JP4609744B2 - マイクロ波用誘電体磁器組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、数ＧＨｚ帯のマイクロ波領域で用いる共振器材料またはコンデンサ材料に使用されるマイクロ波用誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、数ＧＨｚ帯のマイクロ波を利用した衛星通信放送または移動体識別装置などの送受信機において用いられる共振器、フィルター、コンデンサーに誘電体が用いられている。
【０００３】
従来、この種の誘電体磁器材料としては、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ₂−Ｎｄ₂Ｏ₃−Ｂｉ₂Ｏ₃系組成物が提案（特開昭６１−８８０６号公報）されている。前記組成物は、誘電率εは７０〜１１０程度であり、誘電体共振器またはコンデンサーを構成する場合、誘電率εが大きい材料を使用するほど、共振器の寸法を小さくできるので、より大きい誘電率εを有する材料が望まれる。
【０００４】
従来、誘電率εの大きい材料としては、例えばＳｒＴｉＯ₃，ＣａＴｉＯ₃等があるが、その誘電率εは３００及び１８０と非常に大きいが、共振周波数の温度係数τｆが＋１７００ｐｐｍ／℃及び＋８００ｐｐｍ／℃と非常に大きいため、使用することはできない。
【０００５】
そのため、誘電体磁器組成物の温度係数τｆを下げる方法としては、できるだけ誘電率εが大きく、且つ温度係数τｆがマイナス値である材料を組み合せる方法があり、この方法によれば、適当な組合せにより誘電率εが大きく、且つ共振周波数の温度係数τｆの小さい磁器組成物が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開平６−２４３７２２号公報には、誘電率が大きく、温度係数τｆがマイナスの値である材料として、組成式がｗＬｉ₂Ｏ−ｘＣａＯ−ｙ｛（１−ｕ）・Ｓｍ₂Ｏ₃−ｕ・Ａ₂Ｏ₃｝−ｚＴｉＯ₂で表され、Ａは、Ｎｄ，ＬａまたはＰｒである誘電体磁器組成物は誘電率εが大きく、且つ共振周波数の温度係数τｆが０に近い磁器組成物が得られることが提案されている。
【０００７】
しかし、今日、携帯電子端末機器ではその小型化への要求が厳しく、かかる装置に使用される共振器、フィルター、コンデンサーの誘電体に、さらに高誘電率εを有する材料を使用することが強く求められている。
【０００８】
この発明は、マイクロ波用誘電体磁器組成物に要求される特性に鑑み、誘電率εが大きく、共振周波数の温度係数τｆが０に近く、Ｑ値の大きな誘電体磁器組成物を提案することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、誘電率εが大きく、共振周波数の温度係数τｆが０に近く、Ｑ値の大きな誘電体磁器組成物を目的に種々検討した結果、組成式Ｌｉ₂Ｏ−Ｎａ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂で表され、Ｂ₂Ｏ₃として、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｃｏ ₂ Ｏ ₃ 、またはＰｒ₂Ｏ₃である誘電体磁器組成物において、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｓｍ ₂ Ｏ ₃ 、Ｃｏ ₂ Ｏ ₃ 、またはＰｒ₂ Ｏ ₃ の一部をＢｉ₂Ｏ₃で置換することにより、前記誘電体磁器組成物より、より大きい誘電率εが得られ、且つ共振周波数の温度係数τｆが大になることを抑制する効果があることを知見し、この発明を完成した。
【００１０】
すなわち、この発明は、組成式が、ｗＬｉ₂Ｏ・ｕＮａ ₂ Ｏ・ｖ｛（ｘＢｉ₂Ｏ₃・（１−ｘ）Ｂ₂Ｏ₃｝・ｚＴｉＯ₂で表され、Ｂ ₂Ｏ₃はＬａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｃｏ₂Ｏ₃又はＰｒ₂Ｏ₃の１種又は２種以上を含み、ｗ，ｕ，ｖ，ｘ，ｚは下記値を満足することを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
