JPH11260149A - カルシウムニオブ酸塩とカルシウムタンタル酸塩との二成分系を含有する低温度係数誘電材 - Google Patents
カルシウムニオブ酸塩とカルシウムタンタル酸塩との二成分系を含有する低温度係数誘電材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＣＫが低く比誘電率が高い優れた特性を有
する誘電材料を提供する。 【解決手段】 Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7を含み、比誘電率
が高く、かつ、比誘電率の温度係数（ＴＣＫ）が低い誘
電材である。好適には、この組成におけるｘは、０．２
０≦ｘ≦１．２０、更に好適には０．３２≦ｘ≦０．４
０であり、特に好適には、ｘは０．３６である。好適実
施形態では、ｘは約０．３６、比誘電率は約３０で、Ｔ
ＣＫは、約２ｐｐｍ／℃で、多結晶セラミックの１ＭＨ
ｚにおけるＱ値は、約５０００である。この誘電材は、
特に、マイクロ波通信用に好適である。
する誘電材料を提供する。 【解決手段】 Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7を含み、比誘電率
が高く、かつ、比誘電率の温度係数（ＴＣＫ）が低い誘
電材である。好適には、この組成におけるｘは、０．２
０≦ｘ≦１．２０、更に好適には０．３２≦ｘ≦０．４
０であり、特に好適には、ｘは０．３６である。好適実
施形態では、ｘは約０．３６、比誘電率は約３０で、Ｔ
ＣＫは、約２ｐｐｍ／℃で、多結晶セラミックの１ＭＨ
ｚにおけるＱ値は、約５０００である。この誘電材は、
特に、マイクロ波通信用に好適である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、比誘電率（Ｋｓ）
が高く、かつ比誘電率の温度係数（low temperature co
efficients of dielectric constants:TCKs）が比較的
小さい誘電材に関する。特に、本発明は、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ
7とＣａ2Ｎｂ2Ｏ7との二成分系を含んだ誘電材に関す
る。
が高く、かつ比誘電率の温度係数（low temperature co
efficients of dielectric constants:TCKs）が比較的
小さい誘電材に関する。特に、本発明は、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ
7とＣａ2Ｎｂ2Ｏ7との二成分系を含んだ誘電材に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐熱性が高い回路が必要なシステ
ム、例えば、電波通信システムで用いられる共振器やフ
ィルターにおいては、比誘電率が高く、かつ比誘電率の
温度係数（TCKs）が小さい材質が特に好ましい。Ｂａ2
Ｔｉ9Ｏ20、Ｂａ6-3xＬｎ8+2xＴｉ18Ｏ54、及びＺｒ
（Ｔｉ1-xＳｎx）Ｏ4は、現在、マイクロ波通信システ
ムデバイスで使用されるマクロスコープ（macroscopi
c）誘電体コンポーネントに用いられている。
ム、例えば、電波通信システムで用いられる共振器やフ
ィルターにおいては、比誘電率が高く、かつ比誘電率の
温度係数（TCKs）が小さい材質が特に好ましい。Ｂａ2
Ｔｉ9Ｏ20、Ｂａ6-3xＬｎ8+2xＴｉ18Ｏ54、及びＺｒ
（Ｔｉ1-xＳｎx）Ｏ4は、現在、マイクロ波通信システ
ムデバイスで使用されるマクロスコープ（macroscopi
c）誘電体コンポーネントに用いられている。
【０００３】この点は、１９９４年に、オブライアン、
トンプソン、プロアードの各氏により、アメリカンセラ
ミックソサエティに発表されている[H.M.O'Bryan, J.Th
ompson and J.K. Plourde, J. AM. CERAM., Soc. 57 45
0 (1974)]。また、ネガス、イーガー、ベル、コートの
各氏により、１９９３年に、アメリカンセラミックソサ
エティに発表されている[T.Negas, G, Yeager, S.Bell
and N. Coats, AM. CERAM., Soc. Bull. 72 80 (199
3)]。更に、ニシガキ、カトウ、ヤノ、カミムラによ
り、１９８７年に、セラミックブレティンにも発表がな
されている[S. Nishigaki, H. Kato, S. Yano, and R.
Kamimura, CERAMIC BULLETIN 66 1405 (1987)]。更にま
た、ネガス、デイビスにより、１９９３年に、「ワイヤ
レス通信用の材料及び方法」というタイトルで発表がな
されている[T.Negas and P. Davis, "Materials and Pr
ocesses for Wireless Communications" CERAMIC TRANS
ACTIONS,53(1993)]。更にまた、クリストファーソン、
デイビス、ウェイにより、１９９４年に、アメリカンセ
ラミックソサエティに発表がなされている[R. Christof
fersen, P.K. Davies and X, Wei, J.AM. CERAM. Soc.
