JPH0447921B2 - - Google Patents

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JPH0447921B2
JPH0447921B2 JP59129753A JP12975384A JPH0447921B2 JP H0447921 B2 JPH0447921 B2 JP H0447921B2 JP 59129753 A JP59129753 A JP 59129753A JP 12975384 A JP12975384 A JP 12975384A JP H0447921 B2 JPH0447921 B2 JP H0447921B2
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JP
Japan
Prior art keywords
dielectric
frequency
temperature coefficient
porcelain
materials
Prior art date
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JP59129753A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS618805A (en
Inventor
Takehiro Konoike
Hiroshi Tamura
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPS618805A publication Critical patent/JPS618805A/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(1) 産業上の利用分野 この発明はマイクロ波、ミリ波などの高周波領
域において、高いQ値を有する誘電体磁器組成物
に関するものである。 (2) 従来の技術 マイクロ波やミリ波などの高周波領域におい
て、誘電体磁器は誘電体共振器やMIC用誘電体
基板などに広く利用されている。 従来、この種の誘電体磁器としては、例えば
ZrO2−SnO2−TiO2系材料、BaO−TiO2系材料、
(Ba、Sr)(Zr、Ti)O3系材料、Ba(Zn、Ta)
O3系材料などが知られている。 しかしてこれらの各種材料は、何れも周波数
10GHzにおいて誘電率(ε)が20〜40、Qが3000
〜6000、共振周波数の温度係数(τf)がOppm/
℃付近の特性を有するすぐれた材料であることも
知られている。 (3) 発明が解決しようとする問題点 ところが最近では使用する周波数領域がさらに
高くなつてきており、これに対応してさらに高い
Q値を有する材料が要求されている。 そして、本願出願人は、このような高いQ値を
有する材料として、先に出願した特願昭58−
231159号において、Ba(SnxMgyTaz
O7/2-x/2-3y/2で表わしたとき、x、y、zがそれ
ぞれ0.04≦x≦0.26、0.23≦y≦0.31、0.51≦z≦
0.65(ただし、x+y+z=1)の範囲にある高
周波用誘電体磁器組成物を提案している。 しかしながら、この高周波用誘電体磁器組生物
では、共振周波数の温度係数をOppm/℃を中心
に任意の値にしようとした場合、共振周波数の温
度係数の値に応じて主成分の組成比を変更し、改
めて材料を調合しなおさなければならず、製造に
かなり手間がかかつてしまう。 また、誘電率に関しても、さらに高誘電率を有
する材料が要求されている。 (4) 問題点を解決するための手段 本発明者らは上記の点に鑑みて鋭意研究の結
果、長時間に及ぶ焼成時間を要することなく、高
周波領域において高い誘電率を有するとともにQ
値が高く、共振周波数の温度係数もOppm/℃を
中心に任意の値を得ることのできる高周波用誘電
体磁器組成物を見出したのである。 即ち、この発明の要旨とするところはBaO、
SnO2、MgO、Ta2O5からなり、これを一般式Ba
(SnxMgyTaz)O7/2-x/2-3y/2と表わしたとき、x、
y、zが夫々0.04≦x≦0.26、0.23≦y≦0.31、
0.51≦z≦0.65(但し、x+y+z=1)の範囲
にあり、かつMgの70原子%以下がZnにより置換
されている高周波用誘電体磁器組成である。 (5) 作 用 ここでBa(SnxMgyTaz)O7/2-x/2-3y/2において、
x、y、zをそれぞれ上述した範囲に限定したの
は次のような理由からである。 即ち、xを0.04〜0.26の範囲としたのは、xが
0.04未満あるいは0.26をこえると、何れもQが低
下するからであり、yを0.23〜0.31としたのは
0.23未満ではQが低下するとともに共振周波数の
温度係数(τf)が正の方向に大きくなりすぎ、ま
た0.31をこえると焼結が困難となるからである。 さらにzを0.51〜0.65の範囲とするのは、これ
が0.51未満では焼結が困難となるか、あるいはQ
が低下し、また0.65をこえるとQが低下するため
である。 また、Ba(SnxMgyTaz)O7/2-x/2-3y/2のMgをZn
で置換する目的は、誘電率を高くするとともに、
共振周波数の温度係数(τf)を負側に移動させ、
そのとき置換量を適宜変更することによりτfをコ
ントロールし、温度補償用として有用な磁器を得
ることにあるが、MgのZnへの置換量を70原子%
以下とするのは、70原子%を越えると焼結が困難
になつたり、同一組成点でQが大きく低下したり
あるいは同一組成点でQが大きく低下するととも
にτfが負側で大きくなりすぎたりするためであ
る。 (6) 実施例 以下この発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例 1 原料として高純度のBaCO3、SnO2、MgCO3
Ta2O5、ZnOを用い、第1表に示す組成比率の磁
器が得られるように秤量し、秤量原料をゴムで内
張りしたボールミルに水とともに入れ、2時間湿
式混合した。次いでこの混合物を脱水、乾燥した
のち、1200℃で2時間仮焼し、この仮焼物をボー
ルミルに水、有機バインダーとともに入れて2時
間湿式粉砕した。 次いでこの粉砕物を乾燥したのち50メツシユの
網を通して造粒し、得られた粉末を2000Kg/cm2
圧力で10mmφ×5mmtの寸法からなる円板に成形
した。更にこの円板を1500℃、4時間の条件で焼
成して磁器試料を得た。 かくして得られた磁器試料について、周波数
10GHzにおける誘電率(ε)、Qを誘電体共振器
法にて測定し、また25℃から85℃の温度範囲にお
ける共振周波数の温度変化率から共振周波数の温
度係数(τf)を計算した。それらの結果は第1表
に示した。それらの結果は第1表に示した。なお
第1表中*印のものはこの発明の特許請求の範囲
外のものである。
(1) Industrial Application Field This invention relates to a dielectric ceramic composition having a high Q value in a high frequency region such as microwaves and millimeter waves. (2) Prior Art In high frequency regions such as microwaves and millimeter waves, dielectric ceramics are widely used in dielectric resonators, dielectric substrates for MIC, and the like. Conventionally, as this type of dielectric porcelain, for example,
ZrO 2 −SnO 2 −TiO 2 material, BaO−TiO 2 material,
(Ba, Sr) (Zr, Ti) O 3 -based materials, Ba (Zn, Ta)
O 3 type materials are known. However, these various materials all have frequency
Dielectric constant (ε) is 20 to 40 and Q is 3000 at 10GHz
~6000, the temperature coefficient (τf) of the resonant frequency is Oppm/
It is also known to be an excellent material with properties around ℃. (3) Problems to be Solved by the Invention Recently, however, the frequency range used has become even higher, and there is a corresponding demand for materials with even higher Q values. The applicant of this application has previously applied for a material with such a high Q value in the patent application filed in 1982-
In No. 231159, Ba(Sn x Mg y Ta z )
O When expressed as 7/2-x/2-3y/2 , x, y, and z are respectively 0.04≦x≦0.26, 0.23≦y≦0.31, 0.51≦z≦
We are proposing a high frequency dielectric ceramic composition in the range of 0.65 (x+y+z=1). However, in this high-frequency dielectric porcelain assembly, when trying to set the temperature coefficient of the resonant frequency to an arbitrary value centered on Oppm/℃, the composition ratio of the main components is changed depending on the value of the temperature coefficient of the resonant frequency. However, the materials have to be mixed again, which makes manufacturing quite time-consuming. Furthermore, with regard to dielectric constant, materials with even higher dielectric constants are required. (4) Means for Solving the Problems In view of the above points, the inventors of the present invention have conducted extensive research and found that the present inventors have a high dielectric constant in the high frequency range and a Q
They have discovered a high-frequency dielectric ceramic composition that has a high value and can obtain an arbitrary value for the temperature coefficient of the resonant frequency around Oppm/°C. That is, the gist of this invention is that BaO,
It consists of SnO 2 , MgO, and Ta 2 O 5 , which is expressed by the general formula Ba
(Sn x Mg y Ta z ) O When expressed as 7/2-x/2-3y/2 , x,
y and z are respectively 0.04≦x≦0.26, 0.23≦y≦0.31,
The dielectric ceramic composition for high frequency is in the range of 0.51≦z≦0.65 (however, x+y+z=1), and 70 atomic percent or less of Mg is replaced by Zn. (5) Effect Here, in Ba(Sn x Mg y Ta z ) O 7/2-x/2-3y/2 ,
The reason why x, y, and z are each limited to the above-mentioned ranges is as follows. In other words, the reason for setting x in the range of 0.04 to 0.26 is that x is
This is because Q decreases if it is less than 0.04 or exceeds 0.26, and the reason why y is set to 0.23 to 0.31 is because
This is because if it is less than 0.23, Q will decrease and the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency will become too large in the positive direction, and if it exceeds 0.31, sintering will become difficult. Furthermore, z is set in the range of 0.51 to 0.65 because if it is less than 0.51, sintering becomes difficult or Q
This is because Q decreases and when it exceeds 0.65, Q decreases. Also, Ba(Sn x Mg y Ta z )O 7/2-x/2-3y/2 Mg is Zn
The purpose of replacing with is to increase the dielectric constant and
By moving the temperature coefficient (τf) of the resonant frequency to the negative side,
At that time, the purpose is to control τf by appropriately changing the amount of substitution and obtain a porcelain useful for temperature compensation.
The conditions below are such that if it exceeds 70 atomic %, sintering becomes difficult, or Q is greatly reduced at the same composition point, or Q is greatly reduced at the same composition point and τf becomes too large on the negative side. This is to do so. (6) Examples This invention will be explained in detail below using examples. Example 1 Highly purified BaCO 3 , SnO 2 , MgCO 3 as raw materials,
Ta 2 O 5 and ZnO were weighed so as to obtain porcelain having the composition ratio shown in Table 1, and the weighed raw materials were put into a rubber-lined ball mill with water and wet-mixed for 2 hours. Next, this mixture was dehydrated and dried, then calcined at 1200° C. for 2 hours, and the calcined product was placed in a ball mill together with water and an organic binder and wet-pulverized for 2 hours. The pulverized product was then dried and granulated through a 50-mesh mesh, and the resulting powder was molded into a disk having dimensions of 10 mmφ x 5 mmt under a pressure of 2000 kg/cm 2 . Further, this disk was fired at 1500°C for 4 hours to obtain a porcelain sample. For the porcelain sample thus obtained, the frequency
The dielectric constant (ε) and Q at 10 GHz were measured using the dielectric resonator method, and the temperature coefficient (τf) of the resonant frequency was calculated from the temperature change rate of the resonant frequency in the temperature range from 25°C to 85°C. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. It should be noted that those marked with * in Table 1 are outside the scope of the claims of this invention.

【表】【table】

【表】 上表において、試料番号29〜40は、Ba(Snx
MgyTaz)O7/2-x/2-3y/2のx、y、zの何れかの値
がこの発明の範囲から外れているものであり、焼
結が困難か、特性が低下しているものである。 試料番号1、5、9、13、17、21、25はMgを
Znで置換しないもので、この発明の範囲外であ
る。 また試料番号4、8、12、16、20、24、28は
MgのZnへの置換量が70原子%を超えた例であ
り、この発明の範囲外である。具体的には、試料
番号8、24、28は焼結が困難であり、試料番号
4、12は同一組成点でQが大きく低下しており、
試料番号16、20は同一組成点でQが大きく低下す
るとともにτfが負側で大きくなりすぎている。 (7) 効 果 以上詳述したように、この発明によれば高誘電
率を有するとともに、従来得られなかつた高いQ
値を示す高周波用誘電体磁器組成物を得ることが
でき、また、その組成を適当に選び、かつ、Ba
(SnxMgyTaz)O7/2-x/2-3y/2のMgをZnで置換する
量を適宜変更して磁器組成物の共振周波数の温度
係数(τf)を微調整することにより、簡単にτfを
Oppm/℃を中心に任意の値に調整することがで
きるため、温度補償用として効果を奏するのであ
る。 従つて、この発明によれば誘電体共振器、誘電
体調整棒、誘電体基板などの用途に有用な高周波
用誘電体磁器組成物を提供することができるので
ある。
[Table] In the above table, sample numbers 29 to 40 are Ba(Sn x
Any value of x, y, or z of Mg y Ta z ) O 7/2-x/2-3y/2 is outside the scope of this invention, and sintering is difficult or the properties are deteriorated. This is what we are doing. Sample numbers 1, 5, 9, 13, 17, 21, and 25 contain Mg.
It is not substituted with Zn and is outside the scope of this invention. Also, sample numbers 4, 8, 12, 16, 20, 24, and 28 are
This is an example in which the amount of Mg substituted by Zn exceeds 70 atomic %, and is outside the scope of this invention. Specifically, sample numbers 8, 24, and 28 are difficult to sinter, and sample numbers 4 and 12 have a significantly lower Q at the same composition point.
Samples Nos. 16 and 20 have a significantly lower Q at the same composition point, and τf is too large on the negative side. (7) Effects As detailed above, the present invention has a high dielectric constant and a high Q that could not be obtained conventionally.
It is possible to obtain a high-frequency dielectric ceramic composition that exhibits a Ba
(Sn x Mg y Ta z ) O 7/2-x/2-3y/2 Finely adjust the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency of the ceramic composition by appropriately changing the amount of Mg to be replaced with Zn. We can easily calculate τf by
Since it can be adjusted to any value centered around Oppm/°C, it is effective for temperature compensation. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high frequency dielectric ceramic composition useful for applications such as dielectric resonators, dielectric adjustment rods, and dielectric substrates.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 BaO、SnO2MgO、Ta2O5からなり、これを
一般式 Ba(SnxMgyTaz)O7/2-x/2-3y/2 と表わしたとき、x、y、zが夫々0.04≦x≦
0.26、0.23≦y≦0.31、0.51≦z≦0.65(ただし、
x+y+z=1)の範囲にあり、かつMgの70原
子%以下がZnにより置換されていることを特徴
とする高周波用誘電体磁器組成物。
[Claims] 1 Consisting of BaO, SnO 2 MgO, Ta 2 O 5 , which is represented by the general formula Ba(Sn x Mg y Ta z ) O 7/2-x/2-3y/2 , x, y, z are each 0.04≦x≦
0.26, 0.23≦y≦0.31, 0.51≦z≦0.65 (however,
x+y+z=1), and 70 atomic percent or less of Mg is substituted with Zn.
JP59129753A 1984-06-22 1984-06-22 High frequency dielectric porcelain composition Granted JPS618805A (en)

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