JP3785235B2 - マイクロ波誘電体磁器組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＢａ、Ｔｉ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＧｄおよびＯ2からなる主要組成にＥｕ2Ｏ3を添加含有させて、ε＝８０〜８５、Ｑｆ＝９０００〜１１０００ＧＨｚ、τｆ＝２５〜−１５ｐｐｍ／℃の特性を有し、誘電体共振器材料およびその周波数調整棒に使用できる誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ニューメディアの発達にともない電子技術分野において、小型化、デジタル化が急速に進められ、特に、衛星通信、自動車電話、携帯電話などのマイクロ波を用いた通信技術では、部品の小型化、高信頼性が高度に要求されている。
【０００３】
従来のマイクロ波回路では、空胴共振器や導波管がフィルターや伝送線路として用いられていたため、上記小型化、高信頼性の障害となっていた。すなわち、空胴共振器や導波管は、基本的には電波の伝搬媒体として空気あるいは真空の安定性を利用しているものであり、上記マイクロ波回路部分を小型化するには、空気あるいは真空の誘電率に比べて大きな誘電率を有し、かつ空気や真空と同様に温度などに対しては高安定性を有する伝搬媒体を利用すればよく、この場合、マイクロ波の伝搬波長は媒体中で、１／√（εｒ） （但しεｒ：比誘電率）となるため、共振波長も、１／√（εｒ）となり、小型化が達成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｌａ）Ｏ3系セラミックス（特開昭５６−８２５０１号）、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3系セラミックス（特開昭５６−１３４３６２号）、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｓｍ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系セラミックス（特開昭５７−１８０００７号）が提案されているが、いずれもマイクロ波通信用誘電体としてはＱ値が低く、またさまざまなキャビティーに対し、周波数の温度特性の調整が容易でない問題があった。
【０００５】
また、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｌｎ2Ｏ3系セラミックス（特開平７−１６９３２６号）は、比誘電率（ε）は９１〜９３の値を有するが、Ｑ値が５７００〜６０００と低く、共振周波数の温度係数も６〜９ｐｐｍ／℃であり、誘電体共振器材料およびその周波数調整棒に使用できる誘電体磁器として最適とはいい難いものであった。
【０００６】
この発明は、従来のマイクロ波誘電体磁器組成物の問題を解消し、比誘電率（ε）特性にすぐれ、高いＱ値を有し、共振周波数の温度係数の調整が容易に実現でき、誘電体共振器材料およびその周波数調整棒に最適なマイクロ波誘電体磁器組成物の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、誘電損失が低く共振周波数のすぐれた誘電体を目的に、磁器組成物について種々研究した結果、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系セラミックスにおいて、Ｑ値が最も高くなり、比誘電率が８０以上となるＢａＯ、ＴｉＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3の組成を決定後、前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系セラミックスのＮｄ2Ｏ3の一部をＬａ2Ｏ3あるいはＣｅＯ2又はＰｒ6Ｏ11、あるいはＧｄ2Ｏ3にて置換し、さらに前記Ｎｄ2Ｏ3の一部をＥｕ2Ｏ3で置換することにより、Ｑ値が高く、周波数の温度特性の調整を容易にしたマイクロ波誘電体磁器組成物が得られることを知見し、この発明を完成した。
【０００８】
すなわち、この発明は、
組成式が、Ｂａ6-3x・｛Ｓｍ1-y・Ｎｄy-z・（ＥｕkＬｎ1-k）z｝8+2x・Ｔｉ18Ｏ54
（但しＬｎ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｇｄ）で表され、組成式のｘ、ｙ、ｚ、ｋ値が下記値を満足することを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物である。
０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．４、０≦ｋ≦１
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明における組成の限定理由を説明する。組成式が、
Ｂａ6-3x｛Ｓｍ1-yＮｄy-z（ＥｕkＬｎ1-k）z｝8+2xＴｉ18Ｏ54の誘電体磁器組成物において、ｘが０．５未満では誘電体のＱ値が低下し、０．８を越えると誘電率が低下するので好ましくない。又、ｙが０．３未満では誘電率の低下を招来し、０．５を越えるとＱ値の低下を招来するので好ましくない。さらに、ｚが０．４を越えると誘電率の低下が著しいので好ましくない。よって、組成式のｘ、ｙ、ｚ値は下記の範囲とする。
０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．４、
【００１０】
この発明において、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系のＮｄの一部をＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＧｄ、さらにはＥｕにて置換したとき、Ｑ値、誘電率、周波数の温度特性等の良好な特性を得ることができ、特にＧｄ、Ｅｕにて置換したとき、周波数の温度特性は負の温度特性が得られる。
【００１１】
この発明の誘電体磁器組成物の組成式のｋの値を限定した範囲内に調節することにより、比誘電率が８０から８５まで、また周波数の温度特性が２５〜−１５ｐｐｍ／℃まで連続して変化させることができ、これにより種々の材質および大きさの共振キャビティーに良好な電気特性を供給することができる。
【００１２】
【実施例】
実施例１
粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、ＴｉＯ2粉末を、組成式がＢａ6-3x｛Ｓｍ1-yＮｄy-z（ＥｕkＰｒ1-k）z｝8+2xＴｉ18Ｏ54で、各組成式値が、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、ｋ値が０、０．５、１になる如く、配合混合した後、加圧力１．５Ｔｏｎ／ｃｍ2にて成形し、さらに空気中にて１３７０℃に３時間焼結して誘電体セラミックスを作成し、５ＧＨｚ帯の共振器として、表１に示す特性を得た。
【００１３】
【表１】
【００１４】
実施例２
粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｌｎ2Ｏ3（Ｃｅの場合はＣｅＯ2）及びＴｉＯ2粉末を、組成式がＢａ6-x｛Ｓｍ1-yＮｄy-z（ＥｕkＬｎ1-k）z｝8+2xＴｉ18Ｏ54 （但しＬｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ）で、各組成式値がｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、０．２、０．３、ｋ＝０、になる如く配合混合した後、加圧力１．５Ｔｏｎ／ｃｍ2にて成形し、さらに空気中にて１３７０℃で３時間焼結して誘電体セラミックスを作成し、５ＧＨｚ帯の共振器として、表２に示す特性を得た。
【００１５】
比較例
粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を実施例１の同一の組成式において表２に表したｘ、ｙ、ｚ値になる如く配合混合した後、加圧力１．５Ｔｏｎ／ｃｍ2にて成形後、空気中にて１３７０℃に３時間焼結して誘電体セラミックスを作成し、５ＧＨｚ帯の共振器として、表２に示す特性を得た。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】
この発明は、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系のＮｄの一部をＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＧｄ、さらにはＥｕにて置換したとき、Ｑ値、誘電率、周波数の温度特性等の良好な特性を得ることができ、特にＧｄ、Ｅｕにて置換したとき、周波数の温度特性は負の温度特性が得られ、組成式における（ＥｕkＬｎ1-k）のｋの値を所定範囲内に調節することにより、比誘電率が８０から８５まで、また周波数の温度特性が２５〜−１５ｐｐｍ／℃まで連続して変化させることができ、これにより種々の材質および大きさの共振キャビティーに良好な電気特性を供給することができる。
【発明の属する技術分野】
この発明はＢａ、Ｔｉ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＧｄおよびＯ2からなる主要組成にＥｕ2Ｏ3を添加含有させて、ε＝８０〜８５、Ｑｆ＝９０００〜１１０００ＧＨｚ、τｆ＝２５〜−１５ｐｐｍ／℃の特性を有し、誘電体共振器材料およびその周波数調整棒に使用できる誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ニューメディアの発達にともない電子技術分野において、小型化、デジタル化が急速に進められ、特に、衛星通信、自動車電話、携帯電話などのマイクロ波を用いた通信技術では、部品の小型化、高信頼性が高度に要求されている。
【０００３】
