JPS6346024B2 - - Google Patents
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- JPS6346024B2 JPS6346024B2 JP58020367A JP2036783A JPS6346024B2 JP S6346024 B2 JPS6346024 B2 JP S6346024B2 JP 58020367 A JP58020367 A JP 58020367A JP 2036783 A JP2036783 A JP 2036783A JP S6346024 B2 JPS6346024 B2 JP S6346024B2
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Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Description
この発明は高周波用の誘電体磁器組成物に関す
るものである。 マイクロ波やミリ波などの高周波領域におい
て、誘電体磁器は誘電体共振器やMIC用誘電体
基板などに広く利用されている。 従来、この種の誘電体磁器としては、例えば
ZrO2−SnO2−TO2系材料、Ba2Ti4O20、(Ba、
Sr)(Zr、Ti)O3系材料、Ba(Zn、Ta)O3系材
料などがある。 これらの各種材料は、マイクロ波帯での誘電率
(εr)が20〜40、Qが4000〜8000、共振周波数の
温度係数(τf)が0ppm/℃付近の特性を有する
ものであると報告されている。 このうち、Ba(Zn、Ta)O3系材料はこの発明
の好適な従来例である。このBa(Zn、Ta)O3系
材料については特開昭53−35454号公報にその詳
細な説明がなされている。 その詳細な説明によると、1360〜1460℃の温度
範囲で2時間空気中で焼成して誘電体磁器を得、
その大きさを直径5mm、厚み2mmとして共振周波
数(ほぼ11GHz)と直径から誘電率(εr)、また
は帯域反射法により無負荷Q、さらに−30℃〜+
70℃の温度範囲で共振周波数の温度係数(τf)を
測定したところ、εrについては25〜30、Qについ
ては3520〜3730、τfについては5〜20ppm/℃の
特性を示すとしている。 また最近ではこのBa(Zn、Ta)O3系材料につ
いて次のような報告がなされている。 つまり、Ba(Zn、Ta)O3について、普通焼成
法により誘電体磁器を焼成したものであるが、そ
の焼成条件を最高温度1650℃、焼成時間を2〜
120時間の範囲としてその結果を検討している。 それによれば、120時間焼成した機器では、導
波管内で測定したQ値が14000の値を示し、また
2時間焼成した磁器を同様の方法で測定したとこ
ろ(12GHz)10000〜11000のQ値を示すとしてい
る。 そして、この焼成時間によるQ値の変化につい
ては、次のようなことをその理由としている。 まず、Ba(Zn1/3、Nb2/3)O3は“Ordering in
Compounds of the A(B′0.33Ta0.67)O3Type”、
F.Galasso and J.Pyle、Inorganic Chemistry、
vol2、No.3、P482〜484に紹介されているよう
に、ABO3からなる立方晶(Cubic)の複合ペロ
ブスカイト構造を有しており、その結晶構造は
ZnとTaが規則配列することにより六方晶
(Hexagonal)の超格子を形成している。 第1図はこのBa(Zn1/3Ta2/3)O3の結晶構造を
示したものであり、B位置のZn1とTa2が1:2
で秩序配列している。なお3はBa、4はOを示
すものである。 ところが、この秩序構造は焼成条件によつて大
きく変化するものであるとしている。即ち、第2
図に示すように焼成温度を1350℃とし、磁器のX
線回折において(422)、(226)反射図形の焼成時
間の依存性を検討したところ、2時間程度の焼成
時間ではZuとTaの秩序配列の形成が不十分であ
り、一方120時間の焼成時間ではZnとTaが十分
に秩序配列しており、これがQ値の向上に結びつ
くものであると説明している。 しかしながら、Q値の高い磁器を得るために、
焼成時間を120時間も維持することは生産性を向
上させるうえで大きな障害であり、コストアツプ
につながる。 また焼成炉を高温で120時間もの長時間稼動さ
せることは焼成炉の寿命を短くすることになつて
しまい、これもまた製品のコストアツプにつなが
ることになる。 しかして最近では使用する周波数領域がさらに
高くなつてきており、これに対応してさらに高い
Q値を有する材料が要求されている。 本発明者らは、上記の点に鑑みて鋭意研究の結
果、長時間に及ぶ焼成時間を要することなく、高
周波領域において高い誘電率を有するとともにQ
値が高く、共振周波数の温度係数も0ppm/℃を
中心に任意の値を得ることのできる高周波用誘電
体磁器組成物を見出したのである。 即ち、この発明の要旨とするところは、BaO、
ZrO2、ZnO、Ta2O5からなり、これを一般式Ba
(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2と表わしたとき、x、
y、zが0.02≦x≦0.13、0.28≦y≦0.33、0.59≦
z≦0.65(但し、x+y+z=1)の範囲にあり、
かつZnの70原子%以下がNi、Coの何れか一方ま
たは双方により置換されたものを主成分とし、こ
れにランタニド系酸化物をMe2O3の形で表わし
たとき、このMe2O3のうち少なくとも1種を0.1
〜10.0モル%添加含有してなる高周波用誘電体磁
器組成物である。 ここでBa(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2において、
x、y、zをそれぞれ上述した範囲に限定したの
は次のような理由からである。 即ち、xを0.02〜0.13の範囲としたのは、xが
0.02未満ではQが低下することになり、また0.13
を越えると、共振周波数の温度係数が正側で大き
くなるからである。 yを0.28〜0.33としたのは、これが0.28未満、
または0.33を越えると、何れも焼結が困難となる
からである。 zを0.59〜0.65としたのは、zが0.59未満にな
り、また0.65を越えると、何れも焼結が困難とな
るからである。 またBa(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2のZnをNi、
Coの何れか一方または双方で置換する場合、そ
の置換量を70原子%以下としたのは、70原子%を
こえると、共振周波数の温度係数が負側で大きく
なりすぎるためである。 次に上記の主成分に対して添加するランタニド
系酸化物の量を0.1〜10.0モル%と規定するのは、
0.1モル%以下ではQ値を高める効果がなく、ま
た10.0モル%以上では誘電率およびQ値が低下す
るためである。 以下この発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例 原料として高純物のBaCO3、ZrO2、ZnO、
Ta2O5、NiO、Co2O3、La2O3、CeO2、Sm2O3、
Dy2O3、Ho2O3、Pr2O3を用い、第1表に示す組
成比率の磁器が得られるように秤量し、秤量原料
をゴム内張りしたボールミルにめのう石、純水と
ともに入れ、2時間湿式混合した。次いでこの混
合物を脱水、乾燥したのち、1200℃で2時間仮焼
し、この仮焼物をボールミルにめのう石、純水、
有機バインダとともに入れて、2時間湿式粉砕し
た。 次いでこの粉砕物を乾燥したのち、50メツシユ
の網を通して造粒し、得られた粉末を2000Kg/cm2
の圧力で12mmφ×6mmtの寸法からなる円板に成
形した。さらにこの円板を1450℃、4時間の条件
で焼成して磁器試料を得た。 得られた磁器試料について、周波数7GHzにお
ける誘電率ε、Qおよび共振周波数の温度係数
(τf)を誘電体共振器法にて測定し、その結果を
第1表に示した。 なお第1表中※印はこの発明の範囲外のもので
あり、それ以外はすべてこの発明範囲内のもので
ある。
るものである。 マイクロ波やミリ波などの高周波領域におい
て、誘電体磁器は誘電体共振器やMIC用誘電体
基板などに広く利用されている。 従来、この種の誘電体磁器としては、例えば
ZrO2−SnO2−TO2系材料、Ba2Ti4O20、(Ba、
Sr)(Zr、Ti)O3系材料、Ba(Zn、Ta)O3系材
料などがある。 これらの各種材料は、マイクロ波帯での誘電率
(εr)が20〜40、Qが4000〜8000、共振周波数の
温度係数(τf)が0ppm/℃付近の特性を有する
ものであると報告されている。 このうち、Ba(Zn、Ta)O3系材料はこの発明
の好適な従来例である。このBa(Zn、Ta)O3系
材料については特開昭53−35454号公報にその詳
細な説明がなされている。 その詳細な説明によると、1360〜1460℃の温度
範囲で2時間空気中で焼成して誘電体磁器を得、
その大きさを直径5mm、厚み2mmとして共振周波
数(ほぼ11GHz)と直径から誘電率(εr)、また
は帯域反射法により無負荷Q、さらに−30℃〜+
70℃の温度範囲で共振周波数の温度係数(τf)を
測定したところ、εrについては25〜30、Qについ
ては3520〜3730、τfについては5〜20ppm/℃の
特性を示すとしている。 また最近ではこのBa(Zn、Ta)O3系材料につ
いて次のような報告がなされている。 つまり、Ba(Zn、Ta)O3について、普通焼成
法により誘電体磁器を焼成したものであるが、そ
の焼成条件を最高温度1650℃、焼成時間を2〜
120時間の範囲としてその結果を検討している。 それによれば、120時間焼成した機器では、導
波管内で測定したQ値が14000の値を示し、また
2時間焼成した磁器を同様の方法で測定したとこ
ろ(12GHz)10000〜11000のQ値を示すとしてい
る。 そして、この焼成時間によるQ値の変化につい
ては、次のようなことをその理由としている。 まず、Ba(Zn1/3、Nb2/3)O3は“Ordering in
Compounds of the A(B′0.33Ta0.67)O3Type”、
F.Galasso and J.Pyle、Inorganic Chemistry、
vol2、No.3、P482〜484に紹介されているよう
に、ABO3からなる立方晶(Cubic)の複合ペロ
ブスカイト構造を有しており、その結晶構造は
ZnとTaが規則配列することにより六方晶
(Hexagonal)の超格子を形成している。 第1図はこのBa(Zn1/3Ta2/3)O3の結晶構造を
示したものであり、B位置のZn1とTa2が1:2
で秩序配列している。なお3はBa、4はOを示
すものである。 ところが、この秩序構造は焼成条件によつて大
きく変化するものであるとしている。即ち、第2
図に示すように焼成温度を1350℃とし、磁器のX
線回折において(422)、(226)反射図形の焼成時
間の依存性を検討したところ、2時間程度の焼成
時間ではZuとTaの秩序配列の形成が不十分であ
り、一方120時間の焼成時間ではZnとTaが十分
に秩序配列しており、これがQ値の向上に結びつ
くものであると説明している。 しかしながら、Q値の高い磁器を得るために、
焼成時間を120時間も維持することは生産性を向
上させるうえで大きな障害であり、コストアツプ
につながる。 また焼成炉を高温で120時間もの長時間稼動さ
せることは焼成炉の寿命を短くすることになつて
しまい、これもまた製品のコストアツプにつなが
ることになる。 しかして最近では使用する周波数領域がさらに
高くなつてきており、これに対応してさらに高い
Q値を有する材料が要求されている。 本発明者らは、上記の点に鑑みて鋭意研究の結
果、長時間に及ぶ焼成時間を要することなく、高
周波領域において高い誘電率を有するとともにQ
値が高く、共振周波数の温度係数も0ppm/℃を
中心に任意の値を得ることのできる高周波用誘電
体磁器組成物を見出したのである。 即ち、この発明の要旨とするところは、BaO、
ZrO2、ZnO、Ta2O5からなり、これを一般式Ba
(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2と表わしたとき、x、
y、zが0.02≦x≦0.13、0.28≦y≦0.33、0.59≦
z≦0.65(但し、x+y+z=1)の範囲にあり、
かつZnの70原子%以下がNi、Coの何れか一方ま
たは双方により置換されたものを主成分とし、こ
れにランタニド系酸化物をMe2O3の形で表わし
たとき、このMe2O3のうち少なくとも1種を0.1
〜10.0モル%添加含有してなる高周波用誘電体磁
器組成物である。 ここでBa(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2において、
x、y、zをそれぞれ上述した範囲に限定したの
は次のような理由からである。 即ち、xを0.02〜0.13の範囲としたのは、xが
0.02未満ではQが低下することになり、また0.13
を越えると、共振周波数の温度係数が正側で大き
くなるからである。 yを0.28〜0.33としたのは、これが0.28未満、
または0.33を越えると、何れも焼結が困難となる
からである。 zを0.59〜0.65としたのは、zが0.59未満にな
り、また0.65を越えると、何れも焼結が困難とな
るからである。 またBa(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2のZnをNi、
Coの何れか一方または双方で置換する場合、そ
の置換量を70原子%以下としたのは、70原子%を
こえると、共振周波数の温度係数が負側で大きく
なりすぎるためである。 次に上記の主成分に対して添加するランタニド
系酸化物の量を0.1〜10.0モル%と規定するのは、
0.1モル%以下ではQ値を高める効果がなく、ま
た10.0モル%以上では誘電率およびQ値が低下す
るためである。 以下この発明を実施例にて詳細に説明する。 実施例 原料として高純物のBaCO3、ZrO2、ZnO、
Ta2O5、NiO、Co2O3、La2O3、CeO2、Sm2O3、
Dy2O3、Ho2O3、Pr2O3を用い、第1表に示す組
成比率の磁器が得られるように秤量し、秤量原料
をゴム内張りしたボールミルにめのう石、純水と
ともに入れ、2時間湿式混合した。次いでこの混
合物を脱水、乾燥したのち、1200℃で2時間仮焼
し、この仮焼物をボールミルにめのう石、純水、
有機バインダとともに入れて、2時間湿式粉砕し
た。 次いでこの粉砕物を乾燥したのち、50メツシユ
の網を通して造粒し、得られた粉末を2000Kg/cm2
の圧力で12mmφ×6mmtの寸法からなる円板に成
形した。さらにこの円板を1450℃、4時間の条件
で焼成して磁器試料を得た。 得られた磁器試料について、周波数7GHzにお
ける誘電率ε、Qおよび共振周波数の温度係数
(τf)を誘電体共振器法にて測定し、その結果を
第1表に示した。 なお第1表中※印はこの発明の範囲外のもので
あり、それ以外はすべてこの発明範囲内のもので
ある。
【表】
【表】
【表】
第1表において、試料番号1、49、52、55は
Znの一部をNi、Co何れか一方または双方で置換
していない組成からなるものであり、この発明の
範囲外のものである。 また試料番号8はNi、Coの置換量が70原子%
をこえた例であり、共振周波数(τf)が負側で大
きくなる傾向にあるため、この発明範囲から除外
したものである。 試料番号1、2、3、10、16、17、23、29、
30、36、42、43、49、52、55はランタニド系酸化
物(Me2O3)を添加していない例であり、この
発明の範囲外である。 次に試料番号9、15、22、28、35、41、48は
Me2O3を10モル%以上添加した例であり、誘電
率、およびQ値が低下するためこの発明の範囲か
ら除外したものである。 さらに試料番号49〜57はBa(ZrxZnyTaz)
O7/2-x/2-3y/2のx、y、zの値がこの発明の範囲
から外れているものであり、焼結が困難か特性が
低下しているものである。 試料番号49、50、52、53については、特性を示
していないがこれは十分に焼結した磁器が得られ
ず、特性の測定が不可能であつたためである。 なおこの実施例ではMe2O3即ちランタニド系
酸化物としてLa2O3、CeO2、Sm2O3、Dy2O3、
Ho2O3、Pr2O3について説明したが、その他のラ
ンタニド系酸化物を用いても同様な結果を示すこ
とは確認した。 以上詳述したようにこの発明によれば、高誘電
率を有するとともにランタニド系酸化物の添加に
よつて従来得られなかつた高いQ値を示す高周波
用誘電体磁器組成物が得られるのである。また
Znの一部をNi、Coの何れか一方または双方で置
換する量を適宜選択することによつて共振周波数
の温度係数も0ppm/℃を中心に正側、負側に任
意の値のものが得られるのである。 従つてこの発明によれば誘電体共振器、誘電体
調整棒、MIC用誘電体基板などの用途に有用な
高周波用誘電体磁器組成物を提供することができ
るのである。
Znの一部をNi、Co何れか一方または双方で置換
していない組成からなるものであり、この発明の
範囲外のものである。 また試料番号8はNi、Coの置換量が70原子%
をこえた例であり、共振周波数(τf)が負側で大
きくなる傾向にあるため、この発明範囲から除外
したものである。 試料番号1、2、3、10、16、17、23、29、
30、36、42、43、49、52、55はランタニド系酸化
物(Me2O3)を添加していない例であり、この
発明の範囲外である。 次に試料番号9、15、22、28、35、41、48は
