【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は高誘電率で高いＱ値を有する高周波
用誘電体磁器組成物に関するものである。
最近数cm以下の波長、すなわちマイクロ波、ミ
リ波（以下マイクロ波と総称する）を取り扱う高
周波回路の技術の進展に伴ない、回路の小形化が
図かられている。
この高周波回路には従来より空洞共振器、アン
テナなどが使用されているが、これらはマイクロ
波の波長と同程度の大きさになるため、小形化へ
の障害となつていた。この問題を解決するため
に、波長そのものを短縮するという方法が考えら
れてきたが、これを実現するには誘電体磁器を使
用する方法がある。
このような材料としてはTiO2系のものがよく
使用されており、たとえばCaTiO3−MgTiO3−
La2O3・2TiO2，BaO−TiO2などの誘電体磁器で
共振器が構成されている。しかしながら、これら
の材料ではマイクロ波で使用するときに要求され
る特性、すなわち、高誘電率であること、高いＱ
値を有すること、誘電率の温度変化特性が安定し
ていることなどをすべて満足させ得る十分な結果
が得られていない。
したがつて、この発明は上述した従来の欠点を
解消した高周波用誘電体磁器組成物を提供するこ
とを目的とする。
またこの発明は高い誘電率を有する高周波用誘
電体磁器組成物を提供することを目的とする。
さらにこの発明は組成比率を変化させることに
より、NPOを中心にして任意の誘電率の温度変
化率を有する高周波用誘電体磁器組成物を提供す
ることを目的とする。
すなわち、この発明の要旨とするところは、
TiO222〜43重量％、ZrO238〜58重量％、SnO29
〜26重量％を主成分とし、これにNiOを10重量％
以下、Ta2O5を５重量％以下含有してなるもので
ある。
上記した組成範囲に限定した理由は次のとおり
である。すなわち、TiO2が22重量％未満では誘
電率（ε）が低下し、43重量％を越えると誘電率
の温度係数（TC）がプラス側で大きくなりすぎ
る。またZrO2が38重量％未満になり、あるいは
58重量％を越えると誘電率の温度係数（TC）が
プラス側で大きくなりすぎる。またSnO2が９重
量％未満では誘電率の温度係数（TC）がプラス
側で大きくなりすぎるとともにＱが低下し、26重
量％を越えると誘電率の温度係数（TC）がマイ
ナス側で大きくなりすぎる。
次に添加物のうちNiOが10重量％を越えるとＱ
が低下し、またTa2O5が５重量％を越えるとＱが
低下する。特にTa2O5は結晶成長を均一にさせる
働きがあるため、結晶内の格子不整の増加を抑制
し、その結果Ｑを改善する効果を有する。
以下、この発明を実施例に従つて詳述する。
原料として高純度のTiO2，ZrO2，SnO2，
NiO，Ta2O5を用い、第１表の組成比率の磁器が
得られるように秤量し、16時間湿式混合した、次
いで脱水、乾燥し、得られた混合原料を2500Kg／
cm2の圧力で直径12mm、厚み６mmの円板に成形し
た。引きつづき成形物を自然雰囲気中1360℃の温
度で３時間焼成して磁器試料を得た。
各磁器試料について25℃、7GHzにおける誘電
率（ε）、Ｑ、および共振周波数の温度係数
（TC）の各電気的特性を測定し、その結果を第１
表に表わした。
第１表中※印はこの発明範囲外のものであり、
それ以外はすべてこの発明範囲内のものである。
The present invention relates to a high frequency dielectric ceramic composition having a high dielectric constant and a high Q value. Recently, as technology for high-frequency circuits that handle wavelengths of several centimeters or less, that is, microwaves and millimeter waves (hereinafter collectively referred to as microwaves), has progressed, efforts have been made to miniaturize the circuits. Cavity resonators, antennas, and the like have traditionally been used in these high-frequency circuits, but these have been an obstacle to miniaturization because their size is about the same as the wavelength of the microwave. In order to solve this problem, a method of shortening the wavelength itself has been considered, but one way to achieve this is to use dielectric ceramics. TiO 2 -based materials are often used as such materials; for example, CaTiO 3 −MgTiO 3 −
The resonator is constructed of dielectric ceramics such as La 2 O 3 .2TiO 2 and BaO-TiO 2 . However, these materials do not meet the properties required for microwave use, namely high dielectric constant and high Q.
However, sufficient results have not been obtained to satisfy all the requirements, such as having a high dielectric constant value and stable temperature change characteristics of dielectric constant. Therefore, it is an object of the present invention to provide a high frequency dielectric ceramic composition which eliminates the above-mentioned conventional drawbacks. Another object of the present invention is to provide a high frequency dielectric ceramic composition having a high dielectric constant. A further object of the present invention is to provide a high frequency dielectric ceramic composition having an arbitrary temperature change rate of dielectric constant centered on NPO by changing the composition ratio. In other words, the gist of this invention is:
TiO2 22-43 wt%, ZrO2 38-58 wt%, SnO2 9
~26% by weight as the main component, plus 10% by weight of NiO
Hereinafter, the material contains Ta 2 O 5 in an amount of 5% by weight or less. The reason for limiting the composition to the above composition range is as follows. That is, when TiO 2 is less than 22% by weight, the dielectric constant (ε) decreases, and when it exceeds 43% by weight, the temperature coefficient (TC) of the dielectric constant becomes too large on the positive side. Also, ZrO 2 is less than 38% by weight, or
If it exceeds 58% by weight, the temperature coefficient (TC) of the dielectric constant becomes too large on the positive side. Furthermore, if SnO 2 is less than 9% by weight, the temperature coefficient of dielectric constant (TC) becomes too large on the positive side and the Q decreases, and if it exceeds 26% by weight, the temperature coefficient of dielectric constant (TC) becomes large on the negative side. Too much. Next, if NiO exceeds 10% by weight among additives, Q
Q decreases, and when Ta 2 O 5 exceeds 5% by weight, Q decreases. Particularly, since Ta 2 O 5 has the function of making crystal growth uniform, it has the effect of suppressing the increase in lattice misalignment within the crystal and improving Q as a result. Hereinafter, this invention will be explained in detail according to examples. High purity TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 as raw materials,
NiO, Ta 2 O 5 were weighed to obtain porcelain having the composition ratio shown in Table 1, wet mixed for 16 hours, then dehydrated and dried, and the resulting mixed raw material was weighed at 2500 kg/
It was molded into a disk with a diameter of 12 mm and a thickness of 6 mm using a pressure of cm 2 . Subsequently, the molded product was fired in a natural atmosphere at a temperature of 1360° C. for 3 hours to obtain a porcelain sample. The electrical properties of the dielectric constant (ε), Q, and temperature coefficient of resonance frequency (TC) at 25℃ and 7GHz were measured for each ceramic sample, and the results were used in the first
It is shown in the table. Items marked with * in Table 1 are outside the scope of this invention.
Everything else is within the scope of this invention.
【表】
第１表の誘電率（ε）とＱの値は誘電体共振法
により測定したものである。またTCは共振周波
数（０）の温度変化率を表わしたもので、測定
は＋25℃〜＋85℃の温度範囲で測定した。
共振周波数（０）の温度変化率〔TC（
０）〕は次式より求めたもので、誘電率（ε）の
温度変化率〔TC（ε）〕と温度変化による磁器の
線膨張率（α）とからなつている。
TC（０）＝1/2TC（ε）−α
また、試料番号13について結晶粒径および抗折
強度を測定したところ、結晶粒径５〜10μｍ、抗
折強度1200Kg／cm2であり、Ta2O5を含有させるこ
とによつて結晶粒径が小さく、強度の大きい磁器
が得られている。
なお、試料番号４，10については焼結が下可能
であつたため、電気的特性の測定は行わなかつ
た。
上記した実施例から明らかなようにこの発明に
よれば、共振周波数の温度係数（TC）がＯのと
きにおいて、Ｑが7800もの大きな値のものが得ら
れている。また組成比率を変えることにより
NPOを中心にして任意の共振周波数の温度係数
（TC）が得られているため、高周波回路に組込ん
だとき他の電子部品との温度補償作用を持たせる
ことができる。したがつて、高周波領域で使用す
る誘電体共振器やアンテナ、あるいは基板などに
有用な高周波用誘電体磁器組成物を提供すること
ができる。[Table] The dielectric constant (ε) and Q values in Table 1 were measured by the dielectric resonance method. Further, TC represents the temperature change rate of the resonance frequency ( 0 ), and the measurement was performed in a temperature range of +25°C to +85°C. Temperature change rate of resonance frequency ( 0 ) [TC(
0 )] is obtained from the following equation, and is composed of the temperature change rate [TC(ε)] of the dielectric constant (ε) and the linear expansion coefficient (α) of the porcelain due to temperature change. TC ( 0 ) = 1/2TC (ε) - α In addition, when the crystal grain size and bending strength of sample number 13 were measured, the crystal grain size was 5 to 10 μm, the bending strength was 1200 Kg/cm 2 , and Ta 2 By including O 5 , porcelain with small crystal grain size and high strength can be obtained. Incidentally, since sintering was possible for samples Nos. 4 and 10, the electrical characteristics were not measured. As is clear from the above embodiments, according to the present invention, when the temperature coefficient (TC) of the resonance frequency is O, a Q as large as 7800 is obtained. Also, by changing the composition ratio
Since the temperature coefficient (TC) of any resonant frequency has been obtained centering on the NPO, it can have a temperature compensation effect with other electronic components when incorporated into a high frequency circuit. Therefore, it is possible to provide a high frequency dielectric ceramic composition useful for dielectric resonators, antennas, substrates, etc. used in high frequency regions.