JP2003165772A - 誘電体材料および誘電体材料の製造方法 - Google Patents
誘電体材料および誘電体材料の製造方法Info
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- JP2003165772A JP2003165772A JP2001363390A JP2001363390A JP2003165772A JP 2003165772 A JP2003165772 A JP 2003165772A JP 2001363390 A JP2001363390 A JP 2001363390A JP 2001363390 A JP2001363390 A JP 2001363390A JP 2003165772 A JP2003165772 A JP 2003165772A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 希土類元素のような高価な元素を用いること
なく、かつ１４５０℃以下の温度域で焼結が可能である
ことを前提とし、低い比誘電率εｒおよび高いＱ・ｆを
得ることのできる誘電体材料を提供する。 【解決手段】 ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9の結晶相を含む焼結体からなる誘電体材料は、比誘
電率εｒが２０以下、共振法により８〜１１ＧＨｚのい
ずれかの周波数で測定したＱ・ｆが１００００ＧＨｚ以
上という特性を得ることができる。しかもこの誘電体材
料は、希土類元素のような高価な元素を用いることな
く、かつ１４５０℃以下の温度域で焼結が可能である。
なく、かつ１４５０℃以下の温度域で焼結が可能である
ことを前提とし、低い比誘電率εｒおよび高いＱ・ｆを
得ることのできる誘電体材料を提供する。 【解決手段】 ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9の結晶相を含む焼結体からなる誘電体材料は、比誘
電率εｒが２０以下、共振法により８〜１１ＧＨｚのい
ずれかの周波数で測定したＱ・ｆが１００００ＧＨｚ以
上という特性を得ることができる。しかもこの誘電体材
料は、希土類元素のような高価な元素を用いることな
く、かつ１４５０℃以下の温度域で焼結が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体組成物ある
いは誘電体材料に関するものであり、特にマイクロ波、
ミリ波等の高周波帯域に用いて好適な誘電体組成物ある
いは誘電体材料に関するものである。
いは誘電体材料に関するものであり、特にマイクロ波、
ミリ波等の高周波帯域に用いて好適な誘電体組成物ある
いは誘電体材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】誘電体材料は、これまで比誘電率εｒあ
るいは品質係数であるＱ・ｆの向上を目的として開発さ
れてきた。ところが、マイクロ波、ミリ波等の高周波帯
域に使用される誘電体材料としては、比誘電率εｒが高
いよりは、ある所定の低い値を示すことが要求される。
したがって、従来開発された誘電体材料の比誘電率εｒ
は、２０〜６０程度であったため、以上のように高周波
帯域用途の誘電体材料としては不向きであった。
るいは品質係数であるＱ・ｆの向上を目的として開発さ
れてきた。ところが、マイクロ波、ミリ波等の高周波帯
域に使用される誘電体材料としては、比誘電率εｒが高
いよりは、ある所定の低い値を示すことが要求される。
したがって、従来開発された誘電体材料の比誘電率εｒ
は、２０〜６０程度であったため、以上のように高周波
帯域用途の誘電体材料としては不向きであった。
【０００３】そのため、最近では高周波帯域用途の誘電
体材料の開発が活発になっている。例えば、特開２００
０−３２７４１２号公報には、実質的にＭｇＯの結晶
相、ＭｇＡｌ2Ｏ4の結晶相のみを析出した高周波用誘電
体セラミックス組成物が開示されている。このセラミッ
クス組成物は、９近傍の比誘電率εｒを示し、かつ７０
０００を超えるＱ・ｆを得ることのできる優れた材料で
ある。また、特開２０００−２４７７３８号公報には、
（Ｙ2-xＲx）Ｂａ（Ｃｕ1-yＺｎy）Ｏ5（ＲはＹｂ，Ｔ
ｍ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｇｄ，Ｅｕ及びＳｍからなる群
から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される固溶
体又は、この固溶体のＣｕの一部又は全部をＺｎで置換
した固溶体からなる高周波誘電体磁器組成物が開示され
ている。この磁器組成物は、２０以下の比誘電率εｒ、
２０００００を超えるＱ・ｆが得られている。
体材料の開発が活発になっている。例えば、特開２００
０−３２７４１２号公報には、実質的にＭｇＯの結晶
相、ＭｇＡｌ2Ｏ4の結晶相のみを析出した高周波用誘電
体セラミックス組成物が開示されている。このセラミッ
クス組成物は、９近傍の比誘電率εｒを示し、かつ７０
０００を超えるＱ・ｆを得ることのできる優れた材料で
ある。また、特開２０００−２４７７３８号公報には、
（Ｙ2-xＲx）Ｂａ（Ｃｕ1-yＺｎy）Ｏ5（ＲはＹｂ，Ｔ
ｍ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｇｄ，Ｅｕ及びＳｍからなる群
から選ばれた少なくとも１種類の元素）で表される固溶
体又は、この固溶体のＣｕの一部又は全部をＺｎで置換
した固溶体からなる高周波誘電体磁器組成物が開示され
ている。この磁器組成物は、２０以下の比誘電率εｒ、
２０００００を超えるＱ・ｆが得られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開２００
