JPH05109316A - マイクロ波用誘電体磁器の製造方法 - Google Patents
マイクロ波用誘電体磁器の製造方法Info
- Publication number
- JPH05109316A JPH05109316A JP3264770A JP26477091A JPH05109316A JP H05109316 A JPH05109316 A JP H05109316A JP 3264770 A JP3264770 A JP 3264770A JP 26477091 A JP26477091 A JP 26477091A JP H05109316 A JPH05109316 A JP H05109316A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porcelain
- temperature
- firing
- dielectric ceramic
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】Ｌａ2 Ｏ3 −ＣａＯ−ＴｉＯ2 −ＭｇＯ系やＢ
ａＯ−Ｎｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系などのマイクロ波用誘電
体磁器を構成する金属酸化物の混合物あるいは仮焼物を
成形後、１２５０℃〜１７００℃の酸化性雰囲気中で焼
成し、その後、冷却過程で焼成温度から５００℃までの
温度領域で５℃／ｈｒ〜２００℃／ｈｒで徐冷する領域
を設けたり、焼成後の磁器をその焼成最高温度から５０
０℃の温度範囲の酸化性雰囲気中で熱処理し、望ましく
は、磁器中の酸素空孔濃度が７×１０18個／ｃｍ3 以下
に制御する。 【効果】マイクロ波領域においてＱ値を顕著に高めるこ
とができ、量産性に優れ、良好な特性を有する磁器を安
定して製造することができる。
ａＯ−Ｎｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系などのマイクロ波用誘電
体磁器を構成する金属酸化物の混合物あるいは仮焼物を
成形後、１２５０℃〜１７００℃の酸化性雰囲気中で焼
成し、その後、冷却過程で焼成温度から５００℃までの
温度領域で５℃／ｈｒ〜２００℃／ｈｒで徐冷する領域
を設けたり、焼成後の磁器をその焼成最高温度から５０
０℃の温度範囲の酸化性雰囲気中で熱処理し、望ましく
は、磁器中の酸素空孔濃度が７×１０18個／ｃｍ3 以下
に制御する。 【効果】マイクロ波領域においてＱ値を顕著に高めるこ
とができ、量産性に優れ、良好な特性を有する磁器を安
定して製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体磁器、特にマイ
クロ波領域での共振器や回路基板材料として適した高い
Ｑ値を有する誘電体磁器の製造方法に関する。
クロ波領域での共振器や回路基板材料として適した高い
Ｑ値を有する誘電体磁器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、自動車電話、コードレステレホン、
パーナル無線機、衛星放送受信機の実用化に伴ってマイ
クロ波領域での誘電体磁器が広く使用されている。この
ようなマイクロ波用誘電体磁器は主として共振器に用い
られるが、そこに要求される特性として（１）誘電体中
では波長が１／εｒ1/2 に短縮されるので、小型化の要
求に対して比誘電率が大きい事、（２）高周波での誘電
損失が小さいこと、すなわち高Ｑ値であること、（３）
共振周波数の温度に対する変化が小さいこと、即ち、比
誘電率の温度依存性が小さく且つ安定であることの３特
性が主として挙げられる。
パーナル無線機、衛星放送受信機の実用化に伴ってマイ
クロ波領域での誘電体磁器が広く使用されている。この
ようなマイクロ波用誘電体磁器は主として共振器に用い
られるが、そこに要求される特性として（１）誘電体中
では波長が１／εｒ1/2 に短縮されるので、小型化の要
求に対して比誘電率が大きい事、（２）高周波での誘電
損失が小さいこと、すなわち高Ｑ値であること、（３）
共振周波数の温度に対する変化が小さいこと、即ち、比
誘電率の温度依存性が小さく且つ安定であることの３特
性が主として挙げられる。
【０００３】従来、この種の誘電体磁器としては、例え
ば、ＢａＯ−ＴｉＯ2 系材料、ＢａＯ−ＲＥＯ−ＴｉＯ
2 （但し、ＲＥＯは希土類元素酸化物) 系材料、ＭｇＴ
ｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 系材料及び複合ペロブスカイト系
材料などの複合酸化物磁器材料が知られている。このよ
うな誘電体磁器は、通常、磁器を構成する金属酸化物を
所定の割合になるように秤量混合したものを、所望によ
り仮焼した後に成形し、その後、酸化性雰囲気中でその
組成における最適焼成温度で焼成して得られている。
ば、ＢａＯ−ＴｉＯ2 系材料、ＢａＯ−ＲＥＯ−ＴｉＯ
2 （但し、ＲＥＯは希土類元素酸化物) 系材料、ＭｇＴ
ｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 系材料及び複合ペロブスカイト系
材料などの複合酸化物磁器材料が知られている。このよ
うな誘電体磁器は、通常、磁器を構成する金属酸化物を
所定の割合になるように秤量混合したものを、所望によ
り仮焼した後に成形し、その後、酸化性雰囲気中でその
組成における最適焼成温度で焼成して得られている。
【０００４】また、マイクロ波用誘電体磁器に対する前
述の３つの要求特性の中で、最近では使用周波数の高周
波化、大電力化に伴い、高Ｑ値を有することが特に要求
されている。そこで、従来より、K.Wakino et al.J.Am.
Ceram.Soc.,67,278 (1984)に示されるように、結晶粒中
の不純物や不純物相を除去したり、あるいはS.Kwashima
et al.J.Am.Ceram.Soc.,66,421 (1983)に示されるよう
に複合ペロブスカイト系材料において陽イオンを規則的
に配列化する試みがなされている。
述の３つの要求特性の中で、最近では使用周波数の高周
波化、大電力化に伴い、高Ｑ値を有することが特に要求
されている。そこで、従来より、K.Wakino et al.J.Am.
Ceram.Soc.,67,278 (1984)に示されるように、結晶粒中
の不純物や不純物相を除去したり、あるいはS.Kwashima
et al.J.Am.Ceram.Soc.,66,421 (1983)に示されるよう
に複合ペロブスカイト系材料において陽イオンを規則的
に配列化する試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかし乍ら、Ｑ値を
高めるために不純物を除去する方法では、原料の高純度
化や製造工程の精密な制御が必要でありコスト高の要因
となる。また、陽イオンの規則配列化による改善は、不
規則配列の結晶構造に比べて規則配列した結晶構造がエ
ネルギ−的に安定である特殊な複合ペロブスカイト系材
料にのみ適用できるもので、その他の一般的な材料に対
しては適用できないという問題があった。
高めるために不純物を除去する方法では、原料の高純度
化や製造工程の精密な制御が必要でありコスト高の要因
となる。また、陽イオンの規則配列化による改善は、不
規則配列の結晶構造に比べて規則配列した結晶構造がエ
ネルギ−的に安定である特殊な複合ペロブスカイト系材
料にのみ適用できるもので、その他の一般的な材料に対
しては適用できないという問題があった。
【０００６】また、上記いずれの方法でも、各種の条件
を設定しても高Ｑ値の再現性に乏しいためにその制御が
難しく、量産時等において特性の安定した磁器を製造す
ることが難しかった。
を設定しても高Ｑ値の再現性に乏しいためにその制御が
難しく、量産時等において特性の安定した磁器を製造す
ることが難しかった。
【０００７】よって、本発明は、高いＱ値を有するとと
もにＱ値の制御を容易に行うことのできるマイクロ波用
として適した誘電体磁器の製造方法を提供するにある。
もにＱ値の制御を容易に行うことのできるマイクロ波用
として適した誘電体磁器の製造方法を提供するにある。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、Ｑ値を
高めるための製造方法について検討したところ、誘電体
磁器のＱ値が磁器中の酸素空孔濃度により決定され、そ
の酸素空孔濃度を低減することにより高Ｑ値が得られる
という新規知見に基づいて検討を加えた結果、誘電体磁
器を構成する複数の金属の酸化物をよりなる混合粉末や
仮焼粉末を所定の形状に成形した後、最適な焼成温度で
焼成し、その後、冷却過程で酸化性雰囲気中、焼成最高
温度よりも低く５００℃以上の温度領域で所定時間保持
するか、あるいは焼成後、室温まで冷却後に焼成最高温
度よりも低く、５００℃以上の温度領域で熱処理する
か、あるいは焼成後の冷却過程で最高焼成温度から５０
０℃までの温度領域で５℃／ｈｒ〜２００℃／ｈｒの速
度で徐冷する領域を設けることにより、Ｑ値を向上でき
ることを見出したものである。
高めるための製造方法について検討したところ、誘電体
磁器のＱ値が磁器中の酸素空孔濃度により決定され、そ
の酸素空孔濃度を低減することにより高Ｑ値が得られる
という新規知見に基づいて検討を加えた結果、誘電体磁
器を構成する複数の金属の酸化物をよりなる混合粉末や
仮焼粉末を所定の形状に成形した後、最適な焼成温度で
焼成し、その後、冷却過程で酸化性雰囲気中、焼成最高
温度よりも低く５００℃以上の温度領域で所定時間保持
するか、あるいは焼成後、室温まで冷却後に焼成最高温
度よりも低く、５００℃以上の温度領域で熱処理する
か、あるいは焼成後の冷却過程で最高焼成温度から５０
０℃までの温度領域で５℃／ｈｒ〜２００℃／ｈｒの速
度で徐冷する領域を設けることにより、Ｑ値を向上でき
ることを見出したものである。
【０００９】以下に、本発明を詳述する。本発明は、マ
イクロ波誘電体磁器のＱ値が磁器中の酸素空孔濃度によ
り決定されるという新規知見に基づくものである。即
ち、マイクロ波領域での誘電特性は主にイオン分極によ
り発現する。３次元結晶格子のイオン分極による複素比
誘電率は２原子１次元の格子振動モデルを用いて簡略し
て考えることができ、その誘電率ε'(ω) は数１で与え
られる。
イクロ波誘電体磁器のＱ値が磁器中の酸素空孔濃度によ
り決定されるという新規知見に基づくものである。即
ち、マイクロ波領域での誘電特性は主にイオン分極によ
り発現する。３次元結晶格子のイオン分極による複素比
誘電率は２原子１次元の格子振動モデルを用いて簡略し
て考えることができ、その誘電率ε'(ω) は数１で与え
られる。
【００１０】
【数１】
【００１１】なお、式中、ωT は格子振動の横波の光学
モ−ドの角周波数、γは減衰定数、ε（無限大）は電子
分極による比誘電率、ε（０）はマイクロ波より低い周
波数における比誘電率である。
モ−ドの角周波数、γは減衰定数、ε（無限大）は電子
分極による比誘電率、ε（０）はマイクロ波より低い周
波数における比誘電率である。
【００１２】さらにマイクロ波領域においてはωT ＞＞
ωであるので数２および数３のように近似される。
ωであるので数２および数３のように近似される。
【００１３】
【数２】
【００１４】
【数３】
【００１５】したがってＱ値を高めるためには格子振動
を減衰させるγを小さくすればよいことになる。
を減衰させるγを小さくすればよいことになる。
【００１６】ここで、γを大きくする要因について解析
を行ったところ、結晶格子中の酸素空孔が、格子振動を
減衰させるγを大きくすることがわかった。即ち、酸素
空孔濃度を小さくすることにより、γも小さくなり、そ
れに伴い磁器のＱ値も大きくすることができると考えら
れる。
を行ったところ、結晶格子中の酸素空孔が、格子振動を
減衰させるγを大きくすることがわかった。即ち、酸素
空孔濃度を小さくすることにより、γも小さくなり、そ
れに伴い磁器のＱ値も大きくすることができると考えら
れる。
【００１７】この酸素空孔濃度は、熱重量法によって求
められるもので、例えば、温度Ｔ1 （大気中）で焼成さ
れた磁器を焼成温度よりも低い温度Ｔ2 （大気中）で熱
処理して、低い熱処理温度での熱平衡に到達するように
酸素を供給し、熱処理前後の磁器の単位体積当たりの重
量変化から酸素空孔濃度の変化量（△〔Ｖｏ¨〕）を求
める。次に、この酸素空孔生成反応の平衡定数から熱処
理前後での酸素空孔濃度の比〔Ｖｏ¨〕1 ／〔Ｖｏ¨〕
2 を求める。そしてこの比〔Ｖｏ¨〕1 ／〔Ｖｏ¨〕2
と前述の△〔Ｖｏ¨〕とから、それぞれの温度における
酸素空孔濃度〔Ｖｏ¨〕1 、〔Ｖｏ¨〕2 を求めること
ができる。具体的には次の数２および数３から、〔Ｖｏ
¨〕1 、〔Ｖｏ¨〕2 を求めることができる。
められるもので、例えば、温度Ｔ1 （大気中）で焼成さ
れた磁器を焼成温度よりも低い温度Ｔ2 （大気中）で熱
処理して、低い熱処理温度での熱平衡に到達するように
酸素を供給し、熱処理前後の磁器の単位体積当たりの重
量変化から酸素空孔濃度の変化量（△〔Ｖｏ¨〕）を求
める。次に、この酸素空孔生成反応の平衡定数から熱処
理前後での酸素空孔濃度の比〔Ｖｏ¨〕1 ／〔Ｖｏ¨〕
2 を求める。そしてこの比〔Ｖｏ¨〕1 ／〔Ｖｏ¨〕2
と前述の△〔Ｖｏ¨〕とから、それぞれの温度における
酸素空孔濃度〔Ｖｏ¨〕1 、〔Ｖｏ¨〕2 を求めること
ができる。具体的には次の数２および数３から、〔Ｖｏ
¨〕1 、〔Ｖｏ¨〕2 を求めることができる。
【００１８】
【数４】
【００１９】
【数５】
【００２０】ここで、ｋはボルツマン定数、△ＨVoは酸
素空孔の生成エンタルピ−であり、格子欠陥を実験的に
解くことにより求めることができる。さらに熱処理にお
いて熱平衡状態に未到達の状態の酸素空孔濃度はそれぞ
れの状態での△〔Ｖｏ¨〕の測定と前述の〔Ｖｏ¨〕1
とから求めることができる。
素空孔の生成エンタルピ−であり、格子欠陥を実験的に
解くことにより求めることができる。さらに熱処理にお
いて熱平衡状態に未到達の状態の酸素空孔濃度はそれぞ
れの状態での△〔Ｖｏ¨〕の測定と前述の〔Ｖｏ¨〕1
とから求めることができる。
【００２１】本発明のマイクロ波用誘電体磁器の製造方
法は、上記見解により酸素空孔濃度を効率的に低減する
ための方法である。まず、第１の方法としては、原料粉
末として誘電体磁器を構成する金属の酸化物、あるいは
焼成や熱処理により酸化物に変換し得る硝酸塩、炭酸塩
等の粉末を所定の割合になるように混合する。この混合
粉末を所望により仮焼処理する。この仮焼処理は、大気
等の酸化性雰囲気で１０００℃〜１３００℃℃で行わ
れ、その後粉砕し１．５μｍ以下の粒子に造粒する。
法は、上記見解により酸素空孔濃度を効率的に低減する
ための方法である。まず、第１の方法としては、原料粉
末として誘電体磁器を構成する金属の酸化物、あるいは
焼成や熱処理により酸化物に変換し得る硝酸塩、炭酸塩
等の粉末を所定の割合になるように混合する。この混合
粉末を所望により仮焼処理する。この仮焼処理は、大気
等の酸化性雰囲気で１０００℃〜１３００℃℃で行わ
れ、その後粉砕し１．５μｍ以下の粒子に造粒する。
【００２２】その後、混合粉末あるいは仮焼粉末を所望
の形状に成形する。成形は、周知の成形方法、例えば、
プレス成形、押し出し成形、ドクターブレード成形、等
の方法で成形する。
の形状に成形する。成形は、周知の成形方法、例えば、
プレス成形、押し出し成形、ドクターブレード成形、等
の方法で成形する。
【００２３】次に、上記の方法により得られた成形体を
その組成物の最適焼成温度にて焼成する。本発明によれ
ば、その組成により焼成温度が異なるが、その組成物が
長欠するに最適な焼成温度に設定され、およそ１２５０
℃〜１７００℃で１時間〜４時間程度焼成する。なお、
この時の雰囲気は大気等の酸化性雰囲気であることが必
要であるが、場合によっては、酸素分圧をさらに高めた
雰囲気で行うこともできる。
その組成物の最適焼成温度にて焼成する。本発明によれ
ば、その組成により焼成温度が異なるが、その組成物が
長欠するに最適な焼成温度に設定され、およそ１２５０
℃〜１７００℃で１時間〜４時間程度焼成する。なお、
この時の雰囲気は大気等の酸化性雰囲気であることが必
要であるが、場合によっては、酸素分圧をさらに高めた
雰囲気で行うこともできる。
【００２４】通常、上記の条件で焼成した後は、室温ま
