JPS61183165A - 誘電体磁器 - Google Patents
誘電体磁器Info
- Publication number
- JPS61183165A JPS61183165A JP60021304A JP2130485A JPS61183165A JP S61183165 A JPS61183165 A JP S61183165A JP 60021304 A JP60021304 A JP 60021304A JP 2130485 A JP2130485 A JP 2130485A JP S61183165 A JPS61183165 A JP S61183165A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- dielectric constant
- dielectric ceramic
- oxide
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
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。
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。
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
／７τ（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。
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
／７τ（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０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
ｒΦ５ｎ）Ｔ ｆ Ｏ，７やＢ ａ （Ｚ ｎ７．（Ｎ
ｂ ｅ Ｔ ＆））、） ｏ、等、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、１ＯＧＨｚ付近の周波
数の共振器に使用する場合には直径５〜６ｍｍ、高さ２
〜３ｍａｒ程度の大きさで済むが、これより低い周波数
、例えば３ＧＨ２の共振器では直径が２０ｍｍ以上にも
なってしまい、大きくなりすぎる。
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０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
ｒΦ５ｎ）Ｔ ｆ Ｏ，７やＢ ａ （Ｚ ｎ７．（Ｎ
ｂ ｅ Ｔ ＆））、） ｏ、等、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、１ＯＧＨｚ付近の周波
数の共振器に使用する場合には直径５〜６ｍｍ、高さ２
〜３ｍａｒ程度の大きさで済むが、これより低い周波数
、例えば３ＧＨ２の共振器では直径が２０ｍｍ以上にも
なってしまい、大きくなりすぎる。
そこで従来、より高誘電率の誘電体材料の開発が進めら
れており、Ｂ ａ Ｏ−Ｎ ｄ、ｏ、−Ｔ ｓ ０ｚ−
ＰｂＯ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１２〜１３ｍｍ前
後となってしまう、あるいは、誘電率が１００〜２３０
と非常に高いＳｒＴ ｆ Ｏ，−Ｃａ Ｔ ｉ ０３−
Ｃａ Ｓ ｉ Ｔ ｉ Ｏ，系の誘電体材料も開発さ
れているが、この種の材料は誘電率の温度特性が−４５
０〜−１５００ｐｐｍ／’Ｃとマイナス側に大きく（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誘電体共振器の材料とし
ては不適当である。
れており、Ｂ ａ Ｏ−Ｎ ｄ、ｏ、−Ｔ ｓ ０ｚ−
ＰｂＯ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１２〜１３ｍｍ前
後となってしまう、あるいは、誘電率が１００〜２３０
と非常に高いＳｒＴ ｆ Ｏ，−Ｃａ Ｔ ｉ ０３−
Ｃａ Ｓ ｉ Ｔ ｉ Ｏ，系の誘電体材料も開発さ
れているが、この種の材料は誘電率の温度特性が−４５
０〜−１５００ｐｐｍ／’Ｃとマイナス側に大きく（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誘電体共振器の材料とし
ては不適当である。
以上の様な状況から、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。
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。
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。
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。
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。
本発明者等は、前述の誘電特性に対す６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
化ガドリニウム、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
。
電体磁器を開発せんものと鋭意研究の結果、酸化鉛、酸
化ガドリニウム、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、酸化ガ
ドリニ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ｘ Ｐ ｂ Ｏａ ｙ
Ｇ ｄ Ｏ＞、ａ ｚ Ｚ ｒ Ｏ，テ表わしたときに
組成範囲がモル分率で ３０．０≦ｘ≦゛６５ 、０ ０．１≦ｙ≦１０．０ ３０．０≦ｚ≦６５．０ 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。
ドリニ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ｘ Ｐ ｂ Ｏａ ｙ
Ｇ ｄ Ｏ＞、ａ ｚ Ｚ ｒ Ｏ，テ表わしたときに
組成範囲がモル分率で ３０．０≦ｘ≦゛６５ 、０ ０．１≦ｙ≦１０．０ ３０．０≦ｚ≦６５．０ 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、誘電率等が測定不能に
なる。また、上記モル分率Ｘが６５０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。
られる焼結体にクラックが入り、誘電率等が測定不能に
なる。また、上記モル分率Ｘが６５０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２が３０．０
モル％未満であると、焼結不良の原因となり、逆に上記
モル分率２が６５．０モル％を越えると得られる焼結体
にクラックが入り、誘電率等が測定不能になってしまう
。
モル％未満であると、焼結不良の原因となり、逆に上記
モル分率２が６５．０モル％を越えると得られる焼結体
にクラックが入り、誘電率等が測定不能になってしまう
。
さらに、上記酸化ガドリニウムのモル分率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１０００モル％を越えると、誘電率が
小さくなり過ぎる。
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１０００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、Ｐ ｂ Ｏ，Ｇ ｄ、Ｏ３
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１００〜２５０ Ｋｇ
／ｃば、温度１２００〜１３００℃、４〜ｉｏ時間の条
件でのホットプレス焼成、あるいは温度１２００〜１３
００℃、４〜ｌＯ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。
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１００〜２５０ Ｋｇ
／ｃば、温度１２００〜１３００℃、４〜ｉｏ時間の条
件でのホットプレス焼成、あるいは温度１２００〜１３
００℃、４〜ｌＯ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。
以上述べたように、誘電体磁器の原料として酸化鉛、酸
化ガドリニウム、酸化ジルコニウムを選択し、これらの
配合比を所定の割合に設定することにより、誘電率が高
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）の誘電体磁器が作製される。
化ガドリニウム、酸化ジルコニウムを選択し、これらの
配合比を所定の割合に設定することにより、誘電率が高
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）の誘電体磁器が作製される。
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。
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。
出発原料に市販のＰｂＯ１ＺｒＯ，、Ｇｄ、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Ｇ ｄ、Ｏ，は、Ｇｄ ｑ４として
そのモル分率を換算した。
、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Ｇ ｄ、Ｏ，は、Ｇｄ ｑ４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。
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／ａｎ１″の圧力で直
径２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状に成形した。
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／ａｎ１″の圧力で直
径２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状に成形した。
この成形体を温度１２００−１２５０℃、圧力１００〜
２５０Ｋｇ／ｃｒｎ’で４〜１０時間ホットプレス焼成
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４）を得た。
２５０Ｋｇ／ｃｒｎ’で４〜１０時間ホットプレス焼成
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４）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
ＧＨ２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３を求めた。
ＧＨ２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３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。
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。
（以下余白）
（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がマイナス
（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。
、無負荷Ｑとも高く、共振周波数の温度特性がマイナス
（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が下がり誘電損失が大きな
ものとなるなど、好ましいものではない。
不良を起こしたり、無負荷Ｑが下がり誘電損失が大きな
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８．６
層履、高さ２．５２謄麿に加工し、これと直径８．６量
層、高さ１．１量瀧層に加工したＳ ｒＴｉＯ３系の誘
電体磁器（ｄ電率ε＝２４５ 、無負荷Ｑ＝２３００
、ｑ＝１２６０ＰＰ層１℃）とを貼り合わせて、共振周
波数３．０ＧＨｚで誘電率（＝１７０、無負荷Ｑ＝１１
２０．τ、＝ ８０ ｐｐ腸／”０（−２０〜６０℃）
の誘電体共振器を得た。
層履、高さ２．５２謄麿に加工し、これと直径８．６量
層、高さ１．１量瀧層に加工したＳ ｒＴｉＯ３系の誘
電体磁器（ｄ電率ε＝２４５ 、無負荷Ｑ＝２３００
、ｑ＝１２６０ＰＰ層１℃）とを貼り合わせて、共振周
波数３．０ＧＨｚで誘電率（＝１７０、無負荷Ｑ＝１１
２０．τ、＝ ８０ ｐｐ腸／”０（−２０〜６０℃）
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ＢａＯ−Ｔ
ｉ Ｏ，−Ｎ ｄ、Ｏ，−Ｐ ｂ Ｏ系の誘電体材料と
比較しても約２倍の誘電率を有しており、誘電体共振器
の体積ｌま豹１／３に小型化される。
ｉ Ｏ，−Ｎ ｄ、Ｏ，−Ｐ ｂ Ｏ系の誘電体材料と
比較しても約２倍の誘電率を有しており、誘電体共振器
の体積ｌま豹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１例えばサンプル実施例６はＩＭ
Ｈｚでｔａｎδが５×１０以下を示し、温度補償用コン
デンサとしても有用である。
でも誘電損失が小さく１例えばサンプル実施例６はＩＭ
Ｈｚでｔａｎδが５×１０以下を示し、温度補償用コン
デンサとしても有用である。
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、酸化ガドリニウム、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力（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。
磁器は酸化鉛、酸化ガドリニウム、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力（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)
- 【特許請求の範囲】 酸化鉛、酸化ガドリニ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
・ｙＧｄＯ＿３＿／＿２・ｚＺｒＯ＿２で表わしたとき
に組成範囲がモル分率で ３０．０≦ｘ≦６５．０ ０．１≦ｙ≦１０．０ ３０．０≦ｚ≦６５．０ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ であることを特徴とする誘電体磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021304A JPS61183165A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 誘電体磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60021304A JPS61183165A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 誘電体磁器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183165A true JPS61183165A (ja) | 1986-08-15 |
Family
ID=12051404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60021304A Pending JPS61183165A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 誘電体磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61183165A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0211371A2 (en) * | 1985-07-29 | 1987-02-25 | Sony Corporation | Dielectric porcelain |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60021304A patent/JPS61183165A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0211371A2 (en) * | 1985-07-29 | 1987-02-25 | Sony Corporation | Dielectric porcelain |
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