JPH08217535A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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- JPH08217535A JPH08217535A JP7024827A JP2482795A JPH08217535A JP H08217535 A JPH08217535 A JP H08217535A JP 7024827 A JP7024827 A JP 7024827A JP 2482795 A JP2482795 A JP 2482795A JP H08217535 A JPH08217535 A JP H08217535A
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- Japan
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- dielectric
- value
- composition
- dielectric ceramic
- dielectric porcelain
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロ波領域で使用する誘電体磁器におい
て、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振周波数の温
度係数をもち、誘電体共振器を小型化することができる
誘電体磁器組成物を提供する。 【構成】 組成が、（１−ｘ）Ｒｅ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）
Ｏ3・ｘＭｅＴｉＯ3で表され、ＲｅはＹ，Ｎｄ，Ｓｍか
ら選ばれた少なくとも一種の元素を含む元素であり、Ｍ
ｅは少なくともＣａを含むアルカリ土類金属であり、
０．０≦ｘ≦０．７なる関係にある誘電体磁器組成物。
て、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振振周波数の温
度係数をもち、誘電体共振器を小型化することができる
誘電体磁器組成物を提供する。 【構成】 組成が、（１−ｘ）Ｒｅ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）
Ｏ3・ｘＭｅＴｉＯ3で表され、ＲｅはＹ，Ｎｄ，Ｓｍか
ら選ばれた少なくとも一種の元素を含む元素であり、Ｍ
ｅは少なくともＣａを含むアルカリ土類金属であり、
０．０≦ｘ≦０．７なる関係にある誘電体磁器組成物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体磁器組成物に関す
る。特に、マイクロ波領域などで使用される誘電体磁器
組成物に関する。
る。特に、マイクロ波領域などで使用される誘電体磁器
組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車電話や可搬型電話、あるい
は衛星放送など、マイクロ波領域の電磁波を利用する通
信の進展にともない、機器の小型化が要求されている。
このためには、機器を構成する個々の部品が小型化され
る必要がある。誘電体はこれらの機器において、フィル
タ素子や発振素子に誘電体共振器として組み込まれてい
る。誘電体共振器の大きさは同じ共振モードを利用する
場合、誘電体材料の持つ比誘電率（εr ）の平方根に逆
比例するため、小型の誘電体共振器を作製するには、高
い比誘電率を有する材料が必要である。加えて、誘電体
共振器として実用化するためには、マイクロ波領域で低
損失であること、すなわちＱ値が高いこと、さらに共振
周波数の温度係数（τf ）が小さいことが必要である。
したがって、誘電体共振器を小型化するため、より比誘
電率が高い、しかも高いＱ値と小さい共振周波数の温度
係数をもつ誘電体磁器の開発が望まれていた。ここでＱ
値は誘電損失ｔａｎδの逆数をいう。
は衛星放送など、マイクロ波領域の電磁波を利用する通
信の進展にともない、機器の小型化が要求されている。
このためには、機器を構成する個々の部品が小型化され
る必要がある。誘電体はこれらの機器において、フィル
タ素子や発振素子に誘電体共振器として組み込まれてい
る。誘電体共振器の大きさは同じ共振モードを利用する
場合、誘電体材料の持つ比誘電率（εr ）の平方根に逆
比例するため、小型の誘電体共振器を作製するには、高
い比誘電率を有する材料が必要である。加えて、誘電体
共振器として実用化するためには、マイクロ波領域で低
損失であること、すなわちＱ値が高いこと、さらに共振
周波数の温度係数（τf ）が小さいことが必要である。
したがって、誘電体共振器を小型化するため、より比誘
電率が高い、しかも高いＱ値と小さい共振周波数の温度
係数をもつ誘電体磁器の開発が望まれていた。ここでＱ
値は誘電損失ｔａｎδの逆数をいう。
【０００３】従来誘電体共振器用のマイクロ波誘電体と
して、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3系のようにＡサイト