で放冷されるが、このような一般的な方法では、磁器中
には酸素空孔濃度が大きく、磁器のＱ値が小さい。
で放冷されるが、このような一般的な方法では、磁器中
には酸素空孔濃度が大きく、磁器のＱ値が小さい。
【００２５】そこで、本発明の製造方法によれば、焼成
後の磁器に対して、酸化性雰囲気中でその焼成最高温度
より低く、５００℃以下の温度範囲、特にその焼成最高
温度より低く、８００℃以上の温度で熱処理する。な
お、この熱処理は、焼成後の冷却過程で焼成工程の一部
として行うか、または焼成後、一旦室温で冷却した後に
焼成工程とは異なる工程としてこの熱処理を行っても同
様な結果が得られる。なお、この熱処理温度を上記の範
囲に設定したのは、熱処理温度が焼成最高温度より高い
と熱平衡状態の酸素空孔濃度が大きくなり、５００℃よ
り低いと磁器中での酸素の拡散速度が遅く、現実的な時
間では磁器中に酸素が取り込まれないからである。
後の磁器に対して、酸化性雰囲気中でその焼成最高温度
より低く、５００℃以下の温度範囲、特にその焼成最高
温度より低く、８００℃以上の温度で熱処理する。な
お、この熱処理は、焼成後の冷却過程で焼成工程の一部
として行うか、または焼成後、一旦室温で冷却した後に
焼成工程とは異なる工程としてこの熱処理を行っても同
様な結果が得られる。なお、この熱処理温度を上記の範
囲に設定したのは、熱処理温度が焼成最高温度より高い
と熱平衡状態の酸素空孔濃度が大きくなり、５００℃よ
り低いと磁器中での酸素の拡散速度が遅く、現実的な時
間では磁器中に酸素が取り込まれないからである。
【００２６】また、熱処理時間は、熱処理温度により変
動するが、望ましくは磁器中の酸素空孔濃度がその温度
における熱平衡状態に達するに充分な時間であることが
よく、およそ２〜１００時間が適当である。さらに、処
理時の雰囲気は酸化性雰囲気であることが必要であり、
大気中、あるいは酸素分圧をそれより高めた雰囲気で処
理することができる。
動するが、望ましくは磁器中の酸素空孔濃度がその温度
における熱平衡状態に達するに充分な時間であることが
よく、およそ２〜１００時間が適当である。さらに、処
理時の雰囲気は酸化性雰囲気であることが必要であり、
大気中、あるいは酸素分圧をそれより高めた雰囲気で処
理することができる。
【００２７】また、本発明の他の製造方法によれば、焼
成後の冷却過程において、焼成最高温度より５００℃ま
での降温過程で２００℃／ｈｒ以下、特に５０℃／ｈｒ
以下の速度で冷却する徐冷工程を含む。この徐冷工程
は、焼成温度から５００℃までのどの温度領域で行うこ
とができ、この徐冷工程を５００℃以下で実施してもＱ
値の向上効果はない。冷却過程の雰囲気は焼成時と同様
に大気中等の酸化性雰囲気であればよい。なお、この時
の冷却速度を上記の範囲に設定したのは、上記範囲の徐
冷により磁器中に十分酸素が拡散し、従って酸素空孔濃
度が小さくなり、Ｑ値が向上するからであり、冷却速度
が２００℃／ｈｒよりも早い冷却速度では酸素空孔濃度
が大きく、Ｑ値の向上が望めないからである。なお、徐
冷速度は、実用的な点から５℃／ｈｒ以上であることが
望ましい。
成後の冷却過程において、焼成最高温度より５００℃ま
での降温過程で２００℃／ｈｒ以下、特に５０℃／ｈｒ
以下の速度で冷却する徐冷工程を含む。この徐冷工程
は、焼成温度から５００℃までのどの温度領域で行うこ
とができ、この徐冷工程を５００℃以下で実施してもＱ
値の向上効果はない。冷却過程の雰囲気は焼成時と同様
に大気中等の酸化性雰囲気であればよい。なお、この時
の冷却速度を上記の範囲に設定したのは、上記範囲の徐
冷により磁器中に十分酸素が拡散し、従って酸素空孔濃
度が小さくなり、Ｑ値が向上するからであり、冷却速度
が２００℃／ｈｒよりも早い冷却速度では酸素空孔濃度
が大きく、Ｑ値の向上が望めないからである。なお、徐
冷速度は、実用的な点から５℃／ｈｒ以上であることが
望ましい。
【００２８】このようにして得られる誘電体磁器は、本
発明者等による酸素空孔濃度とＱ値との関係に関する検
討の結果、磁器中の酸素空孔濃度が７×１０18個／ｃｍ
3 以下、特に４×１０18個／ｃｍ3 以下に制御すれば、
安定した高Ｑ値を有する誘電体磁器が得られることを見
出した。よって、上記焼成後の冷却速度あるいは熱処理
条件を酸素空孔濃度が上記範囲に設定されるように制御
すればよい。
発明者等による酸素空孔濃度とＱ値との関係に関する検
討の結果、磁器中の酸素空孔濃度が７×１０18個／ｃｍ
3 以下、特に４×１０18個／ｃｍ3 以下に制御すれば、
安定した高Ｑ値を有する誘電体磁器が得られることを見
出した。よって、上記焼成後の冷却速度あるいは熱処理
条件を酸素空孔濃度が上記範囲に設定されるように制御
すればよい。
【００２９】本発明の上記製造方法によるＱ値の改善効
果は、金属複合酸化物として知られるあらゆる誘電体組
成物に対して適用できるものであるが、マイクロ波用誘
電体磁器として高誘電率等の他の特性を満足するために
は、例えば、金属複合酸化物の金属成分中にＴｉを含む
ものが望ましい。さらに例えば、Ｌａ−Ｔｉ−Ｍｇ−Ｃ
ａ−Ｏ系の誘電体磁器でＬａ：Ｔｉ：Ｍｇ：Ｃａが原子
比で４０〜６０：１５〜４５：１５〜４５：０〜３５よ
りなる組成物や、またはＢａ−Ｔｉ−ＲＥ−Ｏ系を主成
分とし、Ｂａ：Ｔｉ：ＲＥが原子比で１０〜２０：６０
〜８０：１０〜２０の比率で、さらにＢｉやＰｂ等を酸
化物換算で５〜３０重量％程度添加したものが好適に使
用される。
果は、金属複合酸化物として知られるあらゆる誘電体組
成物に対して適用できるものであるが、マイクロ波用誘
電体磁器として高誘電率等の他の特性を満足するために
は、例えば、金属複合酸化物の金属成分中にＴｉを含む
ものが望ましい。さらに例えば、Ｌａ−Ｔｉ−Ｍｇ−Ｃ
ａ−Ｏ系の誘電体磁器でＬａ：Ｔｉ：Ｍｇ：Ｃａが原子
比で４０〜６０：１５〜４５：１５〜４５：０〜３５よ
りなる組成物や、またはＢａ−Ｔｉ−ＲＥ−Ｏ系を主成
分とし、Ｂａ：Ｔｉ：ＲＥが原子比で１０〜２０：６０
〜８０：１０〜２０の比率で、さらにＢｉやＰｂ等を酸
化物換算で５〜３０重量％程度添加したものが好適に使
用される。
【００３０】なお、これらの組成物での焼成条件は、Ｌ
ａ−Ｔｉ−Ｍｇ−Ｃａ−Ｏ系では１５００℃〜１７００
℃℃、Ｂａ−ＲＥ−Ｔｉ−Ｏ系では１２５０℃〜１４０
０℃℃が好適である。
ａ−Ｔｉ−Ｍｇ−Ｃａ−Ｏ系では１５００℃〜１７００
℃℃、Ｂａ−ＲＥ−Ｔｉ−Ｏ系では１２５０℃〜１４０
０℃℃が好適である。
【００３１】また、本発明はマイクロ波用の電子部品に
対して有用なものであるが、具体的には０．１〜１０Ｇ
Ｈｚの周波数帯域に対して特に有用であり、マイクロ波
帯域に適用される共振器や基板材料として用いられるも
のである。
対して有用なものであるが、具体的には０．１〜１０Ｇ
Ｈｚの周波数帯域に対して特に有用であり、マイクロ波
帯域に適用される共振器や基板材料として用いられるも
のである。
【００３２】
【作用】本発明の製造方法によれば、焼成後の磁器に対
して、上記特定の速度で徐冷するかあるいは特定の条件
で熱処理することにより、処理時に雰囲気中の酸素が磁
器中に拡散し、それにより磁器中の酸素空孔濃度が低減
される。それにより、減衰定数γが小さくなり、結果と
して磁器のＱ値を大きく向上させることができる。ま
た、この方法によれば、磁器の誘電率に対しては何ら影
響を及ぼすことがなく、Ｑ値のみを向上することができ
る。
して、上記特定の速度で徐冷するかあるいは特定の条件
で熱処理することにより、処理時に雰囲気中の酸素が磁
器中に拡散し、それにより磁器中の酸素空孔濃度が低減
される。それにより、減衰定数γが小さくなり、結果と
して磁器のＱ値を大きく向上させることができる。ま
た、この方法によれば、磁器の誘電率に対しては何ら影
響を及ぼすことがなく、Ｑ値のみを向上することができ
る。
【００３３】
実施例１ 出発原料として純度９９．５％のＬａ2 Ｏ3 粉末、Ｃａ
ＣＯ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末、ＭｇＣＯ3 粉末、ＢａＣＯ
3 粉末、Ｎｄ2 Ｏ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉末を用いてそれ
らを表１の組成になるように秤量し、純水を加え２０時
間湿式混合を行なった。この混合物を乾燥後、１２００
℃で２時間仮焼し、さらに約１重量％のバインダーを加
えてから整粒し、得られた粉末を約１０００ｋｇ／ｃｍ
2 の圧力で成形し、１２５０℃〜１７００℃で２時間大
気中において焼成した。この焼成物の円筒部を平面研磨
し、アセトン中で超音波洗浄し、１５０℃で１時間乾燥
した。その後、この焼成物を大気中で表１の保持温度、
保持時間を変化させて熱処理を行い、熱処理前後の重量
変化を測定した。一方、熱平衡状態に達したときの磁器
の重量と、この熱処理前の重量との差から酸素空孔濃度
の変化量Δ〔Ｖｏ¨〕を求め、前述した数式により熱処
理前の磁器の酸素空孔濃度〔Ｖｏ¨〕1 を求めた。そし
て、先の処理後の重量変化に基づき、各熱処理後の磁器
の酸素空孔濃度を算出した。また、得られた磁器に対し
てＬａ2 Ｏ3 −ＣａＯ：ＴｉＯ2 −ＭｇＯ系に対しては
周波数４ＧＨｚ、ＢａＯ−Ｎｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 −Ｂｉ
2 Ｏ3 系では２ＧＨｚにおける比誘電率及びＱ値を円柱
共振器法にて測定した。結果は、表１に示した。
ＣＯ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末、ＭｇＣＯ3 粉末、ＢａＣＯ
3 粉末、Ｎｄ2 Ｏ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉末を用いてそれ
らを表１の組成になるように秤量し、純水を加え２０時
間湿式混合を行なった。この混合物を乾燥後、１２００
℃で２時間仮焼し、さらに約１重量％のバインダーを加
えてから整粒し、得られた粉末を約１０００ｋｇ／ｃｍ
2 の圧力で成形し、１２５０℃〜１７００℃で２時間大
気中において焼成した。この焼成物の円筒部を平面研磨
し、アセトン中で超音波洗浄し、１５０℃で１時間乾燥
した。その後、この焼成物を大気中で表１の保持温度、
保持時間を変化させて熱処理を行い、熱処理前後の重量
変化を測定した。一方、熱平衡状態に達したときの磁器
の重量と、この熱処理前の重量との差から酸素空孔濃度
の変化量Δ〔Ｖｏ¨〕を求め、前述した数式により熱処
理前の磁器の酸素空孔濃度〔Ｖｏ¨〕1 を求めた。そし
て、先の処理後の重量変化に基づき、各熱処理後の磁器
の酸素空孔濃度を算出した。また、得られた磁器に対し
てＬａ2 Ｏ3 −ＣａＯ：ＴｉＯ2 −ＭｇＯ系に対しては
周波数４ＧＨｚ、ＢａＯ−Ｎｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 −Ｂｉ
2 Ｏ3 系では２ＧＨｚにおける比誘電率及びＱ値を円柱
共振器法にて測定した。結果は、表１に示した。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１によれば、熱処理を実施しなかった試
料Ｎo.１では、全く良好な特性を得ることができなかっ
たが、本発明によれば、熱処理を行うことにより、Ｑ値
の改善を行うことができた。しかしながら、熱処理温度
が５００℃より低い試料Ｎo.２では、酸素空孔濃度提言
の効果が低く、従って十分にＱ値の改善ができず、処理
温度が１７００℃で焼成温度よりも高い試料Ｎo.６では
酸素空孔濃度が大きくなり、Ｑ値の低下が認められた。
料Ｎo.１では、全く良好な特性を得ることができなかっ
たが、本発明によれば、熱処理を行うことにより、Ｑ値
の改善を行うことができた。しかしながら、熱処理温度
が５００℃より低い試料Ｎo.２では、酸素空孔濃度提言
の効果が低く、従って十分にＱ値の改善ができず、処理
温度が１７００℃で焼成温度よりも高い試料Ｎo.６では
酸素空孔濃度が大きくなり、Ｑ値の低下が認められた。
【００３６】実施例２ 出発原料として実施例１と同様な原料を用いて、これら
を表２の組成になるように秤量混合し、純水を加え２０
時間湿式混合を行なった。この混合物を乾燥後、１２０
０℃で２時間仮焼し、さらに約１重量％のバインダーを
加えてから整粒し、得られた粉末を約１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力で成形し、１２５０℃〜１７００℃℃で大気
中で２時間焼成した。なお、試料Ｎo.２３については、
焼成時の酸素分圧１ａｔｍの加圧酸素雰囲気中で設定し
て行った。その後、焼成温度からの冷却過程で磁器を表
２に示す温度で所定時間一時保持して熱処理を行った。
を表２の組成になるように秤量混合し、純水を加え２０
時間湿式混合を行なった。この混合物を乾燥後、１２０
０℃で２時間仮焼し、さらに約１重量％のバインダーを
加えてから整粒し、得られた粉末を約１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力で成形し、１２５０℃〜１７００℃℃で大気
中で２時間焼成した。なお、試料Ｎo.２３については、
焼成時の酸素分圧１ａｔｍの加圧酸素雰囲気中で設定し
て行った。その後、焼成温度からの冷却過程で磁器を表
２に示す温度で所定時間一時保持して熱処理を行った。
【００３７】得られた磁器の円筒部を平面研磨し、実施
例１と同様にして比誘電率とＱ値を測定した。また、酸
素空孔濃度を求めるために、磁器を先に設定した焼成温
度まで昇温し、４００℃／ｈｒで冷却する温度プロファ
イルで熱処理を施した後、磁器の重量を測定した。この
処理前後の重量変化と実施例１で求めた〔Ｖｏ¨〕1 と
から酸素空孔濃度を算出した。結果を表２に示した。
例１と同様にして比誘電率とＱ値を測定した。また、酸
素空孔濃度を求めるために、磁器を先に設定した焼成温
度まで昇温し、４００℃／ｈｒで冷却する温度プロファ
イルで熱処理を施した後、磁器の重量を測定した。この
処理前後の重量変化と実施例１で求めた〔Ｖｏ¨〕1 と
から酸素空孔濃度を算出した。結果を表２に示した。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２によれば、熱処理を全く行わない試料
Ｎo.１ではＱ値が小さく、また酸素空孔濃度が大きいも
のであったが、本発明に基づき熱処理をおこなったもの
は、いずれも試料Ｎo.１と比較しても非常に高いＱ値を
示し、酸素空孔濃度も低減されていた。また、熱処理時
間を長くするに伴い、Ｑ値が大きくなる傾向にあった。
なお、熱処理温度が本発明の範囲を逸脱する試料Ｎo.１
４および１９は、いずれも特性の劣化が見られた。
Ｎo.１ではＱ値が小さく、また酸素空孔濃度が大きいも
のであったが、本発明に基づき熱処理をおこなったもの
は、いずれも試料Ｎo.１と比較しても非常に高いＱ値を
示し、酸素空孔濃度も低減されていた。また、熱処理時
間を長くするに伴い、Ｑ値が大きくなる傾向にあった。
なお、熱処理温度が本発明の範囲を逸脱する試料Ｎo.１
４および１９は、いずれも特性の劣化が見られた。
【００４０】実施例３ 出発原料として純度９９．５％以上のＬａ2 Ｏ3 粉末、
ＣａＣＯ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末、ＭｇＣＯ3 粉末、Ｂａ
ＣＯ3 粉末、Ｎｄ2 Ｏ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉末の各粉末
を用いて、これらを表３の組成になるように秤量混合
し、純水を加え２０時間湿式混合を行なった。この混合
物を乾燥後、１２００℃で２時間仮焼し、さらに約１重
量％のバインダーを加えてから整粒し、得られた粉末を
約１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で成形し、１２００℃〜
１７００℃で大気中で２時間焼成した。なお、表中、試
料Ｎo.３２については酸素分圧１ａｔｍで実施した。そ
の後、焼成温度から５００℃まで（試料Ｎo.３３は４５