０−３２７４１２号公報の高周波用誘電体セラミックス
組成物においては、比誘電率εｒは低いものの、用途に
よってはＱ・ｆが不十分となる。また、特開２０００−
３２７４１２号公報の高周波用誘電体セラミックス組成
物は、焼結工程が１５００℃近傍の温度範囲で行われる
が、エネルギ効率あるいはコストを考えると、より低温
での焼結を行なえることが望ましい。特開２０００−２
４７７３８号公報に記載の高周波誘電体磁器組成物は、
構成元素に高価な希土類元素を含むため、コストが高く
なる。そこで本発明は、希土類元素のような高価な元素
を用いることなく、かつ１４５０℃以下の温度域で焼結
が可能であることを前提とし、低い比誘電率εｒおよび
高いＱ・ｆを得ることのできる誘電体材料を提供するこ
とを課題とする。
０−３２７４１２号公報の高周波用誘電体セラミックス
組成物においては、比誘電率εｒは低いものの、用途に
よってはＱ・ｆが不十分となる。また、特開２０００−
３２７４１２号公報の高周波用誘電体セラミックス組成
物は、焼結工程が１５００℃近傍の温度範囲で行われる
が、エネルギ効率あるいはコストを考えると、より低温
での焼結を行なえることが望ましい。特開２０００−２
４７７３８号公報に記載の高周波誘電体磁器組成物は、
構成元素に高価な希土類元素を含むため、コストが高く
なる。そこで本発明は、希土類元素のような高価な元素
を用いることなく、かつ１４５０℃以下の温度域で焼結
が可能であることを前提とし、低い比誘電率εｒおよび
高いＱ・ｆを得ることのできる誘電体材料を提供するこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、比誘電率ε
ｒを低くするためにＣａ2Ｎｂ2Ｏ7で示される組成物に
ついて検討を行った。その結果、上記組成物のＣａを所
定量のＭｇで置換した組成物を焼結した材料が、比誘電
率εｒを２０以下とすることができること、さらにその
際のＱ・ｆが１００００（ＧＨｚ）以上となることを確
認した。そして、当初、この焼結体の結晶相は（Ｍｇx
Ｃａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7であろうと推測していたが、Ｍｇ
の置換量によって、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7相、ＣａＮｂ2Ｏ
6相、Ｍｇ4Ｎｂ2Ｏ9相、Ｍｇ5Ｎｂ4Ｏ15相およびＭｇＮ
ｂ2Ｏ6相の５つの相が出現することを知るに到った。そ
して、この５つの結晶相のうちで、ＣａＮｂ2Ｏ6相およ
びＭｇ 4Ｎｂ2Ｏ9相の２つの相が出現した場合に、比誘
電率εｒが低く抑えられ、かつ高いレベルのＱ・ｆが得
られることを知見した。
ｒを低くするためにＣａ2Ｎｂ2Ｏ7で示される組成物に
ついて検討を行った。その結果、上記組成物のＣａを所
定量のＭｇで置換した組成物を焼結した材料が、比誘電
率εｒを２０以下とすることができること、さらにその
際のＱ・ｆが１００００（ＧＨｚ）以上となることを確
認した。そして、当初、この焼結体の結晶相は（Ｍｇx
Ｃａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7であろうと推測していたが、Ｍｇ
の置換量によって、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7相、ＣａＮｂ2Ｏ
6相、Ｍｇ4Ｎｂ2Ｏ9相、Ｍｇ5Ｎｂ4Ｏ15相およびＭｇＮ
ｂ2Ｏ6相の５つの相が出現することを知るに到った。そ
して、この５つの結晶相のうちで、ＣａＮｂ2Ｏ6相およ
びＭｇ 4Ｎｂ2Ｏ9相の２つの相が出現した場合に、比誘
電率εｒが低く抑えられ、かつ高いレベルのＱ・ｆが得
られることを知見した。
【０００６】本発明は以上の知見に基づくものであり、
ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9の結晶相を
含む焼結体からなることを特徴とする誘電体材料であ
る。本発明の誘電体材料は、希土類元素を主たる構成源
として含まないため、材料のコストを低く抑えることが
できる。また、後述する実施例からも理解できるよう
に、本発明の誘電体材料は、１４５０℃以下の温度域で
焼結することができる。本発明の誘電体材料において、
ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9の結晶相の
２つの結晶相から構成されることが望ましい。なお、結
晶相の同定は、公知のＸ線回折法によればよい。以上の
誘電体材料によれば、比誘電率εｒが２０以下、共振法
により８〜１０ＧＨｚのいずれかの周波数で測定したＱ
・ｆが１００００（ＧＨｚ）以上という特性を得ること
ができる。以上の組織を有する誘電体材料は、一般式
（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7において、ｘが０．４〜
０．９の範囲になるように原料粉末を調整する原料粉調
整工程と、この原料粉末を８００〜１３００℃の温度範
囲に加熱保持する仮焼き工程と、この仮焼き工程で得ら
れた仮焼き体を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程で得られ
た粉砕粉末を１２５０〜１４５０℃の温度範囲に加熱保
持する焼結工程と、を備えたことを特徴とする誘電体材
料の製造方法によって得ることができる。 ここで、ｘ
を０．６５〜０．７５の範囲とすることが、高いＱ・ｆ
を得るために望ましい。
ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9の結晶相を
含む焼結体からなることを特徴とする誘電体材料であ
る。本発明の誘電体材料は、希土類元素を主たる構成源
として含まないため、材料のコストを低く抑えることが
