JPH0721837A - Dielectric ceramic composition - Google Patents

Dielectric ceramic composition

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JPH0721837A
JPH0721837A JP5150503A JP15050393A JPH0721837A JP H0721837 A JPH0721837 A JP H0721837A JP 5150503 A JP5150503 A JP 5150503A JP 15050393 A JP15050393 A JP 15050393A JP H0721837 A JPH0721837 A JP H0721837A
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JP
Japan
Prior art keywords
ceramic composition
dielectric
dielectric ceramic
niobium
antimony
Prior art date
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Pending
Application number
JP5150503A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryozo Kito
良造 鬼頭
Koichi Fukuda
晃一 福田
Shinichi Ishitobi
信一 石飛
Atsushi Mitani
敦志 三谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0721837A publication Critical patent/JPH0721837A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a dielectric ceramic composition with high dielectric constant, high Q, and good stability of tauf. CONSTITUTION:A dielectric ceramic composition consists of mainly a composition having a formula x(Ba1-LSrL)O.y(Zn1-MMgM)O.Z[(Nb1-NSbN)2O5] (wherein 0.49<x<0.51, 0.16<y<0.18, 0.31<z<0.35, x+y+Z=1, 0.4<L<0.18, 0<M<1.0, 0<N<0.20) and consisting of barium, strontium, zinc, magnesium, niobium, antimony, and oxygen, and to the main component at least one of Cr2O3, MnO and CoO as auxiliary components is added at 0-2wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は誘電体共振器材料として
好適なバリウム、ストロンチウム、亜鉛、マグネシウ
ム、ニオブ、アンチモン及び酸素からなる主成分に対し
て副成分としてCr2 3 、MnO及びCoOのうち少
なくとも1種類を0〜2wt%添加してなる誘電体磁器
組成物に関するものである。本発明の誘電体磁器組成物
は、誘電体共振器材料のほかに、例えばマイクロ波IC
用基板、誘電体調整棒等にも利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a main component composed of barium, strontium, zinc, magnesium, niobium, antimony and oxygen suitable as a dielectric resonator material, and Cr 2 O 3 , MnO and CoO as subcomponents. The present invention relates to a dielectric ceramic composition obtained by adding at least one kind in an amount of 0 to 2 wt%. The dielectric ceramic composition of the present invention can be used, for example, in a microwave IC in addition to the dielectric resonator material.
It can also be used as a substrate, dielectric adjusting rod, etc.

【0002】[0002]

【従来技術及びその問題点】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εr が大きいこと、また、共振周
波数の温度係数τf の安定度及び共振周波数の温度特性
の直線性が優れ、無負荷Qが大きいこと等の特性が要求
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the integration of microwave circuits, a compact and high-performance dielectric resonator is required. The dielectric ceramic composition used for such a dielectric resonator has a large relative permittivity ε r , stability of the temperature coefficient τ f of the resonance frequency, and linearity of the temperature characteristic of the resonance frequency. Characteristics such as excellent and large no-load Q are required.

【0003】このような誘電体磁器組成物として従来、
TiO2 ,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
域での誘電損失が大きかったりして実用化するには困難
な面がある。
As such a dielectric ceramic composition,
It is known that TiO 2 , BaO-TiO 2 or the like is the main component, but it is difficult to put it into practical use because of its large temperature coefficient and large dielectric loss in the microwave band.

【0004】また、xBaO−yZnO−zNb2 5
の誘電体磁器組成物についての提案(特開昭53−35
453号公報)や、(Ba1-X SrX )O・ZnO・y
Nb 2 5 の誘電体磁器組成物の提案(特公昭59−2
3045)もあるが、いずれも十分に大きいεr 及びQ
値は得られていない。更に、Ba(Mg1/3 Ta2/3
3 系、Ba(Zn1/3 Ta2/3 )O3 系、Ba(Zn
1/3 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も知られているが、これらは比誘電
率が小さいために、例えば0.1〜4GHz帯では共振
器が大きくなりすぎるという難点がある。
Further, xBaO-yZnO-zNb2OFive
Of the dielectric ceramic composition of JP-A-53-35
No. 453) or (Ba1-XSrX) O ・ ZnO ・ y
Nb 2OFiveProposal of Dielectric Porcelain Composition (Japanese Patent Publication No. 59-2
3045), but both are sufficiently large εrAnd Q
No value is available. Furthermore, Ba (Mg1/3Ta2/3)
O3System, Ba (Zn1/3Ta2/3) O3System, Ba (Zn
1/3Nb2/3) O3Have a perovskite structure such as a system
Dielectric porcelain compositions are also known.
Resonance in 0.1 to 4 GHz band due to small rate
The problem is that the vessels become too big.

