JPH04106807A - マイクロ波用誘電体磁器組成物 - Google Patents
マイクロ波用誘電体磁器組成物Info
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- JPH04106807A JPH04106807A JP2406755A JP40675590A JPH04106807A JP H04106807 A JPH04106807 A JP H04106807A JP 2406755 A JP2406755 A JP 2406755A JP 40675590 A JP40675590 A JP 40675590A JP H04106807 A JPH04106807 A JP H04106807A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は数ＧＨｚ帯のマイクロ波領域で用いる共振器材
料に使用される誘電体磁器組成物に関する。 ［０００２］
料に使用される誘電体磁器組成物に関する。 ［０００２］
近年、数ＧＨｚ帯のマイクロ波を利用した衛星通信・放
送、移動体通信、または移動体識別装置などの送受信器
において用いられる共振器やフィルタに誘電体材料を使
用する試みが為されている。 ［０００３］ 従来、この種の誘電体磁器材料としては、例えば特開昭
６１−８８０６号公報（ＨＯＩＢ ３／１２）等で提
案されているＢａ０−Ｔ、１０２−Ｎｄ２０３−Ｂｉ２
０３の組成物がある。 ［０００４］ しかしながら、この従来の磁器組成物では、誘電率εは
７０〜９０と大きいがＱ値が最高ＩＧＨｚで４７００程
度と小さく、また、共振周波数の温度係数τｆも＋１０
〜＋２０ＰＰＭ／℃と若干大きく、十分な特性が得られ
ていなかった。 ［０００５］
送、移動体通信、または移動体識別装置などの送受信器
において用いられる共振器やフィルタに誘電体材料を使
用する試みが為されている。 ［０００３］ 従来、この種の誘電体磁器材料としては、例えば特開昭
６１−８８０６号公報（ＨＯＩＢ ３／１２）等で提
案されているＢａ０−Ｔ、１０２−Ｎｄ２０３−Ｂｉ２
０３の組成物がある。 ［０００４］ しかしながら、この従来の磁器組成物では、誘電率εは
７０〜９０と大きいがＱ値が最高ＩＧＨｚで４７００程
度と小さく、また、共振周波数の温度係数τｆも＋１０
〜＋２０ＰＰＭ／℃と若干大きく、十分な特性が得られ
ていなかった。 ［０００５］
ところで、使用周波数が数ＧＨｚ帯と高くなるとＱ値の
大きな材料が必要となる。例えば、高Ｑ値の材料を用い
た誘電体フィルタ等では線路間の結合が取り易くなり、
共振のピークが鋭く好都合である。 ［０００６］ そこで、本発明は、Ｑ値の向上を図ったマイクロ波誘電
体磁器組成物を提供することを目的とする。 ［０００７］ また、本発明は、そのような誘電体磁器をできるだけ低
温の焼結によって実現することをも目的とする。 ［０００８］
大きな材料が必要となる。例えば、高Ｑ値の材料を用い
た誘電体フィルタ等では線路間の結合が取り易くなり、
共振のピークが鋭く好都合である。 ［０００６］ そこで、本発明は、Ｑ値の向上を図ったマイクロ波誘電
体磁器組成物を提供することを目的とする。 ［０００７］ また、本発明は、そのような誘電体磁器をできるだけ低
温の焼結によって実現することをも目的とする。 ［０００８］
本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、モル
分率をＸ、ｙ、ｚ（Ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）としたとき、組成
式が、Ｘ−Ｔｉ０２−ｙ−ＺｒＯ２−２−８ｎｏ２（但
し、０．３０≦Ｘ≦０．６０．０．２５≦ｙ≦０．６０
．０．０２５≦ｚ≦０２０）で表される物質を主成分と
し、これに添加物として、Ｍｎ○、Ａ１２０３ＣｕＯま
たはＬ ｔ ２０を５重量％以下で、Ｎｂ２Ｏ，を１０
重量％以下で含有させてなるものである。 ［０００９］ また、本発明は、上記添加物に代えて、Ｌ １２０を５
重量％以下で、Ｔａ２０５を１０重量％以下で含有させ
てなるものである。 ［００１０１ 更に、本発明は、上記添加物の他に更にＺｎ○を５重量
％以下含有させてなるものである。 ［００１１］
分率をＸ、ｙ、ｚ（Ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）としたとき、組成
式が、Ｘ−Ｔｉ０２−ｙ−ＺｒＯ２−２−８ｎｏ２（但
し、０．３０≦Ｘ≦０．６０．０．２５≦ｙ≦０．６０
．０．０２５≦ｚ≦０２０）で表される物質を主成分と
し、これに添加物として、Ｍｎ○、Ａ１２０３ＣｕＯま
たはＬ ｔ ２０を５重量％以下で、Ｎｂ２Ｏ，を１０
重量％以下で含有させてなるものである。 ［０００９］ また、本発明は、上記添加物に代えて、Ｌ １２０を５
重量％以下で、Ｔａ２０５を１０重量％以下で含有させ
てなるものである。 ［００１０１ 更に、本発明は、上記添加物の他に更にＺｎ○を５重量
％以下含有させてなるものである。 ［００１１］
上記組成の誘電体磁器は、Ｍｎ０１Ａ１２０３、ＣｕＯ
またはＬ １２０とＮｂ２Ｏ５とを添加することにより
、Ｑ値が向上する。また、Ｌｉ２ＯとＴａ２Ｏ，とを添
加することにより、Ｑ値が向上する。更に、ＺｎＯ添加
することにより、焼結性が向上する。 ［００１２］
またはＬ １２０とＮｂ２Ｏ５とを添加することにより
、Ｑ値が向上する。また、Ｌｉ２ＯとＴａ２Ｏ，とを添
加することにより、Ｑ値が向上する。更に、ＺｎＯ添加
することにより、焼結性が向上する。 ［００１２］
まず、実施例に係るマイクロ波用誘電体磁器組成物の製
造方法について説明する。 ［００１３］ 原料として、ＴｉＯＺｒＯＳｎＯの高純度粉末を所定の
モル分率になる２・ ２ゝ ２ ように秤量し、また、Ｍｎ０１Ａ １ ０ Ｃｕ ｏ
、 Ｌ ｔ ２０の内１種（酸化物でも２３゛ 炭酸塩でもよい）とＮｂ２Ｏ，の高純度粉末を所定量秤
量する。これらの粉末を配合し、５〜１０時間湿時間台
する。次にこれを脱水・乾燥し、９００〜１２００℃で
１〜２時間予備焼結を行う。そして、この予備焼結物を
２０〜６０時間湿式粉砕する。次いで、これを脱水・乾
燥し、２０００〜３０００ Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、直
径１０ｍｍ、厚み６ｍｍの円板に成形する。続いてこの
成形品を１３５０〜１５００℃の温度で２〜５時間焼成
し、その焼成品を厚みが直径の２分の１になるように両
面研摩して測定試料を完成する。 ［００１４］ このようにして完成された試料を、ハツキ・コールマン
法を用い、測定周波数７〜８．５ＧＨｚの範囲で誘電率
ε、Ｑ値、並びに共振周波数の温度係数τｆを測定した
。以下に測定結果について説明する。 ［００１５］ 第１表は、主成分のＴｉＯＺｒＯ及びＳ ｎ ０２がモ
ル分率でこの順に、０゜５１：０．４２＝０．０７のと
き、添加物として、ＭｎＯとＮ ｂ ２０５を使用した
ときの測定結果である。 特開平４−１ｏに８０７ （５） ［００１６］ 尚、表中、 ＊は本発明の範囲外のサンプルを示している。 ［００１７］
造方法について説明する。 ［００１３］ 原料として、ＴｉＯＺｒＯＳｎＯの高純度粉末を所定の
モル分率になる２・ ２ゝ ２ ように秤量し、また、Ｍｎ０１Ａ １ ０ Ｃｕ ｏ
、 Ｌ ｔ ２０の内１種（酸化物でも２３゛ 炭酸塩でもよい）とＮｂ２Ｏ，の高純度粉末を所定量秤
量する。これらの粉末を配合し、５〜１０時間湿時間台
する。次にこれを脱水・乾燥し、９００〜１２００℃で
１〜２時間予備焼結を行う。そして、この予備焼結物を
２０〜６０時間湿式粉砕する。次いで、これを脱水・乾
燥し、２０００〜３０００ Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、直
径１０ｍｍ、厚み６ｍｍの円板に成形する。続いてこの
成形品を１３５０〜１５００℃の温度で２〜５時間焼成
し、その焼成品を厚みが直径の２分の１になるように両
面研摩して測定試料を完成する。 ［００１４］ このようにして完成された試料を、ハツキ・コールマン
法を用い、測定周波数７〜８．５ＧＨｚの範囲で誘電率
ε、Ｑ値、並びに共振周波数の温度係数τｆを測定した
。以下に測定結果について説明する。 ［００１５］ 第１表は、主成分のＴｉＯＺｒＯ及びＳ ｎ ０２がモ
ル分率でこの順に、０゜５１：０．４２＝０．０７のと
き、添加物として、ＭｎＯとＮ ｂ ２０５を使用した
ときの測定結果である。 特開平４−１ｏに８０７ （５） ［００１６］ 尚、表中、 ＊は本発明の範囲外のサンプルを示している。 ［００１７］
【表１】
［００１８］
表１中の各試料について＋２０℃〜＋７０℃の範囲で共
振周波数の温度係数τｆを測定したところ、 いずれも＋８±１０ （ＰＰＭ／’Ｃ’）以内であった
。 ［００１９］ この表１から明らかなようにＭｎＯとＮｂ２Ｏ５を加え
ることにより、誘電率ε及びＱ値が向上する。 ［００２０］ 一方、ＭｎＯにおいては５重量％を越えると、またＮ
ｂ ２０ ｓにおいては１０重量％を越えると、誘電特
性が余り良くなく、また焼結不良となる場合がある。 ［００２１］ ところで、主成分のＴｉＯＺｒＯ及びＳ ｎ ０２の組
成比率によっても、誘電２ゝ ２ 特性は変化する。そこで、次にＭｎＯを１．０重量％、
Ｎｂ２Ｏ５を２．５重量％添加するものとし、ＴｉＯＺ
ｒＯ及びＳ ｎ ０２の組成比率（モル比）を種々変え
て実験２ゝ ２ した結果を表２に示す。 ［００２２］
振周波数の温度係数τｆを測定したところ、 いずれも＋８±１０ （ＰＰＭ／’Ｃ’）以内であった
。 ［００１９］ この表１から明らかなようにＭｎＯとＮｂ２Ｏ５を加え
ることにより、誘電率ε及びＱ値が向上する。 ［００２０］ 一方、ＭｎＯにおいては５重量％を越えると、またＮ
ｂ ２０ ｓにおいては１０重量％を越えると、誘電特
性が余り良くなく、また焼結不良となる場合がある。 ［００２１］ ところで、主成分のＴｉＯＺｒＯ及びＳ ｎ ０２の組
成比率によっても、誘電２ゝ ２ 特性は変化する。そこで、次にＭｎＯを１．０重量％、
Ｎｂ２Ｏ５を２．５重量％添加するものとし、ＴｉＯＺ
ｒＯ及びＳ ｎ ０２の組成比率（モル比）を種々変え
て実験２ゝ ２ した結果を表２に示す。 ［００２２］
【表２】
［００２３］
この表２から明らかなように、ＴｉＯＺｒＯ２、Ｓ ｎ
Ｏ２の組成比率によりε２゛ 、Ｑ値、τｆが変化する。本発明では、この組成比率を
先の特許請求の範囲に記１適さなくなるからである。 ［００２４］
Ｏ２の組成比率によりε２゛ 、Ｑ値、τｆが変化する。本発明では、この組成比率を
先の特許請求の範囲に記１適さなくなるからである。 ［００２４］
【表３】
【表４】
【表５】
［００２８］
表３〜表５から明らかなように、先の表１に示した結果
と同様の結果が得られた。尚、共振周波数の温度係数τ
ｆはいずれも＋１０±１０ （ＰＰＭ／’Ｃ）以内であ
った。 ［００２９］ 従って、主成分であるＴｉＯ２、ＺｒＯ２及びＳ ｎ
Ｏ２を表２から、また、添加物であるＭｎ○、Ａ１０Ｃ
ｕ○またはＬｉ ＯとＮｂ２Ｏ５を表１、表３、表４
及２３゛２ び表５から、それぞれ先の特許請求の範囲に記載された
範囲に限定することにより、εが約３０〜５０″ｒＱ値
が約５０．００以上の誘電体磁器が自由に得られる。 ［００３０］ 次に、主成分に、添加物としてＬ １２０とＴａｚ○５
を添加したときの誘電特性を表６に示す。なお、主成分
のＴｉＯＺｒＯ３及びＳ ｎ ０２の組成比率はモル分
率２ゝ でこの順に、０．５１ ：Ｑ、４２ ：ては、上述の方
法と同様である。 ［００３１］
と同様の結果が得られた。尚、共振周波数の温度係数τ
ｆはいずれも＋１０±１０ （ＰＰＭ／’Ｃ）以内であ
った。 ［００２９］ 従って、主成分であるＴｉＯ２、ＺｒＯ２及びＳ ｎ
Ｏ２を表２から、また、添加物であるＭｎ○、Ａ１０Ｃ
ｕ○またはＬｉ ＯとＮｂ２Ｏ５を表１、表３、表４
及２３゛２ び表５から、それぞれ先の特許請求の範囲に記載された
範囲に限定することにより、εが約３０〜５０″ｒＱ値
が約５０．００以上の誘電体磁器が自由に得られる。 ［００３０］ 次に、主成分に、添加物としてＬ １２０とＴａｚ○５
を添加したときの誘電特性を表６に示す。なお、主成分
のＴｉＯＺｒＯ３及びＳ ｎ ０２の組成比率はモル分
率２ゝ でこの順に、０．５１ ：Ｑ、４２ ：ては、上述の方
法と同様である。 ［００３１］
【表６】
０゜
Ｏ７であり、
測定試料の製造方法につい
［００３２］
表６において各試料の共振周波数の温度係数τｆはいず
れも＋１０±１０ （ＰＰＭ／℃）以内であった。 ［００３３］ 表６より、Ｌ １２０とＴａ２Ｏ，を添加した場合、ε
及びＱともに向上していることがわかる。また、上述の
添加物同様、Ｌ １２０は５重量％を越えると、Ｔａ２
Ｏ。 では１０重量％を越えると焼結不可能となり、不都合で
ある。 ［００３４］ ところで、上述の実施例においては、良好な誘電特性を
得るためには、製造工程において、焼結温度を１４００
℃以上で行う必要がある。しかしながら、生産コストや
焼結炉の耐久性等を考慮すると、焼結温度はできるだけ
低いほうが良い。次に、焼結温度を低下し得るようにし
た実施例について説明する。 ［００３５］ 表７は主成分子ｉ○２、Ｚ ｒ ０２及びＳｎ○２（組
成比率：０．５１ ：Ｑ、 ４２ ：０．０７）に、
Ｌｉ ○を１．０重量％、Ｎｂ２Ｏ，を２．５重量％
添加したものにさらにＺｎ○を添加して得られた試料の
誘電特性を示すものである。このとき、焼結温度を１３
５０℃または１４００℃とし、焼結時間を５時間とした
。 ［００３６］
れも＋１０±１０ （ＰＰＭ／℃）以内であった。 ［００３３］ 表６より、Ｌ １２０とＴａ２Ｏ，を添加した場合、ε
及びＱともに向上していることがわかる。また、上述の
添加物同様、Ｌ １２０は５重量％を越えると、Ｔａ２
Ｏ。 では１０重量％を越えると焼結不可能となり、不都合で
ある。 ［００３４］ ところで、上述の実施例においては、良好な誘電特性を
得るためには、製造工程において、焼結温度を１４００
℃以上で行う必要がある。しかしながら、生産コストや
焼結炉の耐久性等を考慮すると、焼結温度はできるだけ
低いほうが良い。次に、焼結温度を低下し得るようにし
た実施例について説明する。 ［００３５］ 表７は主成分子ｉ○２、Ｚ ｒ ０２及びＳｎ○２（組
成比率：０．５１ ：Ｑ、 ４２ ：０．０７）に、
Ｌｉ ○を１．０重量％、Ｎｂ２Ｏ，を２．５重量％
添加したものにさらにＺｎ○を添加して得られた試料の
誘電特性を示すものである。このとき、焼結温度を１３
５０℃または１４００℃とし、焼結時間を５時間とした
。 ［００３６］
【表７】
［００３７］
表７から分かるように、ＺｎＯを添加することにより、
焼結温度を下げた場合でも、焼結温度が高い時と同等も
しくはそれ以上の良好な誘電特性が得られる。 ［００３８］ 尚、ＺｎＯの添加量が５重量％を越えると、焼結時に融
解物が析出し、逆に特性が悪くなる。 ［００３９］ 表８は主成分に添加物として、以下の４種の組み合わせ
のものを使用したときのＺｎＯ添加の効果を示すもので
ある。尚、焼結温度は１３５０℃、焼結時間は５時間で
ある。 ［００４０］ Ａ；ＭｎＯ＝１．０重量％、Ｎｂ２０５＝２．５重量％
Ｂ；Ａ１２０３＝１．０重量％、Ｎｂ２０５＝２．５重
量％Ｃ；ＣｕＯ＝１．０重量％、Ｎｂ２０５＝２．５重
量％Ｄ；Ｌｉ２０＝１．０重量％、Ｔａ２０３＝２．５
重量％［００４１］
焼結温度を下げた場合でも、焼結温度が高い時と同等も
しくはそれ以上の良好な誘電特性が得られる。 ［００３８］ 尚、ＺｎＯの添加量が５重量％を越えると、焼結時に融
解物が析出し、逆に特性が悪くなる。 ［００３９］ 表８は主成分に添加物として、以下の４種の組み合わせ
のものを使用したときのＺｎＯ添加の効果を示すもので
ある。尚、焼結温度は１３５０℃、焼結時間は５時間で
ある。 ［００４０］ Ａ；ＭｎＯ＝１．０重量％、Ｎｂ２０５＝２．５重量％
Ｂ；Ａ１２０３＝１．０重量％、Ｎｂ２０５＝２．５重
量％Ｃ；ＣｕＯ＝１．０重量％、Ｎｂ２０５＝２．５重
量％Ｄ；Ｌｉ２０＝１．０重量％、Ｔａ２０３＝２．５
重量％［００４１］
【表８】
［００４２］
表８より分かるように、いずれの場合もＺｎ○の添加に
より、低い焼結温度であっても誘電特性を向上させるこ
とができる。 ［００４３］
より、低い焼結温度であっても誘電特性を向上させるこ
とができる。 ［００４３］
以上のように本発明によれば、７〜８ＧＨｚ程度のマイ
クロ波帯でＱ値が５０００以上、誘電率が３０〜５０程
度の誘電体磁器が得られる。また、主成分及び添加物の
組成比率を変えることにより、共振周波数の温度係数τ
ｆを、ＯＰＰＭ／’Ｃを中心に自由に制御できる。更に
、より低い焼結温度で良好な誘電特性が得られる。
クロ波帯でＱ値が５０００以上、誘電率が３０〜５０程
度の誘電体磁器が得られる。また、主成分及び添加物の
組成比率を変えることにより、共振周波数の温度係数τ
ｆを、ＯＰＰＭ／’Ｃを中心に自由に制御できる。更に
、より低い焼結温度で良好な誘電特性が得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】モル分率をｘ、ｙ、ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
としたとき、組成式が、ｘ・ＴｉＯ＿２−ｙ・ＺｒＯ＿
２−ｚ・ＳｎＯ＿２（但し、０．３０≦ｘ≦０．６０、
０．２５≦ｙ≦０．６０、０．０２５≦ｚ≦０．２０）
で表される物質を主成分とし、これに添加物として、Ｍ
ｎＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣｕＯまたはＬｉ＿２Ｏを５重
量％以下で、Ｎｂ＿２Ｏ＿５を１０重量％以下で含有さ
せてなるマイクロ波用誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】モル分率をｘ、ｙ、ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
としたとき、組成式が、ｘ・ＴｉＯ＿２−ｙ・ＺｒＯ＿
２−ｚ・ＳｎＯ＿２（但し、０．３０≦ｘ≦０．６０、
０．２５≦ｙ≦０．６０、０．０２５≦ｚ≦０．２０）
で表される物質を主成分とし、これに添加物として、Ｌ
ｉ＿２Ｏを５重量％以下で、Ｔａ＿２Ｏ＿５を１０重量
％以下で含有させてなるマイクロ波用誘電体磁器組成物
。 - 【請求項３】請求項１または請求項２記載のマイクロ波
用誘電体磁器組成物において、更にＺｎＯを５重量％以
下含有させてなるマイクロ波用誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/747,571 US5132258A (en) | 1990-08-21 | 1991-08-20 | Microwave dielectric ceramic composition |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22035290 | 1990-08-21 | ||
| JP2-220352 | 1990-08-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106807A true JPH04106807A (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=16749793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2406755A Pending JPH04106807A (ja) | 1990-08-21 | 1990-12-26 | マイクロ波用誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04106807A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06295619A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| US5538928A (en) * | 1994-07-19 | 1996-07-23 | Korea Institute Of Science And Technology | Dielectric ceramic composition for high frequencies and method for preparation of the same |
| JP2011162419A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Ube Industries Ltd | 高周波用誘電体磁器並びにその製造方法およびそれを用いた高周波回路素子 |
| WO2012086740A1 (ja) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | 京セラ株式会社 | 誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタ |
| CN113429204A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-09-24 | 摩比天线技术（深圳）有限公司 | 一种锆锡钛系微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP2406755A patent/JPH04106807A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06295619A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| JP2768455B2 (ja) * | 1992-09-10 | 1998-06-25 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| US5538928A (en) * | 1994-07-19 | 1996-07-23 | Korea Institute Of Science And Technology | Dielectric ceramic composition for high frequencies and method for preparation of the same |
| JP2011162419A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Ube Industries Ltd | 高周波用誘電体磁器並びにその製造方法およびそれを用いた高周波回路素子 |
| WO2012086740A1 (ja) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | 京セラ株式会社 | 誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタ |
| US9006122B2 (en) | 2010-12-22 | 2015-04-14 | Kyocera Corporation | Dielectric ceramic and dielectric filter having the same |
| CN113429204A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-09-24 | 摩比天线技术（深圳）有限公司 | 一种锆锡钛系微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
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