JPS5945962A - 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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JPS5945962A
JPS5945962A JP57155655A JP15565582A JPS5945962A JP S5945962 A JPS5945962 A JP S5945962A JP 57155655 A JP57155655 A JP 57155655A JP 15565582 A JP15565582 A JP 15565582A JP S5945962 A JPS5945962 A JP S5945962A
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JP
Japan
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high frequency
porcelain
dielectric ceramic
ceramic composition
temperature coefficient
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健弘 鴻池
博 田村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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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。

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。
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Cいる。
従来、この曙の誘電体磁器とし°Cは、次のような各種
のものがある。
たとえば、ZrO2−8,nO,−T10g系材料系材
料。
’rt、o2.. (Ba、 5r)(Zr、 I’i
)O,系材料、Ba(Zn、Ta)08系材料などがあ
る。
これらの各種材料はマイクロ波帯での祷を率(εr)が
20〜40.GLが4000〜80tlQ、共振周波数
の温度係故(τ、)が0t)p・aZC付近の特性を有
するものであると報告され゛〔いる。
このうり、Ba(Zn、 Tx)03素材料はこの発明
の好適な従来例である。このBa(Zn、TJO,系材
料についCは特開昭53−554.’r4号公報にその
詳細な説明がなされ′〔いる。その詳1圃な説明に日 よれば、156(Vc〜1460Cの温度範謂で2時間
空気中で焼成し°C誘成体磁器r得、その大きさを直径
5U、厚み21とし゛C1共振周波数(はぼ11c)H
g )と直径から誘電率(εr)、また帯域反射法によ
シ無負荷Q1ざらに一50C〜+70′cの温度範囲で
共振周波数の温度係故(τf)を測定したところ、εr
については25〜60.QについCは6520〜575
0 、τfについCは5〜20の特性を示すとし′Cい
る。
また、鏝近ではこのBa(Zn、 Ta)Oa系材料に
ついて、次のような報告がなされている。
つまり、Ba(Zn1.、、Ta2A)o、につい′C
普通焼成法により誘電体磁器を焼成したものである75
ζその焼成条件を最高温度1650′C1焼成時間を2
〜120時間の範囲としてその結果を検討しCいる。
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値が14000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(12GH2
)10000〜11000のQ値を示すとし”Cいる。
そして、この焼成時間によるQ値の変化につい′Cは次
のようなことをその理由とし′Cいる。
まず、B a (Z n l/h N ba/a) o
、は’0rderIB in(つo+npoun、is
 of tna A(B’ a、sa Ta0.、、、
)O,Type”。
F、Ga1asso and J、Pyla、工nL)
r9iniQ C+’lf3mi−stry、 vol
、2. No、5. p、482−484 に紹介され
Cいるように、ABL)□からなる立方晶(Cuoic
)の複合ペロブスカイト構造を有しCおシ、その結晶構
造はZnとTaが規則配列することによシ六方晶(Ha
xaLIIOnal)の超洛子を形成しCいる。
第1図はコノB念(zi1□/、lT上2/3)03ノ
結晶構1fit示しだものであり、B位置のZnとTa
が1:2で秩序配列しCいる。図中、0はバリウム(B
ARI[JM)Oは酸素(QXYGKtOloは岨鉛(
ZHJす、OQ’9’7pル(IAN rl+UM) 
テある。
ところが、この秩序構造は焼成条件によつC大きく変化
