JPH0977556A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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- JPH0977556A JPH0977556A JP7234370A JP23437095A JPH0977556A JP H0977556 A JPH0977556 A JP H0977556A JP 7234370 A JP7234370 A JP 7234370A JP 23437095 A JP23437095 A JP 23437095A JP H0977556 A JPH0977556 A JP H0977556A
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Abstract
数の温度係数の絶対値が小さく、しかも、耐還元性が向
上してCu電極形成を可能にした誘電体磁器組成物を実
現する。 【解決手段】 この誘電体磁器組成物は、組成式が下式
(1) であるか、または、BaO−xTiO2 (4.2≦
x≦4.6)1モルと(Li1/2 Ln1/2 )TiO
3 (ここで、Lnは、La、Nd、SmおよびPrから
なる群から選ばれる少なくとも1つの元素である)yモ
ル(0<y≦0.1)とを混合し焼成して得られる。 【化1】 (4.200 ≦x≦4.600 ;0.000<y≦0.100 ;z=y;Ln
は、La、Nd、SmおよびPrからなる群から選ばれる少なく
とも1つの元素である)
Description
どで使用される誘電体磁器組成物に関する。
やマイクロ波回路用基板として誘電体が使用されてい
る。これらの用途に使用される誘電体磁器には、高い比
誘電率、高い無負荷Q値、共振周波数の温度係数の絶対
値が小さいことが求められている。マイクロ波などの高
周波の波長は誘電体磁器組成物中では1/εr 1/2 (ε
rは誘電体磁器組成物の比誘電率)倍に短縮されるた
め、比誘電率が大きい誘電体磁器組成物ほど、機器を小
型化したり基板を薄型化したりできる。
材料としては、BaO−TiO2 系磁器、および、Ba
O−TiO2 系磁器のBaおよび/またはTiの一部を
Zrで置換した磁器、複合ペロブスカイト系磁器などが
知られている。これらの誘電体材料には、無負荷Q値が
低かったり、共振周波数の温度係数が大きかったり、C
u電極を形成する際の還元雰囲気で著しく無負荷Q値が
低下したりする。また、複合ペロブスカイト系磁器は、
NbまたはTaを主原料とするので非常に高価になる。
電率と無負荷Q値とが大きく、共振周波数の温度係数の
絶対値が小さく、しかも、耐還元性が向上してCu電極
形成を可能にした誘電体磁器組成物を提供することであ
る。
物は、組成式が、
<y≦0.1であり;z=yであり;Lnは、La、N
d、SmおよびPrからなる群から選ばれる少なくとも
1つの元素である)であるものである。組成式(1) は、
TiO2 、Li2 O、およびLn2 O3 の、BaOに対
するモル比が所定の範囲であること、または、Ba、T
i、Li、Ln、およびOを含む誘電体磁器組成物にお
いて、Ba、Ti、Li、およびLnのモル比が、Ba
O、TiO2 、Li2 O、およびLn2 O3 の形に換算
して所定の範囲であることを意味する。
TiO2 (ここで、4.2≦x≦4.6である)1モル
と(Li1/2 Ln1/2 )TiO3 (ここで、Lnは、L
a、Nd、SmおよびPrからなる群から選ばれる少な
くとも1つの元素である)yモル(ここで、0<y≦
0.1である)とを混合し焼成して得られたものであ
る。BaO−xTiO2 は、TiO2 の、BaOに対す
るモル比が所定の範囲であること、または、Ba、T
i、およびOを含むものにおいて、Ba、およびTiの
モル比が、BaO、およびTiO2 の形に換算して所定
の範囲であることを意味する。(Li1/2 Ln1/2 )T
