JPH0625024B2 - 誘電体磁器の製造方法 - Google Patents

誘電体磁器の製造方法

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JPH0625024B2
JPH0625024B2 JP1136677A JP13667789A JPH0625024B2 JP H0625024 B2 JPH0625024 B2 JP H0625024B2 JP 1136677 A JP1136677 A JP 1136677A JP 13667789 A JP13667789 A JP 13667789A JP H0625024 B2 JPH0625024 B2 JP H0625024B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘電体磁器の製造方法に関し、特に組成の変
更を行わないでも温度特性制御が可能である、高周波用
として好適な誘電体磁器の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に誘電体磁器の温度特性の制御は、その組成すなわ
ち成分元素の種類や含有率を変えることにより行なわれ
ている。特にマイクロ波帯で用いる誘電帯磁器では、比
誘電率および無負荷Qが高く、共振周波数の温度特性が
優れていることが要求される。このような要求を満す誘
電体磁器の組成とてしては、例えば複合ペロブスカイト
型の結晶構造を有するBa(Zn,Ni)1/3(Ta,Nb)2/3O3系の磁
器が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
この組成の磁器では、温度特性を改善するためにZnイオ
ンの一部がNiイオンで置換されているが、この置換は比
誘電率と無負荷Qを低下させるように作用する。これを
補償するためTaイオンの一部がNbイオンで置換され比誘
電率の改善が図られているが、これにより温度特性と無
負荷Qが悪化する。このように組成を変更させるだけで
は、要求されるすべての特性を向上させることができな
いばかりでなく、組成変更を行うたびに製造前に製造装
置の洗浄を十分に実施する必要が生じる等の問題があっ
た。
本発明の目的は、上記のような問題点を解消し、誘電体
磁器の組成変更を行なわずに、所望の特性を得ることの
できる誘電体磁器の製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するものとして、 一般式(I): Baxy1-x-yzw (I) 〔ここで、AはMg,Zn,Ni及びCoから選ばれる少なくと
も1種であり、BはTa及びNbから選ばれる少なくとも1
種であり、x,yおよびzは、それぞれ0.48≦x≦
0.52、0.15≦y≦0.19、及び0.00025 ≦z
≦0.05で表わされる数であり、wはBa,A及びBの
陽イオンおよびFの陰イオンの合計の電荷を中和し、該
磁器全体として電気的に中性となる数である〕 で表わされる組成を有する複合ペロブスカイト型結晶構
造を有する誘電体磁器を、該組成に応じて混合された原
料粉末を仮焼し、該仮焼物を粉砕し、整粒後成形して得
られた成形体を熱処理することにより製造する方法にお
いて、 前記熱処理工程が、前記成形体を100 〜1600℃/分の速
度で1500〜1700℃の温度まで昇温後、該温度に1分間以
上保持する第一熱処理工程と、 該第一熱処理工程を経た製品を1200〜1600℃で10分間
以上保持する第二熱処理工程とからなることを特徴とす
る誘電体磁器の製造方法を提供するものである。
本発明の方法において、第一熱処理工程である急速温度
焼成工程は100 〜1600℃/分の昇温速度で加熱する必要
があり、更に望ましくは300 〜1600℃/分がよい。該昇
温速度が 100℃/分未満であると、得られる誘電体磁器
の焼結密度が不十分であり、1600℃/分を超えると該誘
電体磁器の組織が脆弱となる。
該昇温後の保持温度は1500〜1700℃、望ましくは1550〜
