JPH07201224A - 誘電体磁器組成物及び積層型誘電体部品 - Google Patents
誘電体磁器組成物及び積層型誘電体部品Info
- Publication number
- JPH07201224A JPH07201224A JP5335864A JP33586493A JPH07201224A JP H07201224 A JPH07201224 A JP H07201224A JP 5335864 A JP5335864 A JP 5335864A JP 33586493 A JP33586493 A JP 33586493A JP H07201224 A JPH07201224 A JP H07201224A
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- JP
- Japan
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- dielectric
- ceramic composition
- laminated
- fired
- oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、共振周波
数の温度係数が小さく、そして低温焼成可能なマイクロ
波領域で使用される誘電体磁器組成物を提供することを
目的とする。 【構成】 酸化ビスマス、酸化カルシウム及び酸化ニオ
ブを主成分とし、酸素雰囲気中で焼成して誘電体磁器組
成物を得る。
数の温度係数が小さく、そして低温焼成可能なマイクロ
波領域で使用される誘電体磁器組成物を提供することを
目的とする。 【構成】 酸化ビスマス、酸化カルシウム及び酸化ニオ
ブを主成分とし、酸素雰囲気中で焼成して誘電体磁器組
成物を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波やミリ波等の
高周波領域で使用される誘電体磁器組成物及び積層型誘
電体部品に関するものである。
高周波領域で使用される誘電体磁器組成物及び積層型誘
電体部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車電話、携帯電話、衛星放送
等、マイクロ波領域の電磁波を利用する通信の増加に伴
い、機器や機器を構成する例えばフィルタ素子や共振器
等の誘電体部品の小型化が求められている。このような
誘電体部品を小型化するには、比誘電率が高く、マイク
ロ波領域で低損失であること、すなわち無負荷Ｑ値が高
いこと、及び共振周波数の温度変化が小さいこと、すな
わち誘電率の温度変化が小さいことが重要となる。
等、マイクロ波領域の電磁波を利用する通信の増加に伴
い、機器や機器を構成する例えばフィルタ素子や共振器
等の誘電体部品の小型化が求められている。このような
誘電体部品を小型化するには、比誘電率が高く、マイク
ロ波領域で低損失であること、すなわち無負荷Ｑ値が高
いこと、及び共振周波数の温度変化が小さいこと、すな
わち誘電率の温度変化が小さいことが重要となる。
【０００３】一方、導体と誘電体磁器組成物を積層構造
にすることによって、共振器等の部品を小型化、高機能
化しようとする試みが行われている。しかし、マイクロ
波のような高周波領域で使用する場合、高い導電率を持
つ導体が必要で、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇあるいはそれらの合
金を使用する必要がある。しかも、積層構造にする場合
には、誘電体材料と導体の金属とを同時に焼成する必要
があるため、導体金属が融解せず、かつ酸化しない焼成
条件、すなわち１０５０℃以下の低温で緻密に焼結する
誘電体磁器組成物が必要となる。
にすることによって、共振器等の部品を小型化、高機能
化しようとする試みが行われている。しかし、マイクロ
波のような高周波領域で使用する場合、高い導電率を持
つ導体が必要で、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇあるいはそれらの合
金を使用する必要がある。しかも、積層構造にする場合
には、誘電体材料と導体の金属とを同時に焼成する必要
があるため、導体金属が融解せず、かつ酸化しない焼成
条件、すなわち１０５０℃以下の低温で緻密に焼結する
誘電体磁器組成物が必要となる。
【０００４】無負荷Ｑ値の高い材料としては、ＢａＯ−
ＴｉＯ2−Ｓｍ2Ｏ3系が特開昭５７−１５３０９号公報
に開示されている。この誘電体材料は８０程度の比誘電
率と、２〜４ＧＨｚで２０００〜３０００程度の高い無
負荷Ｑ値及び−４００〜４００ｐｐｍ／℃程度の共振周
波数の温度係数を有している。しかし焼成温度が１３０
０℃程度と高いため高導電率電極と同時焼成ができず、
積層構造の誘電体部品には供することができなかった。
また低温で焼成できる材料としては、Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ
−Ｎｂ2Ｏ5系が特開平４−２８５０４６号公報に開示さ
