JPH0644405B2 - マイクロ波用誘電体磁器組成物 - Google Patents

マイクロ波用誘電体磁器組成物

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JPH0644405B2
JPH0644405B2 JP60248054A JP24805485A JPH0644405B2 JP H0644405 B2 JPH0644405 B2 JP H0644405B2 JP 60248054 A JP60248054 A JP 60248054A JP 24805485 A JP24805485 A JP 24805485A JP H0644405 B2 JPH0644405 B2 JP H0644405B2
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    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10Dielectric resonators

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、通信および放送機器に使用されるマイクロ波
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(以下τとい
う)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に応用され始
めている。従来このような用途には、BaO−TiO
系のものや、MgO−CaO−TiO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、従来知られているBaO−TiO系やMgO−
CaO−TiO系のものの誘電率は20〜40であって、
1GHz付近の比較的周波数の低い領域で共振器として用い
る際には、誘電率が小さいために寸法が大きくなってし
まう欠点がある。自動車電話に代表されるように、1GHz
付近で使用される誘電体共振器の需要は高まりつつあ
り、このためには寸法の小型化を図るために、より大き
な比誘電率をもち、さらに低損失でτf(共振周波数の
温度係数)が小さい誘電体磁器が必要となる。また、自
動車電話用として使用される同軸型共振器の場合、誘電
体の誘電率の大きさが共振器の損失に大きな影響を与え
るため、つまり誘電率が大きくなると共振周波数を得る
のに必要な共振機器の高さが小さくなるので、小型化が
可能となる。高調波の影響を少くするためには共振器の
径を高さより小さくすることが望ましいが、共振器の径
を小さくすると共振器の損失は大になる。よって誘電体
磁器の損失やτfが小さいことはもちろんであるが、共
振器に使用される誘電体は、設計上の必要なQ値を保持
しながら可能な限り高い誘電率をもつことが必要であ
る。このような要求には、任意の誘電率で、低損失かつ
小さなτを得ることのできる材料系が対応できる。
従来、誘電率の大きな材料系としては、BaO−TiO
−R系(R:ランタニド酸化物)が知ら
れているが、τが充分に小さなものは、誘電損失tan
δの逆数Q=1/tanδで表わした場合、Q=2000〜300
0(at 3GHz)と小さく損失が大きかった。
例えば、代表的な材料系であるBaO−TiO−Sm
系(特公昭59−37526号)の特性は、τfが充分
に小さいものでは、誘電率が75〜92、Qは2.2〜2.3GH
zで2300〜2790であり(A.C.S.87th、Annual Me
eting“Dielectric Properties at Microwave Freq
uencies of the Ceramics InBaO−Sm
−TiO System、S.Kawashima他)、3GHz測定で
のQは、3000以下の特性になってしまい、実用化には不
充分でQ値の向上が要求されていた。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記欠点を改善し、広い範囲の任意の誘電率
で、大きなQを持ち、τが小さく誘電体磁器を提供す
るためになされたもので、その第(1)発明は、 下記一般式: ただし、 10≦x≦22 58≦y≦80 8≦z≦22 0<n≦25 x+y+z=100 M:Sr、Ca、Mgのうち少なくとも1種以上 R:Nd、Sm、Laのうち少なくとも1種以上 で表わされるマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
上記においてxが22モル%を越えると、τが大きくな
り過ぎ、誘電率が小さくなる。またxが10モル%より小
さいとτが大きくなり過ぎる。
yの割合が80モル%を越えると、τが大きくなり過
ぎ、また、yが58モル%より小さいと焼結が困難とな
り、またτも大きくなり過ぎ、Qも低下する。
zが22モル%を越えると、Qが低下し、τも大きくな
り、zが8モル%より小さいとτfが大きくなり過ぎ
る。なお、x,y,zの最も望ましい範囲は、12≦x≦
20,65≦y≦75,10≦z≦20である。
SrO、CaOのBaOに対する置換量は、Qを低下さ
せることなく、τを変えることができ、また誘電率も
変化する。よって広い範囲の任意の誘電率で、τが小
さく、Qの高い材料を得ることが可能になる。
MgOのBaOに対する置換は、その量が少なければ、