にＢａを含むペロブスカイト系の磁器組成物が数多く提
案されている（たとえば特公昭５９−４８４８４号公報
参照）。これらのペロブスカイト系の誘電体は、非常に
高いＱ値をもっている。
して、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3系のようにＡサイト
にＢａを含むペロブスカイト系の磁器組成物が数多く提
案されている（たとえば特公昭５９−４８４８４号公報
参照）。これらのペロブスカイト系の誘電体は、非常に
高いＱ値をもっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記誘電体磁器
組成物では比誘電率が３０程度であり、共振周波数の温
度係数もやや大きいという問題があった。
組成物では比誘電率が３０程度であり、共振周波数の温
度係数もやや大きいという問題があった。
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するため、マ
イクロ波領域で使用する誘電体磁器において、高い比誘
電率とＱ値を有し、かつ小さい共振振周波数の温度係数
を同時に満足させ、かつ焼結温度の低い誘電体磁器組成
物を提供することを目的としている。
イクロ波領域で使用する誘電体磁器において、高い比誘
電率とＱ値を有し、かつ小さい共振振周波数の温度係数
を同時に満足させ、かつ焼結温度の低い誘電体磁器組成
物を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１番目の誘電体磁器組成物は、 （１−ｘ）Ｒｅ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＭｅＴｉＯ3 （１） で表され、ＲｅはＹ，Ｎｄ，Ｓｍから選ばれた少なくと
も一種の元素を含み、Ｍｅは少なくともＣａを含み、
０．０≦ｘ≦０．７なる関係にあることを特徴とする。
め、本発明の第１番目の誘電体磁器組成物は、 （１−ｘ）Ｒｅ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＭｅＴｉＯ3 （１） で表され、ＲｅはＹ，Ｎｄ，Ｓｍから選ばれた少なくと
も一種の元素を含み、Ｍｅは少なくともＣａを含み、
０．０≦ｘ≦０．７なる関係にあることを特徴とする。
【０００７】また本発明の第２番目の誘電体磁器組成物
は、前記組成式が、 （１−ｘ）Ｙ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3 （２） で表され、０．０≦ｘ≦０．６５であることが好まし
い。
は、前記組成式が、 （１−ｘ）Ｙ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3 （２） で表され、０．０≦ｘ≦０．６５であることが好まし
い。
【０００８】また本発明の第３番目の誘電体磁器組成物
は、前記組成式が、 （１−ｘ）Ｎｄ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3 （３） で表され、０．０≦ｘ≦０．６８であることが好まし
い。
は、前記組成式が、 （１−ｘ）Ｎｄ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3 （３） で表され、０．０≦ｘ≦０．６８であることが好まし
い。
【０００９】また本発明の第４番目の誘電体磁器組成物
は、前記組成式が、 （１−ｘ）Ｓｍ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3 （４） で表され、０．０≦ｘ≦０．６８であることが好まし
い。
は、前記組成式が、 （１−ｘ）Ｓｍ（Ｍｇ1/2Ｔｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3 （４） で表され、０．０≦ｘ≦０．６８であることが好まし
い。
【００１０】
【作用】前記した本発明の第１番目の誘電体磁器組成物
が、前記式（１）で示される組成の構成によれば、希土
類元素のＹ，Ｎｄ，Ｓｍを少なくとも一種含むととも
に、少なくともＣａを含んでいることにより、高い比誘
電率とＱ値、かつ小さい共振振周波数の温度係数をもつ
ことを同時に満足させることができる。Ｒｅの元素とし
ては、Ｙ，Ｎｄ，ＳｍのほかにＬａ，Ｄｙ等の希土類元
素などがあげられる。また、Ｍｅの元素としては、Ｃａ
のほかにＳｒ，Ｂａのアルカリ土類金属やＰｂなどがあ
げられ、高誘電率化のためにはＳｒ，Ｂａのアルカリ土
類金属が好ましい。
が、前記式（１）で示される組成の構成によれば、希土
類元素のＹ，Ｎｄ，Ｓｍを少なくとも一種含むととも
に、少なくともＣａを含んでいることにより、高い比誘
電率とＱ値、かつ小さい共振振周波数の温度係数をもつ
ことを同時に満足させることができる。Ｒｅの元素とし
ては、Ｙ，Ｎｄ，ＳｍのほかにＬａ，Ｄｙ等の希土類元
素などがあげられる。また、Ｍｅの元素としては、Ｃａ
のほかにＳｒ，Ｂａのアルカリ土類金属やＰｂなどがあ
げられ、高誘電率化のためにはＳｒ，Ｂａのアルカリ土
類金属が好ましい。
【００１１】また、前記した本発明の第２番目の誘電体
