JPH09208303A - 誘電体磁器組成物及びその製造方法 - Google Patents

誘電体磁器組成物及びその製造方法

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JPH09208303A
JPH09208303A JP8022785A JP2278596A JPH09208303A JP H09208303 A JPH09208303 A JP H09208303A JP 8022785 A JP8022785 A JP 8022785A JP 2278596 A JP2278596 A JP 2278596A JP H09208303 A JPH09208303 A JP H09208303A
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JP
Japan
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composition
dielectric ceramic
ceramic composition
density
temperature
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JP8022785A
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Kazuya Akiyama
和也 秋山
Mitsuo Tamura
光男 田村
Akihiro Isomura
明宏 磯村
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Bi2 3 の蒸発を抑制できるような温度ま
で焼結温度を低下させても充分な焼結密度が得られ,誘
電率εr ,Q×f値が大きく,並びに共振周波数の温度
係数τf ができるだけ零に近い特性を安定して得られる
誘電体磁器組成物,及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 誘電体磁器組成物は,一般式でaBaO
−bSrO−cSm2 3 −dBi2 3 −eLa2
3 −fTiO2 (ただし,a,b,c,d,e,及びf
の単位はモル%)で,13.6≦(a+b)≦18.
6,14.7≦(c+d+e)≦19.2,64.5≦
f≦69.2,0≦b≦5.5,4.6≦d≦9.4,
及び0≦e≦6.0の範囲内にあり,a+b+c+d+
e+f=100モル%で示される組成を有する焼結体で
ある。この焼結体の密度は,5.90g/cm3 以上
で,かつ斜方晶である主成分相が体積分率にして85%
以上である。この誘電体磁器組成物を製造するには,原
料粉末を前記組成となるように混合し,成形して成形体
を得,焼結する。その際に,成形体の圧粉密度を3.5
0g/cm3 以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,主にマイクロ波帯
域用の通信や放送機器に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,通信技術の進歩により,自動車電
話や携帯電話,PHS等の移動体通信システム,GPS
(Global Positioning System )が急速に普及してい
る。そのため通信に利用される周波数帯域が拡大し,マ
イクロ波帯域での利用が盛んになっている。古くは,こ
のマイクロ波帯域で使用される回路には,空洞共振器,
アンテナ等が用いられていた。しかし,これら部品はマ
イクロ波の波長と同程度の大きさになるため,自動車用
電話機,携帯電話機,及び小型GPS装置等に適用でき
るような部品の小型化は不可能であった。
【0003】これに対し,近年マイクロ波フィルタや発
信器の周波数安定化回路に誘電体共振器を用いることに
よって,回路部品の小型化が盛んにおこなわれ,一般化
しつつある。このような誘電体共振器に用いられる誘電
体材料の要求特性は,使用周波数帯域における誘電率ε
r 大きいこと,共振周波数の温度係数τf ができるだけ
零に近いこと,マイクロ波帯域での誘電損失tanδ
(=1/Q)が小さいことが挙げられる。尚,マイクロ
波帯域での誘電損失tanδの大小は,一般的にQ×f
の形で実現される(fはそのときの共振周波数)。その
ため以下Q×fの表現を用いる。
【0004】また,従来から主にコイル,IC,水晶振
動子等に用いられてきた温度補償用コンデンサは,最近
になって移動体通信機のデジタル回路用バイパスコンデ
ンサ等としての需要が増加している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これまで,マイクロ波
用,或いは温度補償用コンデンサの誘電体磁器組成物と
しては,Ba(Zn1/3 Ta2/3 )O3 系,BaO−T
iO2 系,ZrO2 −SnO2 −TiO2 系,BaO−
希土類酸化物−TiO2 系,(Pb,Ca)ZrO3
の材料が知られている。しかし,これまでに開示されて
いる組成の材料では,マイクロ波帯域において,εr
大きいほどQ×fが小さいという傾向があった。その欠
点を解決するために,本発明者らは,十分大きな無負荷
Qとεr >110と実用上十分小さな|τf |を合わせ
持つ組成としてBaO−La2 3−Sm2 3 −Bi
2 3 −TiO2 を特願平5−275360号に提案し
た。
【0006】しかしながら,BaO−La2 3 −Sm
2 3 −Bi2 3 −TiO2 などでBi2 3 を多量
に含むような組成では,誘電体磁器組成物の焼結工程に
おいて焼結温度が高くなるとBi2 3 の蒸発が促進さ
れ,εr ,Q×fが劣化することが見出された。即ち,
誘電体磁器組成物は,可能な限り低い温度で焼結できる
ことが望ましい。
【0007】そこで,本発明の技術的課題は,Bi2
3 の蒸発を抑制できるような温度まで焼結温度を低下さ
せても充分な焼結密度が得られ,誘電率εr ,Q×f値
が大きく,並びに共振周波数の温度係数τf ができるだ
け零に近い特性を安定して得られる誘電体磁器組成物,
及びその製造方法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
めに,本発明者らは,ホットプレス法や冷間静水圧成形
法(Cold Isostatic Press,以下,CIPと呼ぶ)を用
いることで,Bi2 3 の蒸発を抑制できるような温度
まで焼結温度を低下させ,焼結体の密度を5.90g/
cm3 以上とし,かつ斜方晶である主成分相を体積分率
にして85%以上であるとすれば,誘電率εr ,Q×f
値が大きく,並びに共振周波数の温度係数τf が零に近
い誘電体磁器組成物が得られることを見出した。
【0009】即ち,本発明によれば,一般式でaBaO
−bSrO−cSm2 3 −dBi2 3 −eLa2
3 −fTiO2 (ただし,a,b,c,d,e,及びf
の単位はモル%)で,13.6≦(a+b)≦18.