77 1441(1994)]。
トンプソン、プロアードの各氏により、アメリカンセラ
ミックソサエティに発表されている[H.M.O'Bryan, J.Th
ompson and J.K. Plourde, J. AM. CERAM., Soc. 57 45
0 (1974)]。また、ネガス、イーガー、ベル、コートの
各氏により、１９９３年に、アメリカンセラミックソサ
エティに発表されている[T.Negas, G, Yeager, S.Bell
and N. Coats, AM. CERAM., Soc. Bull. 72 80 (199
3)]。更に、ニシガキ、カトウ、ヤノ、カミムラによ
り、１９８７年に、セラミックブレティンにも発表がな
されている[S. Nishigaki, H. Kato, S. Yano, and R.
Kamimura, CERAMIC BULLETIN 66 1405 (1987)]。更にま
た、ネガス、デイビスにより、１９９３年に、「ワイヤ
レス通信用の材料及び方法」というタイトルで発表がな
されている[T.Negas and P. Davis, "Materials and Pr
ocesses for Wireless Communications" CERAMIC TRANS
ACTIONS,53(1993)]。更にまた、クリストファーソン、
デイビス、ウェイにより、１９９４年に、アメリカンセ
ラミックソサエティに発表がなされている[R. Christof
fersen, P.K. Davies and X, Wei, J.AM. CERAM. Soc.
77 1441(1994)]。
【０００４】酸化バリウムと二酸化チタンとを主成分と
する、マイクロ波共振器に用いられる誘電材は、１９９
４年にアベ等に付与された「マイクロ波用の誘電共振器
又はフィルター、及びその製造方法（Dielectric Reson
ator or Filter for Micfrowave Application, and Met
hod of Producing the Dielectric of Filter）」とい
うタイトルの米国特許第５，３３２，９８４号に記載さ
れており、この特許は、参照として本願に包含される。
する、マイクロ波共振器に用いられる誘電材は、１９９
４年にアベ等に付与された「マイクロ波用の誘電共振器
又はフィルター、及びその製造方法（Dielectric Reson
ator or Filter for Micfrowave Application, and Met
hod of Producing the Dielectric of Filter）」とい
うタイトルの米国特許第５，３３２，９８４号に記載さ
れており、この特許は、参照として本願に包含される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの材料［Ｂａ2
Ｔｉ9Ｏ20、Ｂａ6-3xＬｎ8+2xＴｉ18Ｏ54、及びＺｒ
（Ｔｉ1-xＳｎx）Ｏ4］は、比誘電率（Ｋ）が約３０〜
９０、比誘電率の温度係数（ＴＣＫ）が約０〜２０ｐｐ
ｍ／℃以上となっていると報告されている。しかし、Ｔ
ＣＫが低いという特性は、比誘電率が２５以上の非常に
限られた種類のセラミックにしかみられなかった。従っ
て、この技術分野では、ＴＣＫが低く、比誘電率が高い
という優れた特性が期待できる材料を提供することが求
められている。そこで、本発明は、これらの要求を満た
すことを目的とする。更なる利点は、以下に示す詳細な
説明を参酌することで、より明瞭とされる。
Ｔｉ9Ｏ20、Ｂａ6-3xＬｎ8+2xＴｉ18Ｏ54、及びＺｒ
（Ｔｉ1-xＳｎx）Ｏ4］は、比誘電率（Ｋ）が約３０〜
９０、比誘電率の温度係数（ＴＣＫ）が約０〜２０ｐｐ
ｍ／℃以上となっていると報告されている。しかし、Ｔ
ＣＫが低いという特性は、比誘電率が２５以上の非常に
限られた種類のセラミックにしかみられなかった。従っ
て、この技術分野では、ＴＣＫが低く、比誘電率が高い
という優れた特性が期待できる材料を提供することが求
められている。そこで、本発明は、これらの要求を満た
すことを目的とする。更なる利点は、以下に示す詳細な
説明を参酌することで、より明瞭とされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願出願人は、Ｃａ2Ｔ
ａ2Ｏ7−Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7との二成分系のバルク多結晶質
セラミックは、比較的比誘電率が高く、かつ、比誘電率
の温度係数（ＴＣＫ）が低いことから、有用な誘電特性
を示すことを見いだした。この二成分系には、Ｃａ2Ｔ
ａ2-xＮｂxＯ7が含まれ、好ましくは０．２０≦ｘ≦
１．２０、より好ましくは０．３２≦ｘ≦０．４０、特
に好ましくは、ｘ≒０．３６である組成物とする。ｘが
ほぼ０．３６である好適実施形態では、比誘電率は約３
０で、ＴＣＫは約２ｐｐｍ／℃、及び１ＭＨｚにおける
多結晶質セラミックのＱ値は、約５０００である。
ａ2Ｏ7−Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7との二成分系のバルク多結晶質
セラミックは、比較的比誘電率が高く、かつ、比誘電率
の温度係数（ＴＣＫ）が低いことから、有用な誘電特性
を示すことを見いだした。この二成分系には、Ｃａ2Ｔ
ａ2-xＮｂxＯ7が含まれ、好ましくは０．２０≦ｘ≦
１．２０、より好ましくは０．３２≦ｘ≦０．４０、特
に好ましくは、ｘ≒０．３６である組成物とする。ｘが
ほぼ０．３６である好適実施形態では、比誘電率は約３
０で、ＴＣＫは約２ｐｐｍ／℃、及び１ＭＨｚにおける
