JP2007063036A - 誘電体セラミックスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
燃焼合成法において、断熱火炎温度の制御が容易であり、燃焼合成反応における不純物の混入等が少ない誘電体セラミックスおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】
比表面積が 0.01〜2 m²/g の４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料をそれぞれ所定割合で配合し、断熱火炎温度が1500℃以上である燃焼合成法により得られる誘電体セラミックスであって、上記反応原料は、上記誘電体セラミックスの同種材が含まれ、該同種材は、上記誘電体セラミックス市販品および上記燃焼合成法により予め合成された誘電体セラミックスから選ばれた少なくとも一つである。
【選択図】 なし

Description

本発明は燃焼合成法により合成した誘電体セラミックスおよびその製造方法に関する。

近年、移動電話や衛星通信等の高周波通信技術の著しい発展に伴い、誘電体共振器、フィルター等の高周波デバイス用の誘電体セラミックスに対する需要はますます増えている。通信信号の周波数および通信機の大きさは、例えば、通信機内部に組み込まれたアンテナ基板の比誘電率が高くなると、より一層の高周波化および小型化が図れる。比誘電率は、誘電体内部の分極の程度を示すパラメータであり、アンテナ材料に用いられる誘電体セラミックスの比誘電率が高いほど、電子部品回路を伝播する信号の波長は短くなり、信号は高周波化する。従って、比誘電率の高い電子部品を使用できれば、高周波化ひいては回路の短縮化および通信機等の小型化が図れる。また、上記のようなデバイスに用いられる誘電体セラミックスに対しては、低い誘電損失および良好な温度安定性も同時に要求される。
従来の上記のような誘電体セラミックスの合成には、1000℃から 2000℃前後に加熱できる炉を用いて外部加熱を行なわなくてはならない。このため、セラミックスの合成には、膨大なエネルギーと大型の加熱機構を必要とし、これが製造コストを高くする原因となっている。

外部加熱を行なわない製造方法として、燃焼合成法（自己伝播高温合成（ self propagating high temperature synthesis：SHS ））によるセラミックス粉末の合成が提案されている。該方法は、金属間化合物やセラミックスの生成時の発熱を利用するものであり、化合物の構成元素となる粉体をよく混合して圧粉体をつくり、その一部に高熱を与えると着火して、生成熱を発しながら合成反応が進行することで焼結体を得る方法である。
燃焼合成法を利用するものとして、１種類の金属酸化物と２種類の異なる金属元素の計３種類の原料を出発原料とし、金属間化合物あるいは非酸化物セラミックスと酸化物セラミックスの２種類を合成する方法が提案されている（特許文献１参照）。例えば、酸化ニッケル粉末とアルミニウム粉末とアルミナ粉末とを混合し成形体とした後、高圧反応容器内に収納し、アルゴン雰囲気下で該成形体の上端面を着火することによりアルミニウム粉末の酸化燃焼反応を誘導し、還元されたニッケルが過剰に添加したアルミニウムと反応してＮｉＡｌを合成しながら、燃焼反応が連鎖的に進行する。その結果、外部加熱なしに金属間化合物の１つであるＮｉＴｉのインゴットを製造することができる。
また、本出願人は酸化物系の誘電体セラミックスを合成するための燃焼合成反応において、反応希釈剤としてＴｉＯ₂ 等の金属酸化物を用い、該金属酸化物の配合量を調整することで断熱火炎温度を制御できる方法を提案している（特願２００５−１７７００１）。

しかしながら、上記特許文献１の燃焼合成法で酸化物系の誘電体セラミックス等の高誘電性セラミックスを合成することはできない。一方、上記特願２００５−１７７００１では、高誘電性セラミックスを得ることができるが、反応希釈剤として用いる金属酸化物の配合量の調整が煩雑であり、また金属酸化物を多量に配合する場合では、該金属酸化物からの不純物が混入するおそれがある。
特開平５−９００９号公報

本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、燃焼合成法において、断熱火炎温度の制御が容易であり、燃焼合成反応における不純物の混入等が少ない誘電体セラミックスおよびその製造方法の提供を目的とする。

本発明の誘電体セラミックスは、比表面積が 0.01〜2 m²/g の４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料をそれぞれ所定割合で配合し、断熱火炎温度が1500℃以上である燃焼合成法により得られる誘電体セラミックスであって、上記反応原料は、上記誘電体セラミックスの同種材が含まれることを特徴とする。
ここで、同種材とは、同組成の材料のみならず、類似組成の材料も含む。