6,14.7≦(c+d+e)≦19.2,64.5≦
f≦69.2,0≦b≦5.5,4.6≦d≦9.4,
及び0≦e≦6.0の範囲内にあり,a+b+c+d+
e+f=100モル%で示される組成を有する焼結体か
らなる磁器組成物であって,前記焼結体の密度が5.9
0g/cm3 以上で,かつ斜方晶である主成分相が体積
分率にして85%以上であることを特徴とする誘電体磁
器組成物が得られる。
【0010】また,本発明によれば,原料粉末を予め定
められた組成となるように混合し,成形して成形体を
得,焼結する誘電体磁器組成物の製造方法において,前
記組成は,一般式でaBaO−bSrO−cSm2 3
−dBi2 3 −eLa2 3−fTiO2 (ただし,
a,b,c,d,e,及びfの単位はモル%)で,1
3.6≦(a+b)≦18.6,14.7≦(c+d+
e)≦19.2,64.5≦f≦69.2,0≦b≦
5.5,4.6≦d≦9.4,及び0≦e≦6.0の範
囲内にあり,a+b+c+d+e+f=100モル%で
示され,前記成形体の圧粉密度を3.50g/cm3
上とすることを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法
が得られる。
【0011】さらに,本発明によれば,前記誘電体磁器
組成物の製造方法において,前記原料成形体の成形に冷
間静水圧成形法を用いることを特徴とする誘電体磁器組
成物の製造方法が得られる。
【0012】即ち,本発明の誘電体磁器組成物の製造方
法において,(1)ホットプレス法を用いれば,5.9
0g/cm3 以上の焼結密度を得るのに必要とした焼結
温度を10%程度低下させることが可能(摂氏温度表現
で,Bi2 3 の蒸発を抑制することができる。また,
(2)一軸成形法,またはCIP法を用いて,成形体の
圧粉密度を3.50g/cm3 以上とすれば,Bi2
3 の蒸発を抑制できるような温度まで焼結温度を低下さ
せることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下,実施例に基づいて,本発明
の実施の形態について説明する。
【0014】(第1の実施の形態)まず,BaCO3
SrO,Sm2 3 ,Bi2 3 ,La2 3 ,TiO
2の各粉末を各組成に応じて秤量した後,純水を用い,
ジルコニアボールにて樹脂製のボールミルで20時間湿
式混合し,混合物を得た。次に,この混合物を乾燥させ
た後,大気中にて1200℃の温度で約4時間仮焼し,
仮焼物を得た。次に,上記のボールミルで20時間湿式
粉砕後,乾燥,造粒した。これを,直径15mm,厚さ
約6mmの円盤状に成形したのち,ホットプレス法によ
り,300kg/cm2 の圧力で1150〜1170℃
の温度で焼結し,下記表1に示す組成の誘電体磁器を得
た。なお組成は,aBaO−bSrO−cSm2 3
dBi2 3 −eLa2 3 −fTiO2 (但し,a+
b+c+d+e+f=100モル%)のように表わし
た。
【0015】
【表1】
【0016】次に,各組成の誘電体磁器について,誘電
体共振器法により,誘電率εr ,Q×f値,共振周波数
の温度係数τf を測定した。共振周波数の温度係数τf
は+20〜+60℃の温度範囲での共振周波数fの差よ
り次の数1式によって求めた。
【0017】
【数1】
【0018】なお,共振周波数は2.0〜3.3GHz
であった。また,主成分の体積分率は,画像解析装置を
用いて焼結体断面の走査型電子顕微鏡写真より主成分組
織の割合を求め,その値を1.5乗倍し体積分率とし
た。
【0019】(第2の実施の形態)BaCO3 ,Sr
O,Sm2 3 ,Bi2 3 ,La2 3 ,TiO2
各粉末を各組成に応じて秤量し,第1の実施の形態に示
したのと同様の方法で仮焼物の20時間湿式粉砕粉を得
た。これを,直径15mm,厚さ約6mmの円盤状に一
軸成形法,またはCIP法を用い,3.0〜4.5g/
cm3 の圧粉密度になるように成形した。次に,大気中
にて1250〜1350℃の温度で約2時間焼結し,下
記表2,3に示す組成の誘電体磁器を得た。なお組成
は,aBaO−bSrO−cSm2 3 −dBi2 3
−eLa2 3 −fTiO2 (但し,a+b+c+d+
e+f=100モル%)のように表わした。
【0020】次に,各組成の誘電体磁器について,第1
の実施の形態に示したものと同様の測定を行ったとこ
ろ,下記表2,表3に示す測定結果を得た。
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】上記表1〜3より明らかなように,誘電体
磁器組成物の粉末を成形する際に,(1)ホットプレス
法を用いたり,(2)一軸成形法,またはCIP法を用
いて成形体の圧粉密度を3.50g/cm3 以上とする
ことで,Bi2 3 の蒸発を抑制できるような温度まで
焼結温度を低下させ,焼結体の密度を5.90g/cm
3 以上とし,かつ斜方晶である主成分相を体積分率にし
て85%以上とすれば,誘電率εr ,Q×f値が大き
く,並びに共振周波数の温度係数τf が零に近い誘電体
磁器組成物を得ることができる。
【0024】これに対し,本発明の試料以外の比較例で
