JPS61211907A - アルミナ磁器組成物 - Google Patents

アルミナ磁器組成物

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JPS61211907A
JPS61211907A JP60052852A JP5285285A JPS61211907A JP S61211907 A JPS61211907 A JP S61211907A JP 60052852 A JP60052852 A JP 60052852A JP 5285285 A JP5285285 A JP 5285285A JP S61211907 A JPS61211907 A JP S61211907A
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安藤 汀
伊藤 幸昭
文夫 水野
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111Fine ceramics

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、誘電体共振器、マイクロ波集積回路基板、マ
イクロ波透過窓、誘電体レゾネータアンテナ用誘電体の
通信機器部品として高周波誘電損失の小さい誘電体磁器
材料が要求される分野で好適に利用される。
「従来の技術」 近年通信網の発達に伴い、使用周波数領域がマイクロ波
に及ぶ。これと関連して誘電体磁器はマイクロ周波数領
域において、誘電体共振器やマイクロ波集積回路基板、
各種マイクロ波回路のインピーダンス整合等に応用され
ている。
この種誘電体磁器材料には、誘電率(以下rfJと記載
する)が10前後で、誘電体力率(以下rtanδ」と
記載する)及び共振周波数の温度係数(以下rrrJと
記載する)の絶対値のいずれもが小さいことが望まれて
いる。一方、アルミナ磁器はEが10前後で、tanδ
が小さく、原料資源も豊富であることから、上記誘電体
磁器材料として期待されているが、rrが約−60pp
m/℃という絶対値の大きな値をとっているため実用に
至らない。そこでこれを解決するためアルミナに所定の
割合でMgO* TiO2及びCaOを添加含有してな
る特開昭58−149696号公報記載の基板用誘電体
磁器組成物が提案され、また、本発明者等も同じ目的で
特願昭59−82118号発明において、所定割合のA
l2O5+ CaO及びT t Oxよシなるアルミナ
磁器組成物を提案した。
「発明が解決しようとする問題点」 従来組成では、所望のrf値を有する材料が得られたと
しても、添加物の微量変化によってtanδが大きく変
化するので、tanδがほぼ一定であって種々のrf値
の材料を得ようとする目的には適さない。
本発明はこれを解決し、tanδがほぼ一定であって種
々のrf値のアルミナ磁器組成物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」 A1aO392,4〜98.7 % ル%と、残部Ca
O及びT i Oa 1.3〜7.6モルチとよ)なる
三成分系配合物100重量部に対し、CrabsをX重
量部、NiOを1重量部、配合物中のA 110nを2
モルチとするとき 76 ≦’−”x +40y + −’%−(Z−90
)  ≦ 186ただし、X≧o、y≧0(X−y”0
を除く)の関係にあるCr2’s及びNiOのうち°か
ら選ばれる一種以上を添加含有し、焼結してなるアルミ
ナ磁器組成物を高周波誘電体磁器材料に適用する。
「作用」 AhOs −CaO−Ti0z三成分系配合物中のA1
zOs含有量を92.4モルチ以上とすることによって
Eが10前後、tanδが2×10以下となる。CaO
及びT i Oxは焼成後にチタン酸カルシウムを生成
してf、を正の値の方向に変化させるもので、CaOと
TlO2とは等モルが最良であり、次に望ましいのはC
aO/TiOxモル比−0,3〜1.8の範囲であるが
、これに限定されることなく両者合計で上記範囲内であ
れば良い。この三成分系配合物にCrxOx及び/又は
NiOを添加するとE及びtanδの値にほとんど影響
を与えることなく、添加量の増加とともにrf値が線形
的に減少する。
これを添加成分の種類別に図面に基づいて説明すると次
のようになる。第1図はAl!os −CaO−Ti1
t三成分系配合物100重量部九対するC rf 0s
添加量〔重量部〕と7.とめ関係を表すグラフ、N2図
は同配合物100重量部に対するN i O添加量〔重
量部〕とrfとの関係を表すグラフである。第1図にお
いて直線イはモル基準でAl2O392,40%、 C
aO8,80%及びTi12B、80 fbより表る配
合物に、直線口は同じ< Altos 9866%。
Ca00.67%及びTio2G、67%よシなる配合
物にそれぞれcr2o3を添加した場合のfrとCr*
Os添加量との関係を示−し、第2図において直線ハ及
び直線二は上記各配合物にそれぞれNIOを添加した場
合の7.とNiOとの関係を示す。第1図及び第2図か
ら明らかK Cr2’s又はNiOの添加量の増加に従
ってr、値が線形的に減少しているのがわかる。これら
直線の勾配は、後述の実施例に記載したrf値を図面上
に打点すれば明らかなように、添加成分の徨類が同じで
ある限り、配合物中のA 120s含有量を変えても変
わることはなり0而して添加成分の添加量とrf値との
間に成立する直線関係は、A 1 z Os含有量の増
加と?!: モK re軸方向の負方向に平行態動ナス
 ム仮にAl2O5−CaO−Ti0z三成分系配合物
100重量部に対するerao3添加量をX重量部、同
じくNiO添加量をY重量部、配合物中のA 1203
含有量を2モルチとすると 第1図より T’t = −s−X +P  (Z −一定でP−一
定)・・・・・■第2図よシ re−−40Y+P  (Z−一定でP−一定片・・・
・■なる一般式が導かれる。ここでPは添加成分を全く
添加しなかった場合のrf値を示し、言うまでもなく0
式及び■式において共通の値をとり2どともに変化する
。そこで2を変化させながらrf値を測定するとPと2
との閾に第3図のような直線関係が成立することが判明
した。
これを一般式で表すと P −−−?T−(Z−90) +106・・・・・・
・・・・・・・・・・・・■となる。以上の説明はCr
zOs又はN i Oを単独で添加した場合を対象とし
ているが、Cr20g及びNiOを複合添加する場合に
も一般式■〜■を応用することができる、すなわち、A
1.n= −(’an−Ti(h三成分系配合物100
重量部に対し、Cr1esをX重量部、NiOをy重量
部複合添加したとする。本発明は、Cr2b3及びNi
Oの添加量を配合物に対して圧倒的に少量である場合の
みを対象としていることから、粉末調合によって製造す
る場合はもちろん、他の方法で調合したとしても最終生
成物である磁器組成物中の添加成分の分布の均一性には
限界があシ、サブミクロン−数十ミクロンオーダーの微
小体積内ではCrabs粒子とNiO粒子とがそれぞれ
単独で存在する。
従ってCr2O5粒子を包含する微小体積内にはNiO
粒子は存在せず、他方Ni0粒子を包含する微小体積内
にはCrxOs粒子は存在しないから、それぞれの微小
体積中のCr20a濃度及びNiO濃度は配合物100
重量部に対しそれぞれ2x重量部及び2y重量部となる
。而してCr1es及びNiOがそれぞれ単独で存在す
る場合は両者の相乗作用を無視することができ、それぞ
れの微小体積中で前述の0式又は0式が成立する。従っ
てCrxOs粒子を包含する微小体積中ではTt=−(
2x)+P・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・■となり、NiO粒子を包含する微小体積中では
r; −−4o<2y> +p・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・■となる。上記の如(Cr
zOsとNiOとの相乗作用を無視して良いことから、
■式と■式との間には加成性が成立するため、磁器組成
物全体のrf値を求めると ’rt −(T;+ T: ) / 2Zo。
= −−x −40y + p・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・■となり、0式に0式を代入して
Pを消去するとrf−−−L!!!!−x −aoy 
−!4’j−<z−90) + 106 ・−■となる
。高周波誘電体磁器材料としての実用性に鑑みIT’t
l≦80を満足するX r ’i及び2の組み合わせの
範囲は 一80≦−s x −407 −ゴ「(Z−90) + 106≦80・・・・■とな
シ、定数を整理すると 76≦’g x + 40y + %a (Z−90)
≦186・・・・・・■となる。ここに2は配合物中A
 I20g含有量〔モルチ〕であるが、その値が99を
超えるとX及びyを可能な限り少なくしても0式を満足
せず実験上の誤差を考慮して技術的範囲を明確にするた
めにその上限を98.7とし、前述の下限を併せるとそ
の範囲は 92.4≦2≦98.7 となる。またX及びyは添加成分の添加量〔重量部〕で
あるから当然 X≧o、y≧O が必要で、言うまでもなくいずれも添加し々い場合は本
発明の対象外であるから Xりy−。
を除くものとする。
よって前述の手段をとる限り、本発明アルミナ磁器組成
物はEが10前後で、tanδが2×゛10−4以下の
ものであって、E及びtanδを変えることなく実用性
の高い所望のrf値を呈するのである。
なお、0式以降の上記複合添加理論においては、Cr!
’s粒子を包含する微小体積とNiO粒子を包含する微
小体積を等しいものと仮定しているが、この仮定は本発
明がCrzCh及びNiOの添加量が配合物に対して圧
倒的に少量である場合のみを対象としていることに鑑み
れば、妥当なものと言える。すなわち、本発明アルミナ
磁器組成物中では、Cr*Os粒子及びNiO粒子のい
ずれかと焼結している配合物粒子よりもCrabs粒子
及びNiO粒子のいずれとも焼結せず、他の配合物粒子
とのみ焼結している配合物粒子の方がはるかに多いため
、後者の配合物粒子によって上記二種の微小体積を理論
上常に等しく調整することができるからである。
「実施例」 アルミナ(大関化学製TM−5)、二酸化チタン(試薬
特級、ルチル凰95%以上)及び炭酸カルシウム(試薬
特級)を酸化物換算で第1表〜第8表に示す配合物組成
となるよ′うに配合して全量を500fとし、この配合
物100重量部に対し酸化ニッケルNiO(試薬特級〕
又は酸化クロムCrxOs (試薬特級)を第1表〜第
3表に示す割合で添加し、更に純水soomx 、ポリ
ビニルアルコール5f及びポリエチレンクリコール5v
を添加し、純度99.99%、直径15mのアルミナ磁
器原石2Kgとともに内容積2ρのポリエチレン製ボー
ルミルに入れ、50時時間式混合することによって泥漿
を得た。この泥漿を凍結乾燥し、82メツシユの篩に通
し、圧力1500 b/cnlで金型プレスし、酸化雰
囲気中温度1440℃で焼成し、両端面0.IS、側面
0.88に研摩加工し、アセトン洗浄し水中超音波洗浄
し乾燥することによって大きさ15φx 8 (ms+
)のアルミナ磁器1〜61を製造した。これらのアルミ
ナ磁器について次の条件でre、tanδ及びEを測定
した結果を第1表〜第8表に示す。
測定条件 方法:誘電体円柱共振器法 装置:横筒ヒエーレットパッカード■社製8408Bネ
ットワークアナライザ システム 周波数: 8.OGHz 第1表かられかるように添加成分Crabs又はNiO
を添加していないアルミナ磁器の場合はrrの変化とと
もにtanδが大きく変化した。一方、第2表及び第3
表かられかるようにCrxOs又はNiOを添加したア
ルミナ磁器の場合はtanδが変化することなく rf
のみCrz Os又はNiOの添加量の増加とともに線
形的に減少した。
「発明の効果」 高周波誘電損失が小さく且つ安定した温度特性を有する
所望の誘電体磁器材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれAlzOs −CaO−T
 i 02三成分系配合物100重量部に対するCrz
Os添加量及びNiO添加量とrfとの関係を表すグラ
フ、第8図はAlzOx −CaO−Ti(h三成分系
配合物中のA 120s含有量とrrとの関係を表すグ
ラフである。 第1図 Lモル%J 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Al_2O_392.4〜98.7モル%と、残部Ca
    O及びTiO_21.3〜7.6モル%とよりなる三成
    分系配合物100重量部に対し、Cr_2O_3をx重
    量部、NiOをy重量部、配合物中のAl_2O_3を
    Zモル%とするとき 76≦(50/3)x+40y+(265/18)(Z
    −90)≦136ただし、x≧0、y≧0(x=y=0
    を除く)の関係にあるCr_2O_3及びNiOのうち
    から選ばれる一種以上を添加含有し、焼結してなるアル
    ミナ磁器組成物。
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