できる。また、後述する実施例からも理解できるよう
に、本発明の誘電体材料は、１４５０℃以下の温度域で
焼結することができる。本発明の誘電体材料において、
ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9の結晶相の
２つの結晶相から構成されることが望ましい。なお、結
晶相の同定は、公知のＸ線回折法によればよい。以上の
誘電体材料によれば、比誘電率εｒが２０以下、共振法
により８〜１０ＧＨｚのいずれかの周波数で測定したＱ
・ｆが１００００（ＧＨｚ）以上という特性を得ること
ができる。以上の組織を有する誘電体材料は、一般式
（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7において、ｘが０．４〜
０．９の範囲になるように原料粉末を調整する原料粉調
整工程と、この原料粉末を８００〜１３００℃の温度範
囲に加熱保持する仮焼き工程と、この仮焼き工程で得ら
れた仮焼き体を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程で得られ
た粉砕粉末を１２５０〜１４５０℃の温度範囲に加熱保
持する焼結工程と、を備えたことを特徴とする誘電体材
料の製造方法によって得ることができる。 ここで、ｘ
を０．６５〜０．７５の範囲とすることが、高いＱ・ｆ
を得るために望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明の誘電体材料をさらに
詳細に説明する。本発明の誘電体材料は、（ＭｇxＣａ
(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7で示される組成を有し、ｘが０．４〜
０．９の範囲にある。後述する実施例に示すように、Ｃ
ａをＭｇで置換する量（Ｍｇ置換量）を増やすことによ
り、比誘電率εｒを低下させることができる。ところ
が、必要以上にＭｇ置換量を増やしても、比誘電率εｒ
のそれ以上の低下は期待できない。一方で、Ｑ・ｆはＭ
ｇ置換量の増加とともに向上し、本発明者等の実験結果
によると、Ｍｇ置換量が０．７近傍でＱ・ｆはピークと
なる。以上のことから、本発明においては、ｘを０．４
〜０．９の範囲にする。ｘの望ましい範囲は０．５〜
０．８、さらに望ましい範囲は０．６５〜０．７５であ
る。なお、Ｑ・ｆは、ｘが０．４〜０．９の範囲で１０
０００（ＧＨｚ）以上、０．６５〜０．７５の範囲で１
０００００（ＧＨｚ）以上とすることができる。
詳細に説明する。本発明の誘電体材料は、（ＭｇxＣａ
(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7で示される組成を有し、ｘが０．４〜
０．９の範囲にある。後述する実施例に示すように、Ｃ
ａをＭｇで置換する量（Ｍｇ置換量）を増やすことによ
り、比誘電率εｒを低下させることができる。ところ
が、必要以上にＭｇ置換量を増やしても、比誘電率εｒ
のそれ以上の低下は期待できない。一方で、Ｑ・ｆはＭ
ｇ置換量の増加とともに向上し、本発明者等の実験結果
によると、Ｍｇ置換量が０．７近傍でＱ・ｆはピークと
なる。以上のことから、本発明においては、ｘを０．４
〜０．９の範囲にする。ｘの望ましい範囲は０．５〜
０．８、さらに望ましい範囲は０．６５〜０．７５であ
る。なお、Ｑ・ｆは、ｘが０．４〜０．９の範囲で１０
０００（ＧＨｚ）以上、０．６５〜０．７５の範囲で１
０００００（ＧＨｚ）以上とすることができる。
【０００８】（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7の組成を構
成するように原料を配合し、焼結して得られる焼結体
は、前述したように、いくつかの結晶相が出現する。出
現する結晶相の種類は、Ｍｇの置換量によって変動す
る。Ｍｇの置換量が少ない場合には、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7相
の出現が顕著である。Ｍｇの置換量の増加に伴ってＣａ
Ｎｂ2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相が出現する。後述す
る実施例に示すように、本発明者らの検討によれば、Ｍ
ｇＯの置換量が０．４でこの２つの相、つまりＣａＮｂ
2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相が出現する。この２つの
相の出現に伴って、焼結体組織に占めるＣａ2Ｎｂ2Ｏ7
相の比率は低下する。そして、Ｍｇの置換量が０．６７
５のときには、焼結体組織は、ＣａＮｂ2Ｏ6相およびＭ
ｇ4Ｎｂ2Ｏ9相の２相のみから構成される。Ｍｇの置換
量がさらに増えると、Ｍｇ5Ｎｂ4Ｏ15相、さらにはＭｇ
Ｎｂ2Ｏ6相が出現するようになる。このときには、Ｃａ
2Ｎｂ2Ｏ7相は観察されない。
成するように原料を配合し、焼結して得られる焼結体
は、前述したように、いくつかの結晶相が出現する。出
現する結晶相の種類は、Ｍｇの置換量によって変動す
る。Ｍｇの置換量が少ない場合には、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7相
の出現が顕著である。Ｍｇの置換量の増加に伴ってＣａ
Ｎｂ2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相が出現する。後述す
る実施例に示すように、本発明者らの検討によれば、Ｍ
ｇＯの置換量が０．４でこの２つの相、つまりＣａＮｂ
2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相が出現する。この２つの
相の出現に伴って、焼結体組織に占めるＣａ2Ｎｂ2Ｏ7
相の比率は低下する。そして、Ｍｇの置換量が０．６７
５のときには、焼結体組織は、ＣａＮｂ2Ｏ6相およびＭ
ｇ4Ｎｂ2Ｏ9相の２相のみから構成される。Ｍｇの置換
量がさらに増えると、Ｍｇ5Ｎｂ4Ｏ15相、さらにはＭｇ
Ｎｂ2Ｏ6相が出現するようになる。このときには、Ｃａ
2Ｎｂ2Ｏ7相は観察されない。
【０００９】本発明者らの検討によれば、比誘電率ε
ｒ、Ｑ・ｆは、焼結体を構成する相と関連する。つま
り、本発明が目的とする、低い比誘電率εｒ、高いＱ・
ｆは、ＣａＮｂ2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相の２つの
相が出現している焼結体において得られている。また、
この２つの相が存在しており、かつＣａ2Ｎｂ2Ｏ7相が
出現していない焼結体において、低い比誘電率εｒ、高
いＱ・ｆが得られている。もっとも、ＣａＮｂ2Ｏ6相お
よびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相が出現していれば、Ｃａ2Ｎｂ 2Ｏ7
相が出現していたとしても、従来に比べて低い比誘電率
εｒを得ることができる。したがって、本発明において
は、ＣａＮｂ2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相の２つの相
が出現することを必須とするが、他の相の出現は任意で
ある。
ｒ、Ｑ・ｆは、焼結体を構成する相と関連する。つま
り、本発明が目的とする、低い比誘電率εｒ、高いＱ・
ｆは、ＣａＮｂ2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相の２つの
相が出現している焼結体において得られている。また、
この２つの相が存在しており、かつＣａ2Ｎｂ2Ｏ7相が
出現していない焼結体において、低い比誘電率εｒ、高
いＱ・ｆが得られている。もっとも、ＣａＮｂ2Ｏ6相お
よびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相が出現していれば、Ｃａ2Ｎｂ 2Ｏ7
相が出現していたとしても、従来に比べて低い比誘電率
εｒを得ることができる。したがって、本発明において
は、ＣａＮｂ2Ｏ6相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9相の２つの相
が出現することを必須とするが、他の相の出現は任意で
ある。
【００１０】次に本発明の誘電体組成物を製造する方法
について説明する。この製造方法の要旨は、図１に示さ
れている。以下、図１を参照しつつ順次各工程について
説明する。本発明の誘電体組成物を得るための原料粉末
として、図１に示すように、ＭｇＣＯ3粉末、ＣａＣＯ3
粉末およびＮｂ2Ｏ5粉末を用意する。これら粉末が以下
示す工程を経ることによって、本発明で規定する組織を
もった焼結体を得ることができる。なお、ここでは、Ｍ
ｇＣＯ3粉末、ＣａＣＯ3粉末およびＮｂ2Ｏ5粉末を例示
したが、最終的に本発明で規定する組織が得られるので
あれば、他の粉末であってもよい。例えば、ＭｇＣＯ3
粉末の代わりに、ＭｇＯ粉末あるいはＭｇ（ＯＨ）2粉
末を用いることもできる。また、焼結助剤その他の目的
で他の粉末を添加することもできる。各原料粉末の粒径
は０.１〜１０μｍの範囲で適宜選択すればよい。
について説明する。この製造方法の要旨は、図１に示さ
れている。以下、図１を参照しつつ順次各工程について
説明する。本発明の誘電体組成物を得るための原料粉末
として、図１に示すように、ＭｇＣＯ3粉末、ＣａＣＯ3
粉末およびＮｂ2Ｏ5粉末を用意する。これら粉末が以下
示す工程を経ることによって、本発明で規定する組織を
もった焼結体を得ることができる。なお、ここでは、Ｍ
ｇＣＯ3粉末、ＣａＣＯ3粉末およびＮｂ2Ｏ5粉末を例示
したが、最終的に本発明で規定する組織が得られるので
あれば、他の粉末であってもよい。例えば、ＭｇＣＯ3
粉末の代わりに、ＭｇＯ粉末あるいはＭｇ（ＯＨ）2粉
末を用いることもできる。また、焼結助剤その他の目的
で他の粉末を添加することもできる。各原料粉末の粒径
は０.１〜１０μｍの範囲で適宜選択すればよい。
【００１１】以上の原料粉末を混合する。混合には、ボ
ール・ミル等の公知の混合手段を用いればよい。ボール
・ミルの運転条件にも左右されるが、１０〜２０時間程
度行なえば均一な混合状態を得ることができる。混合さ
れた原料粉末は、プレス等の手段により所定の形状に成
形された後に、仮焼きに供される。仮焼きは、８００〜
１３００℃の温度範囲で行なうことが望ましい。８００
℃未満では仮焼きの効果を十分に得ることができないた
めである。一方、１３００℃を超えると仮焼き体の硬さ
が硬くなり、後の粉砕工程に時間を要するからである。
望ましい仮焼きの温度は９００〜１２５０℃、さらに望
ましい仮焼き温度は１０００〜１１５０℃である。仮焼
きの時間は、１〜５時間の間で適宜選択すればよい。仮
焼きの雰囲気は、大気あるいは酸素含有雰囲気とする。
ール・ミル等の公知の混合手段を用いればよい。ボール
・ミルの運転条件にも左右されるが、１０〜２０時間程
度行なえば均一な混合状態を得ることができる。混合さ
れた原料粉末は、プレス等の手段により所定の形状に成
形された後に、仮焼きに供される。仮焼きは、８００〜
１３００℃の温度範囲で行なうことが望ましい。８００
℃未満では仮焼きの効果を十分に得ることができないた
めである。一方、１３００℃を超えると仮焼き体の硬さ
が硬くなり、後の粉砕工程に時間を要するからである。
望ましい仮焼きの温度は９００〜１２５０℃、さらに望
ましい仮焼き温度は１０００〜１１５０℃である。仮焼
きの時間は、１〜５時間の間で適宜選択すればよい。仮
焼きの雰囲気は、大気あるいは酸素含有雰囲気とする。
【００１２】仮焼きの後に、仮焼き体は粉砕される。粉
砕には、例えばボール・ミル等の手段を用いることがで
きる。粉砕された粉末（以後、完成粉末という）は、所