従来のマイクロ波回路では、空胴共振器や導波管がフィルターや伝送線路として用いられていたため、上記小型化、高信頼性の障害となっていた。すなわち、空胴共振器や導波管は、基本的には電波の伝搬媒体として空気あるいは真空の安定性を利用しているものであり、上記マイクロ波回路部分を小型化するには、空気あるいは真空の誘電率に比べて大きな誘電率を有し、かつ空気や真空と同様に温度などに対しては高安定性を有する伝搬媒体を利用すればよく、この場合、マイクロ波の伝搬波長は媒体中で、１／√（εｒ） （但しεｒ：比誘電率）となるため、共振波長も、１／√（εｒ）となり、小型化が達成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｌａ）Ｏ3系セラミックス（特開昭５６−８２５０１号）、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3系セラミックス（特開昭５６−１３４３６２号）、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｓｍ2Ｏ3−Ｌａ2Ｏ3系セラミックス（特開昭５７−１８０００７号）が提案されているが、いずれもマイクロ波通信用誘電体としてはＱ値が低く、またさまざまなキャビティーに対し、周波数の温度特性の調整が容易でない問題があった。
【０００５】
また、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｌｎ2Ｏ3系セラミックス（特開平７−１６９３２６号）は、比誘電率（ε）は９１〜９３の値を有するが、Ｑ値が５７００〜６０００と低く、共振周波数の温度係数も６〜９ｐｐｍ／℃であり、誘電体共振器材料およびその周波数調整棒に使用できる誘電体磁器として最適とはいい難いものであった。
【０００６】
この発明は、従来のマイクロ波誘電体磁器組成物の問題を解消し、比誘電率（ε）特性にすぐれ、高いＱ値を有し、共振周波数の温度係数の調整が容易に実現でき、誘電体共振器材料およびその周波数調整棒に最適なマイクロ波誘電体磁器組成物の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、誘電損失が低く共振周波数のすぐれた誘電体を目的に、磁器組成物について種々研究した結果、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系セラミックスにおいて、Ｑ値が最も高くなり、比誘電率が８０以上となるＢａＯ、ＴｉＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3の組成を決定後、前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系セラミックスのＮｄ2Ｏ3の一部をＬａ2Ｏ3あるいはＣｅＯ2又はＰｒ6Ｏ11、あるいはＧｄ2Ｏ3にて置換し、さらに前記Ｎｄ2Ｏ3の一部をＥｕ2Ｏ3で置換することにより、Ｑ値が高く、周波数の温度特性の調整を容易にしたマイクロ波誘電体磁器組成物が得られることを知見し、この発明を完成した。
【０００８】
すなわち、この発明は、
組成式が、Ｂａ6-3x・｛Ｓｍ1-y・Ｎｄy-z・（ＥｕkＬｎ1-k）z｝8+2x・Ｔｉ18Ｏ54
（但しＬｎ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｇｄ）で表され、組成式のｘ、ｙ、ｚ、ｋ値が下記値を満足することを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物である。
０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．４、０≦ｋ≦１
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明における組成の限定理由を説明する。組成式が、
Ｂａ6-3x｛Ｓｍ1-yＮｄy-z（ＥｕkＬｎ1-k）z｝8+2xＴｉ18Ｏ54の誘電体磁器組成物において、ｘが０．５未満では誘電体のＱ値が低下し、０．８を越えると誘電率が低下するので好ましくない。又、ｙが０．３未満では誘電率の低下を招来し、０．５を越えるとＱ値の低下を招来するので好ましくない。さらに、ｚが０．４を越えると誘電率の低下が著しいので好ましくない。よって、組成式のｘ、ｙ、ｚ値は下記の範囲とする。
０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．４、
【００１０】
この発明において、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系のＮｄの一部をＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＧｄ、さらにはＥｕにて置換したとき、Ｑ値、誘電率、周波数の温度特性等の良好な特性を得ることができ、特にＧｄ、Ｅｕにて置換したとき、周波数の温度特性は負の温度特性が得られる。
【００１１】
この発明の誘電体磁器組成物の組成式のｋの値を限定した範囲内に調節することにより、比誘電率が８０から８５まで、また周波数の温度特性が２５〜−１５ｐｐｍ／℃まで連続して変化させることができ、これにより種々の材質および大きさの共振キャビティーに良好な電気特性を供給することができる。
【００１２】
【実施例】
実施例１
粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、ＴｉＯ2粉末を、組成式がＢａ6-3x｛Ｓｍ1-yＮｄy-z（ＥｕkＰｒ1-k）z｝8+2xＴｉ18Ｏ54で、各組成式値が、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、ｋ値が０、０．５、１になる如く、配合混合した後、加圧力１．５Ｔｏｎ／ｃｍ2にて成形し、さらに空気中にて１３７０℃に３時間焼結して誘電体セラミックスを作成し、５ＧＨｚ帯の共振器として、表１に示す特性を得た。