ｗ＋ｕ＋ｖ＋ｚ＝１００モル％、０＜ｘ＜０．７、２＜ｗ＜２５モル％、０＜ｕ＜３１モル％、２＜ｖ＜２０モル％、４０＜ｚ＜９５モル％
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明において、Ｂｉ₂Ｏ₃を０．７以下（Ｂ₂Ｏ₃を０．３以上）に限定した理由は、０．７を超えるとＢｉ₂Ｏ₃は低融点酸化物のため焼成時に磁器組成物が敷板や敷粉と反応して融着する恐れがあるため好ましくないことによる。Ｂｉ₂Ｏ₃の好ましい範囲は０．１〜０．５である。
【００１２】
Ｂ₂Ｏ₃を０．３以上に限定した理由は、前記のごとく、Ｂｉ₂Ｏ₃が０．７を越えると焼成時に磁器組成物が敷板や敷粉と反応して融着する恐れがあり好ましくないことによる。
【００１３】
また、この発明の組成式ｗＬｉ₂Ｏ・ｕＮａ ₂ Ｏ・ｖ｛（ｘＢｉ₂Ｏ₃・（１−ｘ）Ｂ₂Ｏ₃｝・ｚＴｉＯ₂の磁器組成物のｗ、ｕ、ｖ、ｚを２＜ｗ＜２５モル％、０＜ｕ＜３１モル％、２＜ｖ＜２０モル％、４０＜ｚ＜９５モル％に限定した理由は以下のとおりである。ｗが２モル％未満ではτｆを小さくできず、又２５モル％を超えると誘電損失Ｑが大きくなりすぎるので好ましくない。ｕが３１モル％を超えるとτｆが大きくなりすぎるので好ましくない。ｖが２モル％未満ではτｆが大きくなりすぎ、２０モル％を超えると誘電損失Ｑが大きくなりすぎるので好ましくない。ｚが４０モル％未満では誘電損失Ｑが大きくなりすぎ、９５モル％を超えるとτｆが大きくなりすぎるので好ましくない。
【００１４】
【実施例】
組成式がｗＬｉ₂Ｏ・ｕＮａ ₂ Ｏ・ｖ｛（ｘＢｉ₂Ｏ₃・（１−ｘ）Ｂ₂Ｏ₃｝・ｚＴｉＯ₂系において、Ｂ ₂Ｏ₃はＬａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｃｏ₂Ｏ₃又はＰｒ₂Ｏ₃の１種又は２種以上を含む磁器組成物が得られるように、原料としてＬｉ₂ＣＯ₃ 、ＳｒＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ_３、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｃｏ₂Ｏ₃、Ｐｒ₆Ｏ₁₁ 、ＴｉＯ ₂ の高純度粉末を表１に表した所要のモル分率になるよう秤量、配合した。
【００１５】
配合後、ボールミルにより、５〜２０時間配合後、７００℃〜１０００℃に１時間〜５時間の仮焼を行った後、再び２〜５０時間粉砕し、前記粉砕粉に有機結合剤を加え、造粒、分級後、２〜３Ｔ／ｃｍ²の圧力で直径１０ｍｍ、厚み６ｍｍに円板状に成形後、前記成形体を１２００℃〜１４００℃に１時間〜５時間焼結した後、焼結体の厚みが直径の１／２になるよう両面研磨して測定試料を作成した。
【００１６】
得られた測定試料をハッキ＆コールマン法を用いて、測定周波数３ＧＨｚにて誘電特性として誘電率ε、Ｑ値及び共振周波数の温度係数τｆを測定し、その結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【発明の効果】
この発明による誘電体磁器組成物は、実施例に明らかなように誘電率εが大きく、共振周波数の温度係数τｆが０に近く、大きいＱ値が得られており、数ＧＨｚ帯のマイクロ波を利用した衛星通信放送または移動体識別装置などの送受信機において用いられる共振器、フィルター、コンデンサーの誘電体に最適である。

Claims (1)

1. 組成式が、ｗＬｉ₂Ｏ・ｕＮａ ₂ Ｏ・ｖ｛（ｘＢｉ₂Ｏ₃・（１−ｘ）Ｂ₂Ｏ₃｝・ｚＴｉＯ₂で表され、Ｂ ₂Ｏ₃はＬａ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｃｏ₂Ｏ₃又はＰｒ₂Ｏ₃の１種又は２種以上を含み、ｗ，ｕ，ｖ，ｘ，ｚは下記値を満足するマイクロ波用誘電体磁器組成物。
   ｗ＋ｕ＋ｖ＋ｚ＝１００モル％、
   ０＜ｘ＜０．７、
   ２＜ｗ＜２５モル％、
   ０＜ｕ＜３１モル％、
   ２＜ｖ＜２０モル％、
   ４０＜ｚ＜９５モル％