JP4688008B2 - 電子デバイス用誘電体磁器組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子デバイス用誘電体磁器組成物に係り、特に、ZrO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、MgO、ZnO、WO3を基本とする複合酸化物からなり、誘電率が37以上で、10GHzでのQfが10000以上の特性を有することを特徴とする電子デバイス用誘電体磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロ波通信用フィルタ、ミリ波通信用フィルタ、発振器、誘電体アンテナ、周波数調整棒等に用いられる電子デバイス用誘電体組成物としては、従来、Ba(Zn・Ta)O3系材料、CaTiO3−La(Mg・Ti)O3系材料、Ba−Ln(希土類)−Ti−O系材料が知られている。
【0003】
Ba(Zn・Ta)O3系材料は、誘電率(ε)が30前後であるが、Q値は15000以上と高くなり、またCaTiO3−La(Mg・Ti)O3系材料では、誘電率(ε)は40〜60であるが、10GHzで1000以上のQ値を得ることが困難である、一方、Ba−Ln(希土類)−Ti−O系材料では、誘電率(ε)が60以上となるが、10GHzで1000以上のQ値を得ることが困難となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開昭56−102003号に開示されるBaO−TiO2−Nd2O3−Bi2O3系誘電体材料では、誘電率(ε)は90であるが、10GHzにおけるQ値は500程度である。特開平6−349326号に開示されるBaO−TiO2−ZrO2−SmO2系誘電体材料では、誘電率(ε)は90であるが、10GHzにおけるQ値は500程度である。
【0005】
最近、前述の各種用途において、誘電率(ε)37以上、Qfが10GHzで10000GHz以上の特性を有する誘電体材料が要望されてきた。また、毒性を有するBa化合物を使用しない材料においても、特性の向上が求められている。
【0006】
この発明は、毒性を有するBa化合物を使用することなく、最近の要望である誘電率(ε)37以上、Qfが10GHzで10000GHz以上の特性を有する電子デバイス用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、Ba化合物を使用しない組成で、誘電率(ε)37以上、10GHzにおけるQfが10000GHz以上の特性を有する誘電体材料を目的に組成について種々検討した結果、特定量のZrO2、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZnO、MgO、WO3の各酸化物に、Fe2O3、CeO2 、SiO2の1種を含有する複合酸化物からなる誘電体材料が前記特性を達成し、すぐれた温度特性を有することを知見し、この発明を完成した。
【0008】
すなわち、この発明は、組成式を、X(Zrx・Ti1-x)−Y(Nbm・Ta1-m)−Z(Znn・Mg1-n)−MW−NMe−O と表す複合酸化物であり、MeはFe,Ce,Siから1種選択され、前記組成式を限定するX、Y、Z、M、N、x、m、nが下記値を満足する組成からなる電子デバイス用誘電体磁器組成物である。
X+Y+Z+M+N=1、0.35≦X≦0.9、0<Y≦0.45、0.04≦Z≦0.20、0<M<0.02、0<N<0.1、0.1≦x≦0.5、0.5≦m≦1、0.7<n<0.9
【0009】
【発明の実施の形態】
この発明による誘電体磁器組成物は、組成式を、X(Zrx・Ti1-x)−Y(Nbm・Ta1-m)−Z(Znn・Mg1-n)−MW−NMe−O と表し、ZrO2、TiO2、Nb2O3、Ta2O5、ZnO、MgO、WO3の各酸化物に、選択肢のMe、すなわちFe,Ce,Siから1種選択される酸化物を加え、例えば混合、仮焼、粉砕、造粒、成形、焼成の各工程経て作製される複合酸化物である。
【0010】
この発明において、組成式のX,Yを、0.35≦X≦0.9、0<Y≦0.45に限定した理由は、X値が0.35未満、Y値が0.45を超えると、誘電率(ε)、Q値が低下して好ましくなく、またXが0.9を超えると焼結が困難となる。さらにYが0.45を超えると誘電率(ε)、Q値が低下して好ましくない。
