JPH04104949A - Dielectric porcelain composition - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は、誘電体磁器組成物、特に誘電体共振器等に適
する高周波用誘電体磁器組成物に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a dielectric ceramic composition, particularly a high frequency dielectric ceramic composition suitable for dielectric resonators and the like.
(背景技術)
近年における携帯電話等の高周波機器の発展に伴い、そ
れらに使用される誘電体共振器にも、小型で、高性能な
ものが要求されるようになってきている。そして、その
ような誘電体共振器に用いられる誘電体磁器には、以下
のような特性が要求されているのである。即ち、先ず、
(1)比誘電率(εr)が高いこと。この比誘電率が高
いと、成る決まった周波数で使用する場合において、共
振器の小型化が可能となるからである。また、(2)Q
値が高いこと。磁器のQ値が高いと、これを使用した共
振器を低損失にすることが出来るのである。(Background Art) With the development of high-frequency devices such as mobile phones in recent years, the dielectric resonators used in these devices are also required to be small and have high performance. The dielectric ceramic used in such a dielectric resonator is required to have the following characteristics. That is, first,
(1) High relative dielectric constant (εr). This is because if the dielectric constant is high, the resonator can be made smaller when used at a fixed frequency. Also, (2) Q
High value. When ceramic has a high Q value, a resonator using it can have low loss.
更に、(3)共振器にしたとき、共振周波数の温度係数
(τ、)が小さいこと。温度変化に対して特性の変動を
極力少なくするためである。Furthermore, (3) when used as a resonator, the temperature coefficient (τ,) of the resonant frequency is small. This is to minimize variations in characteristics due to temperature changes.
ところで、従来から、この種の誘電体磁器組成物として
は、特公昭5B−20905号公報には、Ba0−Ti
O□系若しくはその一部を他の元素で置換したものが明
らかにされているが、そのような誘電体磁器は、比誘電
率が30〜40程度と低く、且つQも小さいものであっ
た。また特公昭59−23048号公報に示されたB
a (M g I/3T a !/3 ) 03等の複
合ペロプスカイト構造を持った組成のものにおいては、
Qは大きいものの、比誘電率が30〜40と小さい問題
を内在している。By the way, as a dielectric ceramic composition of this kind, Japanese Patent Publication No. 5B-20905 discloses Ba0-Ti.
It has been revealed that the O□ system or a part of it is replaced with other elements, but such dielectric ceramics have a low dielectric constant of about 30 to 40 and a small Q. . Also, B shown in Japanese Patent Publication No. 59-23048
In compositions with a composite perovskite structure such as a (M g I/3T a !/3 ) 03,
Although Q is large, there is a problem that the dielectric constant is small at 30 to 40.
また、特開昭56−102003号公報には、B a
O−T i O,−NdzOs −B izo+系の磁
器組成物が明らかにされているが、これとても、比誘電
率は高いものの、共振周波数の温度係数が大きく、充分
な特性とは言い難いものであったのであり、更に特開昭
57−21010号公報に提案のBa0−TiO,−N
dzOi−3mzO+系の磁器組成物にあっては、共振
周波数の温度係数が大きく、実用上の問題を内在するも
のであり、更にまた、特公昭59−35486号公報に
明らかにされているBaO−Ti1t −Nd203P
rb○、系の磁器組成物にあっては、共振周波数の温度
係数が大きく、実用的なものではなかったのである。Moreover, in Japanese Patent Application Laid-open No. 56-102003, B a
O-T i O, -NdzOs -B izo+ type ceramic composition has been revealed, but although this has a very high dielectric constant, the temperature coefficient of the resonance frequency is large, so it is difficult to say that it has sufficient characteristics. Furthermore, the Ba0-TiO,-N proposed in JP-A No. 57-21010
In the case of dzOi-3mzO+ ceramic compositions, the temperature coefficient of the resonance frequency is large and there is an inherent problem in practical use.Furthermore, the BaO- Ti1t-Nd203P
The rb○ type ceramic composition had a large temperature coefficient of resonance frequency and was not practical.
(解決課B)
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その課題とするところは、高い比誘
電率を有すると共に、Qが大きく、しかも共振周波数の
温度係数を小さくすることが可能な誘電体磁器組成物を
提供することにある。(Solution section B) The present invention was made against this background, and its object is to have a high dielectric constant, a large Q, and a temperature at the resonant frequency. The object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition whose coefficient can be reduced.
