JPH01227302A - マイクロ波用誘電体磁器組成物とその製造方法 - 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、誘電体共振器、フィルタなどに用いられるマ
イクロ波誘電体磁器組成物およびその製造方法に係るも
ので、特に添加物により各種の特性を改善するとともに
、仮焼方法を変えることによって特性が大きく改善され
たものである。

〔従来技術〕

数百ＭＨｚからＧＨｚ帯が利用される゛移動通信用等の
フィルタとして誘電体フィルタが用いられる。

この誘電体フィルタの材料として、例えばＭｇＯ−Ｃａ
０−ＴｉＯ□系やＢａ、Ｔｉ、Ｏ□。系など、種々の磁
器組成物が用いられているが、一般に誘電率、Ｑ、温度
特性の優れたものが要求されている。

そのような組成物の一つとしてＢａＯ−ＴｉＯ□−Ｎｄ
２０３から成るものがある。この組成物は、温度補償用
コンデンサ材料として用いられることが、特公昭５０−
２０２８０号公報などに示されているが、この成分系で
幾つかの誘電体共振器のサンプルを作成し、その特性を
測定すると次の通りである。

また、第１図に示すような三元図の斜線の部分すなわち
、ＸＢａＯ＋　ＹＴｉＯｚ　＋　ＺＮｄｚ０３と表した
とき、Ｘ、Ｙ、Ｚがそれぞれ、８．５　≦Ｘ　≦１９．
０．６７．０≦Ｙ≦７１．０．１４．０≦Ｚ≦２４．５
（モル％（ただし、Ｘ十Ｙ＋Ｚ＝１）の範囲で、誘電率
が６０以上となり、Ｑが３８００以上、温度計数が７０
以下となり、利用可能な範囲であることが分かった。

上記の表に示したように、三元系のみでも共振周波数の
温度係数が０となるポイントもあるが、この点において
はＱが小さくなり、Ｑが高い領域で温度特性の良好なも
のを得ることが難しい。もちろん誘電率も共振器、フィ
ルタを小型化するためには高い方が望ましい。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、誘電率、Ｑ、温度特性の面で優れた特性を有
するマイクロ波用誘電体磁器組成物を得ようとするもの
である。

また、仮焼、添加等の方法を改善することによって、特
にＱの特性を大幅に向上させようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、Ｂａ０−ＴｉＯ！−ＮｄｚＯ，系の基本組成
に、Ｂｉ＊Ｔｉ３Ｏ１２を添加することによって上記の
課題を解決するものである。

また、比較的高温で三元系のみを仮焼した後にＢｉ、Ｔ
ｉ３０□を添加することによって、更に特性を改善する
ものである。

すなわち、本発明はＢａＯ、ＴｉＯ２、Ｎｄ２Ｏ２から
成り、これを一般式 ％式％ 但し、ｘ　＋ｙ　＋Ｚ−１）の範囲にある組成物１００
重量部に対し、Ｂｉ４ＴｉｓＯｔ＊を５〜１２重量部添
加したことに特徴を有するマイクロ波用誘電体磁器組成
物である。　また、この組成物を製造するために、　Ｂ
ａＯ、Ｔｉ０１．　ＮｄｚＯｓのみから成る仮焼物を製
造し、これに　Ｂｉ、Ｔｉ１Ｏｔ□を添加して焼成する
ことに特徴を有するマイクロ波用誘電体磁器組成物の製
造方法である。

ＢａＯ、ＴｉＯ２，Ｎｄ、０．は焼成温度の８５〜９６
％の温度、すなわち１１２０〜１２５０　”　Ｃで仮焼
し、これにＢｉｄｉｓＯ４を添加して所定の温度で焼成
することに特徴を有するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

上記の式において、Ｘ−１４壬ル％、Ｙ　＝６９ｆｆｉ
４％、Ｘ＝１７モル％の基本組成１００重量部に、Ｂｉ
ｔＴｉｓＯ＋ｚを１２重量部添加したばあいにおいて特
性が優れていた。

この磁器組成物を製造する際には、ＢａＣＯ３、Ｔｉｅ
、、Ｎｄ２Ｏ２およびＢｉ、Ｔｉ３０□を所定量秤量し
、ボールミルにて２４時間混合し、乾燥後、１０００〜
１２００　”　Ｃで仮焼した。仮焼物を再びボールミル
で粉砕後、バインダーを添加して混合し、スプレードラ
イヤで造粒した。この造粒物を１２Φ×１０１１１１１
に成形し、１３００〜１３５０　’　Ｃで焼成してサン
プルを作成した。

このサンプルをＨＡＫＫＩ　＆　ＣＯＬＢＭＡＮ法によ
り３〜４　ＧＨｚで測定し、誘電率εｒ、Ｑ、共振周波
数の温度係数τｆをそれぞれ求めた。その結果を示した
のが第２図である。これによれば、Ｑは若干低下してい
るものの、誘電率εｒ、温度係数τｆは向上しているこ
とが分かる。

次に、この組成物のＱの低下を防止するための製造方法
について説明する。

前記の通り、従来のセラミックの製造方法においては、
必要な原料粉末を秤量、混合し、それを粒成長の起こら
ない程度の低い温度で仮焼し、その後に粉砕、成形、焼
成している。すなわち、焼成時に緻密化が気体できる低
い温度、すなわち通常焼成温度の７０〜８０％以下の温
度で仮焼している。

あまり高い温度では焼成したとき緻密化できないし、ま
たそのような高い温度で仮焼する必要もなかった。

本発明は、ＢａＯＴｉ１ｔ　　　ＮｄｚＯｓから成る組
成物を高温で仮焼し、その後にＢｉ４Ｔｉ３０□を添加
して焼成すると、マイクロ波におけるＱ特性が著しく改
善される実験結果に基づいている。

本発明によるマイクロ波誘電体磁器組成物を製造するに
あたって、前記の式において、Ｘ　＝１４ｔル％、Ｙ　
＝６９ｕ％、Ｘ　＝１７ｔｓ％のとなるように、ＢａＣ
０，、ＴｉＯ□、ＮｄｚＯ，Ｉを所定量秤量し、ボール
ミルにて２４時間混合し、乾燥後、１０００〜１２００
゜Ｃで仮焼した。仮焼物を再びボールミルで粉砕後、１
２−ｔ％となるようにＢｉ４Ｔｉ３０゜を所定量加え、
バインダーを添加して２時間混合し、スプレードライヤ
で造粒した。この造粒物を１２ΦＸ　１０＋ｓｍに成形
し、１３００〜１３５０°Ｃで焼成してサンプルを作成
した。

前記の場合と同じ方法で測定した結果を示したのが第３
図である。仮焼温度が１１５０９Ｃ以上となると、焼成
後のＱが大幅に向上していることがわかる。

上記の結果から、Ｂａ０−ＴｉＯ□−Ｎｄ、０．の基本
材料を焼成温度（１３００〜１３５０゜Ｃ）の８５〜９
６％の範囲で仮焼することによって、僅かに誘電率は下
がるが、Ｑは大幅に改善されることが分かった。

上記のＱの改善の理由は十分解明されていないが、結晶
粒成長とＢｉの粒内拡散が関係していると彎えられる。

この組成では、Ｂｉ４Ｔｉ３０□が８００゜Ｃ以上で液
相となり、焼結性を促進して（れるため、大きな密度低
下もなく、良好な磁器が得られる。

Ｂｉ、Ｔｉ３０゜の添加量を変えて測定した結果を第４
図に示す。前記の式において、Ｘ　＝１４ｆ８％、Ｙ＝
６９干ル％、Ｘ−１７モル％のとなるようにし、Ｂｉ、
Ｔｉ３０１２の添加量を変えてその結果を測定した。添
加量が増えるにしたがってＱは低下し、２０ｗ　ｔ％を
超えるとＱが３０００以下となってしまい、実用に適さ
なくなってしまう。

〔効果〕

本発明によれば、誘電率、Ｑ、温度特性を総合的にみた
場合に、極めて特性の良好なマイクロ波用誘電体磁器組
成物が得られる。

また、製造方法の改良により、Ｑの低下を最少比に抑え
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の誘電体磁器組成物の基本組成を示す三
元図、第２図、第３図は本発明による誘電体磁器組成物
の特性の説明図、第４図は添加量とＱの関係を示す説明
図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＢａＯ、ＴｉＯ＿２、Ｎｄ＿２Ｏ＿３から成り、
   これを一般式ＸＢａＯ＋ＹＴｉＯ＿２＋ＺＮｄ＿２Ｏ＿
   ３と表したとき、Ｘ、Ｙ、Ｚがそれぞれ、８．５≦Ｘ≦
   １９．０、６７．０≦Ｙ≦７１．０、１４．０≦Ｚ≦２
   ４．５（モル％）（ただし、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）の範囲に
   ある組成物１００重量部に対し、Ｂｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿
   １＿２を５〜１２重量部添加したことを特徴とするマイ
   クロ波用誘電体磁器組成物。
2. （２）ＢａＯ、ＴｉＯ＿２、Ｎｄ＿２Ｏ＿３から成る仮
   焼物を製造し、これにＢｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１＿２を添
   加して焼成することを特徴とする請求項第１項記載のマ
   イクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法。
3. （３）ＢａＯ、ＴｉＯ＿２、Ｎｄ＿２Ｏ＿３を焼成温度
   の８５〜９６％の温度で仮焼し、これにＢｉ＿４Ｔｉ＿
   ３Ｏ＿１＿２を添加して所定の温度で焼成することを特
   徴とする請求項第２項記載のマイクロ波用誘電体磁器組
   成物の製造方法。
4. （４）ＢａＯ、ＴｉＯ＿２、Ｎｄ＿２Ｏ＿３の仮焼温度
   が１１２０〜１２５０゜Ｃであることを特徴とする請求
   項第２項記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方
   法。