JPH04331760A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
- Publication number
- JPH04331760A JPH04331760A JP3128205A JP12820591A JPH04331760A JP H04331760 A JPH04331760 A JP H04331760A JP 3128205 A JP3128205 A JP 3128205A JP 12820591 A JP12820591 A JP 12820591A JP H04331760 A JPH04331760 A JP H04331760A
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- JP
- Japan
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- dielectric ceramic
- load
- ceramic composition
- value
- dielectric
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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、高周波分野用の誘電体
磁器組成物に関するものである。
磁器組成物に関するものである。
【0002】誘電体磁器組成物はマイクロ波やミリ波な
どの高周波領域において、主に誘電体共振器としてフィ
ルタや局部発振器などに組み込まれ、機器の小型軽量化
や、発振周波数特性の安定化などの高性能化に貢献して
いる。
どの高周波領域において、主に誘電体共振器としてフィ
ルタや局部発振器などに組み込まれ、機器の小型軽量化
や、発振周波数特性の安定化などの高性能化に貢献して
いる。
【0003】ここでフィルタや発振器は放送衛星・通信
衛星と地上局との間の各種の放送・通信分野での送受信
機器部品として、また、レーダーシステム等に利用され
ている。
衛星と地上局との間の各種の放送・通信分野での送受信
機器部品として、また、レーダーシステム等に利用され
ている。
【0004】さらにアルミナ等に比べその誘導率が大き
いため回路構成の小型化が可能となり、マイクロ波回路
用基板としてもその応用が期待されている。
いため回路構成の小型化が可能となり、マイクロ波回路
用基板としてもその応用が期待されている。
【0005】
【従来の技術】一般に、高周波領域において使用される
誘電体磁器には、高い誘電率、高い無負荷Q値(誘電損
失の逆数として定義される)を有すると同時に、共振周
波数の温度係数τf が絶対値が小さく、かつ使用目的
に合わせて任意の値に制御できる事が求められている。
誘電体磁器には、高い誘電率、高い無負荷Q値(誘電損
失の逆数として定義される)を有すると同時に、共振周
波数の温度係数τf が絶対値が小さく、かつ使用目的
に合わせて任意の値に制御できる事が求められている。
【0006】特に最近では、通信に使用される周波数が
さらに高周波化し、また帯域特性も狭帯域なものが求め
られているため、誘電体共振器に対し、より高い無負荷
Q値を有し、かつその温度特性が精度良く制御できる事
が要求されてきている。
さらに高周波化し、また帯域特性も狭帯域なものが求め
られているため、誘電体共振器に対し、より高い無負荷
Q値を有し、かつその温度特性が精度良く制御できる事
が要求されてきている。
【0007】従来この種の誘電体磁器組成物としては、
Ba(Zn,Ta)O3 系、Ba(Zn,Nb)O3
系の複合ペロブスカイト型化合物を基本としたもの、
及び(Ba,Sr)(Zr,Ti)O3系、或いはBa
O ―TiO2系などの組成物が知られている。
Ba(Zn,Ta)O3 系、Ba(Zn,Nb)O3
系の複合ペロブスカイト型化合物を基本としたもの、
及び(Ba,Sr)(Zr,Ti)O3系、或いはBa
O ―TiO2系などの組成物が知られている。
【0008】これらは、いずれも周波数が10GHz
において比誘電率が20〜40、無負荷Q値が3000
〜8000、τf は0ppm/℃に近いという特性を
有している。
において比誘電率が20〜40、無負荷Q値が3000
〜8000、τf は0ppm/℃に近いという特性を
有している。
【0009】ところがこのτf がよく制御された誘電
体共振器の中で、その無負荷Q値をより大きくならしめ
る誘電体磁器組成物は複合ペロブスカイト型化合物に属
することが多い。
体共振器の中で、その無負荷Q値をより大きくならしめ
る誘電体磁器組成物は複合ペロブスカイト型化合物に属
することが多い。
【0010】すでに開示されている例を列挙すると、特
開昭61―72674 のBa(Mg,Co)TaO3
系、特開昭61―78007 のBa(Mg,Sn)
TaO3 系、特開昭63―37508 の(Ba,S
r)(Mg,Ni)(Ta,Nb)O3 系などがある
。
開昭61―72674 のBa(Mg,Co)TaO3
系、特開昭61―78007 のBa(Mg,Sn)