するものであると[7ている。すなわら、第2図に示す
ように、焼成温度を1350t:とじ、磁器のX線回折
において(422)、(226)反射図形の焼成時間の
依存性を検討したところ、2時間程度の焼成時間ではZ
nとTλの咲序配列の形成が不十分であり、一方120
時凹の焼成時間ではZnとTBLがト分に秩序配列しC
於り、これがQ値の向上に、晴びりくものであると説明
しCいる。
しかしながら、Q値の高い磁器を得るために、焼成時間
を120時間も維持することは生産I生と向上させる上
で大きなInであシ、コストアップにつながる。また焼
成炉を高温で120時間もの長時間稼動させることは焼
成炉の寿命と短く°することになつCしまい、これもま
た製品のコストアップにつながることになる。
発明者等は鋭意研究した結果、長時間に及ぶ焼成時間を
要rることなく、QrKの高い高周波用誘電体磁器組成
物が得られることを見い出したのである。
その磁器組成物はB LO,Zrt)2. ZnJ、、
 Ta、+)。
からなシ、これを一般式B a (Z rXZ nyT
 Lg5) QT/4−4/2−s y/s  と表わ
したとき、xe ’I+ Zがそれぞれ次の範囲からな
るものである。
0.02=X、、、0.13 o、za<:y≦0.63 0.59 <:M <:0.6S −―■−−喝一自一− (ただし、X+7+Z=1) かかる磁器組成物について、その各原料を混色仮焼し、
さらに成形し゛C約4時間の焼成条件で磁器試料を作成
し、周波数7GHzにおけるn′ilC率(εχQおよ
び共振周波数の温度係数(τハを測定しその結果を第1
表に示した。(特願昭56−145294号) ここで、兵服周波数の温度係数(τ、)は+25c〜+
85 ’cの(温度・;α囲で^III定した、。
なお、集尿周波数の【ぬ度係数(τ、)と誘′It率の
温度係数は次式で、晴ばれる。
τf−−イτ、−α τ、:祷′成率の4度係数 α :イ1a指試料の線・ル脹率 第1表 一方、従来の組成物であるBa (Zn、7. Ta、
A)03にりい”C同様にし゛C試料を作成し、各電気
特性を測定したところ第2表に示すような結果であった
第2表に示した特性を有するB a (Zn 1AT 
a 、、y、)OjはBa(Zn T!L)O,、:l
?、の中で最良のQ値を有するものであるが、第1機の
組成のものによればj&X 15000ものQ値を有す
るものが得られ“〔おり、Bi(Zn、、4T”mA)
OsvC(らべCBa(zr、zn、’ra、)o、、
、−$z−syA系のものにすぐれた特注を有するもの
力;得られている。
第5図はZr01の含有効果を明確にするために、B 
eL (Zn lA T a s/a )03とBaZ
r0.との固溶体を作成し、そのIl!気特性を示した
ものである。′s5図によれば、zrが0.02〜0.
15の範囲で高いQ直力遮得られ”Cいることがわかる
また第4図(す、(b)はBa(Zn、、1. Ta、
7. )o3と、Ba(zro、on ”o、sz ”
0.64 )Os ノXA!回折図−c’アル。
この第4図(a)において、Ba(Zn 1./、 T
a 、、/、、 )O,に見られる17.7′。のピー
クは六方晶の(100)面による回折線であり、超格子
が形成されCいることを示し°Cいる。これに対し′C
第4図(b)で示したBa(zrO,04znOj2”
0.64)03によれば、第4図e) テ示した六方晶
([sxagonal)の回折線は消失しCおり、単な
るヴ方晶のペロプスカイト構造をとっていることがわか
る。
なし、第4図(a)中、1は六方晶(Hexi、3on
al)の(100)面、2は立方晶(Cαbic)の(
100)面、5は六方晶(Hsxagonal)の(0
02)面、4はKp線、5は立方晶(山bic)の(1
10)面である。また第4図(1))中、1は立方晶(
Cubic)の(100)面、2はKp線、5は立方晶
(Cubic)の(ioo)面であムさらに第5図(a
) 、 (b)はそれぞれBa(Znφ覧φ)01とB
a’(Zr、。、 Zn0.、、 ’I’a、、、 )
O,の立方晶(321)面によるKa□とKa□の回n
dを示したものである。
第5図(a)と第5図(b)を比較しC明らかなように
、Ba(Zr、。、 Zn、、!Ta、、4)O,の組
成によればKa□とKa*の分離が明瞭になつ”Cお9
、同一焼成条件であるにもかかわらず、Zrの含有によ
って焼結度の促進効果のあることがわかる。
なお、第5図(a)中、1は立方晶(Cubic)の(
321)面で、Kalfsであり、2はKas!lIで
ある。また第5図、b)中、1は立方晶(Cubic)
の(320)面で、K4、線であり、2はKam線であ
る。
このようにB a (Z r 、cln、T L 、)
O%−4/z By/zからなる組成物はその結晶構造
が単純なベロプ、<カイト型の立方晶となつCおり、超
格子の結晶構造を有する131L(Zn□/、Ta、/
、 )O,とは区別されるものである。
しかも、” (z’ Xzn7T’ Z )07/! 
