JPH01227304A - マイクロ波用誘電体磁器組成物とその製造方法 - Google Patents

マイクロ波用誘電体磁器組成物とその製造方法

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JPH01227304A
JPH01227304A JP63054470A JP5447088A JPH01227304A JP H01227304 A JPH01227304 A JP H01227304A JP 63054470 A JP63054470 A JP 63054470A JP 5447088 A JP5447088 A JP 5447088A JP H01227304 A JPH01227304 A JP H01227304A
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JP
Japan
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temperature
ceramic composition
dielectric ceramic
microwave dielectric
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JP63054470A
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English (en)
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Masaaki Abe
昌昭 阿部
Shuichi Fukuhara
周一 福原
Katsuyoshi Takano
勝好 高野
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Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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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、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も特性を改善するもの
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、MgO−Ca0−T
iO□系やBi4Ti3O12。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、Q1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。この系は、前記の系に比較
して誘電率が高く、共振器、フィルタを小型化すること
ができる。この成分系で幾つかのサンプルを作成し、そ
の特性を測定すると次の表の通りであった。
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+ YTi02 + 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+Y+Z=1)の範囲で、誘
電率が60以上、Qが3800以上、温度係数が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、三元系でも温度係数がO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が望ましい。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。
特に、高いQを維持したまま温度特性を改善したマイク
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、BaO−Ti02−NdzOsの基本組成に
Bi4Tia012とAltO,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、比較高温で仮焼した後にBi、Ti、0゜とAh
Os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、BaO、TiO2、Nd2O3から成り、こ
れを一般式 %式% (ただし、X +Y +Z =1) (7)範囲の組成
物100重量部に対し、旧、Ti、0゜が5〜12重量
部添加され、Altosが2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、 BaO1TiO
2,Nd2O2から成る仮焼物を製造し、これにBi4
TizO+tとAltO,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、03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BinTi5O+□とAlz(h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。
前記の三成分にBi4TizO+tのみを加えた誘電体
磁器組成物のサンプルの特性は次の表の通りになってい
た。
(BidizO□は重量%、その他はモル%)また、試
料2の基本組成にBtdi30+□を12−t%添加し
たときの、それらの仮焼温度による特性の変化を示した
のが第2図である。
このようにBiミオTi3.zのみの添加で温度特性の
良好な組成を得ようとすると、Qが低下してしまう問題
があった。
そこで、特性の改善を検討した結果、この組成にA11
(hを少量添加すると温度特性が大幅に改善されること
が分かった。
この磁器組成物を製造する際には、BaC0,、TiO
いNdzO*を所定量秤量し、ボールミルにて24時間
混合し、乾燥後、1000〜1100 ” Cで仮焼す
る方法を採った。仮焼物を再びボールミルで所定の重量
%のBi4TiiO+zとAI!03とともに粉砕湿式
混合後、バインダーを添加し、スプレードライヤで造粒
した。この造粒物を12Φ×1抛蒙になるように300
0Kg/caa”の圧力で成型し、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 & COLEMAN法によ
り3〜4 GH2で測定し、誘電率εr、Q、温度係数
τfをそれぞれ求めた。その結果は次の表のようになっ
ていた。
このように、誘電率とQは僅かに低下するが、少量の添
加で温度特性を改善することができた。
また、前記基本成分の仮焼の方法を変えることによって
Qが大幅に向上することが確認された。
以下、その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、焼成の緻密化が気体できる低い
温度、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Bi、Ti、O□とAl
2O3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、BaCO3、TiO2、Nd2O3を所定量
秤量し、ボールミルにて24時間混合し、乾燥後、11
20〜1250 ” Cで仮焼した。仮焼物を再びボー
ルミルで粉砕後、BinTi30+zとAlz03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12Φ×1011
I11に成形し、1300〜1350 ” Cで焼成し
てサンプルを作成した。
第2図に示した例と比較するために、Bi4TiiO+
zのみを添加した場合の仮焼温度と特性の関係を示した
のが第3図である。仮焼温度が1150 ” C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、BaO−Tie、−NdzO,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考えられる。
この組成では、BinTi30+zが800 ”C以上
で液相となり、焼結性を促進してくれるため、大きな密
度低下もなく、良好な磁器が得られる。
Bi4.TizO+z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=14(ル%、Y
=69上69モX=17モル%のとなるようにし、3i
di30、□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、20wt%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。
また、A1.03の添加量を変えて測定した結果を第5
図に示す。前記の式において、X=10上10モY=6
9量ル%、X=21上21モ基本組成にAhOsを添加
し、゛その添加量を変えた場合の温度特性τfを示した
のが破線22である。無添加のとき30ppmであった
のが、1.0wt%でほぼOとなった。またX=13u
%、Y =70−t8%、X =17t$%の基本組成
の場合を示したのが実線21である。添加量を増やすに
従って温度特性が改善され、2.0wt%で約5ppm
まで下げることができた。これ以上添加しても効果はほ
とんどなく、他の特性の劣化をきたすので、添加量の上
限は2.0eet%とするのが望ましい。
〔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。
とくに、高い誘電率とQを維持したまま温度特性のきわ
めて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の低下を最少限に抑え
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図は仮焼方法と温度による特性の変
化の説明図、第4図は添加量とQの関係を示す説明図、
第5図は添加量と温度特性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、これにBi_4Ti_
    3O_1_2が5〜12重量部添加され、Al_2O_
    3が2重量部以下添加され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とA
    l_2O_3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とAl_2O_3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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185304A (en) * 1990-08-20 1993-02-09 Ngk Insulators, Ltd. Dielectric ceramic composition of BaO, TiO2, Nd2 O3, Sm2 O3 and Bi2 O3

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59162172A (ja) * 1983-03-04 1984-09-13 富士通株式会社 高誘電率系磁器組成物
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JPS63117958A (ja) * 1986-11-04 1988-05-21 富士電気化学株式会社 マイクロ波用誘電体磁器組成物

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