【0005】[0005]

【発明の目的】本発明の目的は、誘電体共振器材料、特
に0.1〜5GHz帯で使用される誘電体共振器材料と
して好適な誘電体磁器組成物を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、高誘電率で、Qが大きく、εr
安定性がよい誘電体磁器組成物を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition suitable as a dielectric resonator material, particularly as a dielectric resonator material used in the 0.1 to 5 GHz band. Another object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition having a high dielectric constant, a large Q, and a good stability of ε r .

【0006】[0006]

【問題点を解決するための手段】本発明者らは、誘電体
磁器組成物に使用されている多数の成分元素の中で、バ
リウム、ストロンチウム、亜鉛、マグネシウム、ニオ
ブ、アンチモン及び酸素の組合せからなる特定の磁器組
成物によって前記目的を達成できることを知見した。本
発明は、組成式x(Ba1-L SrL )O・y(Zn1-M
MgM )O・z〔(Nb1-N SbN 2 5 〕(式中
0.49<x<0.51,0.16<y<0.18,
0.31<z<0.35,x+y+z=1,0.4<L
<0.8,0<M<1.0,0<N<0.20 であ
る。)で表されるバリウム、ストロンチウム、亜鉛、マ
グネシウム、ニオブ、アンチモン及び酸素からなる主成
分に対して、副成分としてCr2 3 、MnO及びCo
Oのうち少なくとも1種類を0〜2wt%添加してなる
誘電体磁器組成物に関するものである。
Among the many constituent elements used in dielectric porcelain compositions, the inventors have selected from the combination of barium, strontium, zinc, magnesium, niobium, antimony and oxygen. It was found that the above object can be achieved by the following specific porcelain composition. The present invention provides a compositional formula x (Ba 1-L Sr L ) O.y (Zn 1-M
Mg M ) O · z [(Nb 1-N Sb N ) 2 O 5 ] (wherein
0.49 <x <0.51, 0.16 <y <0.18,
0.31 <z <0.35, x + y + z = 1,0.4 <L
<0.8, 0 <M <1.0, 0 <N <0.20. ) To barium, strontium, zinc, magnesium, niobium, antimony, and oxygen, which are main components, and Cr 2 O 3 , MnO, and Co as secondary components.
The present invention relates to a dielectric ceramic composition obtained by adding 0 to 2 wt% of at least one of O.

【0007】本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率が
大きいために、共振器の小型化が図れ、無負荷Qも大き
くなる。更に、共振周波数の温度係数τf が小さい。本
発明において、SrOのモル分率が、0.8より大き
い、あるいは0.4より小さいと共振周波数の温度係数
τf が大きくなるので、SrOのモル分率は上記範囲に
限定される。また、MgOのモル分率が0であると無負
荷Qが小さくなり、1であると誘電率が小さくなるので
MgOのモル分率は上記範囲に限定される。また、x,
y,zの範囲を上記のように限定した理由は、この範囲
外ではいずれの場合も無負荷Qが小さくなる、あるいは
誘電率が小さくなるためである。さらにSb2 5 のモ
ル分率が0.2より大きいと無負荷Qが小さくなるの
で、Sb2 5 のモル分率は上記範囲に限定される。ま
た、Cr2 3 、MnO及びCoOのうち少なくとも1
種類の添加量が2wt%より大きいと無負荷Qが小さく
なるため、副成分の添加量は上記範囲に限定される。
The dielectric ceramic composition of the present invention has a relative dielectric constant of
Since it is large, the resonator can be downsized and the unloaded Q is also large.
Become Furthermore, the temperature coefficient τ of the resonance frequencyfIs small. Book
In the invention, the molar fraction of SrO is larger than 0.8.
, Or less than 0.4, the temperature coefficient of resonance frequency
τfTherefore, the molar fraction of SrO should be within the above range.
Limited. Moreover, when the molar fraction of MgO is 0, it is non-negative.
If the load Q is small and it is 1, the dielectric constant is small, so
The MgO mole fraction is limited to the above range. Also, x,
The reason for limiting the range of y and z as described above is this range
In any case outside, the no-load Q becomes smaller, or
This is because the dielectric constant becomes small. Furthermore Sb2OFiveMo
If the load fraction is larger than 0.2, the no-load Q will be small.
And Sb2O FiveThe mole fraction of is limited to the above range. Well
And Cr2O3, At least one of MnO and CoO
If the added amount of each type is greater than 2 wt%, the no-load Q is small
Therefore, the amount of the subcomponent added is limited to the above range.