上記同種材は、上記誘電体セラミックス市販品および上記燃焼合成法により予め合成された誘電体セラミックスから選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする。

上記誘電体セラミックスは、組成式 ＢａＲｅ₂Ｔｉ_mＯ_2m+4（式中 3 ≦ m ≦ 7 ； m は整数 Ｒｅ は希土類元素 ）で表され、上記反応原料として、Ｒｅ酸化物またはＲｅ水酸化物と、Ｂａ過酸化物とが含まれることを特徴とする。

上記反応原料は、上記４族元素の金属酸化物が含まれることを特徴とする。

本発明の誘電体セラミックスの製造方法は、比表面積が 0.01〜2 m²/gの４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料をそれぞれ所定割合で混合する混合工程と、上記所定割合で混合された混合物を燃焼合成法により断熱火炎温度 1500℃以上で反応させる反応工程とを備えてなる誘電体セラミックスの製造方法であって、上記混合工程において、上記反応原料に加えて、上記誘電体セラミックスの同種材である、上記誘電体セラミックス市販品および上記燃焼合成法により予め合成された誘電体セラミックスから選ばれた少なくとも一つを配合することを特徴とする。

本発明の誘電体セラミックスは、反応原料として目的生成物である誘電体セラミックスの同種材を配合するので、燃焼合成反応において、配合された該同種材が反応希釈剤として作用し断熱火炎温度の制御が容易になるとともに、配合された同種材から該粉末に含まれる微量元素が容易に供給される。
また、燃焼合成反応において上記同種材が核材として作用することで、不純物が少なく結晶構造に優れ、高誘電率かつ低誘電正接の誘電特性に優れる誘電体セラミックスが得られる。

本発明の誘電体セラミックスの製造方法は、混合工程において反応原料として目的生成物である誘電体セラミックスの同種材を配合するので、燃焼合成反応において、配合された該同種材が反応希釈剤、核材として作用し断熱火炎温度の制御が容易になるとともに、配合された同種材から該粉末に含まれる微量元素が容易に供給されることで、不純物が少なく結晶構造に優れ、高誘電率かつ低誘電正接の誘電特性に優れる誘電体セラミックスを製造することができる。また、燃焼合成法を用いることにより、従来の外部加熱を行なう方法と比較して、低コスト、短時間で誘電体セラミックスを製造することができる。

本発明の誘電体セラミックスは、比表面積が 0.01〜2 m²/g の４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質と、目的生成物である誘電体セラミックスの同種材とを少なくとも含む反応原料をそれぞれ所定割合で配合し、断熱火炎温度が1500℃以上である燃焼合成法により得られる。
該燃焼合成法により得られる誘電体セラミックスとしては、（イ）組成式 ＢａＲｅ₂Ｔｉ_mＯ_2m+4（式中 3 ≦ m ≦ 7 ； m は整数 Ｒｅ は希土類元素 ）、（ロ）組成式ＭＴｉＯ₃（Ｍ は２族元素）等で表される酸化物系の誘電体セラミックスが挙げられる。

以下に本発明の誘電体セラミックスとして、上記（イ）の組成式 ＢａＲｅ₂Ｔｉ_mＯ_2m+4（式中 3 ≦ m ≦ 7 ； m は整数 Ｒｅ は希土類元素 ）の誘電体セラミックスを得るための燃焼合成反応系を例示する。
該反応系としては、例えば、m=5、ＲｅがＮｄ（ネオジム）であるＢａＮｄ₂Ｔｉ₅Ｏ₁₄を合成する場合、Ｔｉ粉末と、Ｎｄ酸化物またはＮｄ水酸化物と、Ｂａ過酸化物と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ₄）と、目的生成物である誘電体セラミックスの同種材を少なくとも含む反応原料を用いる反応系が挙げられる。

