JPH0327509B2 - - Google Patents
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- JPH0327509B2 JPH0327509B2 JP60252028A JP25202885A JPH0327509B2 JP H0327509 B2 JPH0327509 B2 JP H0327509B2 JP 60252028 A JP60252028 A JP 60252028A JP 25202885 A JP25202885 A JP 25202885A JP H0327509 B2 JPH0327509 B2 JP H0327509B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明はマイクロ波誘電体共振器、マイクロ波
集積回路基板、パツケージ、マイクロ波導波線路
等の電気通信分野及びマイクロ波透過窓の如き高
エネルギ物理分野において使用されるアルミナ磁
器組成物に関する。 従来の技術 近年通信網の発達に伴ない、使用周波数領域が
拡大し、高周波に及んでいる。これと関連して誘
電体磁器は高周波領域に於て、誘電体共振器やマ
イクロ波集積回路基板、各種マイクロ波回路のイ
ンピーダンス整合等に応用されている。 ところでアルミナ磁器は高周波Ｑ値が7000前後
で高いが共振周波数の温度係数τが大きく、通信
分野で望まれている｜τ｜≦30ppm／℃を到底満
足することはできず、約−60ppm／℃であるの
で、誘電体材料としては使用が困難であつた。 この問題を解決するためにアルミナとは逆の温
度係数を有するチタン酸カルシウムを配合し焼結
したアルミナ磁器（特願昭59−32113、特願60−
189054）及びチタン酸ストロンチウムを配合し焼
結したアルミナ磁器（特願昭59−151589）が提案
されている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記提案のアルミナ磁器材料は、
温度係数（τ）の焼成温度依存性が非常に高く焼
成温度の僅かな変動によりτが大きく変化する。 そのため所定の温度係数を有するアルミナ磁器
を安定に製造する上で大きな障害となつていたの
でこの点を解決することが望まれていた。 問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、 (A) Al2O3，CaO及びTiO2からなる三成分系磁器
組成の配合比がモル分率で表わした三成分組成
図（第１図）において、下記の各点を結ぶ直線
で囲まれた範囲内にあること。 Al2O3 CaO TiO2 点１ 98 １ １ 点２ 96 2.5 1.5 点３ 94 ４ ２ 点４ 94 ３ ３ 点５ 94 ２ ４ 点６ 96 1.5 2.5 （単位モル％） (B) Al2O3（モル％）に関連してCeO2（外重量％）
が二成分系グラフ（第２図）において、下記の
各点を結ぶ直線で囲まれた領域内にあること。
集積回路基板、パツケージ、マイクロ波導波線路
等の電気通信分野及びマイクロ波透過窓の如き高
エネルギ物理分野において使用されるアルミナ磁
器組成物に関する。 従来の技術 近年通信網の発達に伴ない、使用周波数領域が
拡大し、高周波に及んでいる。これと関連して誘
電体磁器は高周波領域に於て、誘電体共振器やマ
イクロ波集積回路基板、各種マイクロ波回路のイ
ンピーダンス整合等に応用されている。 ところでアルミナ磁器は高周波Ｑ値が7000前後
で高いが共振周波数の温度係数τが大きく、通信
分野で望まれている｜τ｜≦30ppm／℃を到底満
足することはできず、約−60ppm／℃であるの
で、誘電体材料としては使用が困難であつた。 この問題を解決するためにアルミナとは逆の温
度係数を有するチタン酸カルシウムを配合し焼結
したアルミナ磁器（特願昭59−32113、特願60−
189054）及びチタン酸ストロンチウムを配合し焼
結したアルミナ磁器（特願昭59−151589）が提案
されている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記提案のアルミナ磁器材料は、
温度係数（τ）の焼成温度依存性が非常に高く焼
成温度の僅かな変動によりτが大きく変化する。 そのため所定の温度係数を有するアルミナ磁器
を安定に製造する上で大きな障害となつていたの
でこの点を解決することが望まれていた。 問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、 (A) Al2O3，CaO及びTiO2からなる三成分系磁器
組成の配合比がモル分率で表わした三成分組成
図（第１図）において、下記の各点を結ぶ直線
で囲まれた範囲内にあること。 Al2O3 CaO TiO2 点１ 98 １ １ 点２ 96 2.5 1.5 点３ 94 ４ ２ 点４ 94 ３ ３ 点５ 94 ２ ４ 点６ 96 1.5 2.5 （単位モル％） (B) Al2O3（モル％）に関連してCeO2（外重量％）
が二成分系グラフ（第２図）において、下記の
各点を結ぶ直線で囲まれた領域内にあること。
【表】
の２条件を満足することを特徴とするアルミナ磁
器組成物である。 ここで第１図におけるAl2O3，CaO，TiO2の各
成分について説明する。 Al2O3−CaO−TiO2の組成は第１図において点
１よりAl2O3ががリツチ側になるとＱ値は高くな
るがτが−30ppm／℃未満となり、線分３−４−
５よりもプアー側になると焼結不完全であつたり
Ｑ値の4800未満となつたり、τが＋30ppm／℃を
超えたりするのでいずれも実用に適さない。 又、線分１−２−３まは線分５−６−１よりも
CaOリツチまたはTiO2リツチ側ではいずれもτ
の絶対値が30ppm／℃より大きくなり実用に適さ
ない。 従つて本発明におけるAl2O3−CaO−TiO2の組
成は第１図の点１，２，３，４，５，６で囲まれ
た三角形の範囲が焼結体の共振周波数の温度係数
（τ）や、Ｑ値、高周波での誘電体損失も少なく
好ましい範囲ではあるが、これのみでは共振周波
数の温度係数（τ）の焼成温度依存性を解決しな
ければ実用的なものを得ることができないことは
既述のとおりである。 本発明ではこの点を改良するために前記組成物
に対しCeO2を第２図に示す如き所定量を加える
ことにより問題点を解決することができたもので
ある。 即ち本発明ではAl2O3モル％を横軸にとりCeO2
の外重量％を縦軸にとつた場合、下表のの点21，
22，23及び24で囲まれた範囲内にあることを要件
とするものであり、Al2O3のモル％は第１図にお
ける94％〜98％（モル分率）の範囲内にある。こ
れに対するCeO2の外重量％は22−23のラインよ
り下にあるときはCeO2の量が不足し依然として、
共振周波数の温度特性（τ）は焼成温度に依存性
が強く、実用的なものとはならない。又、21〜24
のラインより上にあるときはCeO2の量は過剰と
なり、τの焼成温度依存性は良くなる反面τがマ
イナスへ移行する欠点を生ずる。 第３図はCeO2を添加しない従来のAl2O3−CaO
−TiO2系の磁器組成物の焼成温度とＱ、τの関
係グラフであり、第４図は本発明のAl2O3−CaO
−TiO2−CeO2系の磁器組成物の焼成温度とＱ、
τの関係グラフである。 これによれば従来の磁器組成物は、Ｑ値がある
焼成温度をピークとし、低下し、τは焼成温度に
比例して上昇するが、両者を満足するものは結局
ある点の焼成温度に限られ、特性も不十分であ
る。これに対して本発明によるものはある点以上
の焼成温度ではＱ値もτも高位でフラツトなの
で、誘電材料として好ましいものが得られやす
い。 実施例 本発明による磁器組成物と比較例による磁器組
成物とを以下に示す要領により製作した。 アルミナ（市販品 純度99.995％） 500 二酸化チタン（試薬特級） 所定量 炭酸カルシウム（ 〃 ） 〃 酸化セリウム（ 〃 ） 〃 脱イオン水 400ml ポリビニルアルコール 10ｇ 以上を20mmφのアルミナ球石（純度99.99％）
1.0Kgと共にポリエチレン製ボールミルへ入れ50
時間（84RPM）混合する。 得られたスラリー冷凍乾燥した後、32メツシユ
の篩を通し素地粉末とした。 この素地粉末を用いて圧力1500Kg／cm2でサイズ
14.5φmm×9.5Lmmのテストピースを作成しこれを
所定の温度で焼成した。焼成品はサイズがほゞ
11.7φmm×7.6mmＬとなつた。 次にこれをサイズ11φmm×7Lmmに鏡面加工し、
クロロセンと脱イオン水でそれぞれ10分間ずつ超
音波洗滌した後自然乾燥し、ついでシリカゲルを
入れたデシケータ中で15時間乾燥し供試試料とし
た。 測定条件 方法：誘電体円柱共振法 装置：横河ヒユーレツトパツカード(株)製8408B
ネツトワークアナライザ 周波数：7.0〜8.0GHz なお共振周波数の温度係数τは＋20℃〜＋85℃
の温度範囲で比誘電率の温度変化率τと熱膨張係
数αとを測定し、次式に基いて算出した値であ
る。 τ＝−1/2τ−α なお本発明による実施例の磁器組成物は、第１
図の点１，２，３，４，５，６で囲まれた三角形
の範囲内にありかつ第２図の点21、22、23、24で
囲まれた範囲内にあるものの例であるが、比較例
の磁器組成物は第１図で前記範囲を外れ、かつ点
８，９，10，11，12，13で囲まれたもので、
CeO2を添加しないものか第２図の範囲を外れて
CeO2を添加したものとした。 具体的な組成と特性は以下に表示するとおりで
ある。但し、特性値は＝10GHzで測定し、好ま
しい特性は以下の通りである。 誘電率10前後 共振周波数の温度係数｜τ｜30ppm／℃ 無負荷Ｑ＞4800 △τ＝１の焼成温度範囲△τ℃30 である。 又備考欄の内、外は本発明の範囲の内、外を示
す。
器組成物である。 ここで第１図におけるAl2O3，CaO，TiO2の各
成分について説明する。 Al2O3−CaO−TiO2の組成は第１図において点
１よりAl2O3ががリツチ側になるとＱ値は高くな
るがτが−30ppm／℃未満となり、線分３−４−
５よりもプアー側になると焼結不完全であつたり
Ｑ値の4800未満となつたり、τが＋30ppm／℃を
超えたりするのでいずれも実用に適さない。 又、線分１−２−３まは線分５−６−１よりも
CaOリツチまたはTiO2リツチ側ではいずれもτ
の絶対値が30ppm／℃より大きくなり実用に適さ
ない。 従つて本発明におけるAl2O3−CaO−TiO2の組
成は第１図の点１，２，３，４，５，６で囲まれ
た三角形の範囲が焼結体の共振周波数の温度係数
（τ）や、Ｑ値、高周波での誘電体損失も少なく
好ましい範囲ではあるが、これのみでは共振周波
数の温度係数（τ）の焼成温度依存性を解決しな
ければ実用的なものを得ることができないことは
既述のとおりである。 本発明ではこの点を改良するために前記組成物
に対しCeO2を第２図に示す如き所定量を加える
ことにより問題点を解決することができたもので
ある。 即ち本発明ではAl2O3モル％を横軸にとりCeO2
の外重量％を縦軸にとつた場合、下表のの点21，
22，23及び24で囲まれた範囲内にあることを要件
とするものであり、Al2O3のモル％は第１図にお
ける94％〜98％（モル分率）の範囲内にある。こ
れに対するCeO2の外重量％は22−23のラインよ
り下にあるときはCeO2の量が不足し依然として、
共振周波数の温度特性（τ）は焼成温度に依存性
が強く、実用的なものとはならない。又、21〜24
のラインより上にあるときはCeO2の量は過剰と
なり、τの焼成温度依存性は良くなる反面τがマ
イナスへ移行する欠点を生ずる。 第３図はCeO2を添加しない従来のAl2O3−CaO
−TiO2系の磁器組成物の焼成温度とＱ、τの関
係グラフであり、第４図は本発明のAl2O3−CaO
−TiO2−CeO2系の磁器組成物の焼成温度とＱ、
τの関係グラフである。 これによれば従来の磁器組成物は、Ｑ値がある
焼成温度をピークとし、低下し、τは焼成温度に
比例して上昇するが、両者を満足するものは結局
ある点の焼成温度に限られ、特性も不十分であ
る。これに対して本発明によるものはある点以上
の焼成温度ではＱ値もτも高位でフラツトなの
で、誘電材料として好ましいものが得られやす
い。 実施例 本発明による磁器組成物と比較例による磁器組
成物とを以下に示す要領により製作した。 アルミナ（市販品 純度99.995％） 500 二酸化チタン（試薬特級） 所定量 炭酸カルシウム（ 〃 ） 〃 酸化セリウム（ 〃 ） 〃 脱イオン水 400ml ポリビニルアルコール 10ｇ 以上を20mmφのアルミナ球石（純度99.99％）
1.0Kgと共にポリエチレン製ボールミルへ入れ50
時間（84RPM）混合する。 得られたスラリー冷凍乾燥した後、32メツシユ
の篩を通し素地粉末とした。 この素地粉末を用いて圧力1500Kg／cm2でサイズ
14.5φmm×9.5Lmmのテストピースを作成しこれを
所定の温度で焼成した。焼成品はサイズがほゞ
11.7φmm×7.6mmＬとなつた。 次にこれをサイズ11φmm×7Lmmに鏡面加工し、
クロロセンと脱イオン水でそれぞれ10分間ずつ超
音波洗滌した後自然乾燥し、ついでシリカゲルを
入れたデシケータ中で15時間乾燥し供試試料とし
た。 測定条件 方法：誘電体円柱共振法 装置：横河ヒユーレツトパツカード(株)製8408B
ネツトワークアナライザ 周波数：7.0〜8.0GHz なお共振周波数の温度係数τは＋20℃〜＋85℃
の温度範囲で比誘電率の温度変化率τと熱膨張係
数αとを測定し、次式に基いて算出した値であ
る。 τ＝−1/2τ−α なお本発明による実施例の磁器組成物は、第１
図の点１，２，３，４，５，６で囲まれた三角形
の範囲内にありかつ第２図の点21、22、23、24で
囲まれた範囲内にあるものの例であるが、比較例
の磁器組成物は第１図で前記範囲を外れ、かつ点
８，９，10，11，12，13で囲まれたもので、
CeO2を添加しないものか第２図の範囲を外れて
CeO2を添加したものとした。 具体的な組成と特性は以下に表示するとおりで
ある。但し、特性値は＝10GHzで測定し、好ま
しい特性は以下の通りである。 誘電率10前後 共振周波数の温度係数｜τ｜30ppm／℃ 無負荷Ｑ＞4800 △τ＝１の焼成温度範囲△τ℃30 である。 又備考欄の内、外は本発明の範囲の内、外を示
す。
【表】
【表】
【表】
発明の効果
以上の比較試験から判るように本発明による
Al2O3−CaO−TiO2−Ce2Oからなる磁器組成物
は誘電率が10内外と優れ、共振周波数の温度係数
も−30〜＋30の範囲内にあり、無負荷Ｑも5000内
外と大きく、特に、温度係数の焼成温度依存性が
非常に低く所定の温度係数を有する磁器を安定に
製造する上で極めて有利である。
Al2O3−CaO−TiO2−Ce2Oからなる磁器組成物
は誘電率が10内外と優れ、共振周波数の温度係数
も−30〜＋30の範囲内にあり、無負荷Ｑも5000内
外と大きく、特に、温度係数の焼成温度依存性が
非常に低く所定の温度係数を有する磁器を安定に
製造する上で極めて有利である。
第１図は本発明の磁器組成物の成分Al2O3，
CaO，TiC2の含有量を表わす三成分系組成図で
あり、第２図は本発明の磁器組成物中CeO2の
Al2O3に対する添加比率を示すグラフである。又
第３図は従来の磁器組成物の、第４図は本発明の
磁器組成物の焼成温度とＱ、τの関係グラフであ
る。
CaO，TiC2の含有量を表わす三成分系組成図で
あり、第２図は本発明の磁器組成物中CeO2の
Al2O3に対する添加比率を示すグラフである。又
第３図は従来の磁器組成物の、第４図は本発明の
磁器組成物の焼成温度とＱ、τの関係グラフであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (A) Al2O3，CaO及びTiO2からなる三成分系
磁器組成の配合比がモル分率で表わした三成分
組成図において、下記の各点を結ぶ直線で囲ま
れた内にあること。 【表】 (B) Al2O3（モル％）に対するCeO2の（外重量％）
が二成分系グラフにおいて、下記の各点を結ぶ
直線で囲まれた領域内にあること。 【表】 の２条件を満足することを特徴とするアルミナ磁
器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252028A JPS62113759A (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | アルミナ磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60252028A JPS62113759A (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | アルミナ磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113759A JPS62113759A (ja) | 1987-05-25 |
| JPH0327509B2 true JPH0327509B2 (ja) | 1991-04-16 |
Family
ID=17231580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60252028A Granted JPS62113759A (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | アルミナ磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113759A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345555A (ja) * | 1989-07-11 | 1991-02-27 | Nippon Cement Co Ltd | アルミナ磁器組成物 |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP60252028A patent/JPS62113759A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62113759A (ja) | 1987-05-25 |
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