JPH04265271A - マイクロ波誘電体磁器組成物 - Google Patents
マイクロ波誘電体磁器組成物Info
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- JPH04265271A JPH04265271A JP3049044A JP4904491A JPH04265271A JP H04265271 A JPH04265271 A JP H04265271A JP 3049044 A JP3049044 A JP 3049044A JP 4904491 A JP4904491 A JP 4904491A JP H04265271 A JPH04265271 A JP H04265271A
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- Japan
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- microwave dielectric
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波誘電体磁器
組成物に関し、更に詳しく言えば、Ｑ値、比誘電率及び
共振周波数の温度係数においてバランスが取れた性能を
確保しつつ特に適性な温度係数を有するマイクロ波誘電
体磁器組成物に関する。本発明はマイクロ波領域におい
て誘電体共振器、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利用される。
組成物に関し、更に詳しく言えば、Ｑ値、比誘電率及び
共振周波数の温度係数においてバランスが取れた性能を
確保しつつ特に適性な温度係数を有するマイクロ波誘電
体磁器組成物に関する。本発明はマイクロ波領域におい
て誘電体共振器、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利用される。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波誘電体磁器組成物とし
ては、ＺｒＯ２ −ＳｎＯ２ −ＴｉＯ２ 系磁器組成
物、ＢａＯ−ＴｉＯ２ 系磁器組成物及びその一部を他
の元素で置換した磁器組成物（特公平１−３７８０７号
公報）等が知られている。
ては、ＺｒＯ２ −ＳｎＯ２ −ＴｉＯ２ 系磁器組成
物、ＢａＯ−ＴｉＯ２ 系磁器組成物及びその一部を他
の元素で置換した磁器組成物（特公平１−３７８０７号
公報）等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の磁器組
成物では、比誘電率若しくはＱ値が小さかったり、又は
所望の温度係数が得られなかったりする等の問題がある
。特に、比誘電率、Ｑ値及び温度係数の性能がいずれも
優れた、異なった組成を有する新規なマイクロ波誘電体
磁器組成物が望まれている。特に、ＢａＯ・４ＴｉＯ２
（ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）の組成を有する誘電体磁器は
、マイクロ波用誘電体として知られている。しかし、こ
の磁器は、誘電率εｒ が約３８程度、無負荷Ｑ値が約
３０００程度と高い値を示すが、共振周波数の温度係数
τｆ が約＋５０ｐｐｍ／℃と大きいため、マイクロ波
共振器として設計する場合、温度に安定した性能を有す
るものを得ることができなかった。この為、前記τｆ
が０近傍のものが望まれていた。本発明は、上記観点に
鑑みてなされたものであり、高いＱ値、比誘電率を維持
しつつ実用的な温度係数（０に近づけたもの）を示し、
優れた性能バランスを有するマイクロ波誘電体磁器組成
物（以下、単に誘電体磁器組成物という。）を提供する
ことを目的とする。
成物では、比誘電率若しくはＱ値が小さかったり、又は
所望の温度係数が得られなかったりする等の問題がある
。特に、比誘電率、Ｑ値及び温度係数の性能がいずれも
優れた、異なった組成を有する新規なマイクロ波誘電体
磁器組成物が望まれている。特に、ＢａＯ・４ＴｉＯ２
（ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）の組成を有する誘電体磁器は
、マイクロ波用誘電体として知られている。しかし、こ
の磁器は、誘電率εｒ が約３８程度、無負荷Ｑ値が約
３０００程度と高い値を示すが、共振周波数の温度係数
τｆ が約＋５０ｐｐｍ／℃と大きいため、マイクロ波