iO3 は、TiO2 、Li2 O、およびLn2O3 のモ
ル比が所定の範囲であること、または、Ti、Li、L
n、およびOを含むものにおいて、Ti、Li、および
Lnのモル比が、TiO2 、Li2 O、およびLn2 O
3 の形に換算して所定の範囲であることを意味する。
記組成式で表される。
<y≦0.1であり;z=yであり;Lnは、La、N
d、SmおよびPrからなる群から選ばれる少なくとも
1つの元素である) 組成式(1) の誘電体磁器組成物は、好ましくは、4.4
≦x≦4.5、0.010≦y≦0.05、z=yであ
る。
びLn2 O3 の、BaOに対するモル比が所定の範囲で
あること、または、Ba、Ti、Li、Ln、およびO
を含む誘電体磁器組成物において、Ba、Ti、Li、
およびLnのモル比が、BaO、TiO2 、Li2 O、
およびLn2 O3 の形に換算して所定の範囲であること
を意味する。
TiO2 を1モルと(Li1/2 Ln 1/2 )TiO3 をy
モルの割合で混合し焼成して得られたものである。ここ
で、4.2≦x≦4.6であり;0<y≦0.1であ
り;Lnは、La、Nd、SmおよびPrからなる群か
ら選ばれる少なくとも1つの元素であり、好ましくは、
4.4≦x≦4.5であり;0.01≦y≦0.05で
あり;Lnは、La、Nd、SmおよびPrからなる群
から選ばれる少なくとも1つの元素である。
Oに対するモル比が所定の範囲であること、または、B
a、Ti、およびOを含むものにおいて、Ba、および
Tiのモル比が、BaO、およびTiO2 の形に換算し
て所定の範囲であることを意味する。(Li1/2 Ln
1/2 )TiO3 は、TiO2 、Li2 O、およびLn2
O3 のモル比が所定の範囲であること、または、Ti、
Li、Ln、およびOを含むものにおいて、Ti、L
i、およびLnのモル比が、TiO2 、Li2 O、およ
びLn2 O3 の形に換算して所定の範囲であることを意
味する。
温度係数が+10ppm以上になるという問題があり、
xの値が前記範囲を上回ると無負荷Q値が小さくなると
いう問題がある。yの値が前記範囲を下回ると比誘電率
が低くなり、無負荷Q値も低くなり、また、焼成密度も
低くなり焼成密度を上げようとして焼成温度を上げると
焼成物にクラックが入るという重大な欠点がある。yの
値が前記範囲を上回ると共振周波数の温度係数が10p
pm以上とプラス側に大きくなるという問題がある。
計量工程と湿式混合工程と乾燥工程と仮焼工程と粉砕工
程と成形工程と焼成工程とを含む方法により作られる
が、製造方法に限定はない。計量工程は、化学的に高純
度の、バリウム;チタン;リチウム;ランタンとネオジ
ムとサマリウムとプラセオジムとからなる群から選ばれ
る少なくとも1つの、炭酸塩、酸化物などの出発原料
(たとえば、炭酸バリウム、二酸化チタン、炭酸リチウ
ム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸
化プラセオジム)の粉末をBa・Ti・Li・La・N
d・Sm・Prが所定のモル比となるように計量する工
程である。湿式混合工程は、計量された粉末を水および
/またはアルコール(たとえば、メチルアルコール、エ
チルアルコール)などの溶媒と共に湿式混合する工程で
ある。乾燥工程は、湿式混合物から溶媒を除去して乾燥
する工程である。仮焼工程は、乾燥工程で得られた乾燥
物を空気などの酸素含有ガス雰囲気中で750〜110
0℃の温度で1〜5時間仮焼する工程である。粉砕工程
は、仮焼物を水および/またはアルコール(たとえば、
メチルアルコール、エチルアルコール)などの溶媒の存
在下で粉砕する工程である。成形工程は、粉砕物を、溶
媒を含んだまま加圧成形(圧力はたとえば800〜15
00kg/cm2 )する工程である。焼成工程は、成形物を
空気などの酸素含有ガス雰囲気中で1200〜1400
