JPH0251464A - 誘電体磁器組成物の製造方法 - Google Patents

誘電体磁器組成物の製造方法

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JPH0251464A
JPH0251464A JP63203407A JP20340788A JPH0251464A JP H0251464 A JPH0251464 A JP H0251464A JP 63203407 A JP63203407 A JP 63203407A JP 20340788 A JP20340788 A JP 20340788A JP H0251464 A JPH0251464 A JP H0251464A
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鶴見 通昭
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健治 藤本
Kazuaki Endo
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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、Ba (Zn+zz Tazyz ) C+
+系マイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法に関し、
更に詳しくは、バリウム組成比を化学量論から僅かに不
足させ、仮焼品を湿式による粉砕を行わずに焼成する誘
電体磁器組成物の製造方法に関するものである。
[従来の技術] マイクロ波領域で使用する誘電体磁器組成物には様々な
材料系列が開発されているが、その一つにBa (Zr
z7z Taz7s ) C)+系組成物がある。この
種の材料系列に限らず、−mにセラミックス材料は次の
ような工程を経て製造される。まず原料を所定の組成と
なるように秤量配合して混合し、仮焼成を行い、ボール
ミル等による湿式微粉砕を行った後、乾燥する。次いで
この乾燥粉体をバインダーと混練して造粒し、成形した
後、適当な条件で焼成を行う。
添加物が入っていない純粋のBa(Zn+/sT a 
zyz ) 03組成物(化学量論組成)は、1600
〜1700℃の高温で焼成しても焼結性が悪い、さらに
長時間焼成した場合、異常粒成長が起こり密度が著しく
低下するため、比誘電率εr制御が難しい。
しかし1350〜1600℃の温度で数十時間ないし百
数十時間にわたって焼成することによって、1201(
zにおける無負荷Qを最大14000程度まで向上させ
得ることが報告されている(「エレクトロニク・セラミ
クス」” 863月号第41〜45頁:■学献社発行)
 この場合、比誘電率は29〜30程度であるが、共沈
法で得た粉体やホットプレス法を用いることにより30
.2程度まで向上させうろことも報告されている。なお
共振周波数温度特性は0±0.5ppm/℃程度である
また比誘電率と共振周波数温度係数は、Ba(Znly
s Nbtyy )Os 、BaZr0sB a (N
 i l/2 T azy、I) 03等の添加物を厳
密に秤量して混入させることによりある程度制御可能で
ある。
[発明が解決しようとする課題] マイクロ波用誘電体材料としては、高周波数帯で無負荷
Qが高いこと、比誘電率εr及び温度特性τfが制御可
能であることが要求されている。
ところが従来技術で無負荷Qを向上させるためには13
50〜1600℃で120時間もの長時間にわたって焼
成しなければならないためエネルギーロスが大きく、焼
成炉の消耗等のコスト高が生じる。また誘電特性は共沈
法やホットプレス法等を採用することにより向上するが
、これらの方法は工業的生産には適しておらず実用的と
はいえない。
更に比誘電率や共振周波数温度係数は添加物を厳密に秤
量して添加することによって制御し得るが、微量である
ことが多く秤量個数も増え生産管理が困難となる。
また1600℃以上の高温度焼成では、前記のように焼
結性が悪く、また焼成時間を長くすると亜鉛が蒸発し特
性が劣化する問題が生じる。
本発明の目的は上記のような従来技術の欠点を解消し、
高温での短時間の焼成によって極めて高い無負荷Qが得
られ、また再現性よく比誘電率、共振周波数温度係数を
制御できるような誘電体磁器組成物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] 上記のような目的を達成できる本発明は、般弐B a(
−(Z nl/i Tazys ) Osで表され0.
