JP3974723B2 - Dielectric porcelain manufacturing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波、ミリ波等の高周波領域において、比誘電率εr、共振器の先鋭度Q値、温度係数τf を安定に制御し、製造上特性のばらつきの小さい誘電体磁器組成物及び誘電体共振器に関し、例えば前記高周波領域において使用される種々の共振器用材料やMIC(Monolithic IC)用誘電体基板材料、誘電体導波路用材料や積層型セラミックコンデンサ等に使用される誘電体磁器組成物、誘電体磁器の製造方法及び誘電体共振器に関する。
【0002】
【従来の技術】
誘電体磁器は、マイクロ波やミリ波等の高周波領域において、誘電体共振器、MIC用誘電体基板や導波路等に広く利用されている。
その要求される特性としては、(1)誘電体中では伝搬する電磁波の波長が1/εr 1/2 に短縮されるので、小型化の要求に対して比誘電率が大きいこと、(2)高周波領域での誘電損失が小さいこと、すなわち高Q値であること、(3)共振周波数の温度に対する変化が小さいこと、即ち比誘電率εr の温度依存性が小さく且つ安定であること、以上の3特性が主として挙げられる。
【0003】
これらを満たすものとして、本出願人は、先に希土類元素(Ln)、Al、CaおよびTiを含有する複合酸化物からなる比誘電率が34〜46と高く、Q値が20000以上の誘電体磁器組成物を提案した(特開平6−76633号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記LnAlCaTi系誘電体磁器組成物では、高比誘電率、高Q値を有するものの、その製造工程において比誘電率εr、Q値及び共振周波数の温度係数τfの値がばらつき、これらを安定に制御することが困難であるという課題があった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて完成されたもので、その目的は比誘電率εrが大きく、高Q値であり、かつ比誘電率εr、Q値及び共振周波数の温度係数τfの値のばらつきが小さく、安定に制御することができる誘電体磁器組成物、誘電体磁器の製造方法並びに誘電体共振器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体磁器の製造方法は、LnAlO (x+3)/2 (Ln:希土類元素、3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末と、RTiO (Rは、少なくともSrを含むアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末とを混合、粉砕し 、成形した後、焼成するとともに、前記金属元素によるモル比による組成式をaLn ・bAl ・cMO・dBaO・eTiO 2( 但し、Mは、Sr、あるいはSrとCa、3≦x≦4)で表した時、前記a、b、c、d、eが、0.056≦a≦0.450 0.056≦b≦0.450 0.100≦c≦0.500 0≦d≦0.100 0.100<e<0.470 0.75≦b/a≦1.25 0.75≦e/(c+d)≦1.25 a+b+c+d+e=1を満足することを特徴とする。
【0007】
【作用】
本発明の誘電体磁器の製造方法によれば、比誘電率εrが大きく、高Q値であり、かつ、比誘電率εr、Q値及び共振周波数の温度係数τfの値のばらつきが小さく、安定に制御することができる磁器を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明における誘電体磁器の製造方法によれば、誘電体特性のばらつきを小さくするためには、誘電体磁器組成物中の主結晶相を制御することが重要であるとの観点に基づくものである。
なお、本発明の磁器組成物は、粉末であっても、特定形状に成形後、焼成されたバルク体(磁器)であってもよい。
【0009】
即ち、本発明の誘電体磁器の製造方法は、LnAlO (x+3)/2 (Ln:希土類元素、3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末と、RTiO (Rは、少なくともSrを含むアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末とを混合、粉砕し、成形した後、焼成するとともに、前記金属元素によるモル比による組成式をaLn ・bAl ・cMO・dBaO・eTiO (但し、Mは、Sr、あるいはSrとCa、3≦x≦4)で表した時、前記a、b、c、d、eが、0.056≦a≦0.450 0.056≦b≦0.450
0.100≦c≦0.500 0≦d≦0.100 0.100<e<0.470 0.75≦b/a≦1.25 0.75≦e/(c+d)≦1.25 a+b+c+d+e=1を満足することを特徴とするものである。
【0010】
上記主結晶相は、磁器組成物をX線回折で分析することによって測定することができる。
本発明において、ペロブスカイト型結晶相を主結晶相とするとは、X線回折による前記固溶体からなる結晶相の主ピークが、他の結晶相の主ピークよりも高いことを意味し、特に、実質的に、上記ペロブスカイト型結晶相のみからなることが望ましい。
特に、このペロブスカイト型結晶相は、少なくともLnAlO(x+3)/2(3≦x≦4)と、RTiO(Rは、少なくともSrを含むアルカリ土類元素)との固溶体からなる(Ln,R)(Al,Ti)Oで表されるものであることが望ましい。
【0011】
各金属元素量を上記の範囲に限定した理由は以下の通りである。
即ち、0.056≦a≦0.450としたのは、a<0.056の場合はτfが正に大きくなったり、Q値が低下したりするからであり、a>0.450の場合は比誘電率εrが低下したり、Q値が低下したり、τfが負に大きくなったりするからである。
特に、0.078≦a≦0.325が好ましい。
【0012】
0.056≦b≦0.450としたのは、b<0.056の場合はQ値が低下したり、τfが正に大きくなるからであり、b>0.450の場合はQ値が低下するためである。
特に、0.078≦b≦0.325が好ましい。
【0013】
0.100≦c≦0.500としたのは、c<0.100の場合はQ値が低下したり、τfが負に大きくなったりするからであり、c>0.500の場合はτfが正に大きくなったり、Q値が低下したりするからである。
特に、0.250≦c≦0.47が好ましい。
【0014】
0≦d≦0.100としたのは、d>0.100であるとQ値が低下するからである。
【0015】
0.100<e<0.470としたのは、e≦0.100の場合はτfが負に大きくなったり、Q値が低下したりするからでり、e≧0.470の場合はτfが正に大きくなったり、Q値が低下したりするからである。
特に、0.250≦e≦0.422が好ましい。
【0016】
0.75≦b/a≦1.25としたのは、b/a<0.75であるとQ値が低下するからであり、b/a>1.25であるとQ値が低下するからである。
特に、0.80≦b/a≦1.20が望ましい。
【0017】
0.75≦e/(c+d)≦1.25としたのは、e/(c+d)<0.75であるとQ値が低下するからであり、e/(c+d)>1.25であるとQ値が低下するからである。
特に0.80≦e/(c+d)≦1.20が望ましい。
【0018】
本発明によれば、上記の誘電体磁器の製造方法において、金属元素として少なくともLa、Al、Sr及びTiを含有する複合酸化物からなり、モル比による組成式をaLa・bAl・cSrO・eTiOで表した時、前記a、b、c、eが、0.1061≦a≦0.2162 0.1050≦b≦0.2086 0.3040≦c≦0.4185 0.2747≦e≦0.4373 0.75≦b/a≦1.25 0.75≦e/c≦1.25 a+b+c+e=1を満足するとともに、LaAlOとSrTiOとの固溶体を主結晶相とする場合には、さらに高いQ値を達成することができる。