【0011】
この発明において、組成式のZ値を、0.04≦Z≦0.20に限定した理由は、Z値が0.04未満では焼結が困難となり、又0.20を超えるとQ値が低下するので好ましくない。
【0012】
この発明において、組成式のM値を、0<M<0.02に限定した理由は、M値が0.02を超えると誘電率(ε)、Q値が低下して好ましくない。
【0013】
この発明において、組成式のN値を、0<N<0.1に限定した理由は、N値が0.1を超えると誘電率(ε)、Q値が低下して好ましくない。
【0014】
この発明において、組成式のx値を、0.1≦x≦0.5に限定した理由は、x値が0.1未満ではQ値が低下し、0.5を超えると温度特性(τf)が零から大きく外れ、又Q値も低下するので好ましくない。
【0015】
この発明において、組成式のm値を、0.5≦m≦1に限定した理由は、m値が0.5未満ではQ値が悪くなり、1.0を超えるとQ値が低下するので好ましくない。
【0016】
この発明において、組成式のn値を、0.7<n<0.9に限定した理由は、n値が0.7未満ではQ値が低下し、0.9を超えるとQ値が低下するので好ましくない。
【0017】
この発明の誘電体磁器組成物の特性は、誘電率37以上、10GHzにおけるQf10000GHz以上であり、さらに組成を選択することにより、誘電率40〜50、10GHzにおけるQf40000GHz以上の特性が得られる。
また、温度特性(τf)は、−10<τf<+10ppm/℃の範囲にて制御することができる。
【0018】
さらに、焼結温度についても従来のBa(Zn・Ta)O3系誘電体材料が1600℃であるのに対し、この発明の誘電体材料の焼結温度は1200℃〜1450℃と焼結温度を著しく低下できる。また、毒性を有するBa化合物を使用しないことにより、安全、環境問題においても有効である。
【0019】
【実施例】
実施例1
ZrO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO、MgO、WO3の基本成分に、Fe2O3(表1)、CeO2(表2)、SiO2(表4)を所定量配合し、仮焼、粉砕、造粒後、径12mmφの成形体に成形後、脱バインダーした後、大気中にて焼結温度1200〜1450℃にて焼結した。
【0020】
得られた焼結体を径5mm×高さ5mmの試片に切断後、ネットワークアナライザーを用いて、H&C法で誘電特性を評価し、その結果を表1〜4に表す。なお、前記焼結雰囲気にO2を導入して焼結すると誘電率の向上に有効である。
【0021】
比較例1
この発明の組成範囲外のZrO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO、MgO、WO3の基本成分にFe2O3(表5)、CeO2(表6)、SiO2(表8)を所定量配合後、実施例1と同一条件にて成形、焼結後、同一寸法の試片を作成し、実施例と同一試験法にて誘電特性を測定し、その結果を表5、6、8に表す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】
【0029】
【表8】
【0030】
【発明の効果】
この発明による電子デバイス用誘電体組成物は、実施例に明らかなように、誘電率37以上、10GHzにおけるQf10000GHz以上、好ましい組成では、誘電率40〜50、10GHzにおけるQf40000GHz以上の特性が得られ、温度特性(τf)は、
−10<τf<+10ppm/℃で、また低い焼結温度で製造でき、組成的にも安全性にすぐれ、環境にやさしい材料であり、マイクロ波通信用フィルタ、ミリ波通信用フィルタ、発振器、誘電体アンテナ、周波数調整棒等の用途に最適である。
Claims (1)
- 組成式を、X(Zrx・Ti1-x)−Y(Nbm・Ta1-m)−Z(Znn・Mg1-n)−MW−NMe−O と表す複合酸化物であり、MeはFe,Ce,Siから1種選択され、前記組成式を限定するX、Y、Z、M、N、x、m、nが下記値を満足する組成からなる電子デバイス用誘電体磁器組成物。
X+Y+Z+M+N=1、0.35≦X≦0.9、0<Y≦0.45、0.04≦Z≦0.20、0<M<0.02、0<N<0.1、0.1≦x≦0.5、0.5≦m≦1、0.7<n<0.9
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