1650℃が好適であり、1500℃未満では該誘電体磁器の焼
結密度が十分に高まらず、一方1700℃を超えると却っ
て、組織的に脆弱となりやすい。該急速昇温度の保持時
間は1分間以上、好ましくは2分〜4時間であるが、保
持温度が高い場合はより短時間、低い場合はより長時間
保持すればよい。
該第一熱処理工程を行ったあと、そのまま次の焼成工程
である第二熱処理工程に継続して供してもよいし、一旦
室温まで冷却した後改めて第二熱処理工程に供してもよ
い。
該第二熱処理工程は焼成温度が1200〜1600℃、好ましく
は1400〜1500℃で行われる。焼成時間は10分間以上あれ
ばよく、通常10〜50時間である。該焼成温度が1200℃未
満であると得られる誘電体磁器の温度特性(τ)が十
分に改善されず、1600℃を超えると、成分の蒸発が活発
となり組成的変化を起し易い。この第二熱処理工程を行
うために、所定温度まで昇温する場合、昇温速度には特
に制約はない。
本発明の方法においては、上記第二熱処理工程における
焼成温度及び保持時間を制御することにより、同一組成
でありながら、誘電体特性、即ち無負荷Q、比誘電率及
び共振周波数の温度特性を調節することができる。
上記の二つの熱処理工程を行う際の雰囲気は特に限定さ
れず、酸化雰囲気、還元雰囲気、不活性雰囲気のいずれ
でも差し支えない。また、焼結を促進させるための助
剤、例えば、マンガン、リチウム、あるいは、微量の置
換元素として、アンチモン、ジルコニウム、チタン、バ
ナジウム等の金属元素、あるいは塩素等陰イオンなどを
添加しても、本発明の方法にとって何ら差し支えない。
本発明の方法は、一般式(I): Baxy1-x-yzw (I) 〔ここで、AはMg,Zn,Ni及びCoから選ばれる少なくと
も1種であり、BはTa及びNbから選ばれる少なくとも1
種であり、x,yおよびzは、それぞれ0.48≦x≦
0.52、0.15≦y≦0.19、及び0.00025 ≦x
≦0.05で表わされる数であり、wはBa,A及びBの
陽イオンおよびFの陰イオンの合計の電荷を中和し、該
磁器全体として電気的に中性となる数である〕 で表わされる組成を有する複合ペロブスカイト型結晶構
造を有する誘電体磁器を与える。
一般式(I)において、xは0.48≦x≦0.52、
望ましくは0.49≦x≦0.51の数であり、yは
0.15≦y≦0.19、望ましくは0.16≦y≦
0.18の数であり、zは0.00025 ≦x≦0.05、望
ましくは0.0005≦z≦0.01の数である。wはBa,A
およびBの陽イオンおよびFの陰イオンの合計の電荷を
中和し、一般式(I)で表される磁器全体として電気的
に中性となる数であり、wの値はx,yの値が(AがCo
を含む場合にはその原子価も)決まると自動的に定ま
る。wは、通常1.49〜1.51の範囲の数である。
本発明の方法により、一般式(I)で表される複合ペロ
ブスカイト型結晶構造を有する誘導体磁器を製造するに
は、目的組成に応じて構成金属成分の原料粉末を秤量
し、所要の割合に混合、乾燥の後、粉砕後、本発明の方
法に供すればよい。このとき、通常行われるように、必
要に応じ、成分の蒸発性の難易を考慮して原料粉末の配
合を行えばよい。
高周波用誘電体磁器には、一般に比誘電率が24以上、
無負荷Qが6000以上のものが望まれるが、本発明の方法
により得られる、一般式(I)の前記磁器はかかる要求
特性を備えたものとして得られる。
〔作用〕
本発明の方法における第一熱処理工程である急速昇温焼
成は一般式(I)で表されるフッ素を含む誘電体磁器の
組織緻密化に効果があり、その際に存在するフッ素成分
も焼成を促進する作用を示すため両者の相乗作用により
一層の緻密化が達成される。次の第二熱処理工程での焼
成によって、更に組織の秩序配列性を高められる結果、
比誘電率を十分な値に維持しつつ、無負荷Qと温度特性
(τ)とを向上させることができるものと推測され
る。
〔実施例〕 純度99.9重量%以上の炭酸バリウム、酸化マグネシ
ウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化タ
