JPH0757539A - 誘電体磁器組成物とそれを用いた積層型誘電体部品 - Google Patents
誘電体磁器組成物とそれを用いた積層型誘電体部品Info
- Publication number
- JPH0757539A JPH0757539A JP5162129A JP16212993A JPH0757539A JP H0757539 A JPH0757539 A JP H0757539A JP 5162129 A JP5162129 A JP 5162129A JP 16212993 A JP16212993 A JP 16212993A JP H0757539 A JPH0757539 A JP H0757539A
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- Japan
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- dielectric
- laminated
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- dielectric ceramic
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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】
【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】 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(化1)で表されるものを用いた。 【化1】
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】 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(化1)で表されるものを用いた。 【化1】
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とそれを用
いた積層型誘電体部品に関するものである。
の高周波領域で使用される誘電体磁器組成物とそれを用
いた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。
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。
【0003】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。
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。
【0004】一方、導体と誘電体磁器組成物よりなるシ
ート状誘電体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。さらに、Cuを電極に用いる場合は低い酸素分圧で
緻密に焼成することも必要となる。
ート状誘電体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。さらに、Cuを電極に用いる場合は低い酸素分圧で
緻密に焼成することも必要となる。
【0005】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。また、低温で焼成できる材料と
してはBi2O3−ZnO−Nb2O5系が特開平4−28
5046号公報に開示されている。この材料は850〜
1000℃で焼結し、80以上の比誘電率と、2〜4G
Hz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。
TiO2−Sm2O3系が特開昭57−15309号公報
に開示されている。この材料は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。また、低温で焼成できる材料と
してはBi2O3−ZnO−Nb2O5系が特開平4−28
5046号公報に開示されている。この材料は850〜
1000℃で焼結し、80以上の比誘電率と、2〜4G
Hz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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の材料のう
ち、BaO−TiO2−Sm2O3系材料は焼成温度が1
300℃程度と高いため高導電率電極と同時焼成ができ
ないという問題点を有していた。また、Bi2O3−Zn
O−Nb2O5系材料は無負荷Q値が低いという問題があ
った。
ち、BaO−TiO2−Sm2O3系材料は焼成温度が1
300℃程度と高いため高導電率電極と同時焼成ができ
ないという問題点を有していた。また、Bi2O3−Zn
O−Nb2O5系材料は無負荷Q値が低いという問題があ
った。
【0007】本発明はこのような問題点を解決し、比誘
電率、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を提
供することを目的とするものである。
電率、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(化3)で表されるも
のを用いる。
に、本発明の誘電体磁器組成物は(化3)で表されるも
のを用いる。
【0009】
【化3】
【0010】
【作用】上記構成により、比誘電率が50以上で、無負
荷Q値が300以上、そして共振周波数の温度係数の絶
対値が100ppm/℃以下で、その上1050℃以下で
焼成可能となる。
荷Q値が300以上、そして共振周波数の温度係数の絶
対値が100ppm/℃以下で、その上1050℃以下で
焼成可能となる。
【0011】
(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。
【0012】出発原料として高純度のBi2O3、CaC
O3、Nb2O3及びSrCO3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。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
て整粒した後、100MPaで直径13mm、厚み5〜7
mm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、600〜650℃で1〜3時間加熱して
バインダを焼却した後、850〜1050℃で1〜4時
間焼成して焼結体を得た。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τf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。τfは−25〜
85℃の範囲で測定した。測定試料は各々5個作製して
特性評価した。結果の平均値を(表1)に示す。
O3、Nb2O3及びSrCO3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。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
