてＣｏ
を含有させる、あるいは前記式（化１）のＡに１０％を
越えてＣｕを含有させる、あるいは前記式（化１）の組
成物にＭｎＯ2を0.8wt%を越えて添加する、あるいは前
記式（化１）の組成物にＣｕＯを0.8wt%を越えて添加す
るとＱｆ積が１５０００GHzより小さくなり実用的では
なかった。
またはＣｕを含有させるか、あるいはＭｎＯ2 やＣｕＯ
を添加するなどでＱｆ積が高くなったことが確認でき
る。しかし、前記式（化１）のＡに３０％を越えてＣｏ
を含有させる、あるいは前記式（化１）のＡに１０％を
越えてＣｕを含有させる、あるいは前記式（化１）の組
成物にＭｎＯ2を0.8wt%を越えて添加する、あるいは前
記式（化１）の組成物にＣｕＯを0.8wt%を越えて添加す
るとＱｆ積が１５０００GHzより小さくなり実用的では
なかった。
【００２８】（実施例３）この実施例は、本発明におけ
る請求項１１に対応する。化学式、0.4Re1.0{(Mg2/3Nb
1/3)1-yAly}O3-0.6CaTiO3における、種々のｙ、Reにつ
いて検討を行った。結果を表５に示す。
る請求項１１に対応する。化学式、0.4Re1.0{(Mg2/3Nb
1/3)1-yAly}O3-0.6CaTiO3における、種々のｙ、Reにつ
いて検討を行った。結果を表５に示す。
【００２９】
【表５】
【００３０】前記表５から、Alを含有させることでＱｆ
積が高くなったことが確認できる。Alの量ｙが0.5を越
えるとＱｆ積が15000GHzより小さくなった。以上の実施
例の説明より明らかなように、本発明の誘電体磁器組成
物によると、比誘電率が４０以上と高いときに、高いＱ
値と小さいτf を実現できるため、誘電体共振器の小型
化が可能となる。また、本発明の誘電体磁器は、誘電体
共振器のみならず、高周波用の回路基板、磁器積層コン
デンサなどにも利用でき、工業的価値が大きいものであ
る。
積が高くなったことが確認できる。Alの量ｙが0.5を越
えるとＱｆ積が15000GHzより小さくなった。以上の実施
例の説明より明らかなように、本発明の誘電体磁器組成
物によると、比誘電率が４０以上と高いときに、高いＱ
値と小さいτf を実現できるため、誘電体共振器の小型
化が可能となる。また、本発明の誘電体磁器は、誘電体
共振器のみならず、高周波用の回路基板、磁器積層コン
デンサなどにも利用でき、工業的価値が大きいものであ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の第１から１
１番目の誘電体磁器組成物によれば、高い比誘電率とＱ
値を有し、かつ小さい共振振周波数の温度係数を同時に
満足させ、かつ焼結温度の低い誘電体磁器組成物を実現
できる。
１番目の誘電体磁器組成物によれば、高い比誘電率とＱ
値を有し、かつ小さい共振振周波数の温度係数を同時に
満足させ、かつ焼結温度の低い誘電体磁器組成物を実現
できる。
Claims (11)
- 【請求項１】 下記式（化１）で示される誘電体磁器組
成物。 【化１】 - 【請求項２】 下記式（化２）で示される請求項１記載
の誘電体磁器組成物。 【化２】 - 【請求項３】 下記式（化３）で示される請求項２記載
の誘電体磁器組成物。 【化３】 - 【請求項４】 下記式（化４）で示される請求項２記載
の誘電体磁器組成物。 【化４】 - 【請求項５】 下記式（化５）で示される請求項２記載
の誘電体磁器組成物。 【化５】 - 【請求項６】 下記式（化６）で示される請求項２記載
の誘電体磁器組成物。 【化６】 - 【請求項７】 Ａに30%以下のＣｏを含む請求項１記載
の誘電体磁器組成物。 - 【請求項８】 Ａに10%以下のＣｕを含む請求項１記載
の誘電体磁器組成物。 - 【請求項９】 ＣｕをＣｕＯ換算で0.8wt%以下添加した
請求項１記載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項１０】 ＭｎをＭｎＯ2換算で0.8wt%以下添加
した請求項１記載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項１１】 (Ａ2/3Ｎｂ1/3)の50%以下をＡｌで置
換した請求項１記載の誘電体磁器組成物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17912395A JP3287978B2 (ja) | 1995-03-02 | 1995-07-14 | 誘電体磁器組成物 |
| US08/606,693 US5824616A (en) | 1995-03-02 | 1996-02-22 | Dielectric ceramic compositions |
| DE69608156T DE69608156T2 (de) | 1995-03-02 | 1996-02-29 | Dielektrische keramische Zusammensetzungen |
| EP96103070A EP0729928B1 (en) | 1995-03-02 | 1996-02-29 | Dielectric ceramic compositions |
Applications Claiming Priority (3)
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