磁器組成物が、前記式（２）で示される好ましい構成に
よれば、高い比誘電率とさらなる高いＱ値で、かつ小さ
い共振振周波数の温度係数をもつことを同時に満足させ
ることができる。
磁器組成物が、前記式（２）で示される好ましい構成に
よれば、高い比誘電率とさらなる高いＱ値で、かつ小さ
い共振振周波数の温度係数をもつことを同時に満足させ
ることができる。
【００１２】また、前記した本発明の第３番目の誘電体
磁器組成物が、前記式（３）で示される好ましい構成に
よれば、さらなる高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振
振周波数の温度係数をもつことを同時に満足させること
ができる。
磁器組成物が、前記式（３）で示される好ましい構成に
よれば、さらなる高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振
振周波数の温度係数をもつことを同時に満足させること
ができる。
【００１３】また、前記した本発明の第４番目の誘電体
磁器組成物が、前記式（４）で示される好ましい構成に
よれば、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい、負の値の傾
向の共振振周波数の温度係数をもつことを同時に満足さ
せることができる。
磁器組成物が、前記式（４）で示される好ましい構成に
よれば、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい、負の値の傾
向の共振振周波数の温度係数をもつことを同時に満足さ
せることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
出発原料には化学的に高純度であるＹ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、
Ｓｍ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、お
よびＣａＣＯ3を用いた。原料の純度補正を行なったの
ち、誘電体磁器組成物が前記式（１）における種々のＲ
ｅ、Ｍｅおよびｘに該当するように秤量した。
出発原料には化学的に高純度であるＹ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、
Ｓｍ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、お
よびＣａＣＯ3を用いた。原料の純度補正を行なったの
ち、誘電体磁器組成物が前記式（１）における種々のＲ
ｅ、Ｍｅおよびｘに該当するように秤量した。
【００１５】これらの粉体を、ポリエチレン製のボール
ミルに入れ、直径５ｍｍの安定化ジルコニアの玉石と純
水を加え、１７時間混合した。混合後、スラリーを乾燥
し、アルミナ製の坩堝にいれ、１０００℃から１２００
℃で４時間仮焼した。仮焼体をライカイ機で解砕した
後、前述したボールミルで１７時間粉砕し、乾燥させ、
原料粉体とした。
ミルに入れ、直径５ｍｍの安定化ジルコニアの玉石と純
水を加え、１７時間混合した。混合後、スラリーを乾燥
し、アルミナ製の坩堝にいれ、１０００℃から１２００
℃で４時間仮焼した。仮焼体をライカイ機で解砕した
後、前述したボールミルで１７時間粉砕し、乾燥させ、
原料粉体とした。
【００１６】この原料粉体にバインダとしてポリビニル
アルコールの５重量％水溶液を６重量％加えて混合後、
３２メッシュのふるいを通して造粒し、１００ＭＰａで
直径１３ｍｍ、厚み約５ｍｍの円柱状にプレス成形し
た。成形体を６５０℃で２時間加熱してバインダを焼却
後、マグネシア製の磁器容器に入れ、蓋をし、１２５０
℃から１５５０℃の種々の温度で２時間保持して焼成し
た。
アルコールの５重量％水溶液を６重量％加えて混合後、
３２メッシュのふるいを通して造粒し、１００ＭＰａで
直径１３ｍｍ、厚み約５ｍｍの円柱状にプレス成形し
た。成形体を６５０℃で２時間加熱してバインダを焼却
後、マグネシア製の磁器容器に入れ、蓋をし、１２５０
℃から１５５０℃の種々の温度で２時間保持して焼成し
た。
【００１７】密度が最高となる温度で焼成した焼結体に
ついてマイクロ波での誘電特性を測定した。共振周波数
とＱ値は誘電体共振器法により求めた。焼結体の寸法と
共振周波数より誘電率を算出した。共振周波数は、２〜
５ＧＨｚであった。また、−２５℃、２０℃及び８５℃
における共振周波数を測定し、最小二乗法により、その
温度係数（τf ）を算出した。その結果を表１、表２に
示す。表１は第１番目の発明に、表２は第２、３、４番
目の発明に対応する。表２の組成においてＭｅとして用
いた元素はＣａである。両表において、番号の＃は本発
明の範囲外の比較例を示す。
ついてマイクロ波での誘電特性を測定した。共振周波数
とＱ値は誘電体共振器法により求めた。焼結体の寸法と
共振周波数より誘電率を算出した。共振周波数は、２〜
５ＧＨｚであった。また、−２５℃、２０℃及び８５℃
における共振周波数を測定し、最小二乗法により、その
温度係数（τf ）を算出した。その結果を表１、表２に
示す。表１は第１番目の発明に、表２は第２、３、４番