多結晶質セラミックのＱ値は、約５０００である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、これらの図面は、あ
くまでも例示のためのものであり、本発明の範囲を限定
するものではない。
施の形態を詳細に説明する。なお、これらの図面は、あ
くまでも例示のためのものであり、本発明の範囲を限定
するものではない。
【０００８】本発明に係る誘電材は、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7と
Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7との二成分組成物を含む。Ｃａ2Ｔａ
2Ｏ7、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7の各純物質の比誘電率はともに約
２５であるが、ＴＣＫの値が、それぞれ正あるいは負に
絶対値が大きくなっている。特に、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7のＴ
ＣＫは、約−４５０ｐｐｍ／℃、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7のＴＣ
Ｋは、約＋２５０ｐｐｍ／℃である。
Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7との二成分組成物を含む。Ｃａ2Ｔａ
2Ｏ7、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7の各純物質の比誘電率はともに約
２５であるが、ＴＣＫの値が、それぞれ正あるいは負に
絶対値が大きくなっている。特に、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7のＴ
ＣＫは、約−４５０ｐｐｍ／℃、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7のＴＣ
Ｋは、約＋２５０ｐｐｍ／℃である。
【０００９】本願出願人は、これらの材質の混合物を含
有した二成分系、特に、Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7を含有し
たものは、比誘電率が比較的高く、かつ、ＴＣＫが低い
ことを見いだした。好適には、０．２≦ｘ≦１．２０、
より好適には０．３２≦ｘ≦０．４０であり、更に、ｘ
が０．３６である組成物が特に好適である。以下、３つ
の構成によって議論を展開する。まず、パートＡでは、
上述の誘電材のマイクロ波フィルターへの使用に関して
本発明を説明する。次に、パートＢでは、上述の誘電材
の調製方法を説明する。更に、パートＣでは、上述の誘
電材の特性及び好適組成を説明する。
有した二成分系、特に、Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7を含有し
たものは、比誘電率が比較的高く、かつ、ＴＣＫが低い
ことを見いだした。好適には、０．２≦ｘ≦１．２０、
より好適には０．３２≦ｘ≦０．４０であり、更に、ｘ
が０．３６である組成物が特に好適である。以下、３つ
の構成によって議論を展開する。まず、パートＡでは、
上述の誘電材のマイクロ波フィルターへの使用に関して
本発明を説明する。次に、パートＢでは、上述の誘電材
の調製方法を説明する。更に、パートＣでは、上述の誘
電材の特性及び好適組成を説明する。
【００１０】パートＡ 用途の一例 図１に、ストリップ線路タイプのマイクロ波通信システ
ムに用いられるフィルターの斜視図を示す。このフィル
ターは、３つの層１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えた誘電
材基体１０を有する。この構造は、本発明に係る誘電材
を含んでいる。基体１０の上述の層には、電極が設けら
れる。この図では、一対の共振器電極１２ａ，１２ｂが
中間層である層１０ｂに設けられ、また、カップリング
電極１４ａ，１４ｂが、末端層である層１０ｃに設けら
れる。また、アース電極１６によって、誘電材１０の全
外周が実質的に覆われている。カップリング電極１４
ａ，１４ｂは、延長部１４ｃ，１４ｄに接続され、入出
力接点１８ａ，１８ｂにそれぞれ接続されている。
ムに用いられるフィルターの斜視図を示す。このフィル
ターは、３つの層１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えた誘電
材基体１０を有する。この構造は、本発明に係る誘電材
を含んでいる。基体１０の上述の層には、電極が設けら
れる。この図では、一対の共振器電極１２ａ，１２ｂが
中間層である層１０ｂに設けられ、また、カップリング
電極１４ａ，１４ｂが、末端層である層１０ｃに設けら
れる。また、アース電極１６によって、誘電材１０の全
外周が実質的に覆われている。カップリング電極１４
ａ，１４ｂは、延長部１４ｃ，１４ｄに接続され、入出
力接点１８ａ，１８ｂにそれぞれ接続されている。
【００１１】従って、図１は、本発明に係る誘電材が用
いられ得るマイクロ波フィルターの一例を示すものであ
るが、本発明は、図示されたフィルターへの使用のみに
限定されるとして理解すべきものではない。例えば、上
述の誘電材は、マイクロ波通信システムのみならず、バ
ルクタイプの共振器やその他の用途に使用可能である。
いられ得るマイクロ波フィルターの一例を示すものであ
るが、本発明は、図示されたフィルターへの使用のみに
限定されるとして理解すべきものではない。例えば、上
述の誘電材は、マイクロ波通信システムのみならず、バ
ルクタイプの共振器やその他の用途に使用可能である。
【００１２】パートＢ 材料の調製 本発明に係る組成物を、ＣａＣＯ3（９９．９４％）、
Ｎｂ2Ｏ5（９９．９％）、及びＴａ2Ｏ5（９９−９８
％）の各微粉末を出発原料として製造した。これらの出
発原料から誘電材を調製するために、以下の方法を用
い、特に、表１に示す、Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7における
ｘの値を０．００〜２．００として、一連の１３種の誘
電材を得た。
Ｎｂ2Ｏ5（９９．９％）、及びＴａ2Ｏ5（９９−９８
％）の各微粉末を出発原料として製造した。これらの出
発原料から誘電材を調製するために、以下の方法を用
い、特に、表１に示す、Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7における
ｘの値を０．００〜２．００として、一連の１３種の誘
電材を得た。
【００１３】各出発原料の比率は、上述のｘの値の変動
に依存し、即ち、Ｎｂ2Ｏ5の量が多くなるにつれてｘの
値が大きくなり、Ｔａ2Ｏ5の値が大きくなるにつれてｘ
の値が小さくなる。適切な比率で出発原料をそれぞれ混
合した後に、これらの粉末を機械的にグラインド処理即
ち機械的に粉砕し、Ａｌ2Ｏ3のるつぼ内、１３５０℃で
１６時間空気中で加熱した。その後、粉体をボールミル
（ジルコニアボールを使用）内で４時間粉砕し、フィル
タ処理即ちふるいにかけて、乾燥を行った後に、プレス
を行って直径０．５インチ、厚さ０．１２５インチのデ
ィスクを得た。これらのディスクを空気中で２〜３時
間、温度１５５０〜１４２５℃にて加熱した。加熱時間
及び温度は、ｘの値によって変化させた。各組成物の特
性を表１に示す。この表に示されるように、ｘの値が小
さい組成物に対して、即ちタンタルの量が少ない組成物
に対しては、加熱温度を高温とした（高密度化のために
高温が必要）。なお、加熱温度は、材料の相対密度が満
足出来るものである限り、セラミックの誘電特性に実質
的に悪影響を与えるものではない。
に依存し、即ち、Ｎｂ2Ｏ5の量が多くなるにつれてｘの
値が大きくなり、Ｔａ2Ｏ5の値が大きくなるにつれてｘ
の値が小さくなる。適切な比率で出発原料をそれぞれ混
合した後に、これらの粉末を機械的にグラインド処理即
ち機械的に粉砕し、Ａｌ2Ｏ3のるつぼ内、１３５０℃で
１６時間空気中で加熱した。その後、粉体をボールミル
（ジルコニアボールを使用）内で４時間粉砕し、フィル
タ処理即ちふるいにかけて、乾燥を行った後に、プレス
を行って直径０．５インチ、厚さ０．１２５インチのデ
ィスクを得た。これらのディスクを空気中で２〜３時
間、温度１５５０〜１４２５℃にて加熱した。加熱時間
及び温度は、ｘの値によって変化させた。各組成物の特
性を表１に示す。この表に示されるように、ｘの値が小
さい組成物に対して、即ちタンタルの量が少ない組成物
に対しては、加熱温度を高温とした（高密度化のために
高温が必要）。なお、加熱温度は、材料の相対密度が満
足出来るものである限り、セラミックの誘電特性に実質
的に悪影響を与えるものではない。
【００１４】ディスクの表面は、サンドペーパーにより
研磨され、その後Ｇａ：Ｉｎのモル比が１：１の合金は
んだ電極を形成することにより、多結晶質セラミックデ
ィスクに対して電極接点を形成した。この材料は、従来
のパウダーＸ線回折によって特徴付けられる。
研磨され、その後Ｇａ：Ｉｎのモル比が１：１の合金は
んだ電極を形成することにより、多結晶質セラミックデ
ィスクに対して電極接点を形成した。この材料は、従来
のパウダーＸ線回折によって特徴付けられる。
【００１５】パートＣ 特性及び好適組成物 上述のパートＢに記述した方法により調製された各組成
物の比誘電率及び誘電正接（Ｄ＝１／Ｑ＝ｔａｎ＊）
を、１００ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの間で、市販のインピー
ダンスメーター（ヒューレットパッカード社、モデル４
１９２Ａ）を用い、約３Ｖ／ｃｍの信号を入力して測定
した。また、市販の、可変温度チャンバを用いて、温度
を０〜１００℃の間で変化させ、上述の種々の組成物に
おける比誘電率を、０℃、２０℃、４０℃、６０℃、８
０℃、１００℃にて測定した。表１、２に、ｘの値が０
≦ｘ≦２．０である一連の試料における測定結果を示
す。表１に、加熱時間及び温度、誘電定数Ｋ、誘電正接
Ｄ（＝ｔａｎ＊）、及び２０℃における比誘電率の温度
係数（ＴＣＫ）を示す。表１に示されたＴＣＫは、表２
に示される誘電データに、ＴＣＫ＝(((Ｋ100−Ｋ0)／１
００／Ｋ20)Ｘ１０6の式を適用することで算出された。
この式は、Ｔに対してＫが直線関係となることから、Ｔ
＝２０℃近辺での導関数の良好な近似式となっている。
物の比誘電率及び誘電正接（Ｄ＝１／Ｑ＝ｔａｎ＊）
を、１００ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの間で、市販のインピー
ダンスメーター（ヒューレットパッカード社、モデル４
１９２Ａ）を用い、約３Ｖ／ｃｍの信号を入力して測定
した。また、市販の、可変温度チャンバを用いて、温度
を０〜１００℃の間で変化させ、上述の種々の組成物に
おける比誘電率を、０℃、２０℃、４０℃、６０℃、８
０℃、１００℃にて測定した。表１、２に、ｘの値が０
≦ｘ≦２．０である一連の試料における測定結果を示
す。表１に、加熱時間及び温度、誘電定数Ｋ、誘電正接
Ｄ（＝ｔａｎ＊）、及び２０℃における比誘電率の温度
係数（ＴＣＫ）を示す。表１に示されたＴＣＫは、表２
に示される誘電データに、ＴＣＫ＝(((Ｋ100−Ｋ0)／１
００／Ｋ20)Ｘ１０6の式を適用することで算出された。
この式は、Ｔに対してＫが直線関係となることから、Ｔ