ンタル、酸化ニオブ、フッ化バリウムおよびフッ化マグ
ネシウムから所要粉末を選び、第1表に示す7種の組成
で配合した配合物試料No.1〜48(No.1〜36が実施
例、No.37〜48が比較例)を各々純水とともにボー
ルミル用ポットに入れ、樹脂コーティングしたボールを
用いて16時間湿式混合した。
得られた混合物をポットから取り出し、150℃で3時
間乾燥した後、酸素中において1000℃で2時間仮焼を行
った。仮焼後、粉砕し、42メッシュの篩を通して整粒
した。得られた粉末を金型を用いて圧力500kg/cm
で直径10mm、厚さ約5mmの円板状に一次成形した後、
圧力2000kg/cmで静水圧プレスによって圧縮い、加圧
成形体とした。次にこれらの成形体を酸素雰囲気下で、
第2表に示す熱処理条件でそれぞれ処理し、誘電体磁器
を得た。得られた誘電体磁器の組成および比誘電率(δ
)、無負荷Q(Q)、および共振周波数の温度計数
(τ)の測定結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように、本発明の実施例である試料
No.1〜36ではεやQを高く維持したまま、同一
組成の誘電体磁器の温度係数(τ)を変化させること
ができる。
また、実施例である試料No.35〜36と、比較例であ
る試料No.37〜38とを比較すると、本発明の方法に
より得られるフッ素を含む誘電体磁器は、微量のフッ素
を含む以外は、ほぼ同一の組成であり、同一の熱処理工
程を経た誘電体磁器よりも、高い、εやQを有する
ことがわかる。
試料No.5の誘電体磁器を粉砕し、得られた粉末をX線
回析に供したところ、第1図に示すX線回折図が得られ
た。図中の指数付けした回折線は、六方晶の規則型ぺロ
ブスカイト型結晶構造に由来するものであり、それ以外
の結晶構造に由来する回折線はたかだか、主相の最強回
折線(110) と(102) の10/100以下であり、実質的に複
合ペロブスカイト構造であった。試料No.1〜38の誘
電体磁器も同様に実質的に複合ペロブスカイト型結晶構
造を有することが確認された。
〔発明の効果〕
本発明の製造方法によれば、同一の組成でありながら熱
処理の条件のみ変えることにより、誘電体特性、即ち無
負荷Q、比誘電率及び共振周波数の温度特性(τ)を
調節することができる。さらには、比誘電率に影響を与
えずに無負荷Qと温度特性(τ)とを向上させたり、
あるいは比誘電率および無負荷Qを高く維持したまま温
度特性を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の方法で得られた誘電体磁器のX線回折
図を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I): Baxy1-x-yzw (I) 〔ここで、AはMg,Zn,Ni及びCoから選ばれる少なくと
    も1種であり、BはTa及びNbから選ばれる少なくとも1
    種であり、x,yおよびzは、それぞれ0.48≦x≦
    0.52、0.15≦y≦0.19、及び0.00025 ≦z
    ≦0.05で表わされる数であり、wはBa,A及びBの
    陽イオンおよびFの陰イオンの合計の電荷を中和し、該
    磁器全体として電気的に中性となる数である〕 で表わされる組成を有する複合ペロブスカイト型結晶構
    造を有する誘電体磁器を、該組成に応じて混合された原
    料粉末を仮焼し、該仮焼物を粉砕し、整粒後成形して得
    られた成形体を熱処理することにより製造する方法にお
    いて、 前記熱処理工程が、前記成形体を100 〜1600℃/分の速
    度で1500〜1700℃の温度まで昇温後、該温度に1分間以
    上保持する第一熱処理工程と、 該第一熱処理工程を経た製品を1200〜1600℃で10分間
    以上保持する第二熱処理工程とからなることを特徴とす
    る誘電体磁器の製造方法。
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