JP2800496B2 - 誘電体磁器組成物およびマイクロ波電子デバイス - Google Patents
誘電体磁器組成物およびマイクロ波電子デバイスInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温焼成が可能であ
り、かつ大きな比誘電率を持ち、マイクロ波域での無負
荷Ｑが大きく、共振周波数の温度変化率が小さい誘電体
磁器組成物および、導体としてＣｕ、Ｃｕ合金あるいは
Ａｇ合金を使ったマイクロ波電子デバイスである。
り、かつ大きな比誘電率を持ち、マイクロ波域での無負
荷Ｑが大きく、共振周波数の温度変化率が小さい誘電体
磁器組成物および、導体としてＣｕ、Ｃｕ合金あるいは
Ａｇ合金を使ったマイクロ波電子デバイスである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロ波帯域の電波を利用した
自動車電話、可搬型電話などの移動体通信機、あるいは
衛星放送など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り、その手段の一つに、帯域通過フ
ィルターとして誘電体材料を使ったＬＣフィルターが提
案されている。
自動車電話、可搬型電話などの移動体通信機、あるいは
衛星放送など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り、その手段の一つに、帯域通過フ
ィルターとして誘電体材料を使ったＬＣフィルターが提
案されている。
【０００３】小型のＬＣフィルターを作製するには、高
い誘電率を有する材料が必要である。また、それ以外に
もマイクロ波域での無負荷Ｑが大きいこと、誘電率の温
度変化率が小さいこと、使用する導体材料の選択や同時
焼成のために焼成温度が低いことが必要である。
い誘電率を有する材料が必要である。また、それ以外に
もマイクロ波域での無負荷Ｑが大きいこと、誘電率の温
度変化率が小さいこと、使用する導体材料の選択や同時
焼成のために焼成温度が低いことが必要である。
【０００４】一方、導体の電導率は小さいことが求めら
れているため、ＣｕやＡｇを使用することが望ましい。
ＣｕとＡｇを比較すると、電導率は僅かにＡｇの方が高
いが、Ａｇは水分の存在下でマイグレーションを起こ
し、信頼性の点で問題がある。従って、導電材料として
はＣｕが使用できることが望ましい。Ｃｕを使用するた
めには、Ｃｕが酸化しない雰囲気で焼成した場合にも、
誘電体の誘電特性が劣化しないことが必要である。
れているため、ＣｕやＡｇを使用することが望ましい。
ＣｕとＡｇを比較すると、電導率は僅かにＡｇの方が高
いが、Ａｇは水分の存在下でマイグレーションを起こ
し、信頼性の点で問題がある。従って、導電材料として
はＣｕが使用できることが望ましい。Ｃｕを使用するた
めには、Ｃｕが酸化しない雰囲気で焼成した場合にも、
誘電体の誘電特性が劣化しないことが必要である。
【０００５】しかしながら、従来、マイクロ波域で利用
されてきたBa(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Ta1/3)O3等の誘
電体材料は、焼成温度が１３００℃以上と高く、Ｃｕや
Ａｇを電極として使用できず、逆に基板などで利用され
ている焼成温度の低い材料は誘電率が１０以下と小さく
小型のＬＣフィルター材料としては利用できない。
されてきたBa(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Ta1/3)O3等の誘
電体材料は、焼成温度が１３００℃以上と高く、Ｃｕや
Ａｇを電極として使用できず、逆に基板などで利用され
ている焼成温度の低い材料は誘電率が１０以下と小さく
小型のＬＣフィルター材料としては利用できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
を解決するため、低温焼成ができ、かつ大きな比誘電率
を持ち、マイクロ波域での無負荷Ｑが大きく、共振周波
数の温度変化率の小さい誘電体磁器組成物を提供し、更
にこの材料を誘電体層に使い、Ｃｕ、Ｃｕ合金あるいは
Ａｇ合金を導体とする事が可能なマイクロ波電子デバイ
スを提供することを目的とする。
を解決するため、低温焼成ができ、かつ大きな比誘電率
を持ち、マイクロ波域での無負荷Ｑが大きく、共振周波
