JPH02225367A - 誘電体磁器の製造方法 - Google Patents

誘電体磁器の製造方法

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JPH02225367A
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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、誘電体磁器の製造方法に関し、特に組成の変
更を行わないでも温度特性制御が可能である、高周波用
として好適な誘電体磁器の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に誘電体磁器の温度特性を制御は、その組成すなわ
ち成分元素の種類や含有率を変えることにより行なわれ
ている。特にマイクロ波帯で用いる誘電体磁器では、比
誘電率および無負荷Qが高く、共振周波数の温度特性が
優れていることが要求される。このような要求を満す誘
電体磁器の組成としては、例えば複合ペロブスカイト型
の結晶構造を有するBa (Zn、 Ni) I/:l
 (Ta、 Nb) zyzch系の磁器が挙げられる
〔発明が解決しようとする課題〕
この組成の磁器では、温度特性を改善するためにZnイ
オンの一部がNiイオンで置換されているが、この置換
は比誘電率と無負荷Qを低下させるように作用する。こ
れを補償するためTaイオンの一部がNbイオンで置換
され比誘電率の改善が図られているが、これにより温度
特性と無負荷Qが悪化する。このように組成を変更させ
るだけでは、要求されるすべての特性を向上させること
ができないばかりでなく、組成変更を行うたびに製造前
に製造装置の洗浄を十分に実施する必要が生じる等の問
題があった。
本発明の目的は、上記のような問題点を解消し、誘電体
磁器の組成変更を行なわずに、所望の特性を得ることの
できる誘電体磁器の製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するものとして、原料を粉砕
後仮焼し、該仮焼物を粉砕し、整粒後成形して得られた
成形体を熱処理する工程を有する誘電体磁器の製造方法
において、 前記熱処理工程が、前記成形体を100〜1600″C
/分の速度で1500〜1700℃の温度まで昇温後、
該温度に1分間以上保持する第一熱処理工程と、該第1
の熱処理工程を経た製品を1200〜1600℃で10
分間以上保持する第二の熱処理工程とからなることを特
徴とする誘電体磁器の製造方法を提供するものである。
本発明の方法において、第一の熱処理工程である象、速
温度焼成工程は100〜1600″C/分の昇温速度で
加熱する必要があり、更に望ましくは300〜1600
″C/分がよい。該昇温速度が100″C/分未満であ
ると、得られる誘電体磁器の焼結密度が不十分であり、
1600℃/分を超えると該誘電体磁器の組織が脆弱と
なる。
該昇温後の保持温度は1500〜1700″C1望まし
くは1550〜1650℃が好適であり、1500℃未
満では該誘電体磁器の焼結密度が十分に高まらず、一方
l700℃を超えると却って、組織的に脆弱となりゃす
い。
該急速昇温後の保持時間は1分間以上、好ましくは2分
〜4時間であるが、保持温度が高い場合はより短時間、
低い場合はより長時間保持すればよい。
該急速昇温焼成を行ったあと、そのまま次の焼成工程で
ある第二熱処理工程に継続して供してもよいし、−旦室
温まで冷却した後改めて第二熱処理工程に供してもよい
該第二焼成工程は焼成温度が1200〜1600℃1好
ましくは1400〜1500℃で行われる。焼成時間は
10分間以上あればよく、通常10〜50時間である。
該焼成温度が1200℃未満であると得られる誘電体磁
器の温度特性(τ、)が十分に改善されず、1600℃
を超えると、成分の蒸発が活発となり組成的変化を起し
易い。この第二の熱処理工程を行うために、所定温度ま
で昇温する場合、昇温速度には特に制約はない。
本発明の方法においては、上記第二の熱処理工程におけ
る焼成温度及び保持時間を制御することにより、同一組
