JPS59196504A - High frequency dielectric porcelain composition - Google Patents

High frequency dielectric porcelain composition

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JPS59196504A
JPS59196504A JP58071794A JP7179483A JPS59196504A JP S59196504 A JPS59196504 A JP S59196504A JP 58071794 A JP58071794 A JP 58071794A JP 7179483 A JP7179483 A JP 7179483A JP S59196504 A JPS59196504 A JP S59196504A
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high frequency
dielectric
frequency dielectric
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porcelain composition
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健弘 鴻池
博 田村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高周波用の誘電体磁器組成物に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a dielectric ceramic composition for high frequency use.

マイクロ波やミリ波などの高周波領域において、誘電体
磁器は誘電体共振器やMIC用誘電体基板などに広く利
用されている。
In high frequency regions such as microwaves and millimeter waves, dielectric ceramics are widely used for dielectric resonators, dielectric substrates for MIC, and the like.

従来、この種の誘電体磁器としては、例えばZn 02
  Sn 02− TL 02系材料、Ba、Ti10
aa 、  (Ba、ST )1− (Zr、TL)Oa系月利、Ba (Zn、 Ta )
 03系材r1などがある。
Conventionally, as this type of dielectric porcelain, for example, Zn 02
Sn 02- TL 02 series material, Ba, Ti10
aa, (Ba, ST) 1- (Zr, TL) Oa monthly interest rate, Ba (Zn, Ta)
Examples include 03 series material r1.

これらの各1千祠斜は、マイク11波帯での誘電率(ε
、)が20〜40、Qが4000〜8000、共振周波
数の潟叶係数(与)がOnam 、”C(l近の14竹
を有するt)のであると報告されている。
The dielectric constant (ε
, ) is reported to be 20-40, Q is 4000-8000, and the lagoon coefficient (given) of the resonant frequency is reported to be ``C(t with 14 bamboos near l)''.

このうち、Ba (7n、 Ta) 03系It II
はこの発明の好適な従来例である。このRa (Zn、
 Ta ) 03系材利に゛ついてtま1!S聞昭!i
33!1454@公報にその訂細な説明がlTされてい
る。
Among these, Ba (7n, Ta) 03 series It II
is a suitable conventional example of the present invention. This Ra (Zn,
Ta) About the 03 series material, it's 11! S Mimaki! i
A detailed explanation is given in 33!1454@ gazette.

その詳細1.丁説明によると、1360〜1460℃の
温度範囲で2時間空龜中で焼成1ノで誘電体Ia器を稗
、その大きさをii’+径5 mm、厚み2 mmどし
て共振周波vl(1ffi iff 11G I−l 
Z )と直径から誘電率(ε?)、また帯域反則法によ
り無負荷Q、ざらに−30℃〜ドア0℃の温度範囲で共
振周波数の温度係数(τj)を測定したところ、ε、に
ついては25へ・30. Qについては3520〜37
30、τ、について(」 5〜20ppm /℃の特性
を示すとしている。
Details 1. According to the explanation, a dielectric Ia vessel is made by baking it in an air for 2 hours at a temperature range of 1360 to 1460°C, and its size is adjusted to ii' + diameter 5 mm, thickness 2 mm, and the resonant frequency vl. (1ffi if 11G I-l
When we measured the dielectric constant (ε?) from the Z) and diameter, and measured the temperature coefficient (τj) of the resonant frequency in the temperature range of -30°C to door 0°C with no load Q using the band fault method, we found that ε. Go to 25/30. 3520-37 for Q
30, τ, exhibits a characteristic of 5 to 20 ppm/°C.

また最近ではこのBa (Zn、 Ta) 03系材料
につぃて次のような報告がなされている。
Recently, the following reports have been made regarding this Ba (Zn, Ta) 03-based material.

つまり、Ba (Zn、 Ta) Osについて、普通
焼成法により誘電体磁器を焼成したものであるが、その
焼成条f1を最高温度1650℃、焼成時間を2〜12
0時間の範囲としてその結果を検討している。
That is, for Ba (Zn, Ta) Os, dielectric porcelain was fired by the normal firing method, and the firing strip f1 was heated at a maximum temperature of 1650°C and a firing time of 2 to 12
The results are considered in the 0 hour range.