数の温度変化率の小さい誘電体磁器組成物を提供し、更
にこの材料を誘電体層に使い、Ｃｕ、Ｃｕ合金あるいは
Ａｇ合金を導体とする事が可能なマイクロ波電子デバイ
スを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は一般式が（Ｂｉ2Ｏ3）X（Ｎｂ2Ｏ5）1-Xで
表わされる磁器組成物において、Ｘが、 0.48≦Ｘ≦0.51 の範囲内で、かつ、副成分としてＣｕ成分を含み、その
量をＢｉとＮｂの合計の原子数に対するＣｕの原子数の
比［Ｃｕ／（Ｂｉ＋Ｎｂ）］で表わして、0＜Ｃｕ／
（Ｂｉ＋Ｎｂ）≦0.01の範囲内であることを特徴とする
誘電体磁器組成物および、ＢｉＮｂＯ4を主成分とする
誘電体磁器組成物を誘電体層に使い、Ｃｕ、Ｃｕ合金ま
たはＡｇ合金を導体としたマイクロ波電子デバイスであ
る。
め、本発明は一般式が（Ｂｉ2Ｏ3）X（Ｎｂ2Ｏ5）1-Xで
表わされる磁器組成物において、Ｘが、 0.48≦Ｘ≦0.51 の範囲内で、かつ、副成分としてＣｕ成分を含み、その
量をＢｉとＮｂの合計の原子数に対するＣｕの原子数の
比［Ｃｕ／（Ｂｉ＋Ｎｂ）］で表わして、0＜Ｃｕ／
（Ｂｉ＋Ｎｂ）≦0.01の範囲内であることを特徴とする
誘電体磁器組成物および、ＢｉＮｂＯ4を主成分とする
誘電体磁器組成物を誘電体層に使い、Ｃｕ、Ｃｕ合金ま
たはＡｇ合金を導体としたマイクロ波電子デバイスであ
る。
【０００８】
【作用】一般式が（Ｂｉ2Ｏ3）X（Ｎｂ2Ｏ5）1-Xで表わ
される磁器組成物に、Ｃｕを加えることにより、低温焼
成ができ、かつ比誘電率が大きく、共振周波数の温度変
化率が小さく、無負荷Ｑの大きい特性を持つ誘電体磁器
組成物を得ることができ、更に、誘電体層としてＢｉＮ
ｂＯ4を主成分とする誘電体磁器組成物を使用すること
でＣｕ、Ｃｕ合金またはＡｇ合金を導体として使うこと
のできるマイクロ波電子デバイスを得ることができる。
される磁器組成物に、Ｃｕを加えることにより、低温焼
成ができ、かつ比誘電率が大きく、共振周波数の温度変
化率が小さく、無負荷Ｑの大きい特性を持つ誘電体磁器
組成物を得ることができ、更に、誘電体層としてＢｉＮ
ｂＯ4を主成分とする誘電体磁器組成物を使用すること
でＣｕ、Ｃｕ合金またはＡｇ合金を導体として使うこと
のできるマイクロ波電子デバイスを得ることができる。
【０００９】
（実施例１）出発原料として高純度なＢｉ2Ｏ3、Ｎｂ2
Ｏ5、ＣｕＯを用いた。これらを純度補正を行なった上
で所定量を秤量し、安定化ジルコニア製玉石を用い純水
を溶媒としてボールミルで１７時間混合した。これを吸
引ろ過して水分の大半を分離した後乾燥し、アルミナる
つぼ中に入れ７００〜８００℃で２時間仮焼した。次に
仮焼物をアルミナ乳鉢で粗砕し、さらに安定化ジルコニ
ア製玉石を用い純水を溶媒としてボールミルで１７時間
粉砕し、吸引ろ過して水分の大半を分離した後乾燥し
た。
Ｏ5、ＣｕＯを用いた。これらを純度補正を行なった上
で所定量を秤量し、安定化ジルコニア製玉石を用い純水
を溶媒としてボールミルで１７時間混合した。これを吸
引ろ過して水分の大半を分離した後乾燥し、アルミナる
つぼ中に入れ７００〜８００℃で２時間仮焼した。次に
仮焼物をアルミナ乳鉢で粗砕し、さらに安定化ジルコニ
ア製玉石を用い純水を溶媒としてボールミルで１７時間
粉砕し、吸引ろ過して水分の大半を分離した後乾燥し
た。
【００１０】これをアルミナ乳鉢で粉砕し、その中へバ
インダーとしてポリビニルアルコール６wt％水溶液を粉
体量の６wt％加え、３２メッシュふるいを通して造粉
し、成形圧力２００kg／cm2で、直径１３mm高さ約５mm
の円柱状に成形した。成形物を空気中で６００℃まで昇
温し２時間保持することによりポリビニルアルコール分
をバーンアウトし、冷却後これをマグネシア磁器容器に
移し、同質の蓋をし、所定の温度まで毎時４００℃で昇
温し、２時間保持後毎時４００℃で降温した。
インダーとしてポリビニルアルコール６wt％水溶液を粉
体量の６wt％加え、３２メッシュふるいを通して造粉
し、成形圧力２００kg／cm2で、直径１３mm高さ約５mm
の円柱状に成形した。成形物を空気中で６００℃まで昇
温し２時間保持することによりポリビニルアルコール分
をバーンアウトし、冷却後これをマグネシア磁器容器に
移し、同質の蓋をし、所定の温度まで毎時４００℃で昇
温し、２時間保持後毎時４００℃で降温した。
