JPH03183657A - マイクロ波誘電体セラミックス - Google Patents

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） この発明は、マイクロ波誘電体セラミックス、特にその
比誘電率（εｒ）および無負荷Ｑ（Ｑｕ）か大きくかつ
組成を変化させることにより零を中心にして正または負
の任意の温度係数Ｔｆか得られるマイクロ波誘電体セラ
ミックス組成物に関するものである。

（従来の技術） 一般に、温度保償用ゼラミックス（磁器）コンデンサや
マイクロ波回路用の誘電体共振器等では誘電体セラミッ
クス（磁器）組成物として比誘電率ε１および無負荷Ｑ
：Ｑｕ　（−１／１ａｎ５）か大きく、共振周波数の温
度係数Ｔｆとしては、０＋中心にして正または負の任意
の温度係数が得られることか必要とされている。従来、
かがる誘電体セラミックス組成物としでＢａＯ・ＴｌＯ
２系、Ｍ　９　Ｔ　ｉ○３・ＣａＯ系、ＺｒＯ２・Ｓｎ
○２・ＴｌＯ２系、ＢａＯ・ＴｌＯ２・Ｓｍ２Ｏ３・Ｌ
ａ２Ｏ３系などの組成物を使用していた（例えば特公昭
６１−１４６０６号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、これら従来の誘電体セラミツウス！ｉＡ
酸物を用いて誘電体共振器やコンデンサを製造した場合
、その温度係数ＴｆがＯ（ｐｐｍ／℃）付近では比誘電
率ε１が６０〜８０てあり、このような比誘電率の値は
、誘電体共振器等の小形化を図る上で不十分であるとい
う問題点かあつた。

ところで、この出願に係る発明者等は、既に特願平１−
２１２６４１号においで、酸化バリウム（ＢａＯ）、二
酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化サマリウム（Ｓ　ｍ　２
Ｏ３）、酸化ランタン（Ｌ　ａ２Ｏ３）および酸化ネオ
ジウム（Ｎｃｌｚ○３）からなる組成物においで、その
組成式を Ｘ　　ＢａＯ・Ｙ　　ＴｉＯ２ ・Ｚ｛（Ｓｍ２Ｏ３）＋−Ｗ１−ｗ２（Ｌａ２Ｏ３）Ｗ
１（Ｎｄ２Ｏ３）ｗ２）と表わしたとき、Ｘ、Ｙ、Ｚを
それぞれモル％で１１．０≦Ｘ≦２２．０ ６０．０≦Ｙ≦７５．０ ６．０≦Ｚ≦２８．０ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （但し、Ｗ７、Ｗ２、（１ＷＩ　　Ｗ２）をモル比とし
たとき、Ｏ＜Ｗ＋≦０．３５、Ｏ＜Ｗ２＜１、○○、ｏ
＜　（Ｉ　　ＷＩ　　Ｗ２　）＜１．００である）の組
成範囲とした場合に、このマイクロ波誘電体セラミック
スは、マイクロ波領域において、比誘電率（ε１）およ
び無負荷Ｑ　（Ｑ、　）か大きく、さらに、組成を変化
させることによって広範囲に共振周波数の温度係数Ｔｆ
を変化させることかできることを報告している。