本発明に使用できる、目的生成物である誘電体セラミックスの同種材は、該誘電体セラミックス市販品、または、燃焼合成法により予め合成された該誘電体セラミックスであり、これらは単独粉末または併用した複合粉末として使用できる。
本発明に使用できる誘電体セラミックス市販品は目的生成物である誘電体セラミックスの同種材市販品である。例えば、上記（イ）のＢａＮｄ₂Ｔｉ₅Ｏ₁₄の同種材市販品としては、共立マテリアル社製ＨＦ−１２０、ＨＦ−１００等が、上記（ロ）組成式ＳｒＴｉＯ₃の同種材市販品としては、共立マテリアル社製ＳＴ‐ＮＡＳ等がそれぞれ挙げられる。
また本発明に使用できる予め合成された誘電体セラミックスは、後述する発熱源となる４族元素を含む金属粉末と、後述する酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料を用いて、従来の燃焼合成法により合成された誘電体セラミックスである。該誘電体セラミックスは、洗浄、乾燥等の後処理を施す前の未精製品であってもよい。

これらの同種材は、発熱源となる４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料に配合されることによって、反応原料中で安定な核材となり、燃焼合成反応の進行において該核材の周囲に誘電体セラミックスの結晶構造が成長する起点となる。
また、これらの同種材は燃焼合成反応において反応希釈剤としても機能する。同種材の配合によって、燃焼合成反応が伝播する速度が遅くなり、燃焼合成反応が穏やかに進行し、均質な組成を有する結晶構造となり、優れた誘電特性を有する誘電体セラミックスが得られる。

反応希釈剤として後述のＴｉＯ₂（酸化チタン）等を用いる場合には、これら同種材の配合によって、ＴｉＯ₂ が有する反応希釈剤としての機能が代替されるのでＴｉＯ₂ の配合量を減らすこともできる。その結果、硫酸法等で合成したＴｉＯ₂ に含まれるＮｂ₂Ｏ₃、ＳＯ₃等の不純物の混入も減らすことができる。同種材は、例えば 2モルのＢａＮｄ₂Ｔｉ₅Ｏ₁₄を生成するのに対し、0.2〜0.6モル程度配合する。
また、これらの同種材は、核材として用いるため平均粒子径が 0.1 〜100μm であることが好ましい。平均粒子径が 0.1 μm 未満では、細かすぎて取り扱いが困難である。また微細化時のコンタミ量が増えるので好ましくない。100μmをこえると、混合が不均一となるので好ましくない。

本発明に使用できる発熱源となる４族元素を含む金属粉末としては、４族Ａ元素の金属粉末が好ましい。具体的には、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）が挙げられ、その中でも特にＴｉが誘電特性に優れるセラミックスが得られるので好ましい。なお、Ｔｉとしては、Ｔｉ金属粉末の他、水素化Ｔｉ金属粉末を使用することもできる。
４族Ａ元素は単独でもあるいは混合しても使用できる。また、これら４族Ａ元素と同時に配合できる元素としては、ラザホージウム（Ｒｆ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、ポロニウム（Ｐｏ）、アスタチン（Ａｔ）等が挙げられる。

本発明に使用できる４族元素を含む金属の形状は、微粉末であることが好ましく、比表面積が 0.01〜2 m²/g である。燃焼波が伝播し、かつ取り扱いやすいので好ましい比表面積の範囲は 0.1〜0.6 m²/g である。比表面積が 0.01 m²/g 未満の場合、発熱源となる金属粉未と酸素供給源となる過酸化物との接触面積が少ないため、燃焼波が伝播せず、誘電体セラミックスが合成できない場合がある。また、比表面積が 2 m²/g をこえる金属粉未は極めて活性であり、取り扱いが困難となるため好ましくない。
本発明において、金属粉未の比表面積は、ＢＥＴ法により測定された値をいう。

燃焼合成に使用できる金属粉末は、平均粒子径が同一であっても、比表面積が異なると反応性に差が認められた。すなわち、球状よりも比表面積が大きくなる形状の金属粉末を用いると燃焼合成反応がより速やかに進行した。比表面積が大きくなる形状としては、球状粒子表面に複数の凹凸が形成された粒子、粒子全体としていびつな形状の粒子、またはこれらの組み合わせがある。
本発明に使用できる平均粒子径としては 150 μm 以下、好ましくは 0.1〜100 μm である。150 μm をこえると、他の原材料との混合が十分でなくなり、燃焼波が伝播しない場合が生じる。
表面に凹凸が形成された粒子またはいびつな形状の平均粒子径の測定方法は、画像解析法が好ましい。

