JP2579352B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JP2579352B2 JP63291991A JP29199188A JP2579352B2 JP 2579352 B2 JP2579352 B2 JP 2579352B2 JP 63291991 A JP63291991 A JP 63291991A JP 29199188 A JP29199188 A JP 29199188A JP 2579352 B2 JP2579352 B2 JP 2579352B2
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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えばマイクロ波用誘電体材料として好適
であって、比誘電率が高く誘電体損が小さいとともに、
Qと温度係数の両方の値を十分に満足する値とした誘電
体磁器組成物に関するものである。
「従来の技術」 従来から、電圧制御発振器やフィルタ等の構成材料と
して、あるいは、電気回路のインピーダンス整合などの
ために、磁器製の誘電体が使用されてきた。そして、最
近に至り、衛星放送の受信機や自動車電話機等のマイク
ロ波回路技術を応用した製品が多くなるにつれ、ますま
す高誘電率で低損失の誘電体材料が要求され、その要求
内容も多様化しつつある。
「発明が解決しようとする課題」 ところで一般に、マイクロ波用の誘電体材料には、以
下の〜に示す特性が要求される。
比誘電率が大きいこと。
共振周波数の温度係数が小さく、かつ、高精度に制御
可能であること。
高い無負荷Qを有すること。
このような要求から種々の材料開発が進められている
が、最近になって、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3系、Ba(Mg1/3T
a2/3)O3系などの材料を中心として、より高いQを有す
る誘電体磁器組成物(Q=10000、at10GHz)が開発され
つつあるが、これらの誘電体磁器組成物は、未だにQが
不十分であったり、製造時に長時間の高温焼成が必要で
あったり、焼成時に急速加熱が必要であるなど、製造工
程の上で難点の多いものであった。
なお、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3系の誘電体磁器組成物にお
いては、急速加熱処理により高いQを得ることができる
との報告(特開昭62−170102号公報)があるが、急速加
熱装置は設備が大型化するとともに高価になり、しかも
量産には適さないので実用化に難点がある問題がある。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、長時間
の高温加熱処理や急速加熱処理などを行なわなくとも通
常の方法で製造が可能であり、比誘電率が大きく、誘電
体損が小さいとともに、温度係数の値が小さく、かつ、
その値を自由に制御できる誘電体磁器組成物を提供する
ことを目的とする。
「課題を解決するための手段」 請求項1に記載した発明は、前記課題を解決するため
に、BaO,MgO,CoO,Ta2O5,CuOの各成分の比率を重量%で 49.56>BaO>47.30 4.26>MgO>2.09 3.88>CoO>0 47.70>Ta2O5>45.23 1.0>CuO>0 の範囲としたものである。
以上のような成分比率にして、従来から知られている
Ba(Mg1/3Ta2/3)O3をベースとした材料のMgの一部をCo
により置換し、かつ、CuOを添加することにより、優れ
た誘電体磁器組成物が得られる。
請求項1に記載した発明の誘電体磁器組成物におい
て、各成分の比率を前記のように限定した理由は、BaO,
Ta2O5,CuOが前記範囲外であると誘電体損が悪化し、CoO
≧3.88またはMgO≦2.09であると、温度係数がマイナス
側で大きくなりすぎるとともに、MgO≧4.26またはCoO=
0であると温度係数がプラス側で大きくなりすぎるため
である。
また、請求項2に記載した発明は、前記課題を解決す
るために、 BaO,MgO,CoO,Ta2O5,PbOの各成分の比率を重量%で 49.56>BaO>47.30 4.26>MgO>2.09 3.88>CoO>0 47.70>Ta2O5>45.23 2.31>PbO>0 の範囲としたものである。
以上のような成分比率にして、従来から知られている
Ba(Mg1/3Ta2/3)O3をベースとした材料のMgの一部をCo
に置換し、かつ、PbOを添加することにより、優れた誘
電体磁器組成物が得られる。
請求項2に記載した発明の誘電体磁器組成物におい
て、各成分の比率を前記のように限定した理由は、BaO,
Ta2O5,PbOが前記範囲外であると誘電体損が悪化し、CoO
≧3.88またはMgO≦2.09であると、温度係数がマイナス
側で大きくなりすぎるとともに、MgO≧4.26またはCoO=
0であると温度係数がプラス側で大きくなりすぎるため
である。
また、前記各組成の誘電体磁器組成物は、各成分の粉
末などを出発物として、各成分が前記範囲になるように
秤量して混合し、乾燥した後に仮焼処理を行い、仮焼物