Qの向上に効果がある。BaOに対するSrO、Ca
O、MgOの置換割合nを25モル%以下に限定した理由
は、25モル%を越えるとτが大きくなり過ぎるもの
や、またQが大きく低下したりするためである。
また、第(2)発明は、上記第(1)発明の組成に、A:Cr
、Fe、WO、SnO、ZrOで示
される酸化物を少なくとも一種以上、A/x+y+zで
示した場合、0<A≦5含むものである。
Cr、Fe、WO、SnO、ZrO
を添加する理由は、これらを添加することにより、焼結
性が向上し、微量添加であればQが向上する。また、添
加の割合を多くしてもQがあまり低下せず、誘電率やτ
が変化するため、広い範囲の任意の誘電率で、τ
小さく、Qの高い材料を得るのに役立つ。
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
[実施例] 実施例1 出発原料に高純度のBaCO、SrCO、CaCO
、MgO、TiO、La、Nd、Sm
を用いて、所定の組成比になるように秤量した
後、ポリエチレンポット、アルミナボール、純水と共に
湿式混合した。得られたスラリーを吸引濾過し乾燥し
た。これを空気中において、850〜1000℃で1〜6時間
仮焼した。得られた仮焼物を再びポリエチレンポット、
アルミナボール、純水とともに湿式混合し、吸引濾過
後、乾燥した。これにバインダーを添加後、70メッシュ
のふるいを通して造粒した。面圧1000kg/cm2で加圧成
形した後、ジルコニヤまたは白金セッター上で1〜6時
間、1300〜1550℃で空気中で焼成した。
得られた誘電体磁器について、周波数3GHzにおける誘電
率、誘電損失tanδの逆数Q=1/tanδ、および−25℃
〜+75℃の共振周波数の温度係数τを求めた。
なお、出発原料は、酸化物に限定する必要はなく、化学
的に安定なものであれば、BaCO、SrCOのよ
うな炭酸塩や、Mg(OH)のよな水酸化物でも良
く、最終的に酸化物になるものなら使用できる。
表1に上記の製法により組成を変えて作成した誘電体磁
器の組成並びに特性を示す。
表1からわかるように、BaOに対してSrO、Mg
O、CaOを置換することによりQを低下することな
く、τと誘電率が変化することがわかる。図にSrO
の置換割合とτとの関係を示した。図のグラフに付し
た番号1,2,3,4は表1の試験番号を示す。この結
果、誘電率が高く、τが小さく、高いQをもつ誘電体
磁器をもつことがわかる。表1に示した特性値のQは3
GHzでの測定値であり、実施例は3000以上のQを有し
ていることを示している。このQの値は1GHzでの測
定では約10,000以上に相当し、共振器として使用する場
合に充分な値となっている。
表1中の比較例1はSrOの置換量が多いもので、Qが
小さ過ぎ、又比較例2はBaO、TiO、Sm
の3成分からなるτ=0の誘電体磁器の特性を示して
おり、得られるQは3GHzで3000であった。
実施例2 出発原料に高純度のBaCO、SrCO、CaCO
、Sm、Nd、C、Fe
WO、SnO、ZrOを用いて、実施例1と同様
の製法で、表2に示す組成のものを作成した。それらの
特性も表2に併記した。Cr、Fe、WO
、SnO、ZrOを添加することにより、誘電率
が変化し、またτも少し変化することがわかる。得ら
れた磁器は高い誘電率をもち、τが小さく、高いQを
もつことがわかる。なお、表2に示した添加物の割合は
BaO、MO、TiO、Rの合計モル量に対す
る添加モル%である。
発明の効果 以上述べたとおり、本発明の誘電体磁器組成物は、各成
分の割合を変えることにより広い範囲の任意の誘電率
で、大きなQつまり充分な低損失が得られ、かつ共振周
波数の温度係数が充分に小さい特性をもっている。その
ため衛星放送受信機や自動車電話などの通信信および放
送機器等のマイクロ波用誘電体磁器として利用される。
また、本発明の誘電体磁器組成物は、低周波領域でも充
分な電気特性をもっており、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】
図は本発明の実施例におけるSrOの置換割合とτfと
の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 不破 徹 愛知県小牧市大字小牧2131 (72)発明者 村野 寛治 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式: ただし、 10≦x≦22 58≦y≦80 8≦z≦22 0<n≦25 x+y+z=100 M:Sr、Ca、Mgのうち少なくとも1種以上 R:Nd、Sm、Laのうち少なくとも1種以上 で表わされるマイクロ波用誘電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】下記一般式: ただし、 10≦x≦22 58≦y≦80 8≦z≦22 0<n≦25 x+y+z=100 M:Sr、Ca、Mgのうち少なくとも1種以上 R:Nd、Sm、Laのうち少なくとも1種以上 で表わされる組成にA:Cr、 Fe、WO、SnO、ZrOで示される酸
    化物を少なくとも一種以上、A/x+y+zで示した場
    合、0<A≦5含むマイクロ波用誘電体磁器組成物。
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