【００１３】
【表１】
実施例２
粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｌｎ2Ｏ3（Ｃｅの場合はＣｅＯ2）及びＴｉＯ2粉末を、組成式がＢａ6-x｛Ｓｍ1-yＮｄy-z（ＥｕkＬｎ1-k）z｝8+2xＴｉ18Ｏ54 （但しＬｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ）で、各組成式値がｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、０．２、０．３、ｋ＝０、になる如く配合混合した後、加圧力１．５Ｔｏｎ／ｃｍ2にて成形し、さらに空気中にて１３７０℃で３時間焼結して誘電体セラミックスを作成し、５ＧＨｚ帯の共振器として、表２に示す特性を得た。
【００１５】
比較例
粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を実施例１の同一の組成式において表２に表したｘ、ｙ、ｚ値になる如く配合混合した後、加圧力１．５Ｔｏｎ／ｃｍ2にて成形後、空気中にて１３７０℃に３時間焼結して誘電体セラミックスを作成し、５ＧＨｚ帯の共振器として、表２に示す特性を得た。
【００１６】
【表２】
【発明の効果】
この発明は、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ，Ｓｍ）2Ｏ3系のＮｄの一部をＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＧｄ、さらにはＥｕにて置換したとき、Ｑ値、誘電率、周波数の温度特性等の良好な特性を得ることができ、特にＧｄ、Ｅｕにて置換したとき、周波数の温度特性は負の温度特性が得られ、組成式における（ＥｕkＬｎ1-k）のｋの値を所定範囲内に調節することにより、比誘電率が８０から８５まで、また周波数の温度特性が２５〜−１５ｐｐｍ／℃まで連続して変化させることができ、これにより種々の材質および大きさの共振キャビティーに良好な電気特性を供給することができる。
Claims (1)
- 組成式が、Ba6-3x・{Sm1-y・Ndy-z・(Euk・Ln1-k) z }8+2x・Ti18O54 (但しLn=La,Ce,Pr,Gd)で表され、組成式のx、y、z、k値が下記値を満足することを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物。
0.5<x<0.8、0.3<y<0.5、0<z<0.4、0<k≦1
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| JP30730596A JP3785235B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | マイクロ波誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30730596A JP3785235B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | マイクロ波誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10139537A JPH10139537A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3785235B2 true JP3785235B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=17967556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30730596A Expired - Fee Related JP3785235B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | マイクロ波誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP4474851B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2010-06-09 | 旭硝子株式会社 | 誘電体−樹脂コンポジットおよびその製造方法 |
| CN113666737A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-19 | 清华大学 | 高介电常数低损耗微波介质陶瓷及其制备方法 |
-
1996
- 1996-11-01 JP JP30730596A patent/JP3785235B2/ja not_active Expired - Fee Related
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