れている。この誘電体材料は８５０〜１０００℃で焼結
し、８０以上の比誘電率と、２〜４ＧＨｚで１００以上
の無負荷Ｑ値及び−１５０ｐｐｍ／℃以上の共振周波数
の温度係数を有している。しかし無負荷Ｑ値は低くマイ
クロ波領域で使用する誘電体材料としては実用的ではな
かった。
ＴｉＯ2−Ｓｍ2Ｏ3系が特開昭５７−１５３０９号公報
に開示されている。この誘電体材料は８０程度の比誘電
率と、２〜４ＧＨｚで２０００〜３０００程度の高い無
負荷Ｑ値及び−４００〜４００ｐｐｍ／℃程度の共振周
波数の温度係数を有している。しかし焼成温度が１３０
０℃程度と高いため高導電率電極と同時焼成ができず、
積層構造の誘電体部品には供することができなかった。
また低温で焼成できる材料としては、Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ
−Ｎｂ2Ｏ5系が特開平４−２８５０４６号公報に開示さ
れている。この誘電体材料は８５０〜１０００℃で焼結
し、８０以上の比誘電率と、２〜４ＧＨｚで１００以上
の無負荷Ｑ値及び−１５０ｐｐｍ／℃以上の共振周波数
の温度係数を有している。しかし無負荷Ｑ値は低くマイ
クロ波領域で使用する誘電体材料としては実用的ではな
かった。
【０００５】前記のような問題点を解決する誘電体材料
として、ＢｉＯ3/2−ＣａＯ−ＮｂＯ5/2系が特開平５−
２２５８２６号公報に開示されている。この誘電体材料
は比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、共振周波数の温度
係数が小さく、その上低温焼結が可能な誘電体磁器組成
物として提供されたものである。
として、ＢｉＯ3/2−ＣａＯ−ＮｂＯ5/2系が特開平５−
２２５８２６号公報に開示されている。この誘電体材料
は比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、共振周波数の温度
係数が小さく、その上低温焼結が可能な誘電体磁器組成
物として提供されたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの従来
の誘電体材料は、空気中または窒素中での焼成では焼結
密度が十分に高くならず、無負荷Ｑ値等の特性ばらつき
が大きいという課題があった。
の誘電体材料は、空気中または窒素中での焼成では焼結
密度が十分に高くならず、無負荷Ｑ値等の特性ばらつき
が大きいという課題があった。
【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、共振周波数の温
度係数が小さく、その上緻密に低温焼結する誘電体磁器
組成物を提供することを目的とするものである。
で、比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、共振周波数の温
度係数が小さく、その上緻密に低温焼結する誘電体磁器
組成物を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の誘電体磁器組成物は、酸化ビスマス、酸化
カルシウム及び酸化ニオブを主成分とし、酸素雰囲気中
で焼成したものである。
に、本発明の誘電体磁器組成物は、酸化ビスマス、酸化
カルシウム及び酸化ニオブを主成分とし、酸素雰囲気中
で焼成したものである。
【０００９】
【作用】このような構成によって、比誘電率と無負荷Ｑ
値が共に高く、共振周波数の温度係数が小さく、特性ば
らつきが小さく、その上緻密に低温焼結する誘電体磁器
組成物が安定に得られることとなる。さらに、この誘電
体磁器組成物を用いることにより、小型で高性能な積層
型誘電体部品が提供できることとなる。
値が共に高く、共振周波数の温度係数が小さく、特性ば
らつきが小さく、その上緻密に低温焼結する誘電体磁器
組成物が安定に得られることとなる。さらに、この誘電
体磁器組成物を用いることにより、小型で高性能な積層
型誘電体部品が提供できることとなる。
【００１０】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１１】出発原料として高純度のＢｉ2Ｏ3、ＣａＣ
Ｏ3及びＮｂ2Ｏ5を用い、（表１）に示した組成になる
ように秤量した。これらの粉末をポリエチレン製のボー
ルミルに入れ、安定化ジルコニア製の玉石及び純水を加
え５〜２０時間湿式混合した。得られた混合粉をアルミ
ナ製の容器に入れ７００〜８５０℃で１〜３時間仮焼し
た。仮焼粉を前記ボールミルに入れ安定化ジルコニア製
の玉石及び純水を加え、５〜２０時間湿式で粉砕し原料
粉体とした。
Ｏ3及びＮｂ2Ｏ5を用い、（表１）に示した組成になる
ように秤量した。これらの粉末をポリエチレン製のボー
ルミルに入れ、安定化ジルコニア製の玉石及び純水を加
え５〜２０時間湿式混合した。得られた混合粉をアルミ
ナ製の容器に入れ７００〜８５０℃で１〜３時間仮焼し
た。仮焼粉を前記ボールミルに入れ安定化ジルコニア製
の玉石及び純水を加え、５〜２０時間湿式で粉砕し原料
粉体とした。
【００１２】この原料粉体にバインダとしてポリビニル
アルコールの５％水溶液を５〜１０ｗｔ％加えて造粒
し、３０メッシュのふるいを通して整流した後、１００
ＭＰａで直径１３mm、厚み５〜７mmの円柱状に成形し
た。得られた成形体をマグネシア製の容器に入れ、６０
０〜６５０℃で１〜３時間加熱してバインダを焼却した
後、１０００〜４０００cm3／ｍｉｎの酸素気流中で８
５０〜１０５０℃で１〜４時間焼成して焼結体を得た。
同時に比較例として、空気中と窒素雰囲気中でも焼成し
た。
アルコールの５％水溶液を５〜１０ｗｔ％加えて造粒
し、３０メッシュのふるいを通して整流した後、１００
ＭＰａで直径１３mm、厚み５〜７mmの円柱状に成形し
た。得られた成形体をマグネシア製の容器に入れ、６０
０〜６５０℃で１〜３時間加熱してバインダを焼却した
後、１０００〜４０００cm3／ｍｉｎの酸素気流中で８
５０〜１０５０℃で１〜４時間焼成して焼結体を得た。
同時に比較例として、空気中と窒素雰囲気中でも焼成し
た。
【００１３】得られた焼結体の密度はアルキメデス法に
よって測定した。そして、得られた焼結体のうち密度が
最高になる温度で焼成した焼結体について両面を研磨
し、マイクロ波での誘電特性を測定した。測定は誘電体
共振法によって行い、比誘電率（以下εrと記す）、無
負荷Ｑ値（以下Ｑ値と記す）、共振周波数の温度係数
（以下γfと記す）を算出した。εr及びＱ値の測定にお
いて、共振周波数は３〜５ＧＨｚであった。γfは−２
５〜８５℃の範囲で測定した。測定試料は各々１０個作
製して特性評価した。結果を（表１）に示す。
よって測定した。そして、得られた焼結体のうち密度が
最高になる温度で焼成した焼結体について両面を研磨
し、マイクロ波での誘電特性を測定した。測定は誘電体
共振法によって行い、比誘電率（以下εrと記す）、無
負荷Ｑ値（以下Ｑ値と記す）、共振周波数の温度係数
（以下γfと記す）を算出した。εr及びＱ値の測定にお
いて、共振周波数は３〜５ＧＨｚであった。γfは−２
５〜８５℃の範囲で測定した。測定試料は各々１０個作
製して特性評価した。結果を（表１）に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】（表１）において、＊印を付したものは本
発明の請求の範囲外の比較例である。
発明の請求の範囲外の比較例である。
【００１６】この（表１）から明らかなように、本実施
例によれば、焼結密度は６．９５ｇ／cm3以上、Ｑ値は
４００以上でそのばらつきも５％以下と安定した特性の
焼結体が得られている。
例によれば、焼結密度は６．９５ｇ／cm3以上、Ｑ値は
４００以上でそのばらつきも５％以下と安定した特性の
焼結体が得られている。
【００１７】このように通常の空気中で焼成するよりも
酸素雰囲気中で焼成する方がより焼結密度は高くなり、
無負荷Ｑ値もさらに高くなる。これは焼成中に十分な酸
素を供給することにより酸素欠陥を減少させ、より緻密
な焼結体が得られるためと思われる。しかも、焼結体が
緻密になることによりそれだけ誘電損失が減少し、無負
荷Ｑ値も高くなるものと思われる。また、大きな欠陥が
減少することにより、より均質な焼結体が得られ、特性
ばらつきが減少するものと思われる。
酸素雰囲気中で焼成する方がより焼結密度は高くなり、
無負荷Ｑ値もさらに高くなる。これは焼成中に十分な酸
素を供給することにより酸素欠陥を減少させ、より緻密
な焼結体が得られるためと思われる。しかも、焼結体が
緻密になることによりそれだけ誘電損失が減少し、無負
荷Ｑ値も高くなるものと思われる。また、大きな欠陥が
減少することにより、より均質な焼結体が得られ、特性
ばらつきが減少するものと思われる。
【００１８】なお、酸素雰囲気焼成においても、Ｃｕの
添加によってさらに焼成温度を低下させることができ
た。
添加によってさらに焼成温度を低下させることができ
た。
【００１９】以上のことから明らかなように、本実施例
による誘電体磁器組成物によれば、酸素雰囲気中で焼成
することにより、緻密でしかも比誘電率と無負荷Ｑ値が
共に高く、共振周波数の温度係数が小さい誘電体磁器組
成物が低温で安定に焼成可能となるものである。
による誘電体磁器組成物によれば、酸素雰囲気中で焼成
することにより、緻密でしかも比誘電率と無負荷Ｑ値が
共に高く、共振周波数の温度係数が小さい誘電体磁器組
成物が低温で安定に焼成可能となるものである。
【００２０】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。
について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】図１は本実施例の積層型誘電体共振器の正
面断面図、図２は本実施例の積層型誘電体共振器の側面
断面図、図３は本実施例の積層型誘電体共振器の斜視図
である。図中の１は誘電体層、２、３、４は内部導体
層、５は外部電極である。
面断面図、図２は本実施例の積層型誘電体共振器の側面
断面図、図３は本実施例の積層型誘電体共振器の斜視図
である。図中の１は誘電体層、２、３、４は内部導体
層、５は外部電極である。
【００２２】出発原料として高純度のＢｉ2Ｏ3、ＣａＣ
Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＣｕＯを用い、（表１）中の試料番
号１２に示した組成になるように秤量した。原料粉体の
作製は実施例１と同様の方法により行った。得られた原
料粉体に、有機バインダ、溶剤及び可塑剤を加えて混合
し、ドクターブレード法により誘電体シートに成形し
た。導体電極としては、（表２）に示した金属を選びビ
ヒクルと混練してペースト化した。
Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5及びＣｕＯを用い、（表１）中の試料番
号１２に示した組成になるように秤量した。原料粉体の
作製は実施例１と同様の方法により行った。得られた原
料粉体に、有機バインダ、溶剤及び可塑剤を加えて混合
し、ドクターブレード法により誘電体シートに成形し
た。導体電極としては、（表２）に示した金属を選びビ
ヒクルと混練してペースト化した。
【００２３】
【表２】
【００２４】図４は本実施例における積層型誘電体部品
の分解図である。まず、成形した誘電体シート複数枚か
らなる誘電体層１の上に、内部導体層２をスクリーン印
刷した。その上に誘電体層１を設け、その上に内部導体
層３をスクリーン印刷した。ストリップラインとなる内
部導体層３の長さは１３mmとした。さらにその上に誘電
体層１を設け、内部導体層４をスクリーン印刷した。最
後に、誘電体層１を設け、熱プレスで圧着し空気中で熱
処理してバインダを焼却した。その後、１０００〜４０
００cm3／ｍｉｎの酸素気流中で、それぞれ９００℃で
焼成した。同時に比較例として、空気中でも焼成した。
最後に、外部電極５としてＡｇ電極を空気中で焼き付け
て積層型誘電体共振器を得た。焼成後のストリップライ
ンとなる内部導体層３の長さは１１．４から１１．５mm
であった。測定試料は各々１０個作製して特性評価し
た。結果を（表２）に示す。
の分解図である。まず、成形した誘電体シート複数枚か
らなる誘電体層１の上に、内部導体層２をスクリーン印
刷した。その上に誘電体層１を設け、その上に内部導体
層３をスクリーン印刷した。ストリップラインとなる内
部導体層３の長さは１３mmとした。さらにその上に誘電
体層１を設け、内部導体層４をスクリーン印刷した。最
後に、誘電体層１を設け、熱プレスで圧着し空気中で熱
処理してバインダを焼却した。その後、１０００〜４０
００cm3／ｍｉｎの酸素気流中で、それぞれ９００℃で
焼成した。同時に比較例として、空気中でも焼成した。
最後に、外部電極５としてＡｇ電極を空気中で焼き付け
て積層型誘電体共振器を得た。焼成後のストリップライ
ンとなる内部導体層３の長さは１１．４から１１．５mm
であった。測定試料は各々１０個作製して特性評価し
た。結果を（表２）に示す。
【００２５】（表２）において、＊印を付したものは本
発明の請求の範囲外の比較例である。
発明の請求の範囲外の比較例である。
【００２６】この（表２）から明らかなように、本実施
例により、共振周波数がいずれも８５０ＭＨｚ前後、Ｑ
値は２００以上と高くしかもばらつきが小さい優れた積
層型誘電体共振器が得られる。従来の低温焼成基板材料
の比誘電率は８程度であるため、本実施例の共振器と同
一の構造で同一の共振周波数を得るためには３１．５mm
のストリップライン長が必要となる。しかし本発明の誘
電体磁器組成物の比誘電率は約６０と高いため、ストリ
ップライン長は１１．５mmと短くすることができ、８５
０ＭＨｚの誘電体共振器としては非常に小型で優れた特
性のものが安定して得られる。
例により、共振周波数がいずれも８５０ＭＨｚ前後、Ｑ
値は２００以上と高くしかもばらつきが小さい優れた積
層型誘電体共振器が得られる。従来の低温焼成基板材料
の比誘電率は８程度であるため、本実施例の共振器と同
一の構造で同一の共振周波数を得るためには３１．５mm
のストリップライン長が必要となる。しかし本発明の誘
電体磁器組成物の比誘電率は約６０と高いため、ストリ
ップライン長は１１．５mmと短くすることができ、８５
０ＭＨｚの誘電体共振器としては非常に小型で優れた特
性のものが安定して得られる。
【００２７】なお、ストリップラインを曲線状や、積層
状にすることでより小型の共振器を得ることも可能であ
る。また、これらとキャパシタとを組み合わせることに
よりバンドパスフィルタ等を構成することも可能であ
る。
状にすることでより小型の共振器を得ることも可能であ
る。また、これらとキャパシタとを組み合わせることに
よりバンドパスフィルタ等を構成することも可能であ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本実施例によれば、酸化ビ
スマス、酸化カルシウム及び酸化ニオブを主成分として
含有する誘電体磁器組成物において、酸素雰囲気中で焼
成することにより、比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、
共振周波数の温度係数が小さく、その上緻密に低温焼結
する誘電体磁器組成物が安定に得られることとなる。
スマス、酸化カルシウム及び酸化ニオブを主成分として
含有する誘電体磁器組成物において、酸素雰囲気中で焼
成することにより、比誘電率と無負荷Ｑ値が共に高く、
共振周波数の温度係数が小さく、その上緻密に低温焼結
する誘電体磁器組成物が安定に得られることとなる。
【００２９】また、この誘電体磁器組成物を用いること
により、高導電率の導体を用いた高周波領域で使用でき
る小型で高性能な積層型誘電体部品が安定に提供できる
こととなる。特に、小型の共振器系を構成することがで
きるので、自動車電話、携帯電話等のマイクロ波領域の
電磁波を利用する通信機器の小型化に寄与するところが
大である。
により、高導電率の導体を用いた高周波領域で使用でき
る小型で高性能な積層型誘電体部品が安定に提供できる
こととなる。特に、小型の共振器系を構成することがで
きるので、自動車電話、携帯電話等のマイクロ波領域の
電磁波を利用する通信機器の小型化に寄与するところが
大である。
【図１】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の正面断面図
の正面断面図
【図２】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の側面断面図
の側面断面図
【図３】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の斜視図
の斜視図
【図４】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
を分解した図
を分解した図
１ 誘電体層 ２ 内部導体層 ３ 内部導体層 ４ 内部導体層 ５ 外部電極
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化ビスマス、酸化カルシウム及び酸化
ニオブを主成分とし酸素雰囲気中で焼成した誘電体磁器
組成物。 - 【請求項２】 酸化ビスマス、酸化カルシウム及び酸化
ニオブを主成分とする誘電体組成物である複数のシート
状誘電体と複数の内部導体とを交互に重ね酸素雰囲気中
で焼成した積層体と、この積層体に設けた入出力電極と
を備えた積層型誘電体部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335864A JPH07201224A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 誘電体磁器組成物及び積層型誘電体部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335864A JPH07201224A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 誘電体磁器組成物及び積層型誘電体部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201224A true JPH07201224A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18293240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5335864A Pending JPH07201224A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 誘電体磁器組成物及び積層型誘電体部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07201224A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5769988A (en) * | 1995-11-28 | 1998-06-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a ceramic electronic component |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5335864A patent/JPH07201224A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5769988A (en) * | 1995-11-28 | 1998-06-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a ceramic electronic component |
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