JPH03138810A - 高周波用誘電体共振器の製造方法 - Google Patents

高周波用誘電体共振器の製造方法

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JPH03138810A
JPH03138810A JP1275946A JP27594689A JPH03138810A JP H03138810 A JPH03138810 A JP H03138810A JP 1275946 A JP1275946 A JP 1275946A JP 27594689 A JP27594689 A JP 27594689A JP H03138810 A JPH03138810 A JP H03138810A
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孝之 犬塚
Masaaki Sugiyama
昌章 杉山
Hiroshi Kubo
紘 久保
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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 本発明は高周波領域において、高いQ値を有する高周波
用誘電体共振器の製造方法に関するものである。誘電体
共振器はマイクロ波やミリ波など高周波領域において、
帯域阻止フィルターや局部発振器などに組み込まれ、高
周波領域における通信機器の小型化や高性能化、発振周
波数の温度安定化などに貢献している。
従来の技術 一般に高周波領域において使用される誘電体共振器に求
められる特性は、大きい誘電率、高いQ値を持ち、しか
も、共振周波数の温度係数の絶対値が小さいことが求め
られている。
従来、この種の誘電体共振器材料としては、BaO−T
iO2系、 ZrO2−5n02− TiO2系、 H
a (Zn、 Ta) 03−Ba (Zn、 Wb)
 03系などが知られている。これらの材料からなる誘
電体共振器は、100H2において無負荷Qが3000
〜10000、比誘電率が20〜30程度であり、共振
周波数の温度係数は±5ppm/’C以下に制御されて
いる。
しかし近年の通信の高周波化に対応した通信技術の進歩
により、さらに先鋭な共振特性を得る目的や、 10G
Hz以上の高い周波数域での発振特性の安定化を実現さ
せるために、誘電体共振器に対して、より高いQ値が要
求されている。
これに対応する高Q値誘電体共振器材料としては、Ba
 (SnMgTa) 03系、Ba (ZnNH9bT
a) 03系、Ba(MgTa) 03系などがあり、
これらは10GHzにおいてQ値が20000を超える
ものである。中でも、Ba(MgTa) 03系は、特
開昭82−170102に開示されているように、9G
Hzにおいて38000と非常に高いQ値をもつもので
ある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このBa (MgTa) 03は、通常
の焼成方法では焼結しない難焼結材料である。そのため
、理論密度の95%以上という焼結体の相対密度を得る
ため100〜b 要とする急速昇温法をもちいている。これは、船釣な誘
電体セラミ−、クスの焼成時の昇温速度としては、非常
に速いものであり、得られた製品の信頼性や、その製造
コストの点で問題が多く、工業的に不利なものである。
そこで、本発明の目的は、Ha (MgTa) 03系
材料において、急速昇温を必要としない、通常の大気中
常圧焼成によって高いQ値を持つ、誘電体共振器を提供
することにある。
課題を解決するための手段 そこで、上記課題を解決するために、様々な焼結助剤、
熱処理条件を検討した結果、次のような本発明を得るに
至った。
すなわち、本発明は、複合ペロブスカイト型構造を有す
るHa (MgL/3Ta2/3) o3を主成分とす
る酸化物に、燐酸(H3PO4)をP(リン)として0
.005wt%以上、 0.10%It%未満添加して
成形後、1550℃以上の温度まで100℃/分未満、
より好ましくは1〜b 温度で32詩間未満保持し、次に1200℃以上150
0℃未満の温度で4時間以上保持することを特徴とする
高周波用誘電体共振器の製造方法である。
作用 本発明によれば、複合ペロブスカイト型構造を有するB
a(MgI/3Ta2/3)03を主成分とする酸化物
に、燐酸(H3PO4)を添加し、成形後、従来法であ
る急速昇温法を用いることなく 1550℃以上の温度
まで100℃/分未満、より好ましくは1〜b/分の昇
温速度で加熱し、1550℃以上の温度で32詩間未満
保持することにより、焼結体の相対密度が95%以上の
ものを得ることができる。
このとき燐# (H3PO4)から分解したPは、Ha
(MgL/3Ta2/3) 03相の少量のHa、 N
gと反応し、Ba −P−0系、Mg−P −0系の液
相を生じ焼結を促進している。Pの添加量を、0.00
5 wt%以上0.10wt%未満に限定したのはO,
OQ5 wt%未満の場合は、充分に緻密化せず、0.