(解決手段)
すなわち、本発明は、かかる課題を解決するために、多
くの誘電体磁器の組成について種々検討した結果具い出
された事実に基づいて完成されたものであり、その要旨
とするところは、組成式:%式%)
れる、酸化バリウム、酸化チタン、酸化ネオジム、酸化
プラセオジム、及び酸化ビスマスからなる誘電体磁器組
成物にして、該組成式中のχ、 y、 z及びa、
bが、それぞれ、下式:
%式%
を満足するように構成したことを特徴とする誘電体磁器
組成物にある。(Solution Means) That is, in order to solve this problem, the present invention was completed based on the facts found as a result of various studies on the composition of many dielectric ceramics, and the gist thereof is as follows. However, it is a dielectric ceramic composition consisting of barium oxide, titanium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, and bismuth oxide, with the composition formula: % formula %), and χ, y, z, and a in the composition formula.
The dielectric ceramic composition is characterized in that b is configured to satisfy the following formula: % formula %.
このように、本発明に従う誘電体磁器組成物は、酸化バ
リウム(Bad)、酸化チタン(TiO□)、酸化ネオ
ジム(N d !03 ) 、酸化プラセオジム(P
r zo++zs) 、及び酸化ビスマス(BizOx
)を主成分とするものであり、そしてそれら各成分は、
上記の組成式にて表わされ得るように、それぞれ、特定
量において含有せしめられ、以て優れた誘電体磁器特性
を発揮するものである。Thus, the dielectric ceramic composition according to the present invention contains barium oxide (Bad), titanium oxide (TiO□), neodymium oxide (N d !03 ), praseodymium oxide (P
r zo++zs), and bismuth oxide (BizOx
) is the main component, and each of these components is
As can be expressed by the above compositional formula, each component is contained in a specific amount, thereby exhibiting excellent dielectric ceramic properties.
(具体的構成)
ところで、かかる誘電体磁器組成物において、主成分の
一つたるBaOの含有量が10mo1%よりも少なくな
ると(χ<0.10)、得られる誘電体磁器組成物の比
誘電率が低くなってしまう問題があり、一方20mo1
%を越えるようになると(χ>0.20)、共振周波数
の温度係数が太き(なり過ぎてしまうという問題を惹起
する。また、T i Otについては、その含有量が6
0mo1%未満となると(y<0.60)、Q値が大き
く、劣化するようになり、一方75mo1%を越えるよ
うになると(y>0.75)、共振周波数の温度係数が
大きくなり過ぎてしまうという問題を惹起する。(Specific structure) By the way, in such a dielectric ceramic composition, when the content of BaO, which is one of the main components, is less than 10 mo1% (χ<0.10), the dielectric constant of the obtained dielectric ceramic composition decreases. There is a problem that the ratio becomes low, while 20mo1
% (χ > 0.20), the temperature coefficient of the resonant frequency becomes too thick (too much).
When it becomes less than 0mo1% (y<0.60), the Q value becomes large and deteriorates, while when it exceeds 75mo1% (y>0.75), the temperature coefficient of the resonance frequency becomes too large. This causes the problem of storage.
また、Nd、O,とPr11011/lとBi、O,と
の合計量に関して、換言すれば、((1−a−b)Nd
2O2a P rzoIlyx bB 1zos )
の値については、その合計の含有量が10 mo1%よ
りも少な(なると(z<0.10)、共振周波数の温度
係数が大きくなり、一方25mo1%を越えるようにな
ると(z>0.25)、焼結性が悪くなる問題を惹起す
る。In addition, regarding the total amount of Nd, O, Pr11011/l, and Bi, O, in other words, ((1-a-b)Nd
2O2a P rzoIlyx bB 1zos )
Regarding the value of ), which causes the problem of poor sinterability.
なお、本発明において、Nd2O2と共に、Pr、0.
、.3及びBizOxの使用は、Ndt03の一部をP
rzOxy3及びBizChにて置換しようとするもの
であるが、その中で、N d z O:+をPr20
I+73にて置換することによって、比誘電率を大きく
することが出来る。特に、プラセオジム置換量が3 +
no1%以上(a≧0.03 )の置換を行なうことが
望ましい。しかし、プラセオジム置換量が25mo1%
を越えるようになると(a>0.25)、温度係数が大
きくなるところから、25mo1%までの置換が実用上
の限界となる。In addition, in the present invention, in addition to Nd2O2, Pr, 0.
