JPH10188675A - マイクロ波誘電体磁器組成物 - Google Patents
マイクロ波誘電体磁器組成物Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比誘電率（ε）特性にすぐれ、高いＱｆ値を
有し、共振周波数の温度係数の調整が容易に実現でき、
キャビティーの材質が鉄や銅などの共振周波数の温度係
数の大きなフィルターに最適なマイクロ波誘電体磁器組
成物の提供。 【解決手段】 ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｓｍ2Ｏ3
系セラミックスにおいて、Ｎｄ2Ｏ3の一部をＢｉ2Ｏ3と
置換し、さらにＮｄ2Ｏ3の一部をＬｎ2Ｏ3（但しＬｎ＝
Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ）と置換し、さらに前記の置換したＬ
ｎ2Ｏ3の一部をＥｕ2Ｏ3と置換することにより、ε＝８
２．５〜９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、
τｆ＝１０〜−〜２０ｐｐｍ／℃までに改善でき、これ
により種々の材質および大きさの共振キャビティーに良
好な電気特性を供給することができる。
有し、共振周波数の温度係数の調整が容易に実現でき、
キャビティーの材質が鉄や銅などの共振周波数の温度係
数の大きなフィルターに最適なマイクロ波誘電体磁器組
成物の提供。 【解決手段】 ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｓｍ2Ｏ3
系セラミックスにおいて、Ｎｄ2Ｏ3の一部をＢｉ2Ｏ3と
置換し、さらにＮｄ2Ｏ3の一部をＬｎ2Ｏ3（但しＬｎ＝
Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ）と置換し、さらに前記の置換したＬ
ｎ2Ｏ3の一部をＥｕ2Ｏ3と置換することにより、ε＝８
２．５〜９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、
τｆ＝１０〜−〜２０ｐｐｍ／℃までに改善でき、これ
により種々の材質および大きさの共振キャビティーに良
好な電気特性を供給することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＢａ、Ｔｉ、Ｓ
ｍ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＢｉおよびＯ2からなる
主要組成にＥｕ2Ｏ3を添加含有させて、ε＝８２．５〜
９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、τｆ＝１
０〜−２０ｐｐｍ／℃の特性を有し、誘電体共振器材料
およびその周波数調整棒に使用できる誘電体磁器組成物
に関する。
ｍ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、ＢｉおよびＯ2からなる
主要組成にＥｕ2Ｏ3を添加含有させて、ε＝８２．５〜
９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、τｆ＝１
０〜−２０ｐｐｍ／℃の特性を有し、誘電体共振器材料
およびその周波数調整棒に使用できる誘電体磁器組成物
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ニューメディアの発達にともない
電子技術分野において、小型化、デジタル化が急速に進
められ、特に、衛星通信、自動車電話、携帯電話などの
マイクロ波を用いた通信技術では、部品の小型化、高信
頼性が高度に要求されている。
電子技術分野において、小型化、デジタル化が急速に進
められ、特に、衛星通信、自動車電話、携帯電話などの
マイクロ波を用いた通信技術では、部品の小型化、高信
頼性が高度に要求されている。
【０００３】従来のマイクロ波回路では、空胴共振器や
導波管がフィルターや伝送線路として用いられていたた
め、上記小型化、高信頼性の障害となっていた。すなわ
ち、空胴共振器や導波管は、基本的には電波の伝搬媒体
として空気あるいは真空の安定性を利用しているもので
あり、上記マイクロ波回路部分を小型化するには、空気
あるいは真空の誘電率に比べて大きな誘電率を有し、か
つ空気や真空と同様に温度などに対しては高安定性を有
する伝搬媒体を利用すればよく、この場合、マイクロ波
の伝搬波長は媒体中で、１／√（εｒ）（但しεｒ：比
誘電率）となるため、共振波長も、１／√（εｒ）とな
り、小型化が達成できる。
導波管がフィルターや伝送線路として用いられていたた
め、上記小型化、高信頼性の障害となっていた。すなわ
ち、空胴共振器や導波管は、基本的には電波の伝搬媒体
として空気あるいは真空の安定性を利用しているもので
あり、上記マイクロ波回路部分を小型化するには、空気
あるいは真空の誘電率に比べて大きな誘電率を有し、か
