JPH0612914A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
- Publication number
- JPH0612914A JPH0612914A JP3228633A JP22863391A JPH0612914A JP H0612914 A JPH0612914 A JP H0612914A JP 3228633 A JP3228633 A JP 3228633A JP 22863391 A JP22863391 A JP 22863391A JP H0612914 A JPH0612914 A JP H0612914A
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- JP
- Japan
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- dielectric
- composition
- dielectric porcelain
- porcelain composition
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘電率が高く、品質係数Ｑが大きく、共振周
波数の温度係数τf がほぼ０のマイクロ波領域に好適な
誘電体磁器組成物を提供する。 【構成】 組成式 a ・ BaO ・ b ・ TiO2・ c ｛x ・ Pr2O
11/3・y ・ Sm2O3 ・z ・Gd2O3 ｝（式中、a, b, c はモ
ル比率で、a+b+c=1 、0.1<a<0.2 、0.6<b<0.8 、0.1<c<
0.2 、 x+y+z=1 、0.02<x<0.6、0.02<y<0.95 、0.02<z
<0.7）で表されるチタン、バリウム、プラセオジム、サ
マリウム、ガドリニウム系誘電体磁器組成物である。
波数の温度係数τf がほぼ０のマイクロ波領域に好適な
誘電体磁器組成物を提供する。 【構成】 組成式 a ・ BaO ・ b ・ TiO2・ c ｛x ・ Pr2O
11/3・y ・ Sm2O3 ・z ・Gd2O3 ｝（式中、a, b, c はモ
ル比率で、a+b+c=1 、0.1<a<0.2 、0.6<b<0.8 、0.1<c<
0.2 、 x+y+z=1 、0.02<x<0.6、0.02<y<0.95 、0.02<z
<0.7）で表されるチタン、バリウム、プラセオジム、サ
マリウム、ガドリニウム系誘電体磁器組成物である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体共振器等の材料と
して好適な誘電体磁器組成物に関し、誘電体共振器材料
の他に例えばマイクロ波ＩＣ用誘電体基板、誘電体調整
棒及び有機物との複合材料の原料などにも適用されるも
のである。
して好適な誘電体磁器組成物に関し、誘電体共振器材料
の他に例えばマイクロ波ＩＣ用誘電体基板、誘電体調整
棒及び有機物との複合材料の原料などにも適用されるも
のである。
【０００２】
【従来技術】最近、MHz 帯からGHz 帯のマイクロ波帯域
の電波を利用した自動車電話やコードレス電話等の移動
無線機に誘電体共振器が多く用いられるようになった。
このような誘電体共振器に使用される誘電体磁器組成物
としては比誘電率εr が大きく、共振周波数の温度係数
τf が小さく、かつ品質係数Ｑ（無負荷Ｑ0 ）が大きい
こと等の特性が要求されている。
の電波を利用した自動車電話やコードレス電話等の移動
無線機に誘電体共振器が多く用いられるようになった。
このような誘電体共振器に使用される誘電体磁器組成物
としては比誘電率εr が大きく、共振周波数の温度係数
τf が小さく、かつ品質係数Ｑ（無負荷Ｑ0 ）が大きい
こと等の特性が要求されている。
【０００３】従来、このような誘電体磁器組成物として
TiO2、MgO-CaO-TiO2、ZrO2-TiO2-SnO2、BaO-TiO2、等
を主成分とするものが知られているが、温度係数が大き
かったり、マイクロ波帯域での品質係数Ｑが小さかった
りして実用化するには困難な面がある。
TiO2、MgO-CaO-TiO2、ZrO2-TiO2-SnO2、BaO-TiO2、等
を主成分とするものが知られているが、温度係数が大き
かったり、マイクロ波帯域での品質係数Ｑが小さかった
りして実用化するには困難な面がある。
【０００４】また、BaO-TiO2-Nd2O3系の誘電体磁器組成
物についての提案｛Ber. Dt. Keram.Ges. 55 (1978) N
o. 7 ; 特開昭60-35406号公報等｝もあるが、品質係数
Ｑが小さく、比誘電率εr も小さく十分とは言えない。
物についての提案｛Ber. Dt. Keram.Ges. 55 (1978) N
o. 7 ; 特開昭60-35406号公報等｝もあるが、品質係数