10vt%以上の場合は、焼結体の三重点などに析出し
たHa−P−0系1Mg−P−0系の化合物がQ値の低
下を招くからである。
また、昇温速度を100℃/分未満、より好ましくは1
〜b の昇温速度では、その製品の特性においてばらつきが大
きくなり、製品の信頼性および、製造コストの点で問題
が多い、これに対して、1〜b分の昇温速度であれば、
特性のばらつきは小さく、トンネル炉と呼ばれるJ!!
続焼成炉によっても焼成が可能であり、その製造上のメ
リットは大きい。
又、 1550℃未満の焼成温度では材料を充分に緻密
化させることができず、焼成時間は1550℃以りが必
要で1550℃では8 hrs以上32時間未満必要で
ある。逆に32詩間以上の焼成では、BaTa2O6な
る相の生成を招き、結果として密度、Q値ともに低下さ
せてしまうことになる。尚、保持時間は焼成温度と関係
し、高温になるに従い短時間の焼成で、緻密化が達成さ
れる。
ここで、燐酸(I(3PO4)の添加方法については特
にyi定するものではなく、例えば、Ba (Ngl/
3Ta2/3) 03原料粉末を、燐酸水溶液に分散さ
せ乾燥するという方法で、容易に均一に添加することが
できる。
次に、1200℃以上1500℃未満の温度で4時間以
上保持するのは、Ba (Mg+、3Ta2/3) 0
3結晶の原子配列の規則性を充分に向トさせ、かつ材料
中の格子欠陥を減少させることによって、Q値が10G
Hzにおいて37000と非常に高い誘電体共振器を得
るためである。
Ba (Mgv3Ta7/3) 03結晶の規則性とは
、A B O3型のペロブスカイト型構造のBサイトと
の位置にMgとTaが、ランダムに配列していたものに
対して、その立方晶構造の対角線方向に、Mgと丁aが
Mg−Ta−Taと規則的に配列を持った構造を持ち、
結果として、大方晶構造を持った領域が出現することを
いう、このような領域の出現・成長並びに、その規則配
列度が高まることがBa (Mgv3Ta2/1) 0
3結晶の規則性を向上させることに対応し、X線回折法
では規則格子反射の回折ピーク強度の増加として検出さ
れる。
またこのとき、熱処理を1200℃以上1500℃未満
の温度で4時間以上保持することと限定する理由は、1
200℃未満、または4時間未満では、規則性を向上さ
せる効果が少なく、高Q値のものが得難い、また、15
00℃以上では、32峙間以上の焼成の時と同様に、 
BaTa2O6なる相の生成を招き、密度、Q値とも低
下してしまい、本発明の目的を達成することができない
本発明による製造法では、1550℃以上による焼結工
程と、 1200℃以上1500℃未満の熱処理工程は
、連続的に処理しても、−度室温まで冷却し、その後熱
処理をするという二段工程でも限定するものではない。
また、複合ペロブスカイト型構造を有するBa (Mg
v3Ta2/I) 03を主成分とする酸化物を得る方
法は、限定するものではなく、従来公知の例えば、各全
屈元素の酸化物、炭酸塩を混合し仮焼して得る方法、ま
たは、アルコキシド法、共沈法などで得ることができる
。また、成形を行う場合、その成形性を向上させるため
原料粉を造粒することが望ましい、成形方法も限定する
ものではないが、成形体の密度としては55%以上であ
ることが望ましい。
実施例 以下に本発明を実施例にて詳細に説明する。
原料として、高純度の、 BaCO3、MgCO3、T
a205の各炭酸塩、酸化物を使用し、組成がHa (
Mgvs Ta2/3 )となるようにHmし、エタノ
ールを媒体として。
ボールミルにて湿式混合した。これを乾燥後、1250
1[4時間の仮焼を行い、 Ba (Mgl/3Ta2
/3) 03ペロブスカイト単一相とした。この粉末を
再びエタノールを媒体として、ボールミルにて湿式粉砕
し、乾燥した。
この粉末に、所定添加量の燐# (H3PO4)と。
3 成形用バインダーとしてPVAを添加し、造粒を行った
。この造粒粉を、10m層φ5履■高さのペレットに、
2000kgf/cm2の圧力で一軸成形し、1450
〜1700℃の温度まで、l−180℃/分の昇温速度
で加熱し、2〜64時間保持した0次に1100〜!5
00℃の温度で、2〜128  時間の熱処理を行った
得られた焼結体は、アルキメデス法で密度測定を行い、
加工したあと、ネットワークアナライザーを用い、平行
導体板型誘電体共振器法にて、比誘電率、Q値(10G
Hz ) 、共振周波数の温度係数を測定した。又、第
二相の同定にはX線回折を用いて行った。その結果を第
−表に示す、尚、木印は発明の範囲外である。
試料No、 lは燐酸(H3PO4)を添加していない
ので、密度が低い、また試料No、 2は焼成温度が低
く、充分に密度が上がらない、試料N003〜5は焼成
工程の保持時間が長過ぎ、密度の低下と第二相BaTa
2O6が存在しQ値が低い、試料No、 6〜8は密度
も上がり、第二相も存在しないが、熱処理工程がないた
め、 Ba (Mgl/3Ta2/3) 03結晶の規
則性が充分にあがっておらずQ値は低い、試料No。
12.13は昇温速度が速過ぎるため、誘電特性のバラ
ツキがおおきい、試料No、 17は焼成工程の保持時
間が長過ぎ、密度の低下と第二相BaTa2O6が存在
し、熱処理工程を行ってもQ値が高くならない、試料N
o、 21は燐酸(H3PO4)の添加量が多過ぎるた
め、Q値が充分に高くならない、又、試料No、 24
.25は熱処理工程の温度が、高過ぎるかあるいは低過
ぎるため、Q値が低いものである。
又、試料No、28は熱処理の保持時間が短いため、Q
値が充分に高くならなかったものである。しかし、本発
明による試料No、 18の熱処理を行なったところ、
最高Q値3712Gが得られた。このときの共振周波数
の温度係数も4PP園7℃以下と優れたものであった。
尚、試料No−18の焼結体を粉砕しX線回折により同
定したところ、第1図(a)に示すように、六方晶で指
数づけされる回折図形がi測された。また、第二相Ba
Ta2O6が存在する試料No、 3は第1図(c)に
、試料No、 5は第1図(b)に示す回折図形がm測
された。
発明の効果 以上、本発明により、従来、難焼結材料であったBa(
MgL/3Ta2/3)03材料の、急速昇温法を用い
ない大気中常圧焼結が可能となり、10GHzにおいて
25000以上と非常に高いQ値を持つ誘電体共振器の
製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、試料No、 18のX線回折図形であ
り、第1図(b)は試料N005、第1図(c)は試料
No、 3のX線回折図形である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  複合ペロブスカイト型構造を有するBa(Mg_1_
    /_3Ta_2_/_3)O_3を主成分とする酸化物
    に、燐酸(H_3PO_4)をP(リン)として0.0
    05wt%以上、0.10wt%未満添加して成形後、
    1550℃以上の温度まで100℃/分未満の昇温速度
    で加熱し、1550℃以上の温度で32時間未満保持し
    、次に1200℃以上1500℃未満の温度で4時間以
    上保持することを特徴とする高周波用誘電体共振器の製
    造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006036589A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Neomax Co Ltd 電子デバイス用誘電体磁器組成物及びその製造方法
JP2009120443A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Ngk Insulators Ltd (Li,Na,K)(Nb,Ta)O3系圧電材料、及びその製造方法

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