【００１１】得られた焼結体を誘電体共振法による測定
から共振周波数と無負荷Ｑを求め、焼結体の寸法と共振
周波数より比誘電率を算出した。共振周波数は４〜５GH
zであった。また、本発明の誘電体磁器組成物の温度特
性は、（図１）に示すような上に凸型となり、組成やＣ
ｕの量によってピークが左右に動くので、その温度変化
率は−２５℃〜８５℃の温度範囲の共振周波数を測定
し、２０℃を基準として、２０℃より高温側をτfH、低
温側をτfLと表わした。
から共振周波数と無負荷Ｑを求め、焼結体の寸法と共振
周波数より比誘電率を算出した。共振周波数は４〜５GH
zであった。また、本発明の誘電体磁器組成物の温度特
性は、（図１）に示すような上に凸型となり、組成やＣ
ｕの量によってピークが左右に動くので、その温度変化
率は−２５℃〜８５℃の温度範囲の共振周波数を測定
し、２０℃を基準として、２０℃より高温側をτfH、低
温側をτfLと表わした。
【００１２】（表１）に本発明の組成範囲及び周辺組成
の成分、焼成温度、焼成雰囲気、比誘電率、Ｑ、共振周
波数の温度変化率τfH、τfLを示す。
の成分、焼成温度、焼成雰囲気、比誘電率、Ｑ、共振周
波数の温度変化率τfH、τfLを示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】同表において、Ｘは前記一般式における係
数を示す。また、同表の試料Ｎｏ．の欄に＊印をつけた
ものは発明の範囲外の比較例である。これらは、Ｑ値が
５００以下、τfHあるいはτfLのどちらかが１００ppm/
℃以上か−１００ppm/℃以下のいずれかであり、マイク
ロ波誘電体として望ましくないので請求範囲から除外し
た。
数を示す。また、同表の試料Ｎｏ．の欄に＊印をつけた
ものは発明の範囲外の比較例である。これらは、Ｑ値が
５００以下、τfHあるいはτfLのどちらかが１００ppm/
℃以上か−１００ppm/℃以下のいずれかであり、マイク
ロ波誘電体として望ましくないので請求範囲から除外し
た。
【００１５】（実施例２）以下本発明のマイクロ波電子
デバイスの一実施例について説明する。（図２）は本発
明の一実施例のストリップラインを持つマイクロ波電子
デバイスの縦断面図であり、（図３）は横断正面図、
（図４）は斜視図、（図５）はグリーンシートに印刷す
る導体のパターン図である。ＢｉＮｂＯ4を主成分とす
る誘電体磁器組成物からなるグリーンシートを作り、こ
れにＣｕＯ系ペーストを印刷して（図５）のような導体
２、３、４を形成したものを作製する。
デバイスの一実施例について説明する。（図２）は本発
明の一実施例のストリップラインを持つマイクロ波電子
デバイスの縦断面図であり、（図３）は横断正面図、
（図４）は斜視図、（図５）はグリーンシートに印刷す
る導体のパターン図である。ＢｉＮｂＯ4を主成分とす
る誘電体磁器組成物からなるグリーンシートを作り、こ
れにＣｕＯ系ペーストを印刷して（図５）のような導体
２、３、４を形成したものを作製する。
【００１６】そして、導体のないグリーンシート複数枚
の上に導体２を有するグリーンシートを重ね、更にその
上に導体のないグリーンシートを複数枚、導体３を有す
るグリーンシート、導体のないグリーンシート複数枚、
導体４を有するグリーンシート、導体のないグリーンシ
ート複数枚の順で積層し圧着する。そして、これを７０
０℃で１時間脱バインダーを行ない、Ｈ2中で２００℃
２時間おいてＣｕＯを還元させ、Ｎ2中で９７５℃で２
時間焼結する。これに、Ｃｕ系ペーストで外部電極５を
添付し、Ｃｕを導体とし、ストリップラインを持つ電子
デバイスを得ることができた。
の上に導体２を有するグリーンシートを重ね、更にその
上に導体のないグリーンシートを複数枚、導体３を有す
るグリーンシート、導体のないグリーンシート複数枚、
導体４を有するグリーンシート、導体のないグリーンシ
ート複数枚の順で積層し圧着する。そして、これを７０
０℃で１時間脱バインダーを行ない、Ｈ2中で２００℃
２時間おいてＣｕＯを還元させ、Ｎ2中で９７５℃で２
時間焼結する。これに、Ｃｕ系ペーストで外部電極５を
添付し、Ｃｕを導体とし、ストリップラインを持つ電子
デバイスを得ることができた。
【００１７】また、この過程で導体部の印刷をＡｇ−Ｐ
ｄ系ペーストで行なった場合も、同様にＡｇ−Ｐｄを導
体とした電子デバイスを得ることが可能であった。
