JPH04224161A - 高周波用誘電体磁器組成物及びその製造方法 - Google Patents

高周波用誘電体磁器組成物及びその製造方法

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JPH04224161A
JPH04224161A JP2412304A JP41230490A JPH04224161A JP H04224161 A JPH04224161 A JP H04224161A JP 2412304 A JP2412304 A JP 2412304A JP 41230490 A JP41230490 A JP 41230490A JP H04224161 A JPH04224161 A JP H04224161A
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JP
Japan
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value
firing
dielectric ceramic
high frequency
ceramic composition
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Pending
Application number
JP2412304A
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English (en)
Inventor
Michiaki Tsurumi
鶴見 通昭
Noboru Kojima
小島 暢
Kazuaki Endo
一明 遠藤
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FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Ba(Zn1/3 ,
Ta2/3)O3 系材料の一部をBaZrO3 系材
料で置換した高周波用誘電体磁器組成物に関するもので
ある。更に詳しく述べると、Ba組成比を化学量論より
もやや不足した状態にして、高いQ値を維持しつつ共振
周波数の温度係数を再現性よく調整可能とした誘電体磁
器組成物及びその製造方法に関するものである。この誘
電体磁器組成物は、例えばマイクロ波やミリ波などの高
周波領域における誘電体共振器やMIC用誘電体基板等
に有用である。
【0002】
【従来の技術】Q値の高い高周波用誘電体磁器組成物と
しては、Ba(Zn1/3 ,Ta2/3 )O3 −
Ba(Zn1/3 ,Nb2/3 )O3 系材料やB
a(Zrx ,Zny ,Taz )O7/2−x/2
−3y/z系材料がある。
【0003】Ba組成比を化学量論より不足させること
によって高いQ値をもつ高周波用誘電体磁器組成物を得
る技術もある。その一例としてはBa1−y (Zn1
/3 ,Ta2/3 )O3 系材料において仮焼品を
乾式法のみで粉砕し、成形後、1600〜1700℃で
1〜10時間焼成する方法がある(特開平2−5146
4 号)。また他の例としては、Ba1−y (Zn1
/3 ,Ta2/3 )O3 の一部をBa1−y Z
rO3 で置換し、そのBa不足量yを0.004 ≦
y≦0.013 の範囲内とする組成物がある(特開平
2−199052号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波誘電体共振
器等で使用する材料としては、高いQ値を維持しつつ共
振周波数の温度係数τf を再現性よく任意の値に設定
できることが望まれる。また使用する材料の種類が少な
いこと、製造容易であることも大切である。最近では使
用する周波数領域が更に高くなってきており、Q値の不
足が生じている。
【0005】一般に誘電体磁器組成物の製造では、緻密
で均一な焼成品を得るために仮焼品の湿式微粉砕が必要
とされる。しかし湿式微粉砕とそれに続く乾燥の工程で
は器具ロスによる組成ずれが生じるため、製品の誘電特
性が変動し再現性が悪い。
【0006】本発明の目的は、上記のような技術的課題
を解決し、更に高い周波数領域で使用可能な高いQ値を
有し、且つ共振周波数温度係数τf を再現性良く任意
の値に自由に設定できる高周波用誘電体磁器組成物及び
その製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高周波用誘
電体磁器組成物は一般式(1−x)Ba1−y (Zn
1/3 ,Ta2/3 )O3 +xBa1−y Zr
O3 で表される。そして、この一般式において、Ba
組成比の化学量論からの不足量yを0.013 <y≦
0.06の範囲内とし、またBa1−y (Zn1/3
 ,Ta2/3 )O3 に対するBa1−y ZrO
3 の置換量xを0 <x≦0.06とする。
【0008】yの値を0.013 <y≦0.06とし
たのは、この範囲内でBa量を不足させると高温長時間
の焼成によってBa不足量が少ない組成物に比べてQ値
が著しく向上することを見い出したことによる。とりわ
け0.04≦y≦0.05の範囲内とすることが望まし
い。yの値が0.06を超えるBa量不足領域では焼成
中、降温条件によっては亀裂が入り易くなる。Ba1−
y ZrO3 による置換は、Ba不足の効果を伴った
まま、その量に応じて共振周波数温度係数τf をほぼ
直線的に変化させ、任意の値に設定できるようにするた
めである。xの範囲を0 <x≦0.06としたのは、
0.06を超えると共振周波数の温度係数τf が大き
くなりすぎ(10ppm/℃以上)実用的とは言えなく
なるためである。
【0009】また本発明は、上記の組成を有する仮焼品
を乾式法のみによって粉砕し、成形後1400〜170
0℃で長時間焼成する高周波用誘電体磁器組成物の製造
方法である。この種の誘電体磁器組成物は、通常、原料
の混合→仮焼→粉砕→造粒→成形→焼成という工程を経
て製造する。仮焼品の粉砕は焼成品の緻密性及び均一性
に大きな影響を及ぼすため、一般に長時間の湿式微粉砕
を行い、その後乾燥して造粒する。しかし本発明の誘電
体磁器組成物の仮焼品は非常に軟らかく、手で砕く程度
の粗粉砕品を造粒→成形→焼成しても、結晶粒径は十分
に小さく、焼結性及び誘電特性に殆ど影響を及ぼさない
。逆に湿式工程を経ないことによって器具ロスによる組
成ずれが生じず、原料を秤量し配合した精度に応じて共
振周波数の温度係数τf を再現性良く所望の値に設定
できるようになる。
【0010】焼成温度を1400〜1700℃としたの
は、1400℃未満ではQ値が低く且つある程度までQ
値を高くするのに非常に長い焼成時間が必要となるし、
1700℃を超えるとZnの蒸散が著しくなるためであ
る。上記範囲内の温度では、Znの蒸散によるQ値の低
下は焼成品表面から数百μm以内に抑えられ内部の劣化
は生じない。また本発明で長時間焼成とは、焼成温度に
応じて20〜70時間以上をいう。焼成時間は焼成温度
と相関があり、焼成温度が低いほど焼成時間を長くする
必要がある。例えば焼成温度が1600℃以上の場合は
焼成時間は20時間以上とする。焼成温度が1400〜
1500℃程度の場合には焼成時間は70〜80時間以
上とする。従って、焼成温度を1500〜1700℃程
度とするのがより実際的である。このような焼成条件(
温度及び時間)とすることによって、Ba不足量の小さ
い組成物と比較してQ値向上の効果が明らかとなる。
【0011】
【実施例】出発原料として高純度のBaCO3 ,Zn
O,Ta2O5 ,ZrO2 を用い、一般式(1−x
)Ba1−y (Zn1/3 ,Ta2/3 )O3 
+xBa1−y ZrO3 で表される組成になるよう
に、xとyの値を変えて多種類の試料を秤量した。これ
を樹脂ポットで純水と共に20時間湿式混合した後、取
り出して乾燥し、1300℃で10時間の仮焼を行った
。この仮焼品を乳鉢で軽く砕き、得られた粉末にバイン
ダーを加えて造粒した。これを3000kg/cm2 
の圧力で直径14mm、厚さ6mmの円板に成形した。 次いでこの成形品を酸化雰囲気中で所定の温度・時間焼
成し、誘電体磁器組成物を得た。その上下両面及び側面
を1mm程度削り取って測定用の試料とした。
【0012】各試料について、共振周波数10GHz 
における比誘電率εr 、Q値、共振周波数温度係数τ
f をポストレゾネータ法により測定した。
【0013】測定結果の一例を図1に示す。同図は置換
量x=0.01の時、即ち0.99Ba1−y (Zn
1/3 ,Ta2/3 )O3 +0.01Ba1−y
 ZrO3 の場合に、焼成温度を1600℃で一定と
し、焼成時間を4時間と120 時間に設定してBa不
足量yに対するQ値の変化をプロットしたものである。 Ba不足量yが少ない場合は短時間焼成でもある程度の
特性(Q値)がでるが、Ba不足量yが増大すると短時
間焼成では急激にQ値は低下する。それに対してBa不
足量yが0.013 <y≦0.06の範囲で長時間焼
成を行うと、Ba不足量の小さい組成物のQ値をはるか
に超えた特性が得られる。特に0.04≦y≦0.05
ではQ値が15000 以上となり極めて好ましい。
【0014】図2は、置換量x=0.012 、Ba不
足量y=0.04のとき、即ち0.998 Ba0.9
6(Zn1/3 ,Ta2/3 )O3 +0.012
 Ba0.96ZrO3 とした場合に、焼成温度を1
350℃、1400℃、及び1600℃として、焼成時
間に対するQ値の変化をプロットしたものである。焼成
温度が1600℃の場合に焼成時間が長くなると急激に
Q値が増大し、20時間を超えると高いQ値が得られる
。それに対して1350℃の焼成では、長時間焼成によ
ってQ値は徐々に増加するが、120 時間程度行って
もQ値は10000 に達しない。また焼成時間が14
00℃の場合は、焼成時間が長くなるにつれてQ値も増
大し、70〜80時間を超えると高いQ値が得られる。
【0015】次にBa不足量y をy=0.0376と
し、置換量xを0≦x≦0.06の範囲で変化させた各
試料について共振周波数の温度係数τf を測定した。 結果を図3に示す。なお試料の焼成温度は1600℃、
焼成時間は120 時間である。置換量xが増大するに
つれて共振周波数温度係数τf はほぼ直線的に大きく
なることが分かる。逆に言うと所望の共振周波数温度係
数τf を得るためには、置換量xを制御すればよいこ
とになる。
【0016】置換量xをx=0.01とし、Ba不足量
yを0≦y≦0.06の範囲で変化させた各試料につい
て比誘電率εr を測定した。結果を図4に示す。各試
料の焼成温度は1600℃、焼成時間は120 時間で
ある。Ba不足量yが増大するにつれて比誘電率εr 
は徐々に低下する。
【0017】
【発明の効果】本発明は、一般式(1−x)Ba1−y
 (Zn1/3 ,Ta2/3 )O3 +xBa1−
y ZrO3 で表される組成物について、Ba組成比
の化学量論からの不足量yを多くして0.013 <y
≦0.06の範囲内としたことにより、従来品よりも更
に高いQ値が得られる。しかも共振周波数の温度係数τ
f の制御に特別の添加物を必要とせず、基本原料の置
換量x のみの調整で10ppm/℃以下の任意の値に
自由に設定できる。
【0018】更に本発明方法では仮焼品の湿式微粉砕工
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難く、工程が簡素化される
。また基本原料の置換量の調整のみでよいこと、湿式微
粉砕・乾燥工程が不要となること、などのため共振周波
数の温度係数τf の設定を再現性よく行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼成時間をパラメータとしたBa置換量yとQ
値との関係を示すグラフ。
【図2】焼成温度をパラメータとした焼成時間とQ値と
の関係を示すグラフ。
【図3】置換量xと共振周波数温度係数τf との関係
を示すグラフ。
【図4】Ba不足量yと比誘電率εr との関係を示す
グラフ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一般式(1−x)Ba1−y (Zn
    1/3 ,Ta2/3 )O3 +xBa1−y Zr
    O3 で表され、0.013 <y≦0.06で且つ0
    <x≦0.06であることを特徴とする高周波用誘電体
    磁器組成物。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の組成を有する仮焼品を
    、乾式法のみによって粉砕し、成形後、1400〜17
    00℃で長時間焼成することを特徴とする高周波用誘電
    体磁器組成物の製造方法。
JP2412304A 1990-12-20 1990-12-20 高周波用誘電体磁器組成物及びその製造方法 Pending JPH04224161A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6117806A (en) * 1996-10-25 2000-09-12 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Dielectric material, a method for producing the same and a dielectric resonator device comprising same
KR100427796B1 (ko) * 2001-06-25 2004-04-28 주식회사 케이엠더블유 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법

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