JPS62235251A - 誘電体磁器の製法 - 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〕 本発明は、誘電体磁器の製法に関し、特に高周波用とし
て好適なりａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ、Ｏ，系誘電体磁器の製
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、高周波用誘電体として用いられるＢａＯ−ＭｇＯ
−Ｔａ、Ｏ，系磁器の製造方法としては、バリウム（Ｂ
ａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、タンタル（Ｔａ）の各酸
化物または炭酸塩の粉末を所要割合に混合し仮焼した後
、粉砕、成形し、成形物を空気中、酸素中、もしくは不
活性ガス中で１６５０℃程度の温度で焼結する方法が用
いられて来たが、焼結に供される仮焼粉末は組成の微視
的均一性が低くかつ平均粒径が大きい場合が多いため、
焼結性が低く焼結に１６５０℃程度の高温を必要とする
ため省エネルギーの見地より不利でまた電気炉など設備
への負担が大きく、しかも得られる磁器の誘電体特性は
高周波用としては不満足なものであった。

そこで、焼結温度が低くても高品質で誘電体特性の優れ
た磁器を製造し得る方法が求められている。このような
方法として、焼結に供する仮焼粉末を湿式の共沈法によ
り製造する方法が知られている。すなわち、目的とする
磁器組成に応じた組成の沈殿物が得られるように所要量
のバリウム、マグネシウムおよびタンタルの各元素の化
合物を溶解した水溶液を塩基性沈殿形成液に同時に混合
して３種の元素の沈殿を同時に形成（共沈）させ。

得られた沈殿物を仮焼し、成形後、焼結するという方法
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の共沈法で得られた粉末を焼結する方法で
は、低温焼結性は改善されるもののまだ充分ではない上
に得られる誘電体特性が劣り、特に無負荷Ｑが小さいた
め高周波用としては満足できないものである。また、一
つの沈殿形成液に対する各元素の沈殿形成能（例えば、
一定ｐＨにおける各元素の沈殿物の溶解度積）が異なる
ため必らずしも仕込み組成と同一組成の仮焼粉末が得ら
れず、その結果、目的とする組成の誘電体磁器も得られ
るとは限らないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、低温における焼結によって高
い誘電体特性を有する磁器を製造し得る方法および目的
組成の磁器を容易に製造し得る方法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記従来技術の問題点を解決するものとして
、式：　ｘＢａＯ−ｙＭｇｏ−ｚＴａ、Ｏ，（ただし、
０．５≦ｘ≦０．７．０．１５≦ｙ≦０．２５．０．１
５≦Ｚ≦０．２５で、　Ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる
誘電体磁器の製法であって、バリウム、マグネシウム、
タンタルから選ばれる１種または２種の元素の化合物を
含む溶液から前記１種または２種の元素を含む沈殿物を
生成させ、 次に、得られた沈殿物を分散させた状態で、前記３種の
元素のうち残る２種または１種の元素を含む沈殿物を生
成させる操作を必要回数行なって前記３種の元素をすべ
て沈殿させ。

次に、得られた前記３種の元素を含む沈殿物を仮焼して
微粉末を得、該微粉末を、成形後、１４００℃以上で焼
結させることからなるＢａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ、　Ｏ，系
誘電体磁器の製法を提供するものである。

本発明の方法は、式：　ｘＢａＯ・ｙＭｇｏ　・ｚＴａ
ｔｏ、　（ただし、０．５≦ｘ≦０．７．０．１５≦ｙ
≦０．２５．０．１５≦ｚ≦０．２５で、　ｘ　＋　ｙ
　＋　ｚ　＝　１　）で表わされる誘電体磁器の製法で
あって、沈殿を形成する際にバリウム、マグネシウムお
よびタンタルの３種の元素を同時に沈殿（共沈）させず
、沈殿形成を２段階以上に分けて行う方法（以下、「多
段湿式法」という）を用いる。前記式中、ｘ、ｙおよび
２のいずれか一つでも前記の範囲内にない場合には、得
られる磁器はペロブスカイト型構造以外の第２相が出現
し易くなり、誘電体特性が十分でなくなる。また、前記
多段湿式法はバリウム、マグネシウムおよびタンタルの
３種の元素のうち、具体的には、例えば、これら３種の
元素のうち、第１段目で１種の元素を沈殿させ第２段目
で残る２種の元素を共沈させる方法、その逆に、第１段
目で２種の元素を共沈させ、第２段目で残る１種の元素
を沈殿させる方法、３種の元素ごとに順次沈殿形成を行
ない、したがって３段階に分けて沈殿形成を行なう方法
、さらには４段階以上に分けて沈殿形成を行なう方法が
挙げられる。４段階以上の場合、同一元素を２以上の段
階に分けて沈殿させてやることになる。

通常は、沈殿形成を２段または３段に分けて行なうのが
一般的である。

本発明の製法に原料として用いることができるバリウム
、マグネシウムおよびタンタルの化合物としては、例え
ば、これらの元素のオキシ塩化物、炭酸塩、オキシ硝酸
塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩等の
有機酸もしくは無機酸の塩類、水酸化物、塩化物、酸化
物などが挙げられるが、特にこれらに制限されるもので
はない。これらの化合物を含む溶液を調製する溶媒とし
ては通常、水、アルコールおよびこれらの混合液が用い
られるがこれに限定するものではない。これら溶媒に可
溶でない場合は鉱酸を添加して可溶化してもよい。

沈殿の形成は、原料化合物を含む溶液を過剰量の沈殿形
成液に混合することにより行なうのがよい。用いられる
沈殿形成液としては、例えばアンモニア、炭酸アンモニ
ウム、苛性アルカリ、炭酸ナトリウム、シュウ酸、シュ
ウ酸アンモニウム及びオキシンやアミンなどの有機試薬
などの溶液が挙げられる。

第１段階の沈殿形成と第２段階の沈殿形成に用いる沈殿
形成液が同じ場合には、第１段階の沈殿形成で得られた
沈殿物を含む溶液にそのまま第２段階で沈殿させようと
する元素を含む溶液を混合すればよく、この場合沈殿形
成液は既、に過剰量添加済みであるから場合によっては
改めて添加する必要はない。また、第２段階の沈殿形成
液が第１段階の沈殿形成液と異なり、しかも第１段階で
用いた沈殿形成液が第２段階では存在しない方が望まし
い場合などには、第１段階の沈殿形成後、沈殿物を洗浄
した後、溶媒または第２段階で沈殿させる元素を含む溶
液に分散させた状態で第２段階の沈殿形成を実施すれば
よい。沈殿物を溶媒または溶液中に分散させる方法は特
に限定されず１例えば１通常の攪拌機による攪拌、超音
波を作用させる方法などが挙げられる。

多段湿式法によって得られた沈殿粒子は、凝集による２
次粒子の形成が抑えられた、平均粒径が数十人のオーダ
ーの微細なものである。

得られた沈殿は、洗浄、乾燥後に次の仮焼に供されるが
、洗浄はエタノール等のアルコール類を用いるこ−とが
望ましく、これにより乾燥、仮焼における凝集を一層抑
制することができる。

仮焼は、空気中または、酸素中において、６００〜１２
００℃、好ましくは９００〜１１００℃において行う。

この仮焼により平均粒径１μｍ以下の実質的にペロブス
カイト型構造を有する微粉末が得られる。

仮焼温度が９００℃未満では、結晶化が不十分で非晶質
相が残存する。

また、仮焼温度が１２００℃を超えると、粒成長が顕著
となって易焼結性が低下する結果、高い焼結温度を必要
とする。

次に、仮焼より得られた微粉末は必要に応じて粉砕した
後、成形され、焼結に供せられる。焼結の雰囲気は、例
えば、空気中、酸素中、あるいは窒素ガス等の不活性ガ
ス中が挙げられるが、好ましくは酸素中である。また、
焼結温度は１４００℃以上であり、好ましくは１４００
〜１６００℃、さらに好ましくは１４００〜１５００℃
である。焼結温度が１４００℃未満では、相対密度が９
０％以上の緻密な焼結体を得ることができない。

こうして得られたＢａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ、Ｏ，系磁器は
。

相対密度が９０％以上と高く十分な緻密性を有しており
、かつ、誘電体としての性能は、無負荷Ｑが８３００以
上、比誘電率は２３以上であり高周波用誘電体磁器とし
て優れた性能を有している。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜５ 二塩化マグネシウム（Ｍｇ（、Ｑ、・６Ｈ，Ｏ）６．７
８ｇおよび五塩化タンタル（ＴａＣＱ、　）２３．８８
ｇを５００ｍＱの純水に順次溶解させた溶液を調製した
。この溶液を５Ｎアンモニア水２０００ｍＱ中に、攪拌
しなから全量滴下してマグネシウムとタンタルの沈殿物
を形成させた。