また、４族元素の金属酸化物を併用することができる。ＴｉＯ₂ 等の金属酸化物は、燃焼合成反応において反応希釈剤として働き、該金属酸化物の配合量を調整することで断熱火炎温度を制御できる。具体的には、金属酸化物の配合割合を上げると、反応の進行速度が低下し、断熱火炎温度が下がる。
また、一般に金属単体とするためには精製が必要であり、例えば、Ｔｉ粉末はコストが高いので、該Ｔｉ粉末とＴｉＯ₂ とを併用することにより、コスト削減を図れるという効果も有する。
ただし、該金属酸化物を多量に使用すると、反応生成物への不純物の混入のおそれがあるので、コスト面、反応に必要な断熱火炎温度等を考慮して、上述の同種材と併用することが好ましい。

希土類元素Ｒｅの供給源としては、希土類元素の酸化物（Ｒｅ₂Ｏ₃）または水酸化物（Ｒｅ（ＯＨ）₂）を使用する。Ｒｅとしては、上記反応式で例示したＮｄ（ネオジム）の他、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｐｍ（プロメチウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）が挙げられる。これらの中で工業的に特に重要となるのは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ等である。
また、本発明の上記（イ）の誘電体セラミックスにおけるＲｅは、上記希土類元素が１種単独であっても、２種以上を混合したものであってもよい。また、上記以外でも、誘電特性を向上させることができる元素を配合することも可能である。

酸素供給源となる物質としては、加熱により酸素を発生させるイオン結合性物質が配合される。該イオン結合性物質としては、上記例示したＮａＣｌＯ₄の他、ＫＣｌＯ₃、ＮａＣｌＯ₃、ＮＨ₄ＣｌＯ₃等の塩素酸塩類、ＫＣｌＯ₄、ＮＨ₄ＣｌＯ₄等の過塩素酸塩類、ＮａＣｌＯ₂などの亜塩素酸塩類、ＫＢｒＯ₃などの臭素酸塩類、ＫＮＯ₃、ＮａＮＯ₃、ＮＨ₄ＮＯ₃等の硝酸塩類、ＮａＩＯ₃、ＫＩＯ₃等のよう素酸塩類、ＫＭｎＯ₄、ＮａＭｎＯ₄・３Ｈ₂Ｏの過マンガン酸塩類、Ｋ₂Ｃｒ₂Ｏ₇、（ＮＨ₄）₂Ｃｒ₂Ｏ₇等の重クロム酸塩類、ＮａＩＯ₄などの過よう素酸塩類、ＨＩＯ₄・２Ｈ₂Ｏなどのメタよう素酸、ＣｒＯ₃などの無水クロム酸塩、ＮａＮＯ₂などの亜硝酸塩、Ｃａ（ＣｌＯ）₂・３Ｈ₂Ｏなどの次亜塩素酸カルシウム三水塩類等が挙げられる。
これらの中で過塩素酸塩類、塩素酸塩類、亜塩素酸塩類が好ましく、特にＮａＣｌＯ₄、ＫＣｌＯ₄は、副生成物であるＮａＣｌ、ＫＣｌが繰り返し純水で洗浄することで除去できるので好適である。なお、過塩素酸塩類の場合、生成する炭酸ガスがガス化するため、合成粉末には残存しない。

上記の各反応原料を所定割合で配合した後、断熱火炎温度が 1500℃以上である燃焼合成法により誘電体セラミックスが得られる。該反応系の化学反応式は下記式（１）または（２）に示すとおりである。なお、該反応式は、同種材として、目的生成物と同組成であるＢａＮｄ₂Ｔｉ₅Ｏ₁₄を配合したと仮定したものであり、類似組成であって同組成でない市販品等の同種材の場合は、該反応式とは若干一致しない。添加した同種材の各成分は、一度分解し、再度結晶化してすべて合成物に取り込まれると考えられる。

各反応原料を所定割合で配合するとは、上記式を満たすモル質量比で配合することをいう。なお、同種材はＴｉＯ₂と同じく反応希釈剤として働くので、該同種材は、ＴｉＯ₂との関係で、コスト面、反応に必要な断熱火炎温度等を考慮した配合量 ｙ モルを配合する。

上記反応系における反応原料をそれぞれ所定割合で配合する工程において、反応原料の混合は、ボールミル、乳鉢と乳棒等を用いた混合等特に制限されることなく使用できる。特に量産性に優れているボールミルを用いる混合が好ましい。
混合粉末は、るつぼに投入して燃焼合成を行なうが、そのるつぼの材質としては好ましくは非酸化物である炭素（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素Ｓｉ₃Ｎ₄ 等が使用できる。これらの中で炭素（Ｃ）材が熱伝導と形状加工性に優れているので好ましい。
混合粉末をるつぼへ投入する方法としては、混合粉末をパウダーベット状に敷き詰めたり、敷き詰めた後圧縮したり、ペレット状に押し固めたものをるつぼへ投入する方法等が使用できる。

