JPH0473806A - マイクロ波用誘電体磁器材料 - Google Patents
マイクロ波用誘電体磁器材料Info
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- JPH0473806A JPH0473806A JP2186196A JP18619690A JPH0473806A JP H0473806 A JPH0473806 A JP H0473806A JP 2186196 A JP2186196 A JP 2186196A JP 18619690 A JP18619690 A JP 18619690A JP H0473806 A JPH0473806 A JP H0473806A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01G4/002—Details
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、マイクロ波領域での使用において。
高い比誘電率と実用上十分に高いＱ値（誘電損失の逆数
）及び、小さく安定な温度係数を示すマイクロ波用誘電
体磁器材料に関する。
）及び、小さく安定な温度係数を示すマイクロ波用誘電
体磁器材料に関する。
［従来の技術］
マイクロ波用誘電体は、通信機器において共振器、フィ
ルター、分波器、マイクロ波集積回路基板（ＭｒＣ基板
）等に広く使用されており、そのＪＩＳ電体特性の向上
は、送受信周波数の安定化、フィルター特性の向上、そ
して最近特に要求の高い通信装置、回路の小型化に極め
て有効である。このような誘電体に要求される特性とし
ては５マイクロ波周疲数城において５■高い比誘電率を
有すること（誘電体応用部品に必要とされる誘電体の大
きさは、比誘電率の平方根に反比例するため、装置ある
いは部品小型化に対し極めて有効である。）、■低い誘
電損失を有すること、■共振周波数の温度安定性が優れ
ていることなどを挙げることができる。
ルター、分波器、マイクロ波集積回路基板（ＭｒＣ基板
）等に広く使用されており、そのＪＩＳ電体特性の向上
は、送受信周波数の安定化、フィルター特性の向上、そ
して最近特に要求の高い通信装置、回路の小型化に極め
て有効である。このような誘電体に要求される特性とし
ては５マイクロ波周疲数城において５■高い比誘電率を
有すること（誘電体応用部品に必要とされる誘電体の大
きさは、比誘電率の平方根に反比例するため、装置ある
いは部品小型化に対し極めて有効である。）、■低い誘
電損失を有すること、■共振周波数の温度安定性が優れ
ていることなどを挙げることができる。
従来、上記のような特性を持つ誘電体材料としては、特
公昭５９−３７５２６号公報の一般式：ｘＢａＯ−ｙＴ
ｉ０２−ｚＳｍ２０３（式中、モル分率として５≦Ｘ≦
ｎ、５７≦ｙ≦８２．５． ２−５≦２≦３７．５．
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）で表わされる材料、或いは特公
昭８３−２９４６０９号公報の一般式：ｘＢａＯ−ｙＴ
ｉＯ２−ｚ（（１−ｍ−ｎ ）Ｓ１１２０３−ｒａ （
ＳｒＯ・Ｃｅ０２）−ｎ （ＣａＯ・Ｃｅ０２））（式
中、モル分率として０．１≦Ｘ≦０．２５． ０．６≦
ｙ≦０．８５． ０．０５≦２≦０．３０． ０＜ｍ≦
０．８０． Ｏ≦ｎ（０，８゜ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．
ｍ十ｎ≦０，８）で表わされる材料などを挙げることが
できる。
公昭５９−３７５２６号公報の一般式：ｘＢａＯ−ｙＴ
ｉ０２−ｚＳｍ２０３（式中、モル分率として５≦Ｘ≦
ｎ、５７≦ｙ≦８２．５． ２−５≦２≦３７．５．
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）で表わされる材料、或いは特公
昭８３−２９４６０９号公報の一般式：ｘＢａＯ−ｙＴ
ｉＯ２−ｚ（（１−ｍ−ｎ ）Ｓ１１２０３−ｒａ （
ＳｒＯ・Ｃｅ０２）−ｎ （ＣａＯ・Ｃｅ０２））（式
中、モル分率として０．１≦Ｘ≦０．２５． ０．６≦
ｙ≦０．８５． ０．０５≦２≦０．３０． ０＜ｍ≦
０．８０． Ｏ≦ｎ（０，８゜ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．
ｍ十ｎ≦０，８）で表わされる材料などを挙げることが
できる。
［発明が解決しようとする課題］
最近のマイクロ波通信機器の小型・軽量化に伴い、通信
機器を構成する個々の部品からの小型化が必要となって
いる。誘電体応用部品においては、前述の理由から、従
来より高い比誘電率を持つ材料を用いることが小型化に
は必須となる。
機器を構成する個々の部品からの小型化が必要となって
いる。誘電体応用部品においては、前述の理由から、従
来より高い比誘電率を持つ材料を用いることが小型化に
は必須となる。
マイクロ波用誘電体磁器材料において、高い比誘電率、
低い誘電損失、小さく安定な温度特性を全て同時に実現
することは、極めて難しいことである。
低い誘電損失、小さく安定な温度特性を全て同時に実現
することは、極めて難しいことである。
上記従来の誘電体は、比誘電率〜８４と高い値を示しな
がら、Ｑ値（１／誘電損失）、温度係数共に良好な値を
示す優れた材料であった。しかしながら、よりいっそう
の誘電体応用部品の小型化を推し進めるためには、従来
材料の比誘電率では十分ではなく、より高い値を示す材
料が必要となる。そして、従来より高い比誘電率を示す
実用的な材料は、極めて少ないのが現状である。
がら、Ｑ値（１／誘電損失）、温度係数共に良好な値を
示す優れた材料であった。しかしながら、よりいっそう
の誘電体応用部品の小型化を推し進めるためには、従来
材料の比誘電率では十分ではなく、より高い値を示す材
料が必要となる。そして、従来より高い比誘電率を示す
実用的な材料は、極めて少ないのが現状である。
この発明は、かかる課題を解消するためになされたもの
であり、マイクロ波周波数領域において、従来より高い
比誘電率、実用上十分なＱＭ、そして、小さく安定な温
度特性を有するマイクロ波用誘電体磁器材料を得ること
を目的とする。
であり、マイクロ波周波数領域において、従来より高い
比誘電率、実用上十分なＱＭ、そして、小さく安定な温
度特性を有するマイクロ波用誘電体磁器材料を得ること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明のマイクロ波用誘電体磁器材料は、一般式
％式％）
（式中１モル分率ｉ’、Ｏ−１≦Ｘ≦０．２５． ０．
６≦ｙ≦Ｏ，ａＳ。
６≦ｙ≦Ｏ，ａＳ。
０．０５≦２≦０．３． ０≦鳳≦０．８． Ｏ≦ｎ
（０，８，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１゜寵＋ｎ≦０．８． ０＜＾
≦４０）で示されるものである。
（０，８，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１゜寵＋ｎ≦０．８． ０＜＾
≦４０）で示されるものである。
［作用］
この発明は、上記組成のものを用いることにより所期目
的を達成することができ、ＢａＯ−ＴｉＯ２−５ｍ２０
３系磁器材料に含有される５１１２０３の一部を成分（
ＳｒＯ−Ｃｅ０２）及び成分（ＣａＯ・Ｃｅ０２）で置
換したことによりＱＭを、成分ＳｒＴｉＯ３を含有させ
たことにより比誘電率を大きく増加させたものである。
的を達成することができ、ＢａＯ−ＴｉＯ２−５ｍ２０
３系磁器材料に含有される５１１２０３の一部を成分（
ＳｒＯ−Ｃｅ０２）及び成分（ＣａＯ・Ｃｅ０２）で置
換したことによりＱＭを、成分ＳｒＴｉＯ３を含有させ
たことにより比誘電率を大きく増加させたものである。
［実施例］
以下、この発明を、実施例および比較例により具体的に
説明する。
説明する。
出発原料には、化学的に高純度のＢａＣＯ３，ＴｉＯ２
゜Ｓｍ２０３． ＣａＣＯ３，ＳｒＣＯ３，Ｃ，ｅ０２
． Ｎｎ２０３． ＳｒＴｉＯ３を用し嘱た。
゜Ｓｍ２０３． ＣａＣＯ３，ＳｒＣＯ３，Ｃ，ｅ０２
． Ｎｎ２０３． ＳｒＴｉＯ３を用し嘱た。
コレらの原料を組成式（１−ａ）［ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ
２−ｚ（（１−ｍ−ｎ）Ｓｍ２０３−ｍ（ＳｒＯ−Ｃｅ
０２）−ｎ（ＣａＯ−Ｃｅ０２））コー＾−５ｒＴｉ（
ｈにおける成分組成が、モル分率で表に示す値となるよ
うに各試料側に、５ｒＴｉ（ｈ以外の成分を秤量して調
合混合し、空気中で１０００〜１２００℃で２時間反応
、仮焼成した。ついで、得られた仮焼品を乳鉢、ボール
ミル等で粉砕した後、所定量のＳｒＴｉ（ｈ成分を同様
番こして混合した．このようにして作成した混合粉末を
、成形圧力８００Ｋｇ／ｅ璽２で直径１２ｍｍ、高さ１
５ｍ■の円柱状及び直径１２ｍｍ、高さ１５■重の円板
状にプレス成形した。
２−ｚ（（１−ｍ−ｎ）Ｓｍ２０３−ｍ（ＳｒＯ−Ｃｅ
０２）−ｎ（ＣａＯ−Ｃｅ０２））コー＾−５ｒＴｉ（
ｈにおける成分組成が、モル分率で表に示す値となるよ
うに各試料側に、５ｒＴｉ（ｈ以外の成分を秤量して調
合混合し、空気中で１０００〜１２００℃で２時間反応
、仮焼成した。ついで、得られた仮焼品を乳鉢、ボール
ミル等で粉砕した後、所定量のＳｒＴｉ（ｈ成分を同様
番こして混合した．このようにして作成した混合粉末を
、成形圧力８００Ｋｇ／ｅ璽２で直径１２ｍｍ、高さ１
５ｍ■の円柱状及び直径１２ｍｍ、高さ１５■重の円板
状にプレス成形した。
得られた成形体を，酸素雰囲気中、約１３００〜１５０
０℃に４〜５０ＩＩ＃間保持して誘電体磁器を得た．得
られた誘電体磁器には、それぞれ研削加工を施し．平行
導体板誘電体円柱共振器法により６ＧＨｚで比誘電率と
Ｑ値を、ついでＩＭＨｚで温度係数（比誘電率の温度係
数：τｋ）を−１０〜５０℃の温度範囲で測定した。
０℃に４〜５０ＩＩ＃間保持して誘電体磁器を得た．得
られた誘電体磁器には、それぞれ研削加工を施し．平行
導体板誘電体円柱共振器法により６ＧＨｚで比誘電率と
Ｑ値を、ついでＩＭＨｚで温度係数（比誘電率の温度係
数：τｋ）を−１０〜５０℃の温度範囲で測定した。
その結果を．表に示した．表中．本印は，この発明の範
囲外のもので、比較例として挙げたものである。
囲外のもので、比較例として挙げたものである。
それ以外はすべてこの発明の範囲内のものである。
試料番号２０、２１．２４．２５は副成分としてＭｎ２
（Ｌ＋を添加した例である．尚、試料番号２５、２９は
Ｑ値が小さいため．温度係数（τｋ）の測定を行なって
いない。
（Ｌ＋を添加した例である．尚、試料番号２５、２９は
Ｑ値が小さいため．温度係数（τｋ）の測定を行なって
いない。
所期特性を示す各成分の効果及び限界量は，複合的かつ
相乗的に現れ，決定されるため成分側々の多少で特定す
ることは難しい．しかし、基本的には表における試料番
号２，３及び９，１０の比較から、成分（ＳｒＯ−Ｃｅ