目の発明に対応する。表２の組成においてＭｅとして用
いた元素はＣａである。両表において、番号の＃は本発
明の範囲外の比較例を示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】前記表１から明らかなように、前記式
（１）の範囲であれば、いずれの組成系においても、比
誘電率εr が２０以上で、共振振周波数の温度係数τf
が−８０〜＋８０ｐｐｍ／℃の優れたマイクロ波誘電特
性を示す誘電体磁器組成物を得ることができる。Ｑｆ積
も２００００ＧＨｚ以上と高いＱ値を得ることができ
た。Ｍｅ成分のＣａの割合ｘが０．７を越えると、Ｑｆ
積が２０００未満になり、τ f が８０ｐｐｍ／℃を越え
るので好ましくない。
（１）の範囲であれば、いずれの組成系においても、比
誘電率εr が２０以上で、共振振周波数の温度係数τf
が−８０〜＋８０ｐｐｍ／℃の優れたマイクロ波誘電特
性を示す誘電体磁器組成物を得ることができる。Ｑｆ積
も２００００ＧＨｚ以上と高いＱ値を得ることができ
た。Ｍｅ成分のＣａの割合ｘが０．７を越えると、Ｑｆ
積が２０００未満になり、τ f が８０ｐｐｍ／℃を越え
るので好ましくない。
【００２０】
【表２】
【００２１】また、表２から明らかなように、前記式
（２）、（３）、および（４）の範囲であれば、いずれ
の組成系においても、比誘電率が２０以上で、τf が−
５０〜＋５０ｐｐｍ／℃の優れたマイクロ波誘電特性を
示すことがわかった。特に、Ｑｆ積も２００００ＧＨｚ
以上と高いＱ値を得ることができる。
（２）、（３）、および（４）の範囲であれば、いずれ
の組成系においても、比誘電率が２０以上で、τf が−
５０〜＋５０ｐｐｍ／℃の優れたマイクロ波誘電特性を
示すことがわかった。特に、Ｑｆ積も２００００ＧＨｚ
以上と高いＱ値を得ることができる。
【００２２】ｘとして適当な値を用いると、比誘電率が
４０以上のときに、高いＱ値を保ったままτf をほとん
ど０ｐｐｍ／℃にすることができることがわかる。ｘの
範囲が、前記式（１）、（２）、（３）、および（４）
で限定の範囲をはずれると、τf が＋５０ｐｐｍ／℃よ
り大きくなってしまい実用的でないと判断した。
４０以上のときに、高いＱ値を保ったままτf をほとん
ど０ｐｐｍ／℃にすることができることがわかる。ｘの
範囲が、前記式（１）、（２）、（３）、および（４）
で限定の範囲をはずれると、τf が＋５０ｐｐｍ／℃よ
り大きくなってしまい実用的でないと判断した。
【００２３】なお、前記式（１）、（２）、（３）、お
よび（４）に示される以外の元素、特にＢａ、Ｓｒ、Ｐ
ｂ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｂ等からなる酸化物なども誘
電特性に悪い影響を与えない範囲で、焼結温度の低下、
焼結強度の向上、τf の調整のために、Ｍｅ，Ｒｅ成分
として含有させることができる。
よび（４）に示される以外の元素、特にＢａ、Ｓｒ、Ｐ
ｂ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓ
ｉ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｓｂ等からなる酸化物なども誘
電特性に悪い影響を与えない範囲で、焼結温度の低下、
焼結強度の向上、τf の調整のために、Ｍｅ，Ｒｅ成分
として含有させることができる。
【００２４】本実施例の以上の説明より明らかなよう
に、本発明の誘電体磁器組成物によると、特に比誘電率
が４０以上と高いときに、高いＱ値と小さいτf を実現
できるため、誘電体共振器のさらなる小型化が可能とな
る。また、本発明の誘電体磁器は、誘電体共振器のみな
らず、高周波用の回路基板、磁器積層コンデンサなどに
も利用でき、工業的価値が大きいものである。
に、本発明の誘電体磁器組成物によると、特に比誘電率
が４０以上と高いときに、高いＱ値と小さいτf を実現
できるため、誘電体共振器のさらなる小型化が可能とな
る。また、本発明の誘電体磁器は、誘電体共振器のみな
らず、高周波用の回路基板、磁器積層コンデンサなどに
も利用でき、工業的価値が大きいものである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の誘電体磁器
組成物によれば、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振
振周波数の温度係数を持つ誘電体磁器組成物を得ること
ができる。誘電体磁器組成物の第１の発明によれば、誘
電率を２０以上、Ｑｆ積を２００００ＧＨｚ以上と高い
Ｑ値を得ることができ、共振振周波数の温度係数τf も
−８０〜＋８０ｐｐｍ／℃と小さくできる。特に、誘電
体磁器組成物の第２〜４の発明によれば、誘電率は２０
以上にすることができ、Ｑｆ積を２００００ＧＨｚ以上
と高いＱ値を得ることができ、共振振周波数の温度係数
は−５０〜＋５０ｐｐｍ／℃と小さくすることができ
る。
組成物によれば、高い比誘電率とＱ値、かつ小さい共振
振周波数の温度係数を持つ誘電体磁器組成物を得ること
ができる。誘電体磁器組成物の第１の発明によれば、誘