て整粒した後、100MPaで直径13mm、厚み5〜7
mm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、600〜650℃で1〜3時間加熱して
バインダを焼却した後、850〜1050℃で1〜4時
間焼成して焼結体を得た。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τf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。τfは−25〜
85℃の範囲で測定した。測定試料は各々5個作製して
特性評価した。結果の平均値を(表1)に示す。
【0013】
【表1】
【0014】(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。BiO3/2(x)
が0.55より大きくなるか、またはCa1-wSr
w(y)が0.24より大きくなるか、またはNbO5/2
(z)が0.36より大きくなるとQ値は300より低
下する。また、BiO3/2(x)が0.44より小さく
なるか、またはCa1-wSrw(y)が0.16より小さ
くなるか、またはNbO5/ 2(z)が0.29より小さ
くなるとやはりQ値は300より低下してしまう。この
ような無負荷Q値の低下の原因は、限定される組成範囲
外では無負荷Q値の低い他相が多く生成してくるためと
思われる。またCaの一部をSrで置換することによ
り、焼成温度をさらに低下させることができる。Srは
Caと同じアルカリ土類金属でイオンの性質は似てお
り、置換しても誘電特性にはあまり影響しない。しか
し、SrOはCaOに比べて融点が低く、本組成物系全
体の焼結温度を下げる効果があるものと思われる。この
ような理由で本発明の請求の範囲が限定されるものであ
る。
発明の請求の範囲外の比較例である。BiO3/2(x)
が0.55より大きくなるか、またはCa1-wSr
w(y)が0.24より大きくなるか、またはNbO5/2
(z)が0.36より大きくなるとQ値は300より低
下する。また、BiO3/2(x)が0.44より小さく
なるか、またはCa1-wSrw(y)が0.16より小さ
くなるか、またはNbO5/ 2(z)が0.29より小さ
くなるとやはりQ値は300より低下してしまう。この
ような無負荷Q値の低下の原因は、限定される組成範囲
外では無負荷Q値の低い他相が多く生成してくるためと
思われる。またCaの一部をSrで置換することによ
り、焼成温度をさらに低下させることができる。Srは
Caと同じアルカリ土類金属でイオンの性質は似てお
り、置換しても誘電特性にはあまり影響しない。しか
し、SrOはCaOに比べて融点が低く、本組成物系全
体の焼結温度を下げる効果があるものと思われる。この
ような理由で本発明の請求の範囲が限定されるものであ
る。
【0015】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は、請求の範囲に含まれる組成
領域内で、1050℃以下の低温で緻密に焼結し、50
以上のεrと、300以上のQ値と絶対値が100ppm/
℃以下のτfという点で優れた特性が得られる。また、
Cuを電極として用いるために窒素中で焼成しても、焼
成温度及び特性にはほとんど変化は見られないものであ
った。
による誘電体磁器組成物は、請求の範囲に含まれる組成
領域内で、1050℃以下の低温で緻密に焼結し、50
以上のεrと、300以上のQ値と絶対値が100ppm/
℃以下のτfという点で優れた特性が得られる。また、
Cuを電極として用いるために窒素中で焼成しても、焼
成温度及び特性にはほとんど変化は見られないものであ
った。
【0016】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について詳細に説明する。
について詳細に説明する。
【0017】出発原料として高純度のBi2O3,CaC
O3,Nb2O3,SrCO3及びCuOを用い、(表2)
に示した組成になるように秤量した。焼結体の作製及び
特性評価方法は実施例1と同様の方法により行った。結
果を(表2)に示す。
O3,Nb2O3,SrCO3及びCuOを用い、(表2)
に示した組成になるように秤量した。焼結体の作製及び
特性評価方法は実施例1と同様の方法により行った。結
果を(表2)に示す。
【0018】
【表2】
【0019】(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。この(表2)から
明らかなように、本実施例による誘電体磁器組成物は、
Cu成分の添加によって、誘電体磁器のマイクロ波特性
を大きく低下させること無く、焼成温度を下げるという
点で優れた効果が得られる。この原因は、CuがBi等
と低融点化合物を作りやすいため、より低温で焼成が可
能になることによるものと思われる。ただし、Cu成分
の添加とともに徐々にQ値が低下してくるため、Cu/
(Bi+Ca+Sr+Nb)>0.04の組成範囲では
Q値が300未満になってしまう。このような理由で本
発明の請求の範囲が限定されるものである。
発明の請求の範囲外の比較例である。この(表2)から
明らかなように、本実施例による誘電体磁器組成物は、
Cu成分の添加によって、誘電体磁器のマイクロ波特性
を大きく低下させること無く、焼成温度を下げるという
点で優れた効果が得られる。この原因は、CuがBi等
と低融点化合物を作りやすいため、より低温で焼成が可
能になることによるものと思われる。ただし、Cu成分
の添加とともに徐々にQ値が低下してくるため、Cu/
(Bi+Ca+Sr+Nb)>0.04の組成範囲では
Q値が300未満になってしまう。このような理由で本
発明の請求の範囲が限定されるものである。
【0020】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は、請求の範囲に含まれる組成
領域内で、1050℃以下の低温で緻密に焼結し、50
以上のεrと、300以上のQ値と絶対値が100ppm/
℃以下のτfという点で優れた特性が得られ、しかもわ
ずかにCuを添加することによりさらに焼成温度を低下
させることができる。また、実施例1と同様に窒素中焼
成においても、焼成温度及び特性にはほとんど変化は見
られないものであった。
による誘電体磁器組成物は、請求の範囲に含まれる組成
領域内で、1050℃以下の低温で緻密に焼結し、50
以上のεrと、300以上のQ値と絶対値が100ppm/
℃以下のτfという点で優れた特性が得られ、しかもわ
ずかにCuを添加することによりさらに焼成温度を低下
させることができる。また、実施例1と同様に窒素中焼
成においても、焼成温度及び特性にはほとんど変化は見
られないものであった。
【0021】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【0022】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。
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。
【0023】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。出発原料として高純度のB
i2O3,CaCO3,Nb2O3,SrCO3及びCuOを
用い、(表2)中の試料番号26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
3)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。ただし、導体電極としてCuを用いる場合はC
uOペーストを用いた。
体層、5は外部電極である。出発原料として高純度のB
i2O3,CaCO3,Nb2O3,SrCO3及びCuOを
用い、(表2)中の試料番号26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
3)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。ただし、導体電極としてCuを用いる場合はC
uOペーストを用いた。
【0024】
【表3】
【0025】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
ら成る誘電体層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、Cu
Oペーストを用いた場合は、水素中で熱処理して導体電
極Cuに還元した後、導体電極が酸化しないように窒素
中で、その他の導体電極の場合は空気中で、それぞれ9
00℃で焼成した。最後に、外部電極5としてCu電極
を窒素雰囲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。結果の平均値を(表3)
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
ら成る誘電体層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、Cu
Oペーストを用いた場合は、水素中で熱処理して導体電
極Cuに還元した後、導体電極が酸化しないように窒素
中で、その他の導体電極の場合は空気中で、それぞれ9
00℃で焼成した。最後に、外部電極5としてCu電極
を窒素雰囲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。結果の平均値を(表3)
に示す。
【0026】この(表3)から明らかなように、本実施
例による積層型誘電体共振器は、共振周波数がいずれも
850MHz前後、Q値は100以上と高く優れたもので
ある。
例による積層型誘電体共振器は、共振周波数がいずれも
850MHz前後、Q値は100以上と高く優れたもので
ある。
【0027】また、この積層型誘電体共振器を構成する
誘電体磁器組成物の比誘電率は約60と高い。
誘電体磁器組成物の比誘電率は約60と高い。
【0028】しかし、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であった。このように本実施例の共
振器のストリップライン長は11.5mmと短く、850
MHzの共振器としては非常に小型のものが得られた。
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であった。このように本実施例の共
振器のストリップライン長は11.5mmと短く、850
MHzの共振器としては非常に小型のものが得られた。
【0029】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。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の誘電体磁器組成物
は(化1)で表されるものを用いることにより、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、低温焼成が可能となる。
は(化1)で表されるものを用いることにより、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、低温焼成が可能となる。
【0031】そしてこの誘電体磁器組成物を用いた積層
型誘電体部品は、高誘電率の導体なのでマイクロ波等の
高周波領域でも十分使用可能となる。さらに小型の共振
器系を構成できるので自動車電話や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大いに
寄与する。
型誘電体部品は、高誘電率の導体なのでマイクロ波等の
高周波領域でも十分使用可能となる。さらに小型の共振
器系を構成できるので自動車電話や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大いに
寄与する。
【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 (4)
- 【請求項1】 (化1)で表される誘電体磁器組成物。 【化1】
- 【請求項2】 Cu/(Bi+Ca+Sr+Nb)≦
0.04の組成となるようにCuを添加した請求項1記
載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項3】 複数のシート状誘電体と複数の内部導体
とを交互に重ねた積層体と、この積層体に設けた入、出
力電極とを備え、前記誘電体が(化2)で表される誘電
体磁器組成物よりなる積層型誘電体部品。 【化2】 - 【請求項4】 誘電体は、Cu/(Bi+Ca+Sr+
Nb)≦0.04の組成となるCuを含有した請求項3
記載の積層型誘電体部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162129A JPH0757539A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 誘電体磁器組成物とそれを用いた積層型誘電体部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162129A JPH0757539A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 誘電体磁器組成物とそれを用いた積層型誘電体部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0757539A true JPH0757539A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=15748597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162129A Pending JPH0757539A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 誘電体磁器組成物とそれを用いた積層型誘電体部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0757539A (ja) |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5162129A patent/JPH0757539A/ja active Pending
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