定の形状にプレス等の手段により成形された後に焼結さ
れる。なお、完成粉末は、０．１〜２０μｍ程度の平均
粒径になるまで行なうことが望ましい。焼結は、１２５
０〜１４５０℃の温度範囲で行われる。１２５０℃未満
では焼結が十分進行しないために密度が不十分である。
一方、１４５０℃を超えると、材料が溶融するおそれが
あるためである。望ましい焼結温度は１２７０〜１４０
０℃、さらに望ましい焼結温度は１３００〜１３７０℃
である。焼結時間は、焼結温度によって適宜定めるが、
上記の焼結温度であれば、２〜２０時間焼結する。焼結
の雰囲気は、大気中等酸素含有雰囲気であればよいが、
酸素雰囲気であることが望ましい。
砕には、例えばボール・ミル等の手段を用いることがで
きる。粉砕された粉末（以後、完成粉末という）は、所
定の形状にプレス等の手段により成形された後に焼結さ
れる。なお、完成粉末は、０．１〜２０μｍ程度の平均
粒径になるまで行なうことが望ましい。焼結は、１２５
０〜１４５０℃の温度範囲で行われる。１２５０℃未満
では焼結が十分進行しないために密度が不十分である。
一方、１４５０℃を超えると、材料が溶融するおそれが
あるためである。望ましい焼結温度は１２７０〜１４０
０℃、さらに望ましい焼結温度は１３００〜１３７０℃
である。焼結時間は、焼結温度によって適宜定めるが、
上記の焼結温度であれば、２〜２０時間焼結する。焼結
の雰囲気は、大気中等酸素含有雰囲気であればよいが、
酸素雰囲気であることが望ましい。
【００１３】［実施例］以下本発明を具体的実施例に基
づき説明する。（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7のｘが表
１に示す値となるように、原料粉末を配合した。用いた
原料粉末は、平均粒径０．１μｍのＭｇＣＯ3粉末、Ｃ
ａＣＯ3粉末およびＮｂ2Ｏ5粉末である。この原料粉末
をボール・ミルに投入して１６時間混合した。混合され
た原料粉末を円柱状に成形した後に、仮焼きした。仮焼
きの雰囲気は大気中とし、１１００℃で２時間加熱・保
持した。仮焼き後に、仮焼き体をボール・ミルに投入し
て粉砕を行った。得られた完成粉末の平均粒径は、０．
５〜５μｍの範囲内にあった。完成粉末を成形後、１３
５０℃で４時間保持することにより、焼結体を得た。得
られた焼結体について、ＪＩＳ Ｒ １６２７に準じて、
比誘電率εｒおよびＱ・ｆ（測定周波数 ８．５〜１０
ＧＨｚの範囲）を測定した。その結果を表１に併せて示
す。また、ｘと比誘電率εｒの関係を図２に、ｘとＱ・
ｆの関係を図３に示す。また、得られた焼結体のいくつ
かについて、Ｘ線回折による結晶相の同定を行った。そ
の結果を図４および図５に示す。
づき説明する。（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7のｘが表
１に示す値となるように、原料粉末を配合した。用いた
原料粉末は、平均粒径０．１μｍのＭｇＣＯ3粉末、Ｃ
ａＣＯ3粉末およびＮｂ2Ｏ5粉末である。この原料粉末
をボール・ミルに投入して１６時間混合した。混合され
た原料粉末を円柱状に成形した後に、仮焼きした。仮焼
きの雰囲気は大気中とし、１１００℃で２時間加熱・保
持した。仮焼き後に、仮焼き体をボール・ミルに投入し
て粉砕を行った。得られた完成粉末の平均粒径は、０．
５〜５μｍの範囲内にあった。完成粉末を成形後、１３
５０℃で４時間保持することにより、焼結体を得た。得
られた焼結体について、ＪＩＳ Ｒ １６２７に準じて、
比誘電率εｒおよびＱ・ｆ（測定周波数 ８．５〜１０
ＧＨｚの範囲）を測定した。その結果を表１に併せて示
す。また、ｘと比誘電率εｒの関係を図２に、ｘとＱ・
ｆの関係を図３に示す。また、得られた焼結体のいくつ
かについて、Ｘ線回折による結晶相の同定を行った。そ
の結果を図４および図５に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】図２に示すように、比誘電率εｒは、ｘ、
つまり（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ 7におけるＣａをＭ
ｇで置換する量（以下、Ｍｇ置換量）が多くなるにつれ
て低下する傾向にある。したがって、本発明の目的の一
つである、低い比誘電率εｒを得るためには、Ｍｇ置換
量を多くすればよいことがわかった。一方、図３に示す
ように、Ｑ・ｆは、Ｍｇ置換量の増加とともに向上する
が、０．７近傍をピークにそれ以上のＭｇ置換量では逆
に低下する傾向を示す。したがって、Ｑ・ｆを確保する
上では、Ｍｇ置換量は０．４〜０．９、望ましくは０．
６５〜０．７５の範囲とすべきことがわかった。図２に
示すように、Ｍｇ置換量が０．４〜０．９の範囲では比
誘電率εｒは２５以下、さらにＭｇ置換量が０．６５〜
０．７５の範囲では比誘電率εｒは２０以下となる。こ
こで、図３をも考慮すれば、Ｍｇ置換量は、０．４〜
０．９、望ましくは０．５〜０．８、さらに望ましくは
０．６５〜０．７５とすべきである。
つまり（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ 7におけるＣａをＭ
ｇで置換する量（以下、Ｍｇ置換量）が多くなるにつれ
て低下する傾向にある。したがって、本発明の目的の一
つである、低い比誘電率εｒを得るためには、Ｍｇ置換
量を多くすればよいことがわかった。一方、図３に示す
ように、Ｑ・ｆは、Ｍｇ置換量の増加とともに向上する
が、０．７近傍をピークにそれ以上のＭｇ置換量では逆
に低下する傾向を示す。したがって、Ｑ・ｆを確保する
上では、Ｍｇ置換量は０．４〜０．９、望ましくは０．
６５〜０．７５の範囲とすべきことがわかった。図２に
示すように、Ｍｇ置換量が０．４〜０．９の範囲では比
誘電率εｒは２５以下、さらにＭｇ置換量が０．６５〜