共振器として設計する場合、温度に安定した性能を有す
るものを得ることができなかった。この為、前記τｆ
が０近傍のものが望まれていた。本発明は、上記観点に
鑑みてなされたものであり、高いＱ値、比誘電率を維持
しつつ実用的な温度係数（０に近づけたもの）を示し、
優れた性能バランスを有するマイクロ波誘電体磁器組成
物（以下、単に誘電体磁器組成物という。）を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ＢａＯ・４
ＴｉＯ２ （ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）に、所定量のＳｎＯ
２ を含有させることによって、τｆ を可及的に０に
近づけることに成功して、本発明を完成するに至ったの
である。即ち、本発明の誘電体磁器組成物は、ＢａＯ・
４ＴｉＯ２ （ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）を主成分とし、こ
れにＳｎＯ２ を１５重量％以下（但し、０を含まない
。）含有せしめたことを特徴とする。ＳｎＯ２ を含有
させるのは、これを含まないＢａＯ・４ＴｉＯ２ （Ｂ
ａＴｉ４ Ｏ９ ）はプラス側の大きなτｆ を示すが
、このＳｎＯ２ の添加により、このτｆ をマイナス
側に移行させることができるからである。そして、この
添加量が１５重量％を越えると、他の特性の無負荷Ｑ値
や比誘電率が著しく低下し、実用に供し得なくなるから
である。本磁器組成物は、所定の原料を所定量混合し、
焼結して製造される。例えば、焼結後ＢａＯとなる原料
粉末とＴｉＯ２ 粉末とＳｎＯ２ 粉末とを前記組成式
に相当する量を混合仮焼し、これを粉砕して仮焼粉末を
製造し、この仮焼粉末を用いて成形、焼成して製造する
ことができる。
ＴｉＯ２ （ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）に、所定量のＳｎＯ
２ を含有させることによって、τｆ を可及的に０に
近づけることに成功して、本発明を完成するに至ったの
である。即ち、本発明の誘電体磁器組成物は、ＢａＯ・
４ＴｉＯ２ （ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）を主成分とし、こ
れにＳｎＯ２ を１５重量％以下（但し、０を含まない
。）含有せしめたことを特徴とする。ＳｎＯ２ を含有
させるのは、これを含まないＢａＯ・４ＴｉＯ２ （Ｂ
ａＴｉ４ Ｏ９ ）はプラス側の大きなτｆ を示すが
、このＳｎＯ２ の添加により、このτｆ をマイナス
側に移行させることができるからである。そして、この
添加量が１５重量％を越えると、他の特性の無負荷Ｑ値
や比誘電率が著しく低下し、実用に供し得なくなるから
である。本磁器組成物は、所定の原料を所定量混合し、
焼結して製造される。例えば、焼結後ＢａＯとなる原料
粉末とＴｉＯ２ 粉末とＳｎＯ２ 粉末とを前記組成式
に相当する量を混合仮焼し、これを粉砕して仮焼粉末を
製造し、この仮焼粉末を用いて成形、焼成して製造する
ことができる。
【０００５】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
。 （１）各試料の作製 純度９９．９％のＢａＣＯ３ 粉末と純度９９．９％の
ＴｉＯ２ 粉末と純度９９．８％のＳｎＯ２ 粉末とを
、ＢａＯとＴｉＯ２ との組成ではＢａＯ・４ＴｉＯ２
（ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）となる組成、且つこれに表１
及び表２に示すように５、１０、１５重量％（前記Ｂａ
Ｏ・４ＴｉＯ２ に対する）のＳｎＯ２ の添加となる
組成になるように、所定量（全量で約６５０ｇ）秤量混
合し、アイリッヒミキサーで乾式による一次粉砕及び混
合を施した。その後、大気雰囲気中１１００℃の温度で
２時間仮焼した。 次いで、この仮焼粉末に適量の有機バインダー（ポリビ
ニルアルコールの約２９ｇ）とイオン交換水（約３００
〜５００ｇ）を加え、２０ｍｍφのアルミナボールで二
次粉砕した後、噴霧乾燥により造粒し、この造粒された
素地を１０００ｋｇ／ｃｍ２ のプレス圧で１９ｍｍφ
×１０ｍｍｔ（厚さ）の円柱状に成形した。次に、この
成形体を大気中、１２５０℃（試料Ｎｏ．１〜３）、１
２７５℃（試料Ｎｏ．４〜６）、１３００℃（試料Ｎｏ
．７〜９）、１３２５℃（試料Ｎｏ．１０〜１２）、１
３５０℃（試料Ｎｏ．１３〜１５）及び１３７５℃（試