TaO3 系、特開昭63―37508 の(Ba,S
r)(Mg,Ni)(Ta,Nb)O3 系などがある
。
【0011】しかしこれらの材料系においても無負荷Q
値の大きい材料を得ようとすると焼結性が悪くなり、こ
れまで最も大きな無負荷Q値を有する材料として知られ
るBa(Mg1/3Ta2/3)O3は、特開昭62―
170102に開示されているように急速昇温技術を用
いて焼結に成功している。
値の大きい材料を得ようとすると焼結性が悪くなり、こ
れまで最も大きな無負荷Q値を有する材料として知られ
るBa(Mg1/3Ta2/3)O3は、特開昭62―
170102に開示されているように急速昇温技術を用
いて焼結に成功している。
【0012】そこでこれらに対して、材料開発と焼結技
術がさらに研究され、我々が既に特開平01―0416
53で開示したようにBa(Mg1/3Ta2/3)O
3にリンを加えた成分系で大きな無負荷Q値を有する事
が知られている。
術がさらに研究され、我々が既に特開平01―0416
53で開示したようにBa(Mg1/3Ta2/3)O
3にリンを加えた成分系で大きな無負荷Q値を有する事
が知られている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、高周波
誘電体材料には、■誘電率が大きい、■無負荷Q値が大
きい、■共振周波数の温度係数の絶対値が小さく、かつ
その値を任意に制御できる、■前記各特性のばらつきが
小さい、の4つの特性が要求されるが、複合ペロブスカ
イト型化合物に関しては、前記の4つの条件をすべて満
たすものは殆どなく、前記■〜■の特性のうち、どれか
不足しているという問題を呈していた。
誘電体材料には、■誘電率が大きい、■無負荷Q値が大
きい、■共振周波数の温度係数の絶対値が小さく、かつ
その値を任意に制御できる、■前記各特性のばらつきが
小さい、の4つの特性が要求されるが、複合ペロブスカ
イト型化合物に関しては、前記の4つの条件をすべて満
たすものは殆どなく、前記■〜■の特性のうち、どれか
不足しているという問題を呈していた。
【0014】例えば焼結性が悪いために急速昇温技術を
必要としたり、温度係数を任意に制御出きるものの、無
負荷Q値が不十分であったりした。
必要としたり、温度係数を任意に制御出きるものの、無
負荷Q値が不十分であったりした。
【0015】本発明は、種々のペロブスカイト型化合物
にたいして、従来の我々のリンを添加する技術に基づき
鋭意研究し、これまでよりも高いQ値を有し、共振周波
数の温度特性に優れ、誘電特性のばらつきが少ない誘電
体磁器組成物を提供することを目的とする。
にたいして、従来の我々のリンを添加する技術に基づき
鋭意研究し、これまでよりも高いQ値を有し、共振周波
数の温度特性に優れ、誘電特性のばらつきが少ない誘電
体磁器組成物を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに鋭意研究を行った結果、本発明者らはバリウム、マ
グネシウム、タンタル、及びこれらの一部をストロンチ
ウム、または/およびニッケル、または/およびコバル
ト、または/および亜鉛、または/およびニオブ、また
は/およびジルコニウムで置換してなる酸化物に、リン
を含有させてなる誘電体磁器組成物が、無負荷Q値が高
く、また元素の置換量を変化させることでτf を任意
に制御できることを見出した。
めに鋭意研究を行った結果、本発明者らはバリウム、マ
グネシウム、タンタル、及びこれらの一部をストロンチ
ウム、または/およびニッケル、または/およびコバル
ト、または/および亜鉛、または/およびニオブ、また
は/およびジルコニウムで置換してなる酸化物に、リン
を含有させてなる誘電体磁器組成物が、無負荷Q値が高
く、また元素の置換量を変化させることでτf を任意
に制御できることを見出した。
【0017】即ち、この発明は次の通りである。
【0018】一般式(Ba1−wSrw)(Mg1−x
Ax)p(Ta1−yNby)1−p−zZrzOv
(AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種または複
数種の元素、vは任意の数)で表せる組成において、p
、w、x、y、zがそれぞれ0.3 ≦p≦0.4 、
0 ≦w<1.0 、0 ≦x<1.0 、 0≦y≦
1.0 、0 ≦z≦0.1 、w+x+y+z>0の
範囲にある酸化物に対して、0.001 〜1.0 w
t%の範囲のリンを含有させてなる誘電体磁器組成物。 を提供するものである。
Ax)p(Ta1−yNby)1−p−zZrzOv
(AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種または複
数種の元素、vは任意の数)で表せる組成において、p
、w、x、y、zがそれぞれ0.3 ≦p≦0.4 、
0 ≦w<1.0 、0 ≦x<1.0 、 0≦y≦
1.0 、0 ≦z≦0.1 、w+x+y+z>0の
範囲にある酸化物に対して、0.001 〜1.0 w
t%の範囲のリンを含有させてなる誘電体磁器組成物。 を提供するものである。
【0019】
【作用】まずリンを添加することの効果について説明す
る。一般式(Ba1−wSrw)(Mg1−xAx)p
(Ta1−yNby)1−p−zZrzOv (AはN
i、Co、Znの中から選ばれる一種または複数種の元
素、vは任意の数)の組成で表せる酸化物に対してリン
を含有させると、特にリン酸水溶液の形で添加した場合
には、焼成過程で酸化物中の構成元素、特に、バリウム
、或いはストロンチウムと反応し、低融点液相を生成す
る。
る。一般式(Ba1−wSrw)(Mg1−xAx)p
(Ta1−yNby)1−p−zZrzOv (AはN
i、Co、Znの中から選ばれる一種または複数種の元
素、vは任意の数)の組成で表せる酸化物に対してリン
を含有させると、特にリン酸水溶液の形で添加した場合
には、焼成過程で酸化物中の構成元素、特に、バリウム
、或いはストロンチウムと反応し、低融点液相を生成す
る。
【0020】この低融点液相は液相焼結のメカニズムに
基づき焼成を促進させると同時に、Aサイト元素を取り
込むために、ペロブスカイト型化合物中に格子欠陥の導
入を促し、結果として酸化物中の構成元素の拡散が容易
となり焼結が促進される。
基づき焼成を促進させると同時に、Aサイト元素を取り
込むために、ペロブスカイト型化合物中に格子欠陥の導
入を促し、結果として酸化物中の構成元素の拡散が容易
となり焼結が促進される。
【0021】焼成後のリンは、主にバリウム或いはスト
ロンチウムと共に粒界三重点に第二相を生成するが、そ
の量は微量であり、焼結体の無負荷Qの値を低下させな
い。
ロンチウムと共に粒界三重点に第二相を生成するが、そ
の量は微量であり、焼結体の無負荷Qの値を低下させな
い。
【0022】以上のリンの働きの結果、従来よりも低温
の焼成で、緻密で欠陥が少なく無負荷Q値の大きい誘電
体磁器組成物を、再現性良く得る事が可能となる。
の焼成で、緻密で欠陥が少なく無負荷Q値の大きい誘電
体磁器組成物を、再現性良く得る事が可能となる。
【0023】ここでリンを0.001 〜1.0 wt
%としたのは、0.001 wt%未満では焼結性が低
下し、無負荷Qの向上にも効果がないためであり、1.
0 wt%を超えて含有させた場合には第二相の生成量
が増え、無負荷Q値の向上に効果がないためである。
%としたのは、0.001 wt%未満では焼結性が低
下し、無負荷Qの向上にも効果がないためであり、1.
0 wt%を超えて含有させた場合には第二相の生成量
が増え、無負荷Q値の向上に効果がないためである。
【0024】次にバリウム、マグネシウム、タンタル、
及びこれらの一部をストロンチウム、または/およびニ
ッケル、または/およびコバルト、または/および亜鉛
、または/およびニオブ、または/およびジルコニウム
で置換する事の効果について説明する。
及びこれらの一部をストロンチウム、または/およびニ
ッケル、または/およびコバルト、または/および亜鉛
、または/およびニオブ、または/およびジルコニウム
で置換する事の効果について説明する。
【0025】一般式(Ba1−wSrw)(Mg1−x
Ax)p(Ta1−yNby)1−p−zZrzOv
(AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種または複
数種の元素、vは任意の数)のwを0〜0.5 の間で
変化させると、バリウムのストロンチウムによる置換量
の増加にともない、τf を連続的に増加させる事がで
きる。また、wを0.5 〜1.0 の間で変化させる
と、τf を連続的に減少させる事ができる。
Ax)p(Ta1−yNby)1−p−zZrzOv
(AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種または複
数種の元素、vは任意の数)のwを0〜0.5 の間で
変化させると、バリウムのストロンチウムによる置換量
の増加にともない、τf を連続的に増加させる事がで
きる。また、wを0.5 〜1.0 の間で変化させる
と、τf を連続的に減少させる事ができる。
【0026】また、一般式(Ba1−wSrw)(Mg
1−xAx)p(Ta1−yNby)1−p−zZrz
Ov (AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種ま
たは複数種の元素、vは任意の数)のxを0〜1.0
の間で変化させると、マグネシウムのニッケル、または
/およびコバルト、または/および亜鉛による置換量の
増加にともない、τf を連続的に減少させる事ができ
る。
1−xAx)p(Ta1−yNby)1−p−zZrz
Ov (AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種ま
たは複数種の元素、vは任意の数)のxを0〜1.0
の間で変化させると、マグネシウムのニッケル、または
/およびコバルト、または/および亜鉛による置換量の
増加にともない、τf を連続的に減少させる事ができ
る。
【0027】さらにyを0〜1.0 の間で変化させる
と、タンタルのニオブによる置換量の増加にともない、
τf を連続的に増加させる事ができる。zを0〜0.
1 の範囲で変化させると、ジルコニウムによる置換量
の増加にともない、τf を連続的に増加させることが
出来る。zが0.1 以下としたのは、zが0.1 を
超えると無負荷Qが低下するためである。
と、タンタルのニオブによる置換量の増加にともない、
τf を連続的に増加させる事ができる。zを0〜0.
1 の範囲で変化させると、ジルコニウムによる置換量
の増加にともない、τf を連続的に増加させることが
出来る。zが0.1 以下としたのは、zが0.1 を
超えると無負荷Qが低下するためである。
【0028】次に、0.3 ≦p≦0.4 とした理由
を述べる。pを0.3 〜0.4 の範囲としたのは、
この範囲において主成分がペロブスカイト型構造をとる
からである。本発明においては、リンはペロブスカイト
型結晶格子のAサイトと特に反応し格子欠陥を材料中に
形成させ、液相焼結以上の効果をもたらしている。
を述べる。pを0.3 〜0.4 の範囲としたのは、
この範囲において主成分がペロブスカイト型構造をとる
からである。本発明においては、リンはペロブスカイト
型結晶格子のAサイトと特に反応し格子欠陥を材料中に
形成させ、液相焼結以上の効果をもたらしている。
【0029】次に、製造工程について説明する。本発明
による誘電体磁器組成物は、バリウム、ストロンチウム
、マグネシウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、タンタル
、ニオブ、ジルコニウム等の炭酸塩、あるいは酸化物等
の出発原料を混合して仮焼した後、粉砕、成形し、13
00℃以上、好ましくは1600℃程度の温度で焼成し
て得ることができる。
による誘電体磁器組成物は、バリウム、ストロンチウム
、マグネシウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、タンタル
、ニオブ、ジルコニウム等の炭酸塩、あるいは酸化物等
の出発原料を混合して仮焼した後、粉砕、成形し、13
00℃以上、好ましくは1600℃程度の温度で焼成し
て得ることができる。
【0030】ここで、仮焼条件については特に限定しな
いが、温度が低すぎると、未反応相などが残存する。ま
た温度が高すぎると、粒度が大きくなり、粉砕が難しく
なる。焼成については、温度が1300℃未満では焼結
が困難になるため、範囲を1300℃以上に限定した。
いが、温度が低すぎると、未反応相などが残存する。ま
た温度が高すぎると、粒度が大きくなり、粉砕が難しく
なる。焼成については、温度が1300℃未満では焼結
が困難になるため、範囲を1300℃以上に限定した。
【0031】リンは原料粉の段階で添加するか、あるい
は混合粉、仮焼粉の段階で添加・含有させることができ
る。特に、仮焼粉に対してリン酸水溶液の形で添加する
方法が、リンの均一な添加に効果的であり、高い無負荷
Qを持った誘電体磁器組成物を得るために有効である。
は混合粉、仮焼粉の段階で添加・含有させることができ
る。特に、仮焼粉に対してリン酸水溶液の形で添加する
方法が、リンの均一な添加に効果的であり、高い無負荷
Qを持った誘電体磁器組成物を得るために有効である。
【0032】また、出発原料を共沈法やアルコキシド法
など各種製造方法により作成し、それらを仮焼した後、
リン酸水溶液を添加することにより、最終的に目的とす
る誘電体磁器組成物を得ることも可能である。
など各種製造方法により作成し、それらを仮焼した後、
リン酸水溶液を添加することにより、最終的に目的とす
る誘電体磁器組成物を得ることも可能である。
【0033】
【実施例】原料として高純度のBaCO3 、SrCO
3 、MgO 、NiO 、CoO 、ZnO 、Ta
2O5 、Nb2O5 、ZrO2を用い、所定の組成
になるよう秤量し、エタノールを媒体として、ボールミ
ルにて16時間湿式混合した。これをロータリーエバポ
レーターを用いて乾燥し、大気中で1250℃、4 時
間の仮焼を行なった。
3 、MgO 、NiO 、CoO 、ZnO 、Ta
2O5 、Nb2O5 、ZrO2を用い、所定の組成
になるよう秤量し、エタノールを媒体として、ボールミ
ルにて16時間湿式混合した。これをロータリーエバポ
レーターを用いて乾燥し、大気中で1250℃、4 時
間の仮焼を行なった。
【0034】次に、所定量のリンをリン酸水溶液として
用意し、これに粉砕した仮焼粉を加え、超音波分散し、
再びロータリーエバポレーターにより乾燥した。さらに
この粉体にバインダーを添加し、2000kgf/cm
2 の圧力で円柱状に加圧成形した。
用意し、これに粉砕した仮焼粉を加え、超音波分散し、
再びロータリーエバポレーターにより乾燥した。さらに
この粉体にバインダーを添加し、2000kgf/cm
2 の圧力で円柱状に加圧成形した。
【0035】この成形体を1600℃で16〜32時間
焼成し、本発明の誘電体磁器組成物を得た。この焼結体
を、円柱の高さが底面の直径の約半分になるよう加工し
た。こうして得られた誘電体共振器の無負荷Q、比誘電
率、及びτf を、ネットワークアナライザーを用いて
、誘電体円柱共振器法により測定した。この結果を表1
に示す。