０．７５の範囲では比誘電率εｒは２０以下となる。こ
こで、図３をも考慮すれば、Ｍｇ置換量は、０．４〜
０．９、望ましくは０．５〜０．８、さらに望ましくは
０．６５〜０．７５とすべきである。
【００１６】図４は、Ｍｇ置換量が０（Ｃａ2Ｎｂ
2Ｏ7）、０．４０（（Ｍｇ0.40Ｃａ0.60）2Ｎｂ
2Ｏ7）、０．６０（（Ｍｇ0.60Ｃａ0.40）2Ｎｂ
2Ｏ7）、０．６７５（（Ｍｇ0.675Ｃａ0.325）2Ｎｂ2Ｏ
7）の組成を有する焼結体のＸ線回折結果を示す図であ
る。また、図５は、Ｍｇ置換量が０．７０（（Ｍｇ0.70
Ｃａ0.30）2Ｎｂ2Ｏ7）、０．７２５（（Ｍｇ0.725Ｃａ
0.275）2Ｎｂ2Ｏ7）、０．８０（（Ｍｇ0. 80Ｃａ0.20）
2Ｎｂ2Ｏ7）、１．００（Ｍｇ2Ｎｂ2Ｏ7）の組成を有す
る焼結体のＸ線回折結果を示す図である。図４および図
５に基づいて、各焼結体を構成する結晶相を確認した。
その結果を図６に示してある。図４〜図６に示すよう
に、Ｍｇ置換量が０（Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ 7）の焼結体はＣａ2
Ｎｂ2Ｏ7結晶相の単相組織であるが、Ｍｇ置換量が０．
４０および０．６０の焼結体は、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相
のほかに、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9結
晶相が出現する。図４より、Ｍｇ置換量が０．４０およ
び０．６０の焼結体は、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相の存在量
は少なく、ＣａＮｂ2Ｏ 6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9結
晶相が主体をなすことがわかる。さらにＭｇ置換量が
０．６７５と多い焼結体では、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相は
存在しておらず、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9結晶相の２相組織となる。さらに、Ｍｇ置換量が
０．７０と多い焼結体では、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相および
Ｍｇ4Ｎｂ2Ｏ9結晶相の他に、Ｍｇ5Ｎｂ4Ｏ15結晶相が
観察された。さらにまた、Ｍｇ置換量が０．７２５ある
いは０．８０に増えると、ＭｇＮｂ2Ｏ6結晶相が出現す
る。そして、置換量が１．０になると、ＣａＮｂ2Ｏ6結
晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9結晶相は消失し、Ｍｇ5Ｎｂ4
Ｏ5結晶相およびＭｇＮｂ2Ｏ6結晶相の２相組織とな
る。
2Ｏ7）、０．４０（（Ｍｇ0.40Ｃａ0.60）2Ｎｂ
2Ｏ7）、０．６０（（Ｍｇ0.60Ｃａ0.40）2Ｎｂ
2Ｏ7）、０．６７５（（Ｍｇ0.675Ｃａ0.325）2Ｎｂ2Ｏ
7）の組成を有する焼結体のＸ線回折結果を示す図であ
る。また、図５は、Ｍｇ置換量が０．７０（（Ｍｇ0.70
Ｃａ0.30）2Ｎｂ2Ｏ7）、０．７２５（（Ｍｇ0.725Ｃａ
0.275）2Ｎｂ2Ｏ7）、０．８０（（Ｍｇ0. 80Ｃａ0.20）
2Ｎｂ2Ｏ7）、１．００（Ｍｇ2Ｎｂ2Ｏ7）の組成を有す
る焼結体のＸ線回折結果を示す図である。図４および図
５に基づいて、各焼結体を構成する結晶相を確認した。
その結果を図６に示してある。図４〜図６に示すよう
に、Ｍｇ置換量が０（Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ 7）の焼結体はＣａ2
Ｎｂ2Ｏ7結晶相の単相組織であるが、Ｍｇ置換量が０．
４０および０．６０の焼結体は、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相
のほかに、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9結
晶相が出現する。図４より、Ｍｇ置換量が０．４０およ
び０．６０の焼結体は、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相の存在量
は少なく、ＣａＮｂ2Ｏ 6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9結
晶相が主体をなすことがわかる。さらにＭｇ置換量が
０．６７５と多い焼結体では、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相は
存在しておらず、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9結晶相の２相組織となる。さらに、Ｍｇ置換量が
０．７０と多い焼結体では、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相および
Ｍｇ4Ｎｂ2Ｏ9結晶相の他に、Ｍｇ5Ｎｂ4Ｏ15結晶相が
観察された。さらにまた、Ｍｇ置換量が０．７２５ある
いは０．８０に増えると、ＭｇＮｂ2Ｏ6結晶相が出現す
る。そして、置換量が１．０になると、ＣａＮｂ2Ｏ6結
晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9結晶相は消失し、Ｍｇ5Ｎｂ4
Ｏ5結晶相およびＭｇＮｂ2Ｏ6結晶相の２相組織とな
る。
【００１７】焼結体を構成する結晶相と、図２を比較検
討すると、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相の単相組織よりも、さ
らに他の結晶相が混在することにより、焼結体の比誘電