０２）、（ＣａＯ・Ｃｅ０２）の含有によってＱ値が向
上し、試料番号３．４．１２．１３、１６、１７の比較
から成分ＳｒＴｉ０３の含有によって、比誘電率が大き
く増加することが分かる．また、試料番号６，７，１０
．１２、１３、１６、１７の比較から成分（ＳｒＯ−Ｃ
ｅ０２）の含有はτｋをマイナス側に、成分（ＣａＯ・
Ｃｅ０２）の含有はτｋをプラス側に、そして成分Ｓｒ
Ｔｉ０３の含有はτｋをマイナス側にそれぞれ移行させ
ることがわかる．すなわち、上記三成分（ＳｒＯ・Ｃｅ
０２）、 （ＣａＯ−ＣｅＯ２）、ＳｒＴｉＯ：＋によ
り任意に温度係数を調整できる．さらに、試料番号１１
．２０の比較から副成分Ｍｎ２０３の添加含有により比
誘電率がわずかに増加することがわかる。このようにこ
の発明の誘電体磁器は、マイクロ波周波数帯において、
誘電率及びＱ値が大きく、誘電率の温度係数を容易に補
償することができる。成分ＢａＯのモル分率Ｘが０．２
５より大きくなるか、或いは、成分子ｉ０２のモル分率
ｙが０．６０より小さくなると比誘電率、Ｑ値が低下し
、成分５ｒＴｉ（ｈのモル分率が０．００の場合には比
誘電率が低下し、マイクロ波用誘電体磁器材料として不
適当になる。この比誘電率とＱ値の低下は、成分５ｒＯ
−ＣｅＯ２と成分ＣａＯ−ＣｅＯ２のモル分率の和（ｍ
ａｎ）が０．８より大きい場合、また副成分Ｍｎ２Ｏ３
を３ｗｔ％を越えて添加含有した場合にも生ずる。また
、成分ＢａＯのモル分率Ｘが０．１より小さく、成分子
ｉＯ２のモル分率ｙが０．８５より大きくなるとτにの
絶対値が大きくなり、部品としての応用が難しくなり、
成分５ｒＴｉ（ｈのモル分率が０．４を越えた場合には
Ｑ（＋！！が低下し工業材料として不適当になる。また
Ｊが０．８を越えたり、ｎが０．８以上になると比誘電
率が低下する。
相乗的に現れ，決定されるため成分側々の多少で特定す
ることは難しい．しかし、基本的には表における試料番
号２，３及び９，１０の比較から、成分（ＳｒＯ−Ｃｅ
０２）、（ＣａＯ・Ｃｅ０２）の含有によってＱ値が向
上し、試料番号３．４．１２．１３、１６、１７の比較
から成分ＳｒＴｉ０３の含有によって、比誘電率が大き
く増加することが分かる．また、試料番号６，７，１０
．１２、１３、１６、１７の比較から成分（ＳｒＯ−Ｃ
ｅ０２）の含有はτｋをマイナス側に、成分（ＣａＯ・
Ｃｅ０２）の含有はτｋをプラス側に、そして成分Ｓｒ
Ｔｉ０３の含有はτｋをマイナス側にそれぞれ移行させ
ることがわかる．すなわち、上記三成分（ＳｒＯ・Ｃｅ
０２）、 （ＣａＯ−ＣｅＯ２）、ＳｒＴｉＯ：＋によ
り任意に温度係数を調整できる．さらに、試料番号１１
．２０の比較から副成分Ｍｎ２０３の添加含有により比
誘電率がわずかに増加することがわかる。このようにこ
の発明の誘電体磁器は、マイクロ波周波数帯において、
誘電率及びＱ値が大きく、誘電率の温度係数を容易に補
償することができる。成分ＢａＯのモル分率Ｘが０．２
５より大きくなるか、或いは、成分子ｉ０２のモル分率
ｙが０．６０より小さくなると比誘電率、Ｑ値が低下し
、成分５ｒＴｉ（ｈのモル分率が０．００の場合には比
誘電率が低下し、マイクロ波用誘電体磁器材料として不
適当になる。この比誘電率とＱ値の低下は、成分５ｒＯ
−ＣｅＯ２と成分ＣａＯ−ＣｅＯ２のモル分率の和（ｍ
ａｎ）が０．８より大きい場合、また副成分Ｍｎ２Ｏ３
を３ｗｔ％を越えて添加含有した場合にも生ずる。また
、成分ＢａＯのモル分率Ｘが０．１より小さく、成分子
ｉＯ２のモル分率ｙが０．８５より大きくなるとτにの
絶対値が大きくなり、部品としての応用が難しくなり、
成分５ｒＴｉ（ｈのモル分率が０．４を越えた場合には
Ｑ（＋！！が低下し工業材料として不適当になる。また
Ｊが０．８を越えたり、ｎが０．８以上になると比誘電
率が低下する。
尚、上記実施例では、出発原料としてＢａＣＯ３、Ｔｉ
Ｏ２、Ｓｅ２Ｏ３、ＣａＣＯ３，５ｒＣ０３，ＣｅＯ２
，Ｍｎ＋Ｏ＊、５ｒＴｉ０３を用いたが、特にこれらの
原料に限定される必要はなく、必要に応じて各金属成分
を含有する化合物、 ＢａＴｉＯ３などの複合酸化物を
用いても良い。
Ｏ２、Ｓｅ２Ｏ３、ＣａＣＯ３，５ｒＣ０３，ＣｅＯ２
，Ｍｎ＋Ｏ＊、５ｒＴｉ０３を用いたが、特にこれらの
原料に限定される必要はなく、必要に応じて各金属成分
を含有する化合物、 ＢａＴｉＯ３などの複合酸化物を
用いても良い。
以上、表からも分かるように、この実施例によれば、比
誘電率９７を示す組成の誘電体磁器材料が得られるとと
もに、 ＢａＯ−ＴｉＯ２−５ａ２０３系磁器における
成分５ｇ＋２０３の一部を成分（Ｓｒ（ｌｃｅ０２）及
び（ＣａＯ−ＣｅＯ２）で置換し、更に、成分５ｒＴｉ
（ｈを含有させることにより、従来より高い、比誘電率
、実用上十分なＱ値、Ｏｐｐｍ／’Ｃを中心に調整可能
な温度係数を有する誘電体磁器が得られ、また、Ｎｎ２
０３を添加すれば、焼結性を改善すると共に、より大き
な比誘電率の誘電体磁器を得ることができる。
誘電率９７を示す組成の誘電体磁器材料が得られるとと
もに、 ＢａＯ−ＴｉＯ２−５ａ２０３系磁器における
成分５ｇ＋２０３の一部を成分（Ｓｒ（ｌｃｅ０２）及
び（ＣａＯ−ＣｅＯ２）で置換し、更に、成分５ｒＴｉ
（ｈを含有させることにより、従来より高い、比誘電率
、実用上十分なＱ値、Ｏｐｐｍ／’Ｃを中心に調整可能
な温度係数を有する誘電体磁器が得られ、また、Ｎｎ２
０３を添加すれば、焼結性を改善すると共に、より大き
な比誘電率の誘電体磁器を得ることができる。
［発明の効果］
以上説明した通り、この発明は、一般式％式％）
（式中、モル分率で、０．１≦Ｘ≦０．２５． Ｏ−
６≦ｙ≦０．８５゜０．０５≦２≦０．３． ０≦１≦
ｏ、ｇ、 ｏ≦ｎ＜ ０．８． ｘ＋ｙ＋ｚ＝１゜
■＋ｎ≦０．８． ０（Ａｓ２Ｏ）で示されるものを用
いることにより、マイクロ波周波数域において従来より
高い比誘電率、実用上十分に高いＱ値、そして小さく安
定な温度係数を有する優れたマイクロ波用誘電体磁ｍ＃
料が得ら九、例えば、誘電体共振器等のマイクロ波応用
部品の小型化、高性能化を促すことができる。
６≦ｙ≦０．８５゜０．０５≦２≦０．３． ０≦１≦
ｏ、ｇ、 ｏ≦ｎ＜ ０．８． ｘ＋ｙ＋ｚ＝１゜
■＋ｎ≦０．８． ０（Ａｓ２Ｏ）で示されるものを用
いることにより、マイクロ波周波数域において従来より
高い比誘電率、実用上十分に高いＱ値、そして小さく安
定な温度係数を有する優れたマイクロ波用誘電体磁ｍ＃
料が得ら九、例えば、誘電体共振器等のマイクロ波応用
部品の小型化、高性能化を促すことができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一般式 （１−Ａ）［ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ＿２−ｚ｛（１−ｍ−
ｎ）Ｓｍ＿２Ｏ＿３−ｍ（ＳｒＯ・ＣｅＯ＿２）−ｎ（
ＣａＯ・ＣｅＯ＿２））］−Ａ・ＳｒＴｉＯ＿３（式中
、モル分率で、０．１≦ｘ≦０．２５、０．６≦ｙ≦０
．８５、０．０５≦ｚ≦０．３、０≦ｍ≦０．８、０≦
ｎ＜０．８、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｍ＋ｎ≦０．８、０＜Ａ
≦４０）で示されるマイクロ波用誘電体磁器材料。
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