JPH06349335A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の誘電体磁器組成物は、無負荷Ｑが
大きいだけでなく、適度に大きな比誘電率を有し、しか
も負の共振周波数の温度係数τ_f を有している。従っ
て、本発明の誘電体磁器組成物と正の温度係数τ_f を有
する誘電体磁器組成物とを併用することにより共振周波
数の温度係数τ_f を正側から負側に制御した誘電体磁器
組成物を提供することができる。 【構成】 組成式、Ｂａ₃ Ｔｉ₁₂（Ｚｎ_1-X Ｍｇ_X ）
₇ Ｏ₃₄（式中、０＜ｘ＜１である。）で表されるバリウ
ム、チタン、亜鉛、マグネシウムおよび酸素からなる誘
電体磁器組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【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する。また、本発明の
誘電体磁器組成物は、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、誘電体調整棒などにも適
用される。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年、マイクロ波回路の
集積化に伴い、小型で高性能の誘電体共振器が求められ
ている。このような誘電体共振器に使用される誘電体磁
器組成物には、比誘電率ε_r が大きいこと、無負荷Ｑが
大きいこと、また共振周波数の温度係数τ_f の安定性が
良いこと等の特性が要求されている。

【０００３】従来、優れた特性を有する誘電体共振器と
してＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系の誘電体磁器組成物が知られて
いる。例えば、特開昭５６−１０２００３号公報、特開
昭５７−２１０１０号公報等において、ＢａＯ−ＴｉＯ
₂ −Ｎｄ₂ Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃系、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｓ
ｍ₂ Ｏ₃ −Ｎｄ₂ Ｏ₃ 系磁器組成物が提案されている。
しかしながら、未だ特性は十分とはいえず、電気的特性
の再現性の面でも改善の余地がある。

【０００４】また、誘電体共振器等の材料として種々の
分野で使用されるような場合、共振周波数の温度係数τ
_f が問題であり、さらに優れた温度係数τ_f を有する誘
電体磁器組成物が求められており、特に、Ｂａ−Ｔｉ系
における共振周波数の温度係数τ_f が、＋４〜＋１０pp
m ／℃と正側に大きいことから、この温度係数τ_f を制
御して負側にシフトさせた誘電体磁器組成物が求められ
ている。これを実現するためにＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系に他
の元素を添加したり、他の元素で置換することが試みら
れており、また、正の温度係数τ_f を有する誘電体磁器
組成物と負の温度係数τ_f を有する誘電体磁器組成物と
を併用することが提案されている。しかしながら、いず
れの場合においても比誘電率が小さかったり、無負荷Ｑ
が小さかったりして未だ十分ではなかった。

【０００５】一方、特開平４−２４３９６７号公報に
は、ＢａＯ・ｘＴｉＯ₂ で表される組成物に対して、Ｂ
ａ₃ Ｔｉ₁₂Ｚｎ₇ Ｏ₃₄及びＴａ₂ Ｏ₅ を添加含有させる
ことにより、所望の温度係数τ_f を有する誘電体磁器組
成物が得られることが記載されている。しかしながら、
Ｂａ₃ Ｔｉ₁₂Ｚｎ₇ Ｏ₃₄単独の特性については未だ詳細
には検討されていなかった。そこで本発明者らは、Ｂａ
₃ Ｔｉ₁₂Ｚｎ₇ Ｏ₃₄系についてさらに詳細に検討を行っ
た結果、Ｂａ₃ Ｔｉ₁₂Ｚｎ₇ Ｏ₃₄単独の場合の無負荷Ｑ
は５６０程度と小さく、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系にＢａ₃ Ｔ
ｉ₁₂Ｚｎ₇ Ｏ₃₄を添加したような場合には、温度係数τ
_f は正側から負側にシフトするものの無負荷Ｑが小さく
なることが判った。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、誘電体共振器材料とし
てさらに優れた特性を有する誘電体磁器組成物、特に高
誘電率で、無負荷Ｑが大きく、共振周波数の温度係数τ
_f の安定性が良く、共振周波数の温度係数τ_f を正側か
ら負側に制御できる誘電体磁器組成物を提供することに
ある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明は、組成式、Ｂ
ａ₃ Ｔｉ₁₂（Ｚｎ_1-X Ｍｇ_X ）₇ Ｏ₃₄（式中、０＜ｘ＜
１である。）で表されるバリウム、チタン、亜鉛、マグ
ネシウムおよび酸素からなる誘電体磁器組成物に関す
る。

