JP3467927B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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】 【従来の技術】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 O3 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
d2 O3 −Bi2 O3 系(特開昭62−72558号公
報)について提案されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】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(A
g)、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】このような誘電体磁器組成物として、特開
平2−33809号公報には、(1−x)・PbMoO
4 −x・PbWO4 (但し、0≦x≦1)について提案
されている。しかしながら、該誘電体磁器組成物の焼成
温度は950〜1000℃であるため、電極材料として
銀を使用した場合には、銀がセラミックス内部に拡散し
やすく、セラミックス表面の銀電極が一部消失して特性
にバラツキが生じる場合があり、電極材料として銀の使
用が制限されている。 【0006】また、焼成時のエネルギーコストをできる
だけ低減するためにも、より低温での焼成が望まれてい
る。しかしながら、上記誘電体磁器組成物を900℃よ
りも低い温度で焼成したような場合には、焼結が不充分
になりやすく、そのため製品にバラツキが生じやすく、
また、無負荷Q値が経時的に低下することがあり、信頼
性の高い製品を提供できる誘電体磁器組成物の開発が望
まれている。 【0007】本発明の目的は、誘電体共振器等の材料と
して、誘電率が高く、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900℃よ
りも低い温度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。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、組成式、Pb
1-X LaX WO4 (但し、0<X<0.05)で表され
る鉛、ランタン、タングステンおよび酸素からなること
を特徴とする誘電体磁器組成物に関する。 【0009】本発明によれば、PbWO4 においてPb
の一部をLaで置換することにより、900℃よりも低
い温度で焼成することができ、共振周波数の温度係数τ
f が小さく、しかも、製品にバラツキのない誘電体磁器
組成物を提供することができる。 【0010】本発明において、Pbの一部を置換するL
aのモル分率xが過度に大きい場合には、無負荷Qが小
さくなるので、置換量xは0<x<0.05、特に0<
x<0.03の範囲が好ましい。 【0011】鉛、ランタン、タングステンの出発原料と
しては、PbO、WO3 、La2 O 3 の他に、焼成時に
酸化物となる硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩、
酢酸塩等を使用することができる。 【0012】なお、タングステン酸鉛におけるPbOと
WO3 との化学量論組成はPbO/WO3 =1/1であ
るが、多少ずれていても良く、例えばその量論比がPb
O/WO3 =51/49の場合においても、良好な特性
が得られる。 【0013】原料物質の混合は、ボールミルやラインミ
ルなどの手段によって湿式で行うことが特性のバラツキ
がなく好ましいが、乳鉢や振動ミルなどの手段によって
乾式で混合してもよい。 【0014】混合された原料物質は、予め仮焼を行うこ
とが好ましい。ランタン原料の添加に当たっては、仮焼
によって合成されたタングステン酸鉛(PbWO4 )に
添加するのが焼結性を向上させるので好ましいが、仮焼
前に出発原料と共に添加することできる。 【0015】次に、仮焼された粉末にポリビニルアルコ
ール等のバインダを加えて所望の形状に成形する。成形
には一軸プレス、ラバープレス、ドクターブレード法、
鋳込み成形等、一般的にセラミックスの成形に用いられ
る方法を任意に用いることができる。 【0016】成形体の焼成は大気中で行うが、酸素中な
どの制御された雰囲気の下で行うことも自由である。焼
成温度が高すぎると鉛成分の揮発が大きくなる傾向にあ
り、また、低すぎると焼結体がポーラスとなり、特性の
劣化をもたらすので、焼成温度は750℃〜850℃の
範囲が好ましい。本発明によれば銀の融点である960
℃以下での焼成ができる。 【0017】 【発明の実施の形態】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。酸化鉛と酸化タングス
テンの出発原料を各所定量ずつ水、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650〜800℃で約1〜5時間程度仮焼して
タングステン酸鉛の粉末を合成する。このようにして得
られた仮焼粉末にLa2 O3 を加え、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、加圧成型(圧力100〜1000Kg/cm
2 程度)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750℃〜850℃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。 【0018】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
はドクターブレード法等によるシート成形およびシート
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。 【0019】 【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 酸化鉛粉末(PbO)と酸化タングステン粉末(W
O3 )とをモル比が0.51:0.49となるように配
合し、ジルコニアボール、エタノールとともにポリエチ
レン容器を用いて15時間混合した。この混合粉末を乾
燥後、大気中700℃で2時間仮焼してタングステン酸
鉛の粉末を合成した。得られた粉末にLa2O3 をタン
グステン酸鉛の鉛に対する置換モル比xが0.005と
なるように添加し、ジルコニアボールおよびエタノール
とともにポリエチレン容器を用いて15時間粉砕した
後、乾燥し、バインダとしてポリビニルアルコールを1
重量%加えた後、直径10mm、厚さ4mmの円柱形に
成形した。この成形体を大気中780℃で2時間焼成し
た。図1に得られた焼結体のX線回折図を示す。図か
ら、この焼結体がPbWO4 型構造をとっていることが
わかる。 【0020】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、比誘電率εr 、共振周波数(8〜9
GHz)における無負荷Qおよび共振周波数の温度係数
τf を求めたところ、εr =21.5、fQ=3500
0、τf =−10.5であった。その結果を表1に示
す。また、この試料を室温下、大気中に1日放置した
後、25℃、相対湿度95%以上の環境に2日間放置
し、再度無負荷Qを測定したところ、fQは36000
であった。 【0021】実施例2〜7 ランタン量と焼成温度とを表1記載のようにかえたほか
は、実施例1と同様な方法により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1に示す。 【0022】比較例1 ランタンを添加しなかったほかは、実施例1と同様な方
法により誘電体磁器組成物を製造した。こうして得られ
た磁器組成物を直径7mmφ、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、比誘電率
εr 、共振周波数(8〜9GHz)における無負荷Qお
よび共振周波数の温度係数τf を求めたところ、εr =
20.5、fQ=38000、τf =−19.5であっ
た。その結果を表1に示す。また、この試料を室温下、
大気中に1日放置した後、25℃、相対湿度95%以上
の環境に2日間放置し、再度無負荷Qを測定したとこ
ろ、fQは4000であった。 【0023】比較例2 ランタン量を表1記載のようにかえたほかは、実施例1
と同様な方法により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1に示す。 【0024】 【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。 【0025】 【表1】
材料として好適な誘電体磁器組成物に関する。 【0002】 【従来の技術】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 O3 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
d2 O3 −Bi2 O3 系(特開昭62−72558号公
報)について提案されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】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(A
g)、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】このような誘電体磁器組成物として、特開
平2−33809号公報には、(1−x)・PbMoO
4 −x・PbWO4 (但し、0≦x≦1)について提案
されている。しかしながら、該誘電体磁器組成物の焼成
温度は950〜1000℃であるため、電極材料として
銀を使用した場合には、銀がセラミックス内部に拡散し
やすく、セラミックス表面の銀電極が一部消失して特性
にバラツキが生じる場合があり、電極材料として銀の使
用が制限されている。 【0006】また、焼成時のエネルギーコストをできる
だけ低減するためにも、より低温での焼成が望まれてい
る。しかしながら、上記誘電体磁器組成物を900℃よ
りも低い温度で焼成したような場合には、焼結が不充分
になりやすく、そのため製品にバラツキが生じやすく、
また、無負荷Q値が経時的に低下することがあり、信頼
性の高い製品を提供できる誘電体磁器組成物の開発が望
まれている。 【0007】本発明の目的は、誘電体共振器等の材料と
して、誘電率が高く、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900℃よ
りも低い温度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。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、組成式、Pb
1-X LaX WO4 (但し、0<X<0.05)で表され
る鉛、ランタン、タングステンおよび酸素からなること
を特徴とする誘電体磁器組成物に関する。 【0009】本発明によれば、PbWO4 においてPb
の一部をLaで置換することにより、900℃よりも低
い温度で焼成することができ、共振周波数の温度係数τ
f が小さく、しかも、製品にバラツキのない誘電体磁器
組成物を提供することができる。 【0010】本発明において、Pbの一部を置換するL
aのモル分率xが過度に大きい場合には、無負荷Qが小
さくなるので、置換量xは0<x<0.05、特に0<
x<0.03の範囲が好ましい。 【0011】鉛、ランタン、タングステンの出発原料と
しては、PbO、WO3 、La2 O 3 の他に、焼成時に
酸化物となる硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩、
酢酸塩等を使用することができる。 【0012】なお、タングステン酸鉛におけるPbOと
WO3 との化学量論組成はPbO/WO3 =1/1であ
るが、多少ずれていても良く、例えばその量論比がPb
O/WO3 =51/49の場合においても、良好な特性
が得られる。 【0013】原料物質の混合は、ボールミルやラインミ
ルなどの手段によって湿式で行うことが特性のバラツキ
がなく好ましいが、乳鉢や振動ミルなどの手段によって
乾式で混合してもよい。 【0014】混合された原料物質は、予め仮焼を行うこ
とが好ましい。ランタン原料の添加に当たっては、仮焼
によって合成されたタングステン酸鉛(PbWO4 )に
添加するのが焼結性を向上させるので好ましいが、仮焼
前に出発原料と共に添加することできる。 【0015】次に、仮焼された粉末にポリビニルアルコ
ール等のバインダを加えて所望の形状に成形する。成形
には一軸プレス、ラバープレス、ドクターブレード法、
鋳込み成形等、一般的にセラミックスの成形に用いられ
る方法を任意に用いることができる。 【0016】成形体の焼成は大気中で行うが、酸素中な
どの制御された雰囲気の下で行うことも自由である。焼
成温度が高すぎると鉛成分の揮発が大きくなる傾向にあ
り、また、低すぎると焼結体がポーラスとなり、特性の
劣化をもたらすので、焼成温度は750℃〜850℃の
範囲が好ましい。本発明によれば銀の融点である960
℃以下での焼成ができる。 【0017】 【発明の実施の形態】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。酸化鉛と酸化タングス
テンの出発原料を各所定量ずつ水、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650〜800℃で約1〜5時間程度仮焼して
タングステン酸鉛の粉末を合成する。このようにして得
られた仮焼粉末にLa2 O3 を加え、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、加圧成型(圧力100〜1000Kg/cm
2 程度)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750℃〜850℃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。 【0018】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
はドクターブレード法等によるシート成形およびシート
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。 【0019】 【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 酸化鉛粉末(PbO)と酸化タングステン粉末(W
O3 )とをモル比が0.51:0.49となるように配
合し、ジルコニアボール、エタノールとともにポリエチ
レン容器を用いて15時間混合した。この混合粉末を乾
燥後、大気中700℃で2時間仮焼してタングステン酸
鉛の粉末を合成した。得られた粉末にLa2O3 をタン
グステン酸鉛の鉛に対する置換モル比xが0.005と
なるように添加し、ジルコニアボールおよびエタノール
とともにポリエチレン容器を用いて15時間粉砕した
後、乾燥し、バインダとしてポリビニルアルコールを1
重量%加えた後、直径10mm、厚さ4mmの円柱形に
成形した。この成形体を大気中780℃で2時間焼成し
た。図1に得られた焼結体のX線回折図を示す。図か
ら、この焼結体がPbWO4 型構造をとっていることが
わかる。 【0020】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、比誘電率εr 、共振周波数(8〜9
GHz)における無負荷Qおよび共振周波数の温度係数
τf を求めたところ、εr =21.5、fQ=3500
0、τf =−10.5であった。その結果を表1に示
す。また、この試料を室温下、大気中に1日放置した
後、25℃、相対湿度95%以上の環境に2日間放置
し、再度無負荷Qを測定したところ、fQは36000
であった。 【0021】実施例2〜7 ランタン量と焼成温度とを表1記載のようにかえたほか
は、実施例1と同様な方法により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1に示す。 【0022】比較例1 ランタンを添加しなかったほかは、実施例1と同様な方
法により誘電体磁器組成物を製造した。こうして得られ
た磁器組成物を直径7mmφ、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、比誘電率
εr 、共振周波数(8〜9GHz)における無負荷Qお
よび共振周波数の温度係数τf を求めたところ、εr =
20.5、fQ=38000、τf =−19.5であっ
た。その結果を表1に示す。また、この試料を室温下、
大気中に1日放置した後、25℃、相対湿度95%以上
の環境に2日間放置し、再度無負荷Qを測定したとこ
ろ、fQは4000であった。 【0023】比較例2 ランタン量を表1記載のようにかえたほかは、実施例1
と同様な方法により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1に示す。 【0024】 【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。 【0025】 【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体磁器組成物のX線回折図であ
る。
る。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−18698(JP,A)
特開 平7−53259(JP,A)
電気化学及び工業物理化学,1991年,
59(4),p.343−344
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C04B 35/495
H01B 3/13
CA(STN)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 組成式、Pb1-x Lax WO4 (但
し、0<x<0.05)で表される鉛、ランタン、タン
グステンおよび酸素からなることを特徴とする誘電体磁
器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24402095A JP3467927B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24402095A JP3467927B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0987019A JPH0987019A (ja) | 1997-03-31 |
JP3467927B2 true JP3467927B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=17112521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24402095A Expired - Fee Related JP3467927B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3467927B2 (ja) |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP24402095A patent/JP3467927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
電気化学及び工業物理化学,1991年,59(4),p.343−344 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0987019A (ja) | 1997-03-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |