JP3600539B2

JP3600539B2 - Dielectric ceramic composition

Info

Publication number: JP3600539B2
Application number: JP2001080527A
Authority: JP
Inventors: チャン・ハク・チョイ; ジュン・ファン・ジョン; ビュン・キュ・キム; ミン・ハン・キム; サン・ナム; ファック・ジョー・リー
Original assignee: Amotech Co Ltd
Current assignee: Amotech Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002274939A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘電体セラミックス組成物に係り、より詳しくは誘電率が４５以上、品質係数値が４３，０００以上、そして安定した共振周波数温度係数を有し、衛星や移動通信用電子部品に適用することができる高周波誘電体セラミックス組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波誘電体を移動・衛星通信部品に用いるためには高い品質係数（Ｑ）、安定した共振周波数温度係数（τ_ｆ）および高い誘電率（ε_ｒ）を有していなければならない。一般的に高周波誘電体は誘電率が６０以上の高誘電率材料、４０〜６０程の中間誘電率材料、および３０以下の低損失材料に分けられる。
【０００３】
高誘電率誘電体としてはＢａＯ−Ｒｅ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２（Ｒｅ＝希土類元素）系と（Ｐｂ、Ｃａ）ＺｒＯ_３誘電体が代表的な材料である。低損失誘電体にはＢａ（Ｚｎ_１／３Ｔａ_２／３）Ｏ_３およびＢａ（Ｍｇ_１／３Ｔａ_２／３）Ｏ_３のような誘電体がある。
【０００４】
中間誘電率（ε_ｒ≧４５）と、高いＱ×ｆ（＞４３，０００）を有する誘電体はまだ開発されておらず、その必要性が依然として要求されている。
【０００５】
一方、既知の代表的な中間誘電率を有する誘電体には（Ｚｒ、Ｓｎ）ＴｉＯ_４、（１−ｘ）ＬａＡｌＯ_３−ｘＣａ（またはＳｒ）ＴｉＯ_３、（１−ｘ）Ｌａ（Ｚｎ_１／２Ｔｉ_１／２）Ｏ_３−ｘＣａ（またはＳｒ）ＴｉＯ_３、および（１−ｘ）ＮｄＡｌＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３誘電体などがある。
【０００６】
（Ｚｒ、Ｓｎ）ＴｉＯ_４の場合、Ｑ×ｆ＝４５，０００、ε_ｒ＝３８であり、温度係数が０に近い。しかし、この材料は、品質係数は高いが誘電率が低い欠点を有する。
【０００７】
（１−ｘ）ＬａＡｌＯ_３−ｘＣａ（またはＳｒ）ＴｉＯ_３系の場合、組成により様々な誘電特性を示す。特に０．３５ＬａＡｌＯ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３組成においてＱ×ｆ＝４７，０００、ε_ｒ＝３８、τ_ｆ＝５ｐｐｍ／℃のマイクロ波誘電特性を示すことが発表されている［ＵＳ５３５６８４４］。しかし、このセラミックスも、Ｑ値は比較的に高いが誘電率が低いため、実用素子として応用するには問題がある。
【０００８】
また、（１−ｘ）Ｌａ（Ｚｎ_１／２Ｔｉ_１／２）Ｏ_３−ｘＣａ（またはＳｒ）ＴｉＯ_３セラミックスも組成により様々な誘電特性を示し、特に０．５Ｌａ（Ｚｎ_１／２Ｔｉ_１／２）Ｏ_３−０．５ＣａＴｉＯ_３組成においてＱ×ｆ＝５０，０００、ε_ｒ＝３８、τ_ｆ＝５ｐｐｍ／℃の良好な誘電特性を示しているが誘電率が低い欠点があり実用素子製作に前記の組成物を応用するには難点がある。
【０００９】
一方、１９９４年に誘電率４３、Ｑ×ｆ＝４７，０００、およびτ_ｆ＝−１ｐｐｍ／℃の優れた誘電特性を示す（１−ｘ）ＮｄＡｌＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３誘電体組成物が開発された。しかし、この誘電体は１４５０℃以上で焼結しなければならない難焼結性物質だという欠点がある［ＵＳ５４５６８４４］。
【００１０】
従って、中間誘電率（ε_ｒ≧４５）と、高い品質係数値（Ｑ×ｆが４３，０００以上）および優れた共振周波数温度係数を有すると共に焼結特性が優れた誘電体に対する開発の必要性は依然と要求されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来の（１−ｘ）ＮｄＡｌＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３誘電体組成物の改良に関し、本発明者らは前記（１−ｘ）ＮｄＡｌＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３誘電体組成物の誘電特性を少なくともそのまま維持しながら焼結温度を低下させるために研究を繰り返した結果本発明を完成した。
【００１２】
従って、本発明は誘電率が４５以上、品質係数が４５，０００以上、そして共振周波数温度係数が０に近い優れた誘電特性と共に良好な焼結特性を示す新たな高周波誘電体セラミックス組成物を提供することにその目的がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明によると、一般式
（１−ｘ）Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−ｘＣａＴｉＯ_３
（ここで組成物全体に対するＣａＴｉＯ_３のモル分率ｘは０．５≦ｘ≦０．８、Ｇａに対するＡｌのモル分率ｙは０≦ｙ≦０．９の範囲の値を有する）
で表されることを特徴とする誘電体セラミックス組成物が提供される。
【００１４】
本発明において重要な構成元素としてＧａを選択した理由は、ＧａがＡｌを置換する場合、同等な程度の品質係数を有しながらも焼結温度が約１００℃低下し、誘電体共振器の量産性を増加させることができるためである。また、三つの相が共存することにより共振周波数温度係数をさらに容易に調節することが可能となる。
【００１５】
一方、本発明においてＣａＴｉＯ_３のモル分率ｘを０．５≦ｘ≦０．８に限定した理由は、ｘが０．５未満になると誘電率が過度に低くなるだけでなく共振周波数温度係数が過度に大きな負（−）の値を有することになり、ｘが０．８を超過すると品質係数値が過度に低下するだけでなく共振周波数温度係数が過度に大きな正（＋）の値を有することになるため望ましくない。
【００１６】
尚、本発明においては、モル分率ｙは０≦ｙ≦０．９、望ましくは０≦ｙ≦０．５の範囲が適当だが、ｙが０．９を超過するとＡｌの添加量が過度に多くなるため焼結温度の低下を実質的に期待し難い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関しより具体的に説明する。
【００１８】
本発明の誘電体組成物は、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、ＴｉＯ_２を用いて一般的な固相法で製造した。各材料をモル分率により精密に重さを計ったあと、ナイロンジャー（ｎｙｌｏｎｊａｒ）でジルコニアボールと共に２４時間湿式混合した。混合粉砕した粉末を乾燥した後、１２００℃で１０時間仮焼した。仮焼した粉末を２次粉砕した後に乾燥させディスク状に成形し１３５０〜１５００℃で６時間焼結した。
【００１９】
焼結された試片は研磨紙で研磨した後、再び乾燥した後、金属空胴内で品質係数と共振周波数温度係数を測定し、誘電率は平行金属導体板法を用いて測定した。この時、共振周波数の温度係数は２５〜８５℃の温度範囲と５ＧＨｚとで測定された。以上の結果を図１〜図６に図示した。
【００２０】
図１は１４５０℃および１３５０℃で焼結された（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３（ｙ＝０）誘電体のＣａＴｉＯ_３量の変化による品質係数値の変化を示している。図１に示されるとおり、ＮｄＧａＯ_３の品質係数値は約９０，０００程であり、ＣａＴｉＯ_３量が増加するに連れて品質係数の値は減少する。しかし、０．３５ＮｄＧａＯ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３の場合、品質係数値が約４６，０００として高い値を有する。１３５０℃で焼結した時、ＮｄＧａＯ_３モル分率が０．５以上の場合は１４５０℃で焼結した時より低い品質係数を有するが、ＮｄＧａＯ_３のモル分率が０．５未満の場合には１４５０℃で焼結した試料と同等な程度の品質係数値を示している。
【００２１】
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析の結果によると、ＮｄＧａＯ_３モル分率が０．５以上の場合、１３５０℃で焼結した時には気孔の多い微細構造を有し相対密度も低く、品質係数値が１４５０℃で焼結した試料より小さい。しかし、ＣａＴｉＯ_３量が増加するとＣａ−Ｇａ液相が形成されて試料の焼結が促進され緻密な微細構造を有するようになり相対密度も増加するため、１３５０℃で焼結した試料も高い品質係数を有するようになる。
【００２２】
図２は１４５０℃および１３５０℃で焼結された（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３（ｙ＝０）誘電体のＣａＴｉＯ_３量の変化による誘電率値の変化を示している。ＣａＴｉＯ_３量が増加するに連れて誘電率は増加することが分かる。更に、ＮｄＧａＯ_３モル分率が０．５以上の試料の場合、１４５０℃で焼結された試料が少し高い誘電率値を有するが、ＮｄＧａＯ_３モル分率が０．５以下に減少すると誘電率は焼結温度に影響を受けないということが分かる。このような結果も品質係数と同様にＣａ−Ｇａ液相による焼結性の向上と、それによる密度増加および微細構造の緻密化によって説明することができる。図２に示されるとおり１４５０℃および１３５０℃で焼結された０．３５ＮｄＧａＯ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３組成の場合、誘電率は共に約４５を示している。
【００２３】
図３は１４５０℃および１３５０℃で焼結された（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３（ｙ＝０）誘電体のＣａＴｉＯ_３量の変化による共振周波数温度係数値の変化を示している。焼結温度に関わらずＮｄＧａＯ_３誘電体の共振周波数温度係数は約−７０でＣａＴｉＯ_３量が増加するに連れて共振周波数温度係数も増加することが分かる。そして、０．３５ＮｄＧａＯ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３組成で共振周波数温度係数は−２ｐｐｍ／℃の値を有することが分かる。
【００２４】
前記の結果から分かるように高い品質係数を有するが誘電率が低く負の共振周波数温度係数を有するＮｄＧａＯ_３と、低い品質係数を有するが誘電率が高く正の共振周波数温度係数を有するＣａＴｉＯ_３を用いて固溶体を形成すれば優れた特性を有する組成物を得ることができ、特に１３５０℃の低温で焼結された０．３５ＮｄＧａＯ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３組成物は誘電率が４５、品質係数４６，０００、および共振周波数温度係数が−２ｐｐｍ／℃の優れた高周波誘電特性を示していることが分かる。
【００２５】
図４は１４５０℃および１３５０℃で焼結された０．３５Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３誘電体のＡｌ添加量による品質係数値の変化を示す。少量のＡｌを添加すると、１４５０℃で焼結した場合、品質係数値が少し増加する。特にｙが０．１の場合、品質係数値は約４８，０００になった。ｙが０．１以上に増加すると、品質係数値は再び減少することが分かる。１３５０℃で焼結した場合、品質係数値はＡｌ添加量の増加によって少し減少する。しかし、図４に示されるとおり、品質係数の変化の幅はあまり大きくなく、１３５０℃で焼結した試料も優れた品質係数を有することが分かる。
【００２６】
図５は１４５０℃および１３５０℃で焼結された０．３５Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３誘電体のＡｌ量による誘電率の変化を示している。誘電率はＡｌ添加量が増加するに連れて増加することが分かる。１４５０℃で焼結した場合、ｙが０．３１５の時には誘電率が約４８であり、ｙが０．０３５の時には約４５であった。
【００２７】
図６は１４５０℃および１３５０℃で焼結された０．３５Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３誘電体のＡｌ添加量による共振周波数温度係数の変化を示している。共振周波数温度係数は焼結温度によって大きく変化せず、Ａｌ添加により−０．８〜２２の範囲で変化した。従って、Ａｌ添加によって様々な共振周波数温度係数を有する材料を得ることができる。特に、ｙが０．０３５の場合、共振周波数温度係数が−０．８、誘電率が４５以上、および品質係数が４６，０００以上で中間誘電率材料として通信用部品に用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の（１−ｘ）Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−ｘＣａＴｉＯ_３組成物の場合、１３５０℃の低温焼結が可能であり、また誘電特性も優れている。特に、本発明によると、従来の（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３誘電体組成物より誘電率が２〜３程度さらに高い誘電体を得ることができる。
【００２９】
従って、本発明にて提案する組成物は、（１−ｘ）ＮｄＡｌＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３誘電体と比べて、誘電特性は少なくともそのまま維持しながら低温焼結が可能で製造が容易な利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により１４５０℃および１３５０℃で６時間焼結された（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３（ｙ＝０）誘電体組成物のＣａＴｉＯ_３量による品質係数の変化を示すグラフである。
【図２】本発明により１４５０℃および１３５０℃で６時間焼結された（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３（ｙ＝０）誘電体組成物のＣａＴｉＯ_３量による誘電率の変化を示すグラフである。
【図３】本発明により１４５０℃および１３５０℃で６時間焼結された（１−ｘ）ＮｄＧａＯ_３−ｘＣａＴｉＯ_３（ｙ＝０）誘電体組成物のＣａＴｉＯ_３量による共振周波数温度係数変化を示すグラフである。
【図４】本発明により１４５０℃および１３５０℃で６時間焼結された０．３５Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３誘電体組成物の品質係数の変化を示すグラフである。
【図５】本発明により１４５０℃および１３５０℃で６時間焼結された０．３５Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３誘電体組成物の誘電率の変化を示すグラフである。
【図６】本発明により１４５０℃および１３５０℃で６時間焼結された０．３５Ｎｄ（Ｇａ_１−ｙＡｌ_ｙ）Ｏ_３−０．６５ＣａＴｉＯ_３誘電体組成物の共振周波数温度係数の変化を示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric ceramic composition, and more particularly, has a dielectric constant of 45 or more, a quality factor of 43,000 or more, and has a stable resonance frequency temperature coefficient, and is applied to satellites and mobile communication electronic components. The present invention relates to a high-frequency dielectric ceramic composition that can be used.
[0002]
[Prior art]
In order to use a high-frequency dielectric for mobile / satellite communication components, it must have a high quality factor (Q), a stable temperature coefficient of resonance frequency (τ _f ), and a high dielectric constant (ε _r ). In general, high-frequency dielectrics are classified into high dielectric constant materials having a dielectric constant of 60 or more, intermediate dielectric constant materials having a dielectric constant of about 40 to 60, and low loss materials having a dielectric constant of 30 or less.
[0003]
As high dielectric constant dielectrics, BaO—Re ₂ O ₃ —TiO ₂ (Re = rare earth element) and (Pb, Ca) ZrO ₃ dielectrics are typical materials. Low-loss dielectrics include dielectrics such as Ba (Zn _1/3 Ta _2/3 ) O ₃ and Ba (Mg _1/3 Ta _2/3 ) O ₃ .
[0004]
Dielectrics with intermediate dielectric constants (ε _r ≧ 45) and high Q × f (> 43,000) have not yet been developed and the need is still required.
[0005]
On the other hand, the dielectric having a known typical intermediate dielectric constant _{(Zr, Sn) TiO 4,} (1-x) LaAlO 3 -xCa ( or _{Sr) TiO 3, (1-} x) La (Zn 1 / ₂ Ti _1/2) _O 3 _-xCa (or Sr) TiO _3, and _(the like _1-x) NdAlO ₃ _-xCaTiO 3 dielectric.
[0006]
In the case of (Zr, Sn) TiO ₄ , Q × f = 45,000 and ε _r = 38, and the temperature coefficient is close to zero. However, this material has the disadvantage that the quality factor is high but the dielectric constant is low.
[0007]
_{(1-x) LaAlO 3 -xCa} ( or Sr) For TiO ₃ system, illustrating the various dielectric properties depending on the composition. Particularly 0.35LaAlO _₃ -0.65CaTiO ₃ Q in the composition _{× f = 47,000, ε r =} 38, have been published to show microwave dielectric properties of _{τ f = 5ppm / ℃ [US5356844} ]. However, this ceramic also has a problem in applying it as a practical element because the Q value is relatively high but the dielectric constant is low.
[0008]
_{_{Moreover, (1-x) La (}} Zn 1/2 Ti 1/2) O 3 -xCa ( or Sr) TiO ₃ ceramics also shows various dielectric properties depending on the composition, particularly 0.5La _(Zn 1/2 Ti _{1 / 2} ) O ₃ -0.5CaTiO ₃ composition shows good dielectric properties of Q × f = 50,000, ε _r = 38, τ _f = 5 ppm / ° C., but has a drawback of low dielectric constant, but is a practical element. There are difficulties in applying the above compositions to fabrication.
[0009]
On the other hand, the dielectric constant 43, Q × shows excellent dielectric characteristics of f = 47,000, and _{_{τ f = -1ppm / ℃ (1}} -x) NdAlO 3 -xCaTiO 3 dielectric composition was developed in 1994 . However, this dielectric has the disadvantage that it is a difficult-to-sinter material that must be sintered at 1450 ° C. or higher [US Pat. No. 5,456,844].
[0010]
Therefore, there is a need for development of a dielectric material having an intermediate dielectric constant (ε _r ≧ 45), a high quality factor value (Q × f is 43,000 or more), an excellent temperature coefficient of resonance frequency, and excellent sintering characteristics. Is still required.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to an improvement of the conventional _{(1-x) NdAlO 3 -xCaTiO} 3 dielectric composition, the dielectric properties of the present invention have found that the _{(1-x) NdAlO 3 -xCaTiO} 3 dielectric composition at least as The present invention was completed as a result of repeated studies for lowering the sintering temperature while maintaining.
[0012]
Accordingly, the present invention provides a new high-frequency dielectric ceramic composition having a dielectric constant of 45 or more, a quality factor of 45,000 or more, and excellent sintering characteristics together with excellent dielectric characteristics having a resonance frequency temperature coefficient close to 0. To do so has its purpose.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the present invention, the general formula _{_{(1-x) Nd (Ga}} 1-y Al y) O 3 -xCaTiO 3
(Here, the molar fraction x of CaTiO ₃ with respect to the whole composition has a value in the range of 0.5 ≦ x ≦ 0.8, and the molar fraction y of Al with respect to Ga has a value in the range of 0 ≦ y ≦ 0.9)
The dielectric ceramic composition represented by these is provided.
[0014]
The reason why Ga is selected as an important constituent element in the present invention is that when Ga substitutes for Al, the sintering temperature is reduced by about 100 ° C. while having a similar quality factor, and mass production of dielectric resonators is performed. This is because the property can be increased. In addition, the coexistence of the three phases makes it possible to more easily adjust the temperature coefficient of the resonance frequency.
[0015]
On the other hand, the reason why the molar fraction x of CaTiO ₃ is limited to 0.5 ≦ x ≦ 0.8 in the present invention is that when x is less than 0.5, not only the dielectric constant becomes excessively low but also the resonance frequency temperature coefficient Has an excessively large negative (-) value. When x exceeds 0.8, not only does the quality factor value excessively decrease, but also the resonance frequency temperature coefficient changes an excessively large positive (+) value. It is not desirable because it will have.
[0016]
In the present invention, the molar fraction y is suitably in the range of 0 ≦ y ≦ 0.9, preferably 0 ≦ y ≦ 0.5, but if y exceeds 0.9, the addition amount of Al becomes excessively large. Therefore, it is difficult to substantially lower the sintering temperature.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
[0018]
The dielectric composition of the present invention was manufactured by a general solid-phase method using Nd ₂ O ₃ , Ga ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , CaCO ₃ and TiO ₂ . Each material was precisely weighed by mole fraction and then wet mixed with zirconia balls in a nylon jar for 24 hours. After the mixed and ground powder was dried, it was calcined at 1200 ° C. for 10 hours. The calcined powder was secondarily pulverized, dried, formed into a disk shape, and sintered at 1350 to 1500 ° C. for 6 hours.
[0019]
The sintered specimen was polished with abrasive paper and dried again. Then, the quality coefficient and the resonance frequency temperature coefficient were measured in the metal cavity, and the dielectric constant was measured using a parallel metal conductor plate method. At this time, the temperature coefficient of the resonance frequency was measured in a temperature range of 25 to 85 ° C. and 5 GHz. The above results are shown in FIGS.
[0020]
Figure 1 shows the change in the quality factor value in accordance with the changes in the 1450 ° C. and 1350 were sintered at _{℃ (1-x) NdGaO 3} -xCaTiO 3 (y = 0) dielectric CaTiO ₃ content. As shown in FIG. 1, the quality factor value of NdGaO ₃ is about 90,000, and the value of the quality factor decreases as the amount of CaTiO ₃ increases. _However, if the 0.35NdGaO ₃ -0.65CaTiO 3, quality factor value has a high value as about 46,000. When sintering at 1350 ° C., the NdGaO ₃ mole fraction has a lower quality factor than when sintering at 1450 ° C. when the mole fraction is 0.5 or more, but when the mole fraction of NdGaO ₃ is less than 0.5 Indicates a quality factor value equivalent to that of the sample sintered at 1450 ° C.
[0021]
According to a scanning electron microscope (SEM) analysis of the results, when NdGaO ₃ molar fraction of more than 0.5, the relative density is low, the quality factor value has more microstructure of pores when sintering at 1350 ° C. 1450 Smaller than the sample sintered at ℃. However, when the amount of CaTiO ₃ increases, a Ca—Ga liquid phase is formed, and the sintering of the sample is promoted to have a dense microstructure and the relative density increases. Therefore, the sample sintered at 1350 ° C. also has high quality. It has a coefficient.
[0022]
Figure 2 shows the change in dielectric constant value in accordance with the changes in the 1450 ° C. and 1350 were sintered at _{℃ (1-x) NdGaO 3} -xCaTiO 3 (y = 0) dielectric CaTiO ₃ content. It can be seen that the dielectric constant increases as the amount of CaTiO ₃ increases. Further, in the case of a sample having a NdGaO ₃ mole fraction of 0.5 or more, the sample sintered at 1450 ° C. has a slightly higher dielectric constant value, but when the NdGaO ₃ mole fraction decreases to 0.5 or less, the dielectric constant increases. Is not affected by the sintering temperature. Such a result can be explained by the improvement of the sinterability due to the Ca-Ga liquid phase and the increase of the density and the densification of the fine structure due to the improvement of the sinterability similarly to the quality factor. As shown in FIG. 2, in the case of the 0.35 NdGaO ₃ -0.65 CaTiO ₃ composition sintered at 1450 ° C. and 1350 ° C., both the dielectric constants are about 45.
[0023]
FIG. 3 shows the change in the resonance frequency temperature coefficient value due to the change in the amount of CaTiO ₃ in the (1-x) NdGaO ₃ -xCaTiO ₃ (y = 0) dielectric sintered at 1450 ° C. and 1350 ° C. Resonant frequency temperature coefficient As the CaTiO ₃ content of about -70 resonant frequency temperature coefficient of NdGaO ₃ dielectric regardless sintering temperature increases also can be seen to increase. _Then, the resonance frequency temperature coefficient 0.35NdGaO ₃ -0.65CaTiO 3 composition is found to have a value of -2 ppm / ° C..
[0024]
As can be seen from the above results, NdGaO ₃ having a high quality factor but a low dielectric constant and a negative resonance frequency temperature coefficient, and CaTiO ₃ having a low quality factor but a high dielectric constant and a positive resonance frequency temperature coefficient were used. used can be obtained a composition having excellent characteristics by forming a solid solution, 0.35NdGaO _₃ -0.65CaTiO ₃ composition has a dielectric constant 45, which is particularly sintered at a low temperature of 1350 ° C., the quality factor 46 000, and a high frequency dielectric characteristic having a resonance frequency temperature coefficient of −2 ppm / ° C.
[0025]
Figure 4 shows the change in the quality factor value by Al addition amount of 1450 ° C. and _0.35Nd sintered at _{_{1350 ℃ (Ga 1-y Al}} y) O 3 -0.65CaTiO 3 dielectric. The addition of a small amount of Al slightly increases the quality factor value when sintered at 1450 ° C. In particular, when y was 0.1, the quality factor value was about 48,000. It can be seen that when y increases to 0.1 or more, the quality factor value decreases again. In the case of sintering at 1350 ° C., the quality factor value decreases slightly with an increase in the amount of Al added. However, as shown in FIG. 4, the range of change of the quality factor is not so large, and it can be seen that the sample sintered at 1350 ° C. also has an excellent quality factor.
[0026]
Figure 5 shows the change in the dielectric constant of Al amount of 1450 ° C. and _0.35Nd sintered at _{_{1350 ℃ (Ga 1-y Al}} y) O 3 -0.65CaTiO 3 dielectric. It can be seen that the dielectric constant increases as the amount of Al added increases. When sintered at 1450 ° C., the dielectric constant was about 48 when y was 0.315 and about 45 when y was 0.035.
[0027]
Figure 6 shows the variation of the resonance frequency temperature coefficient of Al addition amount of 1450 ° C. and _0.35Nd sintered at _{_{1350 ℃ (Ga 1-y Al}} y) O 3 -0.65CaTiO 3 dielectric. The resonance frequency temperature coefficient did not change significantly with the sintering temperature, but changed in the range of -0.8 to 22 with the addition of Al. Therefore, materials having various resonance frequency temperature coefficients can be obtained by adding Al. In particular, when y is 0.035, the resonance frequency temperature coefficient is -0.8, the dielectric constant is 45 or more, and the quality coefficient is 46,000 or more, and it can be used as an intermediate dielectric material for communication components.
[0028]
【The invention's effect】
For _{_{(1-x) Nd (Ga}} 1-y Al y) O 3 -xCaTiO 3 composition of the present invention, it is capable of low-temperature sintering of 1350 ° C., also has excellent dielectric characteristics. In particular, according to the present invention can be conventional _{(1-x) NdGaO 3 -xCaTiO} 3 dielectric composition than the dielectric constant to obtain a 2-3 degree higher dielectric.
[0029]
Thus, the composition proposed by the present _{invention, (1-x) NdAlO 3} -xCaTiO 3 compared with the dielectric, dielectric properties produced at a low temperature sintering while maintaining at least as it is easy advantages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the change in quality factor of (1-x) NdGaO ₃ -xCaTiO ₃ (y = 0) dielectric composition according to the present invention with the amount of CaTiO ₃ sintered at 1450 ° C. and 1350 ° C. for 6 hours. It is.
FIG. 2 is a graph showing the change in the dielectric constant of a (1-x) NdGaO ₃ -xCaTiO ₃ (y = 0) dielectric composition sintered at 1450 ° C. and 1350 ° C. for 6 hours according to the present invention with the amount of CaTiO _3. It is.
FIG. 3 is a graph showing a change in resonance frequency temperature coefficient depending on the amount of CaTiO ₃ of a (1-x) NdGaO ₃ -xCaTiO ₃ (y = 0) dielectric composition sintered at 1450 ° C. and 1350 ° C. for 6 hours according to the present invention; It is a graph.
[Figure 4] a graph showing a change in the quality factor of 1450 ° C. and 1350 ° C. for 6 hours-sintered _{_{_{0.35Nd (Ga 1-y Al y}}} ) O 3 -0.65CaTiO 3 dielectric composition according to the invention is there.
[5] a graph showing a change in the dielectric constant of 1450 ° C. and 1350 ° C. for 6 hours-sintered _{_{_{0.35Nd (Ga 1-y Al y}}} ) O 3 -0.65CaTiO 3 dielectric composition according to the invention is there.
Shows the change in the resonant frequency temperature coefficient of the present invention; FIG _0.35Nd which is 6 hours sintered at 1450 ° C. and 1350 ° C. The _{_{(Ga 1-y Al y)}} O 3 -0.65CaTiO 3 dielectric composition It is a graph.

Claims

Formula _{_{(1-x) Nd (Ga}} 1-y Al y) O 3 -xCaTiO 3
(Here, the molar fraction x of CaTiO ₃ with respect to the whole composition has a value in the range of 0.5 ≦ x ≦ 0.8, and the molar fraction y of Al with respect to Ga has a value in the range of 0 ≦ y ≦ 0.9)
A dielectric ceramic composition represented by the formula:

2. The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein y has a value in a range of 0 ≦ y ≦ 0.5.