JPH1045471A - 高周波用誘電体磁器組成物 - Google Patents

高周波用誘電体磁器組成物

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JPH1045471A
JPH1045471A JP8202379A JP20237996A JPH1045471A JP H1045471 A JPH1045471 A JP H1045471A JP 8202379 A JP8202379 A JP 8202379A JP 20237996 A JP20237996 A JP 20237996A JP H1045471 A JPH1045471 A JP H1045471A
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dielectric
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high frequency
dielectric porcelain
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波領域において高い誘電率および高いQ値
をもった誘電体磁器組成物を得る。 【解決手段】金属元素として少なくともBa,Zn,N
b,Mg,W,Taを含有し、これらの金属元素のモル
比による組成式をaBaO・bZnO・cNb25
dMgO・eWO3 ・fTa2 5 と表した時、前記
a,b,c,d,e,fが、0.43≦a≦0.68、
0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.30、0<d≦
0.35、0<e≦0.35、0<f≦0.30、0.
50≦(b+d)/(c+e+f)≦1.60、a+b
+c+d+e+f=1.00を満足する複合酸化物に対
し、金属元素としてLi、またはLi及びBをそれぞれ
Li2CO3 ,B2 3 換算で0.001重量%以上、
1重量%未満の範囲で含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高周波領域において高い誘電率及び高いQ値を有
する新規な誘電体磁器組成物であって、例えば誘電体共
振器、誘電体基板、誘電体導波線路、誘電体アンテナ、
コンデンサ等に最適な誘電体磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波やミリ波等の高周波領域にお
いて、誘電体磁器は誘電体共振器やMIC用誘電体基板
等に広く利用されている。
【0003】従来より、この種の誘電体磁器としては、
例えばMgTiO3 −CaTiO3系材料がが知られて
いる。このような材料は、誘電率が20程度、1GHz
に換算したQ値が20000程度の特性を有している。
【0004】また、例えば特公昭59−48483号公
報に開示されるように、モル比による組成式をxBaO
・yZnO・zNb2 5 と表した時、0.50≦x≦
0.75、0.10≦y≦0.30、0.10≦z≦
0.30を満足するものがある。このような誘電体磁器
では,誘電率が30〜36、1GHzに換算したQ値が
36000〜39000という特性を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年で
は使用機器の多様化により使用周波数がより高くなり、
このような高周波領域での誘電特性、特に高Q値が要求
されるようになっているが、前述したような従来の誘電
体材料では今だ実用的レベルの高Q値が得られていない
のが現状であった。
【0006】従って、本発明は高周波領域において高い
Q値及び高い比誘電率を有する新規な誘電体磁器組成物
を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波用誘電体
磁器組成物は、金属元素として少なくともBa,Zn,
Nb,Mg,W,Taを含有し、これらの金属元素のモ
ル比による組成式をaBaO・bZnO・cNb2 5
・dMgO・eWO3 ・fTa2 5 と表した時、前記
a,b,c,d,e,fが、 0.43≦a≦0.68 0.01≦b≦0.30 0 ≦c≦0.30 0 <d≦0.35 0 <e≦0.35 0 ≦f≦0.30 0.50≦(b+d)/(c+e+f)≦1.60 a+b+c+d+e+f=1.00 を満足する複合酸化物に対し、金属元素としてLi、ま
たはLi及びBをそれぞれLi2 CO3 ,B2 3 換算
で0.001重量%以上、1重量%未満の範囲で含有す
ることを特徴とするものである。
【0008】本発明の誘電体磁器組成物において、Ba
Oのモル比を0.43≦a≦0.68に設定したのは、
aが0.43よりも小さく、0.68よりも大きい場合
には焼結不良となるからである。特にBaOのモル比
は、0.52≦a≦0.62とすることが好ましい。
【0009】また、ZnOのモル比を0.01≦b≦
0.30としたのは、bが0.01よりも小さい場合に
は、Q値が低下し、0.30よりも大きい場合には、焼
結不良となるからである。このZnOのモル比は、0.
08≦b≦0.21であることが望ましい。
【0010】Nb2 5 のモル比を0≦c≦0.30と
したのは、dが0.30よりも大きい場合には焼結不良
となるからである。特に、Nb2 5 のモル比は0.0
01≦c≦0.11とすることが好ましい。
【0011】MgOのモル比を0<d≦0.35とした
のは、dが0.35よりも大きい場合には焼結不良とな
るからであり、d=0ではQ値や比誘電率が低下するか
らである。このMgOのモル比は、特に、0.001≦
d≦0.150とすることが好ましい。
【0012】WO3 のモル比を0<e≦0.35とした
のは、eが0.35よりも大きい場合には焼結不良とな
るからであり、e=0ではQ値や比誘電率が低下するか
らである。特にWO3 のモル比は、0.001≦e≦
0.150とすることが好ましい。
【0013】Ta2 5 のモル比を0<f≦0.30と
したのは、fが0.30よりも大きい場合には焼結不良
となるからであり、f=0ではQ値や比誘電率が低下す
るからである。特にTa2 5 のモル比は、0.08≦
f≦0.20とすることが好ましい。
【0014】また、0.50≦(b+d)/(c+e+
f)≦1.60としたのは、この範囲外ではQ値が低下
したり、焼結不良となるからである。
【0015】さらに、金属元素としてLi、またはLi
及びBをそれぞれLi2 CO3 ,B2 3 換算で0.0
01重量%以上、1重量%未満の範囲で含有させたの
は、0.001重量%未満であると焼結しにくく、1重
量%以上ではQ値が低下するからである。特に0.01
〜0.6重量%の範囲とすることが好ましい。なお、上
記LiやBは焼成過程で蒸発することがあるが、最終的
な焼結体における含有量が上記範囲内となっていれば良
い。
【0016】したがって、本発明の高周波用誘電体磁器
組成物は、組成式をaBaO・bZnO・cNb2 5
・dMgO・eWO3 ・fTa2 5 と表した時、前記
a,b,c,d,e,fが、 0.52 ≦a≦0.62 0.08 ≦b≦0.21 0.001≦c≦0.11 0.001≦d≦0.150 0.001≦e≦0.150 0.08 ≦f≦0.20 0.50 ≦(b+d)/(c+e+f)≦1.60 a+b+c+d+e+f=1.00 を満足する複合酸化物に対し、金属元素としてLi、ま
たはLi及びBをそれぞれLi2 CO3 ,B2 3 換算
で0.01〜0.6重量%含有することが望ましい。
【0017】また、本発明の誘電体材料は、Ba,Z
n,Nb,Mg,W,Taを含有し、さらにLi、又は
Li及びBのうち少なくとも一種を含有する複合酸化物
であり、主にペロブスカイト型結晶相からなるものであ
って、他にペロブスカイト型結晶相以外のものを含んで
も良い。このような結晶を有する材料は、それ自体焼結
体等の多結晶体或いは単結晶体のいずれかの形態でも良
い。本発明の誘電体磁器中にペロブスカイト型結晶相以
外のものを含む場合は、X線回折により同定されるペロ
ブスカイト型結晶相の主ピークに対するペロブスカイト
型結晶相以外の結晶相の主ピーク強度比は10%以下で
あることが望ましい。
【0018】本発明に基づき磁器を作製する方法として
は、例えばBa,Zn,Nb,Mg,W,Taの酸化物
あるいは焼成により酸化物を生成する炭酸塩、硝酸塩等
の金属塩を原料として用い、これらを前述した範囲にな
るように秤量した後、ボールミルで湿式粉砕し、脱水乾
燥する。この後、混合物を500〜1500℃で0.1
〜100時間仮焼処理し、仮焼物及び前述の範囲となる
Li、またはLi及びBの酸化物の少なくとも一種以上
をボールミルに入れ、溶媒及び有機バインダーとともに
混合粉砕し、造粒あるいは整粒する。
【0019】そして、例えば、所定の圧力でプレス成形
して所定の形状に成形し、酸素を1体積%以上含有する
雰囲気中において1100〜1750℃で0.1〜20
0時間焼成することにより、本発明の誘電体磁器を得る
ことができる。なお、Li、またはLi及びBの酸化物
のうち少なくとも一種は、仮焼前及び/又は仮焼後に添
加すれば良い。
【0020】
【実施例】実施例1 原料として純度99%以上のBaCO3 ,ZnO,Nb
2 5 ,MgCO3 ,WO3 及びTa2 5 の粉末を用
いて、これらを表1〜3に示す割合に秤量し、これをゴ
ムで内張りしたボールミルに水とともに入れ、直径10
mmのZrO2ボールを用いて湿式混合した。次いで、
この混合物を脱水、乾燥した後、1200℃で2時間仮
焼し、当該仮焼物に純度95%以上のLi、またはLi
およびBの化合物を表1〜3の含有量となるように添加
し、ボールミルに水、有機バインダーと共に入れ、湿式
粉砕した。
【0021】その後、この粉砕物を乾燥した後、50番
メッシュの網を通して造粒し、得られた粉末を1ton
/cm2 の圧力で12mmφ×8mmの寸法からなる円
板状に成形した。さらに、この円板を大気中において1
300〜1550℃で焼成して磁器試料を得た。この磁
器試料を加工して8mmφ×5mmの寸法からなる円柱
を得た。
【0022】かくして得られた磁器試料について、周波
数6〜10GHzにおける比誘電率(εr )、Q値を誘
電体共振器法で測定し、また25℃から85℃までの温
度範囲における共振周波数の温度変化を測定し、共振周
波数の温度係数(τf )を計算した。Q値はマイクロ波
誘電体において一般に成立するQ値×測定周波数f=一
定の関係から1GHzでのQ値に換算した。それらの結
果を表1〜3に示した。
【0023】表1〜3によれば、配合組成が本発明の範
囲を逸脱する試料No.27及びNo.66〜79は焼
結不良を生じたり、比誘電率やQ値が低くなった。
【0024】これに対して、本発明の試料No.1〜2
6、28〜65は、比誘電率19〜38、Q値5000
0〜230000、共振周波数の温度係数τf が−42
〜+30ppm/℃が達成された。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、高
周波領域において高い誘電率および高いQ値を得ること
ができる。それにより、マイクロ波やミリ波領域におい
て使用される共振器結用材料やMIC用誘電体基板材
料、誘電体導波線路、誘電体アンテナ、その他の各種電
子部品等に充分適用することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属元素として少なくともBa,Zn,N
    b,Mg,W,Taを含有し、これらの金属元素のモル
    比による組成式をaBaO・bZnO・cNb2 5
    dMgO・eWO3 ・fTa2 5 と表した時、前記
    a,b,c,d,e,fが、 0.43≦a≦0.68 0.01≦b≦0.30 0 ≦c≦0.30 0 <d≦0.35 0 <e≦0.35 0 <f≦0.30 0.50≦(b+d)/(c+e+f)≦1.60 a+b+c+d+e+f=1.00 を満足する複合酸化物に対し、金属元素としてLi、ま
    たはLi及びBをそれぞれLi2 CO3 ,B2 3 換算
    で0.001重量%以上、1重量%未満の範囲で含有す
    ることを特徴とする高周波用誘電体磁器組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1277713A1 (en) * 2001-07-16 2003-01-22 NGK Spark Plug Company Limited Dielectric ceramic material comprising Ba, Nb, Ta and at least one of Zn and Co and and least one of K, Na and Li

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1277713A1 (en) * 2001-07-16 2003-01-22 NGK Spark Plug Company Limited Dielectric ceramic material comprising Ba, Nb, Ta and at least one of Zn and Co and and least one of K, Na and Li
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