率εｒが低減するということができる。また、図３との
比較においては、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9結晶相の２つの結晶相が存在する場合に、高いＱ・
ｆが得られている。つまり、図２および図３に示された
結果は、焼結体を構成する結晶相に関連している。より
具体的にいえば、（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ 7で示さ
れる組成において、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎ
ｂ2Ｏ9結晶相の２つの相が存在するようにｘの値、つま
りＭｇ置換量を設定することが、低い比誘電率εｒおよ
び高いＱ・ｆを得るという本発明の目的を達成する上で
重要である。
討すると、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7結晶相の単相組織よりも、さ
らに他の結晶相が混在することにより、焼結体の比誘電
率εｒが低減するということができる。また、図３との
比較においては、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9結晶相の２つの結晶相が存在する場合に、高いＱ・
ｆが得られている。つまり、図２および図３に示された
結果は、焼結体を構成する結晶相に関連している。より
具体的にいえば、（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ 7で示さ
れる組成において、ＣａＮｂ2Ｏ6結晶相およびＭｇ4Ｎ
ｂ2Ｏ9結晶相の２つの相が存在するようにｘの値、つま
りＭｇ置換量を設定することが、低い比誘電率εｒおよ
び高いＱ・ｆを得るという本発明の目的を達成する上で
重要である。
【００１８】本発明の比較例として、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7の
ＣａをＭｇで置換する代わりに、Ｓｒで置換する材料を
作成した。なお、ＳｒはＭｇと同様にアルカリ土類金属
に続している。（ＳｒyＣａ(1-y)）2Ｎｂ2Ｏ7のＹの値
が表２に示す値となるように、原料粉末を配合した。原
料粉末を配合したのち、焼結雰囲気を大気とした以外
は、本発明による実施例と同様の工程を経て焼結体を得
た。この焼結体について、ＪＩＳｒ １６２７に準じ
て、比誘電率εｒおよびＱ・ｆ（測定周波数 ８．５〜
１０ＧＨｚ）を測定した。その結果を表２に示す。Ｃａ
をＳｒで置換すると、置換量の増加に伴い比誘電率εｒ
は上昇する傾向にあり、逆に、Ｑ・ｆは置換量の増加に
伴い低下する傾向にあることがわかる。ただし、比誘電
率εｒは３０を超え、かつＱ・ｆは１０００のオーダー
であり、本発明の誘電体材料に比べて劣っている。
ＣａをＭｇで置換する代わりに、Ｓｒで置換する材料を
作成した。なお、ＳｒはＭｇと同様にアルカリ土類金属
に続している。（ＳｒyＣａ(1-y)）2Ｎｂ2Ｏ7のＹの値
が表２に示す値となるように、原料粉末を配合した。原
料粉末を配合したのち、焼結雰囲気を大気とした以外
は、本発明による実施例と同様の工程を経て焼結体を得
た。この焼結体について、ＪＩＳｒ １６２７に準じ
て、比誘電率εｒおよびＱ・ｆ（測定周波数 ８．５〜
１０ＧＨｚ）を測定した。その結果を表２に示す。Ｃａ
をＳｒで置換すると、置換量の増加に伴い比誘電率εｒ
は上昇する傾向にあり、逆に、Ｑ・ｆは置換量の増加に
伴い低下する傾向にあることがわかる。ただし、比誘電
率εｒは３０を超え、かつＱ・ｆは１０００のオーダー
であり、本発明の誘電体材料に比べて劣っている。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低い比誘電率εｒと高いＱ・ｆを得ることができる。し
かも本発明は、希土類元素のような高価な元素を含ま
ず、かつ１２５０〜１４５０℃の温度域で焼結すること
ができるため、コスト的にも有利である。
低い比誘電率εｒと高いＱ・ｆを得ることができる。し
かも本発明は、希土類元素のような高価な元素を含ま
ず、かつ１２５０〜１４５０℃の温度域で焼結すること
ができるため、コスト的にも有利である。
【図１】 本発明による誘電体材料を得るための製造プ
ロセスを示す図である。
ロセスを示す図である。
【図２】 （ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7の組成を有す
る焼結体のＸの値と比誘電率εｒの関係を示すグラフで
ある。
る焼結体のＸの値と比誘電率εｒの関係を示すグラフで
ある。
【図３】 （ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7の組成を有す
る焼結体のＸの値とＱ・ｆの関係を示すグラフである。
る焼結体のＸの値とＱ・ｆの関係を示すグラフである。
【図４】 （ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7の組成を有す
る焼結体のｘ線回折結果を示すグラフである。
る焼結体のｘ線回折結果を示すグラフである。
【図５】 （ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7の組成を有す
る焼結体のｘ線回折結果を示すグラフである。
る焼結体のｘ線回折結果を示すグラフである。
【図６】 （ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7焼結体の、ｘ
の値と出現する結晶相の関係を示す図である。
の値と出現する結晶相の関係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA20 BA09 CA01