それによれば、120時間焼成した磁器では、導波管内
で測定したQ lidが14,000の値を示し、また
2時間焼成した磁器を同様の方法で測定したところ(1
2G +−17) 10,000〜11,000のQ値
を示すとしている。
According to the study, porcelain fired for 120 hours showed a Q lid of 14,000 when measured in a waveguide, and when porcelain fired for 2 hours was measured using the same method (1
2G +-17) It is said to exhibit a Q value of 10,000 to 11,000.

そして、この焼成時間によるQ値の変化については、次
のようなことをその理由としている。
The reason for the change in Q value due to firing time is as follows.

まず、Ba (ZTly%z) Oaは’ Order
ing  in  Com−pOIJndS    o
f    the     △  (B、、;、Ta、
47)  03 T  ype   ”  、F、 c
alasso  and  J、 Pyle 、  I
nOrCIanfOCMmistry、 VO12,N
O,3,P 482−484に紹介されているように、
△B Osからなる立方晶(Cubic)の複合ベロア
スカイト構造を有しており、その結晶構造はZTlとT
a b<規則配列することにより六方晶(t」exag
ona I )の超格子を形成している。
First, Ba (ZTly%z) Oa is 'Order
ing in Com-pOIJndS o
f the △ (B, , ;, Ta,
47) 03 Type”, F, c
alasso and J, Pyle, I
nOrCIanfOCMmistry, VO12,N
As introduced in O, 3, P 482-484,
△BO It has a cubic composite velorskite structure consisting of Os, and its crystal structure is composed of ZTl and T
a b< By regular arrangement, hexagonal (t)
ona I) forms a superlattice.

第1図は、このBa (7++yJay、)o3の結晶
構造を示したものであり、Bイ:l iM7の7η1ど
Ta 2が1;2で秩[r配列している。なお3はBa
、4は0を示づちのである。
FIG. 1 shows the crystal structure of Ba (7++yJay,)o3, in which the 7η1 and Ta 2 of B:l iM7 are arranged in a 1:2 order. Note that 3 is Ba
, 4 indicates 0.

2二ころが、この秩[字(名)告(ま焼成条(’I t
;二、Lつ−c人きく変イヒするらのであるどし−でい
る。叩15、第2図に示CJj−うに焼成温(9)を1
350℃どし、磁器のX線回折において(422)、 
(226)反則図形の焼成時間の依存tノ1+検討した
ところ、211:li間稈度の焼成時間で(ま7Tlと
Taの秩序配列の形成が不」−分であり、 方1201
7間のi+7成時間では7ηどTaが十分に秩序配列1
.てd3tつ、これがQ値の向1に結びつ(L)のであ
ると説明1ノでいる。
22 years ago, this Chichi [character (noun) sentence (ma firing article) ('I t
;Secondly, L-c people are very strange. Beat 15, set the CJj sea urchin baking temperature (9) shown in Figure 2 to 1
In X-ray diffraction of porcelain at 350°C (422),
(226) After examining the dependence of the firing time on irregular shapes, it was found that the firing time for the culm degree between 211:li and 211:1 is 7 minutes, and the formation of an ordered arrangement of Tl and Ta is 1201
In the i+7 formation time between 7 and 7η, Ta is sufficiently ordered 1
.. In explanation 1, this is connected to the direction 1 of the Q value (L).

しかしながら、Q値の高い磁器を19ろために、焼成時
間を120時間も維持することは生産IJ[を向上させ
るうえで大ぎな障害であり、]ス1〜アップにつながる
However, maintaining the firing time for 120 hours in order to produce porcelain with a high Q value is a major obstacle to improving the production IJ and leads to an increase in production.

また焼成炉を高温で120時間1′】の長時間稼動さぜ
−ることは焼成炉の寿命を短くすることになってしJ、
い、これもまた製品のロス1〜アツプにっながるごとに
なる。
Additionally, operating the kiln at high temperatures for long periods of 120 hours (1') will shorten the life of the kiln.
Yes, this also leads to an increase in product loss.