焼成し、本発明の誘電体磁器組成物を得た。この焼結体
を、円柱の高さが底面の直径の約半分になるよう加工し
た。こうして得られた誘電体共振器の無負荷Q、比誘電
率、及びτf を、ネットワークアナライザーを用いて
、誘電体円柱共振器法により測定した。この結果を表1
に示す。
【0036】表1に示した測定値の中で、無負荷Qは、
共振周波数fで測定した試料のQの値を、Q・f=一定
の経験式により、共振周波数10GHz での無負荷Q
に換算したものである。
共振周波数fで測定した試料のQの値を、Q・f=一定
の経験式により、共振周波数10GHz での無負荷Q
に換算したものである。
【0037】またτf は、25℃〜55℃における共
振周波数の温度変化で表した。なお、表1中*印を付し
たものは比較のための示例であり、それ以外はすべてこ
の発明の範囲に含まれる。
振周波数の温度変化で表した。なお、表1中*印を付し
たものは比較のための示例であり、それ以外はすべてこ
の発明の範囲に含まれる。
【0038】
【表1】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【発明の効果】以上のように、一般式(Ba1−wSr
w)(Mg1−xAx)p(Ta1−yNby)1−p
−zZrzOv (AはNi、Co、Znの中から選ば
れる一種または複数種の元素、vは任意の数)で表せる
組成において、p、w、x、y、zがそれぞれ0.3
≦p≦0.4 、0 ≦w<1.0 、0≦x<1.0
、 0≦y≦1.0 、0 ≦z≦0.1 の範囲に
ある酸化物に対して、0.001〜1.0 wt%の範
囲のリンを含有させる事により、高周波領域で高い誘電
率と高い無負荷Qを有し、かつτf を任意に制御でき
る誘電体磁器組成物を得る事が可能となった。
w)(Mg1−xAx)p(Ta1−yNby)1−p
−zZrzOv (AはNi、Co、Znの中から選ば
れる一種または複数種の元素、vは任意の数)で表せる
組成において、p、w、x、y、zがそれぞれ0.3
≦p≦0.4 、0 ≦w<1.0 、0≦x<1.0
、 0≦y≦1.0 、0 ≦z≦0.1 の範囲に
ある酸化物に対して、0.001〜1.0 wt%の範
囲のリンを含有させる事により、高周波領域で高い誘電
率と高い無負荷Qを有し、かつτf を任意に制御でき
る誘電体磁器組成物を得る事が可能となった。
Claims (1)
- 【請求項1】 一般式(Ba1−wSrw)(Mg1
−xAx)p(Ta1−yNby)1−p−zZrzO
v(AはNi、Co、Znの中から選ばれる一種または
複数種の元素、vは任意の数)で表せる組成において、
p、w、x、y、zがそれぞれ0.3 ≦p≦0.4
、0 ≦w<1.0 、0 ≦x<1.0 、 0≦y
≦1.0 、0 ≦z≦0.1 、w+x+y+z>0
の範囲にある酸化物に対して、0.001 〜1.0
wt%の範囲のリンを含有させてなる誘電体磁器組成物
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3128205A JPH04331760A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3128205A JPH04331760A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04331760A true JPH04331760A (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=14979080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3128205A Withdrawn JPH04331760A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04331760A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1914212A4 (en) * | 2005-08-11 | 2011-08-03 | Hitachi Metals Ltd | DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITION FOR ELECTRONIC DEVICE |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP3128205A patent/JPH04331760A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1914212A4 (en) * | 2005-08-11 | 2011-08-03 | Hitachi Metals Ltd | DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITION FOR ELECTRONIC DEVICE |
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