JPH06199567A - 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

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JPH06199567A
JPH06199567A JP4360058A JP36005892A JPH06199567A JP H06199567 A JPH06199567 A JP H06199567A JP 4360058 A JP4360058 A JP 4360058A JP 36005892 A JP36005892 A JP 36005892A JP H06199567 A JPH06199567 A JP H06199567A
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JP
Japan
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porcelain composition
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catio
zero
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Pending
Application number
JP4360058A
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English (en)
Inventor
Muneomi Katou
宗臣 加藤
Hirobumi Ozeki
博文 尾関
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Priority to DE69311768T priority patent/DE69311768T2/de
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Qu(無負荷Q)及びεr (比誘電率)を実
用的な特性範囲に維持しつつ、共振周波数の温度係数
(τf)をゼロに近づける、又はゼロを中心としてプラ
ス側とマイナス側の所望の値に任意に且つ安定して制御
し得ることができるマイクロ波誘電体磁器組成物を提供
する。 【構成】 本磁器組成物は、xMgTiO3 ・(1−
x)CaTiO3 〔但し、0.93≦x≦0.95〕で
示される組成を主成分とし、これに上記xMgTiO3
・(1−x)CaTiO3 100重量部に対して3〜1
2重量部のAl2 3 が添加含有される。Al2 3
加量が3〜9重量%であり、且つ焼成温度が1300〜
1375℃である場合は、Qu(6GHz)が3360
〜3730、εr が18.4〜20.6、τfが−2.
2〜+2.6ppm/℃、焼結密度が3.57〜3.8
2g/cm3 である。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、無負荷Q(以下、単
にQuという。)を高い値で維持しつつ、共振周波数の
温度係数(以下、単にτfという。)をゼロに近づける
ことができ、更にAl2 3 の添加量を加減することに
よって、τfをゼロを中心としてプラス側とマイナス側
に任意に制御し得ることができるマイクロ波誘電体磁器
組成物に関するものである。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】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。)は、使用周波数が高周波
となるに従って誘電損失が大きくなる傾向にあるので、
マイクロ周波数領域でQuの大きな誘電体磁器組成物が
望まれている。従来の誘電体磁器材料としては、結晶構
造がペロブスカイト相とイルメナイト相との2相を含む
誘電体磁器組成物(特開平2−129065号公報)、
MgTiO3 とTiO2 に所定量のCaTiO3 を含有
した誘電体磁器組成物(特開昭52−118599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、前者の誘電体
磁器組成物ではNd2 3 、La2 3 、PbO、Zn
O等の他成分が多く含まれる上、Quも必ずしも大きな
値とは言えない。後者の誘電体磁器組成物では、TiO
2 を必須成分として含み、CaTiO3 の混合量が3〜
10重量%の範囲においてはτfが+87〜−100と
大きく変化し、0付近の小さな値には調整が困難等の問
題があった。
【0004】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、Al2 3 の添加量を加減することによって、Qu
及び比誘電率(以下、単にεr という。)を実用的な特
性範囲に維持しつつ、τfをゼロに近づける又はゼロを
中心としてプラス側とマイナス側の所望の値に任意に且
つ安定して制御し得ることができる誘電体磁器組成物を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、誘電体磁
器組成物において、高いQu及びεr を維持しつつ、τ
fをゼロに近づけることができる組成について種々検討
した結果、Al2 3の添加量を加減することによりこ
れを達成できることを見出して、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、x
MgTiO3 ・(1−x)CaTiO3 〔但し、0.9
3≦x≦0.95〕で示される組成を主成分とし、これ
に上記xMgTiO3 ・(1−x)CaTiO3 100
重量部に対して3〜12重量部のAl2 3 が添加含有
されたことを特徴とする。上記xが0.93より小さい
と、τfが大きな正の値をとるとともに、Quが小さく
なり、逆に0.95を越えるとτfが大きな負の値をと
り、好ましくないからである。
【0006】Al2 3 の添加量が多くなるほど、Qu
は大きくなる傾向にあり(図1)、εr 、τf及び焼結
密度は下がる傾向にある(図2〜4)。特に、上記Al
2 3 の添加量が3〜9重量%であり、且つ焼成温度が
1300〜1375℃である場合は、表1及び図1〜4
に示すように、Quが3360〜3730、εr が1
8.4〜20.6、τfが−2.2〜+2.6ppm/
℃、焼結密度が3.57〜3.82g/cm3 であり、
広い温度範囲にて焼成しても高品質なものを安定して確
保できる。特に、τfは、その変動が極めて小さく(即
ち、−2〜+3ppm/℃に集中している。)、しか
も、いずれも0近辺の値を示す。以上より、Al2 3
の添加量(3〜9重量%)及び上記適正な温度範囲(1
300〜1375℃)において、これらの性能に優れ且
つそのバランスのとれたものとなるとともに、安定した
品質のものとなる。
【0007】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。MgO粉末(純度;99.4%)、CaO成分とし
てのCaCO3 粉末(純度;99%)、TiO2 粉末
(純度;99.98%)、Al2 3 粉末(純度;9
9.9%)を出発原料として、表1及び2に示すよう
に、組成式xMgTiO3・(1−x)CaTiO3
y重量%Al2 3 〔xMgTiO3 ・(1−x)Ca
TiO3 100重量部に対してAl2 3 y重量部を意
味する。〕の各xとyが変化した組成になるように、所
定量(全量として約500g)を秤量、混合した。尚、
表1はCaTiO3 (1−x)の添加量(構成量)を変
化させたもの、表2はAl2 3 の添加量を変化させた
ものである。
【0008】
【表1】
【0009】
【表2】
【0010】その後、ミキサーで乾式による混合(20
〜30分)及び一次粉砕を施した後、大気雰囲気中にて
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(29g)と水(300〜
400g)を加え、20mmφのアルミナボールで、9
0rpm、23時間粉砕した。その後、真空凍結乾燥
(約0.4Torr、40〜50℃、約20時間)によ
り造粒し、この造粒された原料を用いて1トン/cm2
のプレス圧で19mmφ×11mmt(厚さ)の円柱状
に成形した。
【0011】次に、この成形体を大気中、500℃、3
時間にて脱脂し、その後、1250〜1425℃の範囲
の所定温度で、4時間焼成し、最後に両端面を約16
mφ×mmt(厚さ)の円柱状に研磨して、誘電体試
料(表1のNo.1〜12及び表2のNo.1〜24)
とした。そして、各試料につき、平行導体板型誘電体円
柱共振器法(TE011 MODE)等により、Qu、εr
及びτf、更に、焼結密度をアルキメデス法により測定
した。尚、このτf は20℃〜80℃の温度領域で測定
し、τf =〔(f(80 ℃)−f(20 ℃)〕/〔f(20
℃) ×ΔT〕で算出した。このΔTは80℃−20℃=
60℃である。これらの結果を表1、表2及び図1〜8
に示す。尚、Qu測定に供した共振周波数は5.7〜
6.3GHzである。表1及び表2中のQu値は、6G
Hzに換算した値である。また、Al2 3 添加量と焼
結体平均粒径との関係を図9に、焼成温度と焼結体平均
粒径との関係を図10に示す。更に、一例として、0.
94MgTiO3 ・0.06CaTiO3 ・3〜12重
量%Al2 3 の場合のX線回折の結果を図13(13
50℃で4時間焼成)に示す。
【0012】これらの結果によれば、xMgTiO3
(1−x)CaTiO3 の(1−x)が大きいとQu値
は小さくなる傾向にあるが、逆にτfとεr はプラス側
に大きくなる傾向がある。尚、焼結密度は、焼成温度が
高いほど大きくなる傾向にある。Al2 3 の添加量が
多くなるほど、Quは大きくなる傾向にあり、εr 、τ
f及び焼結密度は下がる傾向にある。そして、焼成温度
が1275℃の場合には、Qu、εr 及び焼結密度が小
さい傾向にあるとともに、そのバラツキが大きいが、1
300〜1375℃では、大変安定した性能を示す。ま
た、Al2 3 添加量が3〜9重量%で且つ焼成温度が
1300〜1375℃の場合では、前述のように、Qu
が3360〜3730、εr が18.4〜20.6、τ
fが−2.2〜+2.6ppm/℃、焼結密度が3.5
68〜3.816g/cm3 となり、大変バランスのと
れた性能、物性を示す。以上より、Al2 3 の適度な
添加は、εr を維持しつつ、Quの性能を向上させ、更
にτfの調整に適する。特に、τfに関して言えば、A
2 3 の添加量及び焼成温度に対する変化率が低いた
め0ppm/℃付近の小さな値を調節し易い。
【0013】また、図10に示すように、焼成温度の上
昇とともに焼結体中の結晶粒子の粒子径が大きくなり
(1300℃;1.61μm、1350℃;2.19μ
m、1400℃;4.46μm、いずれもIntercept 法
により測定)、一方、図9に示すように、Al2 3
加量の増加とともに同粒子径は小さくなった(3重量
%;3.97、6重量%;3.76、12重量%;2.
19)。更に、図11に6重量%Al2 3 を添加した
組成物(1350℃、4時間焼成)の電子顕微鏡写真
(1000倍)を白黒複写して結晶の構造を説明した図
を、図12に12重量%Al2 3 を添加した組成物
(1350℃、4時間焼成)の電子顕微鏡写真(100
0倍)を白黒複写して結晶の構造を説明した図を示し、
これらの図によれば、いずれも、ほぼ均一な粒径分布を
示している。また、破断面組織は3〜12重量%のAl
2 3 添加系でいずれも粒内破壊を示した。
【0014】更に、図13に示すX線回折ピークの有無
による分析方法によれば、本発明品の構造は、MgTi
3 (○)とCaTiO3 (●)を含み、他のピークと
してはMgTi2 5 (△)があり、Al2 3 との反
応生成物を含んでいないことを示している。
【0015】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
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、CaOとなる原料も上記CaC
3 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。他の酸化物についても同様に、加熱によ
り酸化物となる他種化合物を用いることができる。
【0016】
【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及びεr を実用的な(高い)特性範囲に維持
しつつ、Al2 3 の添加量を加減することによって、
τfをゼロに近づける、又はゼロを中心としてプラス側
とマイナス側の所望の値に任意に制御し得ることができ
るとともに、τfを0付近に安定して調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各焼成温度により焼成されて製造された〔0.
94MgTiO3 ・0.06CaTiO3 +(0〜1
2)Al2 3 重量%〕磁器組成物において、Al2
3量とQuとの関係を示すグラフである。
【図2】図1にて示す磁器組成物において、(0〜12
重量%)Al2 3 量とεr との関係を示すグラフであ
る。
【図3】図1にて示す磁器組成物において、(0〜12
重量%)Al2 3 量とτfとの関係を示すグラフであ
る。
【図4】図1にて示す磁器組成物において、(3〜12
重量%)Al2 3 量と焼結密度との関係を示すグラフ
である。
【図5】〔0.94MgTiO3 ・0.06CaTiO
3 +(3〜12)重量%Al2 3 〕磁器組成物におい
て、焼成温度とQuとの関係を示すグラフである。
【図6】図5にて示す磁器組成物において、焼成温度と
εr との関係を示すグラフである。
【図7】図5にて示す磁器組成物において、焼成温度と
τfとの関係を示すグラフである。
【図8】図5にて示す磁器組成物において、焼成温度と
焼結密度との関係を示すグラフである。
【図9】1350℃で焼成されて製造された〔0.94
MgTiO3 ・0.06CaTiO3 +(3〜12)A
2 3 重量%〕磁器組成物において、Al2 3 量と
焼結体の平均粒径との関係を示すグラフである。
【図10】〔0.94MgTiO3 ・0.06CaTi
3 +12重量%Al2 3 〕磁器組成物において、焼
成温度と焼結体の平均粒径との関係を示すグラフであ
る。
【図11】〔0.94MgTiO3 ・0.06CaTi
3 +6重量%Al2 3 〕磁器組成物の結晶の構造を
示す電子顕微鏡写真図(1000倍)である。
【図12】〔0.94MgTiO3 ・0.06CaTi
3 +12重量%Al2 3 〕磁器組成物のの結晶の構
造を示す電子顕微鏡写真図(1000倍)である。
【図13】〔0.94MgTiO3 ・0.06CaTi
3 +3、6、9又は12重量%Al2 3 〕磁器組成
物のX線回折結果を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 xMgTiO3 ・(1−x)CaTiO
    3 〔但し、0.93≦x≦0.95〕で示される組成を
    主成分とし、これに上記xMgTiO3 ・(1−x)C
    aTiO3 100重量部に対して3〜12重量部のAl
    2 3 が添加含有されたことを特徴とするマイクロ波誘
    電体磁器組成物。
JP4360058A 1992-08-03 1992-12-30 マイクロ波誘電体磁器組成物 Pending JPH06199567A (ja)

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JP4360058A JPH06199567A (ja) 1992-12-30 1992-12-30 マイクロ波誘電体磁器組成物
US08/101,252 US5340784A (en) 1992-08-03 1993-08-02 Microwave dielectric ceramic composition
DE69311768T DE69311768T2 (de) 1992-08-03 1993-08-03 Dielektrische keramische Zusammensetzung für Mikrowellen
EP93112424A EP0582274B1 (en) 1992-08-03 1993-08-03 Microwave dielectric ceramic composition

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100349006B1 (ko) * 2000-06-22 2002-08-17 주식회사 어드밴택 마이크로파용 유전체 재료

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