しかして最近では使用する周波数領域がさらに高くなっ
てきており、これに対応してさらに高いQ値を右刀る材
r1が要求されている。
Recently, however, the frequency range used has become even higher, and there is a demand for a material r1 that can provide a higher Q value.

本発明者らは、上記の点に鑑みて鋭意研究の結果、長時
間に及ぶ焼成時間を要することなく、高周波領域におい
て高い誘電率を有するとともにQ値が高く、共振周波数
の温度係数もOppm、/℃を中心に任意の値を得るこ
とのできる高周波用誘電体磁器組成物を見出したのであ
る。
In view of the above points, the present inventors have conducted intensive research and found that the present inventors have a high dielectric constant in the high frequency range, a high Q value, and a temperature coefficient of Oppm at the resonance frequency, without requiring a long firing time. They have discovered a high-frequency dielectric ceramic composition that can obtain any value around /°C.

即ち、この発明の要旨とするところは、Bad。That is, the gist of this invention is Bad.

7、r 02.7.n O、Ta 20rからなり、こ
れを一般式Ba(Zy。
7, r 02.7. n O, Ta 20r, which has the general formula Ba(Zy.

Zn、Ta2) Q、4.4(−iXと表わしたとき、
×、ySZが0.02≦×≦0.13.0.28≦y≦
0.33.0.59≦7≦0.65  (但し、x十y
+z=1)の範囲にあり、かつ2ηの70原子%以下が
N1、Gの何れか一方または双方により置換されたもの
を主成分とし、これに102を0.1〜1.0モル%添
加含有してなる高周波用誘電体磁器組成物である。
Zn, Ta2) Q, 4.4 (when expressed as -iX,
×, ySZ is 0.02≦×≦0.13.0.28≦y≦
0.33.0.59≦7≦0.65 (However, x + y
+z=1) and in which 70 atom % or less of 2η is substituted with either N1 or G or both, and 0.1 to 1.0 mol % of 102 is added thereto. This is a high frequency dielectric ceramic composition comprising:

ここでBa (Zr、Zw、Ta&)Oy、−y−%に
おいて、x、y。
where Ba (Zr, Zw, Ta &) Oy, -y-%, x, y.

7をそれぞれ上述した範囲に限定したのは次のような理
由からである。
The reason why 7 is limited to the above-mentioned ranges is as follows.

即へ、Xを0.02〜.0.13の範囲としたのは、X
が0.02未満ではQが低下することになり、また0、
13を越えると、」(振周波数の温度係数が正側で犬き
くなるからである。
Immediately, set X to 0.02~. The reason for the range of 0.13 is that
If is less than 0.02, Q will decrease, and 0,
If it exceeds 13, the temperature coefficient of the oscillation frequency becomes sharper on the positive side.

■を0.28 = 0.33としたのは、これが0.2
8未満、」:たf、L O,33を越えると、何れも焼
結が困難どなるからである。
■ is 0.28 = 0.33 because this is 0.2
If the value exceeds 33, sintering becomes difficult.

7を0.59〜0.65としたのは、7が0.59未満
に<2す、また0、6!iを越ンろと、何れt)焼結が
困難となるからCある。
7 is set to 0.59 to 0.65 because 7 is less than 0.59 <2, and 0, 6! If i is exceeded, t) sintering becomes difficult, so there is C.

またHa (Zr、Zn、TaJ 0y−y4−+3の
ZnをN5、らの何れか一方また剣双方で置換する場合
、その置換量を70原了%以下としたのは、70原子%
をこえると、共振周波数の温度係数がΩ側で大きくなり
すぎるためである1゜ 次に上記の主成分に対して添加するMnO2の量を0.
1〜1.0モル%と規定するのは、0.1モル%以下で
はQ値を高める効果がなく、また1、0モル%以1−で
は誘電率およびQ値が低下するためである。
In addition, when replacing Zn in Ha (Zr, Zn, TaJ 0y-y4-+3) with either N5 or both, the amount of substitution is set to 70 atomic % or less.
This is because if the temperature coefficient of the resonance frequency exceeds 1°, the temperature coefficient of the resonance frequency becomes too large on the Ω side.
The reason why it is specified as 1 to 1.0 mol % is that if it is 0.1 mol % or less, there is no effect of increasing the Q value, and if it is 1.0 mol % or more, the dielectric constant and Q value decrease.