【0019】
かくして、本発明の誘電体磁器の製造方法は、比誘電率εrが大きく、高Q値であり、かつ、比誘電率εr、Q値及び共振周波数の温度係数τfの値のばらつきが小さく、安定に制御可能なものとなるという作用効果を有する。
【0020】
本発明の誘電体磁器の製造方法としては、誘電体磁器を形成する複数の金属元素の酸化物粉末を組み合わせて混合した混合物を一旦仮焼、粉砕した後、それらを再度混合し、成形、焼成する方法が、誘電体磁器における金属酸化物の固溶化を促進し、結晶相の単一化を図る上で望ましい。
【0021】
即ち、希土類元素及びAlを含有するLnAlO(x+3)/2(3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末と、RTiO(Rは、少なくともSrを含有するアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末とを混合し、成形した後、焼成する。
つまり、希土類元素酸化物とAlの酸化物との混合物を仮焼、粉砕した仮焼粉末と、SrOを少なくとも含むアルカリ土類金属酸化物とTiOとの混合物を仮焼、粉砕した仮焼粉末とを、混合し、所定形状に成形後、焼成する。
【0022】
かかる製造方法によって、上記のLnAlO(x+3)/2と、RTiO(Rは、少なくともSrを含有するアルカリ土類元素)との固溶体、即ち、(Ln,R)(Al,Ti)Oで表されるペロブスカイト型結晶を主結晶相とする、εr、Q値及びτfの特性値のばらつきの小さい誘電体磁器を得ることができる。
なお、アルカリ土類元素としては、Sr以外に、Ca、Baが挙げられる。
【0023】
本発明の製造方法によって、上記特性値のばらつきを小さくできる理由は以下のように考えられる。
【0024】
一般に、誘電体磁器組成物の素原料には不純物や水等が含まれている。
しかも、製造工程中で溶媒にイオンとして溶出したり、スラリー中で沈降したり、スプレードライ中に重い元素が排出されたりすることによって、組成変化が生じる。
そのため、いくら高精度に調合しても、Ln、Al、Sr、Ca、Ba、Tiの各成分の比率を正確に制御することは困難であり、これにより特性値にばらつきが生じる。
【0025】
これに対し、本発明の誘電体磁器の製造方法は、上記の組み合わせによって作製された仮焼粉末を混合することによって、各成分の比率を高精度に制御することができ、その結果、特性値のばらつきを小さくすることができるものと推察される。
【0026】
本発明の誘電体磁器の製造方法は、より具体的には、以下の工程(1)〜(6)から成る。
【0027】
(1)出発原料として、高純度の、少なくとも1種の希土類元素(Ln)酸化物(Ln)、酸化アルミニウム(Al)の各粉末を用いて、これを所定の割合、特に0.75≦Al/Ln≦1.25となるように秤量後、純水を加え、この混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで1〜100時間、ジルコニアボール等を使用したボールミルにより湿式混合及び粉砕を行う。
【0028】
(2)この混合物を乾燥後、1000〜1300℃で1〜10時間仮焼後、粉砕して、LnAlO(x+3)/2(Ln:希土類元素、3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末を得る。
【0029】
(3)同様に、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムなどの熱処理によってアルカリ土類(R)の酸化物(RO)を生成し得るアルカリ土類金属の炭酸塩、及び酸化チタン(TiO)の各粉末を用いて、前述したような所望の割合、特に、0.75≦TiO/RO≦1.25となるように秤量後、純水を加え、混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで1〜100時間、ジルコニアボール等を使用したボールミルにより湿式混合及び粉砕を行う。
【0030】
(4)この混合物を乾燥後、1000〜1300℃で1〜10時間仮焼後、粉砕して、RTiO(Rは、少なくともSrを含有するアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末を得る。
【0031】
(5)次に、得られたLnAlO(x+3)/2を主結晶相とする仮焼粉末と、RTiOを主結晶相とする仮焼粉末を所定の割合で混合し、この混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで1〜100時間、ジルコニアボール等を使用したボールミルにより湿式混合及び粉砕を行う。
【0032】
(6)更に、3〜10重量%の成形用の有機バインダーを加えてから脱水し、その後、公知の例えばスプレードライ法等により造粒または整粒し、得られた造粒体又は整粒粉体を公知の例えば金型プレス法、冷間静水圧プレス法、押し出し成形法等により任意の形状に成形する。
【0033】
(7)上記のようにして作製した成形体を1400〜1700℃の温度で1〜10時間大気中において焼成することにより、LnAlO(x+3)/2、RTiO(Rは、少なくともSrを含有するアルカリ土類元素)との固溶体を主結晶相とする誘電体磁器を作製することができる。
【0034】
特に、本発明の誘電体磁器の製造方法によれば、実質的に結晶相がLnAlO(x+3)/2と、RTiO(Rは、少なくともSrを含むアルカリ土類金属)との固溶体からなる(Ln、R)(Al、Ti)Oからなるペロブスカイト型結晶相による単一相から構成されることにより、比誘電率εr、Q値、τfの安定性に優れた誘電体磁器を作製できる。
【0035】
本発明において、用いられる希土類元素(Ln)としては、Y、La、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Nd等である。
これらの希土類元素(Ln)の酸化物の形態としては、Lnx(3≦x≦4)のものが挙げられる。
希土類元素としては、特に、Y、La、Sm、Gd、Dy、Er、Yb、Ndが好ましく、さらには、La、Ndが特に望ましい。
【0036】
更に、本発明の本発明の誘電体磁器の製造方法によれば、上記の誘電体磁器組成物を主成分として、これにZnO、NiO、SnO、Co、ZrO、WO、LiCO、RbCO、Sc、V、CuO、SiO、MgCO、Cr、B、GeO、Sb、Nb、Ta等を添加しても良い。
これらは、その添加成分にもよるが、主成分100重量部に対して6重量部以下の割合で添加することができる。
【0037】
また、本発明の誘電体磁器の製造方法は、特に誘電体共振器の誘電体磁器として最も好適に用いられる。
図1に、TEモード型の誘電体共振器の概略図を示した。
図1の誘電体共振器は、金属ケース1内壁の相対する両側に入力端子2及び出力端子3を設け、これらの入出力端子2、3の間に上記誘電体磁器組成物からなる誘電体磁器4を配置して構成される。
このようなTEモード型誘電体共振器は、入力端子2からマイクロ波が入力され、マイクロ波は誘電体磁器4と自由空間との境界の反射によって誘電体磁器4内に閉じこめられ、特定の周波数で共振を起こす。
この信号が出力端子3と電磁界結合して出力される。
【0038】
また、図示しないが、本発明の本発明の誘電体磁器の製造方法による誘電体磁器組成物を、TEMモードを用いた同軸型共振器やストリップ線路共振器、TMモードの誘電体磁器共振器、その他の共振器に適用して良いことは勿論である。
更には、入力端子2及び出力端子3を誘電体磁器4に直接設けても誘電体共振器を構成できる。
【0039】
上記誘電体磁器4は、本発明の誘電体磁器の製造方法による誘電体磁器組成物からなる所定形状の共振媒体であるが、その形状は直方体、立方体、板状体、円板、円柱、多角柱、その他共振が可能な立体形状であればよい。
また、入力される高周波信号の周波数は100MHz〜300GHz程度であり、共振周波数としては200MHz〜100GHz程度が実用上好ましい。
【0040】
かくして、本発明の誘電体磁器の製造方法を用いることにより、無負荷Q、共振周波数の安定性、共振周波数の温度安定性を向上することができる。
【0041】
【実施例】
(実施例1)前述した第2の製造方法に基づき、以下の工程(1)〜(7)で誘電体磁器を作製した。
【0042】
(1)出発原料として純度99%以上の希土類元素(Ln)酸化物Ln(3≦x≦4)、具体的にはY、La、CeO、Pr11、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Ndの各粉末と、酸化アルミニウム(Al)の粉末を用い、それらを表1のモル比の割合となるように秤量後、純水を加え混合し、この混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで、ボ−ルミルにより約20時間湿式混合し、粉砕を行った。
【0043】
(2)この混合物を乾燥後、1200℃で2時間仮焼後、粉砕して、平均粒径が0.4〜1.5μmのLnAlO(x+3)/2(3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末Aを得た。
【0044】
(3)同様に、炭酸カルシウム(CaCO)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸バリウム(BaCO)、酸化チタン(TiO)の各粉末を用い、それらを表1のモル比の割合となるように秤量後、純水を加え混合し、この混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで、ボールミルにより約20時間湿式混合し、粉砕を行った。
【0045】
(4)この混合物を乾燥後、1200℃で2時間仮焼後、粉砕して、平均粒径が2.5〜10μmのRTiO(Rは、少なくともSrを含有するアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末Bを得た。
【0046】
(5)上記(2)の仮焼粉末Aと、上記(4)の仮焼粉末Bとを混合物に純水を加え混合し、この混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで、ボールミルにより約20時間湿式混合し、粉砕を行った。
【0047】
(6)更に、得られたスラリーに5重量%の成形用有機バインダを加え、スプレードライにより整粒した。
【0048】
(7)得られた整粒粉体を約1ton/cmの圧力で円板状に成形し、1400〜1700℃の温度で2時間大気中において焼成して誘電体磁器を作製した。
得られた磁器に対して、X線回折測定を行った結果、いずれもLnAlO(x+3)/2及びRTiOの固溶体からなるペロブスカイト型結晶相を主結晶相とするものであった。
【0049】
そして、得られた磁器の円板部(主面)を平面研磨し、アセトン中で超音波洗浄し、150℃で1時間乾燥した後、円柱共振器法により測定周波数3.5〜4.5GHzで比誘電率εr 、Q値、共振周波数の温度係数τfを各30個測定し平均値を計算した。
Q値は、マイクロ波誘電体において一般に成立する(Q値)×(測定周波数f)=(一定)の関係から、1GHzでのQ値に換算した。
共振周波数の温度係数τfは、−40〜85℃の範囲で測定した。
【0050】
上記と同じ出発原料を用いて上記と同じ実験を30回行ない、各ロットの比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τfの平均値を用いて、30ロットの比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τfのそれぞれの標準偏差σを,σ={Σ(w−y)2/(n−1)}1/2によって計算した。
【0051】
ここで、wは各ロットの30個の試料のεrの平均値、又はQfの平均値、又はτfの平均値、yは各ロットのεrの平均値の合計を30で割った値、又は各ロットのQfの平均値の合計を30で割った値、又は各ロットのτfの平均値の合計を30で割った値であり、n=30とした。
結果を表1〜表3に示す。
【0052】
一方、比較例として、希土類元素酸化物Ln(3≦x≦4)、酸化アルミニウム(Al)、炭酸カルシウム(CaCO)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸バリウム(BaCO)、酸化チタン(TiO)の各粉末を同時に混合し、粉砕、乾燥、仮焼、整粒、焼成、研磨して、誘電体磁器を作製し、得られた誘電体磁器についても同様の試験を行った。
結果は、表2の試料No.40〜55、表3の試料No.83〜87に示した。
【0053】
【表1】

Figure 0003974723
【0054】
【表2】
Figure 0003974723
【0055】
【表3】
Figure 0003974723
【0056】
また、上記の製造過程でX線回折測定の変化を調べ、その一例として試料No.1、10について図2〜図6に示した。
まず、仮焼によって作製した仮焼粉末Aと、仮焼粉末BのX線回折チャートを図2、図3に示した。
図2から明らかなように、仮焼粉末Aは、LaAlOを主結晶相とする粉末であり、図3から明らかなように、仮焼粉末Bは、SrTiOを主結晶相とする粉末であることがわかる。
【0057】
次に、上記の仮焼粉末Aと仮焼粉末Bを試料No.1、No.10の組成で混合した混合粉末のX線回折チャートを図4と図5にそれぞれ示した。
そして、その混合粉末を用いて焼成した後の誘電体磁器のX線回折チャートを図6、図7に示した。
図6、図7の結果から明らかなように、LaAlOとSrTiOの各ピーク位置の中間に、両者の固溶体によるピークが検出され、(La,Sr)(Al、Ti)Oのペロブスカイト型結晶相による単一結晶相からなることがわかる。
【0058】
表1〜表3の結果から明らかなように、各成分の組成比が本発明の範囲内のもの(No.1〜28)は、比誘電率εrが30以上、1GHzに換算した時のQ値が20000以上、τfが±30(ppm/℃)以内、かつεr、Qf及び共振周波数の温度係数τfの標準偏差がそれぞれ0.3以内、3000以内、0.7ppm/℃以内の優れた誘電特性が得られた。
【0059】
一方、本発明の組成範囲外の誘電体磁器組成(No.29〜39、76〜82)は、εrが低いか又はQ値が低いか、又はτfの絶対値が30を超えていた。
【0060】
また、同時混合したNo.40〜55、83〜87では、εr、Q値及びτfの平均値は上記本発明品と同等であったが、εrの標準偏差σが1以上、τfの標準偏差σが2ppm/℃以上とばらつきが大きく、一部の比較例ではQfの標準偏差σが3000を越えるものがあり、ばらつきが大きかった。
【0061】
特に、本発明品の中でも、0.1061≦a≦0.2162、0.1050≦b≦0.2086、0.3040≦c≦0.4185、0.2747≦e≦0.4373、0.75≦b/a≦1.25、0.75≦e/c≦1.25の試料No.56〜75は、1GHzに換算した時のQf値が40000以上の優れた誘電特性が得られた。
【0062】
(実施例2)実施例1の表1、表2に示す磁器組成物の仮焼粉末を表4に示す重量比率で混合した後、実施例1と同様に成形、焼成、研磨し、30個の試料の誘電特性の測定等を行い、実施例1と同様に実験を30回行ない、誘電特性の標準偏差σを計算した。
【0063】

【表4】
Figure 0003974723
【0064】