を粉砕した後に造粒し、プレス成形法などによって目的
の形状に加圧成形した後に本焼成するといった一般に知
られているセラミックの製造方法により製造することが
できる。なお、製造時に行う各処理の条件として、一例
を挙げるならば、成分粉末を秤量して混合し粉砕する工
程を樹脂ポット、樹脂コーティングボール、ボールミル
などを用いて行い、次いで1200℃で10時間の仮焼を行
い、プレス成形圧力を1500kg/cm2で加圧成形し、1500〜
1600℃で5〜30時間焼成する条件で良い。なお、本焼成
時の昇温速度は300℃/時程度のゆるやかなもので良
く、急速加熱は必要ない。
以上の方法により、長時間高温に加熱しなくとも、ま
た、急速加熱処理を行わなくとも、通常の条件の処理に
より、極めて低い誘電体損で比誘電率が高く、温度係数
も制御が容易で無負荷Qが高い誘電体磁器組成物を得る
ことができる。
このため前記誘電体磁器組成物は、衛星放送の受信機
や自動車電話機等の高周波機器のための低雑音周波数変
換器の共振器用として、あるいは、電圧制御発振器の共
振器用として、更には、デュプレクサ、マイクロ波用フ
ィルタ、温度補償コンデンサ用として好適である。
「実施例1」 請求項1に記載した発明の組成の誘電体磁器組成物と
前記組成外の誘電体磁器組成物を製造した。
出発原料として、酸化バリウム(BaO),酸化マグネ
シウム(MgO),酸化コバルト(CoO),五酸化タンタル
(Ta2O5),酸化銅(CuO)を用い、各酸化物の組成が、
後に記載する第1表に示す値になるように秤量し、樹脂
ポットと樹脂コーティングボールを使用したボールミル
装置で湿式混合処理と粉砕処理を行った。
次に前記処理物を脱水し乾燥した後、1200℃で10時間
加熱する仮焼成処理を行った。この仮焼物をボールミル
で湿式粉砕し乾燥後にバインダ合わせして造粒した後
に、1500kg/cm2の圧力でプレス成形し、この成形体を15
00〜1600℃で5〜30時間加熱(昇温速度300℃/時間)
して本焼成を行い、各誘電体磁器試料を得た。
以上の工程により製造された各誘電体磁器試料(第1
表に示す試料No1〜No16)について、各試料の比誘電率
(εr)と誘電体損(tanδ)と共振周波数における温
度係数(τfo)の各値を誘電体共振器法を用い、約10GH
zの周波数で測定した。その結果を第1表に示す。
以下に、第1表で得られた測定結果を基に、請求項1
に記載した発明で限定した成分比率について検討する。
第1表の試料No1,No2,No3,No5,No6,No8,No11,No13,No
14,No15はいずれも各成分の比率を請求項1で限定した
範囲内に設定した試料(本発明例)であるが、いずれの
試料も比誘電率が十分に高く、誘電体損が少なく、温度
係数も小さい。しかも各成分比率を調節することで、温
度係数を−3.0〜+3.8の範囲で自由に調節することがで
きる。
一方、請求項1に記載した発明ではBaOの比率を47.30
〜49.56%の範囲に、Ta2O5の比率を45.23〜47.70%に限
定している。ここで第1表の試料No9(比較例)はBaOの
比率を47.30%に設定し、Ta2O5の比率を47.70%に設定
した試料であり、試料No10は、BaOの比率を49.56%に設
定し、Ta2O5の比率を45.23%に設定した試料である。試
料No9,10のいずれの試料も本発明例の各試料に比較して
誘電体損が大きくなっている。以上の結果からBaOとTa2
O5の比率に関し、請求項1で限定した範囲が適切である
ことが判明した。
また、請求項1に記載した発明では、MgOについて2.0
9〜4.26%の範囲に限定し、CoOについて0〜3.88%の範
囲に限定している。ここで第1表の試料No12(比較例)
はMgOの比率を4.26%に設定し、CoOの比率を0%に設定
した例であり、試料No16(比較例)はMgOの比率を2.09
%に設定するとともに、CoOの比率を3.88%に設定した
例である。試料No12は温度係数が正の値で大きくなりす
ぎているとともに、試料No16は温度係数が負の値で大き
くなりすぎている。以上の結果からCoOとMgOの比率に関
し、請求項1で限定した範囲が適切であることが判明し
た。
更に、請求項1に記載した発明では、CuOについて、
0〜1.0%の範囲に限定している。ここで試料No4(比較
例)はCuOの比率を0%に限定し、その他の成分の比率
を本発明の範囲内に設定した試料であり、試料No7(比
較例)はCuOの比率を1.0%に設定し、その他の成分の比
率を本発明範囲内に設定した試料である。試料No4,No7
のいずれの試料も本発明例の各試料に比較して誘電体損
が大きくなっている。以上の結果からCuOの比率に関
し、請求項1で限定した範囲が適切であることが判明し
た。
以上の結果により、請求項1に記載した発明の組成に
限定すれば極めて低い誘電体損であって、比誘電率が高
く、温度係数も小さく、その値を正と負の範囲で調節可
能な誘電体磁器組成物を得ることができることが明らか
になった。
「実施例2」 請求項2に記載した組成範囲の誘電体磁器組成物と前
記組成外の誘電体磁器組成物を製造した。
出発原料として、酸化バリウム(BaO),酸化マグネ
