JPH03112851A - 誘電体磁器の製造方法 - 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］ この発明は誘電体磁器の製造方法に関し、特に無負荷Ｑ
が高く、低損失の高周波用として好適な誘電体磁器の製
造方法に関するものである。

［従来の技術］ 一般にマイクロ波やミリ波等の高い周波数領域で使用さ
れる共振器の材料として、誘電体磁器が利用されている
。この高周波領域の共振器材料に求められる特性として
は、以下の■〜■があげられる。

■比誘電率が大きいこと。

■共振周波数の温度係数を自由に設定できること。

■無負荷Ｑが大きいこと。

■高精度での製造が可能なこと。

ところで近年、通信および放送に使用される周波数の高
周波数化が進み、より一層高い無負荷Ｑを有する低損失
誘電体磁器の開発が望まれている。

Ｂ　ａ（Ｚ　ｒ＋＋／ｓＴ　ａ２／３）Ｏ３、Ｂａ（Ｍ
　ｇ＋７３Ｔ　ａｔｚ３）　Ｏｓなどの複合ペロブスカ
イト構造を有する誘電体磁器のうち、１０ＧＨｚにおい
て１００００以上の高い無負荷Ｑを有する材料が報告さ
れている。（特開昭６２−１７０１０２号公報など。）
［発明が解決しようとする課題］ Ｂ　ａ（Ｚ　Ｉｌ＋／３　Ｔ　ａｔｚｚ）　０３ｑ　　
Ｂ　ａ（Ｍ　ｇ＋／３Ｔ　ａｔ／ｓ）　０３などの複合
ペロブスカイト構造の誘電体磁器を中心に、より高い無
負荷Ｑを有するしのが開発されつつあるが、いまだＱが
不充分であったり、Ｑは高いが、長時間（１００時間）
あるいは高温度（１６００℃以上）の焼成が必要である
ほか、急速加熱が必要であるなど、製造工程上の制約が
大きかった。

さらに長時間の高温加熱処理や、急速昇温加熱装置は設
備が大型化するとともに高価になり、量産には適さない
ので実用化に難点がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、長時間の高温加熱処理や急速加熱処理などを不要
とし、高い無負荷Ｑとともに大きい比誘電率および良好
な共振周波数の温度係数を示す誘電体磁器組成物を容易
に得ることができるような製造方法を提供することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明の誘電体磁器の製造方法は、一般式Ｂ　ａ（Ｂ
　ｌ／３Ｂ　’　ｘｙｚ）０３（ただしＢはＭｇまたは
Ｚｎ、Ｂ　はＮｂまたはＴａである。）で表される複合
ペロブスカイト構造の誘電体磁器の製造方法であって、
Ｂａの化合物粉末と、Ｂの酸化物粉末と、Ｂｏの酸化物
粉末とを所定比率で混合した原料粉末を、１３００〜１
６００℃で仮焼成した後に、微粉砕し、ついで造粒した
後、加圧成形処理を施して加圧成形体とし、この加圧成
形体に本焼成を施すことを解決手段とした。

［作用　］ プレス成形していない粉末の状態で１３００〜１６００
°Ｃで仮焼成を施すと、複合ペロブスカイト構造のＢサ
イトイオンの周期的配列が規則化される。次に圧密して
加圧成形体として、本焼成することで緻密化がなされる
。

以上により緻密かつ規則性の高い結晶構造の誘電体磁器
が得られる。

［実施例］ 以下、この発明の詳細な説明する。

誘電体磁器の無負荷Ｑは、複合ペロブスカイト構造のＢ
サイトイオンの周期的配列の規則性を良好にし、かつ緻
密な結晶構造とすることによって、向上することが知ら
れている。この発明の製造方法は原料粉末に仮焼成を施
して複合ペロブスカイト構造のＢサイトイオンの周期的
配列の規則化を行った後、成形体として本焼成で結晶構
造の緻密化を行うことにより、一般式Ｂ　ａ（Ｂ　ｌ／
３Ｂ　’　！／３）０３（ただしＢはＭｇまたはＺｎ、
Ｂ’はＮｂまたはＴａである。）の複合ペロブスカイト
構造を示す誘電体磁器を得るものである。

Ｂａの化合物粉末とＢの酸化物粉末とＢｏの酸化物粉末
とを所定比率、たとえばＢ　ａ（Ｍｇ＋ｚ：＋Ｔ　ａｔ
ｚｚ）０、の場合にはＢ　ａ　ＣＯｙ粉末５５．Ｉ２５
ｗｔ％、Ｍ　ｇ　Ｏ粉末３．７５ｗｔ％、ＴａｔＯａ粉
末４１．、Ｉ２５ｗｔ％の比率で混合して原料粉末とす
る。この原料粉末の秤量および混合、粉砕は、通常のセ
ラミックス製造時に行うものと同様であって、たとえば
樹脂ポット、樹脂コーティングボール、ボールミルなど
を用いて行うことができる。

ついでこの原料粉末に粉末状態のままで仮焼成を施す。

この仮焼成は原料粉末に複合ペロブスカイト構造のＢサ
イトイオンの周期的配列を付与するためのものであって
、１３００℃以上１６００℃以下で１時間以上の焼成条
件とする。焼成温度が１３００℃未満であるとＢサイト
イオンの周期的配列が十分でなく、誘電体磁器の無負荷
Ｑが悪化する原因となる。また焼成温度が１６００℃を
越えると焼成が進行しすぎて本焼成工程前の微粉砕が困
難になる。

このような仮焼成を受けた原料粉末は、Ｂサイトイオン
の周期的配列が行なわれた規則型複合ペロブスカイト構
造となっているものの、粉末体であるため緻密化が十分
に行なわれていないので、加圧成形した後に本焼成を施
して焼結体としての緻密化を計る。

仮焼成を施した後の原料粉末を、その平均粒径が好まし
くは１μｍ以下となるように粉砕して微粉末化し、この
微粉末をバインダ合わせして平均粒径を３〜５μｍにま
で造粒する。造粒した後の粒径が３μｍ未満であると本
焼成の際の緻密化が十分に進行せずに、また５μｍを越
えると各拉界間に空孔が形成され、焼結後の相対密度が
低くなるので、いずれも無負荷Ｑを高くすることができ
ない。

このようにして造粒された粉末を１〜２ｔ／ａｍ’の圧
力で加圧成形を施して所望形状にした後、本焼成を行う
。

本焼成は、Ｂサイトイオンの周期的配列が規則化された
規則型複合ペロブスカイト結晶を焼結さＵ゛ることによ
り緻密化を進行させるためのらのであって、好ましくは
１５００℃以上１６５０℃以下で１時間以上の焼成条件
とする。また、昇温速度は３００℃／Ｈ程度で充分であ
る。焼成温度か１５００℃未満であると結晶の緻密化が
十分に進行せず、また１６５０℃を越えると異常粒成長
が発生し、閉空孔を作り相対密度が低くなるので好まし
くない。

」−足の方法により、長時間高温の加熱処理、急速昇温
処理または焼成後の酸素雰囲気アニール処理を行わなく
とも、極めて低い誘電体損で比誘電率が高く、温度係数
の制御ら容易で、かつ無負荷Ｑが高い誘電体磁器を得る
ことができる。

［製造例］ Ｂａ　ＣＯｖを５５．ｌｌ３ｗｔ％、ＭｇＯを３．７５
２ｖｔ％、Ｔａｘｅｓを４１．１３５ｗｔ％の比率で混
合して原料粉末とした。この原料粉末に第１表に示した
ように１０００〜１７００℃で焼成温度を順次変化させ
て複合ペロブスカイト構造のＢサイトイオンの規則化を
行った。なおこの時の焼成時間は１０〜３０時間まで変
化させた。

ついでこの粉末をその平均粒径が１μｍ以下になるよう
に微粉砕したのち、バインダを用いて造粒したものを１
〜２ｔ／ｃｍ’の圧力でプレス成形して塊とし、３００
℃／Ｈで昇温して、１５００〜１６５０℃で本焼成を施
し、結晶構造の緻密化を行い誘電体磁器とした。

このようにして得られた各誘電体磁器の無負荷Ｑと、比
誘電率εｒと、相対密度ρと、規則度パラメータＳとを
測定して、その特性を評価した。

この結果を第１表に併せて示した。

なお第１表中の規則度パラメータＳは複合ペロブスカイ
ト構造としての周期的配列の規則性を示すものであって
、以下に説明する意義を有するものである。

一般式Ｂ　ａ（Ｂ　＋／ｊＢ　’　ｔ／ｓ’）Ｏｓで示
される複合ペロブスカイト型誘電体磁器は、六方晶とな
る場合にはＢサイトイオンすなわちＢおよびＢｏがＢ−
Ｂ”Ｂ’の順に３層を一周期として広い範囲にわたって
繰り返す周期的配列をとることが知られている。そして
その周期的配列の規則性が長く続くほど、その誘電体磁
器の無負荷Ｑ等の特性が向上することが知られている。

よってこの周期的配列の規則性が結晶中にどの程度歯ま
れているかを調べることにより、誘電体磁器の特性評価
を行うことができるので、これを示すパラメータとして
規則度パラメータＳを下記式にて定義する。

ここでＩ、。。は、周期的配列に基づ（超格子の（＋０
０）面のＸ線回折線の強度でありＩｌｌ。、　ｌｏｆは
（１ １０）面および（１０２）重回折線の最強ピークの強度
である。そして（Ｉ　Ｉｏｏ／　Ｉ　＋ｔｏ、＋ｏｔ）
ＯｂＳは、実測値により算出した面積強度比であり、（
Ｉ＋ｏａ／　Ｉ　＋　＋ｏ、　ｔｏｗ）ｏｒｄｅｒは理
論値であって、Ｂａ（Ｍｇ＋／５Ｔａｅｙ３）Ｏ−の場
合には、０．０８３である。

この規則度パラメータＳは、製造された誘電体磁器中に
複合ペロブスカイト型の周期的配列の構造が存在すると
、これに基づく超格子のＸ線回折線（１、Ｏｏ）が観測
され、その規則性が完全であるとＳ＝１となり、逆に完
全に無秩序であるとＳ＝０となるものである。

なお本製造例で製造したＢ　ａ（Ｍｇ＋／３Ｔ　ａｔ／
Ｊｏ　ｓのＸ線回折線図を第１図および第２図に示した
。

第１図は規則化された六方晶の複合ペロブスカイト構造
を示すもののＸ線回折図であり、第２図は規則化されて
な゛い立方晶の複合ペロブスカイト構造を示すもののＸ
線回折図である。第１図および第２図中の回折線上に示
した数字は、いずれも納品格子の面方位を示すものであ
り、８が付与されたらのは、超格子構造による回折線で
ある。

製造された各誘電体磁器のＸ線回折を行い、上記第１図
および第２図に示した各回折線の強度を測定することに
より求めた。

また相対密度ρの値は、上記Ｘ線回折により求められた
理論密度値（７、６３ｇ／　ｃｎ＋３）に対する百分率
で示し、無負荷Ｑおよび比誘電率εｒは、いずれも平行
導体板形誘電体共振器法によって測定した値である。

第１表の結果から、比誘電率と無負荷Ｑの値の大きな誘
電体磁器を製造するには、仮焼成温度は１３００〜１６
００℃が好適であることが確認できたとともに、この発
明の製造方法によれば高特性の誘電体磁器を容易に製造
できることが確認できた。

（以下、余白） ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の誘電体磁器の製造方法
は、Ｂａの化合物粉末とＢの酸化物粉末とＢ′の酸化物
粉末とを所定比率で混合した原料粉末を、１３００〜１
６００℃で仮焼成した後に、微粉砕し、ついで造粒した
後、加圧成形処理を施して加圧成形体とし、この加圧成
形体に本焼成を施すものであるので、緻密かつ規則性の
高い誘電体磁器を容易に得ることができる。

よって従来法のように長時間の高温加熱処理、急速昇温
処理、焼成後の酸素雰囲気中でのアニール処理を必要と
しないので、低い製造コストで高性能の誘電体磁器を得
ることができる。

またこの発明の製造方法によれば、仮焼成前の加圧成形
工程を不要としたので、製造工程を簡略化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はいずれも、Ｂ　ａ（Ｍｇｌ／３Ｔ
　ａｙ／、）０３のＸ線回折図であり、第１図は規則化
された六方晶の複合ペロブスカイト構造のＸ線回折図、 第２図は規則化されてない立方晶の複合ペロブスカイト
構造のＸ線回折図である。 出顆人 アルプス電気株式会社 代表者 片開 政隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一般式Ｂａ（Ｂ＿１＿／＿３Ｂ’＿２＿／＿３）Ｏ＿
   ３（ただしＢはＭｇまたはＺｎ、Ｂ’はＮｂまたはＴａ
   である。）で表される複合ペロブスカイト構造の誘電体
   磁器の製造方法であって、 Ｂａの化合物粉末と、Ｂの酸化物粉末と、Ｂ’の酸化物
   粉末とを所定比率で混合した原料粉末を、１３００〜１
   ６００℃で仮焼成した後に、微粉砕し、ついで造粒した
   後、加圧成形処理を施して加圧成形体とし、この加圧成
   形体に本焼成を施すことを特徴とする誘電体磁器の製造
   方法。