Ｑが小さく、比誘電率εr も小さく十分とは言えない。
【０００５】また、Ba(Mg1/3・Ta2/3)O3やBa(Zn1/3・Ta
2/3)O3、Ba(Zn1/3・Nb2/3)O3系等のペロブスカイト型構
造を有する誘電体磁器組成物が提案されているが、比誘
電率が小さい（比誘電率εr ＝25〜40程度）ために、例
えば0.1 〜4GHz帯で使用される共振器としたときに、共
振器を十分に小型化することができない問題点がある。
2/3)O3、Ba(Zn1/3・Nb2/3)O3系等のペロブスカイト型構
造を有する誘電体磁器組成物が提案されているが、比誘
電率が小さい（比誘電率εr ＝25〜40程度）ために、例
えば0.1 〜4GHz帯で使用される共振器としたときに、共
振器を十分に小型化することができない問題点がある。
【０００６】この問題点を解決するものとして、特開昭
62-72558 号公報には、BaO-TiO2-Nd2O3-BiO2/3系の誘
電体磁器組成物が提案されている。その特性は、比誘電
率εr が80〜83、品質係数Ｑが1900〜2650で、τf が3
〜10とかなり改善されているものの、まだ不十分であ
り、さらに優れた特性を有する誘電体磁器組成物の開発
が望まれている。
62-72558 号公報には、BaO-TiO2-Nd2O3-BiO2/3系の誘
電体磁器組成物が提案されている。その特性は、比誘電
率εr が80〜83、品質係数Ｑが1900〜2650で、τf が3
〜10とかなり改善されているものの、まだ不十分であ
り、さらに優れた特性を有する誘電体磁器組成物の開発
が望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の誘電体磁器組成物では、いずれをとっても近年要求
されている誘電体共振器材料として具備すべき特性、す
なわち、比誘電率εr 及び品質係数Ｑがさらに高く、か
つτf が小さいことを兼ね備えた材料がないという問題
がある。本発明はこれらの問題点に鑑みなされたもので
あって、その目的は比誘電率εr 及び品質係数Ｑがさら
に高く、かつτf が小さいことを兼ね備えた誘電体磁器
組成物を提供することにある。
来の誘電体磁器組成物では、いずれをとっても近年要求
されている誘電体共振器材料として具備すべき特性、す
なわち、比誘電率εr 及び品質係数Ｑがさらに高く、か
つτf が小さいことを兼ね備えた材料がないという問題
がある。本発明はこれらの問題点に鑑みなされたもので
あって、その目的は比誘電率εr 及び品質係数Ｑがさら
に高く、かつτf が小さいことを兼ね備えた誘電体磁器
組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、誘電体磁器の組成に関し鋭意検討した結果、プラセ
オジム、サマリウム及びガドリニウムを用いることによ
り優れた誘電体が得られることを見い出し本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、組成式a・ BaO ・ b
・ TiO2・ c ｛x ・ Pr2O11/3・y ・ Sm2O3 ・ｚ・Gd
2O3 ｝（式中、a, b, c はモル比率で、a+b+c=1 、0.1<
a<0.2 、0.6<b<0.8 、0.1<c<0.2 、 x+y+z=1 、0.02<x
<0.6、0.02<y<0.95 、0.02<z<0.7）で表されるチタン、
バリウム、プラセオジム、サマリウム、ガドリニウム系
誘電体磁器組成物である。
め、誘電体磁器の組成に関し鋭意検討した結果、プラセ
オジム、サマリウム及びガドリニウムを用いることによ
り優れた誘電体が得られることを見い出し本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、組成式a・ BaO ・ b
・ TiO2・ c ｛x ・ Pr2O11/3・y ・ Sm2O3 ・ｚ・Gd
2O3 ｝（式中、a, b, c はモル比率で、a+b+c=1 、0.1<
a<0.2 、0.6<b<0.8 、0.1<c<0.2 、 x+y+z=1 、0.02<x
<0.6、0.02<y<0.95 、0.02<z<0.7）で表されるチタン、
バリウム、プラセオジム、サマリウム、ガドリニウム系
誘電体磁器組成物である。
【０００９】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。本発明の特徴は、バリウムとチタンとプラセオジム
とサマリウム及びガドリニウムを用いることとその組成
比にあるが、特にプラセオジムとサマリウム及びガドリ
ニウムに特徴がある。すなわち、Pr2O11/3とSm2O3 及び
Gd2O3 の合計モル比 cは0.1<c<0.2 であり、Pr2O11/3の
比率を示す x が0.02<x<0.6、Sm2O3 の比率を示す y
が0.02<y<0.95 、Gd2O3 の比率を示す z が0.02<z<0.7
で示される組成にあることによって品質係数Ｑ 5500 〜
5740、比誘電率εr 86〜91及び共振周波数の温度係数τ
f が -4 〜+4のマイクロ波帯域に好適の優れた誘電体材
料が得られるのである。
る。本発明の特徴は、バリウムとチタンとプラセオジム
とサマリウム及びガドリニウムを用いることとその組成
比にあるが、特にプラセオジムとサマリウム及びガドリ
ニウムに特徴がある。すなわち、Pr2O11/3とSm2O3 及び
Gd2O3 の合計モル比 cは0.1<c<0.2 であり、Pr2O11/3の
比率を示す x が0.02<x<0.6、Sm2O3 の比率を示す y
が0.02<y<0.95 、Gd2O3 の比率を示す z が0.02<z<0.7
で示される組成にあることによって品質係数Ｑ 5500 〜
5740、比誘電率εr 86〜91及び共振周波数の温度係数τ
f が -4 〜+4のマイクロ波帯域に好適の優れた誘電体材
料が得られるのである。
【００１０】組成範囲の限定理由は次の通りである。a
はBaO が0.1 以下では比誘電率εr が小さく、0.2 以上
では品質係数Ｑが低くなり好ましくない。したがって、
a は0.1<a<0.2 の範囲であり、さらに好ましくは0.12<a
<0.18 である。b はTiO2が0.6 以下では焼結性が低下
し、0.8 以上では共振周波数の温度係数τf が大きくな
り好ましくない。したがって、b は0.6<b<0.8 の範囲で
あり、さらに好ましくは0.64<b<0.76 である。c は0.1
以下では比誘電率εr が小さく、0.2 以上では比誘電率
εr 及び品質係数Ｑが共に小さくなり好ましくない。し
たがって、c は0.1<b<0.2 の範囲にあり、さらに好まし
くは0.12<c<0.18 である。
はBaO が0.1 以下では比誘電率εr が小さく、0.2 以上
では品質係数Ｑが低くなり好ましくない。したがって、
a は0.1<a<0.2 の範囲であり、さらに好ましくは0.12<a
<0.18 である。b はTiO2が0.6 以下では焼結性が低下
し、0.8 以上では共振周波数の温度係数τf が大きくな
り好ましくない。したがって、b は0.6<b<0.8 の範囲で
あり、さらに好ましくは0.64<b<0.76 である。c は0.1
以下では比誘電率εr が小さく、0.2 以上では比誘電率
εr 及び品質係数Ｑが共に小さくなり好ましくない。し
たがって、c は0.1<b<0.2 の範囲にあり、さらに好まし
くは0.12<c<0.18 である。
【００１１】x は0.02以下あるいは0.6 以上では、共振
周波数の温度係数τf が大きくなり好ましくない。した
がって、xは0.02<x<0.6の範囲であり、さらに好ましく
は0.02<x<0.55である。y は0.02以下あるいは0.95以上
では、共振周波数の温度係数τf が大きくなり好ましく
ない。したがって、y は0.02<y<0.95 の範囲であり、さ
らに好ましくは0.1<y<0.9 である。z は0.02以下ではあ
るいは0.7 以上では、共振周波数の温度係数τf が大き
くなり好ましくない。したがって、z は0.02<z<0.7の範
囲であり、さらに好ましくは0.02<z<0.6である。
周波数の温度係数τf が大きくなり好ましくない。した
がって、xは0.02<x<0.6の範囲であり、さらに好ましく
は0.02<x<0.55である。y は0.02以下あるいは0.95以上
では、共振周波数の温度係数τf が大きくなり好ましく
ない。したがって、y は0.02<y<0.95 の範囲であり、さ
らに好ましくは0.1<y<0.9 である。z は0.02以下ではあ
るいは0.7 以上では、共振周波数の温度係数τf が大き
くなり好ましくない。したがって、z は0.02<z<0.7の範
囲であり、さらに好ましくは0.02<z<0.6である。
【００１２】本発明による誘電体磁器組成物は、最終的
に酸化物磁器組成物になればよく、その製造方法は通常
行われるようにバリウム（Ba）、チタン（Ti）、プラセ
オジム（Pr）、サマリウム（Sm）及びガドリニウム（G
d）等の酸化物あるいは、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝酸
塩、水酸化物及び有機酸塩等の熱分解により酸化物とな
る出発原料を混合して焼成する方法等で製造することが
できる。出発原料を混合して仮焼した後、得られた仮焼
粉末をそのままの形態で有機材料などと複合することに
より実用に供される場合もある。
に酸化物磁器組成物になればよく、その製造方法は通常
行われるようにバリウム（Ba）、チタン（Ti）、プラセ
オジム（Pr）、サマリウム（Sm）及びガドリニウム（G
d）等の酸化物あるいは、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝酸
塩、水酸化物及び有機酸塩等の熱分解により酸化物とな
る出発原料を混合して焼成する方法等で製造することが
できる。出発原料を混合して仮焼した後、得られた仮焼
粉末をそのままの形態で有機材料などと複合することに
より実用に供される場合もある。
【００１３】次に、出発原料を混合して仮焼した後、成
形、焼結する方法（共振器などの応用で適用されている
方法）について説明する。まず、出発原料を所定の量ず
つ混合する。混合する際には、水、アルコール、その他
の有機溶媒等と共に湿式混合する方法など混合性の高い
方法が好ましい。湿式混合を行った場合は、溶媒を除去
した後、得られた混合物を仮焼する。仮焼は、空気雰囲
気などの酸素ガス含有雰囲気下に、温度900 〜1300℃程
度で行なうことが好ましい。仮焼温度が900 ℃より低い
と仮焼による固相反応が促進されず、また、仮焼温度が
1300℃を越えると仮焼粉末が凝集して粉末特性が低下す
るので好ましくない。
形、焼結する方法（共振器などの応用で適用されている
方法）について説明する。まず、出発原料を所定の量ず
つ混合する。混合する際には、水、アルコール、その他
の有機溶媒等と共に湿式混合する方法など混合性の高い
方法が好ましい。湿式混合を行った場合は、溶媒を除去
した後、得られた混合物を仮焼する。仮焼は、空気雰囲
気などの酸素ガス含有雰囲気下に、温度900 〜1300℃程
度で行なうことが好ましい。仮焼温度が900 ℃より低い
と仮焼による固相反応が促進されず、また、仮焼温度が
1300℃を越えると仮焼粉末が凝集して粉末特性が低下す
るので好ましくない。
【００１４】得られた仮焼物を粉砕した後成形する。成
形方法としては一般のセラミックス粉体の成形方法であ
る加圧成形、押し出し成形、シート成形及び射出成形な
どが適用される。この際、ポリビニルアルコールなどの
通常の有機バインダー類、可塑剤及び分散剤などの添加
成分を必要に応じて添加する。得られた成形体を焼結す
る。焼結は空気雰囲気などの酸素ガス含有雰囲気下で温
度1300〜1500℃程度で行なうことが好ましい。
形方法としては一般のセラミックス粉体の成形方法であ
る加圧成形、押し出し成形、シート成形及び射出成形な
どが適用される。この際、ポリビニルアルコールなどの
通常の有機バインダー類、可塑剤及び分散剤などの添加
成分を必要に応じて添加する。得られた成形体を焼結す
る。焼結は空気雰囲気などの酸素ガス含有雰囲気下で温
度1300〜1500℃程度で行なうことが好ましい。
【００１５】こうして得られた誘電体磁器組成物の焼結
体は、そのまま、又は必要に応じて適当な形状及びサイ
ズに加工することで、誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ用
誘電体基板及び誘電体調整棒等の材料として利用するこ
とができ、特に0.1 〜4GHz帯で使用される誘電体共振器
とした時に優れた効果を奏する。
体は、そのまま、又は必要に応じて適当な形状及びサイ
ズに加工することで、誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ用
誘電体基板及び誘電体調整棒等の材料として利用するこ
とができ、特に0.1 〜4GHz帯で使用される誘電体共振器
とした時に優れた効果を奏する。
【００１６】
【実施例】以下、さらに実施例・比較例を挙げて本発明
を詳細に説明する。 〔実施例１〜２３及び比較例１〜８〕出発原料に高純度
の BaCO3, TiO2, Pr6O11, Sm2O3, Gd2O3粉末を表１に示
す所定の組成比になるように秤量した後、ボールミルを
用いて20時間湿式混合した。このスラリーを加熱乾燥し
た後、空気中において温度1050℃で2 時間仮焼し、得ら
れた仮焼物を再びボールミルを用いて20時間湿式粉砕し
た。得られたスラリーを加熱乾燥した後、ポリビニルア
ルコールを適当量加えて混練を行ない、32メッシュのふ
るいで造粒した。造粒粉を成形圧力800kg/cm2 で加圧成
形し、空気中において温度1350℃〜1500℃で5 時間焼成
した。
を詳細に説明する。 〔実施例１〜２３及び比較例１〜８〕出発原料に高純度
の BaCO3, TiO2, Pr6O11, Sm2O3, Gd2O3粉末を表１に示
す所定の組成比になるように秤量した後、ボールミルを
用いて20時間湿式混合した。このスラリーを加熱乾燥し
た後、空気中において温度1050℃で2 時間仮焼し、得ら
れた仮焼物を再びボールミルを用いて20時間湿式粉砕し
た。得られたスラリーを加熱乾燥した後、ポリビニルア
ルコールを適当量加えて混練を行ない、32メッシュのふ
るいで造粒した。造粒粉を成形圧力800kg/cm2 で加圧成