,.. 3 and the use of BizOx makes a part of Ndt03 P
It is intended to be replaced with rzOxy3 and BizCh, among which N d z O: + is replaced with Pr20
By replacing it with I+73, the dielectric constant can be increased. In particular, the amount of praseodymium substitution is 3 +
It is desirable to carry out substitution of 1% or more (a≧0.03). However, the amount of praseodymium replacement is 25mo1%
If it exceeds (a>0.25), the temperature coefficient becomes large, and therefore substitution up to 25 mo1% becomes the practical limit.
また、BizOiにてNd2O,を置換すると、比誘電
率が上がり、共振周波数の温度係数を小さくすることが
出来る。特に、この81zOzによる充分な置換効果を
得るには、5 mo1%以上(b≧0.05 )の置換
が望ましいのである。しかしながら、Bitchの置換
量が3Qmo1%を越えるようになると(b>0.30
)、Q値が低くなり過ぎ、実用に供し得なくなる。Furthermore, when Nd2O is replaced with BizOi, the dielectric constant increases and the temperature coefficient of the resonance frequency can be reduced. In particular, in order to obtain a sufficient substitution effect with 81zOz, it is desirable to substitute 5 mo1% or more (b≧0.05). However, when the amount of Bitch substitution exceeds 3Qmo1% (b>0.30
), the Q value becomes too low and cannot be put to practical use.
(実施例)
以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に
明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施
例の記載によって何等の制約をも受けるものでないこと
は、言うまでもないところである。(Examples) Examples of the present invention are shown below to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not limited in any way by the description of such examples. That goes without saying.
また、本発明には、以下に示される実施例の他にも、本
発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るもので
あることが、理解されるべきである。Furthermore, in addition to the embodiments shown below, various changes, modifications, improvements, etc. can be made to the present invention based on the knowledge of those skilled in the art, without departing from the spirit of the present invention. should be understood.
先ず、高純度炭酸バリウム、酸化チタン、酸化ネオジム
、酸化プラセオジム及び酸化ビスマスを用い、それら成
分を、下記第1表において、χ。First, high-purity barium carbonate, titanium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, and bismuth oxide were used, and their components were determined by χ in Table 1 below.
y、z、a及びbとして示される各種のモル比となるよ
うに秤量し、ポリエチレン製ポットの中に、アルミナ玉
石と共に投入して、純水を加え、湿式混合せしめた。そ
して、得られた混合物をポットから取り出して乾燥し、
1000°Cで2時間、空気雰囲気下に仮焼を行なった
。次いで、その仮焼物を、再び、アルミナ玉石と共に、
ポリエチレン製ポットに投入し、更に純水を加えて、湿
式粉砕した。この際、バインダとしてPVAを1重量%
加え、バインダが仮焼粉に一様に混ざるようにした。そ
の後、この得られた粉砕物を乾燥し、40メツシユの篩
いを通すことにより、造粒した。They were weighed so as to have various molar ratios shown as y, z, a, and b, and put into a polyethylene pot together with alumina cobbles, pure water was added, and wet-mixed. The resulting mixture was then removed from the pot and dried.
Calcining was performed at 1000°C for 2 hours in an air atmosphere. Next, the calcined product was again mixed with alumina boulders.
The mixture was placed in a polyethylene pot, pure water was added, and wet pulverization was performed. At this time, 1% by weight of PVA was added as a binder.
In addition, the binder was mixed uniformly with the calcined powder. Thereafter, the obtained pulverized product was dried and granulated by passing it through a 40-mesh sieve.
このようにして調製された粉体を用い、プレス成形機に
て、面圧: l ton /CIm”にて、20mmφ
×15IIXIIltのサイズの円板状のサンプルを成
形した。次いで、このようにして成形した各サンプルを
、空気中において、1300〜1400°Cの温度で、
2時間焼成した。更に、この焼成して得られた各サンプ
ルを、研磨によって、14mmφ×7閣1の大きさに整
えた。Using the powder prepared in this way, a press molding machine was used to mold the powder to 20 mmφ at a surface pressure of 1 ton/CIm.
A disk-shaped sample with a size of ×15IIXIIlt was molded. Next, each sample molded in this way was heated in air at a temperature of 1300 to 1400°C.
It was baked for 2 hours. Furthermore, each sample obtained by this firing was polished to a size of 14 mmφ x 7 squares.
かくして得られた各種のサンプルについて、その比誘電
率と無負荷Qを、公知の平行導体板型誘電体共振器法に
よって、それぞれ測定し、またその共振周波数の温度係
数(τf)を−25°C〜75°Cの範囲で測定し、そ
の結果を、下記第1表に併わせ示した。なお、測定周波
数は3〜4GHzであつた。また、第1表中において、
Qは、3GHzでの値に換算しである。The relative permittivity and unloaded Q of the various samples obtained in this way were measured by the well-known parallel conductor plate type dielectric resonator method, and the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency was measured at -25°. The measurement was carried out in the range of 75°C to 75°C, and the results are also shown in Table 1 below. Note that the measurement frequency was 3 to 4 GHz. In addition, in Table 1,
Q is converted to a value at 3 GHz.
かかる第1表の結果から明らかなように、本発明に従う
No、 1〜16の誘電体磁器組成物にあっては、何れ
も、大きな比誘電率及びQ値を有すると共に、共振周波
数の温度係数(τ、)の小さなものであった。これに対
して、比較例であるNα17〜24の誘電体磁器組成物
にあっては、少なくとも比誘電率、Q値及び温度係数(
τf)の何れかにおいて、性能の劣化したものとなり、
またNo、 25及び26のものは、焼結しなかった。As is clear from the results in Table 1, the dielectric ceramic compositions Nos. 1 to 16 according to the present invention all have a large relative dielectric constant and a large Q value, as well as a low temperature coefficient of resonance frequency. (τ,) was small. On the other hand, in the dielectric ceramic compositions with Nα of 17 to 24, which are comparative examples, at least the dielectric constant, Q value, and temperature coefficient (
τf), the performance deteriorates,
In addition, samples Nos. 25 and 26 were not sintered.
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、酸
化ネオジムを酸化ビスマスにて置換することにより、比
誘電率を上げつつ、温度係数を下げることが出来、更に
その上で、酸化ネオジムを酸化プラセオジムにて置換す
ることにより、Q4!!を下げることなく、比誘電率を
更に大きくすることが出来るのである。(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, in the present invention, by replacing neodymium oxide with bismuth oxide, it is possible to increase the relative dielectric constant and lower the temperature coefficient, and By replacing neodymium oxide with praseodymium oxide in the above, Q4! ! The dielectric constant can be further increased without lowering the dielectric constant.
Claims (1)
)Nd_2O_3−aPr_2O_1_1_/_3−b
Bi_2O_3〕にて表わされる、酸化バリウム、酸化
チタン、酸化ネオジム、酸化プラセオジム、及び酸化ビ
スマスからなる誘電体磁器組成物にして、該組成式中の
χ,y,z及びa,bが、それぞれ、下式:0.10≦
χ≦0.20 0.60≦y≦0.75 0.10≦z≦0.25 χ+y+z=1 0<a≦0.25 0<b≦0.30 を満足するように構成したことを特徴とする誘電体磁器
組成物。[Claims] Compositional formula: χBaO-yTiO_2-z [(1-a-b
)Nd_2O_3-aPr_2O_1_1_/_3-b
Bi_2O_3] is a dielectric ceramic composition consisting of barium oxide, titanium oxide, neodymium oxide, praseodymium oxide, and bismuth oxide, and χ, y, z and a, b in the composition formula are, respectively, Below formula: 0.10≦
χ≦0.20 0.60≦y≦0.75 0.10≦z≦0.25 χ+y+z=1 0<a≦0.25 0<b≦0.30 dielectric ceramic composition.
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JP2219718A JPH04104949A (en) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | Dielectric porcelain composition |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1310468A2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Dielectric porcelain composition |
KR100425531B1 (en) * | 2001-04-04 | 2004-03-30 | 학교법인 포항공과대학교 | Ferroelectric bismuth titanate having rare earth elements |
KR100487070B1 (en) * | 2002-12-03 | 2005-05-03 | (주)씨아이제이 | Microwave dielectric ceramic composition |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP2219718A patent/JPH04104949A/en active Pending
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