℃の温度で1〜10時間焼成する工程である。得られた
焼成物をそのまま誘電体磁器組成物としたり、あるい
は、必要に応じて焼成物の形状および大きさを適宜加工
して誘電体磁器組成物としたりすることができる。混合
や粉砕は、たとえば、樹脂ポットミル、樹脂ボールミ
ル、アルミナ製ボールミルまたはジルコニア製ボールを
使用して数時間〜数十時間程度行われる。出発原料、粉
砕物などは、得られる誘電体磁器組成物の均一性を高め
るために、たとえば、60メッシュ(タイラー標準ふる
い)通過品、好ましくは200メッシュ(タイラー標準
ふるい)通過品、より好ましくは250メッシュ(タイ
ラー標準ふるい)通過品として次の工程に供される。
め調製した、BaO−xTiO2 と(Li1/2 L
n1/2 )TiO3 とを所定の割合で混合し焼成する方法
により作られる。この方法では、たとえば、BaO−x
TiO2 仮焼粉と(Li1/2 Ln1/ 2 )TiO3 仮焼粉
とを水および/またはアルコール(たとえば、メチルア
ルコール、エチルアルコール)などの溶媒と共に粉砕し
混合する。得られた混合物を加圧成形(圧力はたとえば
800〜1500kg/cm2 )する。得られた成形物を空
気などの酸素含有ガス雰囲気中で1200〜1400℃
の温度で1〜10時間焼成する。得られた焼成物をその
まま誘電体磁器組成物としたり、あるいは、必要に応じ
て焼成物の形状および大きさを適宜加工して誘電体磁器
組成物としたりすることができる。混合や粉砕は、たと
えば、樹脂ポットミル、樹脂ボールミル、アルミナ製ボ
ールミルまたはジルコニア製ボールを使用して数時間〜
数十時間程度行われる。出発原料、粉砕物などは、得ら
れる誘電体磁器組成物の均一性を高めるために、たとえ
ば、60メッシュ(タイラー標準ふるい)通過品、好ま
しくは200メッシュ(タイラー標準ふるい)通過品、
より好ましくは250メッシュ(タイラー標準ふるい)
通過品として次の工程に供される。
合工程と乾燥工程と仮焼工程とを含む方法により作られ
る。計量工程は、化学的に高純度の、バリウム;チタン
の、炭酸塩、酸化物などの出発原料(たとえば、炭酸バ
リウム、二酸化チタン)の粉末をBa・Tiが所定のモ
ル比となるように計量する工程である。湿式混合工程
は、計量された粉末を水および/またはアルコール(た
とえば、メチルアルコール、エチルアルコール)などの
溶媒と共に湿式混合する工程である。乾燥工程は、湿式
混合物から溶媒を除去して乾燥する工程である。仮焼工
程は、乾燥工程で得られた乾燥物を空気などの酸素含有
ガス雰囲気中で750〜1100℃の温度で1〜5時間
仮焼する工程である。
程と湿式混合工程と乾燥工程と仮焼工程とを含む方法に
より作られる。計量工程は、化学的に高純度の、チタ
ン;リチウム;ランタンとネオジムとサマリウムとプラ
セオジムとからなる群から選ばれる少なくとも1つの、
炭酸塩、酸化物などの出発原料(たとえば、二酸化チタ
ン、炭酸リチウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化
サマリウム、酸化プラセオジム)の粉末をTi・Li・
La・Nd・Sm・Prが所定のモル比となるように計
量する工程である。湿式混合工程は、計量された粉末を
水および/またはアルコール(たとえば、メチルアルコ
ール、エチルアルコール)などの溶媒と共に湿式混合す
る工程である。乾燥工程は、湿式混合物から溶媒を除去
して乾燥する工程である。仮焼工程は、乾燥工程で得ら
れた乾燥物を空気などの酸素含有ガス雰囲気中で750
〜1100℃の温度で1〜5時間仮焼する工程である。
からなる群から選ばれる少なくとも2つのランタノイド
元素を含むときには、これらの出発原料粉末として、そ
れら2以上のランタノイド元素を含有するものが使用で
き、分離コストが省ける分だけ原料が安くなる。2以上
のランタノイド元素を含有する原料粉末が狙いとする組
成比に対してランタノイド元素を不足している場合に