ｄ系ペーストで行なった場合も、同様にＡｇ−Ｐｄを導
体とした電子デバイスを得ることが可能であった。
【００１８】（表２）に上記方法で得た電子デバイスの
共振器長、マイクロ波域での共振周波数、Ｑを示す。こ
の表において、試料No.は（表１）の試料No.の誘電体磁
器組成物に対応する。また、共振器長は、この電子デバ
イスのストリップラインの長さである。
共振器長、マイクロ波域での共振周波数、Ｑを示す。こ
の表において、試料No.は（表１）の試料No.の誘電体磁
器組成物に対応する。また、共振器長は、この電子デバ
イスのストリップラインの長さである。
【００１９】
【表２】
【００２０】（表２）に示すように、この電子デバイス
はマイクロ波域で共振器としての特性を有し、また、原
料となる誘電体磁器組成物の比誘電率が４０以上と大き
いため、従来の誘電率１０前後の基板材料で作ったデバ
イスと比べて共振器長が短いことは明白である。
はマイクロ波域で共振器としての特性を有し、また、原
料となる誘電体磁器組成物の比誘電率が４０以上と大き
いため、従来の誘電率１０前後の基板材料で作ったデバ
イスと比べて共振器長が短いことは明白である。
【００２１】本実施例の電子デバイスは、単層の共振器
の一例であるが、これを多層としてより小型化すること
も可能である。また、これら複数と、コンデンサー等を
組み合わせることによってバンドパスフィルター等のマ
イクロ波電子デバイスを得ることも可能である。
の一例であるが、これを多層としてより小型化すること
も可能である。また、これら複数と、コンデンサー等を
組み合わせることによってバンドパスフィルター等のマ
イクロ波電子デバイスを得ることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物によれば、焼
成温度が９７５℃以下で、比誘電率が４０以上、マイク
ロ波域での無負荷Ｑが５００以上、共振周波数の温度変
化率が−１００〜１００ppm/℃の特性が得られた。ま
た、ＢｉＮｂＯ4を主成分とした誘電体磁器組成物を誘
電体層とし、Ｃｕ、Ｃｕ合金またはＡｇ合金を導体とし
たマイクロ波電子デバイスを得ることが可能であり、工
業的価値は大である。
成温度が９７５℃以下で、比誘電率が４０以上、マイク
ロ波域での無負荷Ｑが５００以上、共振周波数の温度変
化率が−１００〜１００ppm/℃の特性が得られた。ま
た、ＢｉＮｂＯ4を主成分とした誘電体磁器組成物を誘
電体層とし、Ｃｕ、Ｃｕ合金またはＡｇ合金を導体とし
たマイクロ波電子デバイスを得ることが可能であり、工
業的価値は大である。
【図１】本発明の誘電体磁器組成物が示す共振周波数の
温度変化率の一例を示すグラフ
温度変化率の一例を示すグラフ
【図２】本発明の一実施例のストリップラインを持つマ
イクロ波電子デバイスの縦断面図
イクロ波電子デバイスの縦断面図
【図３】同マイクロ波電子デバイスの横断正面図
【図４】同マイクロ波電子デバイスの斜視図
【図５】同マイクロ波電子デバイスの導体部のパターン
図
図
１ 誘電体層 ２、３、４ 導体線路 ５ 外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＭＡＴＥＲ．ＳＣＩ．ＭＯＮＯＧＲ. （1987），38Ａ（ＨＩＧＨ ＴＥＣＨ ＣＥＲＡＭ．，ＰＴ．Ａ），Ｐ．289− Ｐ．297 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 3/12 H01P 7/10 C04B 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式（Ｂｉ2Ｏ3）X（Ｎｂ2Ｏ5）1-Xで
表わされる磁器組成物においてＸが、 0.48≦Ｘ≦0.51 の範囲内で、かつ、副成分として、少なくともＣｕ成分
を含み、その量をＢｉとＮｂの合計の原子数に対するＣ
ｕの原子数の比［Ｃｕ／（Ｂｉ＋Ｎｂ）］で表わして、 0＜Ｃｕ／（Ｂｉ＋Ｎｂ）≦0.01 の範囲内であることを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】 少なくとも、導体と誘電体層からなり、
導体の全て、あるいは一部が、Ｃｕ、Ｃｕ合金、あるい
はＡｇ合金より構成され、誘電体層の全て、あるいは一
部が、ＢｉＮｂＯ4を主成分とする誘電体磁器組成物よ
