JP3467874B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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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、誘電体共振器等の材料
として好適な誘電体磁器組成物に関する。 【0002】 【従来技術およびその問題点】近年、マイクロ波回路の
集積化に伴い、小型で高性能な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εr が大きいこと、無負荷Qが
大きいこと、共振周波数の温度係数τf が小さいこと等
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、Ba
O−TiO2 −Nd2 3 系の誘電体磁器組成物につい
て提案〔Ber.Dt.Keram.Ges.,55(1978)Nr.7;特開昭60
−35406号公報〕、あるいはBaO−TiO2 −N
2 3 −Bi2 3 系(特開昭62−72558号公
報)について提案されている。 【0004】最近、誘電体磁器組成物を積層した積層チ
ップコンデンサ、積層誘電体共振器等が開発されてお
り、磁器組成物と内部電極との同時焼成による積層化が
行われている。しかしながら、前記誘電体磁器組成物は
焼成温度が1300℃〜1400℃と高いため内部電極
との同時焼成を行うことは困難な面があり、積層化構造
とするためには電極材料として高温に耐えるパラジウム
(Pd)や白金(Pt)等の材料に限定されていた。こ
のため、電極材料として安価な銀(Ag)、銀−パラジ
ウム(Ag−Pd)、銅(Cu)を使用して1200℃
以下の低温で同時焼成できる誘電体磁器組成物が求めら
れている。 【0005】 【発明の目的】本発明の目的は、誘電体共振器等の材料
として優れた特性、特に高誘電率で、無負荷Qが大き
く、共振周波数の温度変化が小さいという特性を有し、
しかも低温で焼成した場合にも焼結性が良好な誘電体磁
器組成物を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、主成分が組成
式、xBaO−yTiO−zNd−tSm
(式中、0.1≦x≦0.2、0.5≦y≦0.8、
0.01≦z≦0.2、0≦t≦0.2、x+y+z+
t=1である。)で表される誘電体磁器組成物であっ
て、バリウム、チタン、ネオジム、サマリウムおよび酸
素からなる仮焼粉と、副成分としてPbO、ZnOおよ
びBから構成されるガラス粉末ならびにGeO
およびLi CO とを酸素含有ガス雰囲気下に850
℃〜1100℃で焼成することにより得られる誘電体磁
器組成物であって、前記主成分に対する前記副成分ガラ
ス粉末の含有量a(重量%)が1≦a≦25、前記Ge
の含有量b(重量%)が0.5≦b≦10および
記Li CO より生じるLiOの含有量c(重量
%)が0.04≦c≦4であることを特徴とする誘電体
磁器組成物に関する。 【0007】本発明によれば、組成式xBaO−yTi
2 −zNd2 3 −tSm2 3で表される誘電体磁
器組成物に、副成分としてPbO、ZnOおよびB2
3 から構成されるガラス粉末ならびにGeO2 およびL
2 Oを含有させることにより、低温焼結でき、かつ高
誘電率で、無負荷Qが大きく、共振周波数の温度変化が
小さいという特性を有する誘電体磁器組成物を得ること
ができる。 【0008】本発明において、BaOのモル分率が過度
に大きい場合には、共振しなくなり、過度に小さい場合
には、誘電率、無負荷Qが小さくなる。TiO2 のモル
分率が過度に大きい場合には、共振周波数の温度係数が
大きくなり、過度に小さい場合には、誘電率が小さくな
る。Nd2 3 のモル分率が過度に大きい場合には、誘
電率、無負荷Qが小さくなり、過度に小さい場合には、
共振周波数の温度係数が大きくなる。Sm2 3 のモル
分率が過度に大きい場合には、誘電率、無負荷Qが小さ
くなる。 【0009】また、本発明において、主成分に対する副
成分PbO、ZnOおよびB2 3から構成されるガラ
ス粉末の含有量a(重量%)、GeO2 の含有量b(重
量%)が過度に大きい場合には、無負荷Qが小さくな
り、Li2 Oの含有量c(重量%)が過度に大きい場合
には、共振しなくなる。また、PbO、ZnOおよびB
2 3 から構成されるガラス粉末の含有量a(重量%)
ならびにGeO2 の含有量b(重量%)が過度に小さい
かゼロの場合には、1200℃以下での低温焼成が困難
になる。Li2 Oを含有させることにより、焼結温度が
さらに低下し、Agの内部電極が容易に形成可能とな
る。したがって、副成分PbO、ZnOおよびB2 3
から構成されるガラス粉末の含有量a(重量%)、Ge
2 の含有量b(重量%)およびLi2 Oの含有量c
(重量%)は上記範囲に設定される。また、PbO、Z
nOおよびB2 3 から構成されるガラス粉末におい
て、PbO、ZnOおよびB2 3 の構成割合は特に限
定されないが、ZnOの含有量が過度に大きい場合には
ガラスの軟化点が上昇し、低温焼成が困難になるため、
ガラス粉末中のZnOの含有量は50重量%以下が好ま
しい。 【0010】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。炭酸バリウム、酸化チタン、酸
化ネオジムおよび酸化サマリウムの出発原料を各所定量
ずつ水、アルコ−ル等の溶媒と共に湿式混合する。続い
て、水、アルコ−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1〜5時間程度仮焼する。このようにして得ら
れた仮焼粉と副成分PbO、ZnOおよびB2 3 から
構成されるガラス粉末、GeO2、Li2 CO3 とをア
ルコ−ル等の溶媒と共に湿式混合、粉砕する。続いて、
水、アルコ−ル等を除去した後、ポリビニルアルコ−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、加圧成型(圧力100〜1000Kg/cm2
度)する。得られた成形物を空気の如き酸素含有ガス雰
囲気下に850℃〜1100℃で焼成することにより上
記組成式で表される誘電体磁器組成物が得られる。 【0011】このようにして得られた誘電体磁器組成物
は、必要により適当な形状およびサイズに加工、あるい
はドクタ−ブレ−ド法等によるシ−ト成形およびシ−ト
と電極による積層化により、誘電体共振器、誘電体基
板、積層素子等の材料として利用できる。 【0012】なお、バリウム、チタン、ネオジム、サマ
リウム、鉛、亜鉛、ホウ素、ゲルマニウム、リチウムの
原料としては、BaCO3 、TiO2 、Nd2 3 、S
23 、PbO、ZnO、B2 3 、GeO2 、Li
2 CO3 の他に、焼成時に酸化物となる硝酸塩、水酸化
物等を使用することができる。 【0013】 【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明を
さらに具体的に説明する。 実施例1 炭酸バリウム粉末(BaCO3 )0.13モル、酸化チ
タン粉末(TiO2 )0.70モル、酸化ネオジム粉末
(Nd2 3 )0.17モルをエタノ−ルと共にボ−ル
ミルに入れ、12時間湿式混合した。溶液を脱媒後、粉
砕し、空気雰囲気下1250℃で仮焼した。また、酸化
鉛粉末(PbO)84wt%、酸化亜鉛粉末(ZnO)
7wt%および酸化ホウ素粉末(B2 3 )9wt%か
ら構成されるガラス粉末Aを常法により調製した。上記
で得られた仮焼物にこのPbO、ZnOおよびB2 3
から構成されるガラス粉末Aを2wt%ならびに酸化ゲ
ルマニウム粉末(GeO2 )3wt%および炭酸リチウ
ム粉末(Li2 CO3 )1wt%(Li2 O換算で0.
4wt%)を添加しエタノ−ルと共にボ−ルミルに入
れ、48時間湿式混合した。溶液を脱媒後、粉砕し、こ
の粉砕物に適量のポリビニルアルコ−ル溶液を加えて乾
燥後、直径12mmφ、厚み4mmtのペレットに成形
し、空気雰囲気下において955℃で2時間焼成した。 【0014】こうして得られた磁器組成物を直径7mm
φ、厚み約3mmtの大きさに加工したのち、誘電共振
法によって測定し、共振周波数(3〜6GHz)におけ
る無負荷Q、比誘電率および共振周波数の温度係数を求
めた。その結果を表2に示す。 【0015】実施例2〜21および比較例1〜14 実施例1の炭酸バリウム、酸化チタン、酸化ネオジムお
よび酸化サマリウムの混合割合と、副成分であるPb
O、ZnOおよびB2 3 から構成されるガラス粉末の
種類(ガラス粉末B:PbO80wt%,ZnO10w
t%,B2 3 10wt%)と副成分の添加量とを表1
記載のように代えた他は、実施例1と同様にして誘電体
磁器組成物を製造し、特性を測定した。その結果を表2
に示す。 【0016】 【表1】 【0017】 【表2】【0018】 【発明の効果】本発明によれば、比誘電率εr が大き
く、かつ無負荷Q値も大きく、しかも共振周波数の温度
係数τf の小さい誘電体磁器組成物を提供することがで
きる。また、低温焼結が可能であり、Ag、Ag−P
d、Cu等を内部電極とした積層化が可能な誘電体磁器
組成物を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 3/12 C04B 35/46 H01G 4/12 H01P 7/10

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 主成分が組成式、xBaO−yTiO
    −zNd−tSm(式中、0.1≦x≦
    0.2、0.5≦y≦0.8、0.01≦z≦0.2、
    0≦t≦0.2、x+y+z+t=1である。)で表さ
    れる誘電体磁器組成物であって、バリウム、チタン、ネ
    オジム、サマリウムおよび酸素からなる仮焼粉と、副成
    分としてPbO、ZnOおよびBから構成される
    ガラス粉末ならびにGeOおよびLi CO とを酸
    素含有ガス雰囲気下に850℃〜1100℃で焼成する
    ことにより得られる誘電体磁器組成物であって、前記主
    成分に対する前記副成分ガラス粉末の含有量a(重量
    %)が1≦a≦25、前記GeOの含有量b(重量
    %)が0.5≦b≦10および前記Li CO より生
    じるLiOの含有量c(重量%)が0.04≦c≦4
    であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
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