JPH04312706A - 誘電体磁器組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体共振器等の材料
として好適な誘電体磁器組成物に関する。本発明の誘電
体磁器組成物は、誘電体共振器材料の他に、例えばマイ
クロ波ＩＣ用誘電体基板、誘電体調整棒、有機物との複
合材料の原料などにも適用される。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＭＨｚ　帯からＧＨｚ　帯のマイ
クロ波帯域の電波を利用した自動車電話、コードレス電
話等の移動無線機に、誘電体共振器が多く用いられるよ
うになった。このような誘電体共振器に使用される誘電
体磁器組成物には、比誘電率εｒ　が大きいこと、また
、共振周波数の温度係数τｆ　が小さく、品質係数Ｑ（
無負荷Ｑ０）が大きいこと等の特性が要求されている。

【０００３】従来、このような誘電体磁器組成物として
ＴｉＯ２、ＭｇＯ−ＣａＯ−ＴｉＯ２、ＺｒＯ２−Ｔｉ
Ｏ２−ＳｎＯ２、ＢａＯ−ＴｉＯ２等を主成分とするも
のが知られているが、温度係数が大きかったり、マイク
ロ波帯域での品質係数Ｑが小さかったりして実用化する
には困難な面がある。

【０００４】また、ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３系の
誘電体磁器組成物についての提案｛Ｂｅｒ．　Ｄｔ．　
Ｋｅｒａｍ．　Ｇｅｓ．　５５　（１９７８）　Ｎｏ．
　７　；　特開昭６０−３５４０６号公報等｝もあるが
、品質係数Ｑが小さく、比誘電率εｒ　についても十分
とは言えない。また、Ｂａ（Ｍｇ１／３，Ｔａ２／３）
Ｏ３　、　Ｂａ（Ｚｎ１／３，Ｔａ２／３）Ｏ３、　Ｂ
ａ（Ｚｎ１／３，Ｎｂ２／３）Ｏ３系等のペロブスカイ
ト型構造を有する誘電体磁器組成物が提案されているが
、比誘電率が小さい（比誘電率εｒ　＝２５〜４０程度
）ために、例えば０．１　〜４ＧＨｚ帯で使用される共
振器としたときに、共振器を十分に小型化することがで
きない難点がある。

【０００５】この問題点を解決するものとして、特開昭
　６２−７２５５８　号公報には、ＢａＯ−ＴｉＯ２−
Ｎｄ２Ｏ３−ＢｉＯ２／３系の誘電体磁器組成物が提案
されている。その特性は、比誘電率εｒが８０〜８３、
品質係数Ｑが１９００〜２６５０で、τｆ　が３　〜１
０とかなり改善されているものの、まだ不十分であり、
さらに優れた特性を有する誘電体磁器組成物の開発が望
まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の誘電体磁器組成物では、いずれをとっても近年要
求されている誘電体共振器材料として具備すべき特性、
すなわち、比誘電率εｒ、品質係数Ｑがさらに高く、τ
ｆ　が小さいことを兼ね備えた材料がないという問題が
ある。本発明はこれらの問題点に鑑みなされたものであ
って、その目的は、比誘電率εｒ　、品質係数Ｑがさら
に高く、τｆ　が小さいことを兼ね備えた誘電体磁器組
成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、誘電体磁器の組成に関し鋭意検討した結果、バリウ
ムの一部を鉛で置き換え、さらにランタン及びガドリニ
ウムを用いることにより優れた誘電体が得られることを
見い出し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、組成式ａ・｛（１−ｗ）・ＢａＯ　，　ｗ・ＰｂＯ
　｝・ｂ・　ＴｉＯ２・ｃ・｛ｘ・Ｌａ２Ｏ３，（１−
ｘ）Ｇｄ２Ｏ３　｝（式中、ａ，ｂ，ｃ，ｗ，ｘはモル
比率で、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．１＜ａ＜０．２、０．６
＜ｂ＜０．８、０．１＜ｃ＜０．２、０．００１＜ｗ＜
０．２５　、０．２＜ｘ＜０．９）で表されるバリウム
、鉛、チタン、ランタン、ガドリニウム系誘電体磁器組
成物。

【０００８】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。本発明の特徴は、バリウムと鉛とチタンとランタン
とガドリニウムを用いることと、その組成比にあるが、
特にバリウムと鉛及びランタンとガドリニウムに特徴が
ある。すなわち、ＢａＯ　及びＰｂＯ　の合計モル比ａ
は、０．１＜ａ＜０．２であり、ＢａＯとＰｂＯ　の比
率を示すｗが０．００１＜ｗ＜０．２５　、さらにＬａ
２Ｏ３　とＧｄ２Ｏ３　の合計モル比ｃは、０．１＜ｃ
＜０．２であり、Ｌａ２Ｏ３　とＧｄ２Ｏ３　の比率を
示すｘは、０．２＜ｘ＜０．９で示される組成にあるこ
とによって品質係数Ｑ〜４０２０、比誘電率εｒ　〜８
４、共振周波数の温度係数τｆ　が〜０　のマイクロ波
帯域に好適の優れた誘電体材料が得られるのである。

【０００９】組成範囲の限定理由は次の通りである。ａ
は、ＢａＯ　が０．１　以下では比誘電率εｒ　が小さ
く、　０．２以上では品質係数Ｑが低くなり好ましくな
い。したがって、ａ　は、０．１＜ａ＜０．２の範囲が
好適であり、さらに好ましくは、０．１２　＜ａ＜　０
．１８がよい。ｂは、ＴｉＯ２が０．６　以下では焼結
性が低下し、０．８　以上では共振周波数の温度係数τ
ｆ　が大きくなり好ましくない。したがって、ｂは、　
０．６＜ｂ＜０．８の範囲が好適であり、さらに好まし
くは、０．６４　＜ｂ＜０．７６　がよい。ｃは、０．
１　以下では比誘電率εｒ　が小さく、０．２　以上で
は比誘電率εｒ　及び品質係数Ｑが共に小さくなり好ま
しくない。したがって、ｃ　は、０．１＜ｃ＜０．２の
範囲が好適であり、さらに好ましくは、０．１２　＜ｃ
＜０．１８　がよい。ｗは、０．００１　以下では、比
誘電率がεｒ　が大きくならず、０．２５以上では、品
質係数が低下してこのましくない。したがって、ｗは０
．００１＜ｗ＜０．２５　の範囲が好適であり、さらに
好ましくは、０．０１＜ｗ＜０．２　がよい。ｘは、０
．２　以下あるいは０．９　以上では、共振周波数の温
度係数τｆ　が大きくなり好ましくない。したがって、
ｘ　は０．２＜ｘ＜０．９の範囲が好適であり、さらに
好ましくは、０．３＜ｘ＜０．８５がよい。

【００１０】本発明による誘電体磁器組成物は、最終的
に酸化物磁器組成物になればよく、通常行われるように
、バリウム（Ｂａ）、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、ラ
ンタン（Ｌａ）、ガドリニウム（Ｇｄ）等の酸化物ある
いは、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機
酸塩等の熱分解により酸化物となる出発原料を混合して
焼成する方法等で製造することができる。出発原料を混
合して仮焼した後、得られた仮焼粉末をそのままの形態
で有機材料などと複合することにより実用に供される場
合もある。

【００１１】次に、出発原料を混合して仮焼した後、成
形、焼結する方法（共振器などの応用で適用されている
方法）について説明する。まず、出発原料を所定の量ず
つ混合する。混合する際には、水、アルコール、その他
の有機溶媒等と共に湿式混合する方法など混合性の高い
方法が好ましい。湿式混合を行った場合は、溶媒を除去
した後、得られた混合物を仮焼する。仮焼は、空気雰囲
気などの酸素ガス含有雰囲気下に、温度９００〜１３０
０℃程度で行なうことが好ましい。仮焼温度が９００　
℃より低いと仮焼による固相反応が促進されず、また、
仮焼温度が１３００℃を越えると仮焼粉末が凝集して粉
末特性が低下するので好ましくない。

【００１２】得られた仮焼物を粉砕した後、成形する。 成形方法としては、一般のセラミックス粉体の成形方法
である加圧成形、押し出し成形、シート成形、射出成形
などが適用される。この際、ポリビニルアルコールなど
の通常の有機バインダー類、可塑剤、分散剤などの添加
成分を必要に応じて添加する。得られた成形体を焼結す
る。焼結は、空気雰囲気などの酸素ガス含有雰囲気下に
、温度１３００〜１６００℃程度で行なうことが好まし
い。

【００１３】こうして得られた誘電体磁器組成物の焼結
体は、そのまま、又は必要に応じて適当な形状及びサイ
ズに加工することで、誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ用
誘電体基板、誘電体調整棒等の材料として利用すること
ができ、特に０．１　〜４ＧＨｚ帯で使用される誘電体
共振器とした時に優れた効果を奏する。

【００１４】

【実施例】以下、さらに実施例・比較例を挙げて本発明
を詳細に説明する。（実施例１〜１８及び比較例１〜６
）出発原料に高純度の　ＢａＣＯ３，Ｐｂ３Ｏ４，Ｔｉ
Ｏ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３粉末を用いて所定の組成
になるように秤量した後、ボールミルを用いて２０時間
湿式混合した。このスラリーを加熱乾燥した後、空気中
において温度１０５０℃で２　時間仮焼し、得られた仮
焼物を再びボールミルを用いて２０時間湿式粉砕した。 得られたスラリーを加熱乾燥した後、ポリビニルアルコ
ールを適当量加えて混練を行ない、３２メッシュのふる
いで造粒した。造粒粉を成形圧力８００ｋｇ／ｃｍ２　
で加圧成形し、空気中において温度１３００℃〜１６０
０℃で５　時間焼成した。

【００１５】得られた焼結体を直径約１０　ｍｍ　、高
さ約４　ｍｍの円筒状に加工した。この焼結体の共振周
波数ｆｏ、品質係数Ｑ及び比誘電率εｒ　は、空洞型共
振器を用いた透過法によるＧＨｚ　帯でのεｒ　、品質
係数Ｑ、τｆ　の測定を行なった。測定には、横河ヒュ
ーレット・パッカード社製ネットワークアナライザー（
型番：ＹＨＰ　８５１０）及び測定治具としては、村田
製作所社製（型番：ＤＲＧ　８５５３）を用いて行なっ
た。また、共振モードは、ＴＥ０１δモードを用いた。 試料の共振周波数は、３　〜４　ＧＨｚ　であった。 なお、一般にＧＨｚ　帯での誘電特性の測定においては
、測定法により測定値が異なる場合が多く、測定値の比
較にあたっては、その測定方法にも十分な配慮をする必
要がある。特に、品質係数Ｑの測定においては、注意が
必要である。共振周波数ｆｏの温度依存性については、
−３０　℃から＋８０　℃の範囲で測定し、温度係数τ
ｆ　を求めた。それらの実験結果を表１に示す。なお、
表１中の品質係数Ｑの値は、共振周波数ｆｏと品質係数
Ｑとの間の関係式ｆｏ×Ｑ＝一定の関係を用いて１　Ｇ
Ｈｚ　での値に換算して示した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物は、バリウム
、チタンの他に鉛、ランタン及びガドリニウムを主要成
分として用いることにより、誘電率εｒ　が高く、品質
係数Ｑが大きく、共振周波数の温度依存性τｆ　の安定
性が良好であり、０．１　〜４　ＧＨｚ　帯で使用され
る誘電体材料として特に好適であり優れた効果を奏する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　組成式ａ・｛（１−ｗ）・ＢａＯ　，
   　ｗ・ＰｂＯ　｝・ｂ・　ＴｉＯ２・ｃ・｛ｘ・Ｌａ２
   Ｏ３，（１−ｘ）Ｇｄ２Ｏ３　｝（式中、ａ，ｂ，ｃ，
   ｗ，ｘはモル比率で、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．１＜ａ＜０
   ．２、０．６＜ｂ＜０．８、０．１＜ｃ＜０．２、０．
   ００１＜ｗ＜０．２５　、０．２＜ｘ＜０．９）で表さ
   れるバリウム、鉛、チタン、ランタン、ガドリニウム系
   誘電体磁器組成物。