JPH02243563A - マイクロ波用誘電体セラミックス - 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） この発明は、マイクロ波用誘電体セラミックスに間する
もので、ざらに詳細には、大きな比誘電率及び無負荷Ｑ
　（Ｑ、　）を有すると共に、当該セラミックスの組成
を変化させることにより共振周波数の温度係数をＯを中
心に任意の値に変化させることが出来るマイクロ波用誘
電体セラミックスに関するものである。

（従来の技術） 従来から、マイクロ波帯用の誘電体共振器或いは温度補
償用コンデンサ等１こ誘電体セラミックスが用いられて
いる。

しかし、マイクロ波帯用の誘電体共振器に用いる誘電体
セラミックスは、その比誘電率（ε１　）及び無負荷Ｑ
　（Ｑｕ　）が大きくかつ共振周波数の温度係数（Ｔ、
）がＯ（ｐｐｍ／　”Ｃ）であることが好ましい、ここ
でこの温度係数（ｒｆ）とは、基準温度での共振周波数
をｆｏ、ある温度での共振周波数をｆ。とした時、（ｆ
ｌｌ−ｔｏｅ／ｆａで定義されるものである。ざらに、
この誘電体セラミックスを温度補償用コンデンサに用い
る場合（こは、上記の温度係数（τｆ）が被補償特性に
応じ任意に変えられること、即ち、当該セラミックスの
組成を変えることにより任意の温度係数が得られる必要
がある。

そこで、従来このような誘電体セラミックスとして、８
ａ○−ＴｉＯ２系セラミックス、Ｍ２Ｏ−ＴｉＯ２Ｃａ
Ｏ系セラミックス、ＺｒＯ□−８ｎ○−ＴｉＯ２系セラ
ミックス等が提案されでいた。ざらにまた、例えば特開
昭５９−１０３２０５公報に開示されているようなＣａ
Ｏ−ＴｉＯ２系セラミックスがあった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来のマイクロ波用誘電
体セラミックスのうちのＢａ０−ＴｉＯ２系、Ｍ２Ｏ−
Ｔ１０．−ＣａＯ系、ＺｒＯ２−８ｎＯ−ＴｉＯ２系セ
ラミックスでは、共振周波数の温度係数（Ｔ、）が０　
（ｐｐｍ／　”Ｃ）となるような組成のものは、その比
誘電率（ε１）が４０程度であった。これがため、マイ
クロ波用の誘電体共振器の小型化を達成することが困難
であるという問題点があった。

一方、特開昭５９−１０３２０５公報に開示されている
ようなＣａ　ＯＴ　ｉ　Ｏ２系セラミツクスでは、比誘
電率（ε１）は８０〜１２０程度と大きな値になるが、
温度係数（てｆ）がＯＣｐｐｍ／　”Ｃ）となるものが
得られなかった。これがため、温度変化の影響の少ない
誘電体共振器を作製することが困難であった。

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、当該セラミックスの組成を変え
ることにより温度係数（τｆ）を任意の値に容易（こ変
更出来、しかも、温度係数（Ｔ、）が０　（ｐｐｍ／　
’Ｃ）となる組成とした場合でも比誘電率（ε、）及び
無負荷Ｑ　（Ｑ、　）が大きい値を示すマイクロ波用誘
電体セラミックスを提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明のマイクロ波用誘
電体セラミックスは、酸化バリウム（Ｂａｄ）　、酸化
カルシウム（ＣａＯ）、Ｍ化すマリウム（Ｓｍ２０３）
及び二酸化チタン（ＴｉＯ□）から成り、前述のＢａＯ
のモル％（モル％＝モル分率ｘｌＯＯ）ｔｗ、前述のＣ
ａＯのモル％をｘ、前述のＳｍ２Ｏ３のモル％をｙ、前
述のＴｌＯ２のモル％をＺ（Ｗ＋Ｘ＋ｙ＋ｚ＝Ｉ００）
としたとき、これらＷ、ｘ、Ｖ、２が下式 ％式％ の範囲内であることを特徴とする。

（作用） この発明のマイクロ波用誘電体セラミックスによれば、
後述する実験結果からも明らかなように、その温度係数
（Ｔ、）が当該セラミックスの組成を変えることにより
Ｏ（ｐｐｍ／　’Ｃ）を中心に正又は負に変化する。然
も、この発明で主張する組成においては、誘電体セラミ
ックスの比誘電率（ε１）及び無負荷Ｑ　（Ｑ、　）共
に、発明の範囲外の組成の誘電体セラミックスのものに
比し、大きな値を示す。

（実施例） 以下、この発明の実施例につき説明する。

先ず、この発明のマイクロ波用誘電体セラミックスの製
造方法につき説明する。

出発原料ｆこは化学的（こ高純度の炭酸バリウムＣＢａ
Ｃ０５）　、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）　、酸化す
？　リウム（Ｓｍ２０３）及び二酸化チタン（ＴｉＯｚ
）’：使用する。そして、これらの出発原料を、互いに
組成が異なる多数の実験用の誘電体セラミックを作製す
るために、別表１１こ掲げたような組成比率（Ｍ化物換
算によるモル％）を含む種々の組成比率になるようにそ
れぞれ正確に秤量し調合する。

調合の終えた組成比が異なる各原料は、それぞれ以下の
手順に従い処理して実験用誘電体セラミックスを作製す
る。

先ず、調合した原料をポットミルで純水とともに混合し
、次いで脱水乾燥し、その後空気雰囲気において１０５
０°Ｃの温度で２時間仮焼した。

次に、この仮焼物をポットミルで純水とともに湿式粉砕
した後脱水乾燥した。

次に、この粉砕し乾燥したものにバインダを添加し、そ
の後それを３２メツシユの篩を通し整粒して造粒粉を得
た。

この造粒粉を、金型と油圧プレスとを用い、成形圧力８
１〜Ｓｔｏ口／ｃｍ２としで、直径１６ｍｍで厚さ９ｍ
ｍの円板状に成形した。

このようにしで得られた成形体を高純度のアルミナ匣に
入れた後、１２６０〜１４５０℃の温度で２時間の条件
で焼成して、誘電体セラミックスを得た。

次に、上述の如く作製した実験用の各誘電体セラミック
スの特性を以下に説明するように測定する。

各誘電体セラミックスの比誘電率（ε１）及び無負荷Ｑ
　（Ｑ、　）は、ハッキ・コールマン（Ｈａｋｋｉ−Ｃ
ｏｌｅｍａｎ）法により測定した。また、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
にしで、−４０℃〜＋８０℃の温度範囲における値から
求めた。なお、これらの測定における共振周波数は３．
５〜４．５　ＧＨｚであった。

各誘電体セラミックスの上記測定結果のうちの代表的な
結果を別表１に示す。なあ、別表１においで、＊印を付
した試料番号の試料は、この発明の範囲外の比較例であ
ることを示し、それ以外の試料番号の試料がこの発明の
範囲内の実施例である。

次に、上述のように行なった実験から得た結果について
検討する。

ＢａＯのモル％が１１．５より小ざいか１５．０より大
きいか、ＴｉＯ２のモル％が６３．５より小さいと、そ
の誘電体セラミックスの無負荷Ｑ　（Ｑ、　）が小さく
なり共振周波数の温度係数（てｆ）が大きくなるので、
このような組成の誘電体セラミックスはマイクロ波用の
ものとしては不適当である。

また、ＣａＯのモル％が０．１より小ざいか、ＴｉＯ□
のモル％が７５．４より大きいか、Ｓｍ２Ｏ３のモル％
が１３より小ざいか、ＣａＯのモル％が４６５より大き
いと、その誘電体セラミックスの温度係数（てｆ）が大
きくなるので、このような組成の誘電体セラミックスは
マイクロ波用のものとしては不適当である。

また、Ｓｍ２Ｏ３のモル％が１７より大きいとその誘電
体セラミックスの無負荷Ｑ　（Ｑ、　）が小さくなるの
で、このような組成の誘電体セラミックスはマイクロ波
用のものとしでは不適当である。

ゆえに、酸化バリウム（Ｂａｄ）のモル％が１１，５〜
１５、酸化カルシウム（ＣａＯ）のモル％が０．１〜４
．５、酸化サマリウム（Ｓｍ２０３〕のモル％が１３〜
１７、二酸化チタン（ＴｉＯ□）のモル％が６３．５〜
７５．４の範囲内の組成の誘電体セラミックスが、この
発明の目的を達成し得るマイクロ波用誘電体セラミック
スとして適当であることが分る。

なお、上述した実施例における誘電体セラミックスの製
造条件を、本発明の範囲内の好ましい特定の条件の下で
説明した。しかし、これは単なる例示にすぎないもので
あり、この発明がこの実施例にのみ限定されるものでな
いこと明らかである。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のマイク
ロ波用誘電体セラミックスによれば、これの共振周波数
の温度係数（ｒｆ）を、当該セラミックスの組成を変化
させることによりＯ（ｐｐｍ／℃）を中心として正又は
負の任意の値に容易に変化させることが出来る。これが
ため、この発明の誘電体セラミックスは、マイクロ波帯
の回路における例えば温度補償用コンデンサの材料とし
て宵月である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（Ｃａ
   Ｏ）、酸化サマリウム（Ｓｍ＿２Ｏ＿３）及び二酸化チ
   タン（ＴｉＯ＿２）から成り、 前記ＢａＯのモル％をｗ、前記ＣａＯのモル％をｘ、前
   記Ｓｍ＿２Ｏ＿３のモル％をｙ、前記ＴｉＯ＿２のモル
   ％をｚとしたとき、前記ｗ、ｘ、ｙ、ｚが下式１１．５
   ≦ｗ≦１５．０ ０．１≦ｘ≦４．５ １３．０≦ｙ≦１７．０ ６３．５≦ｚ≦７５．４ の範囲内であること を特徴とするマイクロ波用誘電体セラミックス。