JPS6266503A - マイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物 - Google Patents

マイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物

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JPS6266503A
JPS6266503A JP60204316A JP20431685A JPS6266503A JP S6266503 A JPS6266503 A JP S6266503A JP 60204316 A JP60204316 A JP 60204316A JP 20431685 A JP20431685 A JP 20431685A JP S6266503 A JPS6266503 A JP S6266503A
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dielectric
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dielectric ceramic
ceramic composition
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剛 山口
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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〕 本発明はマイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物に関す
るものであり、特にマイクロ波領域で使用されるフィル
ター等の小型化に有用なマイクロ波用高誘電率誘電体磁
器組成物に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、一般式 %式%) で表され、その組成範囲が 0.88≦x≦0.98 0.056≦y≦0.110 0.95≦z≦1.11 である組成物を主成分とし、副成分として0.5重量%
以下のCr、O,を添加することにより、マイクロ波用
高誘電率誘電体磁器組成物における比誘電率の向上、マ
イクロ波領域での誘電損失の減少、さらにそれらの温度
特性の改善、等を図ろうとするものである。
〔従来の技術〕
従来より、誘電体はマイクロ波頭域においても、例えば
マイクロ波回路におけるインピーダンス整合用素子、誘
電体共振器、誘電体アンテナ等に用いられている。
近年、マイクロ波領域での回路技術の進展や、応用範囲
及び使用周波数帯域の拡大等に伴って、特に比較的波長
の長いマイクロ波領域において、素子の小型化が要求さ
れている。
このような背景から、以下の要件を満たすマイクロ波用
の誘電体材料が要望されている。
すなわち、 (1)小型化の目的に対しては誘電体の比誘電率ε2が
高いことが必要である0例えば、フィルタ等の容積を従
来の誘電体共振器用の誘電体材料(比誘電率ε、約30
〜40)を用いた場合のほぼ173以下にするには、少
なくとも比誘電率ε1が80以上であることが望ましい
(11)フィルタを構成した時の共振周波数の温度係数
τ、は、少なくとも他の回路構成素子の温度係数と同等
かそれ以上であることが望ましい0例えば、マイクロ波
ICの基板として良く用いられる高純度アルミナ基板(
比誘電率の温度係数τ−+ 120ppm/’C)上に
構成されたマイクロストリップラインフィルタの場合、
共振周波数の温度係数τ、はおよそ一55ppIIl/
℃である。したがって、τ、≦±50pps+/℃であ
ることが好ましい。
(iii )フィルタを構成する関係上、そのQ値は出
来るだけ大きいことが望ましいが、用いる誘電体の無負
荷状態でのQ、すなわちQoとしては、同軸共振器等を
構成した場合の電極の影響を考慮して、その導体損だけ
でほぼ決まるような値2例えば3〜4MHzでQ0≧2
000であることが望ましい。
しかしながら、従来の誘電体材料では、上述の各要件を
同時に満足させることは困難であった。
例えば、比誘電率t、、が比較的大きく、温度特性が良
好な誘電体材料としては、従来、温度補償コンデンサ用
誘電体組成物が知られているが、これら組成物は数MH
z程度の周波数領域では誘電損失が少ないものの、マイ
クロ波領域では誘電損失が大きくなりすぎ、前述の要件
を満足し得なかった。
具体的には、BaTi0s−YzOs ・Ti0z−T
iOz系組成物では、IMHzでのQoはおよそ167
0であるが、30HtでのQoは160程度である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで本発明は、前述の誘電特性に対する諸要求、すな
わち周波数3〜4GHzで比誘電率ε1≧80、温度係
数rt ≦±50pp閘、 Qo 2=2000、を満
足するマイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物を堤供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、かかるマイクロ波用高誘電率誘電体磁器
組成物を開発せんものと長期に亘り鋭意研究の結果、B
ad−NdJs−TiOx系の誘電体磁器組成物のうち
、Ba0−Nd□O1・5TiO□付近の組成領域で1
1aoの一部をLO+Bi zOsで置換した誘電体磁
器組成物及びこれに微量のCrz(hを添加した誘電体
もR器組成物がこの目的に適合し、上記要求を満足する
ものであることを見出し本発明を完成するに至−)だ。
すなわち本発明は、 一般式 %式%) で表され、その組成範囲が 0.88≦x≦0.98 0、056≦y≦0.110 0.95≦z≦1.11 である組成物を主成分とし、副成分として0.5重量%
以下のCrtOiを添加したことを特徴とするものであ
る。
本発明のマイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物におい
て、BaOのモル分率Xを0.88〜0.98としたの
は、このモル分率Xが0.88未満では誘電率ε、が8
0よりも小さくなるか温度係数τ、が大となりすぎるこ
と、また、モル分率Xが0.98を越えると誘電損失が
大きくなり過ぎ不適当であること、による。
また、KzO・Bi!O,のモル分率yを0.056〜
0゜110としたのは、このモル分率yが0.056未
満では温度係数τ、が大となりすぎ、また0、110を
越えると、誘電損失が大となり過ぎるか、あるいは誘電
率g、が80よりも小さくなる等、不適当なためである
6例えば、 (0,9BaO・7 CKzO・BitOs))  ・
NdxOs ・5TiOtとし、K20・B’1x(h
のモル分率yを変えてその温度係数τ、の変化を調べた
ところ、第1図に示すように、)’ −0,056以上
で温度係数τtがおよそ+ 25ppmと極めて小さな
値を示すことがわかった。
同様に、4GHzにおけるQoの変化を調べたところ、
第2図に示すように、0.056≦y≦0.110の範
囲で極大値を示し、その大きさは2000以上であった
NdzOxのモル分率2を0.95〜1.11としたの
は、このモル分率2が0.95未満では誘ttyt夫が
大となり過ぎるかあるいは温度係数τ、が大となりすぎ
、また1、11を越えると誘電損失が大となり過ぎるか
あるいは誘電率C1が80よりも小さくなるので不適当
なためである0例えば、 (0,9BaOH0,1(KtO−BitOs))  
・2 NdtOx ’ (6−Z)TiOgとし、Nd
tOxのモル分率2を変えてその温度係数τ、の変化を
調べたところ、第3図に示すように、2≧0.95で温
度係数r t #+25ppmが達成されることがわか
った。同様に、4GIIzにおけるQoの変化を調べた
ところ、第4図に示すように、2−1.0付近で極大値
を示し、その値を2000以上とするためには0.95
≦z≦1.lOとすれば良いことがわかった。
一方、Cr、0.1の添加は焼結性の改善に有効である
。例えば、 (0,9Ba0 ・0.1(KtO・BitOs)l 
 ・NdzO+ ・5TiOtなる誘電体組成物にCr
20=を0.2重量%添加した場合と、未添加の場合に
ついて、それぞれ焼成温度と得ら−れる焼結体の密度ρ
の関係を調べたところ、第5図に示すように、Cr1O
,の添加により焼成温度を低下させることができること
がわかった。
ただし、このCr□0.の添加は、誘ill損失の増加
(Qllの低下)や温度係数τ、の増加をもたらすので
、その添加量は0.5重量%までに押えることが好まし
い9例えば、 (0,9BaO・0. I CKzO・旧gos)) 
 ・NdzOi ・5TiO1なる組成物にCr2O3
を添加し、その添加量を徐々に増やしていくと、第6図
に示すように、温度係数τ1も増加し、特に添加量が0
.5重量%を越えるとその傾向が顕著であった。同様に
、CrzQ2の添加量を増やしていくと、第7図に示す
ように、Qoが徐々に低下し、添加量が0.5重量%を
越えるとQ6 <2000となることがわかった。
したがって、本発明の誘電体磁器組成物は、例えばBa
CO2,NdzOs、 Ti0z+ K1CO3,Bi
 zos及びCr2O2の各原料粉末を、前述の組成範
囲で混合し、焼成することにより作成することができる
。この場合、焼成温度は1300〜1350℃の範囲内
とすることが好ましい。
〔作用〕
Ba0−NdJs−TiOg系の誘電体磁器組成物のう
ち、BaOHNdt03 ・5TiOt付近の組成領域
でBaOの一部をKzO+BtJ2で置換することによ
り、温度係数τfが低下し、Q0≧2000が達成され
る。
また、Crabsの添加により、焼成温度が低下し、焼
結性が改善される。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものではない。
先ず、純度99.9%以上のBaCOx*NdtOx+
Ti0t+KtCCh+BRO1及びCrt(hの各原
料粉末を用意した。
次に、これら各原料粉末をそれぞれ所望の組成となるよ
うに秤量し、エタノールを混合溶媒としてボールミルで
混合処理した後、エタノールを蒸発・除去した。
続いて、1000 kg/catの圧力で加圧成形し、
成形体を1ooo〜1100℃で3時間、空気中で仮焼
した。
これを乳鉢で粉砕し、再びエタノールを混合溶媒として
ボールミルにて混合処理し、エタノールを蒸発・除去し
た。
その後、1500に+r/cflIの圧力で加圧成形し
、1300−1350℃で3時間、空気中で焼成した。
上述の方法に従い、原料粉末の組成を変えて誘電体磁器
組成物を作製し、実施例1〜実施例8とした。同様に、
本発明の組成範囲を外れる組成となるように原料粉末を
秤量し、誘電体磁器組成物を作製して比較例1〜比較例
8とした。
このようにして得られた誘電体磁器組成物を加工して円
柱状誘電体共振器とし、その共振特性と温度変化、共振
器の寸法とから、比誘電率ε、。
温度係数τ1.Q0とを求めた。なお、測定周波数はお
よそ4GHr、であった、結果を次表に示す。
(以下余白) この表より、実施例1〜実施例8においては、各構成成
分のモル分率x、y、zおよびCrzOs添加量のいず
れも前述した範囲にあり、優れた誘電特性が発揮された
のに対して、比較例1〜比較例8ではこれらのうちいず
れかが範囲外にあり、そのため必要な誘電特性を満足し
ていないことがわかる。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明によるマイク
ロ波用高誘電率誘電体磁器組成物にあっては、4GHz
程度の周波数における比誘電率ε。
≧80.温度係数τ、≦±50ppm/’c、 Qo≧
2000の各要求を満足させることができる。
したがって、本発明の採用により、従来の誘電体共振器
用材料を用いた場合に比べて、マイクロ波フィルターの
大きさを、他の特性を(員なうことなく容積でおよそ1
/3以下に小型化することができる。また、本発明によ
るマイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物は、マイクロ
波+Cの基板としても有用で、従来のアルミナ基板に比
べて、その面積を1/9以下に小型化することができる
さらに、本発明のマイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成
物は、マイクロ波領域のコンデンサ等、素子用誘電体と
しても好適なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はKzO−Bit(hのモル分率と温度係数τ。 の関係を示す特性図、第2図はに、O・Biassのモ
ル分率とQoの関係を示す特性図、第3図はNdzOi
のモル分率と温度係数τ、の関係を示す特性図、第4図
はNd、03のモル分率と00の関係を示す特性図であ
る。 第5図はCrzf)3を添加した場合と添加しない場合
の焼成温度と得られる誘電体磁器組成物の密度ρの関係
を示す特性図、第6図はCrzO1添加量と温度係数τ
、の関係を示す特性図、第7図はCr2oz添加量とQ
oの関係を示す特性図である。 tpprn/l> 上            と i、9BaO°Ojtφ−Bi2oす)’j44cbo
x−+6−t+’ncb (Q9BaO(11(KzO
・5t2o3)l−qo3°i6−)ITioz 第3図        第4図 (V−) 第5図 手続主甫正書岨発) 昭和60年11月26日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年 特許側 第204316号2、発明の名称 マイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物3、補正をする
者 事件との関係  特許出願人 住所 東京部品用区北品用6丁目7番35号名称 (2
1B)  ソ ニ − 株 式 会 社代表者 大 賀
 典 雄 7、補正の内容 明細書第4頁第10行目に「3〜4MHzJとある記載
を[3〜4G)IZJと訂正する。 (以上)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 xBaO・y(K_2O−Bi_2O_3)・zNd_
    2O_3・(6−z)TiO_2で表され、その組成範
    囲が 0.88≦x≦0.98 0.056≦y≦0.110 0.95≦z≦1.11 である組成物を主成分とし、副成分として0.5重量%
    以下のCr_2O_3を添加したことを特徴とするマイ
    クロ波用高誘電率誘電体磁器組成物。
JP60204316A 1985-09-18 1985-09-18 マイクロ波用高誘電率誘電体磁器組成物 Expired - Lifetime JPH0644406B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5997913A (ja) * 1982-11-25 1984-06-06 Anritsu Corp 物品供給装置

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