その結果、試料No.88〜99のいずれも比誘電率εrが30以上、1GHzに換算した時のQ値が20000以上が得られ、表4から明らかなように、εr、Qf及びτfの標準偏差σが、それぞれ0.2以内、1000以内、0.2ppm/℃以内と、実施例1よりもさらにばらつきを小さくすることができた。
【0065】
また、これによって得られた誘電体磁器のX線回折測定を行ったところ、いずれもペロブスカイト型結晶相による単一結晶相からなるものであった。
【0066】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、LnAlO(x+3)/2(Ln:希土類元素、3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末と、RTiO(Rは、少なくともSrを含むアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末とを混合、粉砕し、成形した後、焼成するとともに、前記金属元素によるモル比による組成式をaLn・bAl・cMO・dBaO・eTiO(但し、Mは、Sr、あるいはSrとCa、3≦x≦4)で表した時、前記a、b、c、d、eが、0.056≦a≦0.450 0.056≦b≦0.450 0.100≦c≦0.500 0≦d≦0.100 0.100<e<0.470 0.75≦b/a≦1.25 0.75≦e/(c+d)≦1.25 a+b+c+d+e=1を満足することにより、高周波領域において高い比誘電率εr及び高いQ値を得ることができ、かつεr、Q値、τfのばらつきを小さくできる。
これにより、マイクロ波やミリ波領域において使用される共振器用材料やMIC用誘電体基板材料、誘電体導波路、誘電体アンテナ、その他の各種電子部品等に適用することができ、特に、誘電体共振器として用いた場合に無負荷Q及び共振周波数の安定性の向上することができ、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体磁器の製造方法による誘電体共振器を示す概略図である。
【図2】本発明の実施例におけるLaAlO仮焼粉末のX線回折チャートである。
【図3】本発明の実施例におけるSrTiO仮焼粉末のX線回折チャートである。
【図4】本発明の実施例(試料No.1)におけるLaAlO仮焼粉末とSrTiO仮焼粉末との混合粉末のX線回折チャートである。
【図5】本発明の実施例(試料No.10)におけるLaAlO仮焼粉末とSrTiO仮焼粉末との混合粉末のX線回折チャートである。
【図6】本発明の実施例(試料No.1)における誘電体磁器のX線回折チャートである。
【図7】本発明の実施例(試料No.10)における誘電体磁器のX線回折チャートである。
【符号の説明】
1:金属ケース
2:入力端子
3:出力端子
4:誘電体磁器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention stably controls the relative permittivity εr, the sharpness Q value of the resonator, and the temperature coefficient τf in a high frequency region such as a microwave and a millimeter wave, and a dielectric ceramic composition having a small variation in manufacturing characteristics. With respect to dielectric resonators, for example, various resonator materials used in the high frequency region, dielectric substrate materials for MIC (Monolithic IC), dielectric waveguide materials, dielectric ceramics used for multilayer ceramic capacitors, etc. The present invention relates to a composition, a method for manufacturing a dielectric ceramic, and a dielectric resonator.
[0002]
[Prior art]
Dielectric ceramics are widely used in dielectric resonators, dielectric substrates for MICs, waveguides, and the like in high frequency regions such as microwaves and millimeter waves.
The required characteristics are as follows: (1) The wavelength of the electromagnetic wave propagating in the dielectric is shortened to 1 / εr 1/2, so that the relative permittivity is large for the demand for miniaturization, (2) The dielectric loss in the high frequency region is small, that is, the Q value is high, (3) the change of the resonance frequency with respect to the temperature is small, that is, the temperature dependence of the relative dielectric constant εr is small and stable. Three characteristics are mainly mentioned.
[0003]
In order to satisfy these requirements, the present applicant has previously described a dielectric having a high relative dielectric constant of 34 to 46 made of a complex oxide containing rare earth elements (Ln), Al, Ca and Ti, and a Q value of 20000 or more. A porcelain composition was proposed (see JP-A-6-76633).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the LnAlCaTi dielectric ceramic composition has a high relative dielectric constant and a high Q value, the values of the relative dielectric constant εr, the Q value, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency vary in the manufacturing process, and these are stabilized. However, there is a problem that it is difficult to control.