Me2O3を10モル%以上添加した例であり、誘電
率、およびQ値が低下するためこの発明の範囲か
ら除外したものである。 さらに試料番号49〜57はBa(ZrxZnyTaz)
O7/2-x/2-3y/2のx、y、zの値がこの発明の範囲
から外れているものであり、焼結が困難か特性が
低下しているものである。 試料番号49、50、52、53については、特性を示
していないがこれは十分に焼結した磁器が得られ
ず、特性の測定が不可能であつたためである。 なおこの実施例ではMe2O3即ちランタニド系
酸化物としてLa2O3、CeO2、Sm2O3、Dy2O3、
Ho2O3、Pr2O3について説明したが、その他のラ
ンタニド系酸化物を用いても同様な結果を示すこ
とは確認した。 以上詳述したようにこの発明によれば、高誘電
率を有するとともにランタニド系酸化物の添加に
よつて従来得られなかつた高いQ値を示す高周波
用誘電体磁器組成物が得られるのである。また
Znの一部をNi、Coの何れか一方または双方で置
換する量を適宜選択することによつて共振周波数
の温度係数も0ppm/℃を中心に正側、負側に任
意の値のものが得られるのである。 従つてこの発明によれば誘電体共振器、誘電体
調整棒、MIC用誘電体基板などの用途に有用な
高周波用誘電体磁器組成物を提供することができ
るのである。
第1図はBa(Zn1/3Ta2/3)O3の結晶構造を示す
図、第2図はBa(Zn1/3Ta2/3)O3について焼成時
間との関連で示したX線回折図である。
図、第2図はBa(Zn1/3Ta2/3)O3について焼成時
間との関連で示したX線回折図である。
Claims (1)
- 1 BaO、ZrO2、ZnO、Ta2O5からなり、これ
を一般式Ba(ZrxZnyTaz)O7/2-x/2-3y/2と表わした
とき、x、y、zが0.02≦x≦0.13、0.28≦y≦
0.33、0.59≦z≦0.65(但し、x+y+z=1)の
範囲にあり、かつZnの70原子%以下がNi、Coの
何れか一方または双方により置換されたものを主
成分とし、これにランタニド系酸化物をMe2O3
の形で表わしたとき、このMe2O3のうち少なく
とも1種を0.1〜10.0モル%添加含有してなる高
周波用誘電体磁器組成物。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58020367A JPS59146978A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
US06/527,762 US4485180A (en) | 1982-09-06 | 1983-08-30 | High frequency dielectric ceramic compositions |
DE3331610A DE3331610A1 (de) | 1982-09-06 | 1983-09-01 | Dielektrische keramische zusammensetzung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58020367A JPS59146978A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59146978A JPS59146978A (ja) | 1984-08-23 |
JPS6346024B2 true JPS6346024B2 (ja) | 1988-09-13 |
Family
ID=12025104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58020367A Granted JPS59146978A (ja) | 1982-09-06 | 1983-02-09 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59146978A (ja) |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020367A patent/JPS59146978A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59146978A (ja) | 1984-08-23 |
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