004≦X≦0.01の範囲内の組成となるように秤量
し仮焼きした仮焼品を、湿式粉砕を行うことなく乾式法
のみによって粉砕し、成形後1600〜1700℃で1
−10時間焼成する誘電体磁器組成物の製造方法である
通常セラミックスの製造工程は、混合−仮焼き一粉砕一
成形一焼成という順序で行われる。
仮焼品の粉砕は、十数〜数十時間の湿式微粉砕が一般的
である。湿式微粉砕を行った後、乾燥した粉体を用いて
造粒し、成形を行う。
本発明の特徴は、このような湿式微粉砕工程をとらず、
乾式粉砕のみを行う点、及びバリウム組成を化学量論組
成から僅かに不足させた配合比率で製造する点である。
[作用] Ba CZn+/z Taz/s )Os系の誘電体磁
器組成物では、仮焼品を長時間にわたり湿式微粉砕する
と粉体の界面が非常に不安定になり粉体中のバリウムは
水と反応して水酸化物となる(メカノケミカル反応)。
そしてこの水酸化物は、その後の乾燥工程で空気中の炭
酸ガスを吸収し炭酸バリウムとなる。この工程は再結晶
と同じことであり、巨大な柱状晶が出現する。このよう
な巨大結晶が現れると焼結性が極端に悪化する。つまり
焼結の過程で分解して炭酸ガスが飛び出しバリウムが残
ることになり、このような分解物を含んでいる場合には
緻密化し難く、均一な焼成物とならない。従来技術にお
いて画数時間もの焼成を必要としたのは、一つにはこの
ような理由によるものと考えられる。
ところがこの種の材料は仮焼きしたものでも非常に軟ら
かく、手で砕く程度の粗粉砕でいきなり焼成しても粒径
は十分に小さく焼結性、誘電特性共に殆ど影響が生じな
いことが判明した。
本発明では、湿式微粉砕工程をとらず、乾式粉砕のみで
済ませているため、炭酸バリウムの巨大結晶が出現する
ことがなく良好な焼結性が得られる。
ところで従来技術に関連して説明した通り、この系列の
磁器組成物においては化学量論組成では1600℃以上
の高温で焼成しても焼結しない。湿式微粉砕工程をとら
ない場合でも焼結しない。B a  (Z nl/3 
Tazys ) 03 で表されるへBO,型ペロブス
カイト・セラミックスのBサイトイオンであるZnとT
aは長時間の焼成によって規則配列し、超格子反射が現
れる。
従来技術で前記のように長時間焼成を必要としているの
も、一つにはこの理由のためである。
ところがAサイトイオンである[3aの量を減すること
より短時間でこの配列が生じること、またBaを減した
量に応じて配列の度合は大きくなることが判明した。つ
まりBa、の量を化学量論組成から不足させることによ
って高温短時間の焼成で焼結を行わせ誘電特性を向上さ
せることができる。
焼成温度を上げるとQ値は短時間で向上する。
本発明において1600〜1700℃の高温で焼成する
理由はそのためである。しかし単に高温で焼成するだけ
では焼結しない0本発明ではそのためBaを化学量論組
成よりも少なく設定している。その値が0.004≦×
≦0.01である。この値の下限0.004は1600
℃で1時間焼成した場合に十分な特性を得られるものと
して設定された。焼成時間が1時間未満の場合には十分
な焼結が得られないからである。
逆に10時間を超えてもQ値等にはあまり影響がなく、
長時間になることはエネルギーロス等の観点からも好ま
しくないし、Znの蒸発が進み逆に特性が悪化するため
好ましくない、Baの不足量Xの上限値0.01とした
のは、それを超えると誘電特性が低下するためである。
またBaの不足量の調整によって添加剤を加えることな
く無負荷Qが極めて高い値のままで比誘電率や共振周波
数温度係数を制御することが可能となる。
[実施例] 出発原料として純度99.7%のI3 a COx純度
99,9%のZnO1同じく純度99.9%のTa、O
,を用い、一般式B a +−x  (Z n/3 T
 a t/x ) Ozで表され、0.004≦X≦0
.01の組成範囲内となるように秤量し、ジルコニアボ
ールを備えたポリエチレン製ボールミルで純水と共に2
0時時間式混合した。この混合物をボールミルから取り
出し乾燥した後、金型と油圧プレスを用いて成形圧力5
00kg/cm”にて成形し、空気中において温度13
00℃で10時間の仮焼きを行った。
この仮焼品を乳鉢で軽く砕き、得られた粉末にバインダ
ーとしてポリビニルアルコール溶液を10重量%添加し
て均質にした後、60メツシユ篩を通して造粒した。こ
の造粒粉を金型と油圧プレスを用いて成形圧力3000
 kg/am”で直径14mmの円板に成形した。
この成形品を1600℃以上1700℃以下の温度で1
0時間以下焼成し誘電体磁器を得た。
上下両面及び側面を削り取り、誘電体円柱共振器法によ
り約7GHzの周波数で無負荷Qと比誘電率を測定した
。共振周波数の温度係数は一30℃〜80℃の範囲で測
定し求めた。
第1図は1600℃で4時間焼成した場合の13a不足
IXに対する無負荷Q、比誘電率εr共振周波数温度係
数τfの関係を示すグラフである。同図に示すようにB
aを化学量論組成よりも少なくシ湿式微粉砕工程をとら
ないことによって良好な誘電特性が得られることが判る
しかもBa不足fiXを変化させることによって無負荷
Qは極めて高い値のままで推移するが、比誘電率tr及
び共振周波数温度係数τ【が変化することが判る。従っ
て13a不足1xを制御することによって高いQ値のま
ま比誘電率εrと共振周波数温度係数τfを制御できる
ことになる。
Baの不足量によって比誘電率εrが変化するのは結晶
構造が著しく異なるためであろう。
その様子を第2図に示す、これはX線回折でZn、Ta
の超格子反射を測定した結果である。
焼成条件が同じであってもBaの組成比率が変わること
によって規則配列の度合と誘電特性は全く異なってくる
第3図は1600℃−1時間の焼成条件における誘電特
性を示している。この第3図から、最も悪い焼成条件1
600℃−1時間で実用的な特性を満たす領域は、Ba
の不足量Xが0゜004〜0.01である0本発明の数
値範囲はこのような実験結果から求められている。この
焼成条件ではBaの不足IXが0.006の時に無負荷
Qが最も大きく、X=0.005近傍の時に比誘電率ε
rが最も大きくなる。
第4図はBaO不足51Xが0.005の時に1600
℃で焼成した場合の誘電特性を示しており、横軸は焼成
時間を示している。無負荷Qは1時間の焼成で急上昇し
、その後徐々に増加していく。比誘電率εrは焼成時間
が1時間の時に最も高く、その後徐々に低下する。
これらのことから焼成時間は最低1時間は必要である。
焼成時間の上限値を10時間としたのは、それ以上焼成
しても特性はあまり向上せず、長時間焼成する分だけZ
n成分の蒸発が起こり逆に特性が低下してくるし、また
長時間焼成することはエネルギーロスにもつながり好ま
しくないからである。
[発明の効果] 本発明ではBaが化学量論組成よりも僅かに少ない配合
比率となるように秤量し仮焼きした仮焼品を、湿式微粉
砕することなく乾式で粉砕し、成形後1600〜170
0℃で1−10時間焼成する方法であるから、従来技術
のような数十時間から百数十時間にも及ぶ焼成時間を大
幅に短縮でき、エネルギーコストの低減等を含めて大幅
な製造コストの低減が可能となる。また従来技術では共
沈法やホットプレス法を用いなければならなかった30
程度以上の高い比誘電率を、本発明では通常の常圧焼成
で任意に選択焼成できる。
更に本発明では共振周波数温度係数や比誘電率の制御に
添加物を必要とせず、基本原料の混合比の変化のみで再
現性よくそれらの特性を容易に制御することができる。
本発明では湿式微粉砕工程が要らず、それに伴う乾燥工
程も不要となるため器具ロスによる秤量誤差が生じる可
能性が少なくなるし、難焼結化を招く物質が出現するこ
ともないため、工程が簡素化され特性の良好な誘電体磁
器組成物を製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は1600℃−4時間の焼成条件における誘電特
性を示すグラフ、第2図はBa不足量についてのX線回
折パターンを示を図、第3図は1600℃−1時間の焼
成条件における誘電特性を示すグラフ、第4図はX=0
.005の組成において焼成温度を1600℃としたと
きの焼成時間に対する誘電特性を示すグラフである。 第1図 特許出願人  富士電気化学株式会社 Ba不足量 X 代  理  人     茂  見     穣第 図 2e(Cu Kd) 第 図 Ba不足量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.一般式Ba_1_−_X(Zn_1_/_3Ta_
    2_/_3)O_3で表され0.004≦X≦0.01
    の範囲内の組成となるように秤量し、仮焼きした仮焼品
    を、乾式法のみによって粉砕し、成形後 1600〜1700℃で1〜10時間焼成することを特
    徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。
JP63203407A 1988-08-16 1988-08-16 誘電体磁器組成物の製造方法 Expired - Lifetime JP2594465B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04308606A (ja) * 1991-04-04 1992-10-30 Fuji Elelctrochem Co Ltd マイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法
JP4680469B2 (ja) * 2000-01-31 2011-05-11 日本特殊陶業株式会社 誘電体磁器組成物及びそれを用いた誘電体共振器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04308606A (ja) * 1991-04-04 1992-10-30 Fuji Elelctrochem Co Ltd マイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法
JP4680469B2 (ja) * 2000-01-31 2011-05-11 日本特殊陶業株式会社 誘電体磁器組成物及びそれを用いた誘電体共振器

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