JPH1171171A - 誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器 - Google Patents
誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器Info
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Abstract
有するとともに、共振周波数の温度係数τfを安定に小
さく制御できる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希土類元素(L
n),Al,Sr,Tiを含有し、これらの金属元素の
モル比による組成式をaLn2 Ox ・bAl2 O3 ・c
SrO・dTiO2 と表した時、前記a、b、c、d及
びxが、0.2194<a≦0.4500、0.219
4<b≦0.4500、0.1000≦c≦0.461
0、0.1000≦d≦0.4610、 3≦x≦4、
(ただしa+b+c+d=1)と表される組成範囲内に
調整する。
Description
波等の高周波領域において、高いQ値を有する誘電体磁
器組成物に関するものであり、例えば、マイクロ波やミ
リ波などの高周波領域において使用される種々の共振器
用材料やMIC用誘電体基板材料、誘電体導波路用材料
や積層型セラミックコンデンサー等に用いることができ
る誘電体磁器組成物に関する。
高周波領域において、誘電体共振器、MIC用誘電体基
板や導波路等に広く利用されている。そこに要求される
特性としては、(1)誘電体中では波長が1/εr1/2
に短縮されるので、小型化の要求に対して比誘電率が大
きい事、(2)高周波での誘電損失が小さい事、すなわ
ち高Q値であること、(3)共振周波数の温度に対する
変化が小さいこと、即ち、比誘電率の温度依存性が小さ
く且つ安定であること、以上の3つの特性が主として挙
げられる。
ば、BaO−TiO2 系材料、BaO−REO−TiO
2 (但し、REOは希土類元素酸化物) 系材料、MgT
iO3 −CaTiO3 系材料などの酸化物磁器材料が知
られている(例えば、特開昭61−10806号公報、
特開昭63−100058号公報、特開昭60−196
03号公報等参照)。
−TiO2 系材料では、比誘電率εrが37〜40と高
く、Q値は40000と大きいが、単一相では共振周波
数の温度依存性τfが0のものが得にくく、組成変化に
対する比誘電率及び比誘電率の温度依存性の変化も大き
い。そのため、高い比誘電率と低い誘電損失を維持した
まま、共振周波数の温度係数τfを安定に小さく制御す
ることが困難である。
ついては、BaO−Nd2 O3 −TiO2 系あるいはB
aO−Sm2 O3 −TiO2 系等が知られているが、こ
れらの系では比誘電率εr40〜60と非常に高く、ま
た共振周波数の温度係数τfが0のものも得られている
が、Q値が5000以下と小さい。
ではQ値が30000と大きく、共振周波数の温度係数
τfが0のものも得られているが、比誘電率が16〜2
5と小さい。
も高周波用誘電体材料に要求される前記3つの特性を共
に充分には満足していない。
ので、比誘電率が大きく、高Q値で、比誘電率の温度依
存性が小さく且つ安定である誘電体磁器組成物を提供す
るものである。
対し、検討を重ねた結果、金属元素として少なくとも希
土類元素(Ln),Al,Sr,Tiを含有し、これら
を特定の範囲に調整することによって、比誘電率が大き
く、高Q値で、比誘電率の温度依存性が小さく且つ、安
定である誘電体磁器組成物が得られることを知見した。
元素として少なくとも希土類元素(Ln),Al,S
r,Tiを含有し、これらの金属元素のモル比による組
成式をaLn2 Ox ・bAl2 O3 ・cSrO・dTi
O2 と表した時、前記a、b、c、d及びxが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 3≦x≦4 (ただし a+b+c+d=1) と表される組成範囲内に調整することを特徴とする。
x ・bAl2 O3 ・cSrO・dTiO2 と表した時、
これらのa,b,c,dを上記の範囲に限定した理由は
以下の通りである。
したのは、a≦0.2194の場合はτfが正に大きく
なり、τfの絶対値が30を大きく越えてしまうからで
あり、a>0.4500の場合は、比誘電率が低下し、
Q値が20000より低下すると共にτfが負に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからである。特
に0.2200≦a≦0.3250の範囲が好ましい。
したのは、b≦0.2194の場合はQ値が20000
よりも低下し、b>0.4500の場合も、Q値が20
000よりも低下するからである。特に0.2200≦
b≦0.3250の範囲が好ましい。
としたのは、c<0.1000の場合はτfが負に大き
くなり、その絶対値が30を越えてしまい、c>0.4
610の場合τfが正に大きくなり、その絶対値が30
を越えてしまうからである。特に、0.2500≦c≦
0.4000の範囲が好ましい。
したのは、d<0.1000の場合はτfが負に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからであり、ε
rも20以下となり、d>0.4610の場合は、τf
が正に大きくなり、その絶対値が30を越えてしまい、
Q値も20000よりも低下するからである。特に、
0.2500≦d≦0.4000が好ましい。
d、Ce、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb
等があり、これらのなかでもLaが最も良い。そして、
本発明では、希土類元素(Ln)は、2種類以上であっ
ても良い。
に対して、MnO2 換算で7.0重量部以下のMnを含
有する誘電体磁器組成物を特徴とする。
によって、εrやτfを変化させずに、Q値のみを向上
させることができるのである。また、Mnの含有量をM
nO2 換算で7.0重量部以下としたのは、7.0重量
部を越えるとQ値が極端に小さくなり、τfが+側にシ
フトするためである。さらに、上述した効果を奏するた
めにはMnの含有量はMnO2 換算で0.01重量部以
上とすることが好ましい。
下のようにして作製される。出発原料として、高純度の
希土類酸化物(例えば酸化ランタン)、酸化アルミニウ
ム、炭酸ストロンチウム、酸化チタンの各粉末を用い
て、所望の割合となるように秤量後、純水を加え、混合
原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで10〜30
時間、ジルコニアボール等を使用したミルにより湿式混
合・粉砕を行う。この混合物を乾燥後、1000〜13
00℃で2〜10時間仮焼し、さらに5重量%のバイン
ダーを加えてから整粒し、得られた粉末を所望の成形手
段、例えば、金型プレス、冷間静水圧プレス、押し出し
成形等により任意の形状に成形後、1500〜1700
℃の温度で1〜10時間大気中において焼成することに
より得られる。
らなる共振媒体を一対の入出力端子間に配置して誘電体
共振器を構成したことを特徴とする。
図1にTEモ−ド型共振器を示すように、金属ケ−ス1
の両側に入力端子2及び出力端子3を形成し、これらの
端子2、3の間に上記したような組成からなる誘電体磁
器組成物で形成した共振媒体4を配置して構成される。
このTEモ−ド型の誘電体共振器は、入力端子2からマ
イクロ波が入力され、マイクロ波は共振媒体4と自由空
間との境界の反射によって共振媒体4内に閉じこめら
れ、特定の周波数で共振を起こす。この信号が出力端子
3と電磁界結合し、出力される。
組成物は、TEMモ−ドを用いた同軸共振器やストリッ
プ線路共振器、TMモ−ドの誘電体磁器共振器、その他
の共振器に適用しても良いことは勿論である。
きく、高Q値で、比誘電率の温度依存性が小さく且つ、
安定である誘電体磁器組成物が得られる。
酸化アルミニウム(Al2 O3 )、炭酸ストロンチウム
(SrCO3 )、酸化チタン(TiO2 )の各粉末を用
いて、それらを表1となるように秤量後、純水を加え、
混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで、ミル
により約20時間湿式混合、粉砕を行った。なお、ミル
のボールの種類や他の種々の条件により、ZrO2 やS
iO2 、その他の希土類元素の不純物が合計で1重量%
以下含有される場合がある。
仮焼し、さらに約5重量%のバインダーを加えてから整
粒し、得られた粉末を約1ton/cm2 の圧力で円板
状に成形し、1500〜1700℃の温度で2時間大気
中において焼成した。
トン中で超音波洗浄し、150℃で1時間乾燥した後、
円柱共振器法により測定周波数3.5〜4.5GHzで
比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τfを測定
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。共振周波数の温度係数τfは、−40〜
85℃の範囲で測定した。これらの結果を表1に示す。
外の誘電体では、比誘電率εr又はQ値が低いか、ある
いはτfの絶対値が30を超えていた。
体は、比誘電率εrが30以上、Q値が25000(1
GHzにおいて)以上、τfが±30(ppm/℃)以
内の優れた誘電特性が得られることがわかった。
て、La2 O3 のLaを他の希土類元素と代えて実験を
行った。結果を表2に示す。
O3 に代えて他の希土類酸化物を用いても、同様に比誘
電率εrが30以上、Q値が25000以上、τfの絶
対値が30以内と実用充分な特性を有していることが判
った。
まな試料の組成物を主組成として、表3に示す種々の含
有量となるように、MnO2 を添加した。なお、出発原
料としては、MnCO3 等のように、酸化することでM
nO2 になるマンガン化合物を用いれば良い。
結体の比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τf
を測定した。
下のMnO2 を含有させたものは、εrやτfを変化さ
せずにQ値を向上できることが判る。ただし、MnO2
の含有量が7.0重量部を越えると極端にQ値が低下す
ることから、MnO2 の含有量は、7.0重量部以下と
すれば良い。
属元素として少なくとも希土類元素(Ln),Al,S
r,Tiを含有し、これらの金属元素のモル比による組
成式をaLn2 Ox ・bAl2 O3 ・cSrO・dTi
O2 と表した時、前記a、b、c、d及びxが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 3≦x≦4 (ただし a+b+c+d=1) と表される組成範囲内に調整して誘電体磁器組成物を得
ることによって、高周波領域において高い誘電率及び高
いQ値を有するとともに、共振周波数の温度係数τfを
安定に小さく制御することができた。
重量部に対し、MnO2 換算で7.0重量部以下のMn
を含有することによって、さらにQ値を向上させること
ができる。
は、例えば、自動車電話、コードレステレホン、パーソ
ナル無線機、衛星放送受信機等の装置において、マイク
ロ波やミリ波領域において使用される共振器用材料やM
IC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好適に適用することがで
きる。
Claims (3)
- 【請求項1】金属元素として少なくとも希土類元素(L
n)、Al、Sr、Tiを含有し、これらの金属元素の
モル比による組成式をaLn2 Ox ・bAl2 O3 ・c
SrO・dTiO2 と表したとき、前記a、b、c、d
及びxが 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 3≦x≦4 (ただし a+b+c+d=1) の範囲内の範囲にあることを特徴とする誘電体磁器組成
物。 - 【請求項2】金属元素として少なくとも希土類元素(L
n)、Al、Sr、Tiを含有し、これらの金属元素の
モル比による組成式をaLn2 Ox ・bAl2 O3 ・c
SrO・dTiO2 と表したとき、前記a、b、c、d
及びxが 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 3≦x≦4 (ただし a+b+c+d=1) の範囲内にある主成分100重量部に対して、MnO2
換算で7.0重量部以下のMnを含有することを特徴と
する誘電体磁器組成物。 - 【請求項3】請求項1又は2の誘電体磁器組成物で所定
形状に形成した共振媒体を一対の入出力端子間に配置し
てなる誘電体共振器。
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JP08214298A JP4131996B2 (ja) | 1997-04-02 | 1998-03-27 | 誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器 |
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1998
- 1998-03-27 JP JP08214298A patent/JP4131996B2/ja not_active Expired - Fee Related
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