GA08 GA27
5G303 AA02 AB06 AB08 AB15 BA12
CA01 CB06 CB17 CB21 DA04
DA05
5J006 HC07
Claims (6)
- 【請求項１】 ＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2
Ｏ9の結晶相を含む焼結体からなることを特徴とする誘
電体材料。 - 【請求項２】 前記焼結体がＣａＮｂ2Ｏ6の結晶相およ
びＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9の結晶相の２つの結晶相から構成され
ることを特徴とする請求項１に記載の誘電体材料。 - 【請求項３】 比誘電率εｒが２０以下、共振法により
８〜１１ＧＨｚのいずれかの周波数で測定したＱ・ｆが
１００００（ＧＨｚ）以上であることを特徴とする請求
項１または２に記載の誘電体材料。 - 【請求項４】 一般式（ＭｇxＣａ(1-x)）2Ｎｂ2Ｏ7に
おいて、ｘが０．４〜０．９（モル比、以下同じ）の範
囲になるように原料粉末を調整する原料粉調整工程と、 前記原料粉末を８００〜１３００℃の温度範囲に加熱保
持する仮焼き工程と、 前記仮焼き工程で得られた仮焼き体を粉砕する粉砕工程
と、 前記粉砕工程で得られた粉砕粉末を１２５０〜１４５０
℃の温度範囲に加熱保持する焼結工程と、を備えたこと
を特徴とする誘電体材料の製造方法。 - 【請求項５】 ｘを０．６５〜０．７５の範囲とするこ
とを特徴とする請求項４に記載の誘電体材料の製造方
法。 - 【請求項６】 前記焼結工程で得られる焼結体がＣａＮ
ｂ2Ｏ6の結晶相およびＭｇ4Ｎｂ2Ｏ9の結晶相を含むこ
とを特徴とする請求項４に記載の誘電体材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001363390A JP2003165772A (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 誘電体材料および誘電体材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001363390A JP2003165772A (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 誘電体材料および誘電体材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003165772A true JP2003165772A (ja) | 2003-06-10 |
Family
ID=19173743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001363390A Withdrawn JP2003165772A (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 誘電体材料および誘電体材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003165772A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018145086A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 財團法人工業技術研究院Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 誘電体セラミック組成物 |
| CN111747745A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-10-09 | 四会市康荣新材料有限公司 | 一种5g滤波器用介质粉体及其制备方法 |
| CN116751056A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-09-15 | 云南贵金属实验室有限公司 | 一种二氧化钛掺杂铌酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用 |
-
2001
- 2001-11-28 JP JP2001363390A patent/JP2003165772A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018145086A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 財團法人工業技術研究院Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 誘電体セラミック組成物 |
| US10173928B2 (en) | 2017-03-02 | 2019-01-08 | Industrial Technology Research Institute | Dielectric ceramic composition |
| TWI659006B (zh) * | 2017-03-02 | 2019-05-11 | 財團法人工業技術研究院 | 介電陶瓷組成物 |
| CN111747745A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-10-09 | 四会市康荣新材料有限公司 | 一种5g滤波器用介质粉体及其制备方法 |
| CN116751056A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-09-15 | 云南贵金属实验室有限公司 | 一种二氧化钛掺杂铌酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |