JPH01128309A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH01128309A
JPH01128309A JP62284838A JP28483887A JPH01128309A JP H01128309 A JPH01128309 A JP H01128309A JP 62284838 A JP62284838 A JP 62284838A JP 28483887 A JP28483887 A JP 28483887A JP H01128309 A JPH01128309 A JP H01128309A
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JP
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oxide
sample
present
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samples
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JP62284838A
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Kenji Nakatsuka
健二 中塚
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波誘電体共振器用材料として好適で
あって、誘電損失が小さく、周波数温度係数の制御も容
易な誘電体磁器組成物に関する。
〔従来の技術〕
近年、衛星通信や自動車電話等の普及につれてマイクロ
波を取り扱う高周波回路技術が進展し、こ几ζζ痒って
回路の小型化が一層望まれつつある状況である。
従来、この種の高周波回路には空洞共振器が使用されて
いたが、空洞共振器の大きさはマイクロ波の波長と同程
度になるために、(ロ)路の小型化に対する障害となっ
ていた。そこでこの間項を解決するために、誘成体臓器
を使用して波長そのものを短縮下ることにより小型化を
図る試みがなさnている。この種の誘d体磁器には、比
誘ル率(εr)が高く、誘電損失(tanδ)が小さく
、しかも周波数温度係数(τf)をOppm / ”Q
を中心として任意に設定できるものが望ましい。
そこで、従来、これらの要求を満たすべき誘電体磁器組
成物として、Bad−Tiα系、 Tiへ−Zr02−
81102系、CaT10s MgT’0a−LatO
a−′riO2系等の組成物が提供されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前記従来の組成物からなる誘電体共振器
の場合、共振周波数の温度係数をOppm7℃付近に設
定しようとすると、比誘電率が20〜40程度の低い値
となってしまう問題がある。このため3GHz以下の周
波数帯用では回路の小型化が内錐となる問題がある。
なお、近年では、比St率が70以上の組成物として、
Ba−TiQ、−NdzOs系、およびB a O−T
 I(1□Nd2O5BitOs系(D、KOLAR,
S、GABF3R8(JK。
Z、5TADLER,D、5UVOR,OVらニヨル)
等が報告されている。
ところが、B a  T 102 Nd2O3系の組成
物にあっては、比WjdL率が70以上であって、しか
も周波数温度係数が□ ppm / ’Oの誘電体磁器
を得らnない欠点がある。また、BaOT102−N4
0s BitOs系の組成物にあっては、比誘電率が7
0以上であって、しかも、周波数温度係数がOp呻/℃
の誘電体磁器を得ることはできるものの、マイクロ波領
域での誘1損失が大きいために、Q(1/lanδ:電
気的品質因数)の高い誘電体共振器が得らnない問題が
あった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、回路の小
型化が可能でQが高く、しかも、共振周波数の温度係数
をOp’pm / ”Qを中心とする正または負の範囲
で任意に設定できる上に、周波数温度係数をOppm 
/ ℃付近とした場合に、約3G)(Zの周波数帯域で
の誘電損失が極めて少ない誘゛4体磁器を得ることがで
きる組成物の提供を目的とTる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の誘電体磁器組成物は、前記問題点を解決するた
めに、酸化バリウムと酸化チタンと酸化ネオジウムと酸
化セリウムと酸化サマリウムと酸化ビスマスを主成分と
してなり、 その組成を一般式、 XBa0−yTi02  Z (CNdxOs ) +
 −u−v(CetO+ ) u (Sfn20s )
 V )  w13 ”vosと表したとき(こ、 組成比X% Yb 2%w、 u%Vをモル分率で0.
12≦X≦0.165 0.66≦y≦0.70 0.13≦Z≦0.175 0.015≦W≦0.035 0≦U≦0.40 0≦V≦0.60 (但しX+y−)−z−1−w−1) の範囲とした誘電体磁器組成物に対し、原子番号が63
以後の希土類の酸化物を2.0重量%以下の範囲で添刀
口してなるものである。
本発明において、酸化バリウムと酸化チタンと酸化ネオ
ジウムと酸化ビスマスの含有量を前記範囲に限定したの
は、前記範囲外では比誘電率が低下するか、または、誘
電損失が増加するか、または、周波数温度係数がプラス
側で大きくなりすぎるためである。また、酸化セリウム
および酸化サマリウムの含有量を前記範囲に限定したの
は、前記範囲より多く含有させた場合に誘電損失が増〃
口するためである。更に、原子番号が63以後の希土類
の酸化物の添7′JO量を前記範囲に限定したのは、該
酸化物を前記範囲で添加することによって比誘電率と誘
電損失を悪化させずに周波数温度係aをマイナス1則に
シフトすることができるためであるが、添カロ量が前記
範囲より多くなると誘′成損失と比誘電率が悪化して目
的の特性が得られない。
〔作用〕
酸化バリウムお酸化チタンお酸化ネオジウムと酸化セリ
ウムと酸化サマリウムと酸化ビスマスを所定量含有させ
、更【こ原子番号が63以後の希土類の酸化物を所定量
添加するこ七により、比誘電率が80以上で、かつ、3
GH2での誘を損失をl0XI(T”以下であって、5
×10 前後の極めて小さな値にすることが可能になる
「実施列l」 出発原料として炭酸バリウム(BaCO3)と酸化チタ
ン(Tie、)と酸化ネオジウム(Nd2O3)と酸化
セリウム(ceo□)と酸化サマリウム(smtOs)
、:!−酸化ビスマスCB”tOs)、および、添加成
分として酸化を一ロピウム(gut03)を使用し、こ
れらを所定の組成をこなるように秤量し、めのうボール
を備えたボールミル装置で湿式混合を行った。
この混合物を乾燥した後に、空気中で1100υの温度
で5時間の仮焼成を行った後に、前記ボールミル装置で
湿式粉砕を行った。
こうして得られた粉末をポリビニルアルコール系のバイ
ンダーを添加して造粒し、50メツシユのふるいを通し
て整粒した。この整粒粉体に2000にg/(、I/l
の圧力で乾式プレス成形を施し、直径16tnx、厚さ
約10anの円柱状の成形体を得た。
これら成形体を空気中で1250〜135 (1の温度
で2時間焼成して誘電体磁器試料鷹1〜慮24を得た。
前記誘゛成体試料/161〜腐24の各端面を研摩し、
TEモード(transverse  electri
c m。
de )の誘電体共撮器とするとともに、ハンキ・:l
 −ルーr y (Ha kk 1−Co l ema
n )法によって約3Ghにおける比誘式率(εr)と
誘i!損失(tanδ)を測定するととも(こ、共振周
波数における温度係数(τf)を−400〜70’Oの
範囲で測定した。
その結果を第1表と第2表に示す。なお、第1表に示す
試料′/161〜/165は本発明で限定した組成を有
する誘電体磁器試料であり、第2表に示す試料/l6L
6〜424は本発明で限定した範囲外の組成の誘電体磁
器試料である。
(以下、余白) 以下に、第1表に示す各試料で得られた特性と第2表に
示す各試料で得られた特性を比較して本発明の成分限定
理由について説明する。
第1表の試料/165と/I67は、組成比X(!:Z
を本発明で限定した範囲(0,12≦X≦0.165.
0.13≦2≦0.175)の上限と下限に設定し、他
の組成比を本発明で限定した範囲内に設定した試料であ
るのに対し、第2表の試料、%18と419は組成比X
と2を本発明で限定した範囲外に設定した列である。試
料/165と鷹6は、比誘電率が高く、誘電損失も少な
いが、試料腐18は誘電損失が極めて大きく、試料/l
619は比誘電率が低く誘電損失も大きくなっている。
従って組成比Xと2について本発明で限定した範囲が適
切であることが明らかとなった。
第1表の試料/167と/168は、組成比yを本発明
で限定した範囲(0,66≦y≦0.70)の下限と上
限に設定し、他の組成比を本発明で限定した範囲内船こ
