JPH051563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、BaO、TiO₂、WO₃の３成分を主成
分とするマイクロ波用誘電体磁器組成物に関する
ものである。 ［従来の技術］ 近年マイクロ波帯において誘電率が大きくて、
誘電損失が小さく、また共振周波数の温度係数が
小さな誘電体が共振器に用いられ、衛星放送受信
機や自動車電話などの通信および放送機器として
応用され始めている。 従来このような用途には、BaO・TiO₂系のも
のが知られている。 例えば、特公昭58−20905号広報には、
Ba₂Ti₉O₂₀組成をもつ誘電体磁器について詳細な
説明がなされている。 またBa（Zn_1/3Ta_2/3）O₃（特開昭53−35454号公
報）に代表される複合プロブスカイト系のものが
知られている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上記Ba₂Ti₉O₂₀組成をもつ誘電体磁器は、その
誘電特性を向上するために、仮焼物を酸溶液で処
理したり、また、焼成後、焼成体を酸素雰囲気で
長時間処理する必要があつた。このようにして得
られる誘電体磁器は、誘電損失tanδの逆数Ｑ＝
１／tan δで表わした場合、Ｑ＝4200 at 10GHz
の特性（A.C.S.76th Annual Meeting
“Ba₂Ti₉ O₂₀ as ａ Microwave Dielectric
Resonator”、“Ａ New BaO・TiO₂
Compound with Temperature−Satble High
Permittivity”H.M.O'BRYAN他）をもつと報
告されているが、実際に共振器として使用するに
は不充分でＱ値の向上が要求されていた。 また、プロブスカイト系のものは、原料に高価
なNb₂O₅やTa₂O₅を多量に使用しているため、コ
ストが高いという問題があつた。 本発明は、上記の問題点を改善して、Ｑが大き
く共振周波数の温度係数（以下τ_f）が小さなマイ
クロ波用誘電体磁器を提供することを目的とする
ものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、BaO−TiO₂−WO₃の３成分系を主
とし、これに必要によつてZrO₂、MnOを添加す
るものである。 すなわち、その第１発明は、aBaO・bTiO₂・
cWO₃表わしたとき、17≦ａ≦21.5、75≦ｂ≦83、
0.1≦ｃ≦５（ただしａ＋ｂ＋ｃ＝100）で示され
る３成分組成範囲をもつものであり、第２発明は
同じくaBaO・ｂ（TiO₂[_100-o]SrO₂[_o]）・
cWO₃の組成範囲をもち、ａ、ｂ、ｃの合計モル
量に対して３モル％以下のMnOを含む組成をも
つマイクロ波用誘電体磁器組成物である。 BaO、TiO₂成分の原材料は、すでに低周波コ
ンデンサ材料用として多量に使用中で安価であ
り、本発明はこれにWO₃を加えることによつて、
簡単なプロセスで製造でき、かつＱの大きな誘電
体磁器を安価に提供することができる。 本発明において、BaOの割合を17〜21.5モル
％、TiO₂75〜83モル％に限定した理由は、この
割合の範囲外ではτ_fが大きくなり過ぎたり、Ｑが
小さくなり過ぎるからである。 WO₃の割合が0.1モル％より少ないとＱが小さ
くなり、５モル％を越えるとτ_fが大きくなり過
ぎ、Ｑも低下するためである。 また、TiO₂割合が少ない範囲、すなわち75≦
ｂ≦81.8の組成範囲では、WO₃成分はτ_fを小さく
する効果がある。この効果はWO₃の割合が少な
い場合に生じるもので、WO₃の割合が多くなる
と逆にτ_fは大きくなり、実用的な限界が５モル％
にある。 ZrO₂のTiO₂対する置換は、τ_fを総ての組成範
囲で小さくする効果があり、任意のτ_fを得るのに
役立つ。ZrO₂の置換割合を10モル％未満に限定
した理由は、置換量が10モル％以上ではＱが小さ
くなるためである。 MnOは焼成の際材料の緻密化を促進するもの
で、特性面ではＱが向上し、τ_fを多少変えること
ができる。MnOの添加量を３モル％以下に限定
した理由は３モル％を越えるとＱが小さくなるか
らである。 本発明の磁器は全く通常の誘電体磁器製造方法
によつて得られるもので、何ら特別な工程を必要
としない。 すなわち、原材料はMnO₂、Mn₂O₃のような価
数の異なるものでも良いし、酸化物に限定する必
要もなく、BaCO₃、MnCO₃のような炭酸塩でも
良い。つまり最終的に酸化物焼結体になり得るも
のなら、原則的には何でも良い。 これらの原材料を各組成に応じて秤量した後、
ポリエチレンポツトとアルミナボールにより純水
とともに湿式混合し、乾燥した後、アルミナルツ
ボ内で1000〜1200℃の温度で１〜６時間仮焼す
る。仮焼の雰囲気は、空気および酸素などの酸化
雰囲気で行なう。仮焼後、ポリエチレンポツトと
アルミナボールにより、純水と共に湿式粉砕し、
乾燥後、加圧成形した試料をジルコニアまたは白
金セツター上で２〜６時間、1350〜1420℃で酸素
雰囲気で焼成する。 以下実施例によつてさらに詳しく説明する。 ［実施例］ 原料としてBaCO₃、TiO₂、WO₃、ZrO₂、
MnCO₃を使用し、上述の製法によつて得られた
誘電体磁器について周波数9.5〜10.5GHzにおける
誘電率、Ｑおよび−25℃〜＋75℃のτ_fを求めた。 表に各組成割合および試験結果を示す。なお、
表中No.27〜33は比較例である。