以下この発明を実施例にて詳細に説明する。This invention will be explained in detail below with reference to Examples.

実施例 l1it Flとして高純度のBa Co 3 、Zy
 02、ZnO,Ta2鐵、NjO、C,o203 、
 Mn0pを用い、第1表に示す組成比率の磁器が得ら
れるJ:うに秤吊し、秤串原別をゴム内張りしたボール
ミルにめのう石、純水とともに入れ、2時間溝式混合し
た。次いでこの混合物を脱水、乾燥したのち、1200
℃で2時間仮焼し、この仮焼物をボールミルにめのう石
、純水、有機バインダとともに入れて、2時間溝式粉砕
した。
Example l1it High purity BaCo3, Zy as Fl
02, ZnO, Ta2 iron, NjO, C, o203,
Using Mn0p, porcelain having the composition ratio shown in Table 1 was obtained. J: The sea urchin was hung on a scale, and the scale skewer was placed in a rubber-lined ball mill together with agate stone and pure water, and mixed in a groove for 2 hours. Next, this mixture was dehydrated and dried, and then
The calcined product was calcined at ℃ for 2 hours, and the calcined product was placed in a ball mill together with agate, pure water, and an organic binder, and groove-pulverized for 2 hours.

次いでこの粉砕物を乾燥したのち、50メツシユの網を
通して造粒し、宥られた粉末を2(lookc+Jの圧
力で12mmφX6mmjの寸法からなる円板に成形し
た。さらにこの円板を1450℃、4時間の条件で焼成
して磁器試別を得た。
Next, this pulverized product was dried, then granulated through a 50-mesh mesh, and the solidified powder was molded into a disk with dimensions of 12 mmφ x 6 mmj at a pressure of 2 (lookc+J).The disk was further heated at 1450°C for 4 hours. A porcelain specimen was obtained by firing under the following conditions.

得られた磁器試r1について、周波数7GHzにおける
誘電率〈εr) Qおよび共振周波数の温度係数(与)
を誘電体共振器法にて測定し、その結果を第1表に示し
た。
For the obtained ceramic sample r1, the dielectric constant <εr) at a frequency of 7 GHz and the temperature coefficient of the resonance frequency (given)
was measured using the dielectric resonator method, and the results are shown in Table 1.

なお第1人中:I:印はこの発明の鞘囲外のものであり
、それ以外はづべてこの発明範囲内のも)のである、3 17− 第11ζにおいて、試I’l+預月1.49.!i2,
55は710一部をNi、 、 09の何れか一方また
は双方で置換していイ1い組成からなるt)のであり、
この発明の範囲外のものである。
In addition, the first person: I: The mark is outside the sheath of this invention, and everything else is within the scope of this invention). 1.49. ! i2,
55 has a composition in which a part of 710 is replaced with one or both of Ni, 09, and 09, and
It is outside the scope of this invention.

また試11番号8はN5、Gの買換早が701京子%を
こえた例であり、共振周波数(τ、)が負側で太き(i
j7ろ傾向にあるため、この発明範囲から除外(〕た1
)のて゛ある。
In addition, trial 11 number 8 is an example in which the replacement period for N5 and G exceeded 701 Kyoko%, and the resonant frequency (τ,) is thick on the negative side (i
However, it is excluded from the scope of this invention.
).

試1”1番口1,2,3.10.16.17,23,2
0,30.36,42,43゜49 、52 、5 r
lはMn 02を添加していf、【い例であり、この発
明の範囲外である。
Trial 1” 1st mouth 1, 2, 3. 10. 16. 17, 23, 2
0,30.36,42,43゜49,52,5 r
l is added with Mn 02 f, which is an example and outside the scope of this invention.

次に試11番号9,15,22,28,35,41.4
8は10゜を1.0工ル%以−1添111’l 1.た
例であり、誘電率およびQ値が低下するためこの発明の
範囲か1)除外した’tvの1−ある。
Next, test 11 numbers 9, 15, 22, 28, 35, 41.4
8 is 10° with 1.0 mill% or more addition 111'l 1. This is an example of 1) excluded from the scope of the present invention because the dielectric constant and Q value are lowered.

