JPS61269805A - マイクロ波用誘電体磁器の製造法 - Google Patents

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 マイクロ波帯で使用される低誘電損失の誘電体磁器の製
造法に関するものである。

従来の技術 近年、衛星放送、衛星通信、自動車電話、携帯電話など
マイクロ波帯の通信システムの発達が著しく。

それにともなってマイクロ波帯で使用される回路や部品
の高性能化、低性能化がはかられている。例えば誘電体
磁器で構成される共振器を用いて、高信頼で小形、低コ
ストなバンドパスフィルタや安定化発振器が作られてい
る。

上記のようなマイクロ波帯の共振器に使用するためには
、マイクロ波帯において高誘電率で、誘電率の温度係数
が小さく、かつＱが大きい誘電体磁器が必要とされる。

ここでＱは誘電損失−δの逆数で定義される。即ち誘電
損失が小さい程ｑは大きくなる。

この要求を満たすためにＢａＯ−ＴｉＯ２系Ｃ特公昭５
７−２３３８５号公報）、ＳｎＯ２−ＺｒＯ２−ＴｉＯ
□系（特公昭５４−３５６７８号公報）、ＢａＯ−Ｚｎ
Ｏ−Ｎｂ２０５−Ｔａ２０５系　（特公昭６９−４８４
８３号公報、同５９−４８４８４号公報。

同５９−２３０４４号公報）材料が開発されてきた。材
料の誘電特性のうちで、誘電率及び誘電率の温度係数は
主として主構成元素の組成に依存す、　　るが、Ｑはセ
ラミックスの微構造や不純物の影響をうけるために、同
じ組成物でも製法の違いによって大きく異なる。これま
でもＱを大きくするために様々な方法が用いられてきた
。ＶｉＩｊえばＢ＆Ｏ−ＴｉＯ２系においてはホットプ
レスにょシ緻密化したシ、ＭｎＯ２を添加したシ、硝酸
で過剰のＢａＯを除去した仮焼粉末を用いたシしてＱを
向上させることが行われている。またＺｒＯ２−８ｎＯ
２−ＴｉＯ２系においてはＦａ　２０５が添加されＱが
劣化したものを、ＮｉＯを添加することによりＱを改善
したり、またＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ５を添加することが試み
られている。またＢａ、（Ｚｎｙ、Ｔａ％）Ｏｓ　　Ｂ
ａ（ＺｎｌＡＮｂ％）Ｏｓ系においては、構成原子の一
部をｚｒｏ２で置換した。ｊｐｓｉｏ２を添加したシ、
Ｍｎを添加したシすることによりＱを改善することが試
みられている。

また成分を溶液に含ませて添加する方法としては窯業協
会電子材料部会、第４回電子材料研究討論会予稿集（１
９８４）の６頁に記載されているように、主成分のＢａ
２Ｔｉ９０ｚｏにＭｎを水溶液中に含ませて処理するこ
とによりＱを改善することが行われているが、主構成成
分Ｂ＆　２Ｔｉ　９０２Ｇの作製にあたっては従来の方
法が用いられている。

発明が解決しようとする問題点 以上水してきたように、これまで行われてきた方法では
、磁器組成物の主構成成分に新たに成分をつけ加えるこ
とによってＱを改善するものであった。しかし工業上使
用する原料成分の種類が増加することは、生産性、原料
の管理という観点から好ましいものではない。またマイ
クロ波における誘電損失は微量な格子不整、欠陥などの
存在によって増加しＱを劣化させるが、添加物を入れた
シ、構成成分を増加させることは格子欠陥や格子不整、
副成分の発生の原因となシやすいので本質的に好ましく
ない。添加物を加えることによって何らかの理由でＱが
向上したとしても、添加物の存在そのものが格子欠陥の
一部となるのでＱの向上にも限界がある。

間瞳享”解決するための手段 主構成成分を、その成分を含む溶液にして混合して作製
された混合粉末を用いて磁器を作製する。

作用 誘電体磁器の混合、原料が誘電体磁器の誘電損失に最も
大きい影響を与えるという洞察にもとづけば、従来の磁
器が、主構成成分の炭酸塩や酸化物粉末をボールミルな
どを用いた湿式混合により機械的に混合法して作られた
混合粉末よシ炸裂されてい念のに比べ、主構成成分が該
成分を含む溶液にして混合された磁器用混合原料として
使用することで、原料の段階で、マイクロ波の誘電損失
の原因となる組成の不均一性が少なく、かつ混合用のた
ま石のすれこみによる不純物の影響もないため、該混合
原料を用いて作製された誘電体磁器のＱが著しく改善さ
れるものと推測される。

実施例 〔実施列１〕 （１ｘ）Ｂａ（ＺｎｙＴａ２１３）０５−ｘＢａ（Ｚｎ
Ｖ３Ｎｂｌ）０３で表わされる組成物について述べる。

本発明に用いた混合原料は、出発原料としてＢａ、Ｚｎ
、Ｔａ。

Ｎｂを含むそれぞれの金属アルコオキサイドを用い、メ
チルアルコール中に溶解せしめた後加水分解して作製し
た。加水分解して得られた混合物を乾燥した後１１ｏＱ
′Ｃで熱処理した粉末に、ポリビニールアルコール溶液
をバインダとして添加し造粒した後、ｓ　ｏ　ｏ　ｋｇ
／ｄの圧力で成形し、１３５０’Ｃから１５５０’Ｃの
温度で焼成した。

比較のために従来の方法で作った混合物を用い磁器を作
製したが、その製造条件は次の通りである。すなわち出
発原料としてＢａＣ０５、ＺｎＯ。

’ｒａ２ｏ５．Ｎｂ２ｏ５　の粉末を用い所定の組成に
なるように秤量した後メノウ石を用いてポリポット中で
２４時時間式混合し、１１００°Ｃで仮焼した後再びポ
リポット中で１５時時間式粉砕した。以降の作製条件は
前述の溶液を用いて混合した磁器の製造方法と同じであ
る。

焼成物は直径約５．５朋φの円筒形に加工し誘電体共振
器法でＱを測定した。共振周波数は約１１Ｇ田である。

Ｑは１／−δで定義され、Ｑが大きい程誘電損失が小さ
いことを示す。第１表に組成及び焼成条件とＱの値を示
す。焼成条件は予備実験で最も高いＱが得られる条件を
選んだ。第１表において、試料番号１．２，５，７．９
は従来法による磁器の特性で比較の之めに記載した。試
料番号３，４，６，８．１０が本発明にかかる磁器で同
一組成の従来法による磁器に比べｑが高いことがわかる
。

第１表 〔実施例２〕 組成物として実施列１と同じ（Ｂａ（ＺｎにＴａ％）０
３を選んだ。混合物の作製には出発原料としてＺｎ及び
Ｂａの金属アルコオキサイドと、Ｔａ２０５　の粉末を
用い、Ｚｎ及び８２Ｌの金属アルコールオキサイドを溶
解させたメチルアルコール溶液中にＴａ２０５　を分散
せしめた後に、加水分解して混合物を作成した。混合物
は乾燥した後メノウ石を含むポリポット中で４時間湿式
混合した。以降のセラミックスの作製条件は実施列１と
同様である。

焼成条件及びＱの値を第１表の試料番号１１．１２に示
す。

〔実施列３〕 組成物としてＢａＴｉ４０ｇ　、　Ｂａ２Ｔｉｇ０２．
）を選んだ場合について説明する。ＢｌＬ及びＴｉを含
む金属アルコオキサイドをそれぞれメチルアルコールに
溶解させ、上記組成比になるように所定の配合比で混合
した後、加水分解した。加水分解して得られた混合物を
１０００°Ｃで熱処理した後にメノウ石を入ｔたポリポ
ット中で８時間粉砕した。成形体の製造条件は実施列１
と同様で、焼成温度は１２００°Ｃから１４００°Ｃの
間で検討した。比較として作製した従来品は、出発原料
としてＢｚＣＯ３，ＴｉＯ２を用い、実施列１で示した
従来品と同様の方法で作製した。仮焼温度は１０００’
Ｃである。焼成条件及びＱ値を第２表に示した。試料の
寸法は直径が約１３朋φで共振周波数は約４　Ｇ　Ｈｚ
である。第２表中において、試料番号１３と１５は従来
の方法による磁器であり試料番号１４と１６が本発明に
かかる磁器である。

第２表 〔実施列４〕 ＢａＴｉ４０ｇの場合について述べる。出発原料として
ＢａＣｌ２及びＴｉ（Ｊ４を用いて溶液状で混合せしめ
、アンモニア水溶液でｐＨを制御し、ＢａとＴｉを含む
混合物の沈殿物を作シ乾燥して磁器用原料とした。以降
の熱処理条件、磁器製造条件は実施ｖＡＪ３の場合と同
様である。焼成条件及びＱ値を第２表の試料番号１７に
示した。

〔実施列６〕 ＢａＴｉ　４０　、の場合について述べる。出発原料と
してＢａ（ＮＯ３）２及びＴｉＯ２粉末を用い、Ｂａ（
ＮＯ３）２の水溶液中にＴｉＯ２粉末を分散させ混合し
た後、加水分解して混合沈殿物を作り乾燥した後、９０
゜°Ｃで熱処理し、その後メノウ石を入れたボールミル
中で８時間湿式粉砕、乾燥し、以降実施列３と同様の条
件で磁器を作製した。焼成条件及びＱ値を第２表の試料
番号１８に示した。

〔実施例６〕 組成物として（ＳｎＯ，２Ｚｒ０．８）ＴｉＯ４を選ん
だ場合について述べる。出発原料としてＳｎ、　Ｚｒ、
　Ｔｉのそれぞれの金属アルコオキサイドをメチルアル
コールに溶解させ、所定の組成比になるように秤量した
後混合して加水分解し、沈殿物を乾燥した後１０ｏｏ′
Ｃで熱処理し、メノウ石を入れたポリポットで４時間湿
式粉砕した。以降の磁器の製造方法は実施列と同様であ
る。焼成温度は１０００°Ｃ〜１３５０°Ｃである。比
較として用いた従来の方法による磁器の作製には実施列
１に記載したのと同等の方法を用いた。出発原料として
ＳｎＯ２、Ｚｒ０２Ｔｉ０２の粉末を用い１０００’Ｃ
で仮焼した。測定に用いた磁器の寸法は直径約６．８ｆ
ｆｆｆφで共振周波数は約８ＧＨｚである。第３表に焼
成条件とＱ値を示した。

第３表中の試料番号１９が従来法による磁器であシ、試
料番号２０が発明にかかる磁器である。

第３表 以上の実施列で示したように、本発明による誘電体磁器
はいずれも高いＱを有しているのがわかる。前述したよ
うにマイクロ波において格子欠陥や不純物の存在がＱに
影響を与えることは示唆されていたが、Ｑが高い場合定
量的にどの程度影響を与えるかは明確でなく、また構成
成分を溶液の状態で混合することにより種々の磁器用原
料粉末が作製できることがこれまでも報告されているが
、その原料粉末を用いることにより作製された磁器のマ
イクロ波における誘電損失にどのような効果があるかは
不明であった。

構成成分を該成分を含む溶液にして混合して作、製され
た原料粉末を用いて作製された磁器が、高いＱを有する
ことは、発明者らがはじめて見つけたものである。本発
明では構成元素を、金属アルコオキサイド、もしくは硝
酸塩、もしくは塩化物として有機溶剤もしくは水溶液中
に溶解せしめた　　　　　　７ものを溶液として用いた
が、本発明の主旨からしていかなる化合物を用いても溶
液状にして混合することによシ同様の効果が得られるこ
とは明らかである。また実施列２及び実施列６で示し念
ように、構成成分の一部のみを溶液中に含ませて、残り
の成分は通常の酸化物粉末で混合して作製された混合粉
末を用いて作製された磁器も高いＱを有しているのがわ
かる。

本発明における実施列では出発原料としては、試薬特級
もしくは純度９９．５％以上保証の工業用原料を使用し
た。実施例１に示した従来品の作製において純度９９．
９％以上の高純度品を使用したが、特に効果は得られな
かった。混合時の組成の均一性の方がよシ効果的にＱの
改善に寄与していることが類推される。

発明の効果 本発明を用いることにより、特殊な添加物もしくは特殊
な焼成方法を用いることなく容易にマイクロ波帯におい
て高いＱを有する磁器を得ることができ、工業上から見
て極めて有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　二種類以上の金属元素を主構成成分として含むマイク
   ロ波用誘電体磁器の製造法において、その主構成金属元
   素のうち少なくとも一種類以上が、前記金属元素を含む
   溶液にして混合された混合原料を用いて作製されたこと
   を特徴とするマイクロ波用誘電体磁器の製造法。