【０００８】本発明は、Ｂａ₃ Ｔｉ₁₂Ｚｎ₇ Ｏ₃₄におい
てＺｎの一部をＭｇで置換することによって、従来の誘
電体磁器組成物の難点を改良することができるという知
見に基いている。すなわち、本発明においてＺｎの一部
をＭｇで置換することにより、共振周波数の温度係数τ
_f が負で、かつ無負荷Ｑを大きくすることができる。

【０００９】本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法
の一例を次に説明する。炭酸バリウム、酸化チタン、酸
化亜鉛、炭酸マグネシウムの各出発原料を各所定量ず
つ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続い
て、水、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有
ガス雰囲気（例えば空気雰囲気）下に９００〜１１００
℃で約５時間程度仮焼する。これによって形成された仮
焼物を粉砕した後、ポリビニルアルコールの如き有機バ
インダを加えて混合して均質にし、乾燥、粉砕して加圧
成型（圧力１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ² ）する。その
後、この成型物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下１２
００〜１４２０℃で焼成することにより、上記組成式で
表される誘電体磁器組成物が得られる。

【００１０】こうして得られた誘電体磁器組成物は、そ
のまま、または必要に応じて、適当な形状およびサイズ
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、誘電体調整棒等の材料として使用することが
でき、特にマイクロ波帯で使用される誘電体共振器とし
たときに優れた効果が奏される。

【００１１】なお、バリウム、チタン、亜鉛、マグネシ
ウムの原料としては、ＢａＣＯ₃ 、ＴｉＯ₂ 、Ｚｎ
Ｏ₂ 、ＭｇＣＯ₃ 等の他に、焼成時に酸化物となるよう
な炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用することができ
る。

【００１２】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明を
更に具体的に説明する。 実施例１ 炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃ ）粉末０．１３６４モル、酸
化チタン（ＴｉＯ₂ ）粉末０．５４５４モルおよび酸化
亜鉛（ＺｎＯ₂ ）粉末０．１５９１モル、炭酸マグネシ
ウム（ＭｇＣＯ₃ ）粉末０．１５９１モルをエタノール
と共にボールミルに入れ、１０時間湿式混合した。この
混合物をボールミルから取り出して溶媒のエタノールを
蒸発させ、らい潰機で１時間粉砕した。粉砕物は空気雰
囲気下１０００℃で仮焼した後、再びらい潰機で１時間
粉砕し、仮焼粉を得た。

【００１３】次いで、この仮焼粉に適量のポリビニルア
ルコール溶液を加えて均一に混合した後、直径１５mm
φ、厚さ５．５mmの円板状ペレットに成型して空気雰囲
気下に１３００℃で２時間焼成、焼結して本発明の誘電
体磁器組成物を得た。こうして得られた磁器組成物を適
当な大きさにカットした後、誘電共振法によって測定
し、共振周波数f₀（２〜６ＧＨｚ）における無負荷Ｑお
よび比誘電率ε _r を求めた。また、共振周波数の温度依
存性については、−４０〜５０℃の範囲で測定し、温度
係数τ_f を求めた。その結果を表１に示す。

【００１４】実施例２〜５ 実施例１の炭酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸
マグネシウムの混合割合を表１記載のようにかえた他
は、実施例１と同様にして誘電体磁器組成物を製造し、
実施例１と同様にして電気的特性を測定した。その結果
を表１に示す。

【００１５】比較例１〜２ 誘電体磁器組成物が表１記載の組成になるように出発原
料の使用量をかえた他は、実施例１と同様にして誘電体
磁器組成物を製造し、電気的特性を測定した。その結果
を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物は、無負荷Ｑ
が大きいだけでなく、適度に大きな比誘電率を有し、し
かも負の共振周波数の温度係数τ_f を有している。従っ
て、本発明の誘電体磁器組成物と正の共振周波数の温度
係数τ_f を有するＢａＯ−ＴｉＯ₂ 等の誘電体磁器組成
物とを併用することにより、比誘電率が大きく、無負荷
Ｑが大きく、しかも共振周波数の温度係数τ_f を正側か
ら負側に制御することができ、誘電体磁器材料として好
適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤永 昌孝 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇部 興産株式会社無機材料研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組成式、Ｂａ₃ Ｔｉ₁₂（Ｚｎ_1-X Ｍｇ
   _X ）₇ Ｏ₃₄（式中、０＜ｘ＜１である。）で表されるバ
   リウム、チタン、亜鉛、マグネシウムおよび酸素からな
   る誘電体磁器組成物。