【0008】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、炭酸ストロンチ
ウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化
アンチモンの出発原料を所定量ずつ、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1100〜1300℃で約2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、ポリ
ビニルアルコールの如き有機バインダと共に混合して均
質にし、乾燥、粉砕して、加圧成形(圧力100〜10
00Kg/cm2 )する。そして、この成形物を空気の
如き酸素含有ガス雰囲気下に1500〜1650℃で焼
成すれば、上記組成式で表される誘電体磁器組成物が得
られる。
An example of a suitable method for producing the dielectric ceramic composition of the present invention will be described below. Starting materials of barium carbonate, strontium carbonate, zinc oxide, magnesium oxide, niobium oxide, and antimony oxide are wet-mixed in predetermined amounts with a solvent such as water or alcohol. Then, after removing water, alcohol, etc., it is pulverized and calcined in an oxygen-containing gas atmosphere (for example, an air atmosphere) at 1100 to 1300 ° C. for about 2 hours. The calcined product thus formed is crushed, mixed with an organic binder such as polyvinyl alcohol to be homogenized, dried and crushed, and pressure-molded (pressure 100 to 10).
00 Kg / cm 2 ). Then, the molded product is fired at 1500 to 1650 ° C. in an oxygen-containing gas atmosphere such as air to obtain a dielectric ceramic composition represented by the above composition formula.

【0009】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、誘電体調整棒等の材料として使用することがで
き、特に0.1〜5GHz帯で使用される誘電帯共振器
としたときに優れた効果が奏される。
The dielectric ceramic composition thus obtained is processed as it is or, if necessary, into an appropriate shape and size to obtain a dielectric resonator, a dielectric substrate for microwave IC, a dielectric adjusting rod. Etc., and particularly when used as a dielectric band resonator used in the 0.1 to 5 GHz band, excellent effects are exhibited.

【0010】なお、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、
マグネシウム、ニオブ、アンチモンの原料としては、B
aCO3 、SrCO3 、ZnO、MgO,Nb2 5
Sb 2 5 等の他に、焼成時に酸化物となる炭酸塩、水
酸化物等を使用することができる。また、Cr2 3
MnO、CoOについても、焼成時に酸化物となる炭酸
塩、水酸化物等を使用することができる。
Barium, strontium, zinc,
As a raw material for magnesium, niobium and antimony, B is used.
aCO3, SrCO3, ZnO, MgO, Nb2OFive,
Sb 2OFiveIn addition to, carbonates and water that become oxides during firing
Oxides and the like can be used. Also, Cr2O3,
For MnO and CoO as well, carbonic acid that becomes an oxide during firing
Salts, hydroxides and the like can be used.

【0011】[0011]

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。 実施例1 炭酸バリウム(BaCO3 )粉末、炭酸ストロンチウム
(SrCO3 )粉末、酸化亜鉛(ZnO)粉末、酸化マ
グネシウム(MgO)粉末、酸化ニオブ(Nb 2 5
粉末、酸化アンチモン(Sb2 5 )粉末をエタノール
と共にボールミルに入れ、12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、0.5(Ba0.4
Sr0.6)・0.167(Zn0.6 Mg0.4 )・0.3
33〔(Nb0.98Sb0.022 5 〕なる仮焼粉を得
た。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples.
Explained. Example 1 Barium carbonate (BaCO3) Powder, strontium carbonate
(SrCO3) Powder, Zinc Oxide (ZnO) Powder, Matric Oxide
Gnesium (MgO) powder, niobium oxide (Nb 2OFive)
Powder, antimony oxide (Sb2OFive) Powder the ethanol
It was put in a ball mill together with and wet-mixed for 12 hours. this
Remove the mixture from the ball mill and remove the solvent ethanol.
Evaporate and crush with a mashing machine for 1 hour to give 0.5 (Ba0.4
Sr0.6) ・ 0.167 (Zn0.6Mg0.4) ・ 0.3
33 [(Nb0.98Sb0.02)2O Five] To obtain
It was

【0012】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のペレットに成形して空気雰囲気下
に1560℃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 (4〜6GHz)における無負荷Q及び比
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、温度計数τ
f を求めた。その結果を表2に示す。
Then, an appropriate amount of polyvinyl alcohol was added to the calcined powder.
After adding the rucor solution and mixing it uniformly, the diameter is 15 mm.
Φ, 5.5mm thick pellets are molded and air atmosphere
And the dielectric magnet of the present invention by firing and sintering at 1560 ° C. for 2 hours.
A vessel composition was obtained. The porcelain composition thus obtained is
After cutting to size, measure by the dielectric resonance method,
Swing frequency f0Unloaded Q and ratio at (4-6 GHz)
Dielectric constant ε rI asked. In addition, the temperature dependence of the resonance frequency
Therefore, the temperature is measured in the range of -40 to 50 ° C
fI asked. The results are shown in Table 2.

【0013】実施例2〜19 実施例1の炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、酸化亜
鉛、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化アンチモン混
合割合を表1記載のようにかえたこと、あるいは副成分
としてCr2 3 、MnO、CoOを添加した他は、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と同様に特性を測定した。その結果を表2に示す。表
において*印を付したものは、本発明の範囲外の比較例
である。また、実施例1〜7は参考例である。
Examples 2 to 19 The mixing ratio of barium carbonate, strontium carbonate, zinc oxide, magnesium oxide, niobium oxide and antimony oxide of Example 1 was changed as shown in Table 1, or Cr 2 O 3 was added as a subcomponent. , MnO and CoO were added, and a dielectric ceramic composition was manufactured in the same manner as in Example 1, and the characteristics were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. Those marked with * in the table are comparative examples outside the scope of the present invention. Moreover, Examples 1 to 7 are reference examples.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】[0015]

【表2】 [Table 2]

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、高誘電率で、Qが大き
く、τf の安定性がよい誘電体磁器組成物が得られる。
According to the present invention, a dielectric ceramic composition having a high dielectric constant, a large Q, and a good stability of τ f can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 敦志 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Mitani 5 1978, Kogushi, Ube City, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Industries Ltd. Inorganic Materials Research Laboratory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】組成式x(Ba1-L SrL )O・y(Zn
1-M MgM )O・z〔(Nb1-N SbN 2 5 〕(式
中 0.49<x<0.51,0.16<y<0.1
8,0.31<z<0.35,x+y+z=1,0.4
<L<0.8,0<M<1.0,0<N<0.20 で
ある。)で表されるバリウム、ストロンチウム、亜鉛、
マグネシウム、ニオブ、アンチモン及び酸素からなる主
成分に対して、副成分としてCr2 3 、MnO及びC
oOのうち少なくとも1種類を0〜2wt%添加してな
る誘電体磁器組成物。
1. A composition formula x (Ba 1-L Sr L ) O.y (Zn
1-M Mg M ) O · z [(Nb 1-N Sb N ) 2 O 5 ] (wherein 0.49 <x <0.51, 0.16 <y <0.1
8, 0.31 <z <0.35, x + y + z = 1,0.4
<L <0.8, 0 <M <1.0, 0 <N <0.20. ) Barium, strontium, zinc,
Cr 2 O 3 , MnO, and C as secondary components to the main component consisting of magnesium, niobium, antimony, and oxygen.
A dielectric ceramic composition obtained by adding 0 to 2 wt% of at least one of oO.
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