[0005]
The present invention has been completed in view of the above circumstances, and its purpose is that the relative permittivity εr is large, the Q value is high, and the relative permittivity εr, the Q value, and the variation of the temperature coefficient τf of the resonance frequency are varied. It is an object of the present invention to provide a dielectric ceramic composition, a dielectric ceramic manufacturing method, and a dielectric resonator that can be stably controlled.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The dielectric ceramic manufacturing method of the present invention includes a calcined powder having a main crystal phase of LnAlO (x + 3) / 2 (Ln: rare earth element, 3 ≦ x ≦ 4), and RTiO 3 (R contains at least Sr). The calcined powder having an alkaline earth element) as the main crystal phase is mixed, pulverized , molded, fired, and the composition formula based on the molar ratio of the metal elements is aLn 2 O x · bAl 2 O 3 · cMO・ DBaO.eTiO 2 ( where M is Sr, or Sr and Ca, 3 ≦ x ≦ 4), a, b, c, d, e are 0.056 ≦ a ≦ 0.450 0.056 ≦ b ≦ 0.450 0.100 ≦ c ≦ 0.500 0 ≦ d ≦ 0.100 0.100 <e <0.470 0.75 ≦ b / a ≦ 1.25 0.75 ≦ e /(C+d)≦1.25 satisfying a + b + c + d + e = 1 That.
[0007]
[Action]
According to the method for manufacturing a dielectric ceramic of the present invention, the relative dielectric constant εr is large, the Q value is high, the relative dielectric constant εr, the Q value, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency are small and stable. Ru can be obtained ceramics can be controlled.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The dielectric ceramic manufacturing method of the present invention is based on the viewpoint that it is important to control the main crystal phase in the dielectric ceramic composition in order to reduce the variation in dielectric characteristics. is there.
The porcelain composition of the present invention may be a powder or a bulk body (porcelain) that is fired after being molded into a specific shape.
[0009]
That is, the method for manufacturing a dielectric ceramic according to the present invention includes a calcined powder having LnAlO (x + 3) / 2 (Ln: rare earth element, 3 ≦ x ≦ 4) as a main crystal phase, and RTiO 3 (R is at least Sr And calcining powder having a main crystal phase as a main crystal phase is mixed, pulverized, molded, fired, and the composition formula by molar ratio of the metal elements is aLn 2 O x · bAl 2 O 3 CMO · dBaO · eTiO 2 (where M is Sr, or Sr and Ca, 3 ≦ x ≦ 4), a, b, c, d, e are 0.056 ≦ a ≦ 0 .450 0.056 ≦ b ≦ 0.450
0.100 ≦ c ≦ 0.500 0 ≦ d ≦ 0.100 0.100 <e <0.470 0.75 ≦ b / a ≦ 1.25 0.75 ≦ e / (c + d) ≦ 1.25 a + b + c + d + e = 1 is satisfied.
[0010]
The main crystal phase can be measured by analyzing the porcelain composition by X-ray diffraction.
In the present invention, the term “perovskite-type crystal phase as a main crystal phase” means that the main peak of the crystal phase composed of the solid solution by X-ray diffraction is higher than the main peaks of other crystal phases, In addition, it is desirable to consist only of the perovskite crystal phase.
In particular, the perovskite crystal phase is made of a solid solution of at least LnAlO (x + 3) / 2 (3 ≦ x ≦ 4) and RTiO 3 (R is an alkaline earth element containing at least Sr) (Ln, R). It is desirable that it is represented by (Al, Ti) O 3 .
[0011]
The reason why the amount of each metal element is limited to the above range is as follows.
That is, 0.056 ≦ a ≦ 0.450 is set because τf increases positively or Q value decreases when a <0.056, and when a> 0.450. This is because the relative dielectric constant εr decreases, the Q value decreases, and τf increases negatively.
In particular, 0.078 ≦ a ≦ 0.325 is preferable.
[0012]
The reason why 0.056 ≦ b ≦ 0.450 is set is that when b <0.056, the Q value decreases or τf increases positively, and when b> 0.450, the Q value decreases. It is because it falls.
In particular, 0.078 ≦ b ≦ 0.325 is preferable.
[0013]
The reason for setting 0.100 ≦ c ≦ 0.500 is that when c <0.100, the Q value decreases or τf increases negatively, and when c> 0.500, τf This is because the value of Q becomes larger or the Q value decreases.
In particular, 0.250 ≦ c ≦ 0.47 is preferable.
[0014]
The reason why 0 ≦ d ≦ 0.100 is set is that the Q value decreases when d> 0.100.
[0015]
The reason for setting 0.100 <e <0.470 is that when e ≦ 0.100, τf increases negatively or the Q value decreases, and when e ≧ 0.470, τf This is because the value of Q becomes larger or the Q value decreases.
In particular, 0.250 ≦ e ≦ 0.422 is preferable.
[0016]
The reason why 0.75 ≦ b / a ≦ 1.25 is set is that the Q value decreases when b / a <0.75, and the Q value decreases when b / a> 1.25. Because.
In particular, 0.80 ≦ b / a ≦ 1.20 is desirable.
[0017]
The reason why 0.75 ≦ e / (c + d) ≦ 1.25 is set is that when e / (c + d) <0.75, the Q value decreases, and e / (c + d)> 1.25. This is because the Q value decreases.
In particular, 0.80 ≦ e / (c + d) ≦ 1.20 is desirable.
[0018]
According to the present invention, in the above method for manufacturing a dielectric ceramic, it is composed of a complex oxide containing at least La, Al, Sr, and Ti as metal elements, and the composition formula by molar ratio is expressed as aLa 2 O 3 .bAl 2 O. When represented by 3 · cSrO · eTiO 2 , the a, b, c and e are 0.1061 ≦ a ≦ 0.2162 0.1050 ≦ b ≦ 0.2086 0.3040 ≦ c ≦ 0.4185. 2747 ≦ e ≦ 0.4373 0.75 ≦ b / a ≦ 1.25 0.75 ≦ e / c ≦ 1.25 a + b + c + e = 1 is satisfied, and a solid solution of LaAlO 3 and SrTiO 3 is used as the main crystal phase. In this case, a higher Q value can be achieved.
[0019]
Thus, the dielectric ceramic manufacturing method of the present invention has a large relative dielectric constant εr, a high Q value, a small variation in the relative dielectric constant εr, the Q value, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency, and is stable. This has the effect of being controllable.
[0020]
As a method for producing a dielectric ceramic according to the present invention, a mixture obtained by combining and mixing oxide powders of a plurality of metal elements forming a dielectric ceramic is temporarily calcined and pulverized, then mixed again, and molded and fired. This method is desirable in order to promote solid solution of the metal oxide in the dielectric ceramic and to unitize the crystal phase.
[0021]
That is, a calcined powder having a main crystal phase of LnAlO (x + 3) / 2 (3 ≦ x ≦ 4) containing a rare earth element and Al, and RTiO 3 (R is an alkaline earth element containing at least Sr). The calcined powder as the main crystal phase is mixed, molded, and fired.
