JPH03295855A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH03295855A
JPH03295855A JP2097315A JP9731590A JPH03295855A JP H03295855 A JPH03295855 A JP H03295855A JP 2097315 A JP2097315 A JP 2097315A JP 9731590 A JP9731590 A JP 9731590A JP H03295855 A JPH03295855 A JP H03295855A
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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】 L!上五五里玉上 本発明は、主にマイクロ波帯域と言われる領域において
使用される共振器等を構成する高周波用誘電体磁器組成
物に関する。
従米辺孜l 近年、自動車電話、携帯電話、コードレス電話などの無
線通信機に使用される空中線共用器(デュプレクサ−)
や電圧制御発振器等に使用される共振器、あるいはCA
TV用チューナに使用されるフィルタ等に高周波用誘電
体磁器が多く用いられている。この様な共振器等におい
て高誘電率材料を使用することにより、高周波の波長を
真空中の1/ Ei(εr:比誘電率)の長さに短縮し
、かかる周波数における1波長、1/2波長、あるいは
1/4波長のマイクロ波を高周波誘電体磁器の中に閉じ
込め、所定の作用効果が得られるように、小形に構成し
たものが一般的に知られている。このような高周波用誘
電体磁器に要求される特性としては。
(1)誘電体中では電磁波の波長が3./J’Tτ(但
し、εrは比誘電率)に短縮され、同じ共振周波数なら
ば誘電率が大きい担手形化できるため、可能な限り誘電
率が大であること、 (2)高周波帯域での誘電損失が小さいこと、(3)共
振周波数の温度変化に対する変化率が少ないこと、すな
わち誘電率の温度依存性が小さくかつ安定であること、 の3特性が挙げられる。
また、マイクロ波帯域でも自動車電話、パーソナル無線
、コードレステレホン等に用いられる比較的低周波帯域
とされるI GHz程度の領域において適用する場合、
波長がかなり長くなるため、共振器等の小形化を図るた
めには誘電体磁器組成物としては誘電率がかなり高いも
のを必要とする。
従来、この種の誘電体磁器組成物としては、例えば、B
aO−Nd2oz−TiO□−Bi2Oa系組成物、B
aO−Nd20x−TiO□−PbO系組成物などが知
られている。
日が ゛しよ と る。
しかしながら、これらの材料においても誘電率はεr=
70〜90程度であり、それ以上の高い誘電率のものを
得ようとすると、急激にQ値が劣化するか、あるいは温
度特性が劣化し、誘電率を上げ共振器等の小形化を図る
には限度があった。
また、誘電体グリーンシートに内部電極ペーストを印刷
してそれらを積層し、その後前記内部電極ペーストと前
記誘電体グリーンシートを同時焼結させ、この焼結体に
外部電極を形成した、いわゆる積層形の誘電体共振器、
フィルタとすることにより、内部導体形状を色々な形状
に設計し、前記焼結体の大きさを共振波長に比べて大幅
に小さくすることも考えられている。
しかしマイクロ波帯域で使用される電極には低抵抗であ
ることが要求されるため、この帯域における共振器等で
は一般に電極としてAu、 Ag、Cu、A1等の金属
が使用されており、同時焼結させるにはそれらの金属の
融点よりも低い温度で焼結する組成物が必要になる。
しかしながら、従来の高周波用誘電体磁器は1300〜
1500℃で焼結されており、マイクロ波帯域で適して
いるAu、 Ag、Cu等の金属材料を内部電極材料と
して採用することができないといった課題があった。
本発明は上記した課題に鑑み発明されたものであって、
高周波用共振器等のより一層の小形化を可能とする、誘
電率が高く、誘電損失が低く、誘電率の温度依存性が小
さくかつ安定で、従って製造される誘電体共振器の共振
周波数の温度依存性が小さく、しかもAu 、Ag−P
d等を内部電極材料として使用できる低温で焼結可能な
誘電体磁器組成物を提供することを目的としている。
課題を解゛するだめの 1 本発明者は上記課題に対して、研究を重ねた結果、Ba
O1Nd203、Sm20a、 Tio2. pbo、
Bi253からなる系にGeO□、B201、ZnOを
添加することによって、高誘電率で誘電率の温度依存性
の小さい、即ち共振周波数の温度依存性が小さく、かつ
、高Q値の特性を有し、しかも、 Au、Ag−Pdを
内部導体として使用できる1000〜1050℃の低温
で焼結できる誘電体磁器組成物が得られることを知見し
、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明に係る誘電体磁器組成物は、組成式が XBa0y((NdzOal+−a  (SmaOsl
cr)  ZTiO7uPbo・v BizC13 ただし 0.090  <χ<0.160 0.130  <、y<0.160 0.650  < z <0.700 0.045 < u <0.080 0.005  < v <0.045 χ+y + z + u + v ” 10 ≦α< 
0.25 で示される主成分に対し、副成分としてGem、が1.
0〜4.0重量% ZnOが075〜3.5重量%及び B2O3が0.75〜3.5重量% の割合で添加されていることを特徴としている。
土用 本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、REO(希土類
酸化物) −BaO−TiOx系にpboとB110a
を加えた組成で、希土類酸化物としてNclaO,とS
mxOsを用いている。そして、これに1000℃〜1
050℃の低温焼結を可能とするため、副成分としてG
eO□、ZnO、Ba5sを添加している。
本発明においては、希土類酸化物としてNd2O5とS
m20sの二種類を用いている。これは次の様な理由に
よる。この系において、誘電率、Q値が良好で、焼結温
度の低い組成点においては、共振周波数の温度係数τf
を調整するために、希土類酸化物量(本発明においては
、Nd2O,とSmzOaのトータル量)を変化させる
と、他の特性が劣化する。他方、Nd、0. 、 S、
、0.は両方とも共振周波数の温度係数tfをマイナス
側へ移行させる性質を有しているが、SmaOaの方が
その効果が大であり、両者の割合を考慮することにより
誘電率、Q値をあまり変化させずにτfを調整できるか
らである。従って、NdzOsとSmzOsの割合を変
化させることにより、適正な範囲にtfが調整される。
各成分が上記範囲を逸脱した場合、1000℃〜105
0℃の低温での焼結が不可能になるが、あるいは可能な
場合でも誘電率εrが低かったり、あるいは共振周波数
の温度系数が、±20ppm/”Cの範囲を出たり、あ
るいは、Q値が、1500以下と低くなる。
!籍1daム此較舅 (I)誘電体磁器の調整 ■高純度の炭酸バリウム(BaCO,l、酸化ネオジウ
b (NdzOs)、酸化サマリウム(Sm20g)、
酸化チタン(TxOzl 、酸化鉛(pbo)、酸化ビ
スマス(Bi203)酸化ゲルマニウム(GeO21、
酸化亜鉛(Zn01、無水ホウ酸(8,031をそれぞ
れ第1表に示した比率で秤量した。
■上記出発原料をボールミルにて一昼夜湿式混合した後
乾燥させた。
■上記混合物を900℃程度の温度で約2時間仮焼した
。
■仮焼した混合物をボールミルにて一昼夜湿式粉砕した
後乾燥させた。
■上記乾燥粉末に約1重量%のバインダを添加して整粒
した。
■約1000kg/cm”の圧力で成形し、975−1
350°Cで約2時間空気中にて焼成した。
(II)特性の測定 得られた誘電体磁器を誘電体円柱共振器法により、共振
周波数3.0〜4.0GHzにおいて誘電率、Q値及び
共振周波数の温度係数について測定した。
結果を第1表に示す。
C以下余白) 以下実施例のものと比較例のものとを比べ、本発明に係
る組成範囲外での比較例における問題点を述べる。
χ> 0.160の場合:No、10の様に焼結温度が
高くなる。
ン、 < 0.090の場合 N098の様にQ値が低
くなる。
y>0.160の場合・No、10の様に焼結温度が高
くなる。
y<0.130の場合 No、9の様にQ値が低くなる
。
z>0.726の場合:No、11の様にQ値が低くな
る。
z<0.650の場合 No、 12の様にQ値が低く
なる。
u>0.080の場合:No、12の様にQ値が低くな
る。
u<0.045の場合:No、13の様にQ値が低くな
る。
v>0.045の場合:No、13の様にQ値が低くな
る。
v<0.003の場合:No、14の様に焼結温度が高
くなる6 a>0.25の場合:No、5の様にてfが負側に大と
なる。
GeO□〉40重量%の場合:No、21の様に焼結温
度が高くなる。
Ge0z<1.0重量%の場合:No、23の様にQ値
が低くなる。
ZnO>3.5重量%の場合:No、22の様にQ値が
低(なる。
ZnO<0.75重量%の場合:No、23の様にQ値
が低くなる。
820m> 3.5重量%の場合:No、23の様にQ
値が低くなる。
B2(h<0.5重量%の場合: No、22 、No
、24の様に焼結温度が高くなる。
このように比較例のものでは上記のような問題点が残る
。
一方、本発明に係る組成の範囲内のものであるNo、 
1.2.3.4.6.7.15.16.17.18.1
9.20については、誘電率がεr = 69.3〜7
5.6と高く、Q値もf−Q=1691〜2836と高
く、また共振周波数の温度係数てfもτf・−16,5
〜+ 6.3ppm/’Cと安定で、しかも975〜1
050℃の低温で焼結でき、本発明の目的が達成されて
いる。
光lしΣ迩果 以上の説明により明らかなように、本発明に係る誘電体
磁器組成物にあっては、BaO,NdzOsSm20x
、Tl0z、pbo、BjzOsを主成分とし、副成分
としてGeO□、 ZnO1B203が所定量添加され
ており、誘電率及びQ値が高く、しかも共振周波数の温
度依存性が小さく、さらにはAu、 Ag−Pdを内部
電極として使用できる、低温で焼結可能な誘電体磁器組
成物を得ることができる。
従って、高周波用共振器、フィルタ等の大幅な小形化が
可能になり、その有用性は極めて大きい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)組成式が xBaO・y{(Nd_2O_3)_1_−_α(Sm
    _2O_3)_α}・zTiO_2・uPbO・vBi
    _2O_3 ただし 0.090<x<0.160 0.130<y<0.160 0.650<z<0.700 0.045<u<0.080 0.005<v<0.045 x+y+z+u+v=1 0≦α<0.25 で示される主成分に対し、副成分として GeO_2が1.0〜4.0重量% ZnOが0.75〜3.5重量%及び B_2O_3が0.75〜3.5重量% の割合で添加されていることを特徴とする誘電体磁器組
    成物。
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