料Ｎｏ．１６〜１８）の各温度で、４時間焼成し、最後
に、１６ｍｍφ×８ｍｍｔ（厚さ）の円柱状に研磨して
、誘電体試料（Ｎｏ．１〜１８）とした。そして、Ｑｕ
値と比誘電率εｒ は、平行導体板型誘電体共振器法を
用いてＴＥ０１１ モードより測定した。共振周波数の
温度係数τｆ は−３０〜８０℃の範囲で測定した。共
振周波数はほぼ４．５ＧＨｚである。
。 （１）各試料の作製 純度９９．９％のＢａＣＯ３ 粉末と純度９９．９％の
ＴｉＯ２ 粉末と純度９９．８％のＳｎＯ２ 粉末とを
、ＢａＯとＴｉＯ２ との組成ではＢａＯ・４ＴｉＯ２
（ＢａＴｉ４ Ｏ９ ）となる組成、且つこれに表１
及び表２に示すように５、１０、１５重量％（前記Ｂａ
Ｏ・４ＴｉＯ２ に対する）のＳｎＯ２ の添加となる
組成になるように、所定量（全量で約６５０ｇ）秤量混
合し、アイリッヒミキサーで乾式による一次粉砕及び混
合を施した。その後、大気雰囲気中１１００℃の温度で
２時間仮焼した。 次いで、この仮焼粉末に適量の有機バインダー（ポリビ
ニルアルコールの約２９ｇ）とイオン交換水（約３００
〜５００ｇ）を加え、２０ｍｍφのアルミナボールで二
次粉砕した後、噴霧乾燥により造粒し、この造粒された
素地を１０００ｋｇ／ｃｍ２ のプレス圧で１９ｍｍφ
×１０ｍｍｔ（厚さ）の円柱状に成形した。次に、この
成形体を大気中、１２５０℃（試料Ｎｏ．１〜３）、１
２７５℃（試料Ｎｏ．４〜６）、１３００℃（試料Ｎｏ
．７〜９）、１３２５℃（試料Ｎｏ．１０〜１２）、１
３５０℃（試料Ｎｏ．１３〜１５）及び１３７５℃（試
料Ｎｏ．１６〜１８）の各温度で、４時間焼成し、最後
に、１６ｍｍφ×８ｍｍｔ（厚さ）の円柱状に研磨して
、誘電体試料（Ｎｏ．１〜１８）とした。そして、Ｑｕ
値と比誘電率εｒ は、平行導体板型誘電体共振器法を
用いてＴＥ０１１ モードより測定した。共振周波数の
温度係数τｆ は−３０〜８０℃の範囲で測定した。共
振周波数はほぼ４．５ＧＨｚである。
【０００６】（２）性能評価
前記の各誘電体試料の特性を調べ、その結果を表１（焼
成温度；１２５０、１２７５、１３００℃）及び表２（
焼成温度；１３２５、１３５０、１３７５℃）に示した
。
成温度；１２５０、１２７５、１３００℃）及び表２（
焼成温度；１３２５、１３５０、１３７５℃）に示した
。
【表１】
【表２】
これらの結果によれば、ＳｎＯ２ の添加量の増加とと
もにＱｕ値が減少する。そして、焼成温度が低い程Ｑｕ
値は高い傾向にある。εｒ はＳｎＯ２ の添加量の増
加とともにやや減少し、焼成温度が高い程εｒ は高い
傾向にあるが、いずれの場合も２９以上の高い値を示し
ている。 また、τｆ はＳｎＯ２ の添加量の増加とともにプラ
スの値からマイナスの値へと向かう。特に、焼成温度が
高温になるに従って、そのτｆ のマイナス方向への低
下が著しくなる。例えば、焼成温度が１３７５℃でＳｎ
Ｏ２ の添加量が１５重量％（Ｎｏ．１８）では、−０
．９６ｐｐｍ／℃となる。特に、この場合はＱｕ値の高
さよりもτｆ の低さに着目する利用分野では有用とな
る。また、焼結密度は、焼成温度が１３２５℃を越える
とあまり変わらないが、１２７５℃以上の場合には、い
ずれのものも４．３ｇ／ｃｍ３ 以上の高密度となる。
もにＱｕ値が減少する。そして、焼成温度が低い程Ｑｕ
値は高い傾向にある。εｒ はＳｎＯ２ の添加量の増
加とともにやや減少し、焼成温度が高い程εｒ は高い
傾向にあるが、いずれの場合も２９以上の高い値を示し
ている。 また、τｆ はＳｎＯ２ の添加量の増加とともにプラ
スの値からマイナスの値へと向かう。特に、焼成温度が
高温になるに従って、そのτｆ のマイナス方向への低
下が著しくなる。例えば、焼成温度が１３７５℃でＳｎ
Ｏ２ の添加量が１５重量％（Ｎｏ．１８）では、−０
．９６ｐｐｍ／℃となる。特に、この場合はＱｕ値の高
さよりもτｆ の低さに着目する利用分野では有用とな
る。また、焼結密度は、焼成温度が１３２５℃を越える
とあまり変わらないが、１２７５℃以上の場合には、い
ずれのものも４．３ｇ／ｃｍ３ 以上の高密度となる。
【０００７】更に、焼結体の結晶構造を検討するために
前記試験Ｎｏ．１６（焼成温度；１３７５℃、ＳｎＯ２
添加量；５重量％）とＮｏ．１８（焼成温度；１３７
５℃、ＳｎＯ２ 添加量；１５重量％）とＮｏ．９（焼
成温度；１３００℃、ＳｎＯ２ 添加量；１５重量％）
の焼結体のＸ線回折を実施し、その結果を各々図１、図
２及び図３に示した。尚、表中の●印はＢａＴｉ４ Ｏ
９ 、○印はＢａ２ Ｔｉ９ Ｏ２０、△印はＢａ２
