JPH02129065A - 誘電体磁器組成物及びその製造方法 - 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） 本発明はマイクロ波用回路素子、マイクロ波回路基盤な
どに用いられる誘電体材料に係り、金属酸化物を焼成し
て得られる高誘電率で誘電損失が小さく、誘電率の温度
係数の小さい誘電体磁器組成物に関する。

（従来の技術） 近年、マイクロ波回路技術の進歩に伴い、回路の小型化
が図られている。

従来から、このマイクロ波周波数帯（３００ＭＨｚ〜３
０ＧＨｚ）の回路には、空胴共振器、アンテナなどが用
いられて来たが、これらはマイクロ波の波長と同程度の
大きさになるため回路の小型化には不向きであった。こ
れに対し、近年、マイクロ波周波数帯で使用される誘電
体共振器を用いたマイクロ波フィルタ、発振器の周波数
安定化を計るための小型誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ
用のコンデンサや基盤等に用いられる誘電体磁器等、マ
イクロ波回路に誘電体磁器を用いて回路の小型化を図る
応用がなされている。これらの磁器に要求される特性は
、マイクロ波周波数帯での誘電損失が小さく、使用周波
帯に適した高い誘電率をもち、誘電率の温度係数が小さ
い事である。

従来からこれらの特性を満足する磁器材料として、Ｔｉ
ｅ、系のものがよく使用されており、特にＢａ０−Ｔｉ
Ｏ，系磁器、およびその一部を他の元素で置換した磁器
、更に誘電率の温度係数を調整するために、負の温度係
数をもっているＴｉｅ、と正の温度係数をもっている誘
電体磁器やガラスと組合わせたものが多数考案され応用
されて来た。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の誘電体材料では、主相以外の結晶構造を持つ別の
相は、誘電損失を増加させる要因として。

極力含まないように構成する傾向にあった。

このため、従来の誘電体材料の温度係数（τｆ）は、そ
の主相のもつ特有の温度係数によりほぼ決定されるため
、自由な温度係数を得ることが困難であった。

また、製造工程において、全ての素原料を同時に混合か
ら焼成まで処理することにより、互いに固溶し合わない
結晶構造が、工程上の微妙な要因により、特性のバラツ
キを生じさせるといった問題があった。

本発明は、上記のことを鑑みて、特性のバラツキの少な
い誘電体磁器組成物及びその製造方法を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは１種々の組成系について検討した結果、少な
くともＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ２を含む誘電体磁器組成
物であって、結晶構造がペロブスカイト相とイルメナイ
ト相との２相よりなる誘電体磁器組成物が、誘１！率、
温度係数のバラツキが少なく、かつそれらの絶対値を細
かく制御できる組成物であること、またＭ　ｇ　Ｏ、Ｃ
ａ　０　、７１’　ｉ　０、、ＺｎＯ，Ｎｄ、０３．Ｌ
ａ２０．、ＰｂＯの７成分系よりなる誘電体磁器組成物
であって、結晶構造がペロブスカイト相とイルメナイト
相との２相よりなる誘電体磁器組成物が、誘電率、温度
係数のバラツキが少なく、かつそれらの絶対値を細かく
制御できる組成物であること、また上記２つの組成物に
おいて、製造時、結晶構造の異なる相を構成する成分を
別々に秤量、混合、仮焼した後。

所定の割合で調合、粉砕、造粒、成形、焼成する製造方
法が、誘電率、温度係数のバラツキが少なく、かつそれ
らの絶対値を細かく制御できる製造方法であることを見
出した。

（作用） ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ２を有する組成系では、イオン
半径の違いにより、ＭｇＴｉＯ３のイルメナイト相とＣ
ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３のペロブスカイト相の混晶相となるこ
とは周知の事実である。ところが。

実際の組成物では、各々の結晶相が、互いに全く固溶せ
ず分離している訳でなく、素原料の粉体特性、製造工程
中の混合、仮焼、粉砕、焼成条件により、本来固溶しな
い元素、例えばＣａイオンが、ＭｇＴｉ−ｏ、の結晶格
子に、また、Ｍｇイオンが。

Ｃａ　Ｔ　ｉ　Ｏ，の結晶格子に入り、格子欠陥となっ
ている。この格子欠陥は、材料特性、特に誘電損失（１
／ｊａｎδ６）のバラツキの要因の一つとなっている。

従って、本発明では、積極的に混晶相とし、格子欠陥を
極力無くし、誘電損失のバラツキを小さクシ、更にＣａ
　Ｔ　ｉ○３系が正の温度係数、ＭｇＴｉｅ、系が負の
温度係数を持つことから、両者の混合比を適宜選択する
ことにより、所望の温度係数を持つ誘電体磁器組成物を
構成できる。

また、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ２、ＺｎＯ，Ｎｄ２Ｏ３
，Ｌａ、Ｏ，、ＰｂＯの７成分系では、Ｃａ　ＯＨＴ　
ｌ　０２．Ｐ　ｂ　Ｏｇ　Ｎ　ｄ２０３＋　Ｌ　ａ２０
．が複合ペロブスカイト相を形成し、ＭｇＯ，Ｉ’　ｉ
　０、、ＺｎＯが、イルメナイト相を形成しており、上
記と同様の事が言える。

また、この各々の相となる素原料を別に仮焼し、均一に
反応させた後調合、粉砕することにより、不要な格子欠
陥を容易に減少させることが出来。

ｌＷ誘電損失低下させることが出来る。

（実施例） 以下本発明を実施例に従って説明する。

試料を作成するための出発原料は、９５〜９９．９％以
上の高純度のＭｇＯ，ＣａＣ０，、Ｔｉｅ、、　Ｎｄ、
Ｏ，、ＺｎＯ。

しａ２０３＋　ｐｂｏの粉末を用いた。もちろん、素原
料は、酸化物に限定されるものでなく、焼成時に酸化物
となる硝酸塩、炭酸塩、有機酸塩等でも良い。上記出発
原料を所定の各組成になる様に秤量し、ボールミルに純
水とともに投入し湿式混合を行った。

この混合物を熱風乾燥器で乾燥させた後、空気巾約１０
００℃で４時間仮焼し、得られた仮焼粉末を所定の割合
で再びボールミルに純水とともに投入し湿式粉砕を行っ
た。この粉砕物を乾燥し、バインダ水溶液を添加混練し
て、ふるいにより整粒後、ｌ　ｔｏｎ／ｃｉ＋２の圧力
で成形し、１２００℃〜１４５０℃で２時間空気中で焼
成を行なった。その後、直径１０ｍｍ。

高さ５ｍ＠の円柱に加工し、円柱誘電体共振器を構成し
て、共振周波数（約６ＧＨｚ）より、誘電率（εｒ）、
誘電体損失（ｊａｎδＥ）を求めた。

また、−２０℃〜＋６０℃での共振周波数の変化より、
温度係数（τｆ〔ρｐｍ／’Ｃ））を求めた。

第１表に、本発明で得られた試料の特性結果を示す、こ
の表中で傘印を付した試料は従来の製造工程にて得た試
料である。また、第１図に１本発明で得られた試料の自
由焼成面、第２図に、そのラッピング面のＳＥＭ観察写
真を示す、この第２図において、黒く見えるものがイル
メナイト相であり、白く見えるのものがペロブスカイト
相である。

この第１表の試料１’−１〜１−５と試料６−１〜６−
５とを比較してみると、本発明の実施例である試料１−
１〜１−５の方が誘電率、誘電損失、温度係数ともバラ
ツキが少ないことが分かる。

（発明の効果） 以上のように、本発明により、特性（誘電率１、誘電損
失、温度係数等）のバラツキが少なく、かつそれらの絶
対値を細かく制御できる誘電体磁器組成物及びその製造
方法を得ることが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で得られた試料の自由焼成面のＳＥＭ
観察写真であり、第２図は、そのラッピング面のＳＥＭ
観察写真である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくともＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ＿２を含む誘電
   体磁器組成物であって、結晶構造がペロブスカイト相と
   イルメナイト相との２相よりなることを特徴とする誘電
   体磁器組成物。
2. ２．ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ＿２，ＺｎＯ，Ｎｄ＿２Ｏ
   ＿３，Ｌａ＿２Ｏ＿３，ＰｂＯの７成分系よりなる誘電
   体磁器組成物であって、結晶構造がペロブスカイト相と
   イルメナイト相との２相よりなることを特徴とする誘電
   体磁器組成物。
3. ３．特許請求の範囲第１項又は第２項において、製造時
   、結晶構造の異なる相を構成する成分を別々に秤量、混
   合、仮焼した後、所定の割合で調合、粉砕、造粒、成形
   、焼成したことを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方
   法。