That is, a calcined powder obtained by calcining and pulverizing a mixture of a rare earth element oxide and an Al oxide, and a calcined powder obtained by calcining and crushing a mixture of an alkaline earth metal oxide containing at least SrO and TiO 2. Are mixed, formed into a predetermined shape, and then fired.
[0022]
By such a manufacturing method, a solid solution of the above LnAlO (x + 3) / 2 and RTiO 3 (R is an alkaline earth element containing at least Sr), that is, (Ln, R) (Al, Ti) O 3 It is possible to obtain a dielectric ceramic having a characteristic value of εr, Q value, and τf with a perovskite type crystal as a main crystal phase.
In addition to Sr, examples of alkaline earth elements include Ca and Ba.
[0023]
The reason why the variation in the characteristic value can be reduced by the manufacturing method of the present invention is considered as follows.
[0024]
In general, the raw material of the dielectric ceramic composition contains impurities, water, and the like.
In addition, the composition changes due to elution as ions in the solvent during the production process, sedimentation in the slurry, and discharge of heavy elements during spray drying.
For this reason, it is difficult to accurately control the ratio of each component of Ln, Al, Sr, Ca, Ba, and Ti, regardless of how highly accurate they are prepared. This causes variations in characteristic values.
[0025]
On the other hand, the dielectric ceramic manufacturing method of the present invention can control the ratio of each component with high accuracy by mixing the calcined powder produced by the above combination. It is inferred that the variation in the size can be reduced.
[0026]
More specifically, the method for manufacturing a dielectric ceramic according to the present invention includes the following steps (1) to (6).
[0027]
(1) As a starting material, high-purity, at least one kind of rare earth element (Ln) oxide (Ln 2 O 3 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powders are used in a predetermined ratio, In particular, after weighing so that 0.75 ≦ Al 2 O 3 / Ln 2 O 3 ≦ 1.25, pure water is added, and 1 to 100 hours until the average particle size of the mixed raw material becomes 2.0 μm or less, Wet mixing and pulverization are performed by a ball mill using zirconia balls.
[0028]
(2) This mixture is dried, calcined at 1000 to 1300 ° C. for 1 to 10 hours, and then pulverized to make LnAlO (x + 3) / 2 (Ln: rare earth element, 3 ≦ x ≦ 4) as the main crystal phase. A calcined powder is obtained.
[0029]
(3) Similarly, an alkaline earth metal carbonate capable of producing an alkaline earth (R) oxide (RO) by heat treatment such as calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate, and titanium oxide (TiO 2 ). Using each powder, after weighing so that the desired ratio as described above, in particular, 0.75 ≦ TiO 2 /RO≦1.25, pure water is added, and the average particle size of the mixed raw material is 2.0 μm. Wet mixing and pulverization are performed by a ball mill using zirconia balls or the like for 1 to 100 hours until the following.
[0030]
(4) The mixture is dried, calcined at 1000 to 1300 ° C. for 1 to 10 hours, pulverized, and calcined with RTiO 3 (R is an alkaline earth element containing at least Sr) as a main crystal phase. Obtain a powder.
[0031]
(5) Next, the calcined powder having LnAlO (x + 3) / 2 as the main crystal phase and the calcined powder having RTiO 3 as the main crystal phase are mixed at a predetermined ratio, and the average of the mixed raw materials Wet mixing and pulverization are performed by a ball mill using zirconia balls or the like for 1 to 100 hours until the particle size becomes 2.0 μm or less.
[0032]
(6) Further, 3 to 10% by weight of an organic binder for molding is added and then dehydrated, and then granulated or sized by a known method such as spray drying, and the obtained granulated product or sized powder. The body is molded into an arbitrary shape by a known method such as a die pressing method, a cold isostatic pressing method, an extrusion molding method, or the like.
[0033]
(7) By firing the molded body produced as described above in the atmosphere at a temperature of 1400 to 1700 ° C. for 1 to 10 hours, LnAlO (x + 3) / 2 , RTiO 3 (R contains at least Sr) Dielectric porcelain having a main crystal phase of a solid solution with an alkaline earth element) can be produced.
[0034]
In particular, according to the method for manufacturing a dielectric ceramic of the present invention, the crystal phase is substantially composed of a solid solution of LnAlO (x + 3) / 2 and RTiO 3 (R is an alkaline earth metal containing at least Sr) ( By being composed of a single phase of a perovskite type crystal phase composed of Ln, R) (Al, Ti) O 3 , a dielectric ceramic excellent in stability of relative permittivity εr, Q value, and τf can be manufactured.
[0035]
In the present invention, rare earth elements (Ln) used are Y, La, Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb, Nd, and the like.
Examples of the oxide form of these rare earth elements (Ln) include Ln 2 O x (3 ≦ x ≦ 4).
As the rare earth element, Y, La, Sm, Gd, Dy, Er, Yb, and Nd are particularly preferable, and La and Nd are particularly desirable.
[0036]
Furthermore, according to the method for producing a dielectric ceramic of the present invention, the above-mentioned dielectric ceramic composition is used as a main component, ZnO, NiO, SnO 2 , Co 3 O 4 , ZrO 2 , WO 3 , LiCO 3 , Rb 2 CO 3 , Sc 2 O 3 , V 2 O 5 , CuO, SiO 2 , MgCO 3 , Cr 2 O 3 , B 2 O 3 , GeO 2 , Sb 2 O 5 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 or the like may be added.
These may be added at a ratio of 6 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the main component, although depending on the additive component.
[0037]
The method for manufacturing a dielectric ceramic according to the present invention is most preferably used particularly as a dielectric ceramic for a dielectric resonator.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a TE mode type dielectric resonator.
The dielectric resonator shown in FIG. 1 is provided with an input terminal 2 and an output terminal 3 on opposite sides of an inner wall of a metal case 1, and a dielectric ceramic made of the above dielectric ceramic composition between the input / output terminals 2 and 3. 4 is arranged.
In such a TE mode type dielectric resonator, a microwave is input from the input terminal 2, and the microwave is confined in the dielectric ceramic 4 by reflection at the boundary between the dielectric ceramic 4 and the free space, and has a specific frequency. Causes resonance.
This signal is electromagnetically coupled to the output terminal 3 and output.
[0038]
Although not shown, the dielectric ceramic composition according to the method for manufacturing a dielectric ceramic according to the present invention includes a coaxial resonator using a TEM mode, a stripline resonator, a TM mode dielectric ceramic resonator, Of course, it may be applied to other resonators.
Furthermore, a dielectric resonator can also be configured by providing the input terminal 2 and the output terminal 3 directly on the dielectric ceramic 4.
[0039]
The dielectric ceramic 4 is a resonance medium having a predetermined shape made of a dielectric ceramic composition according to the method of manufacturing a dielectric ceramic of the present invention. The shape of the dielectric ceramic 4 is a rectangular parallelepiped, a cube, a plate, a disk, a cylinder, A rectangular column or any other solid shape that can resonate may be used.
The frequency of the input high frequency signal is about 100 MHz to 300 GHz, and the resonance frequency is preferably about 200 MHz to 100 GHz in practice.
[0040]
Thus, by using the dielectric ceramic manufacturing method of the present invention, the no-load Q, the resonance frequency stability, and the resonance frequency temperature stability can be improved.
[0041]
【Example】
Example 1 A dielectric ceramic was produced in the following steps (1) to (7) based on the second manufacturing method described above.
[0042]
(1) Rare earth element (Ln) oxide Ln 2 O x (3 ≦ x ≦ 4) having a purity of 99% or more as a starting material, specifically Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Pr 6 O 11 , each powder of Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Er 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Nd 2 O 3 , and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) After using powders and weighing them so as to have the molar ratio shown in Table 1, pure water was added and mixed, and about 20 hours by a ball mill until the average particle size of the mixed raw material became 2.0 μm or less. Wet mixed and pulverized.
[0043]
(2) This mixture was dried, calcined at 1200 ° C. for 2 hours, and then pulverized to produce LnAlO (x + 3) / 2 (3 ≦ x ≦ 4) having an average particle size of 0.4 to 1.5 μm as the main crystal A calcined powder A as a phase was obtained.
[0044]
(3) Similarly, calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), and titanium oxide (TiO 2 ) powders are used, and the molar ratios in Table 1 are used. After weighing, pure water was added and mixed, and the mixture was wet-mixed by a ball mill for about 20 hours until the average particle size of the mixed raw material became 2.0 μm or less, and pulverized.
[0045]
(4) This mixture is dried, calcined at 1200 ° C. for 2 hours, pulverized, and mainly RTiO 3 having an average particle diameter of 2.5 to 10 μm (R is an alkaline earth element containing at least Sr). A calcined powder B as a crystal phase was obtained.
[0046]
(5) The calcined powder A of (2) and the calcined powder B of (4) above are mixed with pure water and mixed until the average particle size of the mixed raw material is 2.0 μm or less. The mixture was wet-mixed for about 20 hours by a ball mill and pulverized.
[0047]
(6) Further, 5% by weight of an organic binder for molding was added to the obtained slurry, and the particle size was adjusted by spray drying.
[0048]
(7) The obtained granulated powder was shaped into a disk shape at a pressure of about 1 ton / cm 2 and fired in the atmosphere at a temperature of 1400-1700 ° C. for 2 hours to produce a dielectric ceramic.
As a result of performing X-ray diffraction measurement on the obtained porcelain, the main crystal phase was a perovskite crystal phase composed of a solid solution of LnAlO (x + 3) / 2 and RTiO 3 .
[0049]
And the disk part (main surface) of the obtained porcelain was surface-polished, ultrasonically cleaned in acetone, dried at 150 ° C. for 1 hour, and then measured at a frequency of 3.5 to 4.5 GHz by a cylindrical resonator method. The relative dielectric constant εr, the Q value, and the temperature coefficient τf of the resonance frequency were each measured 30 times, and the average value was calculated.
The Q value was converted to a Q value at 1 GHz from the relationship (Q value) × (measurement frequency f) = (constant) that is generally established in microwave dielectrics.
The temperature coefficient τf of the resonance frequency was measured in the range of −40 to 85 ° C.
[0050]
The same experiment as above was performed 30 times using the same starting materials as described above, and the relative dielectric constant εr, Q of 30 lots using the relative dielectric constant εr, Q value of each lot and the average value of the temperature coefficient τf of the resonance frequency. The standard deviation σ of each value and the temperature coefficient τf of the resonance frequency was calculated by σ = {Σ (w−y) 2 / (n−1)} 1/2.
[0051]
Here, w is an average value of εr of 30 samples of each lot, or an average value of Qf, or an average value of τf, y is a value obtained by dividing the sum of the average values of εr of each lot by 30, or A value obtained by dividing the sum of the average values of Qf of the lots by 30 or a value obtained by dividing the sum of the average values of τf of each lot by 30, and n = 30.
The results are shown in Tables 1 to 3.
[0052]
On the other hand, as comparative examples, rare earth element oxides Ln 2 O x (3 ≦ x ≦ 4), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ). ), Titanium oxide (TiO 2 ) powders are mixed at the same time, pulverized, dried, calcined, sized, fired and polished to produce dielectric porcelain, and the same test is performed on the obtained dielectric porcelain. Went.
The results are shown in Sample Nos. 40 to 55 in Table 2 and Sample Nos. 83 to 87 in Table 3.
[0053]
[Table 1]
Figure 0003974723
[0054]
[Table 2]
Figure 0003974723
[0055]
[Table 3]
Figure 0003974723
[0056]
Further, changes in the X-ray diffraction measurement were examined in the above manufacturing process, and as an example, Sample Nos. 1 and 10 are shown in FIGS.
First, X-ray diffraction charts of calcined powder A and calcined powder B produced by calcining are shown in FIGS.
As is apparent from FIG. 2, the calcined powder A is a powder having LaAlO 3 as a main crystal phase, and as is clear from FIG. 3, the calcined powder B is a powder having SrTiO 3 as a main crystal phase. I know that there is.
[0057]
Next, X-ray diffraction charts of the mixed powder obtained by mixing the calcined powder A and the calcined powder B with the compositions of samples No. 1 and No. 10 are shown in FIG. 4 and FIG. 5, respectively.
And the X-ray-diffraction chart of the dielectric ceramic after baking using the mixed powder was shown in FIG. 6, FIG.
As is apparent from the results of FIGS. 6 and 7, a peak due to the solid solution of LaAlO 3 and SrTiO 3 is detected between the peaks of LaAlO 3 and SrTiO 3 , and a perovskite type of (La, Sr) (Al, Ti) O 3 is detected. It turns out that it consists of a single crystal phase by a crystal phase.
[0058]
As is apparent from the results of Tables 1 to 3, when the composition ratio of each component is within the range of the present invention (No. 1 to 28), the relative dielectric constant εr is 30 or more and 1 Q when converted to 1 GHz. Excellent dielectric properties with values of 20000 or more, τf within ± 30 (ppm / ° C), and standard deviations of εr, Qf, and resonance frequency temperature coefficient τf within 0.3, 3000, and 0.7 ppm / ° C, respectively. Characteristics were obtained.
[0059]
On the other hand, the dielectric ceramic composition (No. 29-39, 76-82) outside the composition range of the present invention had a low εr, a low Q value, or an absolute value of τf exceeding 30.
[0060]
In Nos. 40 to 55 and 83 to 87 mixed simultaneously, the average values of εr, Q value and τf were the same as those of the present invention, but the standard deviation σ of εr was 1 or more and the standard deviation of τf The σ was 2 ppm / ° C. or more and the variation was large. In some comparative examples, the Qf standard deviation σ exceeded 3000, and the variation was large.
[0061]
Particularly, among the products of the present invention, 0.1061 ≦ a ≦ 0.2162, 0.1050 ≦ b ≦ 0.2086, 0.3040 ≦ c ≦ 0.4185, 0.2747 ≦ e ≦ 0.4373,. Samples Nos. 56 to 75 with 75 ≦ b / a ≦ 1.25 and 0.75 ≦ e / c ≦ 1.25 obtained excellent dielectric characteristics with a Qf value of 40000 or more when converted to 1 GHz. .
[0062]
(Example 2) After calcining the calcined powder of the porcelain composition shown in Tables 1 and 2 of Example 1 at a weight ratio shown in Table 4, it was molded, fired and polished in the same manner as in Example 1, and 30 pieces. The dielectric properties of the samples were measured and the experiment was performed 30 times in the same manner as in Example 1 to calculate the standard deviation σ of the dielectric properties.
[0063]

[Table 4]
Figure 0003974723
[0064]
As a result, each of samples No. 88 to 99 had a relative dielectric constant εr of 30 or more and a Q value of 20000 or more when converted to 1 GHz. As is clear from Table 4, the standard of εr, Qf and τf The deviations σ were within 0.2, within 1000, and within 0.2 ppm / ° C., respectively, and the variation could be further reduced as compared with Example 1.
[0065]
Further, when X-ray diffraction measurement was performed on the dielectric ceramics thus obtained, all of them were composed of a single crystal phase of a perovskite crystal phase.
[0066]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, calcined powder having LnAlO (x + 3) / 2 (Ln: rare earth element, 3 ≦ x ≦ 4) as a main crystal phase, and RTiO 3 (R is at least Sr). And calcining powder having a main crystal phase as a main crystal phase is mixed, pulverized, molded, fired, and the composition formula by molar ratio of the metal element is aLn 2 O x · bAl 2 O 3 · cMO · dBaO · eTiO 2 (where M is Sr, or Sr and Ca, 3 ≦ x ≦ 4), a, b, c, d, and e are 0.056 ≦ a ≦ 0. 450 0.056 ≦ b ≦ 0.450 0.100 ≦ c ≦ 0.500 0 ≦ d ≦ 0.100 0.100 <e <0.470 0.75 ≦ b / a ≦ 1.25 0.75 ≦ e / (c + d) ≦ 1.25 By satisfying a + b + c + d + e = 1 In the high frequency region, a high relative dielectric constant εr and a high Q value can be obtained, and variations in εr, Q value, and τf can be reduced.
As a result, it can be applied to resonator materials, MIC dielectric substrate materials, dielectric waveguides, dielectric antennas, and other various electronic components used in the microwave and millimeter wave regions. When used as a resonator, the stability of the no-load Q and the resonance frequency can be improved, and the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a dielectric resonator according to a method of manufacturing a dielectric ceramic according to the present invention.
FIG. 2 is an X-ray diffraction chart of LaAlO 3 calcined powder in an example of the present invention.
FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of SrTiO 3 calcined powder in an example of the present invention.
FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of a mixed powder of LaAlO 3 calcined powder and SrTiO 3 calcined powder in an example of the present invention (sample No. 1).
FIG. 5 is an X-ray diffraction chart of a mixed powder of LaAlO 3 calcined powder and SrTiO 3 calcined powder in an example of the present invention (Sample No. 10).
FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of a dielectric ceramic in an example of the present invention (Sample No. 1).
7 is an X-ray diffraction chart of a dielectric ceramic in an example (sample No. 10) of the present invention. FIG.
[Explanation of symbols]
1: Metal case 2: Input terminal 3: Output terminal 4: Dielectric porcelain

Claims (1)

LnAlOLnAlO (x+3)/2(X + 3) / 2 (Ln:希土類元素、3≦x≦4)を主結晶相とする仮焼粉末と、RTiOA calcined powder having a main crystal phase of (Ln: rare earth element, 3 ≦ x ≦ 4), and RTiO 3 (Rは、少なくともSrを含むアルカリ土類元素)を主結晶相とする仮焼粉末とを混合、粉砕し、成形した後、焼成するとともに、前記金属元素によるモル比による組成式をaLn(R is an alkaline earth element containing at least Sr) and a calcined powder having a main crystal phase as a main crystal phase, mixed, pulverized, molded, fired, and a composition formula by a molar ratio of the metal element is aLn 2 O x ・bAl・ BAl 2 O 3 ・cMO・dBaO・eTiO・ CMO ・ dBaO ・ eTiO 2 (但し、Mは、Sr、あるいはSrとCa、3≦x≦4)で表した時、前記a、b、c、d、eが、(However, when M is Sr, or Sr and Ca, 3 ≦ x ≦ 4), a, b, c, d, e are
0.056≦a≦0.4500.056 ≦ a ≦ 0.450
0.056≦b≦0.4500.056 ≦ b ≦ 0.450
0.100≦c≦0.5000.100 ≦ c ≦ 0.500
0≦d≦0.1000 ≦ d ≦ 0.100
0.100<e<0.4700.100 <e <0.470
0.75≦b/a≦1.250.75 ≦ b / a ≦ 1.25
0.75≦e/(c+d)≦1.250.75 ≦ e / (c + d) ≦ 1.25
a+b+c+d+e=1a + b + c + d + e = 1
を満足することを特徴とする誘電体磁器の製造方法。A method of manufacturing a dielectric ceramic characterized by satisfying
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