成でありながら、誘電体特性、即ち無負荷Q、比誘電率
及び共振周波数の温度特性を調節することができる。
上記の二つの熱処理工程を行う際の雰囲気は特に限定さ
れず、酸化雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気のいずれ
でも差し支えない。また、焼結を促進させるための助剤
あるいは、微量の置換元素として、アンチモン、ジルコ
ニウム、チタン、バナジウム等の金属元素、あるいは塩
素等陰イオンなどを添加しても、本発明方法にとって何
ら差し支えない。
本発明方法は、特に複合ペロブスカイト型結晶構造を有
する誘電体磁器の製造に好適である。上記の方法が適用
される複合ペロブスカイト型結晶構造を有する誘電体磁
器は、実質的に複合ペロブスカイト型結晶構造を有する
ものならば差し支えない。ここで、実質的に複合ペロブ
スカイト型結晶構造を有するとは、X線回折法による相
同定において複合ペロブスカイト型結晶構造以外にごく
わずかな第2相が見出されても、複合ペロブスカイト型
結晶構造を有する誘電体磁器とみなすことをいう。
該複合ペロブスカイト型結晶構造を有する誘電体ルfI
器の代表例としては、次の一般式(■):Ba−AyB
 +−X−yF−0−(1)[ここで、AはMH、Zn
 、 Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種であり
、BはTa及びNbから選ばれる少なくとも1種であり
、x、  yおよび2は、それぞれ0.48≦X≦0.
52.0.15≦y≦0.19、及び0.00025≦
Z≦0.05で表わされる数であり、WはBa、 A及
びBの陽イオンおよびFの陰イオンの合計の電荷を中和
し、該磁器全体として電気的に中性となる数である〕 で表わされる組成を有する複合ペロブスカイト型結晶構
造を有する誘電体磁器が挙げられる。
一般式(1)において、Xは0.48≦X≦0.52、
望ましくは0,49≦X≦0.51の数であり、yは0
.15≦y≦0.17、望ましくは0.16≦y≦0.
18の数であり、2は0.00025 ≦2≦0.05
、望ましくはo、ooos≦Z≦0.01の数である。
WはBa、 AおよびBの陽イオンおよびFの陰イオン
の合計の電荷を中和し、一般式(1)で表される磁器全
体として電気的に中性となる数であり、通常1.49〜
1.51の範囲の数である。
また、前記複合ペロブスカイ]・型結晶構造を有する誘
電体磁器の別の例としては、次の一般式(): %式%) 〔ここで、A、B、x、yおよび2は、前記一般式(r
)について述べたとおりであり、WはBa。
A及びBの陽イオンの合計の電荷を中和し、該磁器全体
として電気的に中性となる数である〕で表わされる組成
を有する複合ペロブスカイト型結晶構造を有する誘電体
磁器が挙げられる。
この一般式(II)におけるx、yおよび2の好ましい
範囲も前記一般式(1)について説明したとおりである
。Wは、通常1.49〜1.51の範囲の数である。
上記一般式(n)の磁器は、実質的に一般式(II)で
表される組成を有すればよく、例えば前記一般式(1)
においてz <0.00025に当たる程度のフッ素を
含有していてもよい。
本発明の方法により、一般式(1)又は一般式(II)
で表される複合ペロブスカイト型結晶構造を有する誘電
体磁器を製造するには、目的組成に応じて構成金属成分
の原料粉末を秤量し、所要の割合に混合、乾燥の後、本
発明の方法に供すればよい。このとき、通常行われるよ
うに、必要に応じ、成分の蒸発性の難易を考慮して原料
粉末の配合を行えばよい。
高周波用誘電体磁器には、一般に比誘電率が24以上、
無負荷Qが6000以上のものが望まれるが、本発明の
方法により得られる、一般式(1)又は(II)の前記
磁器はかかる要求特性を備えたものとして得られる。
〔作用〕
本発明の方法における第一熱処理工程である急速昇温焼
成は誘電体磁器の組織緻密化に効果があり、次の焼成に
よって、更に組織の秩序配列性を高められる結果、比誘
・電率を十分な値に維持しつつ、無負荷Qと温度特性(
τf)とを向上させることができるものと推測される。
〔実施例〕
純度99.9重量%以上の炭酸バリウム、酸化マグネシ
ウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化タ
ンタル、酸化ニオブ、フッ化バリウムおよびフッ化マグ
ネシウムから所要粉末を選び、第1表に示す7種の組成
で配合した配合物試料N01−51. (No、1〜4
1が実施例、No、4.2〜51が比較例)を各々純水
とともにボールミル用ボッ]・に入れ、樹脂コーティン
グしたボールを用いて16時時間式混合した。
得られた混合物をボンドから取り出し、150℃で3時
間乾燥した後、酸素中において1000’Cで2時間仮
焼を行った。仮焼後、粉砕し、42メツシユの篩を通し
て整粒した。得られた粉末を金型を用いて圧力500 
kg/cm”で直径10Illfll、厚さ約5mmの
円板状に一次成形した後、圧力2000kg/cm”で
静水圧プレスによって圧縮し、加圧成形体とした。次に
これらの成形体を酸素雰囲気下で、第2表に示す熱処理
条件でそれぞれ処理し、誘電体磁器を得た。得られた誘
電体磁器の組成および比誘電率(εr)、無負荷Q(Q
、)、および共振周波数の温度係数(τf)の測定結果
を第2表に示す。
第2表から明らかなように、本発明の実施例である試料
No、 1〜41ではε1やQ。を高く維持したまま、
同一組成の誘電体磁器の温度係数(τf)を変化させる
ことができる。
〔発明の効果〕 本発明の製造方法によれば、同一の組成でありながら熱
処理の条件のみ変えることにより、誘電体特性、即ち無
負荷Q、比誘電率及び共振周波数の温度特性を調節する
ことができる。さらには、比誘電率に影響を与えずに無
負荷Qと温度特性(τf)とを向上させたり、あるいは
比誘電率および無負荷Qを高く維持したまま温度特性を
調節することができる。
代理人  弁理士  岩見谷 同志

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原料を粉砕後仮焼し、該仮焼物を粉砕し、整粒後
    成形して得られた成形体を熱処理する工程を有する誘電
    体磁器の製造方法において、 前記熱処理工程が、前記成形体を100〜1600℃/
    分の速度で1500〜1700℃の温度まで昇温後、該
    温度に1分間以上保持する第一熱処理工程と、該第1の
    熱処理工程を経た製品を1200〜1600℃で10分
    間以上保持する第二の熱処理工程とからなることを特徴
    とする誘電体磁器の製造方法。
  2. (2)請求項1記載の方法であって、一般式(I): Ba_xA_yB_1_−_x_−_yF_zO_w(
    I)〔ここで、AはMg,Zn,Ni及びCoから選ば
    れる少なくとも1種であり、BはTa及びNbから選ば
    れる少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞ
    れ0.48≦x≦0.52、0.15≦y≦0.19、
    及び0.00025≦z≦0.05で表わされる数であ
    り、wはBa,A及びBの陽イオンおよびFの陰イオン
    の合計の電荷を中和し、該磁器全体として電気的に中性
    となる数である〕 で表わされる組成を有する複合ペロブスカイト型結晶構
    造を有する誘電体磁器の製造方法。
  3. (3)請求項1記載の方法であって、一般式(II): Ba_xA_yB_1_−_x_−_yO_w(II)
    〔ここで、AはMg,Zn,Ni及びCoから選ばれる
    少なくとも1種であり、BはTa及びNbから選ばれる
    少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ0
    .48≦x≦0.52、0.15≦y≦0.19で表わ
    される数であり、wはBa,A及びBの陽イオンの合計
    の電荷を中和し、該磁器全体として電気的に中性となる
    数である〕 で表わされる組成を有する複合ペロブスカイト型結晶構
    造を有する誘電体磁器の製造方法。
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