従って、この発明の目的は、ＢａＯ、ＴｉＯ２、Ｓｍ２
Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３からなる組成物を主
成分とする場合、これら主成分を構成する各組成のモル
％（×、ＹおよびＺ）と所要のモル比（ＷＩ　、Ｗ２お
よび（ＩＷ＋Ｗ２））とをそれぞれ一定とした場合でも
、温度係数かＯ（ｐｐｍ／”Ｃ）付近においでも比誘電
率ε、および無負荷Ｑか大きいマイクロ波誘電体セラミ
ックスを提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の達成を図るため、この発明のマイクロ波誘電
体セラミックスによれば、酸化バリウム（ＢａＯ）、二
酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３
　）　、酸化ランタン（Ｌａｚ０３）および酸化ネオジ
ウム（Ｎｄ２Ｏ３）からなる組成物の組成式を Ｘ　　ＢａＯ・Ｙ　　ＴｉＯ２ ・Ｚ｛（Ｓｍ２Ｏ３）＋−Ｗ１−ｗ２（Ｌａ２Ｏ３）Ｗ
１（Ｎｄｚ０３）ｗ２）と表わしたとき、Ｘ、Ｙ、Ｚを
それぞれモル％で１１、○≦Ｘ≦２２．０ ６０．０≦Ｙ≦７５．０ ６．０≦Ｚ≦２８．０ Ｘ十Ｙ＋Ｚ＝　１００ （但し、ＷＩ　、Ｗ２、（Ｉ　　ＷＩ　　Ｗ２）をモル
比としたときＱ　＜　Ｗ　＋　≦０．３５、○〈Ｗ２〈
１．００、ｏ＜　（Ｉ　　ＷＩ　　Ｗ２　）＜１．００
である）の組成範囲とし、 さらに、上述した組成物を主成分とするとき、主成分に
対し、副成分として、酸化アルミニウム（Ａ１２Ｏ３）
を３重量％以下添加したことを特徴とする。尚、このＡ
ｌ２Ｏ３の３重量％は、ＢａＯ、ＴｉＯ２，Ｓｍ２Ｏａ
、Ｌａ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３からなる上述した組成物
（主成分）の１モルに対し、０．０５６３モルに相当す
る。

（作用） この発明の上述した構成によれば、マイクロ波誘電体セ
ラミックス組成物の各組成成分の組成範囲を上述した所
定範囲内に特定しであるので、後述する実験結果からも
明らかなように、上述した温度係数ＴｆがＯ（ｐｐｍ／
”Ｃ）付近でも比誘電率ε１および無負荷Ｑが太きく、
しかも、組成を変化させることにより零を中心にして正
または負の任意の温度係数τｆ％得ることか出来る。

（実施例） 以下、この発明のマイクロ波誘電体セラミックスの実施
例につき説明する。

出発原料として化学的に高純度のＢａＣＯ２、ＴｌＯ２
、Ｓｍ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３およびＡｊＬ○
３を別表１に示す組成比率になるようにそれぞれ秤量し
、純水とともにボールミルを用いて混合した。尚、この
実施例では、ＢａＣＯ２、ＴｌＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｌａ
２Ｏ３およびＮ　ｄ　２Ｏ３の組成物（主成分）の組成
比率の絹み合わせは二種類とし、それぞれの組成比率の
組の主成分に対し、副成分としてのＡｌ２Ｏ３の添加量
を種々変えた。

この混合物を空気中において１０６０℃の温度で２時間
仮焼した。得られた仮焼物をボールミルで純水とともに
湿式粉砕し、脱水乾燥後、バインダを添加して造粒した
後、３２メツシユのふるいを通して整粒（分級）した。

得られた造粒粉体を、金型を用いて油圧プレスで、成形
圧力１〜３ｔｏｎ／ｃｍ２で、成形して直径１６ｍｍ、
厚さ９ｍｍの円板状の成形体を得た。次に、得られた成
形体を高純度のアルミナ匣に入れ、１２５０℃〜１４０
０℃の温度範囲の適切な温度で２時間、空気中で焼成し
、誘電体セラミックスを得た。

得られた誘電体セラミックスについてハッキ・コールマ
ン法により比誘電率（ε１）および無負荷Ｑ　（Ｑｕ）
を測定した。また、共振周波数の温度係数τｆを、下記
（１）式に従って２Ｏ℃の共振周波数を基準にして一４
０℃と＋８５℃の温度におけるそれぞれの共振周波数か
ら求め、これらの実験結果を別表１に示した。尚、これ
らの測定における共振周波数は３〜４Ｇ目２であった。

但し、 ｆ　（２Ｏ’Ｃ）＝２Ｏ’Ｃにおける共振周波数ｆ（８
５℃）＝８５°Ｃにおける共振周波数ｆ（−４０℃）＝
−４０℃における共振周波数△Ｔ　測定温度差、 ここでは８５−　（−４０）＝１２５℃別表１において
＊印を付した試料番号のものは、この発明の範囲外の比
較例であり、それ以外の試料かこの発明の範囲内の実施
例である。尚、別表１中、重量％％ｗｔ％として示しで
ある。

