JPH054942B2 - - Google Patents
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- JPH054942B2 JPH054942B2 JP62281700A JP28170087A JPH054942B2 JP H054942 B2 JPH054942 B2 JP H054942B2 JP 62281700 A JP62281700 A JP 62281700A JP 28170087 A JP28170087 A JP 28170087A JP H054942 B2 JPH054942 B2 JP H054942B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
〔技術分野〕
この発明は、誘電体材料、特にマイクロ波帯の
周波数域において優れた誘電特性を有する誘電体
材料に関する。 〔背景技術〕 近年、衛星放送、自動車無線、パーソナル無線
等のようなマイクロ波帯を利用した通信システム
の利用が盛んである。これらのシステムに用いら
れる通信機器のフイルタや周波数安定化用共振器
等の共振回路系には、もつぱら誘電体共振器が使
われる。共振器用の誘電体材料は、当然、マイク
ロ波帯において高い比誘電率と低い誘電損失をも
つことが要求される。 比誘電率が大きいほど素子形状を小さくできる
ので、一般的には、この比誘電率は大きいほどよ
い。しかし、この材料を誘電体共振器として用い
たときの大きさが利用する周波数帯で取り扱いや
すい寸法となるように選定する必要もあり、一義
的には定まらないが、例えば、10GHz帯では20〜
40程度が適している。 一方、誘電損失（tanδ＝１／Ｑ）は小さいほど
よく、例えば、用いる周波数帯で１／10000程度
は必要とされる。 ところで、共振器系の性能向上のために、誘電
損失をいつそう低くすることが求められている。
極低誘電損失の誘電体材料は、低位相雑音発振器
や高電力用フイルター・分波器等にも利用可能と
なり、用途が広い。 そして、このような誘電体材料は、実用性とい
う面からは低コストであることが強く要求されて
いる。電子部品分野では低コストのものでないと
使い難い。例えば、製造が困難だと結局はコスト
高を招き、利用価値は非常に低くなつてしまう。 〔発明の目的〕 この発明は、前記事情に鑑み、マイクロ波帯に
おいて、実用的な範囲の比誘電率を保持し、かつ
極めて低い誘電損失特性を有し、かつ、低コスト
化が計れる実用性の高い誘電体材料を提供するこ
とを課題とする。 〔発明の開示〕 前記目的を達成するため、多種の誘電体材料の
うちから、複合ペロブスカイト系結晶構造を有す
るＡ（B′1/3B″2/3）O3系材料（但しＡは２価イオ
ン：B′は２価イオン：B″は５価イオン）に着目
した。この種の誘電体材料は、誘電特性の機構や
製造条件等の詳細な解明は十分になされておら
ず、改善できる可能性が大きいとみたからであ
る。 そして、様々な検討を加えた結果、上記材料中
にZrが固溶したかたちで含まれていると誘電特
性が格段に向上するという知見を先ず得て、続い
て、Ａ（B′1/3B″2/3）O3がBa（Mg1/3Nb2/3）O3、ま
たは、Sr（Mg1/3Nb2/3）O3の場合には、Zrの添加
が、焼成温度の低下も同時にもたらすものである
ことも見いだしたのである。誘電体材料は、普
通、原料混合物を仮焼し粉砕したあと本焼成し焼
結体を得るのであるが、この本焼成の温度をかな
り低くしても緻密な焼結体が得られるのである。 したがつて、この発明にかかる誘電体材料は、
式：Ａ（B′1/3B″2/3）O3をとる各元素とZrが互いに
固溶されてなる複合ペロブスカイト型結晶構造を
有しており、前記式中、ＡはBa又はSrのいずれ
か一方であり、ＡかBaのときはB′はMg、B″が
Nbであり、ＡがSrのときはB′はBg、B″がNbで
ある構成をとるようにしている。 つまり、この発明は、（酸素を除いて考えると）
Ba、Mg、Nb、Zrの４元素だけの組成構成、あ
るいは、（酸素を除いて考えると）Sr、Mg、
Nb、Zrの４元素だけの組成構成の複合ペロブス
カイト型の誘電体材料なのである。 この発明にかかる誘電体材料では、固溶してい
るZrイオンの量は、特に限定されるものではな
いが、超格子構造をうまく解消し相応の焼成温度
の引き下げを可能とするような量が望ましい。
Ba（Mg1/3Nb2/3）O3の場合は、Zrイオンの添加量
は、MgとNbの量に対し約５〜30mol％程度が適
当であり、Sr（Mg1/3Nb2/3）O3の場合も、Zrイオ
ンの添加量は、MgとNbの量に対し約５〜30mol
％程度が適当である。Zrイオンの添加量が30mol
％程度を越えるとＱ値の上昇の程度が少なくなる
傾向がみられ、Zrイオンの添加量が5mol％を越
えるとＱ値の上昇および焼成温度の引き下げの程
度が少なくなる傾向がみられるからである。 〔作用〕 この発明の誘電体材料では、Zrが固溶してい
るため、Zr未固溶の場合に比べ、誘電特性（特
にＱ値）が向上している。Ba（Mg1/3Nb2/3）O3、
または、Sr（Mg1/3Nb2/3）O3は他の材料に比べ低
誘電損失であるが、Zrの固溶でより低誘電損失
となるため、この点で、実用性は非常に高いと言
える。 この発明の誘電体材料は、加えて、Zrが固溶
しているため、Zr未固溶の場合に比べ、本焼成
温度が低くとも、十分に緻密な焼結体となる。
Ba（Mg1/3Nb2/3）O3やSr（Mg1/3Nb2/3）O3は他の
材料に比べ低誘電損失ではあるが、本焼成温度が
高い点が難点であつた。Zrの固溶により、この
難点が解消され、非常に実用性が増したのであ
る。本焼成温度の引き下げは、使用する焼成や
焼成治具の低価格化を実現する。すなわち、高性
能のは必要でないこと、焼成治具の耐久性が向
上することから、誘電体材料の低価格化が図れ
る。加えて、焼成温度および焼成時間の減少によ
り、著しく燃料費用が低減し、一層の誘電体材料
の低価格化が図れる。 それに、Ａ，B′，B″とＯ（酸素）の基本元素に
Zrが加わるだけなのでZr添加で、原料取り揃え
が煩雑となつたり、困難な製造条件が追加される
わけでもなく、製造容易であり、この点も低コス
ト化に繋がる。Ａ，B′，B″とＯ（酸素）の基本元
素にZrとそれ以外の元素も添加する誘電体材料
の場合、原材料の取り揃え、調製が煩雑で良品が
得られる製造条件範囲も狭くなるなど製造し難く
なり、実用的でないのである。 〔実施例〕 −実施例 １− BaCO3、ZrO2、MgO、Nb2O5の各粉末を用い
た。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間ボ
ールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1100℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1600℃、２時間、空気雰囲
気で焼成し誘電体材料を得た。得られた材料の寸
法は、直径約11mm、長さ約15mmの円柱である。上
記雰囲気がチツソガス、アルゴンガス、あるいは
酸素ガス雰囲気である場合もある。 −実施例 ２− BaCO3、MgO、Nb2O5、BaZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1100℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1600℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例１と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −実施例 ３− BaCO3、MgO、Nb2O5、BaZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1100℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1420℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例１と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −実施例 ４− SrCO3、ZrO2、MgO、Nb2O5の各粉末を用い
た。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間ボ
ールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1075℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1500℃、２時間、空気雰囲
気で焼成し誘電体材料を得た。得られた材料の寸
法は、直径約11mm、長さ約15mmの円柱である。上
記雰囲気がチツソガス、アルゴンガス、あるいは
酸素ガス雰囲気である場合もある。 −実施例 ５− SrCO3、MgO、Nb2O5、SrZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1075℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1500℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例４と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −実施例 ６− SrCO3、MgO、Nb2O5、SrZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1075℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1400℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例４と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −比較例 １− 実施例１において、ZrO2粉末を添加しなかつ
た他は、同様にして誘電体材料を得た。 −比較例 ２− 実施例３において、BaZrO3粉末を添加しなか
つた他は、同様にして誘電体材料を得た。誘電体
材料たる焼結体は十分に焼結していなかつた。 −比較例 ３− 実施例４において、ZrO2粉末を添加しなかつ
た他は、同様にして誘電体材料を得た。 −比較例 ４− 実施例６において、SrZrO3粉末を添加しなか
つた他は、同様にして誘電体材料を得た。誘電体
材料たる焼結体は十分に焼結していなかつた。 各誘電体の比誘電率ε′、および、Ｑ値を、数Ｇ
〜20数ＧHz帯における測定に適した誘電体円柱共
振器法により測定した。測定に用いた機器は、ヒ
ユーレツト・パツカード社製：ネツトワークアナ
ライザ8510Tである。測定結果を、第１表に示
す。
周波数域において優れた誘電特性を有する誘電体
材料に関する。 〔背景技術〕 近年、衛星放送、自動車無線、パーソナル無線
等のようなマイクロ波帯を利用した通信システム
の利用が盛んである。これらのシステムに用いら
れる通信機器のフイルタや周波数安定化用共振器
等の共振回路系には、もつぱら誘電体共振器が使
われる。共振器用の誘電体材料は、当然、マイク
ロ波帯において高い比誘電率と低い誘電損失をも
つことが要求される。 比誘電率が大きいほど素子形状を小さくできる
ので、一般的には、この比誘電率は大きいほどよ
い。しかし、この材料を誘電体共振器として用い
たときの大きさが利用する周波数帯で取り扱いや
すい寸法となるように選定する必要もあり、一義
的には定まらないが、例えば、10GHz帯では20〜
40程度が適している。 一方、誘電損失（tanδ＝１／Ｑ）は小さいほど
よく、例えば、用いる周波数帯で１／10000程度
は必要とされる。 ところで、共振器系の性能向上のために、誘電
損失をいつそう低くすることが求められている。
極低誘電損失の誘電体材料は、低位相雑音発振器
や高電力用フイルター・分波器等にも利用可能と
なり、用途が広い。 そして、このような誘電体材料は、実用性とい
う面からは低コストであることが強く要求されて
いる。電子部品分野では低コストのものでないと
使い難い。例えば、製造が困難だと結局はコスト
高を招き、利用価値は非常に低くなつてしまう。 〔発明の目的〕 この発明は、前記事情に鑑み、マイクロ波帯に
おいて、実用的な範囲の比誘電率を保持し、かつ
極めて低い誘電損失特性を有し、かつ、低コスト
化が計れる実用性の高い誘電体材料を提供するこ
とを課題とする。 〔発明の開示〕 前記目的を達成するため、多種の誘電体材料の
うちから、複合ペロブスカイト系結晶構造を有す
るＡ（B′1/3B″2/3）O3系材料（但しＡは２価イオ
ン：B′は２価イオン：B″は５価イオン）に着目
した。この種の誘電体材料は、誘電特性の機構や
製造条件等の詳細な解明は十分になされておら
ず、改善できる可能性が大きいとみたからであ
る。 そして、様々な検討を加えた結果、上記材料中
にZrが固溶したかたちで含まれていると誘電特
性が格段に向上するという知見を先ず得て、続い
て、Ａ（B′1/3B″2/3）O3がBa（Mg1/3Nb2/3）O3、ま
たは、Sr（Mg1/3Nb2/3）O3の場合には、Zrの添加
が、焼成温度の低下も同時にもたらすものである
ことも見いだしたのである。誘電体材料は、普
通、原料混合物を仮焼し粉砕したあと本焼成し焼
結体を得るのであるが、この本焼成の温度をかな
り低くしても緻密な焼結体が得られるのである。 したがつて、この発明にかかる誘電体材料は、
式：Ａ（B′1/3B″2/3）O3をとる各元素とZrが互いに
固溶されてなる複合ペロブスカイト型結晶構造を
有しており、前記式中、ＡはBa又はSrのいずれ
か一方であり、ＡかBaのときはB′はMg、B″が
Nbであり、ＡがSrのときはB′はBg、B″がNbで
ある構成をとるようにしている。 つまり、この発明は、（酸素を除いて考えると）
Ba、Mg、Nb、Zrの４元素だけの組成構成、あ
るいは、（酸素を除いて考えると）Sr、Mg、
Nb、Zrの４元素だけの組成構成の複合ペロブス
カイト型の誘電体材料なのである。 この発明にかかる誘電体材料では、固溶してい
るZrイオンの量は、特に限定されるものではな
いが、超格子構造をうまく解消し相応の焼成温度
の引き下げを可能とするような量が望ましい。
Ba（Mg1/3Nb2/3）O3の場合は、Zrイオンの添加量
は、MgとNbの量に対し約５〜30mol％程度が適
当であり、Sr（Mg1/3Nb2/3）O3の場合も、Zrイオ
ンの添加量は、MgとNbの量に対し約５〜30mol
％程度が適当である。Zrイオンの添加量が30mol
％程度を越えるとＱ値の上昇の程度が少なくなる
傾向がみられ、Zrイオンの添加量が5mol％を越
えるとＱ値の上昇および焼成温度の引き下げの程
度が少なくなる傾向がみられるからである。 〔作用〕 この発明の誘電体材料では、Zrが固溶してい
るため、Zr未固溶の場合に比べ、誘電特性（特
にＱ値）が向上している。Ba（Mg1/3Nb2/3）O3、
または、Sr（Mg1/3Nb2/3）O3は他の材料に比べ低
誘電損失であるが、Zrの固溶でより低誘電損失
となるため、この点で、実用性は非常に高いと言
える。 この発明の誘電体材料は、加えて、Zrが固溶
しているため、Zr未固溶の場合に比べ、本焼成
温度が低くとも、十分に緻密な焼結体となる。
Ba（Mg1/3Nb2/3）O3やSr（Mg1/3Nb2/3）O3は他の
材料に比べ低誘電損失ではあるが、本焼成温度が
高い点が難点であつた。Zrの固溶により、この
難点が解消され、非常に実用性が増したのであ
る。本焼成温度の引き下げは、使用する焼成や
焼成治具の低価格化を実現する。すなわち、高性
能のは必要でないこと、焼成治具の耐久性が向
上することから、誘電体材料の低価格化が図れ
る。加えて、焼成温度および焼成時間の減少によ
り、著しく燃料費用が低減し、一層の誘電体材料
の低価格化が図れる。 それに、Ａ，B′，B″とＯ（酸素）の基本元素に
Zrが加わるだけなのでZr添加で、原料取り揃え
が煩雑となつたり、困難な製造条件が追加される
わけでもなく、製造容易であり、この点も低コス
ト化に繋がる。Ａ，B′，B″とＯ（酸素）の基本元
素にZrとそれ以外の元素も添加する誘電体材料
の場合、原材料の取り揃え、調製が煩雑で良品が
得られる製造条件範囲も狭くなるなど製造し難く
なり、実用的でないのである。 〔実施例〕 −実施例 １− BaCO3、ZrO2、MgO、Nb2O5の各粉末を用い
た。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間ボ
ールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1100℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1600℃、２時間、空気雰囲
気で焼成し誘電体材料を得た。得られた材料の寸
法は、直径約11mm、長さ約15mmの円柱である。上
記雰囲気がチツソガス、アルゴンガス、あるいは
酸素ガス雰囲気である場合もある。 −実施例 ２− BaCO3、MgO、Nb2O5、BaZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1100℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1600℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例１と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −実施例 ３− BaCO3、MgO、Nb2O5、BaZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1100℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1420℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例１と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −実施例 ４− SrCO3、ZrO2、MgO、Nb2O5の各粉末を用い
た。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間ボ
ールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1075℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1500℃、２時間、空気雰囲
気で焼成し誘電体材料を得た。得られた材料の寸
法は、直径約11mm、長さ約15mmの円柱である。上
記雰囲気がチツソガス、アルゴンガス、あるいは
酸素ガス雰囲気である場合もある。 −実施例 ５− SrCO3、MgO、Nb2O5、SrZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1075℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1500℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例４と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −実施例 ６− SrCO3、MgO、Nb2O5、SrZrO3の各粉末を用
いた。これらを混合し、蒸留水を添加して24時間
ボールミル粉砕を行つた後、乾燥させてから、温
度：1075℃、４時間の仮焼を行い粒状の複合ペロ
ブスカイト系化合物を得た。ついで、この化合物
を再び粉砕し、所定の形状にした後、ルツボ内の
MgO板上に置いて、1400℃、２時間、空気雰囲
気で焼成するようにした以外は、実施例４と全く
同様にして誘電体材料を得た。 −比較例 １− 実施例１において、ZrO2粉末を添加しなかつ
た他は、同様にして誘電体材料を得た。 −比較例 ２− 実施例３において、BaZrO3粉末を添加しなか
つた他は、同様にして誘電体材料を得た。誘電体
材料たる焼結体は十分に焼結していなかつた。 −比較例 ３− 実施例４において、ZrO2粉末を添加しなかつ
た他は、同様にして誘電体材料を得た。 −比較例 ４− 実施例６において、SrZrO3粉末を添加しなか
つた他は、同様にして誘電体材料を得た。誘電体
材料たる焼結体は十分に焼結していなかつた。 各誘電体の比誘電率ε′、および、Ｑ値を、数Ｇ
〜20数ＧHz帯における測定に適した誘電体円柱共
振器法により測定した。測定に用いた機器は、ヒ
ユーレツト・パツカード社製：ネツトワークアナ
ライザ8510Tである。測定結果を、第１表に示
す。
この発明の誘電体材料では、Zrの固溶により
非常に低誘電損失となつており、加えて、本焼成
温度の引き下げや４元素の組成構造により、低価
格化が図れるため、非常に有用である。
非常に低誘電損失となつており、加えて、本焼成
温度の引き下げや４元素の組成構造により、低価
格化が図れるため、非常に有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 式：Ａ（B′1/3B″2/3）O3 をとる各元素とZrが互いに固溶されてなる複合
ペロブスカイト型結晶構造を有しており、前記式
中、ＡはBa又はSrのいずれか一方であり、Ａが
BaのときはB′はMg、B″がNbであり、ＡがSrの
ときはB′はMg、B″がNbである誘電体材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62281700A JPH01123488A (ja) | 1987-11-07 | 1987-11-07 | 誘電体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62281700A JPH01123488A (ja) | 1987-11-07 | 1987-11-07 | 誘電体材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01123488A JPH01123488A (ja) | 1989-05-16 |
| JPH054942B2 true JPH054942B2 (ja) | 1993-01-21 |
Family
ID=17642762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62281700A Granted JPH01123488A (ja) | 1987-11-07 | 1987-11-07 | 誘電体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01123488A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09298404A (ja) * | 1996-05-01 | 1997-11-18 | Nec Corp | 同軸共振器フィルタ |
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Citations (4)
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| JPS5860662A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-11 | 株式会社村田製作所 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
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-
1987
- 1987-11-07 JP JP62281700A patent/JPH01123488A/ja active Granted
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01123488A (ja) | 1989-05-16 |
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