−x/23/* l)2.なる組成物は普通の焼成条件
で高いQnを有rる特性を有し、Ba(Zu、ΔT I
L 、1 )Oz  のように高いQ値を得るために1
20時間に及ぶ焼成が不要になるという利点全方するの
である。
ところが、Ba (Z r J lly T & Z 
) Oy/g−c/a −m y/zからなる、組成・
吻の共振周波数の温度係数(τf)はその組成比率を選
んだ場合−1〜16 pp/’cであ久正側での制御は
可能であるが、むしろ負側の制御が困難であった。
したがって、この発明は高いQ値を有するとともに、共
振周波数の温度係数をOppm/C’i−中心とし′〔
任意の値の温度係数が得られる高周波用鱈醒体磁器組成
吻を提供することを目的とする。
すなわち、この発明の要旨とするとζろは、Btu。
ZrO,、ZnO,Ta10sからなり、これを一般式
B l(Z rxzny”g)Oy/z −x/*−m
y/zと表わしだとき、X。
y、z  がそれぞれ次の範囲にあり、かつZnの70
原子チ以下がN:L、Goのいずれか一方または双方で
置換されていることを特徴とする高周波用誘1体磁器組
成物である。
0.02 ’: X50.15 くく 0.28工y=0.55 +]、59 Z O,65 (た疋し、x+y+z=1) ここで、B L (ZrxZ 11 T &、 )0 
、/、 、7.−j、7.  におい”C1に、y、z
 をそれぞれ上Iホした範囲に限定したのは次のような
理由による。
すなわち、X、’t 0.02〜0.15の範囲としだ
のは、Xが0.02未(illKなれば、Qが低Fする
どとになシ゛また0、15を越えると、共振周波数の温
度係数が正11111で大きくなるからである。
yを0.28〜0.65としたのは、yが0.28未満
になり、また0、55を越えると、いずれも焼結が困難
となるからである。
2をθ、59〜0.65としたのは、2がり、59未満
になり、また0565を越えると、いずれも焼結が困難
となるからである。
また、B & (zr x ZnyT ILz )07
/2 x/g m y/zのZnのlJi、Goのいず
れか一方またはべ方で置換する場合その置換着を70原
子チ以下としたのは、70原子俤を越えると共振周波数
の温度係数が負側で大きくなりすぎるためである。
μ下、この発明を実施例に従って詳、畑に説明する0 実施例 原料として高純度のBACOl、ZrO,、ZnO。
TB、O,、Nip、 Go20J を用い、第1表に
示す組成比率のNi器が得られるように押針し、秤鳶原
料をゴム内張りしたボー7レミルン・=めのう61,1
J11′/に、とともに入れ、2時間湿式混倉した。C
I4.合1勿を脱水乾燥したのち1200でで2時1L
11(反部し、この1反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111J /M
式粉砕し7た。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”Cへ粒し、得られた粉末を200
0 dl/ Cjの圧力で12.7JψX 6 +’l
jj tの寸法からなる円板に成形した。
さらに、仁の円板を1450’c、4時間の条件で・焼
成して磁器試料を10だ。
優られた磁器試料につい゛C1周波数7Gi(Zにおけ
る誘置率(ε)、Qおよび共I置局波数の温度係数(τ
f)を測定し、その結果を第6表に示した。
M3艮中※印はこの伯明a1川外のものであυ、それ以
外はすべてこの発明範囲内のものである。
第   5   表 第5表において、試料≦’41 、10.18.26.