この沈殿物を３０分間攪拌して十分に沈殿を形成させた
のち、さらにその溶液を攪拌しなから２４．４２ｇの二
塩化バリウムＣＢａＣＱ２−２Ｈ，０１を５００ｍＱの
純水に溶解させた溶液を全量加えて３０分間さらに攪拌
し、バリウム、マグネシウムおよびタンタルの共沈殿物
を得た。この共沈殿物を約１時間放置したのち、濾過し
、水そしてイソプロピルアルコールで洗浄した後真空乾
燥した。この粉末を１０００℃で１時間仮焼した後、Ｘ
線回折によって結晶構造解析を行ったところＢａ（Ｍｇ
　１／ｚ　Ｔａ　ｚ／１）０３で表わされるペロブスカ
イト型複合酸化物であることがわがった。

この粉末を２ｔ／ｃｊの圧力で成形し、成形物を酸素雰
囲気中において、各実施例につきそれぞれ表１に示した
温度で焼結させた。得られた磁器について、相対密度（
Ｂａ（Ｍｇ　１／ｓ　Ｔａ　ｚｚ３）Ｏａで表わされる
ペロブスカイト型複合酸化物の理論密度７．６３６ｇ／
Ｃ！ｌ？に対する焼結密度の相対値）、また１０　Ｇ１
１ｚにおける比誘電率（εｒ）および無負荷Ｑ（Ｑｕ）
を測定した。結果を表１に示す。

表１ 比較例１〜３ 原料粉末として、　純度が９９．９％の、炭酸バリウム
、酸化マグネシウムおよび酸化タンタルの各粉末を、得
られる磁器がＢａ（Ｍｇ　１／３　Ｔａ　ｚ／１）Ｏｉ
の組成になるようにそれぞれ所定量秤量し、混合して調
製した以外は、実施例１〜５と同様にして仮焼し成形し
た後、各比較例についてそれぞれ表２に示した温度で焼
結させた。

得られた磁器の相対密度、比誘電率（εｒ）および無負
荷Ｑ　（ＱＬＩ）を表２に示す。

表２ 比較例４〜６ バリウム、マグネシウムおよびタンタルの３種の元素の
共沈殿物を、前記実施例１〜５のために調製したバリウ
ム、マグネシウムおよびタンタルの３種の溶液を同時に
５Ｎアンモニア水２０００ａ＋Ｑに加えて調製した以外
は、実施例１〜５と同様にして焼結用の成形物を得た後
、各比較例についてそれぞれ表３に示す温度で焼結させ
た。

得られた磁器の焼結密度、比誘電率（εｒ）および無負
荷Ｑ（Ｑｕ）を表３に示す。　　・表３ 〔発明の効果〕 本発明の製法によると、１４００℃程度の低温の焼結に
よっても相対密度が高く、無負荷Ｑ、比誘電率等が優れ
た高周波用として好適な誘電体磁器が得られ、電気炉等
の負担の低減および省エネルギーの効果が犬である。ま
た１ｇ的組成の磁器を得ることが容易である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 式：ｘＢａＯ・ｙＭｇＯ・ｚＴａ＿２Ｏ＿５〔ただし、
   ０．５≦ｘ≦０．７、０．１５≦ｙ≦０．２５、０．１
   ５≦ｚ≦０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１〕で表わされる誘
   電体磁器の製法であって、バリウム、マグネシウム、タ
   ンタルから選ばれる１種または２種の元素の化合物を含
   む溶液から前記１種または２種の元素を含む沈殿物を生
   成させ、次に、得られた沈殿物を分散させた状態で、前
   記３種の元素のうち残る２種または１種の元素を含む沈
   殿物を生成させる操作を必要回数行なって前記３種の元
   素をすべて沈殿させ、 次に、得られた前記３種の元素を含む沈殿物を仮焼して
   微粉末を得、該微粉末を、成形後、１４００℃以上で焼
   結させることからなるＢａＯ−ＭｇＯ−Ｔａ＿２Ｏ＿５
   系誘電体磁器の製法。