JPS63112449A

JPS63112449A - 複合誘電体セラミツクスの製造方法

Info

Publication number: JPS63112449A
Application number: JP61255886A
Authority: JP
Inventors: 稔斎藤; 佐藤　豊作; 鮎沢　一年; 中山　松江
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1988-05-17

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）この発明は、複合誘電体セラミックスの製造方法に関す
るものである。

（従来の技術）誘電体セラミックスは、コンデンサ、基板、共振塁等、
その用途に応じ、比誘電率、無負荷Ｑ、共振周波数の温
度特性等に関して、様々な誘電特性が要求される。この
ような用途に応じて要求される様々な特性を持つ誘電体
セラミックスを得るためには、上述の誘電特性（以下、
単に諸特性と称する場合もある。）が異なる二種類以上
の誘電体を原材料として、それらの諸特性を重ね合せた
特性を持つ誘電体セラミックス（以下、このような誘電
体セラミックスを複合誘電体セラミックスと称する場合
もある。）を得る必要が生じる。このような複合誘電体
セラミックスを得る方法として、目的の誘電体セラミッ
クスを得るために、焼結体を幾層かに重ね合せる方法、
原材料の比率をＡ節して秤量した後、混合・焼結して混
晶を得る方法、或いは仮焼粉末を混合・焼結して混晶を
得る方法等が知られている。

しかしながら、これらの方法のうち、例えば、焼結した
、誘電特性の異なるセラミックスを幾層かに積層して製
品とする場合、個々のセラミックスの特性を損なわずに
製品の特性を設計し得るという利点を有する反面、各層
の間を密着させにくいという欠点があった。

また、誘電特性の異なる原材料の比率を調整した後、こ
れら原材料粉末を一括して混合φ焼結した場合、セラミ
ックス焼成過程の複雑な化学反応のため、誘電特性の異
なる原材料同竿が反応して、当初の設計とは異なる特性
を発現してしまうという欠点があった。

さらに、上述の欠点を克服するために、特性の異なる複
数の誘電体材料を各々別個に仮焼した後、この仮焼物を
乾式粉砕し、然る後、さらに湿式粉砕を行って微粉末と
し、この微粉末を成形して用い、焼結する方法（以下、
この明細書では、この方法を仮焼粉末混晶法と称する。

）が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、例えば「セラミック誘電体工学」　（学
献社刊、岡崎清著、第７７頁）等の文献に示されている
ように、上述の仮焼粉末混晶法では、仮焼物を乾式粉砕
した後の粒径を小さくし、しかも、粒径のそろった仮焼
粉末を得るために、乾式粉砕後に再び湿式粉砕を行って
粒径の大部分が約０．１μｍ以上であって、約１０ｐｍ
未満の仮焼粉末（以下、この範囲の粒径の仮焼粉末を微
粉と称する。）を得ていた。

従って、異なる諸特性を有する二種類以上の誘電体材料
（例えば、この原材料をａ材及びｂ材とする。）を用い
て所望の誘電特性を得ようとするに出って、従来のよう
に微粉を用いた仮焼粉末混晶法では、ａ材とｂ材との夫
々に固有の結晶を生成する前に青成分間の化学反応が進
行し、当初の設計とは異なる特性を有するセラミックス
を生成してしまうという問題が有った。

この発明の目的は、上述した従来の問題に鑑み、誘電特
性の異なる二種類以上の誘電体材料を用いて、これら誘
電体材料の諸特性を重ね合せた誘電特性を有する複合誘
電体セラミックスの製造方法を提供することに有る。

（問題点を解決するための手段）この目的の達成を図るため、この発明によれば、誘電特性の異なる二種類以上の誘電体材料の造粒粉末を
焼成して複合誘電体セラミックスを製造するに当り、上
述した造粒粉末の粒径を１０ｐｍ〜５００　ｐｍとして
製造することを特徴とする。但し、ここで言う造粒粉末
とは、仮焼を施した状態の材質と、仮焼を施していない
状態の材質の両方を包括して表現するものである。

（作用）この発明の複合誘電体セラミックスの製造方法は、造粒
粉末を従来の粒径よりも大きい、約１０〜５００μｍと
するため、複合誘電体セラミックスを焼結する際に起き
る複雑な化学反応によって各構成要素である誘電体材料
の特性が損なわれることが少ない。

（実施例）以下、この発明の実施例につき説明する。

尚、以下説明する実施例は、この発明の好適例であるに
すぎず、例えば、複合誘電体セラミックスを構成する誘
電体材料を二種類として説明するが、実施にあたっては
三種類以上でも良く、さらに、以下説明する数値的条件
、材料、その他の条件は何らこれに限定されるものでは
ない。

ここで、ａ材として、酸化バリウム（Ｂａｄ）、二酸化
チタン（Ｔｉ０２）、酸化サマリウム（Ｓ１１２０３　
）、及び酸化セリウム（ＣｅＯ２）からなるマイクロ波
用誘電体セラミックス用材料として用い、さらにｂ材と
して、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）　、及び二酸化チ
タン（Ｔｉｅ）からなる誘電体セラミックス用材料を用
いた場合につき説明する。尚、これら材料は、ａ材のみ
を用いて製造した誘電体セラミックスは、その比誘電率
（１−ｒ）＝５０〜７０、無負荷Ｑ　（Ｑｕ）〜１５０
０〜３０００、共振周波数の温度係数（τｔ）＝　−２
０〜＋２０となり、また、ｂ材のみを用いて製造した誘
電体セラミックスは、その比誘電率（ｅｒ　）＝１５０
〜２８０．無負荷Ｑ（Ｑｕ）＝１５００〜３０００、共
振周波数の温度係数（τｔ　）＝＋６００〜＋１５００
となる材料である。

先ず、ａ材の出発原料には、化学的に高純度の炭酸バリ
ウム（ＢａＣＯ３）　、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸
化サマリウム（Ｓｍ２０３　）及び酸化セリウム（Ｇｅ
０２）を使用する。一方、ｂ材の出発原料には、化学的
に高純度の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）及び二酸
化チタン（ＴｉＯ２）を使用する。これらの出発原料は
、ａ材及びｂ材が別表１に示すような組成比となるよう
に、夫々秤量する。

次に、秤量した各出発原料（ａ材及びｂ材）を、ボット
ミルを用いて純水と共に、夫々個別に湿式混合した後、
脱水乾燥する。これらの工程を経た試料を、アルミナ匣
に入れ、空気雰囲気で約１０００℃の温度で２時間仮焼
した。

さらに、これら仮焼物は、夫々、ボットミルによって、
純水と共に湿式粉砕し、脱水乾燥を行った。続いて、乾
燥した仮焼物を１例えばでん粉等のバインダを添加して
、従来周知の方法で夫々造粒した。これらの造粒粉末を
、篩を用いてほぼｌＯ〜５００ルｍの造粒粉末に整粒し
た。

このようにして得られた夫々の造粒粉末は、設計に応じ
た所定の誘電体材料比となるように秤量し、夫々が一様
に混り合うまで、粉末攪拌器を用いて乾式混合した。

この混合造粒粉末は、金型と油圧プレスとを用い、成形
圧力を１〜３ｔｏｎ／ｃｍ；！　として、直径１６ｍｍ
、厚さ７〜１０ｍｍの円板状に成形した。

上述のようにして得られた円板状の成形体を、高純度の
アルミナ匣を用いて１２５０〜１５００℃の温度で１〜
２時間保持する条件により焼成し、種々の成分組成を有
する複合誘電体セラミックスを得た。

得られた各々の複合誘電体セラミックスに対し、ハ？キ
ーコールマン（）Ｉａｋｋｊ−Ｃｏｌｅｍａｎ）法によ
る測定を行なうことにより、比誘電率（εｒ）、無負荷
Ｑ　（Ｑｕ　）を測定した。さらに、共振周波数の温度
係数（τｆ）は、２０℃における共振周波数を基準とし
て、−３０℃〜＋７０℃の温度範囲における共振周波数
の測定値から求めた。これらの測定における共振周波数
は３〜７ＧＨｚであった。この測定によって得られた各
々の複合誘電体セラミックスの比誘電率（εｒ）、無負
荷Ｑ（Ｑｕ）及び共振周波数の温度係数（τｆ）は、別
表１に示した通りである。尚、この別表１には、前述し
た一連の製造方法によって作成した、誘電体材料の組成
比の異なる複数の複合誘電体セラミックスの中から選択
した代表的なものの測定結果を示しである。また、造粒
粉末の粒径を約１０μｍ未満の微粉とした、従来の方法
によって作成されるａ材のみからなる誘電体セラミック
ス及びｂ材のみからなる誘電体セラミックスを比較例Ｉ
〜■として別表１に示しである。即ち、比較例工は、酸
化バリウム（Ｂａｄ）　１６　、７モル％、二酸化チタ
ン（Ｔｉ０２）６６　、７モル％、酸化サマリウム（Ｓ
＋ｕ［１３）　９　、８モル％、及び酸化セリウム（Ｃ
ｅＯ２）６　、８モル％となるよう調製したａ材のみを
成分組成として、前述した従来の仮焼粉末混晶法によっ
て誘電体セラミックスを作成した場合の誘電特性を示し
、比較例■は、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）５０モル
％及び二酸化チタン５０モル％となるよう調製したｂ材
のみを成分組成とした場合、比較例ｍでは、酸化ストロ
ンチウム（ＳｒＯ）２０モル％及び二酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ２）８０モル％となるようＷ！ｌ！シたｂ材のみを成
分組成とした場合について、夫々誘電特性が示しである
。さらに、別表１では、ａ材の構成成分のうち、出発原
料を秤量する際の炭酸バリウム（ＢａＣＯ２）を酸化バ
リウム（Ｂａｄ）として、また、ｂ材の構成成分のうち
炭酸ストロンチウム（ＳｒＧＣｈ）を酸化ストロンチウ
ム（ＳｒＯ）として示している。

以下、別表１に示されている各実施例の複合体セラミッ
クスの誘電特性につき検討する。

別表１から理解できるように、酸化バリウム（Ｂａｎ）
　１６　、７モル％、二酸化チタ７（Ｔｉ０２）６６．
７モル％、酸化サマリウム（Ｓ１２０３）　９　、８モ
ル％、及び酸化セリウム（Ｃ：ｅ０２　）からなるａ材
の造粒粉末１モルに対して、酸化ストロンチウム（Ｓｒ
Ｏ）　５０モル％と二酸化チタン（Ｔｉ０２）５０モル
％とからなるｂ材が、夫々、０．１モル、０．２モル、
或いは０．５モルの組成比により、上述したこの発明の
製造方法で混合φ焼結した複合誘電体セラミックス（夫
々、実施例Ｉ、実施例■及び実施例■に対応する。）は
、夫々の組成比におけるｂ材の占める割合が大きくなる
につれて、ｂ材のみからなる場合（比較例■）の誘電特
性に近づいていることが理解できる。

一方、上述の場合と同じ成分組成のａ材に、酸化ストロ
ンチウム（ＳｒＯ）を２０モル％とし、二酸化チタン（
Ｔｉ０２）を８０モル％としたｂ材を混合・焼結した場
合にも同様な効果をもたらすことが理解できる（実施例
■、実施例Ｖ及び実施例■）。

また、この方法によれば、例えば、上述の５ｒＴｉ０３
系のような正の共振周波数の温度係数（τｆ）を有する
誘電体材料と、ＰｂＺｒＯ３系のような負の共振周波数
の温度係数（τｆ）を有する誘電体材料との組合せによ
って、共振周波数の温度係数（τｆ）がＯとなる複合誘
電体セラミックスを得ることも可悌である。

前述した通り、この発明では、造粒粉末の粒径を約１０
μｍ〜約５００ｐｍに限定している。

これは、粒径が約１０μｍ未満の場合、仮焼後、直ちに
混合・焼結しても、複合誘電体セラミックスを構成する
誘電体材料相互間で化学反応を起す等の理由から、焼成
したセラミックスが当初の設計とは異なる誘電特性を有
する。また、造粒粉末の粒径が約５００７ｚｍ以上の場
合では、焼成時のクラック発生等のため、不適当である
。これらの理由から、造粒粉末の粒径は、約１０μｍ〜
約５００　ｐｍが好適であり、これらの条件は、この発
明の目的の範囲内で、適宜、変更し得ることを理解され
たい。

（発明の効果）上述した説明からも明らかなように、この発明の複合誘
電体セラミックスは、造粒粉末の粒径を約１０ルｍ〜約
５００ルｍとしたため、複合誘電体セラミックスを構成
する二種類以上の誘電体材料の有する誘電特性が、各構
成成分の誘電特性の範囲内で有効に反映された複合誘電
体セラミックスを得ることができ、設計の自由度を向上
させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）誘電特性の異なる二種類以上の誘電体材料の造粒
粉末を焼成して複合誘電体セラミックスを製造するに当
り、前記造粒粉末の粒径を１０μｍ〜５００μｍとしたことを特徴とする複合誘電体セラミックスの製造方法。