は、不足分のランタノイド原料粉末を添加することによ
り狙いとする組成比が得られる。
器、誘電体基板、磁器コンデンサなどの誘電体として利
用可能である。
外れた比較例とを示すが、本発明は下記実施例に限定さ
れない。 (実施例1〜18および比較例1〜14)上記組成式
(1) の誘電体磁器組成物の実施例と比較例とを示す。
2 CO3 、La2 O3 、Nd2 O3、Sm2 O3 、Pr
6 O11、およびTiO2 の各粉末を所定のモル比(表1
〜2のx,y,zの値とLnの種類参照)になるように
計量した。次に、これらの粉末を樹脂のボールミルに入
れ、樹脂製ボールと純水とを加えて20時間混合した。
混合により得られたスラリーを乾燥し、乾燥物をアルミ
ナ製さやに入れて750〜〜1000℃で1〜5時間仮
焼した。仮焼物を、混合に用いたのと同じ樹脂製ボール
ミルに入れ、樹脂製ボールと純水とを加えて20時間粉
砕した。粉砕により得られたスラリーを60メッシュの
タイラー標準ふるいに通し、通過品を10mmφ金型に充
填し、100MPaの圧力でプレスし、直径10mmで厚
み6mmの円柱状の成形体を得た。この成形体を空気中で
1200〜1400℃の温度で1〜5時間焼成し焼成体
を得た。焼成体の端面をラップ加工し、誘電体円柱共振
器法による測定から共振周波数と無負荷Qと比誘電率と
を求めた。共振周波数は8〜10GHzであった。共振
周波数の温度係数は−30℃から+70℃の範囲で測定
し、次式で計算した。また、焼成体の焼結状態を目視に
より調べた。焼成体に、クラックが生じていたり(クラ
ックと表示)、大きな粒成長が起きていたり(粒成長大
と表示)するなどの異常が見られないものを良好と表示
した。
あり、f70は70℃における共振周波数であり、f-30
は−30℃における共振周波数であり、f20は20℃に
おける共振周波数である) 結果を表1〜2に示した。 (実施例19〜22)BaO−xTiO2 と(Li1/2
Ln1/2 )TiO3 (ここで、Lnは、La、Nd、S
mおよびPrからなる群から選ばれる少なくとも1つの
元素である)とを混合し焼成した場合の誘電体磁器組成
物の実施例と比較例とを示す。
TiO2 の各粉末を所定のモル比(表3のxの値参照)
になるように計量した。次に、これらの粉末を樹脂製の
ボールミルに入れ、樹脂製ボールと純水とを加えて20
時間混合した。混合により得られたスラリーを乾燥し、
乾燥物をアルミナ製さやに入れて750〜〜1000℃
で1〜5時間仮焼した。
d2 O3 、およびTiO2 の各粉末を所定のモル比にな
るように計量した。次に、これらの粉末を樹脂製のボー
ルミルに入れ、樹脂製ボールと純水とを加えて20時間
混合した。混合により得られたスラリーを乾燥し、乾燥
物をアルミナ製さやに入れて750〜〜1000℃で1
〜5時間仮焼した。
値とLnの種類参照)で、混合に用いたのと同じ樹脂製
ボールミルに入れ、樹脂製ボールと純水とを加えて20
時間粉砕し混合した。得られたスラリーを60メッシュ
のタイラー標準ふるいに通し、通過品を10mmφ金型に
充填し、100MPaの圧力でプレスし、直径10mmで
厚み6mmの円柱状の成形体を得た。この成形体を空気中
で1200〜1400℃の温度で1〜5時間焼成し焼成
体を得た。焼成体の端面をラップ加工し、誘電体円柱共
振器法による測定から共振周波数と無負荷Qと比誘電率
とを求めた。共振周波数は8〜10GHzであった。共
振周波数の温度係数は−30℃から+70℃の範囲で測
定し、上式で計算した。また、焼成体の焼結状態を目視
により調べた。焼成体に、クラックが生じていたり(ク
ラックと表示)、大きな粒成長が起きていたり(粒成長
大と表示)するなどの異常が見られないものを良好と表
示した。
元素組成の実施例5〜8のデータも表3に示した。
0の場合、比較例1〜6で示したように焼結状態が悪
く、すべてクラックを生じた。本発明で規定する範囲で
は、例えば実施例8にみるように、比誘電率は、38.
2、無負荷Q値は4350、τfは、3ppmと非常に
優れた値となり、しかも焼結状態も良好である。また、
LnをLa、Nd、Sm、Prのいずれを用いても焼結
状態は良好で電気特性も優れた値となり、特にτfは1
0ppm以下と実用上優れたものとなる。
焼粉に(Li1/2 Ln1/2 )TiO 3 (実施例ではLn
=Nd)仮焼粉を添加した方が比誘電率、無負荷Q値、
τfがさらに改善される。また、耐還元性の評価とし
て、表1〜2の実施例試料と比較例試料にCu導体の焼
成条件の1例である900℃のN2 雰囲気中で焼成を行
い、焼成前と焼成後の電気特性を比較し、また、外観の
変化を調べた。外観に異常ない場合は異常なしと表示
し、変色した場合は変色ありと表示した。結果を表4に
示した。
内の組成では、N2 雰囲気中で焼成後も電気特性は焼成
前のレベルを維持またはほぼ維持し耐還元性に優れたも
のである。
上式(1) であるので、比誘電率と無負荷Q値とが大き
く、共振周波数の温度係数の絶対値が小さく、しかも、
耐還元性が向上してCu電極形成を可能にする。本発明
の誘電体磁器組成物は、BaO−xTiO2 (ここで、
4.2≦x≦4.6である)1モルと(Li1/2 Ln
1/2 )TiO3 (ここで、Lnは、La、Nd、Smお
よびPrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素
である)yモル(ここで、0<y≦0.1である)とを
混合し焼成して得られたものであるので、比誘電率と無
負荷Q値とが大きく、共振周波数の温度係数の絶対値が
小さく、しかも、耐還元性が向上してCu電極形成を可
能にする。
Claims (2)
- 【請求項1】組成式が、 【化1】 (ここで、4.2≦x≦4.6であり;0<y≦0.1
であり;z=yであり;Lnは、La、Nd、Smおよ
びPrからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素で
ある)である誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】BaO−xTiO2 (ここで、4.2≦x
≦4.6である)1モルと(Li1/ 2 Ln1/2 )TiO
3 (ここで、Lnは、La、Nd、SmおよびPrから
なる群から選ばれる少なくとも1つの元素である)yモ
ル(ここで、0<y≦0.1である)とを混合し焼成し
て得られた誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23437095A JP3696947B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23437095A JP3696947B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0977556A true JPH0977556A (ja) | 1997-03-25 |
JP3696947B2 JP3696947B2 (ja) | 2005-09-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP (1) | JP3696947B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0873979A1 (en) * | 1997-04-24 | 1998-10-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Dielectric material and process for producing the same |
JP5651703B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2015-01-14 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミックコンデンサ |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23437095A patent/JP3696947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0873979A1 (en) * | 1997-04-24 | 1998-10-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Dielectric material and process for producing the same |
US6165927A (en) * | 1997-04-24 | 2000-12-26 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Dielectric material and process for producing the same |
JP5651703B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2015-01-14 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミックコンデンサ |
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---|---|
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