上記所定割合で配合された配合物を燃焼合成法により反応させる。燃焼合成法の条件について、反応系の断熱火炎温度は 1500℃以上である。1500℃以上であれば、燃焼波が伝播するからである。
燃焼合成はチャンバー内で行なうが、その雰囲気としては、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）等の希ガス雰囲気が好ましい。なお、反応生成物の誘電特性を劣化させなければ、窒素ガス、炭酸ガス雰囲気等を利用することも可能である。また、酸素分圧を制御可能であれば、酸素ガスを使用することも可能である。
燃焼合成を開始させるための混合粉末への着火方法は、金属粉が着火発熱可能となる方法であれば特に限定されない。カーボンフイルムを着火発熱させて熱源とし、混合粉末に接触させて着火発熱させる方法が取り扱いに優れているので好ましい。燃焼合成反応は、約 1〜60 秒で終了する。
燃焼合成反応では、着火位置から燃焼波が同心円的に伝播し連鎖的に進行するので、上記カーボンフィルム等による着火位置周辺に上記の同種材を分布させておくことで、該同種材が誘電体セラミックスの結晶構造が成長する起点となり、均質な組成を有する結晶構造とすることができる。

反応生成物は、るつぼ中において塊状である。該反応生成物の粉砕は、平均粒径が 100μm 以下となる粉砕方法であれば特に限定されず、ジェットミル、ボールミル、乳鉢と乳棒等で行なうことができる。平均粒径が 100μm をこえると、後工程の洗浄工程での洗浄が十分でなくなり、副生成物であるイオン結合性塩が残留しやすくなる。

粉砕工程後の微粉末には、副生成物であるイオン結合性塩が含まれている場合がある。例えばＮａＣｌＯ₄を原料に用いた場合はＮａＣｌが、ＫＣｌＯ₄を原料に用いた場合はＫＣｌがそれぞれ生成する。水で洗浄することでこれらの塩を除去できる。
塩類が燃焼合成反応後の合成粉末に存在すると焼結性が阻害される。焼結性を阻害しない程度まで塩類を減らす基準としては、洗浄液の電気伝導率が 150μS/cm 以下である。すなわち洗浄回数、洗浄量の如何にかかわらず、上記合成粉末を水で洗浄したとき洗浄後の洗浄水の電気伝導率が150μS/cm以下であればよい。

洗浄に用いる水の電気伝導率は50μS/cm未満が好ましい。50μS/cm以上であると、溶出したＮａ^＋、Ｃｌ⁻などのイオン性物質の量が十分に少なくても、洗浄液の電気伝導率が高くなる。電気伝導率が50μS/cm未満の洗浄水としては、取り扱い上、蒸留水などの純水が特に好ましい。洗浄容器に微細化された合成粉末と洗浄液を入れ、超音波洗浄を行ない、副生成物をＮａ^＋、Ｃｌ⁻などのイオンにして純水に溶出させる。洗浄液の交換回数を増やす、あるいは合成粉末に対する洗浄液量を増やすことで、除去量を増すことが可能となる。溶出を促進させるには、洗浄液の温度を上げることも効果的である。副生成物のイオン性物質の残存量が多くなると、セラミックス粉末を焼成する際、イオン性物質が焼結を阻害するので好ましくない。残存イオン性物質を管理する手法として、洗浄液の電気伝導率の測定がある。洗浄後の洗浄水の電気伝導率が150μS/cmをこえると、誘電体セラミックスの焼結性を阻害するので好ましくない。

以上の工程により誘電体セラミックス（合成粉末）が得られる。また、用途に応じて、洗浄乾燥後、該粉末を焼結してもよい。焼結するとき、ポリビニルブチラールなどの成形用粘結剤を配合できる。焼結条件としては、10〜100ＭＰａの圧力で成形後、大気雰囲気下、1200〜1500℃の温度で焼成する条件が挙げられる。
また、燃焼合成で得られた合成粉末の結晶構造をさらに安定させたり、微量な不純物を除去するため、900〜1100℃で仮焼することも可能である。