＝２０℃近辺での導関数の良好な近似式となっている。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】表１に示された比誘電率は、測定されたど
の温度でも、すべての材質において、１００ＫＨｚ〜１
０ＭＨｚの範囲では、周波数には依存しないことがみい
だされた。もっとも、多少の値変動が観察されたが、こ
の変動は、リード線や、測定回路の試験セルにおける小
さなインピーダンスの不均衡に起因すると思われる。表
１に示されるように、ｘが０のとき（即ちＣａ2Ｔａ2Ｏ
7）は、そのＴＣＫは約−４４４ｐｐｍ／℃、ｘが２．
０のとき（即ち、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7）は、ＴＣＫの値は約
＋２３１ｐｐｍ／℃であった。ｘが両極端の値（即ち、
ｘ＝０、ｘ＝２である純物質）は、比誘電率は約２５で
ある。しかし、これら二つの相を混合することで、ＴＣ
Ｋがバランスし、かつ比誘電率も２５より大きくなるこ
とが見いだされた。０．５≦ｘ≦１．６の範囲の固溶体
混合物における比誘電率は、上述の純物質に比較して比
誘電率が高く、かつｘ＝０．３６の場合、Ｋ＝３０近辺
でＴＣＫの値がバランス状態となる。これらの値は、Ｑ
の値が数千程度となることを意味し、この数千という値
は、通常マイクロ波の用途に使用される他の材質におけ
る値と同様の値である。
の温度でも、すべての材質において、１００ＫＨｚ〜１
０ＭＨｚの範囲では、周波数には依存しないことがみい
だされた。もっとも、多少の値変動が観察されたが、こ
の変動は、リード線や、測定回路の試験セルにおける小
さなインピーダンスの不均衡に起因すると思われる。表
１に示されるように、ｘが０のとき（即ちＣａ2Ｔａ2Ｏ
7）は、そのＴＣＫは約−４４４ｐｐｍ／℃、ｘが２．
０のとき（即ち、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7）は、ＴＣＫの値は約
＋２３１ｐｐｍ／℃であった。ｘが両極端の値（即ち、
ｘ＝０、ｘ＝２である純物質）は、比誘電率は約２５で
ある。しかし、これら二つの相を混合することで、ＴＣ
Ｋがバランスし、かつ比誘電率も２５より大きくなるこ
とが見いだされた。０．５≦ｘ≦１．６の範囲の固溶体
混合物における比誘電率は、上述の純物質に比較して比
誘電率が高く、かつｘ＝０．３６の場合、Ｋ＝３０近辺
でＴＣＫの値がバランス状態となる。これらの値は、Ｑ
の値が数千程度となることを意味し、この数千という値
は、通常マイクロ波の用途に使用される他の材質におけ
る値と同様の値である。
【００１９】図２に、温度０、２０、６０、８０、及び
１００℃において測定された比誘電率Ｋのグラフを、ｘ
＝０（即ち、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7）の試料と、ｘ＝２．０
（即ち、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7）の試料に関して示し、更に、
ｘ＝０．２の試料（Ｃａ2Ｔａ1.8Ｎｂ0.2Ｏ7）ｘ＝１．
２の試料（Ｃａ2Ｔａ0.8Ｎｂ1.2Ｏ7）とに関しても示し
た。この図から、混合物における比誘電率は、純物質に
おける比誘電率よりも好適なものとなっていることが示
される。
１００℃において測定された比誘電率Ｋのグラフを、ｘ
＝０（即ち、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7）の試料と、ｘ＝２．０
（即ち、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7）の試料に関して示し、更に、
ｘ＝０．２の試料（Ｃａ2Ｔａ1.8Ｎｂ0.2Ｏ7）ｘ＝１．
２の試料（Ｃａ2Ｔａ0.8Ｎｂ1.2Ｏ7）とに関しても示し
た。この図から、混合物における比誘電率は、純物質に
おける比誘電率よりも好適なものとなっていることが示
される。
【００２０】図３に、ｘの関数として、一連の１３の試
料におけるＴＣＫのグラフを示し、これにより、ｘの値
に対するＴＣＫの変動の様子を示す。これらの材料組成
物におけるＴＣＫは、組成物領域の二つの相が、ｘ＝
０．２〜ｘ＝０．４の領域において、分断されていると
いう、特徴的な挙動を示す。ｘが０．２以下の組成物で
は、組成物試料は、高Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7タイプ、即ちＣａ2
Ｔａ2Ｏ7に近いタイプとなっており、一方、ｘが０．４
より大きくなると、材料組成物は、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7に近
い固溶体となる。しかし、ＴＣＫバランス領域において
は、以下に説明するように、この材料組成物は、予想外
なことに、高Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7タイプ固溶体と新しい相と
の混合物となる。
料におけるＴＣＫのグラフを示し、これにより、ｘの値
に対するＴＣＫの変動の様子を示す。これらの材料組成
物におけるＴＣＫは、組成物領域の二つの相が、ｘ＝
０．２〜ｘ＝０．４の領域において、分断されていると
いう、特徴的な挙動を示す。ｘが０．２以下の組成物で
は、組成物試料は、高Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7タイプ、即ちＣａ2
Ｔａ2Ｏ7に近いタイプとなっており、一方、ｘが０．４
より大きくなると、材料組成物は、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7に近
い固溶体となる。しかし、ＴＣＫバランス領域において
は、以下に説明するように、この材料組成物は、予想外
なことに、高Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7タイプ固溶体と新しい相と
の混合物となる。
【００２１】図４に、Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7組成物の、
１ＭＨｚにおける比誘電率の相対変化を、ＴＣＫのゼロ
クロス領域近辺にて示す。比誘電率の変化は、４０℃に
おけるＫの値に対する百分率変化として示される。ｘ＝
０．３２、０．３６、及び０．４０における、温度４０
℃での比誘電率の値は、それぞれ、３４．８７、３０．
１３、及び２５．０７であった。
１ＭＨｚにおける比誘電率の相対変化を、ＴＣＫのゼロ
クロス領域近辺にて示す。比誘電率の変化は、４０℃に
おけるＫの値に対する百分率変化として示される。ｘ＝
０．３２、０．３６、及び０．４０における、温度４０
℃での比誘電率の値は、それぞれ、３４．８７、３０．
１３、及び２５．０７であった。
【００２２】従来の粉体Ｘ線回折（ＣｕＫ ｘ線照射）
による材料の特性から、予想外の結果が得られ、即ち、
ｘ≒０．３６とｘ≒０．４０の間の組成物を含んだ系で
は、ＴＣＫの値が小さな正の値をとる、新たな相が出現
することが示される。ｘの値が小さい（ｘが０．２ま
で）場合、材料組成物は、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7の高温同質異
形を反映した構造を有する固溶体の様相を呈する。ｘの
値が大きい（ｘが０．４〜２）場合、材料組成物は、Ｃ
ａ2Ｎｂ2Ｏ7タイプの同質異形を反映した固溶体となっ
ている。ｘが０．４のサンプルでは、しかしながら、少
量の第二の相が生じていることを示す証拠がみられ、従
って、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7タイプの固溶体の真の範囲は、ｘ
が約０．５〜２．０の範囲であることが、このことから
示される。ｘが０．２〜０．４の間における組成物は、
ＴＣＫが急速に変化して、ｘ＝０．３６近辺でバランス
点に達するという領域に含まれることから、特に興味深
い。ｘ＝０．３６の試料では、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7固溶体相
の量は少なく、この相の量は、０．２で最高となり、ｘ
が０．２から増加するにつれて、その量は少なくなる。
しかし、ｘ＝０．３６の試料で優勢な相は、Ｃａ2Ｎｂ2
Ｏ7相ではなく、ｘ＝０．４の試料で少数相として出現
した、第三の相である。従って、ｘ≒０．３６の組成物
とｘ≒０．４０組成物との間の系には、新しい相が出現
しており、その回折パターンは、ｘが０．５〜２．０の
ときに出現するＣａ2Ｎｂ2Ｏ7タイプの相とは微妙に異
る。その相における（小さな正の値である）ＴＣＫと、
Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7相の負のＴＣＫとのバランスによって、
良好な誘電特性が、このシステムに生じている。加え
て、共振周波数の温度係数（The temperature coeffici
entof resonant frequency:ＴＣＦ）は、熱膨張に起因
して、ＴＣＫとは異るが、ＴＣＦは、組成をｘ＝０．３
６近辺で小さく変動させることで、容易にバランスさせ
ることができると考えられる。
による材料の特性から、予想外の結果が得られ、即ち、
ｘ≒０．３６とｘ≒０．４０の間の組成物を含んだ系で
は、ＴＣＫの値が小さな正の値をとる、新たな相が出現
することが示される。ｘの値が小さい（ｘが０．２ま
で）場合、材料組成物は、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7の高温同質異
形を反映した構造を有する固溶体の様相を呈する。ｘの
値が大きい（ｘが０．４〜２）場合、材料組成物は、Ｃ
ａ2Ｎｂ2Ｏ7タイプの同質異形を反映した固溶体となっ
ている。ｘが０．４のサンプルでは、しかしながら、少
量の第二の相が生じていることを示す証拠がみられ、従
って、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7タイプの固溶体の真の範囲は、ｘ
が約０．５〜２．０の範囲であることが、このことから
示される。ｘが０．２〜０．４の間における組成物は、
ＴＣＫが急速に変化して、ｘ＝０．３６近辺でバランス
点に達するという領域に含まれることから、特に興味深
い。ｘ＝０．３６の試料では、Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7固溶体相
の量は少なく、この相の量は、０．２で最高となり、ｘ
が０．２から増加するにつれて、その量は少なくなる。
しかし、ｘ＝０．３６の試料で優勢な相は、Ｃａ2Ｎｂ2
Ｏ7相ではなく、ｘ＝０．４の試料で少数相として出現
した、第三の相である。従って、ｘ≒０．３６の組成物
とｘ≒０．４０組成物との間の系には、新しい相が出現
しており、その回折パターンは、ｘが０．５〜２．０の
ときに出現するＣａ2Ｎｂ2Ｏ7タイプの相とは微妙に異
る。その相における（小さな正の値である）ＴＣＫと、
Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7相の負のＴＣＫとのバランスによって、
良好な誘電特性が、このシステムに生じている。加え
て、共振周波数の温度係数（The temperature coeffici
entof resonant frequency:ＴＣＦ）は、熱膨張に起因
して、ＴＣＫとは異るが、ＴＣＦは、組成をｘ＝０．３
６近辺で小さく変動させることで、容易にバランスさせ
ることができると考えられる。
【００２３】上述した実施の形態は、単なる例示に過ぎ
ず、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲を変更する
ことなく、種々の変更や修正が可能である。例えば、本
発明をマイクロ波ストリップラインフィルターに関して
説明したが、本発明に係る誘電材は、その他の用途に用
いることももちろん可能である。これらの変形及び修正
は、添付する請求項の範囲内に含まれるものである。
ず、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲を変更する
ことなく、種々の変更や修正が可能である。例えば、本
発明をマイクロ波ストリップラインフィルターに関して
説明したが、本発明に係る誘電材は、その他の用途に用
いることももちろん可能である。これらの変形及び修正
は、添付する請求項の範囲内に含まれるものである。
【図１】本発明に係る誘電材が用いられるマイクロ波フ
ィルターの概略説明図。
ィルターの概略説明図。
【図２】本発明の二つの実施形態、及び二つの中間生成
物での、１ＭＨｚにおける、温度に対する比誘電率を示
すグラフ。
物での、１ＭＨｚにおける、温度に対する比誘電率を示
すグラフ。
【図３】温度を２０℃として測定した、本発明の各実施
形態におけるＴＣＫを表すグラフ。
形態におけるＴＣＫを表すグラフ。
【図４】Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7におけるｘの値をそれぞ
れ０．３２，０．３６，０．４０とした３つの実施形態
における比誘電率の相対変化を、４０℃における比誘電
率の値からの変動として百分率で示したグラフ。
れ０．３２，０．３６，０．４０とした３つの実施形態
における比誘電率の相対変化を、４０℃における比誘電
率の値からの変動として百分率で示したグラフ。
１０…誘電材基体 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ…層 １２ａ，１２ｂ…共振器電極 １４ａ，１４ｂ…カップリング電極 １４ａ，１４ｂ…カップリング電極 １６…アース電極 １８ａ、１８ｂ…入出力接点
Claims (13)
- 【請求項１】 Ｃａ2Ｔａ2Ｏ7とＣａ2Ｎｂ2Ｏ7と組成物
を含んだ誘電材。 - 【請求項２】 バルク多結晶質セラミックの形態での測
定で、２０℃、１ＭＨｚでの前記誘電材の比誘電率は、
少なくとも２５で、かつ、前記誘電材の比誘電率の温度
係数は、約２０ｐｐｍ／℃よりも小さいことを特徴とす
る請求項１記載の誘電材。 - 【請求項３】 Ｃａ2Ｔａ2-xＮｂxＯ7を含み、かつ、
０．２０≦ｘ≦１．２０であることを特徴とする誘電
材。 - 【請求項４】 ０．３２≦ｘ≦０．４０であることを特
徴とする請求項３記載の誘電材。 - 【請求項５】 ｘは約０．３６であることを特徴とする
請求項４記載の誘電材。 - 【請求項６】 バルク多結晶質セラミックの形態での測
定で、２０℃、１ＭＨｚでの前記誘電材の比誘電率は、
少なくとも２５で、かつ、前記誘電材の比誘電率の温度
係数は、約２０ｐｐｍ／℃よりも小さいことを特徴とす
る請求項５記載の誘電材。 - 【請求項７】 マイクロ波遠隔通信システムに用いら
れ、かつ、請求項１記載の誘電材を含んだことを特徴と
する誘電共振器。 - 【請求項８】 請求項１記載の誘電材を用いて製造され
た基体と、前記基体の表面の導体パターンを形成する複
数の導体と、を含むことを特徴とする請求項７記載の誘
電共振器。 - 【請求項９】 金属電極によりコーティングされた請求
項１記載の誘電材のブロックを含んだことを特徴とする
請求項７記載の誘電共振器。 - 【請求項１０】 マイクロ波遠隔通信システムに用いら
れ、かつ、請求項６記載の誘電材を含んだことを特徴と
する誘電共振器。 - 【請求項１１】 マイクロ波遠隔通信システムに用いら
れ、かつ、請求項７記載の共振器を複数含んだことを特
徴とする誘電フィルター。 - 【請求項１２】 マイクロ波遠隔通信システムに用いら
れ、かつ、請求項１０記載の共振器を複数含んだことを
特徴とする誘電フィルター。 - 【請求項１３】 マイクロ波用の誘電フィルター又は誘
電共振器に用いられる誘電基体の製造方法であって、 ＣａＣＯ3の第一粉体と、Ｎｂ2Ｏ5の第二粉体と、Ｔａ2
Ｏ5の第三粉体と、を混合して、粉体混合物を得るステ
ップと、 前記混合物を機械的に粉砕処理し、約１３５０℃より高
温で前記混合物を１５時間より長く加熱し、更に前記混
合物をプレス処理して、誘電基体として用いられるディ
スクとするステップと、 前記ディスクを、約１４２５〜１５５０℃で２〜３時間
加熱するステップと、 を有することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/971422 | 1997-11-17 | ||
| US08/971,422 US5993947A (en) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | Low temperature coefficient dielectric material comprising binary calcium niobate and calcium tantalate oxides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260149A true JPH11260149A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=25518367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10325752A Pending JPH11260149A (ja) | 1997-11-17 | 1998-11-17 | カルシウムニオブ酸塩とカルシウムタンタル酸塩との二成分系を含有する低温度係数誘電材 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5993947A (ja) |
| EP (1) | EP0916632A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11260149A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3578673B2 (ja) | 1999-08-05 | 2004-10-20 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体積層フィルタおよびその製造方法 |
| DE10042350C1 (de) * | 2000-08-29 | 2002-01-31 | Epcos Ag | Keramikmaterial |
| DE10042349C1 (de) | 2000-08-29 | 2001-11-15 | Epcos Ag | Verfahren zur Herstellung eines keramischen Körpers |
| DE10042360C1 (de) * | 2000-08-29 | 2002-02-28 | Epcos Ag | Mikrowellen-Bauelement |
| US6495474B1 (en) | 2000-09-11 | 2002-12-17 | Agere Systems Inc. | Method of fabricating a dielectric layer |
| US7347983B2 (en) * | 2003-03-31 | 2008-03-25 | Council Of Scientific & Industrial Research | Mg2MM'o 6+x, (M=Y, rare earth metal and M'=SN, OR Zr) dielectric ceramics |
| CN111825446B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-08-12 | 成都宏科电子科技有限公司 | 一种bt-brt复合超低损耗多层瓷介电容器用介质陶瓷材料及其制备方法和应用 |
| CN116751056A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-09-15 | 云南贵金属实验室有限公司 | 一种二氧化钛掺杂铌酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5829255B2 (ja) * | 1974-04-05 | 1983-06-21 | 日本電気株式会社 | サンカブツユウデンザイリヨウ |
| JPS51149598A (en) * | 1975-02-24 | 1976-12-22 | Nec Corp | Piezoelectric body material |
| US4131479A (en) * | 1976-03-08 | 1978-12-26 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Transparent ceramics |
| JPS5951090B2 (ja) * | 1979-05-17 | 1984-12-12 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体磁器材料 |
| US4542083A (en) * | 1982-06-01 | 1985-09-17 | At&T Bell Laboratories | Nonaqueous cell using mixed metal oxide positive electrode |
| US4675302A (en) * | 1984-06-01 | 1987-06-23 | The Perkin-Elmer Corporation | Low expansion ceramic material |
| EP0287325B1 (en) * | 1987-04-13 | 1994-07-27 | Hitachi, Ltd. | Superconducting material and process for producing the same |
| JPH06196031A (ja) * | 1992-12-22 | 1994-07-15 | Natl Res Inst For Metals | 酸化物超電導線材の製造方法 |
-
1997
- 1997-11-17 US US08/971,422 patent/US5993947A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-11-10 EP EP98309193A patent/EP0916632A3/en not_active Withdrawn
- 1998-11-17 JP JP10325752A patent/JPH11260149A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0916632A3 (en) | 1999-06-02 |
| EP0916632A2 (en) | 1999-05-19 |
| US5993947A (en) | 1999-11-30 |
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