JPH04243967A - マイクロ波誘電体磁器組成物 - Google Patents
マイクロ波誘電体磁器組成物Info
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Abstract
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Description
組成物に関し、更に詳しく言えば、高いQ値及び比誘電
率を示しかつ実用的範囲の温度係数を示すマイクロ波誘
電体磁器組成物に関し、更に容易に焼成して製造される
マイクロ波誘電体磁器組成物に関する。本発明はマイク
ロ周波数領域において誘電体共振器、マイクロ波集積回
路基板、各種マイクロ波回路のインピーダンス整合等に
利用される。
に誘電体磁器組成物という。)は、使用周波数が高周波
となるに従って誘電損失が大きくなる傾向にあるので、
マイクロ周波数領域でQ値の大きな誘電体磁器組成物が
望まれている。従来の誘電体磁器材料としては、ZrO
2 −SnO2 −TiO2 系磁器組成物、BaO−
TiO2 系磁器組成物及びその一部を他の元素で置換
した磁器組成物(特公平1−37807号公報)等が知
られている。
磁器組成物では、Q値若しくは比誘電率が小さかったり
、又は所望の温度係数が得られなかったり、その製造に
おける焼結性が悪かったりする等の問題がある。また、
異なった組成を有する新規な誘電体磁器組成物が望まれ
ており、しかもその焼結性に優れ容易に製造できるもの
が一層好ましい。本発明は上記観点に鑑みてなされたも
のであり、高いQ値及び比誘電率を示し且つ実用的範囲
の温度係数を示す誘電体磁器組成物、更に、容易に焼成
して製造される誘電体磁器組成物を提供することを目的
とする。
−Ta−Ti−O系の誘電体磁器組成物について、以下
に示す性能を全て満足する磁器組成物について種々検討
した結果、本発明を完成するに至ったのである。 Q値;主に5000以上、特に8000以上(4.5G
Hzの場合) 比誘電率εr ;30以上 温度係数τf ;−20〜+20、特に−15〜+10
ppm/℃ 焼結性;良好、特に1300℃以下で良好に焼成。 即ち、本第1発明の誘電体磁器組成物は、BaO・xT
iO2 (但し、xは3.7≦x≦4.5)で表される
組成物に対して、Ba3 Ti12Zn7 O34を1
.0〜10重量%、Ta2 O5 を2〜8重量%、添
加含有せしめてなることを特徴とする。本第2発明の誘
電体磁器組成物は、第1発明の組成に、更に、MnO2
を0.2〜0.4重量%、添加含有せしめてなることを
特徴とする。BaO・xTiO2 のxが3.7より小
さいと比誘電率εr が低く、逆に4.5を越えるとQ
値が低くなり、好ましくないからである。Ba3 Ti
12Zn7 O34の添加は、共振周波数の温度係数τ
f をプラス側に以降させるもので、これを含まないと
共振周波数の温度係数τf がマイナス側でおきくなり
、10重量%を越える過剰の添加は、逆にτf がプラ
ス側で大きくなるとともに、Q値、τf が小さくなる
。Ta2 O5 の添加は、Q値を向上させるもので、
2重量%の添加からその効果を発揮するが、8重量%を
越える過剰の添加は、逆にQ値の低下を招くことになる
。MnO2 の添加は、磁器の焼結性を改善するもので
、0.1〜0.4重量%の添加範囲で低温(1250〜
1300℃)で焼成でき、これらの添加範囲外では13
00℃を越える高温でないと焼結しにくくなる。本磁器
組成物は、所定の原料を所定量混合し、焼成して製造さ
れる。例えば、焼成後BaOとなる原料粉末とTiO2
粉末とから所定組成比のBaO・xTiO2 粉末を
合成し、これに所定量のBa3 Ti12Zn7 O3
4粉末、MnO2 粉末、Ta2 O5 粉末を添加し
焼成して製造することができる。
。 (1)各試料の作製 純度99.9%のBaCO3 粉末、TiO2 粉末を
各組成に応じて所定量秤量混合し、ミキサーで乾式によ
る粉砕及び混合を施す。その後、酸素雰囲気中1000
℃の温度で6時間熱処理して、BaO・xTiO2粉末
(3.7≦x≦4.5)を合成する。一方、純度99.
9%のBaCO3 粉末、TiO2 粉末及びZnO粉
末を出発原料として、モル比がそれぞれ、Ba:Ti:
Zn=3:12:7になるように秤量、混合し、これを
ミキサーで乾式による粉砕及び混合を施した後、酸素雰
囲気中で1250℃で10時間熱処理してBa3 Ti
12Zn7 O34粉末を合成する。前記のようにして
得られたBaO・xTiO2 粉末にBa3 Ti12
Zn7 O34粉末、MnO2 粉末、Ta2 O5
粉末を、表1〜4に示す各組成に応じて所定量添加し、
再び、ミキサーで乾式による粉砕及び混合を施した後、
適量の有機バインダーと水を加え、30mmφのアルミ
ナボールで粉砕した後、噴霧乾燥により造粒し、この造
粒された原料を用いて1500kg/cm2 のプレス
圧で18mmφ×15mmt(厚さ)の円盤状に成形し
た。次に、この成形体を大気中、1250℃から135
0℃の温度で、10時間焼成し、最後に、12mmφ×
10mmt(厚さ)の円板状に研磨して、誘電体試料と
した。そして、Q値(1/tanδ)、比誘電率εr
、共振周波数の温度係数τf の測定は、比誘電率εr
が最下となる焼結温度の試料が得られた。εr とQ
値は誘電体共振器法により測定した。τf は−30〜
80℃の範囲で、τf =−1/2τε−α式から求め
た。共振周波数はほぼ4.5GHzである。線膨張係数
αは9.5〜11ppm/℃である。τεは比誘電率ε
r の温度係数である。また、焼結性の良否において、
×は1300℃を越える温度にて焼成しないと上手く焼
結できない場合を示し、○は1300℃以下にて上手く
焼成できる場合を示す。
及び表4に示した。尚、該表中、*印表記の数字は、特
に性能が優れない場合(即ち、Q値が5000未満、温
度係数が−20未満を示す。そして、#印表記の数字は
十分に実用的性能を示すが、他と比べるとやや性能が悪
い場合を示す。そして、「総合評価」欄中の×印欄は本
発明に含まれない場合、△印は本発明に含まれる場合も
含まれない場合もあり、また焼結性が悪い場合も含む。
.6の場合(No.1)は、εr が31.0と低い。 このxが4.6と大きい場合(No.11)は、Qu値
が4200と小さい。これが3.7〜4.5の場合(N
o.2〜10)は、比誘電率、Qu値及び温度係数のバ
ランスが極めてよい。Ba3 Ti12Zn7 O34
成分を含まない場合(No.12、20)は温度係数が
−24、−21とマイナス側で大きい。また、これを1
1重量%含む場合(No.19)はQ値が4900、ε
rが31.7とやや小さくなり、温度係数も+12とプ
ラス側で大きくなり、いずれもτf の直線的変化から
大きく外れ、任意のτf に制御できなくなる。また、
Ta2 O5 成分が1重量%の場合(No.36、4
1)は、Qu値が4800、4200と著しく小さく、
これが9重量%の場合(No.40、45)も、Q値が
4800、4600と著しく小さく、いずれも好ましく
ない。更に、MnO2 成分を含まない場合(No.2
8、30)は、焼成温度が1300℃以上で焼結しない
と緻密な焼結体が得られず、焼結性が悪い。また、この
成分が0.5重量%の場合(No.33、35)におい
ても、焼結性が悪い。前記以外の試料の場合(No.2
〜10、13〜18、21〜26、29、31〜32、
34、37〜39、42〜44、即ち、BaO・xTi
O2 のxが3.7≦x≦4.5、Ba3 Ti12Z
n7 O34が1.0〜10重量%、Ta2 O5 が
2〜8重量%、MnO2 が0.2〜0.4重量%、添
加含有される場合)は、比誘電率、Qu値及び温度係数
、更に焼結性の全てに大変優れ、性能のバランスが極め
てよい。尚、MnO2を含まないが、BaO・xTiO
2 のxが3.7≦x≦4.5、Ba3 Ti12Zn
7 O34が1.0〜10重量%、Ta2 O5 が2
〜8重量%の範囲に含まれる場合(No.28、30)
は、焼結性を除いた性能(実用特性)は十分に優れたも
のである。尚、本考案においては、前記具体的実施例に
示すものに限られず、目的、用途に応じて本考案の範囲
内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、前
記仮焼温度等の仮焼条件、焼成温度等の焼成条件等は種
々選択できる。また、BaOとなる原料も前記BaCO
3 以外にも、過酸化物、水酸化物、硝酸塩等を用いる
こともできる。
物は、高いQ値及び比誘電率、且つ実用的な温度係数τ
f を全て具備し、大変バランスのとれた実用的に著し
く優れたものである。更に、0.1〜0.4重量%のM
nO2 を含む誘電体磁器組成物は、前記性能を全て満
足するとともに、その製造の際の焼結性にも優れ、更に
一層バランスの優れた実用性を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 BaO・xTiO2 (但し、xは3
.7≦x≦4.5)で表される組成物に対して、Ba3
Ti12Zn7 O34を1.0〜10重量%及びT
a2 O5 を2〜8重量%、添加含有せしめてなるこ
とを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】 BaO・xTiO2 (但し、xは3
.7≦x≦4.5)で表される組成物に対して、Ba3
Ti12Zn7 O34を1.0〜10重量%、Ta
2 O5 を2〜8重量%及びMnO2 を0.2〜0
.4重量%、添加含有せしめてなることを特徴とするマ
イクロ波誘電体磁器組成物。
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