０℃〜２００℃）を表３の冷却速度で冷却し、磁器を得
た。
ＣａＣＯ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末、ＭｇＣＯ3 粉末、Ｂａ
ＣＯ3 粉末、Ｎｄ2 Ｏ3 粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 粉末の各粉末
を用いて、これらを表３の組成になるように秤量混合
し、純水を加え２０時間湿式混合を行なった。この混合
物を乾燥後、１２００℃で２時間仮焼し、さらに約１重
量％のバインダーを加えてから整粒し、得られた粉末を
約１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で成形し、１２００℃〜
１７００℃で大気中で２時間焼成した。なお、表中、試
料Ｎo.３２については酸素分圧１ａｔｍで実施した。そ
の後、焼成温度から５００℃まで（試料Ｎo.３３は４５
０℃〜２００℃）を表３の冷却速度で冷却し、磁器を得
た。
【００４１】得られた磁器の円筒部を平面研磨し、アセ
トン中で超音波洗浄し、１５０℃で１時間乾燥する。そ
の後磁器の重量をマイクロ天秤にて測定し、実施例１と
同様にして比誘電率及びＱ値を測定した。その後、実施
例２と同様な方法により酸素空孔濃度を求めた。これら
の酸素空孔濃度とＱ値及び比誘電率の測定結果を表に示
す。
トン中で超音波洗浄し、１５０℃で１時間乾燥する。そ
の後磁器の重量をマイクロ天秤にて測定し、実施例１と
同様にして比誘電率及びＱ値を測定した。その後、実施
例２と同様な方法により酸素空孔濃度を求めた。これら
の酸素空孔濃度とＱ値及び比誘電率の測定結果を表に示
す。
【００４２】
【表３】
【００４３】表３より明らかなように、冷却速度が２０
０℃／ｈｒを越える速度で冷却した試料Ｎo.６の磁器は
磁器の酸素空孔濃度が大きく、Ｑ値が低いものであっ
た。これに対して、冷却速度を本発明に基づき適性な条
件に設定した試料はいずれも優れたＱ値を示し、特に酸
素空孔濃度が４×１０18個／ｃｍ3 以下の試料では２０
００以上のＱ値が得られた。
０℃／ｈｒを越える速度で冷却した試料Ｎo.６の磁器は
磁器の酸素空孔濃度が大きく、Ｑ値が低いものであっ
た。これに対して、冷却速度を本発明に基づき適性な条
件に設定した試料はいずれも優れたＱ値を示し、特に酸
素空孔濃度が４×１０18個／ｃｍ3 以下の試料では２０
００以上のＱ値が得られた。
【００４４】
【発明の効果】以上、詳述した通り、本発明の製造方法
によれば、他の特性に影響を及ぼすことなく、マイクロ
波領域におけるＱ値を高めることができ、しかも安易な
簡便な方法であることから良好な特性の誘電体磁器を安
定して製造することができる。
によれば、他の特性に影響を及ぼすことなく、マイクロ
波領域におけるＱ値を高めることができ、しかも安易な
簡便な方法であることから良好な特性の誘電体磁器を安
定して製造することができる。
【００４５】これにより高周波化、大電力化に対して充
分に対応可能な共振器材料あるいは基板材料を提供でき
る。
分に対応可能な共振器材料あるいは基板材料を提供でき
る。
Claims (6)
- 【請求項１】複数種の金属酸化物よりなる混合物あるい
はその仮焼物を所定の形状に成形し、該成形体を酸化性
雰囲気中、その組成物の最適焼成温度で焼成した後、該
焼結体を酸化性雰囲気中で焼成最高温度よりも低く５０
０℃以上の温度領域で熱処理することを特徴とするマイ
クロ波用誘電体磁器の製造方法。 - 【請求項２】前記熱処理が焼成後、室温まで冷却した後
に行われる請求項１記載のマイクロ波用誘電体磁器の製
造方法。 - 【請求項３】前記熱処理が焼成後の冷却過程で行われる
請求項１記載のマイクロ波用誘電体磁器の製造方法。 - 【請求項４】前記誘電体磁器の酸素空孔濃度が７×１０
18個／ｃｍ3 以下である請求項１乃至請求項３記載のマ
イクロ波用誘電体磁器の製造方法。 - 【請求項５】複数種の金属酸化物よりなる混合物あるい
はその仮焼物を所定の形状に成形し、該成形体を酸化性
雰囲気中、その組成物の最適焼成温度で焼成した後、該
焼成温度から５００℃までの降温過程で２００℃／ｈｒ
以下の速度で冷却する徐冷工程を具備することを特徴と
するマイクロ波用誘電体磁器の製造方法。 - 【請求項６】前記誘電体磁器の酸素空孔濃度が７×１０
18個／ｃｍ3 以下である請求項５記載のマイクロ波用誘
電体磁器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264770A JPH05109316A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | マイクロ波用誘電体磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264770A JPH05109316A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | マイクロ波用誘電体磁器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109316A true JPH05109316A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17407949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3264770A