り構成されたマイクロ波電子デバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3230158A JP2800496B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 誘電体磁器組成物およびマイクロ波電子デバイス |
| US07/941,961 US5350639A (en) | 1991-09-10 | 1992-09-08 | Dielectric ceramic for use in microwave device, a microwave dielectric ceramic resonator dielectric ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3230158A JP2800496B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 誘電体磁器組成物およびマイクロ波電子デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574224A JPH0574224A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2800496B2 true JP2800496B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=16903507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3230158A Expired - Fee Related JP2800496B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 誘電体磁器組成物およびマイクロ波電子デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2800496B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4178414B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2008-11-12 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体膜、強誘電体キャパシタおよび強誘電体メモリ |
| JP6179544B2 (ja) * | 2015-03-23 | 2017-08-16 | Tdk株式会社 | 誘電体磁器組成物、電子部品および通信機器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0815011B2 (ja) * | 1987-04-03 | 1996-02-14 | 住友金属鉱山株式会社 | 誘電体磁器 |
| JPS6473802A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-20 | Matsushita Electric Works Ltd | Microwave filter |
| JPH0645497B2 (ja) * | 1989-02-10 | 1994-06-15 | 松下電器産業株式会社 | 磁器組成物 |
-
1991
- 1991-09-10 JP JP3230158A patent/JP2800496B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＭＡＴＥＲ．ＳＣＩ．ＭＯＮＯＧＲ．（１９８７），３８Ａ（ＨＩＧＨ ＴＥＣＨ ＣＥＲＡＭ．，ＰＴ．Ａ），Ｐ．２８９−Ｐ．２９７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574224A (ja) | 1993-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070710 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080710 Year of fee payment: 10 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |