JPH05279111A - 誘電体磁器組成物及びその製法 - Google Patents

誘電体磁器組成物及びその製法

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JPH05279111A
JPH05279111A JP4106052A JP10605292A JPH05279111A JP H05279111 A JPH05279111 A JP H05279111A JP 4106052 A JP4106052 A JP 4106052A JP 10605292 A JP10605292 A JP 10605292A JP H05279111 A JPH05279111 A JP H05279111A
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JP
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raw material
oxide
calcination
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JP4106052A
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Toshihiro Tomita
俊弘 富田
Hideyuki Suzuki
秀之 鈴木
Shinsuke Yano
信介 矢野
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無負荷Qの値が充分に大きく、且つ温度特性
に優れた誘電体磁器組成物を提供することにあり、ま
た、そのような誘電体磁器組成物を、複雑なプロセスを
用いることなく、経済的に有利に製造し得る手法を提供
する。 【構成】 一般式:Ba〔(Cox Niy Znz 1/3
(Nbw Ta1-w 2/3〕O3 (但し、0<x<1,0
<y<1,0<z<1,0<w<1,x+y+z=1)
にて表わされる複合ペロブスカイト型構造の酸化物から
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、高周波用として特に好適に用い
られる誘電体磁器組成物及びその製法に関するものであ
る。
【0002】
【背景技術】近年、マイクロ波やミリ波等の高周波領域
において、誘電体磁器は、誘電体共振器やMIC(高周
波集積回路)用誘電体基板等に広く利用されてきてい
る。ところで、この種の誘電体磁器には、a)比誘電率
(εr)が大きいこと、b)無負荷Qが大きいこと、
c)共振周波数の温度係数(τf)が小さいことが要請
され、このため、この全ての条件を満たす磁器組成とし
て、従来から、A(B1/3B’2/3 )O3 にて示される
複合ペロブスカイト型構造を有する酸化物が広く検討さ
れている。
【0003】例えば、特開昭62−87453号公報に
おいては、Ba(Zr,Zn,Ni,Ta,Nb)O系
組成において、無負荷Q=13000〜17700,ε
r=29.5〜32.0,τf=−2〜+8ppm/℃
の特性が実現され、また特開平2−95453号公報に
おいては、Ba(Zn,Mg,Ni,Ta,Nb)O系
組成において、無負荷Q=9500〜23000,εr
=25.4〜34.1,τf=−7.0〜+9.9pp
m/℃の特性が実現されており、高い無負荷Qを有し且
つ温度特性に優れた磁器材料として示されている。
【0004】また、そのような磁器材料の無負荷Q値の
より一層の向上を図るために、特開昭62−25200
8号公報においては、Ba(Co,Zn,Nb)O系組
成において、その焼結体に対して窒素雰囲気中でのアニ
ールを実施することが明らかにされ、更に特開平1−2
64559号公報においては、Ba(Mg,Zn,N
b,Ta)O系組成において、二段階の仮焼操作を採用
し、先ず、Bサイト原料を1250〜1400℃で仮焼
した後、Aサイト原料と混合せしめ、再び1100〜1
200℃で仮焼せしめる手法等が提案されている。
【0005】しかしながら、磁器組成に関し、前記した
特開昭62−87453号公報において、高い無負荷Q
を得るためには、1550℃というかなり高い焼成温度
を採用する必要がある問題があり、しかも大きなTa/
Nb比(モル比)を採用するものであるところから、T
aの使用量が必然的に多くなり、コスト的に不利なもの
であった。また、特開平2−95453号公報に開示の
磁器組成においては、1450〜1650℃という高温
焼成が必要とされており、この点において、コスト面に
問題を内在するものであった。
【0006】一方、製造プロセスに関し、更に高い無負
荷Qを実現するためには、上記した特開昭62−252
008号公報や特開平1−264559号公報等に示さ
れるような複雑なプロセスを必要とする場合が多く、そ
の生産性に問題を内在するものであった。
【0007】
【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、無負荷Qの値が充分に大きく、且つ温度特性に優れ
た誘電体磁器組成物を提供することにあり、また、その
ような誘電体磁器組成物を、複雑なプロセスを用いるこ
となく、経済的に有利に製造し得る手法を提供すること
にある。
【0008】
【解決手段】そして、本発明は、かかる課題解決のため
に、次の一般式: Ba〔(Cox Niy Znz 1/3 (Nbw Ta1-w 2/3 〕O3 (但し、0<x<1,0<y<1,0<z<1,0<w<1,x+y+z=1) にて表わされる複合ペロブスカイト型構造の酸化物から
なることを特徴とする誘電体磁器組成物を、その要旨と
するものである。
【0009】また、本発明は、次の一般式: Ba〔(Cox Niy Znz 1/3 (Nbw Ta1-w 2/3 〕O3 (但し、0<x<1,0<y<1,0<z<1,0<w<1,x+y+z=1) にて表わされる複合ペロブスカイト型構造の酸化物から
なる誘電体磁器組成物の製造に際し、かかる誘電体磁器
組成物を与える原料組成物の仮焼を、該原料組成物中に
含まれる、前記一般式におけるBa成分となる炭酸バリ
ウムが、仮焼物中に残存するようにして、行なうことを
特徴とする誘電体磁器組成物の製法をも、その要旨とす
るものである。
【0010】
【具体的構成】このように、本発明に従う誘電体磁器組
成物は、BaO,CoO,NiO,ZnO,Nb
2 5 ,Ta2 5 からなる複合ペロブスカイト型構造
のBa〔(Co,Ni,Zn)1/3 (Nb,T
a)2/3 〕O3 を主成分とするものであって、上記各成
分酸化物が固溶した形態のものであるが、それらのう
ち、Co,Ni,Zn(x,y,z)の割合は、それら
の合計量が1モルとなる(x+y+z=1)割合におい
て、0〜1モルの範囲内(但し、0モル及び1モルは含
まない)において、任意の値を採ることが出来るもので
ある。なお、好ましくは、0.1≦x≦0.8,0<y
≦0.7,0.2≦z≦0.8の範囲内において、x,
y,zの値が決定されることが望ましく、それによって
高い無負荷Q値や良好な温度特性を有利に付与すること
が出来る。
【0011】また、かかる磁器組成において、Nb
(w)及びTa(1−w)の割合にあっても、それらの
合計量が1モルとなる割合において、0〜1モルの範囲
内(但し0モル及び1モルは含まない)において、任意
の値を採ることが出来るが、特にwとしては、0.4以
上、更に好ましくは0.6以上とすることが、コスト上
昇を抑制するとの点からしても望ましい。
【0012】なお、かかる磁器組成は、大気中において
1400℃程度の焼成温度で充分に緻密化させることが
出来、以て優れた特性の誘電体磁器を得ることが出来
る、という特徴を有している。
【0013】ところで、かくの如き本発明における一般
式:Ba〔(Cox Niy Znz 1/3 (Nbw Ta
1-w 2/3 〕O3 にて表わされる複合ペロブスカイト型
構造の酸化物は、公知の如く、Ba,Co,Ni,Z
n,Nb及びTaの各酸化物、或いはそれらの酸化物を
与える化合物を原料として、それら成分を固溶せしめる
ことによって、複合ペロブスカイト型構造の酸化物とさ
れることとなるが、そのような酸化物からなる誘電体磁
器組成物の製造に際しては、従来から公知の手法が適宜
に採用され、例えば粉末成形法によれば、上記の各原料
成分の混合物を仮焼して得られる仮焼粉体に、必要に応
じて有機結合剤を加えて造粒し、そして所定形状に加圧
成形してから、焼成することによって、目的とする誘電
体磁器を得ることが出来る。
【0014】そして、本発明にあっては、かかる誘電体
磁器組成物の製造に際して、有利には、そのような誘電
体磁器組成物を与える原料組成物の仮焼が、該原料組成
物中に含まれる、前記一般式におけるBa成分となる炭
酸バリウムが、仮焼物中に残存するようにして行なわれ
ることとなる。換言すれば、この原料組成物の仮焼は、
仮焼後の生成物中に調合に用いられた原料たる炭酸バリ
ウムが、目的とする複合ペロブスカイトの生成に寄与せ
ずに、未反応のまま残存するような条件下において行な
われるものであって、具体的には、950℃までの仮焼
温度を採用して、そのような温度下に、1分以上、好ま
しくは1〜7時間程度保持することにより実施され、こ
れによって誘電体磁器の無負荷Q特性が更に向上せしめ
られることとなる。なお、あまりにも低い仮焼温度は、
実質的な仮焼を行ない得ず、原料組成物の緻密化が有効
に行ない難くなるところから、一般に、800℃を越え
る仮焼温度とすることが望ましい。
【0015】
【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変
更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解さ
れるべきである。
【0016】実施例 1 先ず、市販の炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、
酸化コバルト、五酸化ニオブ、五酸化タンタルの各粉末
を準備し、最終製品である誘電体磁器の組成が下記表1
に示されるような組成となるように、それぞれ秤量した
後、それらの原料成分を、ポリエチレン製ポット中にジ
ルコニア玉石及び純水と共に投入して、16時間の湿式
混合操作を施し、11種類の原料組成物を得た。そし
て、各原料組成物をそれぞれ乾燥させた後、アルミナ坩
堝中で、1100℃×4時間の仮焼を行ない、更にその
仮焼物を、ポリエチレン製ポット中でジルコニア玉石及
び純水と共に、16時間湿式粉砕せしめ、更に40メッ
シュの篩を通過させることにより、造粒を行なった。
【0017】次いで、かかる造粒された各粉体を、プレ
ス成形機を用いて面圧:1ton/cm2 にて、直径:
12mm、厚さ:約6mmの円板形状に成形し、更にそ
の得られた成形物を、大気中において、1400℃の温
度で、10時間焼成した。
【0018】かくして得られた円板状の各焼成体につい
て、その比誘電率(εr)、無負荷Q値、共振周波数の
温度係数(τf)を測定し、その結果を下記表1に併せ
て示した。なお、比誘電率(εr)と無負荷Qの値は、
それぞれ、公知の平行導体板型誘電体共振器法により測
定し、そのうちQ値は表1において3GHzの値で換算
してある。また、共振周波数の温度係数(τf)は、−
25〜+75℃の温度範囲における共振周波数の温度変
化から計算により求め、温度特性として表1に示した。
【0019】
【表1】
【0020】かかる表1の結果より明らかなように、所
定の割合(0<x,y,z,w<1)のBa,Co,N
i,Zn,Nb,Taを含有せしめた場合(試料No.
2〜10)にあっては、優れた比誘電率及び無負荷Qを
具備した、温度特性(τf)に優れた誘電体磁器が得ら
れるが、試料No.1やNo.11の如く、CoやTa
が存在しない場合(x=0,w=1)にあっては、無負
荷Qの値が低くなっている。
【0021】実施例 2 実施例1と同様に、市販の炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸
化ニッケル、酸化コバルト、五酸化ニオブ、五酸化タン
タルの各粉末を準備し、最終製品である誘電体磁器の組
成が下記表2に示されるような組成となるように、それ
ぞれ秤量した後、それらの原料成分を、ポリエチレン製
ポット中にジルコニア玉石及び純水と共に投入して、1
6時間の湿式混合操作を施し、7種類の原料組成物を得
た。そして、各原料組成物を乾燥させた後、アルミナ坩
堝中で、下記表2に示される仮焼温度を採用して、4時
間の仮焼を行ない、更にその仮焼物を、ポリエチレン製
ポット中で、ジルコニア玉石及び純水と共に、16時間
湿式粉砕せしめ、更に40メッシュの篩を通過させるこ
とにより、造粒を行なった。
【0022】次いで、かかる造粒された各粉体をプレス
成形機を用いて、面圧:1ton/cm2 にて、直径:
12mm、厚さ:約6mmの円板形状に成形し、更にそ
の得られた成形物を、大気中において、1400℃の温
度で、10時間焼成した。
【0023】かくして得られた円板状の各種の焼成体に
ついて、その比誘電率(εr)、無負荷Q値、共振周波
数の温度係数(τf)を、実施例1と同様にして測定
し、その結果を、下記表2に併わせ示した。また、試料
No.12において得られた、840℃仮焼物のX線回
折チャートを、図1に、そしてその部分拡大図を図2に
示した。
【0024】
【表2】
【0025】かかる表2の結果より明らかなように、1
100℃の仮焼温度を採用した試料No.3及び9の無
負荷Q値に対して、仮焼温度が950℃以下の試料N
o.12〜18のものにあっては、より大きな無負荷Q
値を有するものであることを認めた。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従って、所定のBa〔(Co,Ni,Zn)1/3 (N
b,Ta)2/3 〕O3 系の複合ペロブスカイト型構造の
酸化物を用いることにより、1400℃程度の焼成温度
で、充分高い無負荷Q値を有し、且つ温度特性も優れた
誘電体磁器を製造することが出来ることとなったのであ
り、また950℃以下の仮焼温度を採用することによっ
て、複雑なプロセスを用いることなく、更に無負荷Q値
を改善した誘電体磁器を製造し得ることとなったのであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2において試料No.12として得られ
た、840℃仮焼物のX線回折チャートを示す図であ
る。
【図2】図1に示されるX線回折チャートの部分拡大図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】実施例 1 先ず、市販の炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、
酸化コバルト、五酸化ニオブ、五酸化タンタルの各粉末
を準備し、最終製品である誘電体磁器の組成が下記表1
に示されるような組成となるように、それぞれ秤量した
後、それらの原料成分を、ポリエチレン製ポット中にジ
ルコニア玉石及び純水と共に投入して、16時間の湿式
混合操作を施し、14種類の原料組成物を得た。そし
て、各原料組成物をそれぞれ乾燥させた後、アルミナ坩
堝中で、1100℃×4時間の仮焼を行ない、更にその
仮焼物を、ポリエチレン製ポット中でジルコニア玉石及
び純水と共に、16時間湿式粉砕せしめ、更に40メッ
シュの篩を通過させることにより、造粒を行なった。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【表1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】かかる表1の結果より明らかなように、所
定の割合(0<x,y,z,w<1)のBa,Co,N
i,Zn,Nb,Taを含有せしめた場合(試料No.
2〜13)にあっては、優れた比誘電率及び無負荷Qを
具備した、温度特性(τf)に優れた誘電体磁器が得ら
れるが、試料No.1やNo.14の如く、CoやTa
が存在しない場合(x=0,w=1)にあっては、無負
荷Qの値が低くなっている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】かくして得られた円板状の各種の焼成体に
ついて、その比誘電率(εr)、無負荷Q値、共振周波
数の温度係数(τf)を、実施例1と同様にして測定
し、その結果を、下記表2に併わせ示した。また、試料
No.15において得られた、840℃仮焼物のX線回
折チャートを、図1に、そしてその部分拡大図を図2に
示した。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】
【表2】
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】かかる表2の結果より明らかなように、1
100℃の仮焼温度を採用した試料No.3及び11
無負荷Q値に対して、仮焼温度が950℃以下の試料N
o.1521のものにあっては、より大きな無負荷Q
値を有するものであることを認めた。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2において試料No.15として得られ
た、840℃仮焼物のX線回折チャートを示す図であ
る。
【図2】図1に示されるX線回折チャートの部分拡大図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式: Ba〔(Cox Niy Znz 1/3 (Nbw Ta1-w 2/3 〕O3 (但し、0<x<1,0<y<1,0<z<1,0<w<1,x+y+z=1) にて表わされる複合ペロブスカイト型構造の酸化物から
    なることを特徴とする誘電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】 一般式: Ba〔(Cox Niy Znz 1/3 (Nbw Ta1-w 2/3 〕O3 (但し、0<x<1,0<y<1,0<z<1,0<w<1,x+y+z=1) にて表わされる複合ペロブスカイト型構造の酸化物から
    なる誘電体磁器組成物の製造に際し、かかる誘電体磁器
    組成物を与える原料組成物の仮焼を、該原料組成物中に
    含まれる、前記一般式におけるBa成分となる炭酸バリ
    ウムが、仮焼物中に残存するようにして、行なうことを
    特徴とする誘電体磁器組成物の製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111116197A (zh) * 2020-01-03 2020-05-08 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种铌酸钡体系微波介质陶瓷材料及其制备方法与应用

Cited By (2)

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CN111116197A (zh) * 2020-01-03 2020-05-08 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种铌酸钡体系微波介质陶瓷材料及其制备方法与应用
CN111116197B (zh) * 2020-01-03 2022-05-27 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种铌酸钡体系微波介质陶瓷材料及其制备方法与应用

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