JPS61156602A - 誘電体磁器 - Google Patents

誘電体磁器

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Publication number
JPS61156602A
JPS61156602A JP59281196A JP28119684A JPS61156602A JP S61156602 A JPS61156602 A JP S61156602A JP 59281196 A JP59281196 A JP 59281196A JP 28119684 A JP28119684 A JP 28119684A JP S61156602 A JPS61156602 A JP S61156602A
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JP
Japan
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dielectric
dielectric constant
temperature
oxide
resonator
Prior art date
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Pending
Application number
JP59281196A
Other languages
English (en)
Inventor
幸一 田附
寛治 村野
進 西垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Narumi China Corp
Sony Corp
Original Assignee
Narumi China Corp
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Narumi China Corp, Sony Corp filed Critical Narumi China Corp
Priority to JP59281196A priority Critical patent/JPS61156602A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主にマイクロ波領域において誘電体共振器と
して利用される誘電体磁器に関するものであり、さらに
詳細にはその組成の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
誘電体磁器は、マイクロ波領域においても、マイクロ波
回路の誘電体共振器、インピーダンス整合用素子、マイ
クロ波集積回路(マイクロ波IC)の基板等に用いられ
ており、特に発振器の周波数安定化やフィルター等に利
用される誘電体共振器はマイクロ波回路の小型化に貢献
している。この誘電体共振器は、誘電体中では波長が1
/口(ただし、εは誘電率)に短縮されることを利用し
たものであり、したがって誘電率が大きいほど小型化に
は有利である。
ところで、誘電体共振器の使用周波数領域の拡大に伴な
って、特に比較的波長の長いマイクロ波領域において使
用される誘電体共振器の小型化が要求されている。例え
ば、衛星放送受信器内の局部発信器の周波数の安定化を
目的とした誘電体共振器の開発が進められており、(Z
 r * S n)TiO,やB a (Z n+、(
N b * T a)y、) 01kI;、良好なマイ
クロ波特性を示す誘電体材料が開発されているが、これ
ら材料は誘電率が30〜40と小さく、10GHz付近
の周波数の共振器に使用する場合には直径5〜6IIl
ffl、高さ2〜3mo程度の大きさで済むが、これよ
り低い周波数1例えば3GH2の共振器では直径が20
mm以上にもなってしまい、大きくなりすぎる。
そこで従来、より高話TL率の誘電体材料の開発が進め
られており、B a ON d、OIT t 0z−P
bO系誘電体材料等では誘電率80〜9oのものが得ら
れるようになっている。しかしながら。
この程度の誘電率では共振器の小型化を充分に達成する
ことはできず、3GHzの共振器の大きさは直径が12
〜13II11前後となってしまう、あるいは、誘電率
が1oo〜230と非常に高いSrT i O,−Ca
 T i O7−Ca S i T i O,系のu電
体材料も開発されているが、この種の材料は誘電率の温
度特性が−450〜−1500ppm/’Cと?(ナス
側に大きく(シたがって、共振周波数の温度特性はプラ
ス側に大きい)、また誘電損失も大きいために1誘電体
共振器の材料としては不適当である。
以北の様な状況から、特に比較的低い周波数のマイクロ
波領域でも誘電率が高く、なおかつ誘電率の温度変化や
誘電損失の小さい誘電体材料の開発が要望されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のように高い誘電率を有する誘電体共振器用材料が
得られない大きな理由としては、誘電率が高くなおかつ
誘電損失の小さい材料は全て誘電率の温度特性がマイナ
ス(共振周波数の温度特性がプラス)であることが挙げ
られる。したがって、誘電率の温度特性がプラスの誘電
体材料が見出されれば、これと従来の誘電体材料とを組
み合わせれば誘電率の温度変化の非常に小さい誘電体共
振器を作製することができるものと考えられる。
そこで本発明は、誘電率が高く誘電損失が小さい、かつ
誘電率の温度特性がプラス(共振周波数の温度特性がマ
イナス)の誘電体材料からなる誘電体磁器を提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、前述の誘電特性に対する要求を満たす誘
電体磁器を開発せんものと鋭意研究の結果、酸化鉛、酸
化テルビウム、酸化ジルコニウムを所定の割合で混合し
固相反応により作製した誘電体磁器がこの目的に適合す
ることを見出し本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明に係る誘電体磁器は、酸化鉛、酸化テ
ルビウム及び酸化ジルコニウムとを焼結してなる誘電体
磁器であって、その組成式をXP b O−y T b
 O>; z Z r Oヨで表わしたときに組成範囲
がモル分率で 350≦x≦65.O 0,1≦y≦1O90 30,0≦z≦60.0 x+y+z=100 であることを特徴とするものであり、誘電率の温度特性
がマイナスの材料からなる誘電体磁器と組み合わせるこ
とにより、誘電率の温度特性が非常に小さくかつ高い誘
電率の誘電体共振器を提供し、2〜4GHzのマイクロ
波領域でも小型で安定性の良い発振器やフィルタを提供
しようとするものである。
本発明においては、各成分の組成範囲が重要である。
すなわち、本発明者等の実験によれば、先ず、酸化鉛の
モル分率Xが35.0モル%未満であると、得られる焼
結体の無負荷Qが低下してしまい誘電損失が大きなもの
となってしまう。また。
上記モル分率Xが65.0モル%を越えると、この酸化
鉛の蒸発量が多くなり良好な焼結体が得られなくなって
しまう。
同様に、上記酸化ジルコニウムのモル分率Zが30.0
モル%未満であると、得られる焼結体にクラックが入り
、逆に上記モル分率2が60.0モル%を越えると得ら
れる焼結体の無負荷Qが低下してしまい、誘電損失が大
きなものとなってしまう。
さらに、上記酸化テルビウムのモル分率yが0.1モル
%未満であると、焼結性が悪くなり、結果として無負荷
Qが小さくなって誘電損失が大きなものとなる。また上
記モル分率yが10.0モル%を越えると、誘電率が小
さくなり過ぎる。
本発明に係る誘電体磁器は、PbO1T b、O9及び
ZrO,の各原料粉末を、上述のモル分率となるように
所定量混合し、焼成することによって作製することがで
きるが、通常は、これら原料粉末をあらかじめやや低め
の温度で仮焼成した後、これを粉砕し、再び混合処理し
て加圧成型したものを本焼成することによって作製され
る。ここで特に、上記PbOが逃散する虞れがあるので
、上記本焼成は、例えば圧力100〜250Kg/ct
n’、温度1200〜1300℃、4〜lO時間の条件
でのホットプレス焼成、あるいは温度1200〜13Q
O’0.4〜10時間の条件でPbO雰囲気中での焼成
等によるのが好ましい、上記PbOが逃散してしまうと
、得られる誘電体磁器の組成が変ってしまい、所望の誘
電特性を確保することが難かしくなる。
〔作用〕
以上述べたように、誘電体磁器の原料として酸化鉛、酸
化テルビウム、酸化ジルコニウムを選捩し、これらの配
合比を所定の割合に設定することにより、誘TL率が高
く誘電率の温度係数がプラス(共振周波数の温度係数が
マイナス)の7ATL体磁器が作製される。
〔実施例〕
以下、具体的な実施例により本発明を説明するが、本発
明がこれら実施例に限定されるものでないことは言うま
でもないことである。
実施例。
出発原料に市阪ノP b O、Z r % T b、o
、を用い、これらを次表に示した組成となるようにそれ
ぞれ秤量し、純水と共にボールミルに入れ16時時間式
混合した。なお、ここで上記TbやOlは、Tb O4
としてそのモル分率を換算した。
得られた混合物をろ過、乾燥後、円板状に成形し空気中
で850℃、1時間仮焼成した。
次に、この仮焼成物を乳鉢を用いて砕いた後、純水とと
もにボールミルに入れ、16時時間式粉砕した。得られ
た粉砕物をろ過乾燥後、少量の純水を加えて整粒し、油
圧プレスによって1000Kg/cm’の圧力で直径2
0mm、厚さ1OII11の円板状に成形した。
この成形体を温度1200−1250℃、圧力Zoo〜
250Kg/cゴで4〜10時間ホントプレス焼成し、
誘電体磁器サンプル(実施例1〜実施例16及び比較例
1〜比較例5)を得た。
得られた各誘電体磁器サンプルを共振周波数がおよそ3
GHzになるような形状に加工した後、その共振特性を
導波管中で測定し、各サンプルの誘電率ε、無負荷Q、
−20〜+60℃の共振周波数の温度特性τfを求めた
。結果を次表に示す。
なお、この表において、比較例2についてはQが悪すぎ
たために、誘電率及び共振周波数の温度特性はIMHz
で測定した。
(木は焼結不良のため測定不能) この表より、本発明に係る各実施例にあっては、誘電率
、無負荷Qとも高く、共振周波数の温度特性かマイナス
(誘電率の温度特性がプラス)という特性を示すことが
分る。
これに対して、本発明の範囲を外れた各比較例は、焼結
不良を起こしたり、無負荷Qが下がり誘電損失か大きな
ものとなるなど、好ましいものではない。
応用例 先の実施例で得られたサンプル実施例6を、直径8.1
mm、高さ2.9■に加工し、これと直径8.1mm、
高さ1.3mmに加工したS r T i Oj系の1
誘電体磁器(誘電率ε=240 、無負荷Q=2210
、τイ= 1170 ppm/”C)とを貼り合わせて
共振周波数3.1GHz−c誘電率6=165゜無負荷
Q= 1050 、 τf=90pPm/”C(−20
〜60°C)の誘電体共振器を得た。
これは従来最も誘電率が高いとされているBa0−T 
1O−Nd、10.−PbO系ノ誘電体材料と比咬して
も約2倍のrA1!率を有しており、誘電体共振器の体
積は約1/3に小型化される。
また、この誘電体磁器は10MHz以下の低周波数領域
でも誘電損失が小さく、例えばサンプル実施例6はIM
Hzでtanδが5×10以下を示し、温度4補償用コ
ンデンサとしても有用である。
〔発明の効果〕
上述の説明からも明らかなように、本発明に係る誘電体
磁器は酸化鉛、酸化テルビウム、酸化ジルコニウムとか
らなり各成分を所定の割合で含有しているので、誘電率
及び無負荷Qともに向上することができ、同時に誘電率
の温度特性をプラス(共振周波数の温度特性をマイナス
)にすることができる、したがって、本発明に係る誘電
体磁器を従来の誘電率の温度特性がマイナスの誘電体磁
器と組み合わせて使用することで、温度特性を自由に調
節することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 酸化鉛、酸化テルビウム及び酸化ジルコニウムとを焼結
    してなる誘電体磁器であって、その組成式をxPbO・
    yTbO_1_/_4・zZrO_2で表わしたときに
    組成範囲がモル分率で 35.0≦x≦65.0 0.1≦y≦10.0 30.0≦z≦60.0 x+y+z=100 であることを特徴とする誘電体磁器。
JP59281196A 1984-12-27 1984-12-27 誘電体磁器 Pending JPS61156602A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0211371A2 (en) * 1985-07-29 1987-02-25 Sony Corporation Dielectric porcelain

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0211371A2 (en) * 1985-07-29 1987-02-25 Sony Corporation Dielectric porcelain

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