JP3324244B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘電体共振器材料として
好適なカルシウム、マグネシウム、チタン、ネオジム及
び酸素からなる誘電体磁器組成物に関するものである。
本発明の誘電体磁器組成物は、誘電体共振器材料のほか
に、例えばマイクロ波ＩＣ用基板、誘電体調整棒等にも
利用できる。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】近年、マイクロ波回路の集
積化に伴い、小型で高性能の誘電体共振器が求められて
いる。このような誘電体共振器に使用される誘電体磁器
組成物には、比誘電率ε_r が大きいこと、また、共振周
波数の温度係数τ_f の安定度及び共振周波数の温度特性
の直線性が優れ、無負荷Ｑが大きいこと等の特性が要求
されている。

【０００３】このような誘電体磁器組成物として従来、
ＴｉＯ₂ 、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ 等を主成分とするものが知
られているが、温度係数が大きかったり、マイクロ波帯
域での誘電損失が大きかったりして実用化するには困難
な面がある。また (１−ｘ) Ｌａ (Ｍｇ_1/2 Ｔｉ_1/2)Ｏ
₃ −ｘＣａＴｉＯ₃ の誘電体磁器組成物についての提案
（特開昭６１−１２８４１１号公報）もあるが充分に大
きいＱ値は得られていない。

【０００４】更に、Ｂａ (Ｍｇ_1/3 Ｔａ_2/3)Ｏ₃ 系、Ｂ
ａ (Ｚｎ_1/3 Ｔａ_2/3)Ｏ₃ 系、Ｂａ(Ｚｎ_1/3 Ｎｂ_2/3)
Ｏ₃ 系等のペロブスカイト型構造を有する誘電体磁器組
成物も知られているが、これらは比誘電率が小さいため
に、例えば０．１〜４ＧＨｚ帯では共振器が大きくなり
すぎるという難点がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、誘電体共振器材料、特
に０．１〜５ＧＨｚ帯で使用される誘電体共振器材料と
して好適な誘電体磁器組成物を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、高誘電率で、Ｑが大きく、ε_r の
安定性がよい誘電体磁器組成物を提供することにある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明者らは、誘電体
磁器組成物に使用されている多数の成分元素の中で、カ
ルシウム、マグネシウム、チタン、ネオジム及び酸素の
組合せからなる特定の磁器組成物によって前記目的を達
成できることを知見した。本発明は、組成式ｘ〔（Ｃａ
Ｏ）_1-l （ＭｇＯ）_l 〕・ｙＴｉＯ₂ ・ｚＮｄ₂Ｏ
₃ （式中、０．４≦ｘ≦０．７２，０．２５≦ｙ≦０．
４８５，０．０３≦ｚ≦０．２０，０＜ｌ＜１，ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１，ｘ／ｙ＞１）で表される、カルシウム、マグ
ネシウム、チタン、ネオジム及び酸素からなる誘電体磁
器組成物に関するものである。

【０００７】本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率が
大きいために、共振器の小型化が図れ、無負荷Ｑも大き
くなる。更に、共振周波数の温度係数τ_f が小さい。本
発明においてＣａＯとＭｇＯのモル分率を加えたものが
０．７２をこえるか、ＴｉＯ ₂ のモル分率が０．２５よ
り小さいと、誘電率が小さくなる。またＣａＯとＭｇＯ
のモル分率の和が、ＴｉＯ₂ のモル分率と等しいか、小
さいと、共振周波数の温度係数τ_f が大きくなるので、
ＣａＯとＭｇＯのモル分率の和と、ＴｉＯ₂ のモル分率
は上記範囲に限定される。さらにＭｇＯのモル分率が０
であるとτ_f が上昇し、１であると誘電率が低下するの
で、ＭｇＯのモル分率は上記範囲に限定される。Ｎｄ₂
Ｏ₃ のモル分率が０．０３より小さいと、τ_f が大きく
なり、また０．２０より大きくなると、無負荷Ｑが小さ
くなるので、Ｎｄ₂ Ｏ₃ のモル分率は上記範囲に限定さ
れる。

【０００８】本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法
の一例を次に説明する。炭酸カルシウム、酸化マグネシ
ウム、酸化チタン、酸化ネオジムの出発原料を所定量ず
つ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続い
て、水、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有
ガス雰囲気（例えば空気雰囲気）下に１０００〜１３０
０℃で約２〜５時間程度仮焼する。これによって形成さ
れた仮焼物を粉砕し、ポリビニルアルコールの如き有機
バインダと共に混合して均質にし、乾燥、粉砕して、加
圧成形（圧力１００〜１０００Ｋｇ／ｃｍ² ）する。そ
して、この成形物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下に
１３５０〜１６５０℃で焼成すれば、上記組成式で表さ
れる誘電体磁器組成物が得られる。

【０００９】こうして得られた誘電体磁器組成物は、そ
のまま、または必要に応じて、適当な形状及びサイズに
加工することで、誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ用誘電
体基板、誘電体調整棒等の材料として使用することがで
き、特に０．１〜５ＧＨｚ帯で使用される誘電体共振器
としたときに優れた効果が奏される。

【００１０】なお、カルシウム、マグネシウム、チタ
ン、ネオジムの原料としては、ＣａＣＯ₃ 、ＭｇＯ、Ｔ
ｉＯ₂ 、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 等の他に、焼成時に酸化物となる炭
酸塩、水酸化物等を使用することができる。

【００１１】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。 実施例１ 炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃ ）粉末、酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）粉末、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）粉末、酸化ネ
オジム（Ｎｄ₂ Ｏ₃ ）粉末をエタノールと共にボールミ
ルに入れ、１２時間湿式混合した。この混合物をボール
ミルから取り出して溶媒のエタノールを蒸発させ、らい
潰機で１時間粉砕し、０．６〔ＣａＯ_{0. 92}ＭｇＯ_0.08〕
・０．３ＴｉＯ₂ ・０．１Ｎｄ₂ Ｏ₃ なる仮焼粉を得
た。

【００１２】次いで、この仮焼粉に適量のポリビニルア
ルコール溶液を加えて均一に混合した後、直径１５ｍｍ
φ、厚さ５ｍｍのペレットに成形して空気雰囲気下に１
５００℃で２時間焼成、焼結して本発明の誘電体磁器組
成物を得た。こうして得られた磁器組成物を適当な大き
さにカットした後、誘電共振法によって測定し、共振周
波数ｆ₀ （４〜６ＧＨｚ）における無負荷Ｑ及び比誘電
率ε _r を求めた。また、共振周波数の温度依存性につい
ては、−４０〜５０℃の範囲で測定し、温度係数τ_f を
求めた。その結果を表１に示す。

【００１３】実施例２〜１３ 実施例１の炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チ
タン、酸化ネオジムの混合割合を表１記載のように変え
た他は、実施例１と同様にして誘電体磁器組成物を製造
し、実施例１と同様に特性を測定した。その結果を表１
に示す。表において＊印を付したものは、本発明の範囲
外の比較例である。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、高誘電率で、Ｑが大き
く、τ_f の安定性がよい誘電体磁器組成物が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−67999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−138008（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 3/12 335 H01B 3/12 333 H01B 3/12 304 C04B 35/46 H01P 7/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組成式ｘ〔（ＣａＯ）_1-l （ＭｇＯ）
   _l 〕・ｙＴｉＯ₂ ・ｚＮｄ₂ Ｏ₃ （式中、０．４≦ｘ≦
   ０．７２，０．２５≦ｙ≦０．４８５，０．０３≦ｚ≦
   ０．２０，０＜ｌ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｘ／ｙ＞１）
   で表される、カルシウム、マグネシウム、チタン、ネオ
   ジム及び酸素からなる誘電体磁器組成物。