さらに試II M号4!1−.57はBa (Zr、Z
n、Ta2) 0−4−1.−署の×、■、7の値がこ
の発明の範囲から外れているものであり、焼結が困難か
特性が低下しているものである。
Furthermore, Exam II M No. 4!1-. 57 is Ba (Zr, Z
n, Ta2) 0-4-1. - The values of ×, ■, and 7 are outside the scope of the present invention, and sintering is difficult or the properties are deteriorated.

試1′II M Pi 49,50,52.!i3につ
いては、特性を示していないがこれは十分に焼結した磁
器が得られず、特性の測定が不可能であったためである
Trial 1'II M Pi 49,50,52. ! Regarding i3, the characteristics are not shown because sufficiently sintered porcelain could not be obtained and the characteristics could not be measured.

以−「詳述したようにこの発明によれば、高誘電率を有
するとともにMn Oeの添加によって従来得られなか
った高いQ値を示す高周波用誘電体磁器組成物が1qら
れるのである。またZrlの一部をNL、C。
As described in detail below, according to the present invention, a dielectric ceramic composition for high frequencies can be produced which has a high dielectric constant and exhibits a high Q value which could not be obtained conventionally by adding MnOe. Part of NL,C.

の何れか一方または双方で置換するGを適宜選択するこ
とによって共振周波数の′tA度係数もOppm/℃を
中心に1側、負側に任意の値のものが得られるのである
By appropriately selecting G to be substituted with either or both of them, the 'tA degree coefficient of the resonant frequency can also have arbitrary values on the 1 side and the negative side around Oppm/°C.

従って、この発明によれば誘電体共振器、誘電体調整棒
、MIC用誘電体基板などの用途に有用な高周波用誘電
体磁器組成物を捏供することができるのである。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high frequency dielectric ceramic composition useful for applications such as dielectric resonators, dielectric adjustment rods, and dielectric substrates for MIC.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はBa (Zr+、4Ta3) 03の結晶構造
を示す図、第2図はBa(7η、TI牙Osについて焼
成時間との関連で示したX線回折図である。 特許出願人  株式会社 村田製作所
Figure 1 is a diagram showing the crystal structure of Ba (Zr+, 4Ta3) 03, and Figure 2 is an X-ray diffraction diagram of Ba (7η, TI-Os) shown in relation to firing time. Patent applicant: Co., Ltd. murata manufacturing

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] BaO、ZrO2、zTlO1Ta2Csからなり、こ
れを一般式Ba(Z−ZηアTa−0%−2−算と表わ
したとき、×、ylZが0.02 ≦x ≦0.13、
]28≦y ≦0.33.0.59≦7≦ 0.65 
 (但し、X−1+Z=1)の範囲にあり、かつZnの
70原子%以下がN5、coの何れか一方または双方に
より置換されたものを主成分とし、これにI″In○2
を0.1〜1.0モル%添加含有してなる高周波用誘電
体磁器組成物。
It consists of BaO, ZrO2, zTlO1Ta2Cs, and when expressed as the general formula Ba (Z-ZηaTa-0%-2-calculation), x, ylZ is 0.02 ≦x ≦0.13,
]28≦y≦0.33.0.59≦7≦0.65
(However, X-1 + Z = 1), and the main component is one in which 70 atomic % or less of Zn is substituted with N5, co, or both, and I''In○2
A high frequency dielectric ceramic composition comprising 0.1 to 1.0 mol% of the following.
JP58071794A 1983-04-22 1983-04-22 High frequency dielectric porcelain composition Granted JPS59196504A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2589463A1 (en) * 1985-10-09 1987-05-07 Murata Manufacturing Co DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITION FOR HIGH FREQUENCY
US4724511A (en) * 1985-10-24 1988-02-09 Itt Industries, Inc. Dielectric compositions
JPH0297453A (en) * 1988-09-30 1990-04-10 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Dielectric porcelain composition

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JPH0297453A (en) * 1988-09-30 1990-04-10 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Dielectric porcelain composition

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