得られる誘電体セラミックスは、理論密度に近く緻密化され、優れた誘電特性を有するので、誘電体アンテナ、コンデンサ、誘電体共振器、フィルター、圧力センサ、超音波モータ等に使用できる。

実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例４
以下の方法で誘電体セラミックスを合成した。
各反応原料を表１に示すモル比でボールミルを用いて 5 時間混合することにより混合粉末を得た。合成装置内のチャンバー内にカーボンるつぼを設置し、混合粉末（100g）をカーボンるつぼ内に敷き詰め、着火用のカーボンフイルムを混合粉の一部と接触させて、チャンバーを閉じた。真空ポンプを用いて、チャンバー内の残留酸素を減少させた後、アルゴン（Ａｒ）ガスを封入し、チャンバーの内圧を 0.1 ＭＰａとした。

実施例１〜４および比較例１〜４のすべての組成物について燃焼波が伝播し、燃焼合成法により合成粉末と副生成物（ＮａＣｌ）が得られた。アルミナ製乳鉢を用いて合成粉末を粉砕し、平均粒子径が 2 μｍの未洗浄誘電体セラミックス粉末を得た。
得られた未洗浄誘電体セラミックス粉末を十分水洗し、この粉末に付着したＮａＣｌを除去して誘電体セラミックスを得た。
得られた誘電体セラミックス粉末の結晶相の同定をＸ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて行なった。結果をセラミックス組成として表１に示す。
また、比誘電率および誘電正接を以下の方法で測定した。
得られた誘電体セラミックス粉末に成形用バインダ（ポリビニルブチラール樹脂）を１重量％添加して混合した。次に混合粉末を 10mm×80mmの金型に投入し、1.5トン／cm²の圧力を加えてグリーン体（10mm×90mm×3mm）を得た。このグリーン体を600℃で１時間保持し、有機分を除去した後、1300℃で3
時間焼成した。得られた焼結体を70mm×1.5mm×1.5mmの試験片に加工し、空洞共振器法を用いて、１、５ＧＨｚの周波数帯で比誘電率および誘電正接を測定した。ここで、比誘電率および誘電正接は 25 ℃での値である。結果を表２に示す。
また、不純物の含有量（ｐｐｍ）を、蛍光Ｘ線分析法（酸化物換算）を用いて測定した。結果を表２に示す。

表２より反応原料として目的生成物と同種材を配合した各実施例では、同種材を配合しなかった比較例１〜比較例４よりも優れた誘電特性を示した。また、各実施例はＴｉＯ₂の配合量が少なく、不純物の含有量が少なかった。

本発明の誘電体セラミックスは、理論密度に近く緻密化され、優れた誘電特性を有するので、誘電体アンテナ、コンデンサ、誘電体共振器、フィルター、圧力センサ、超音波モータ等に使用できる。

Claims (5)

1. 比表面積が 0.01〜2 m²/g の４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料をそれぞれ所定割合で配合し、断熱火炎温度が1500℃以上である燃焼合成法により得られる誘電体セラミックスであって、
   前記反応原料は、前記誘電体セラミックスの同種材が含まれることを特徴とする誘電体セラミックス。
2. 前記同種材は、前記誘電体セラミックス市販品および前記燃焼合成法により予め合成された誘電体セラミックスから選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載の誘電体セラミックス。
3. 前記誘電体セラミックスは、組成式 ＢａＲｅ₂Ｔｉ_mＯ_2m+4（式中 3 ≦ m ≦ 7 ； m は整数 Ｒｅ は希土類元素 ）で表され、前記反応原料として、Ｒｅ酸化物またはＲｅ水酸化物と、Ｂａ過酸化物とが含まれることを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘電体セラミックス。
4. 前記反応原料は、前記４族元素の金属酸化物が含まれることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の誘電体セラミックス。
5. 比表面積が 0.01〜2 m²/gの４族元素を含む金属粉末と、酸素供給源となる物質とを少なくとも含む反応原料をそれぞれ所定割合で混合する混合工程と、前記所定割合で混合された混合物を燃焼合成法により断熱火炎温度 1500℃以上で反応させる反応工程とを備えてなる誘電体セラミックスの製造方法であって、
   前記混合工程において、前記反応原料に加えて、前記誘電体セラミックスの同種材である、前記誘電体セラミックス市販品および前記燃焼合成法により予め合成された誘電体セラミックスから選ばれた少なくとも一つを配合することを特徴とする誘電体セラミックスの製造方法