形し、空気中において温度1350℃〜1500℃で5 時間焼成
した。
【００１７】得られた焼結体を直径約10 mm 、高さ約4
mmの円筒状に加工した。この焼結体の特性を空洞型共振
器を用いた透過法によりGHz 帯でのεr 、品質係数Ｑ及
びτf の測定を行なった。測定は横河ヒューレット・パ
ッカード社製ネットワークアナライザー（型番：YHP 85
10）を用い、村田製作所社製（型番：DRG 8553）測定治
具を用いて行なった。また、共振モードはＴＥ01δモー
ドを用いた。試料の共振周波数は3〜4 GHzであった。な
お、一般にGHz 帯での誘電特性の測定においては測定法
により測定値が異なる場合が多く、測定値の比較にあた
ってはその測定方法にも十分な配慮をする必要がある。
特に、品質係数Ｑの測定においては注意が必要である。
共振周波数foの温度依存性については、-30 ℃から+80
℃の範囲で測定し、温度係数τf を求めた。それらの実
験結果を表１に示す。なお、表中の品質係数Ｑの値は共
振周波数foと品質係数Ｑとの間の関係式fo×Ｑ＝一定の
関係を用いて1 GHz での値に換算して示した。
mmの円筒状に加工した。この焼結体の特性を空洞型共振
器を用いた透過法によりGHz 帯でのεr 、品質係数Ｑ及
びτf の測定を行なった。測定は横河ヒューレット・パ
ッカード社製ネットワークアナライザー（型番：YHP 85
10）を用い、村田製作所社製（型番：DRG 8553）測定治
具を用いて行なった。また、共振モードはＴＥ01δモー
ドを用いた。試料の共振周波数は3〜4 GHzであった。な
お、一般にGHz 帯での誘電特性の測定においては測定法
により測定値が異なる場合が多く、測定値の比較にあた
ってはその測定方法にも十分な配慮をする必要がある。
特に、品質係数Ｑの測定においては注意が必要である。
共振周波数foの温度依存性については、-30 ℃から+80
℃の範囲で測定し、温度係数τf を求めた。それらの実
験結果を表１に示す。なお、表中の品質係数Ｑの値は共
振周波数foと品質係数Ｑとの間の関係式fo×Ｑ＝一定の
関係を用いて1 GHz での値に換算して示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物は、バリウ
ム、チタンの他にプラセオジムとサマリウム及びガドリ
ニウムを主要成分として用いることにより、比誘電率ε
r が高く、品質係数Ｑが大きく、τf の安定性が良好で
あり、0.1 〜4 GHz 帯で使用される誘電体材料として特
に好適であり優れた効果を奏する。
ム、チタンの他にプラセオジムとサマリウム及びガドリ
ニウムを主要成分として用いることにより、比誘電率ε
r が高く、品質係数Ｑが大きく、τf の安定性が良好で
あり、0.1 〜4 GHz 帯で使用される誘電体材料として特
に好適であり優れた効果を奏する。
フロントページの続き (72)発明者 飴谷 公兵 東京都町田市旭町３丁目５番１号 電気化 学工業株式会社総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 組成式 a ・ BaO ・ b ・ TiO2・ c ｛x ・
Pr2O11/3・y ・ Sm2O3 ・ｚ・Gd2O3 ｝（式中、a, b, c
はモル比率で、a+b+c=1 、0.1<a<0.2 、0.6<b<0.8 、0.
1<c<0.2 、 x+y+z=1 、0.02<x<0.6、0.02<y<0.95 、0.
02<z<0.7）で表されるチタン、バリウム、プラセオジ
ム、サマリウム、ガドリニウム系誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228633A JPH0612914A (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3228633A JPH0612914A (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0612914A true JPH0612914A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=16879400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3228633A Pending JPH0612914A (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612914A (ja) |
-
1991
- 1991-08-14 JP JP3228633A patent/JPH0612914A/ja active Pending
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