シウム(MgO),酸化コバルト(CoO),五酸化タンタル
(Ta2O5),酸化鉛(PbO)を用い、各酸化物の組成が、
後に記載する第2表に示す値になるように秤量し、樹脂
ポットと樹脂コーティングボールを使用したボールミル
装置で湿式混合処理と粉砕処理を行った。
次に、前記実施例1と同等の工程に沿って同等の処理
を行い、各誘電体磁器試料を得た。
以上により製造された各誘電体磁器試料(第2表に示
す試料No1〜No16)について、各試料の比誘電率(ε
r)と誘電体損(tanδ)と共振周波数における温度係
数(τfo)の各値を誘電体共振器法を用い、約10GHzの
周波数で測定した。その結果を第2表に示す。
以下に、第2表で得られた測定結果を基に、請求項2
に記載した発明で限定した成分比率について検討する。
第2表の試料No1,No2,No3,No5,No6,No7,No11,No13,No
14,No15はいずれも各成分の比率を請求項1で限定した
範囲内に設定した試料(本発明例)であるが、いずれの
試料も比誘電率が高く、誘電体損が少なく、温度係数も
小さい。しかも成分比を調節することで、温度係数を−
2.2〜+3.4の範囲で調節することができる。
一方、請求項2に記載した発明ではBaOの比率を47.30
〜49.56%の範囲に、Ta2O5の比率を45.23〜47.70%の範
囲に限定している。ここで第1表の試料No9(比較例)
はBaOの比率を47.30%に設定し、Ta2O5の比率を47.70%
に設定した試料であり、試料No10(比較例)はBaOの比
率を49.56%に設定し、Ta2O5の比率を45.23%に設定し
た試料である。試料No9,10のいずれの試料も本発明例の
各試料に比較して誘電体損が大きくなっている。以上の
結果からBaOとTa2O5の比率に関し、請求項2で限定した
範囲が適切であることが判明した。
また、請求項2に記載した発明では、MgOについて2.0
9〜4.26%の範囲に限定し、PbOについて0〜3.88%の範
囲に限定している。ここで第2表の試料No12(比較例)
はMgOの比率を4.26%に設定し、CoOの比率を0%に設定
した例であり、試料No16(比較例)はMgOの比率を2.09
%に設定するとともに、CoOの比率を3.88%に設定した
例である。試料No12は温度係数が正の値で大きくなりす
ぎているとともに、試料No16は温度係数が負の値で大き
くなりすぎ,誘電体損も大きくなっている。以上の結果
からPbOとMgOの比率に関し、請求項2で限定した範囲が
適切であることが判明した。
更に、請求項2に記載した発明では、PbOについて0
〜2.31%の範囲に限定している。ここで試料No4(比較
例)はPbOの比率を0%に限定し、その他の成分の比率
を本発明の範囲内に設定した試料であり、試料No8(比
較例)はPbOの比率を2.31%に設定し、その他の成分の
比率を本発明範囲内に設定した試料である。試料No4,No
7のいずれの試料も本発明例の各試料に比較して誘電体
損が大きくなっている。以上の結果からPbOの比率に関
し、請求項2で限定した範囲が適切であることが判明し
た。
以上の結果により、請求項2に記載した発明の組成に
限定すれば極めて低い誘電体損であって、比誘電率が高
く、温度係数も小さく、その値を正と負の範囲で調節可
能な誘電体磁器組成物を得ることができることが明らか
になった。
「発明の効果」 以上説明したように請求項1に記載した誘電体磁器組
成物は、BaOとMgOとCoOとTa2O5とCuOを主成分としてな
り、また、請求項2に記載した誘電体磁器組成物は、Ba
OとMgOとCoOとTa2O5とPbOを主成分としてなり、いずれ
の誘電体磁器粗製物も各成分の比率を特別な範囲にした
ものであるために、比誘電率が大きく、誘電体損が小さ
く、Qが大きいとともに、温度係数が小さく、かつ、そ
の値をプラス側とマイナス側で自由に調整できる優れた
ものである。
このためいずれの誘電体磁器組成物も、衛星放送受信
機や自動車電話機の低雑音周波数変換器の共振器用とし
て、あるいは、電圧制御発信器の共振器用として、更に
は、デュプレクサ、マイクロ波用フィルタ、温度補償コ
ンデンサ用などとして好適であり、これらの機器に応用
することによって機器の小型化や高性能化、低コスト化
を可能にできる効果がある。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】BaO,MgO,CoO,Ta2O5,CuOの各成分の比率を
    重量%で 49.56>BaO>47.30 4.26>MgO>2.09 3.88>CoO>0 47.70>Ta2O5>45.23 1.0>CuO>0 の範囲としたことを特徴とする誘電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】BaO,MgO,CoO,Ta2O5,PbOの各成分の比率を
    重量%で 49.56>BaO>47.30 4.26>MgO>2.09 3.88>CoO>0 47.70>Ta2O5>45.23 2.31>PbO>0 の範囲としたことを特徴とする誘電体磁器組成物。
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