設定した試料であり、第2表の試料A20とA21は組
成比y5−本発明で限定した範囲外に設定した試料であ
る。試料/I67と/168は、比誘電率が高く誘1損
失も少ないが、試料A20は誘電損失が大きく、温度係
数も大きく試料421は温度係数が大きくなり過ぎてい
る。
従って組成比yについて本発明で限定した範囲が適切で
あることが明らかになった。
第1表の試料腐1と44は、組成比Wを本発明で限定し
た範囲(0,015≦W≦0.035)の下限と上限に
設定し、他の組成比を本発明で限定した範囲内に設定し
た試料であり、第2表の試料屑16と/1617は組成
比Wを本発明で限定した範囲外に設定した試料である。
試料/I61と/i64は比誘電率が高く誘電損失も少
ないが、試料慮16は比誘電率が低く温度係数も大きく
、試料/1617は誘電損失が大きくなっている。
従って組成比wlごついて本発明で限定した範囲が適切
であることが明らかとなった。
第1表において試料/169(l!:屑11は、組成比
U七Vをべ発明で限定した範囲(0≦U≦0.40.0
≦V≦0.60)の下限そ上限に設定し1、他の組成比
を本発明で限定した範囲に設定した試料であり、第2表
の試料腐22と/l623は組成比UとVの一方を本発
明で限定した範囲外に設定した試料である。
試料/169と屑」1は比誘電率が高く誘電損失も少な
いが、試料/l622と/1623はいずれも誘4損失
が大きくなっている。
従って組成比UとVについて本発明で限定した範囲が適
切であることが判明した。
第1表において試料412と413と414と腐15は
、組成比Xとyと2とWとUとVを本発明で限定した範
囲に設定し、E ut Osの添7JOfを本発明で限
定した範囲内において増減した試料であり、第2表の試
料腐24は、E u 20sの添7′JO量のみを本発
明で限定した範囲よりも多くした試料である。試料腐1
2〜/1615がいず孔も優れた特性を示し、酸化ユー
ロピウムの添加着層7JDによって誘゛屯損失を減少さ
せ、周波数温度係数をマイナス側にシフトできているの
に対し、酸化ユーロピウムの添刀atが本発明の範囲よ
り多い試料腐24は誘電損失が大きくなっている。
「実施例2」 出発原料として炭酸バリウム(BaC03)  と酸化
チタン(Tilt)と酸化ネオジウム(NdtO* )
と酸化セリウム(CeOz )と酸化サマリウム(Sm
tos)と酸化ビスマス(Bi203)、オヨヒ、添加
成分として酸化ガドリニウム(Gd203 )を使用し
−これらを所定の組成になるように秤量し、めのうボー
ルを備えたボールミル装置で湿式混合を行った。
この混合物を乾燥した後に、空気中で1100゛Cの温
度で5時間の仮焼成を行った後に、前記ボールミル装置
で湿式粉砕を行った。
こうして得られた粉末をポリビニルアルコール系のバイ
ンダーを添加して造粒し、50メツシーのふるいを通し
て整粒した。この整粒粉体に20o0kg/cr/lの
圧力で乾式プレス成形を施し、直径16朋、厚さ約10
朋の円柱状の成形体を得た。
これら成形体を空気中で1250〜1350℃の温度で
2時間焼成して誘電体磁器試料屑25〜A648を得た
前記誘電体磁器試料鷹25〜/1648の各端面を研摩
し、TEモード(transverse  elect
ricmode)の誘電体共振器とするとともに、/1
ツキ*=r−ルーqン()(a’kki−Colema
n)法によって約3GH,jこおける比誘゛4率(εr
)と誘電損失(tanδ)を測定するとともに、共振周
波数における温度係数(τf)を−40〜70゛Cの範
囲で測定した。
その結果を第3表と第4表に示す。なお、第3表に示す
試料腐25〜屋39は本発明で限定した組成を有する誘
電体磁器試料であり、第4表に示す試料!40〜A48
は本発明で限定した範囲外の組成の誘電体磁器試料であ
る。
(以下、余白) 以丁に、再3表に示す各試料で得られた特性と第4表に
示す各試料で得られた特性を比較して本発明の成分限定
理由について説明する。
第3表の試料/1629と屑30は、組成比Xと2を本
発明で限定した範囲(0,12≦X≦0.165.0.
13≦2≦0.175)の上限と下限に設定し、他の組
成比を本発明で限定した範囲内に設定した試料であるの
に対し、第4表の試料A42と/1643は組成比Xと
2を本発明で限定した範囲外に設定した例である。試料
/1629と腐30は、比誘電率が高く、誘電損失も少
ないが、試料、%42は誘電損失が極めて大きく、試料
腐43は比誘電率が低く誘電損失も大きくなっている。
従って組成比Xと2について本発明で限定した範囲が適
切であることが明らかとなった。
第3表の試料/1631と/l632は、組成比yを不
発明で限定した範囲(0,66≦y≦0.70)の下限
と上限に設定し、他の組成比を本発明で限定した範囲内
に設定した試料であり、第4表の試料/に44と、%4
5は組成比yを本発明で限定した範囲外に設定した試料
である。試料扁31と屋32は、比誘電率が高く誘′I
IL損失も少ないが、試料A44は誘電損失が大きく温
度係数も大きい。試料屋45は温度係数が大きくなり過
ぎている。
従って組成比yについて本発明で限定した範囲が適切で
あることが明らかになった。
第3表の試料A25とA28は、組成比Wを本発明で限
定した範囲(0,015≦W≦0.035)の下限と上
限に設定し、他の組成比を本発明で限定した範囲内に設
定した試料であり、第4表の試料颯40と煮41は組成
比Wを本発明で限定した範囲外に設定した試料である。
試料A25とA28は比誘電率が高く誘電損失も少ない
が、試料煮40は比誘電率が低く温度係数が大きくなり
過ぎ、試料A41は誘電損失が大きくなっている。
従って組成比Wについて本発明で限定した範囲が適切で
あることが明らかとなった。
第3表において試料屋33とA35は、組成比11とV
を本発明で限定した範囲(0≦U≦0.40.0≦V≦
0.60)のド限と上限に設定し、他の組成比を本発明
で限定した範囲に設定した試料であり、第4表の試料屋
46と屋47は組成比UとVの一方を本発明で限定した
範囲外に設定した試料である。
試料Ji33とA35は比誘電率が高く誘4損失も少な
いが、試料A46とA47はいずれも誘電損失が大きく
なっている。
従って組成比UとVについて本発明で限定した範囲が適
切であることが判明した。
第3表において試料ノに36と屋37とA38とA39
は、組成比Xとyと2とWとuLvを本発明で限定した
範囲に設定し、G d203の添加量を本発明で限定し
た範囲内において増減した試料であり、第4表の試料!
48は% Gd2O3の添刀口量のみを本発明で限定し
た範囲よりも多くした試料である。試料漸36〜屋39
がいずれも優れた特性を示し、酸化ガドリニウムの添カ
ロ量増加によって誘電損失を減少させ、周波数温度係数
をマイナス側にシフトできているのに対し、酸化ガドリ
ニウムの添ノJOtが本発明の範囲より多い試料ノに4
8は比誘電率が80以下に低下し誘電損失#)大きくな
っている。
「実施例3」 出発原料として炭酸バリウム(BaCOs)と酸化チタ
ン<Tro、 > と酸化ネオジウム(Nd2O3)と
酸化セリウム(Ce02)と酸化サマリウム(Sm。
03) トm化ビスマス(B’203ン、ぢよび、添/
JOtri分として酸化ジスプロシウム(D Y2O3
)を使用し、これらを所定の組成になるように秤量し、
めのうボールを備えたボールミル装置で湿式混合を行っ
た。
この混合物を乾燥した後に、空気中で1100゛Cの温
度で5時間の仮焼成を行った後に、前記ボールミル装置
で湿式粉砕を行った。
こうして得られた粉末をポリビニルアルコール系のバイ
ンダーを添カロして造粒し、50メツシユのふるいを通
して整粒した。この整粒粉体に2000にg/crIt
の圧力で乾式プンス成形を施し、直径16朋、厚さ約1
01の円柱状の成形体を得た。
これら成形体を空気中で1250〜1350’Cの温度
で2時間焼成して誘1体磁器試料ノに49〜ノに72を
得た。
前記誘電体磁器試料A49〜l672の各端面を研摩し
、TBモード(transverse electri
cmo d e )の誘電体共振器とするとともに、ハ
ッキ働=r−ルマ7 (((akki−Coleman
)法によって約3GHzにおける比g4率(εr)と誘
電損失(tanδ)を測定するとともに、共振周波数に
おける温度係数(τf)を−40℃〜70℃の範囲で測
定した。
その結果を第5表と第6表に示す。なお、第5表に示す
試料屋49〜A63は本発明で限定した組成を有する誘
電体磁器試料であり、第6表に示す試料ムロ4〜屋72
は本発明で限定した範囲外の組成の誘電体磁気試料であ
る。
(以下、余白) 以下に、第5表に示す各試料で得られた特性と第6表に
示す各試料で得られた特性を比較して本発明の成分限定
理由について説明する。
第5表の試料453とA54は、組成比Xと2を本発明
で限定した範囲(0,12≦X≦0.165.0.13
≦2≦0.175)の上限と下限に設定し、他の組成比
を本発明で限定した範囲内に設定した試料であるのに対
し、第6表の試料11666とA67は組成比Xと2を
本発明で限定した範囲外に設定した例である。試料A5
3と屋54は、比誘4率が高く、誘電損失も少ないが、
試料A66は誘電損失が極めて大きく、試料点67は比
誘電率が低く誘′亀損失も大きくなっている。
従って組成比Xと2について本発明で限定した範囲が適
切であることが明らかとなった。
第5表の試料点55とA56は、組成比yを本発明で限
定した範囲(0,66≦y≦0.70)の下限と上限に
設定し、他の組成比を本発明で限定した範囲内に設定し
た試料であり、第6表の試料&68とA69は組成比y
を本発明で限定した範囲外に設定した試料である。試料
A55とl656は、比誘電率が高く誘電損失も少なく
温度係数も小さいが、試料&68、扁69は温度係数が
大きく、&68は誘′FIL損失が大きい。
従って組成比yについて本発明で限定した範囲が適切で
あることが明らかとなった。
第5表の試料A49と屋52は、組成比Wを不発明で限
定した範囲(0,015≦W≦0.035)の下限と上
限に設定し、他の組成比を本発明で限定した範囲内に設
定した試料であり、第6表の試料点64と屋65は組成
比Wを本発明で限定した範囲外に設定した試料である。
試料点49とA52は比誘電率が高く誘゛成損失も少な
いが、試料A64は比誘電率が低く、又温度係数が大き
くなり過ぎており、試料点65は誘電損失が大きくなっ
ている。
従って組成比Wについて本発明で限定した範囲が適切で
あることが明らかとなった。
第5表ζこおいて試料A57と盃59は、組成比UとV
を本発明で限定した範囲(0≦U≦0.40、C≦V≦
0.60)の下限と上限に設定し、他の組成比を本発明
で限定した範囲に設定した試料であり、第6表の試料扁
70と屋71は組成比UとVの一方を本発明で限定した
範囲外に設定した試料である。
試料A57と煮59は比誘電率が高く誘1!損失も少な
いが、試料洗70とA71はいずれも誘電損失が大きく
なっており、煮71は比誘電率が小さくなっている。
従って組成比UとVについて本発明で限定した範囲が適
切であることが判明した。
第5表において試料洗60とA61と扁62と洗63は
、組成比Xとyと2とWとUとVを本発明で限定した範
囲に設定し、Dy20.の添加量を本発明で限定した範
囲内において増減した試料であり、第6表の試料A72
は、Dy20sの添770量のみを本発明で限定した範
囲よりも多くした試料である。試料&60〜A63がい
ずれも優れた特性を示し、酸化ジスプロシウムの添ZJ
D量増IJ口によって誘電損失を減少させ、周波数温度
係数をマイナス側にシストできているのに対し、酸化ジ
スプロシウムの添力atが本発明の範囲より多い試料A
72は比誘電率が80以下に低下し、誘電損失も大きく
なっている。
以上の実施例から明らかなように本発明では酸化ユーロ
ピウム、酸化ガドリニウム、酸化ジスプロシウムのよう
に原子番号が63以上の希土類の酸化物を添加して比誘
電率を高め、誘4体損失を小さくでき、また周波数温度
係数をOppm / ’Oを中心として任意に設定でき
て、その場合の添加量について本発明で限定した範囲が
適切であることが明らかとなった。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の誘電体磁器組成物は、酸化
バリウムと酸化チタンと酸化ネオジウムと酸化セリウム
と酸化サマリウムと酸化ビスマスを特別なモル分率で含
有させ、更に、特別な重量%で添加したものであるため
、比誘電率が80以上で、周波数温度係数をOppm/
”Oを中心とする正と負の広い範囲で任意に設定するこ
とができ、しかも周波数温度係数をOppm/’O付近
に設定した場合に、約30hで5X10=前後の低い誘
電損失を示し、Qの高い優れたものである。
従って本発明の誘電体磁器組成物によって、Qが高く、
周波数温度係数をOppm/’0を中心として任意に設
定できる誘電体共振器を得ることができ、この誘電体共
振器を用いるマイクロ波用回路の小型化をなしつる効果
がある。
特許出1碩人 アルプス電気株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 酸化バリウムと酸化チタンと酸化ネオジウムと酸化セリ
    ウムと酸化サマリウムと酸化ビスマスを主成分としてな
    り、 その組成を一般式、 xBaO−yTiO_2−z{(Nd_2O_3)_1
    −u−v(Ce_2O_4)u(Sm_2O_3)v}
    −wBi_2O_3と表したときに、 組成比x、y、z、w、u、vをモル分率で0.12≦
    x≦0.165 0.66≦y≦0.70 0.13≦z≦0.175 0.015≦w≦0.035 0≦u≦0.4 0≦v≦0.60 (但しx+y+z+w=1) の範囲とした誘電体磁器組成物に対し、原子番号が63
    以後の希土類の酸化物を2.0重量%以下の範囲で添加
    してなることを特徴とする誘電体磁器組成物。
JP62284838A 1987-11-11 1987-11-11 誘電体磁器組成物 Pending JPH01128309A (ja)

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