電率を２０以上、Ｑｆ積を２００００ＧＨｚ以上と高い
Ｑ値を得ることができ、共振振周波数の温度係数τf も
−８０〜＋８０ｐｐｍ／℃と小さくできる。特に、誘電
体磁器組成物の第２〜４の発明によれば、誘電率は２０
以上にすることができ、Ｑｆ積を２００００ＧＨｚ以上
と高いＱ値を得ることができ、共振振周波数の温度係数
は−５０〜＋５０ｐｐｍ／℃と小さくすることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｐ 7/10 Ｈ０１Ｐ 7/10
Claims (4)
- 【請求項１】 組成が、（１−ｘ）Ｒｅ（Ｍｇ1/2Ｔｉ
1/2）Ｏ3・ｘＭｅＴｉＯ3で表され、 ただし、ＲｅはＹ，Ｎｄ，Ｓｍから選ばれた少なくとも
一種の元素を含み、 Ｍｅは少なくともＣａを含み、 ０．０≦ｘ≦０．７ なる関係にある誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】 組成が、（１−ｘ）Ｙ（Ｍｇ1/2Ｔ
ｉ1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3で表され、０．０≦ｘ≦
０．６５である請求項１記載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項３】 組成が、（１−ｘ）Ｎｄ（Ｍｇ1/2Ｔｉ
1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3で表され、０．０≦ｘ≦０．
６８である請求項１記載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項４】 組成が、（１−ｘ）Ｓｍ（Ｍｇ1/2Ｔｉ
1/2）Ｏ3・ｘＣａＴｉＯ3で表され、０．０≦ｘ≦０．
６８である請求項１記載の誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7024827A JPH08217535A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7024827A JPH08217535A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08217535A true JPH08217535A (ja) | 1996-08-27 |
Family
ID=12149028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7024827A Pending JPH08217535A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08217535A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110423117A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-08 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种高q值微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN110698193A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-17 | 西安交通大学 | 一种高品质因数k20复合微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
-
1995
- 1995-02-14 JP JP7024827A patent/JPH08217535A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110423117A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-08 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种高q值微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN110423117B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-11-12 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种高q值微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
| CN110698193A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-17 | 西安交通大学 | 一种高品质因数k20复合微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
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