別表１の実験結果によれば、主成分に対する、Ａｌ２Ｏ
３の添加量が３重量％以下の場合（よ比誘電率（ε１）
および無負荷Ｑ　（Ｑ、　）の変化が小さく、特に、添
加量か０．２重量％の場合は、無負荷Ｑ　（Ｑｕ）か大
きくなる。さらに、ｐ、（１２Ｏ３の添加量の増加に伴
い、温度係数（Ｔｆ　）か負の方向に大きく変化する。

一方、Ａｌ２Ｏ３の添加量か３重量％より多い場合、す
なわち、試料番号５．１０の試料では、比誘電率（ε１
）無負荷Ｑ　（Ｑｕ）が小ざくなるとともに温度係数（
ｒｆ）が負に著しく大きくなり、不適当であることがわ
かる。

以上の結果から、実用的に見て、主成分の組成式を ｘ　ＢａＯ・Ｙ　ＴｌＯ２ ・Ｚ｛（Ｓｍ２Ｏ３）　ｌ　−ｗｌ−Ｗ２（Ｌａ２Ｏ３
）ｗｌ（Ｎｄ２Ｏ３）Ｗ２）と表わしたとき、 Ｘ、 ＹおよびＺをそれぞれモル ％て １１．０≦Ｘ≦２２．０ ６０．０≦Ｙ≦７５．０ ６、０≦Ｚ≦２８．　Ｏ Ｘ＋Ｙ十Ｚ＝　１００ とし、 ざらにＷ、およびＷ２をモル比で表わしたとき０　＜Ｗ
、≦０．３５ ０　＜Ｗ２　＜　１　、　ＯＯ ○＜１−Ｗｌ　−Ｗ２　＜１．Ｏ○ の範囲とし、この主成分に対して副成分のＡｌ２２Ｏ３
を３重量％以下（但し、○を除く）添加しでなる誘電体
セラミック組成物かマイクロ波誘電体組成物としで適し
ていることかわかった。尚、このＡｌ２Ｏ３の３重量％
は、ＢａＯ、ＴｉＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３および
Ｎ　ｄ　２Ｏ３からなる組成物（主成分）の１モルに対
しＡｌ２Ｏ３の０．０５６３モルに相当する量である。

尚、この発明は上述した別表１で挙げた実施例にのみ限
定されるものではなく、上述した主成分の組成範囲内で
の他の絹み合わせかうなる主成分に対しで、副成分の添
加！を上述した範囲内で種々変えて得られる誘電体セラ
ミックスも、上述した実施例と同等の効果を得られる。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、このマイクロ波領
域において比誘電率（ε、）および無負荷Ｑ　（Ｑ、　
）が大きく、ざらに組成を変化させることによって広範
囲に共振周波数の温度係数（Ｔｆ）％変化させることが
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）酸化バリウム（ＢａＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ
   ＿２）、酸化サマリウム（Ｓｍ＿２Ｏ＿３）、酸化ラン
   タン（Ｌａ＿２Ｏ＿３）および酸化ネオジウム（Ｎｄ＿
   ２Ｏ＿３）からなる組成物の組成式をＸＢａＯ・ＹＴｉ
   Ｏ＿２ ・Ｚ｛（Ｓｍ＿２Ｏ＿３）＿１＿−＿Ｗ＿１＿−＿Ｗ＿
   ２（Ｌａ＿２Ｏ＿３）Ｗ＿１（Ｎｄ＿２Ｏ＿３）Ｗ＿２
   ｝と表わしたとき、Ｘ、Ｙ，Ｚをそれぞれモル％で１１
   ．０≦Ｘ≦２２．０ ６０．０≦Ｙ≦７５．０ ６．０≦Ｚ≦２８．０ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００ （但し、Ｗ＿１、Ｗ＿２および（１−Ｗ＿１−Ｗ＿２）
   はそれぞれモル比を表わし、かつ、０＜Ｗ＿１≦０．３
   ５、０＜Ｗ＿２＜１．００、０＜（１−Ｗ＿１−Ｗ＿２
   ）＜１．００である）の組成範囲とし、さらに、前記組
   成物を主成分とすると、該主成分に対し副成分として酸
   化アルミニウム（Ａｌ＿２Ｏ＿３）を３重量％（３重量
   ％は主成分１モルに対し０．０５６３モルに相当する）
   以下添加してなることを 特徴とするマイクロ波誘電体セラミックス。