つ空気や真空と同様に温度などに対しては高安定性を有
する伝搬媒体を利用すればよく、この場合、マイクロ波
の伝搬波長は媒体中で、１／√（εｒ）（但しεｒ：比
誘電率）となるため、共振波長も、１／√（εｒ）とな
り、小型化が達成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波誘電
体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−
Ｂｉ2Ｏ3系セラミックス（特開昭５６−１０２００３
号）、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｓｍ2Ｏ3−ＣｅＯ2−Ｂｉ2Ｏ3
系セラミックス（特開昭６２−１８７１６２号）が提案
されているが、これらの材料はマイクロ波通信用誘電体
としてはＱｆ値が４０００〜６５００と低く、またさま
ざまなキャビティーに対し、周波数の温度特性の調整が
容易でない問題があった。
体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−
Ｂｉ2Ｏ3系セラミックス（特開昭５６−１０２００３
号）、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｓｍ2Ｏ3−ＣｅＯ2−Ｂｉ2Ｏ3
系セラミックス（特開昭６２−１８７１６２号）が提案
されているが、これらの材料はマイクロ波通信用誘電体
としてはＱｆ値が４０００〜６５００と低く、またさま
ざまなキャビティーに対し、周波数の温度特性の調整が
容易でない問題があった。
【０００５】また、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｌｎ2Ｏ3系セラ
ミックス（但しＬｎ2Ｏ3はＮｄ2Ｏ3やＰｒ6Ｏ11のもの
にＣｒ2Ｏ3を添加）（特開平７−１６９３２６号）は、
比誘電率（ε）は９１〜９３の値を有するが、Ｑ値が５
７００〜６０００と低く、共振周波数の温度係数τｆも
６〜９ｐｐｍ／℃であり、キャビティーの材質が鉄や銅
などの共振周波数の温度係数の大きなフィルターには使
用できない問題があった。
ミックス（但しＬｎ2Ｏ3はＮｄ2Ｏ3やＰｒ6Ｏ11のもの
にＣｒ2Ｏ3を添加）（特開平７−１６９３２６号）は、
比誘電率（ε）は９１〜９３の値を有するが、Ｑ値が５
７００〜６０００と低く、共振周波数の温度係数τｆも
６〜９ｐｐｍ／℃であり、キャビティーの材質が鉄や銅
などの共振周波数の温度係数の大きなフィルターには使
用できない問題があった。
【０００６】この発明は、従来のマイクロ波誘電体磁器
組成物の問題を解消し、比誘電率（ε）特性にすぐれ、
高いＱｆ値を有し、共振周波数の温度係数の調整が容易
に実現でき、キャビティーの材質が鉄や銅などの共振周
波数の温度係数の大きなフィルターに最適なマイクロ波
誘電体磁器組成物の提供を目的としている。
組成物の問題を解消し、比誘電率（ε）特性にすぐれ、
高いＱｆ値を有し、共振周波数の温度係数の調整が容易
に実現でき、キャビティーの材質が鉄や銅などの共振周
波数の温度係数の大きなフィルターに最適なマイクロ波
誘電体磁器組成物の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは、Ｑｆ値が高
く温度特性の改善向上を図ったマイクロ波誘電体磁器組
成物の提供を目的に、磁器組成物について種々研究した
結果、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｓｍ2Ｏ3系セラミ
ックスにおいて、Ｎｄ2Ｏ3の一部をＢｉ2Ｏ3と置換し、
さらにＮｄ2Ｏ3の一部をＬｎ2Ｏ3（但しＬｎ＝Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ）と置換することにより、ε＝８８．５〜９
２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、τｆ＝３〜
−１０ｐｐｍ／℃の特性が得られことを知見した。
く温度特性の改善向上を図ったマイクロ波誘電体磁器組
成物の提供を目的に、磁器組成物について種々研究した
結果、ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｓｍ2Ｏ3系セラミ
ックスにおいて、Ｎｄ2Ｏ3の一部をＢｉ2Ｏ3と置換し、
さらにＮｄ2Ｏ3の一部をＬｎ2Ｏ3（但しＬｎ＝Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ）と置換することにより、ε＝８８．５〜９
２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、τｆ＝３〜
−１０ｐｐｍ／℃の特性が得られことを知見した。
【０００８】さらに、前記の置換したＬｎ2Ｏ3の一部を
Ｅｕ2Ｏ3と置換することにより、共振周波数の温度係数
τｆを１０〜−２０ｐｐｍ／℃までに改善提供できるこ
とを知見し、さらに、前記材料を大気中で焼結してもよ
いが、酸素８０％以上含有の雰囲気で焼結することによ
り、前記Ｑｆ値やτｆ値の良好な特性を備えた上で、周
波数の温度特性εが８２．５〜９２．５に向上すること
を知見し、この発明を完成した。
Ｅｕ2Ｏ3と置換することにより、共振周波数の温度係数
τｆを１０〜−２０ｐｐｍ／℃までに改善提供できるこ
とを知見し、さらに、前記材料を大気中で焼結してもよ
いが、酸素８０％以上含有の雰囲気で焼結することによ
り、前記Ｑｆ値やτｆ値の良好な特性を備えた上で、周
波数の温度特性εが８２．５〜９２．５に向上すること
を知見し、この発明を完成した。
【０００９】すなわち、この発明は、組成式が、Ｂａ
6-3x・｛Ｓｍ1-y・（Ｎｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝
8+2x・Ｔｉ18Ｏ54（但しＬｎ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，）で
表され、組成式のｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｖ値が下記値を満足
することを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物であ
る。 ０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜
０．４、０＜ｗ≦１あるいは０＜ｗ≦１、０＜ｖ≦１
6-3x・｛Ｓｍ1-y・（Ｎｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝
8+2x・Ｔｉ18Ｏ54（但しＬｎ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，）で
表され、組成式のｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｖ値が下記値を満足
することを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物であ
る。 ０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜
０．４、０＜ｗ≦１あるいは０＜ｗ≦１、０＜ｖ≦１
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明における組成の限定理由
を説明する。組成式が、Ｂａ6-3x・｛Ｓｍ1-y・（Ｎｄ
1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ18Ｏ54の誘電
体磁器組成物において、ｘが０．５未満では誘電体のＱ
値が低下し、又０．８を越えると誘電率が低下するので
好ましくない。また、ｙが０．３未満では誘電率の低下
を招来し、０．５を越えるとＱ値の低下するので好まし
くない。さらに、ｚが０．４を越えるとＱ値が著しく低
下するため好ましくない。
を説明する。組成式が、Ｂａ6-3x・｛Ｓｍ1-y・（Ｎｄ
1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ18Ｏ54の誘電
体磁器組成物において、ｘが０．５未満では誘電体のＱ
値が低下し、又０．８を越えると誘電率が低下するので
好ましくない。また、ｙが０．３未満では誘電率の低下
を招来し、０．５を越えるとＱ値の低下するので好まし
くない。さらに、ｚが０．４を越えるとＱ値が著しく低
下するため好ましくない。
【００１１】また、前記組成式において、ｗ、ｖがとも
に０の場合は誘電率が低くなり、更に温度特性が負にな
るため、Ｅｕ添加によっても温度特性をコントロールす
ることができないため、ｗ、ｖが共に０でない方が好ま
しく、少なくともｗ、ｖのどちらか一方が正の値である
ことが好ましい。
に０の場合は誘電率が低くなり、更に温度特性が負にな
るため、Ｅｕ添加によっても温度特性をコントロールす
ることができないため、ｗ、ｖが共に０でない方が好ま
しく、少なくともｗ、ｖのどちらか一方が正の値である
ことが好ましい。
【００１２】この発明の誘電体磁器組成物の特性はε＝
８２．５〜９２．５、周波数の温度特性は１０〜−２０
ｐｐｍ／℃間で連続して変えることができ、これにより
さまざまな材質及び大きさの共振キャビティーに良好な
電気特性を供給することができる。
８２．５〜９２．５、周波数の温度特性は１０〜−２０
ｐｐｍ／℃間で連続して変えることができ、これにより
さまざまな材質及び大きさの共振キャビティーに良好な
電気特性を供給することができる。
【００１３】
実施例１ 粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ
3、Ｌａ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を、Ｂａ6-3x・｛Ｓ
ｍ1-y・（Ｎｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ
18Ｏ54組成式で、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．
１、ｖ＝（０．４５、０．４、０．３５、０．３、０．
２５、０）、ｗ＝（０．０５、０．１、０．１５、０．
２、０．２５、０．５）となる如く、配合混合後、加圧
力１．５Ｔ／ｃｍ2にて成形後、空気中及び１００％Ｏ2
雰囲気中で１３７０℃にて３時間焼結して、誘電体セラ
ミックスを作成し、４．７ＧＨｚ帯の共振器として、表
１に示す特性を得た。
3、Ｌａ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を、Ｂａ6-3x・｛Ｓ
ｍ1-y・（Ｎｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ
18Ｏ54組成式で、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．
１、ｖ＝（０．４５、０．４、０．３５、０．３、０．
２５、０）、ｗ＝（０．０５、０．１、０．１５、０．
２、０．２５、０．５）となる如く、配合混合後、加圧
力１．５Ｔ／ｃｍ2にて成形後、空気中及び１００％Ｏ2
雰囲気中で１３７０℃にて３時間焼結して、誘電体セラ
ミックスを作成し、４．７ＧＨｚ帯の共振器として、表
１に示す特性を得た。
【００１４】実施例２ 粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ
3、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を、実施例１と同一の
組成式で、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、ｖ＝
（０．４５、０．４、０．３５、０．３、０）、ｗ＝
（０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．５）とな
る如く、配合混合後、実施例１と同一の製造条件にて誘
電体セラミックスを作成し、４．７ＧＨｚ帯の共振器と
して、表２に示す特性を得た。
3、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を、実施例１と同一の
組成式で、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、ｖ＝
（０．４５、０．４、０．３５、０．３、０）、ｗ＝
（０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．５）とな
る如く、配合混合後、実施例１と同一の製造条件にて誘
電体セラミックスを作成し、４．７ＧＨｚ帯の共振器と
して、表２に示す特性を得た。
【００１５】実施例３ 粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ
3、Ｐｒ2Ｏ11、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を、実施例１と同一
の組成式で、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、ｖ
＝（０．４５、０．４、０．３５、０．３、０）、ｗ＝
（０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．５）とな
る如く、配合混合後、実施例１と同一の製造条件にて誘
電体セラミックスを作成し、４．７ＧＨｚ帯の共振器と
して、表３に示す特性を得た。
3、Ｐｒ2Ｏ11、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末を、実施例１と同一
の組成式で、ｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．１、ｖ
＝（０．４５、０．４、０．３５、０．３、０）、ｗ＝
（０．０５、０．１、０．１５、０．２、０．５）とな
る如く、配合混合後、実施例１と同一の製造条件にて誘
電体セラミックスを作成し、４．７ＧＨｚ帯の共振器と
して、表３に示す特性を得た。
【００１６】比較例 粒度１μｍ以下のＢａＯ、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ
3、Ｌａ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末をＢａ6-3x・｛Ｓｍ
1-y・（Ｎｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ18
Ｏ54組成式においてｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．
１、ｖ＝０、ｗ＝０の組成になる如く配合混合した後、
実施例と同一条件にて製造して得られた誘電体セラミッ
クスを作成し、実施例と同一の共振器を用いて特性を調
査して、表１に表す。又、前記組成式において、ｘ＝
０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０、ｖ＝１、Ｌｎ＝Ｌａの組
成の誘電体セラミックスを実施例と同一条件にて作成
し、その特性を表１に表す。
3、Ｌａ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2粉末をＢａ6-3x・｛Ｓｍ
1-y・（Ｎｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ18
Ｏ54組成式においてｘ＝０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０．
１、ｖ＝０、ｗ＝０の組成になる如く配合混合した後、
実施例と同一条件にて製造して得られた誘電体セラミッ
クスを作成し、実施例と同一の共振器を用いて特性を調
査して、表１に表す。又、前記組成式において、ｘ＝
０．７、ｙ＝０．４、ｚ＝０、ｖ＝１、Ｌｎ＝Ｌａの組
成の誘電体セラミックスを実施例と同一条件にて作成
し、その特性を表１に表す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】ＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｓｍ2Ｏ3
系セラミックスにおいて、Ｎｄ2Ｏ3の一部をＢｉ2Ｏ3と
置換し、さらにＮｄ2Ｏ3の一部をＬｎ2Ｏ3（但しＬｎ＝
Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ）と置換することにより、ε＝８８．
５〜９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、τｆ
＝３〜−１０ｐｐｍ／℃の特性が得られた。また、Ｌｎ
2Ｏ3の代わりにＥｕ2Ｏ3にて置換することにより、ε＝
８５、Ｑｆ＝６０００ＧＨｚ、τｆ＝−１．５ｐｐｍ／
℃の特性を持つ誘電体を得ることができる。更に、前記
の２つの効果を併合することにより、すなわち置換した
Ｌｎ2Ｏ3の一部をＥｕ2Ｏ3と置換することにより、ε＝
８２．５〜９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨ
ｚ、τｆ＝１０〜−〜２０ｐｐｍ／℃までに改善でき、
これにより種々の材質および大きさの共振キャビティー
に良好な電気特性を供給することができる。
系セラミックスにおいて、Ｎｄ2Ｏ3の一部をＢｉ2Ｏ3と
置換し、さらにＮｄ2Ｏ3の一部をＬｎ2Ｏ3（但しＬｎ＝
Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ）と置換することにより、ε＝８８．
５〜９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨｚ、τｆ
＝３〜−１０ｐｐｍ／℃の特性が得られた。また、Ｌｎ
2Ｏ3の代わりにＥｕ2Ｏ3にて置換することにより、ε＝
８５、Ｑｆ＝６０００ＧＨｚ、τｆ＝−１．５ｐｐｍ／
℃の特性を持つ誘電体を得ることができる。更に、前記
の２つの効果を併合することにより、すなわち置換した
Ｌｎ2Ｏ3の一部をＥｕ2Ｏ3と置換することにより、ε＝
８２．５〜９２．５、Ｑｆ＝６０００〜７３００ＧＨ
ｚ、τｆ＝１０〜−〜２０ｐｐｍ／℃までに改善でき、
これにより種々の材質および大きさの共振キャビティー
に良好な電気特性を供給することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 組成式が、Ｂａ6-3x・｛Ｓｍ1-y・（Ｎ
ｄ1-wＥｕw）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ18Ｏ54で表され、組
成式のｘ、ｙ、ｚ、ｗ値が下記値を満足することを特徴
とするマイクロ波誘電体磁器組成物。 ０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜
０．４、０＜ｗ≦１、 - 【請求項２】 組成式が、Ｂａ6-3x・｛Ｓｍ1-y・（Ｎ
ｄ1-w-vＥｕwＬｎv）y-zＢｉz｝8+2x・Ｔｉ18Ｏ54（但
しＬｎ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ）で表され、組成式のｘ、
ｙ、ｚ、ｗ、ｖ値が下記値を満足することを特徴とする
マイクロ波誘電体磁器組成物。 ０．５＜ｘ＜０．８、０．３＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜
０．４、０＜ｗ≦１、０＜ｖ≦１
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