【表】

【表】 No.１〜３はBaO、TiO₂、WO₃の組成物であり、
No.４〜７はそれにMnOを添加したものであるが、
いずれも誘電損失が小さく又、τ_fの小さい特性を
有するが、Mnoを添加すると緻密化が促進され
て誘電率が上がることがわかる。またＱも少し向
上するが、添加量が増加すると逆にＱが低下し、
No.33に示したように３モル％を越えると小さくな
り過ぎることがわかる。 No.８〜13およびNo.29、30はBaOとTiO₂の割合
をBaO／TiO₂＝１／4.5とし、WO₃を０〜7.5モ
ル％含む組成物として、MnOを0.1〜0.2モル％添
加した。 WO₃を5mol％以下含むものは、含まないもの
Ｑが約2600に対し、5300〜6000と著しく改善され
る。またWO₃が５モル％を越えるとτ_fが大きくな
り過ぎＱも低下することがわかる。この組成にお
けるWO₃の割合と10GHzでのＱとの関係を図に示
す。 また、No.14〜23並びにNo.31、32は、BaOが16.6
〜22モル％、TiO₂が77〜82.9モル％でWO₃を0.5
〜５モル％含む組成物である。TiO₂が79.2〜79.6
モル％と81.8mol％より小さな割合を持ちBaO／
TiO₂＝１／４の組成であるNo.16〜17では、WO₃
を0.5モル％含むものより１％含むものの方がτ_f
が小さいことがわかる。このようにTiO₂の割合
の小さな組成領域で、WO₃はτ_fを小さくする効果
があり、広い組成範囲で小さなτ_fを得ることがで
きるようになる。また、比較例No.31、32のように
BaO、TiO₂の範囲害の組成ではτ_fが大きくなり
過ぎたり、Ｑが小さくなり過ぎることがわかる。 No.24〜28はBaO18.1モル％、TiO₂81.4モル％、
WO₃0.5モル％の組成をもち、TiO₂の１〜５モル
％をZrO₂で置換した組成物である。この際MnO
を0.2モル％添加した。ZrO₂の置換量が増加する
にしたがいτ_fが小さくなることがわかる。また置
換量が10モル％以上だとＱが小さくなり過ぎるこ
とがわかる。 ［発明の効果］ 以上述べたように、本発明で得られる誘電体磁
器組成物は何等特別な工程を必要とせず、通常の
誘電体磁器製造プロセスにより、誘電率が大き
く、τ_fが小さく、Ｑが大きな特性を得ることがで
きる。また、各成分の割合を変えることにより、
τ_fを変化させることができる。なお、本発明で得
られる誘電体磁器は、低周波領域でも充分な電気
特性をもつており、温度補償用コンデンサとして
も有用である。

【図面の簡単な説明】

図はWO₃のモル％とＱとの関係を示すグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ aBaO・bTiO₂・cWO₃で表わしたとき 17≦ａ≦21.5 75≦ｂ≦83 0.1≦ｃ≦５ ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝100 で示される３成分系組成範囲をもつマイクロ波用
   誘電体磁器組成物。 ２ aBaO・ｂ（TiO₂[_100-o]ZrO₂[_o]）・cWO₃
   で表わしたとき、 17≦ａ≦21.5 75≦ｂ≦83 0.1≦ｃ≦５ ０≦ｎ＜10 ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝100 で示される組成範囲をもち、ａ、ｂ、ｃの合計モ
   ル量に対して３モル％以下のMnOを含む組成を
   持つマイクロ波用誘電体磁器組成物。