Pending JPH05109316A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | マイクロ波用誘電体磁器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05109316A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111908897A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-10 | 杭州电子科技大学 | MgO基微波陶瓷介质材料及其制备方法 |
| CN113636839A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-12 | 北京元六鸿远电子科技股份有限公司 | 一种高绝缘电阻率高介微波陶瓷材料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3264770A patent/JPH05109316A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111908897A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-10 | 杭州电子科技大学 | MgO基微波陶瓷介质材料及其制备方法 |
| CN111908897B (zh) * | 2020-06-28 | 2022-09-13 | 杭州电子科技大学 | MgO基微波陶瓷介质材料及其制备方法 |
| CN113636839A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-12 | 北京元六鸿远电子科技股份有限公司 | 一种高绝缘电阻率高介微波陶瓷材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3152700B2 (ja) | マイクロ波用誘電体磁器の製法 | |
| KR20000071242A (ko) | 유전체자기(誘電體磁器) 조성물, 유전체자기의 제조방법및 유전체 공진기(共振器) | |
| US2305327A (en) | Ceramic material made of magnesium titanate and method of preparing the same | |
| JPH05345662A (ja) | フォルステライト磁器の作製方法 | |
| Tseng | The effect CuO additive on the microwave dielectric properties of Mg (Zr0. 05Ti0. 95) O3 ceramics | |
| JPH0542762B2 (ja) | ||
| JPH05109316A (ja) | マイクロ波用誘電体磁器の製造方法 | |
| JPH0255884B2 (ja) | ||
| JPH05109317A (ja) | マイクロ波用誘電体磁器の製造方法 | |
| Zheng et al. | Composite dielectric ceramics based on BaO–Ln2O3–TiO2 (Ln= Nd, La) | |
| JP3479324B2 (ja) | マイクロ波誘電体磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP3493316B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
| JPH0625025B2 (ja) | 誘電体磁器の製造方法 | |
| JP2004168600A (ja) | 誘電体磁器組成物及びその製造方法並びに電子部品 | |
| JP3330024B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物 | |
| JP3359427B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物 | |
| JPH04303513A (ja) | 誘電体磁器用仮焼物の製造方法 | |
| JP3347613B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| JP4006655B2 (ja) | マイクロ波用誘電体磁器組成物 | |
| JP2835253B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体材料 | |
| JPH0877828A (ja) | 誘電体磁器組成物及びその製造方法 | |
| JPH0731936B2 (ja) | 高周波用誘電体共振器の製造方法 | |
| JPH05262562A (ja) | フォルステライト磁器の作製方法 | |
| JPH044509A (ja) | 誘電体磁器 | |
| JPH0757708B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物 |