Ｔｉ５ Ｏ１２、ＳｎはＳｎＯ２ の各帰属ピークを示
す。図１と図２の結果によれば、ＳｎＯ２ の添加量の
増加に従って、ＢａＴｉ４ Ｏ９ が減少し、代わって
Ｂａ２ Ｔｉ９ Ｏ２０が増加した。これは、ＳｎＯ２
の増加に伴ってＱｕ値が減少してプラスからマイナス
の方向へ向かうことと対応している。また、図１と図３
に示すように、ＳｎＯ２ の同添加量（１５重量％）の
場合、焼成温度を比較すると、１３００℃ではＢａＴｉ
４ Ｏ９ が中心組成であり、１３７５℃ではＢａ２
Ｔｉ９ Ｏ２０が中心組成であった。これは、１３７５
℃よりも１３００℃焼成の方がＱｕ値がプラスの方に高
くなるという結果と対応している。以上より、ＢａＴｉ
４ Ｏ９ ＋ＳｎＯ２ 系において、Ｑｕ値及びτｆ
の挙動は、ＢａＴｉ４ Ｏ９ とＢａ２ Ｔｉ９ Ｏ２
０の生成量の影響を受けていると考えられる。従って、
ＢａＴｉ４ Ｏ９ とＢａ２ Ｔｉ９ Ｏ２０の組成比
を変えることにより、目的、用途に応じた種々のＱｕ値
又はτｆ を具備するものとすることができる。以上よ
り、比誘電率、Ｑｕ値及び焼結密度を大きくとり、且つ
温度係数τｆ をできるだけ０に近づけたい場合には、
各設定値に応じて、ＳｎＯ２ の添加量及び焼成温度を
適宜選択することができる。即ち、ＳｎＯ２ の添加量
が５〜１５重量％の場合τｆ を約−１〜＋１２ｐｐｍ
／℃とすることができる。また、以下の特性を満足する
場合には、ＳｎＯ２ の添加量を１５重量％以下とする
とともに焼成温度を１２５０〜１３５０℃とすることが
できる。 比誘電率εｒ ；２８〜３６ Ｑｕ値；１２００〜２６００（４．５ＧＨｚの場合）温
度係数τｆ ；＋２〜１２ ｐｐｍ／℃このうち、特
に焼成密度を４．３ｇ／ｃｍ３ 以上にするには１２７
５℃〜１３５０℃にて焼成することができ、この場合は
、全ての性能のバランスが大変よい。尚、本考案におい
ては、前記具体的実施例に示すものに限られず、目的、
用途に応じて本考案の範囲内で種々変更した実施例とす
ることができる。即ち、前記仮焼温度等の仮焼条件、焼
成温度等の焼成条件等は種々選択できる。また、ＢａＯ
となる原料も前記ＢａＣＯ３ 以外にも、過酸化物、水
酸化物、硝酸塩等を用いることもできる。
前記試験Ｎｏ．１６（焼成温度；１３７５℃、ＳｎＯ２
添加量；５重量％）とＮｏ．１８（焼成温度；１３７
５℃、ＳｎＯ２ 添加量；１５重量％）とＮｏ．９（焼
成温度；１３００℃、ＳｎＯ２ 添加量；１５重量％）
の焼結体のＸ線回折を実施し、その結果を各々図１、図
２及び図３に示した。尚、表中の●印はＢａＴｉ４ Ｏ
９ 、○印はＢａ２ Ｔｉ９ Ｏ２０、△印はＢａ２
Ｔｉ５ Ｏ１２、ＳｎはＳｎＯ２ の各帰属ピークを示
す。図１と図２の結果によれば、ＳｎＯ２ の添加量の
増加に従って、ＢａＴｉ４ Ｏ９ が減少し、代わって
Ｂａ２ Ｔｉ９ Ｏ２０が増加した。これは、ＳｎＯ２
の増加に伴ってＱｕ値が減少してプラスからマイナス
の方向へ向かうことと対応している。また、図１と図３
に示すように、ＳｎＯ２ の同添加量（１５重量％）の
場合、焼成温度を比較すると、１３００℃ではＢａＴｉ
４ Ｏ９ が中心組成であり、１３７５℃ではＢａ２
Ｔｉ９ Ｏ２０が中心組成であった。これは、１３７５
℃よりも１３００℃焼成の方がＱｕ値がプラスの方に高
くなるという結果と対応している。以上より、ＢａＴｉ
４ Ｏ９ ＋ＳｎＯ２ 系において、Ｑｕ値及びτｆ
の挙動は、ＢａＴｉ４ Ｏ９ とＢａ２ Ｔｉ９ Ｏ２
０の生成量の影響を受けていると考えられる。従って、
ＢａＴｉ４ Ｏ９ とＢａ２ Ｔｉ９ Ｏ２０の組成比
を変えることにより、目的、用途に応じた種々のＱｕ値
又はτｆ を具備するものとすることができる。以上よ
り、比誘電率、Ｑｕ値及び焼結密度を大きくとり、且つ
温度係数τｆ をできるだけ０に近づけたい場合には、
各設定値に応じて、ＳｎＯ２ の添加量及び焼成温度を
適宜選択することができる。即ち、ＳｎＯ２ の添加量
が５〜１５重量％の場合τｆ を約−１〜＋１２ｐｐｍ
／℃とすることができる。また、以下の特性を満足する
場合には、ＳｎＯ２ の添加量を１５重量％以下とする
とともに焼成温度を１２５０〜１３５０℃とすることが
できる。 比誘電率εｒ ；２８〜３６ Ｑｕ値；１２００〜２６００（４．５ＧＨｚの場合）温
度係数τｆ ；＋２〜１２ ｐｐｍ／℃このうち、特
に焼成密度を４．３ｇ／ｃｍ３ 以上にするには１２７
５℃〜１３５０℃にて焼成することができ、この場合は
、全ての性能のバランスが大変よい。尚、本考案におい
ては、前記具体的実施例に示すものに限られず、目的、
用途に応じて本考案の範囲内で種々変更した実施例とす
ることができる。即ち、前記仮焼温度等の仮焼条件、焼
成温度等の焼成条件等は種々選択できる。また、ＢａＯ
となる原料も前記ＢａＣＯ３ 以外にも、過酸化物、水
酸化物、硝酸塩等を用いることもできる。
【０００８】
【発明の効果】以上のように、本発明の誘電体磁器組成
物は、Ｑｕ値、比誘電率εｒ 及び共振周波数の温度係
数τｆ が全て実用的範囲にあり、その性能バランスが
よい。特に温度係数が０に近づいた値となり、マイクロ
波共振器として設計する場合、温度に対して安定した性
能を示す。
物は、Ｑｕ値、比誘電率εｒ 及び共振周波数の温度係
数τｆ が全て実用的範囲にあり、その性能バランスが
よい。特に温度係数が０に近づいた値となり、マイクロ
波共振器として設計する場合、温度に対して安定した性
能を示す。
【図１】実施例において製造された試料Ｎｏ．１６の焼
結体のＸ線回折の結果を示す説明図である。
結体のＸ線回折の結果を示す説明図である。
【図２】実施例において製造された試料Ｎｏ．１８の焼
結体のＸ線回折の結果を示す説明図である。
結体のＸ線回折の結果を示す説明図である。
【図３】実施例において製造された試料Ｎｏ．９の焼結
体のＸ線回折の結果を示す説明図である。
体のＸ線回折の結果を示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＢａＯ・４ＴｉＯ２ （ＢａＴｉ４
Ｏ９）を主成分とし、これにＳｎＯ２ を１５重量％以
下（但し、０を含まない。）含有せしめたことを特徴と
するマイクロ波誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03049044A JP3100173B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | マイクロ波誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03049044A JP3100173B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | マイクロ波誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04265271A true JPH04265271A (ja) | 1992-09-21 |
| JP3100173B2 JP3100173B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=12820088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03049044A Expired - Fee Related JP3100173B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | マイクロ波誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100173B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114409396A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-04-29 | 无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司 | 高温度稳定型wifi用微波介质陶瓷及其制备方法 |
-
1991
- 1991-02-20 JP JP03049044A patent/JP3100173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114409396A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-04-29 | 无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司 | 高温度稳定型wifi用微波介质陶瓷及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3100173B2 (ja) | 2000-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |