JP2002249375A - 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 - Google Patents

高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器

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JP2002249375A
JP2002249375A JP2001158909A JP2001158909A JP2002249375A JP 2002249375 A JP2002249375 A JP 2002249375A JP 2001158909 A JP2001158909 A JP 2001158909A JP 2001158909 A JP2001158909 A JP 2001158909A JP 2002249375 A JP2002249375 A JP 2002249375A
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dielectric
composition
high frequency
oxide
porcelain composition
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Susumu Okamoto
進 岡本
Yoshitaka Nagamori
喜孝 長森
Toshiaki Maeoka
敏彰 前岡
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Hayashi Chemical Industry Co Ltd
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Hayashi Chemical Industry Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比誘電率εrが比較的大きく、共振周波数の
温度係数τfの絶対値が小さく、かつ無負荷品質係数Q
fが大きい高周波用誘電体組成物を提供する。 【解決手段】 一般式x(Cay TiO2+y )・(1−
x)(Lnz Al2-z 3 )で表される組成物本体(た
だし、LnはLaおよびNdの少なくとも一種を含む希
土類元素であり、0.600≦x≦0.730、0.950≦
y≦1.050、0.980≦z≦1.030である)100
重量部に対し、鉄をFe23 として0.01〜0.5重量
部添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波用誘電体材料
およびそれを用いた誘電体共振器、誘電体フィルター、
誘電体チュプレクサーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波等の高周波領域を利用する通
信機器の普及は近年極めて著しく、この領域で使用され
る機器の誘電体フィルターや回路基板材料として誘電体
磁器が広く用いられるようになってきた。
【0003】ここで利用される誘電体磁器には、大きい
比誘電率εγ、より高い無負荷品質係数Q、より小さい
共振周波数の温度係数が求められている。
【0004】従来から、このような高周波用誘電体磁器
材料として多くの組成物が知られている。例えば比誘電
率εが30以上で、1GHzにおける無負荷品質係数が
20000以上で、共振周波数の温度係数τfを±30
ppm以内にコントロールできる材料として、Ln2
3 −Al23 −CaO−TiO2 (Lnは希土類元
素)とからなる組成物が開示されいる(特許第2625
074号公報及び特開平7−57537号公報)。
【0005】また、ソビエト連邦共和国特許第5902
99号には、LnがLaである、LaAlO3 −CaT
iO3 をベースとするセラミック組成物が、薄膜コンデ
ンサに有用であると開示されている。
【0006】LaAlO3 とCaTiO3 とからなる組
成物あるいはNdAlO3 とCaTiO3 とからなる組
成物は、比誘電率εが30以上で、1GHzにおける無
負荷品質係数が20000以上で、共振周波数の温度係
数τfを±30ppm以内にコントロールできる材料で
あるが、全体にバランスよく、より高い特性を有する誘
電体磁器素子を安定して量産できる材料を得ることは困
難であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比誘電率ε
rが40以上で、1GHzにおける無負荷品質係数が4
0000以上で、しかも共振周波数の温度係数τfを±
20ppm以内にコントロ−ルできる高周波用誘電体組
成物を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、希土類元素
としてLa及び/又はNdを使用し、更に鉄分を添加剤
として加えることにより、前記課題を効果的に解決し
た。すなわち、本発明の高周波誘電体磁器組成物は、一
般式x(Cay TiO2+y )・(1−x)(Lnz Al
2-z3 )で表される組成物本体 (ただし、LnはLa
およびNdの少なくとも一種を含む希土類元素であり、
0.600≦x≦0.730、0.950≦y≦1.050、0.
980≦z≦1.030である)100重量部に対し、鉄
をFe23 として0.01〜0.5重量部添加してなるも
のである。
【0009】Lnは、La又はNdの単独からなるもの
であっても、それらを併含するものであってもよく、ま
た、これらの少なくとも一方と他の希土類元素を含むも
のであってもよいが、前記xの値が0.730を越える
と、共振周波数の温度係数τfが20ppmより大とな
り、また1GHzにおける無負荷品質係数(fQ値)が
30000台や20000台に低下して、所望の効果を
得ることができない。
【0010】逆にxの値が0.600より小となると、共
振周波数の温度係数τfがマイナスに大となり、しか
も、40以上の比誘電率εγを得ることが出来なくな
る。
【0011】また、yの値が0.950未満であるか又は
1.050を越すと、比誘電率εγが低下し、40以上の
比誘電率εγを得ることはできず、同時に、fQ値も低
下し、40000以上というfQ値を得ることは出来な
くなり、zの値が、0.980未満の場合、及び1.030
を越す場合にも、同様に、比誘電率εγ及びfQ値が低
下し、所望の効果を得ることができなくなる。
【0012】更に、本発明では、鉄分を添加することに
特徴があるが、この添加量はFe2 3 として、組成物
本体100重量部当たり、0.01〜0.5重量部の割合で
あればよい。この添加量が、0.5重量部を越えると、f
Q値を高めることができず、また0.01重量部未満の場
合にも、40000以上のfQ値を得ることができなく
なる。
【0013】なお、本発明において、その目的を損なわ
ない限り、SiO2 、MnO2 、NiO、CuO、B2
3 、Li2 CO3 等の添加物が加えられてもよい。
【0014】かかる本発明の組成物を用いて、性能のよ
い誘電体共振器が得られるが、該共振器は、前述の如
き、磁器組成物を焼成して得られる。
【0015】この際、重要なことは、仮焼前の段階にお
ける不純物含有量である。特に、SO 4 アニオンが本発
明に係わる誘電体の特性低下と焼結阻害に大きな影響を
与えていることは極めて特異的である。
【0016】従って、高純度の原料を使用することが必
要であるが、本発明では、原料として使用される酸化ラ
ンタン及び/又は酸化ネオジム及び炭酸カルシュームを
硝酸に溶解し、使用する原材料が含有する硝酸不溶物を
濾別することによりSO4 アニオンの大部分を除去し
て、性能のよい製品を得ることができることを可能とし
た。
【0017】更に、仮焼前の段階における原材料の均一
な混合が望まれるが、本発明では、酸化ランタン及び/
又は酸化ネオジム及び炭酸カルシュームを硝酸に溶解
し、他の原材料、酸化チタンと酸化アルミニュウムを混
合してから、この混合物を平均粒子径が0.5μm以下、
好ましくは0.4μm以下になるまで粉砕することによ
り、安定した均一な混合を可能とした。
【0018】硫酸第二鉄(及び酸化ニッケル)は最初か
ら添加されてもよいが、組成物本体を仮焼後、添加し、
粉砕し、全体を均一に混合した後に、焼成するのが好ま
しい。なお、焼成に当たって、成型するためにはポリビ
ニルアルコール等の結合剤を使用してもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を示す。 実施例1〜17及び比較例1〜8 高純度の酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化アルニュウ
ム、酸化カルシューム及び酸化チタンを、表1に示す組
成となるように秤量し、ボールミルにて16時間湿式混
合、粉砕した後、乾燥し、その後1150℃〜1300
℃で8時間仮焼した。
【0020】仮焼後、平均粒径0.7μm以下となるまで
ミルで粉砕し、表1に示す割合で酸化第二鉄及び酸化ニ
ッケルを添加混合した後、ポリビニルアルコールを加
え、スプレードライにより造粒した。
【0021】得られえた造粒粉を1トン/cm2 の圧力で
円板状に成型し、空気中1350℃〜1400℃で12
時間焼成し、焼成体の円板面を平面研磨し、直径/高さ
の比を10/4とし、空洞開放型誘電体共振器法により
共振周波数とtan δを測定し、これらから比誘電率εγ
と無負荷品質係数Q値及び共振周波数の温度係数τfを
計算した。その結果を表2に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】実施例18〜22 表3に示す組成になるように炭酸カルシュ−ム、酸化チ
タン、酸化アルミニュウム、酸化ネオジムおよび/また
は酸化ランタンを秤量し、炭酸カルシュ−ムと酸化ネオ
ジムおよび/または酸化ランタンは等量の2N硝酸に溶
解し、濾過して不溶物を除去した後、酸化アルミニュウ
ムおよび酸化チタンと混合した。この混合物をボールミ
ルで平均粒径が0. 4μm以下になるまで粉砕し、次い
で、内容物を取り出し、アンモニア水を加えてpHが8
になるように中和混合し、乾燥後、1200℃で2時間
仮焼した。仮焼後、Fe23 とNiOを表1に示す割
合で添加し、平均粒径が0.7μm以下になるまでミル
で粉砕し、ポリビニ−ルアルコ−ルを加えてスプレ−ド
ライにより造粒した。得られた造粒粉を1ton/cm
2 の圧力で円板状に成型し、空気中1400℃で12時
間焼成した。焼成体の円板面を平面研磨し、直径/高さ
の比を10/4とし、空洞開放型誘電体共振器法により
共振周波数とtanδを測定し、これから比誘電率εr
と無負荷品質係数Q値及び共振周波数の温度係数τfを
計算した。この結果を表4に示す。
【0025】比較例9、10 実施例18及び20と同様の純度の化合物を使用し、炭
酸カルシュ−ムと酸化ネオジムを硝酸処理せずに、実施
例18及び20と同様の方法を実施した。その結果を表
4に示す。
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【発明の効果】本発明では、比誘電率が40以上で、1
GHzに換算した無負荷品質係数Q値が40000以上
で、しかも共振周波数の温度係数τfを±20ppm以
内にコントロ−ルできる誘電体磁器を安定して容易に得
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前岡 敏彰 京都府京都市南区吉祥院石原堂ノ後西町31 番地 林化学工業株式会社内 Fターム(参考) 4G031 AA04 AA07 AA09 AA11 AA21 AA23 AA29 BA09 5G303 AA02 AA10 AB06 AB08 AB11 BA12 CA01 CB01 CB06 CB13 CB15 CB22 CB23 CB35 5J006 HC07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式x(Cay TiO2+y )・(1−
    x)(Lnz Al2-z 3 )で表される組成物本体(た
    だし、LnはLaおよびNdの少なくとも一種を含む希
    土類元素であり、0.600≦x≦0.730、0.950≦
    y≦1.050、0.980≦z≦1.030である)100
    重量部に対し、鉄をFe23 として0.01〜0.5重量
    部添加してなることを特徴とする高周波用誘電体磁器組
    成物。
  2. 【請求項2】 前記Fe23 と共に0.005〜0.15
    重量%のNiOを含むことを特徴とする、請求項1の組
    成物。
  3. 【請求項3】 一般式x(Cay TiO2+y )・(1−
    x)(Lnz Al2-z 3 )で表される組成物本体 (た
    だし、LnはLaおよびNdの少なくとも一種を含む希
    土類元素であり、0.600≦x≦0.730、0.950≦
    y≦1.050、0.980≦z≦1.030である)100
    重量部に対し、鉄をFe23 として0.01〜0.5重量
    部添加してなる磁器組成物を焼成してなることを特徴と
    する誘電体共振器。
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