34゜41.48はZnノ一部ヲN1. co ノvv
fレカ一方−*たけ双方で置換しCいない組成から、ケ
るものであるO また、試料番号5.ソ、 14.22.33 、よNi
、Coの置換量が70原子チを越えた例であり、共振周
波数の温度係数が負側で大きくなる項内にあるため、こ
の発明範囲から除去したものでちる。
さらに、試料番号56−64は(l r LZ n y
 Ta Z )0□iい一3φ のλ、!、2の値が玩
囲Iり外れ°Cいるものであり、焼結が困難で特性が1
氏下しCいるため、この発明範囲から除外し;tもので
ある。
なお、試料番号56〜61については特性を示さなかっ
たが、これは十分に焼結した磁器が得られず、特性の測
定が行えなかったためである。
以上この発り」によれば、高い縛1d率を有するととも
にQが高く、さらに共振周波数の温度係数も0チを中心
に正側、負側に任意の値のものが得られ°Cいる。f待
にこの発明によれば、znの一部をNi、Goで置換す
ることによつ゛C負側−\共振周波数の温度係数を制御
することができる。
したがって、この発明によれば誘電体共振器、誘成体調
整俸、MIC用誘畦体基板などの用途に有用な高周波用
誘′成体磁器組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図けB a (Z n 、7. T a 、7. 
) 0.の結晶構造を示す図、第2図はBa(Zn、、
、Ta、/a)O,につい’c焼成時間との関連で示し
たx 、vjI1gl折図、第5図は、B a (Z 
n 1/x T a z7s ) Og  B a Z
 r O3未固溶体の電気特性図、第4図(a) 、 
(b)はそれぞれB a (Zn 、、。 T a 27.) OBとBa(Zr、。4Zn0.3
□’l’a0゜、、)0.のX線回折図、第5図(a)
 −(b)はそれぞれB L (Z n 、/。 T a 27a ) OjとBa(Zr、。4zno、
ax”o、a4)”の立方晶の(321)面によるKa
□とKa2 の回折線図である。 特許出願人 法式会社 村11製作暫 愚1 口 OOe ■ BARluM  oKY&EHZINC171NTAL
l1M繰2図 114j   1+5°  14G。 場30 率4.目 L(11町8) 籐テロ abic U啼) 手続補正書働幻 7・ 特許庁長官殿 (特許庁審査官        殿) 1、事件の表示 昭和57年特許願 第155655号 2、発明の名称 高周波用誘電体磁器組成物 3、補正をする者 昭和57年11月50日(発送日) (9図  面 補正の内容 1」)  明細書の全文 別紙のとおり。 (2)図 面 第1図、第4図、第5図を添付のとおり補正する。 範1 図 瀾I+図 、1ハ□ (Mill

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 BaJ、ZrO,、ZnO,Ta、0.からなり、これ
    を一般式 B’ (” r、C” ny TaH2) 
    07/2−X/N −m 7/2 (!:表わしたとき
    、X、7.Zがそれぞれ次の範囲にあり、かつZnの7
    0原子係以下がNi、 Goのいずれか一方または双方
    によシ置換され°Cいることを特徴とする高周波用誘電
    体磁器組成物。 1)、02− X  :  13.15゜、28≦ア≦
    +E、55 0.59≦2≦0.65 (ただし、x+y十g=1)
JP57155655A 1982-09-06 1982-09-06 高周波用誘電体磁器組成物 Granted JPS5945962A (ja)

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US06/527,762 US4485180A (en) 1982-09-06 1983-08-30 High frequency dielectric ceramic compositions
DE3331610A DE3331610A1 (de) 1982-09-06 1983-09-01 Dielektrische keramische zusammensetzung

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63184704A (ja) * 1987-01-28 1988-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd カラ−フイルタ−製造方法
JPH02199052A (ja) * 1989-01-27 1990-08-07 Fuji Elelctrochem Co Ltd 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
JPS63184704A (ja) * 1987-01-28 1988-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd カラ−フイルタ−製造方法
JPH02199052A (ja) * 1989-01-27 1990-08-07 Fuji Elelctrochem Co Ltd 高周波用誘電体磁器組成物

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