は,ホットプレス時の温度より約10%以上高い温度で
大気中焼結すれば,5.90g/cm3 以上の焼結密度
が得られる場合もあるが,Bi2 3 の蒸発による影響
で異相が生成され,εr ,Q×f,τf が急激に劣化す
る。また,通常の焼結法を用いても成形体の圧粉密度が
3.50g/cm3 より小さく場合には,焼結温度が低
いと緻密な焼結体が得られず焼結体の密度が5.90g
/cm3 を下回り,εr ,Q×f共に急激に劣化し,焼
結温度を高くすれば5.90g/cm3 以上の焼結密度
が得られる場合もあるが,Bi2 3 の蒸発による影響
で異相が生成され,εr ,Q×f,τfが急激に劣化す
る。
【0025】また,斜方晶である主成分相が体積分率に
して85%以上であれば,εr ,Q×fが大きく,τf
ができるだけ零に近い特性を安定して得ることができ
る。これに対して,斜方晶である主成分相が体積分率に
して85%未満になると,εr,Q×f,τf が急激に
劣化する。
【0026】誘電体磁器組成物の粉末を成形する際に,
(1)ホットプレス法を用いたり,(2)一軸成形法,
またはCIP法を用いて,成形体の圧粉密度を3.50
g/cm3 以上とすることで,Bi2 3 の蒸発を抑制
できるような温度まで焼結温度を低下させ,焼結体の密
度を5.90g/cm3 以上とし,かつ斜方晶である主
成分相を体積分率にして85%以上とすれば,誘電率ε
r ,Q×f値が大きく,並びに共振周波数の温度係数τ
f が零に近い誘電体磁器組成物が得られることを見出し
た。
【0027】
【発明の効果】以上に説明した通り,Bi2 3 の蒸発
を抑制できるような温度まで焼結温度を低下させ,焼結
体の密度を5.90g/cm3 以上とし,かつ斜方晶で
ある主成分相を体積分率にして85%以上とすれば,誘
電率εr ,Q×f値が大きく,並びに共振周波数の温度
係数τf が零に近い誘電体磁器組成物が得られる。
【0028】また,(1)ホットプレス法を用いたり,
(2)一軸成形法,またはCIP法を用いて成形体の圧
粉密度を3.50g/cm3 以上とすることで,上記の
特徴が容易に実現できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式でaBaO−bSrO−cSm2
    3 −dBi2 3−eLa2 3 −fTiO2 (ただ
    し,a,b,c,d,e,及びfの単位はモル%)で,
    13.6≦(a+b)≦18.6,14.7≦(c+d
    +e)≦19.2,64.5≦f≦69.2,0≦b≦
    5.5,4.6≦d≦9.4,及び0≦e≦6.0の範
    囲内にあり,a+b+c+d+e+f=100モル%で
    示される組成を有する焼結体からなる磁器組成物であっ
    て,焼結体の密度が5.90g/cm3 以上で,かつ斜
    方晶である主成分相が体積分率にして85%以上である
    ことを特徴とする誘電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】 原料粉末を予め定められた組成となるよ
    うに混合し,成形して成形体を得,焼結する誘電体磁器
    組成物の製造方法において,前記組成は,一般式でaB
    aO−bSrO−cSm2 3 −dBi2 3 −eLa
    2 3 −fTiO2 (ただし,a,b,c,d,e,及
    びfの単位はモル%)で,13.6≦(a+b)≦1
    8.6,14.7≦(c+d+e)≦19.2,64.
    5≦f≦69.2,0≦b≦5.5,4.6≦d≦9.
    4,及び0≦e≦6.0の範囲内にあり,a+b+c+
    d+e+f=100モル%で示され,前記成形体の圧粉
    密度を3.50g/cm3 以上とすることを特徴とする
    誘電体磁器組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の誘電体磁器組成物の製造
    方法において,前記原料成形体の成形に冷間静水圧成形
    法を用いることを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方
    法。
JP8022785A 1996-02-08 1996-02-08 誘電体磁器組成物及びその製造方法 Withdrawn JPH09208303A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009126742A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Tdk Corp 誘電体磁器組成物および電子部品

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009126742A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Tdk Corp 誘電体磁器組成物および電子部品

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