JPH0825794B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
- Publication number
- JPH0825794B2 JPH0825794B2 JP61246325A JP24632586A JPH0825794B2 JP H0825794 B2 JPH0825794 B2 JP H0825794B2 JP 61246325 A JP61246325 A JP 61246325A JP 24632586 A JP24632586 A JP 24632586A JP H0825794 B2 JPH0825794 B2 JP H0825794B2
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- Japan
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- dielectric
- dielectric constant
- resonance frequency
- tio
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、誘電体磁器組成物に関し、より詳細にはマ
イクロ波領域の共振器や回路基板材料として適した誘電
体磁器組成物に関する。
イクロ波領域の共振器や回路基板材料として適した誘電
体磁器組成物に関する。
（従来の技術） 近年、自動車電話・コードレステレホン・パーソナル
無線機・衛星放送受信機の実用化に伴うマイクロ波回路
のIC化への発展・ガン発振器の利用範囲の拡大、ガリウ
ムヒ素電界効果型トランジスタ（GaAsFET）使用の発振
器への応用等マイクロ波領域で誘電体磁器が広く使用さ
れている。
無線機・衛星放送受信機の実用化に伴うマイクロ波回路
のIC化への発展・ガン発振器の利用範囲の拡大、ガリウ
ムヒ素電界効果型トランジスタ（GaAsFET）使用の発振
器への応用等マイクロ波領域で誘電体磁器が広く使用さ
れている。
この様な高周波用誘電体磁器は主に共振器に用いられ
るが、そこに要求される特性として、（１）誘電体中で
は電磁波の波長が （但し、εｒは誘電率）に短縮され、同じ共振周波数な
らば誘電率が大きい程小型化できるため、可能な限り誘
電率が大であること、（２）高周波での誘電損失が小な
ること、（３）共振周波数の温度に対する変化が少ない
こと、即ち誘電率の温度依存性が小さくかつ安定である
こと、以上の３特性が挙げられる。またマイクロ波領域
でも自動車電話、パーソナル無線、コードレステレホン
等に用いられる比較的低周波数帯域とされる1GHz程度で
あれば、これに適用する場合波長がかなり大となるた
め、小型化を図るには誘電率がかなり高いものを必要と
する。
るが、そこに要求される特性として、（１）誘電体中で
は電磁波の波長が （但し、εｒは誘電率）に短縮され、同じ共振周波数な
らば誘電率が大きい程小型化できるため、可能な限り誘
電率が大であること、（２）高周波での誘電損失が小な
ること、（３）共振周波数の温度に対する変化が少ない
こと、即ち誘電率の温度依存性が小さくかつ安定である
こと、以上の３特性が挙げられる。またマイクロ波領域
でも自動車電話、パーソナル無線、コードレステレホン
等に用いられる比較的低周波数帯域とされる1GHz程度で
あれば、これに適用する場合波長がかなり大となるた
め、小型化を図るには誘電率がかなり高いものを必要と
する。
従来、この種の誘電体磁器としては、例えば、BaO−T
iO2系材料、BaO−REO−TiO2（但し、REOは希土類元素の
酸化物、以下同様）系材料及び（BaSrCa）（ZrTi）O3系
材料などが知られている。
iO2系材料、BaO−REO−TiO2（但し、REOは希土類元素の
酸化物、以下同様）系材料及び（BaSrCa）（ZrTi）O3系
材料などが知られている。
（発明が解決しようとする問題点） しかし乍ら、BaO−TiO2系材料及び（BaSrCa）（ZrT
i）O3系材料は、４〜10GHzの高周波数帯域では非常に優
れた低い誘電損失を有するものの、誘電率が29〜40と低
く、特に1GHz程度の周波数帯では小型化するには実用上
問題が生じる。また誘電率を上げると共振周波数の温度
特性或いは誘電損失が極端に劣化する傾向がある。
i）O3系材料は、４〜10GHzの高周波数帯域では非常に優
れた低い誘電損失を有するものの、誘電率が29〜40と低
く、特に1GHz程度の周波数帯では小型化するには実用上
問題が生じる。また誘電率を上げると共振周波数の温度
特性或いは誘電損失が極端に劣化する傾向がある。
また、BaO−REO−TiO2系材料については、系統的実験
の報告［R.L.Bolton,“Temperature Compensating Cera
mic Capacitors in the System Baria−Rare Earth Oxi
de−Titania"PhD Thesis,University of Illinois−Urb
ana,1968.及びD.Kolor etal.,Ber Deutsch Keram.Ges.,
55.346〜348（1978）］があるが、これらはいずれも1MH
zでの測定であり、1GHz程度の高周波数帯域における応
用は意図してなかった。これを誘電体共振器として使用
した場合、誘電率が70〜80と大きく、また誘電損失も小
さいが、誘電率の温度係数がN100〜N150ppm/℃（但しＮ
はネガティブ）とＮ側に非常に大きく、共振周波数の温
度係数τｆがＰ（ポジティブ）側に大きくなってしま
い、例えばパーソナル無線機等のバンドパスフィルター
に使用された場合には、送受信帯域が温度変化により指
定された周波数域からはずれてしまうことになり、隣接
する周波数域に入り込んでしまい、送受信に困難が生
じ、実用上問題があった。またτｆをNPO（０方向）へ
修正するため、例えばNd2O3量を増加させたとしても、
誘電率が低下したり、誘電損失が増加し、上記３特性を
兼備した高周波用誘電体磁器組成物は未だ開発されてい
ないのが実状であった。
の報告［R.L.Bolton,“Temperature Compensating Cera
mic Capacitors in the System Baria−Rare Earth Oxi
de−Titania"PhD Thesis,University of Illinois−Urb
ana,1968.及びD.Kolor etal.,Ber Deutsch Keram.Ges.,
55.346〜348（1978）］があるが、これらはいずれも1MH
zでの測定であり、1GHz程度の高周波数帯域における応
用は意図してなかった。これを誘電体共振器として使用
した場合、誘電率が70〜80と大きく、また誘電損失も小
さいが、誘電率の温度係数がN100〜N150ppm/℃（但しＮ
はネガティブ）とＮ側に非常に大きく、共振周波数の温
度係数τｆがＰ（ポジティブ）側に大きくなってしま
い、例えばパーソナル無線機等のバンドパスフィルター
に使用された場合には、送受信帯域が温度変化により指
定された周波数域からはずれてしまうことになり、隣接
する周波数域に入り込んでしまい、送受信に困難が生
じ、実用上問題があった。またτｆをNPO（０方向）へ
修正するため、例えばNd2O3量を増加させたとしても、
誘電率が低下したり、誘電損失が増加し、上記３特性を
兼備した高周波用誘電体磁器組成物は未だ開発されてい
ないのが実状であった。
（発明の目的） 本発明は上記の欠点に鑑み案出されたもので、共振器
の小型化を可能とするため、誘電率が高く（70以上）、
可能な限り誘電損失を低く誘電率の温度依存性が小さく
かつ安定で、誘電体共振器の共振周波数の温度依存性が
小さくかつ安定な高周波用誘電体磁器組成物を提供せん
とするものである。
の小型化を可能とするため、誘電率が高く（70以上）、
可能な限り誘電損失を低く誘電率の温度依存性が小さく
かつ安定で、誘電体共振器の共振周波数の温度依存性が
小さくかつ安定な高周波用誘電体磁器組成物を提供せん
とするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者は上記問題点に対し、研究を重ねた結果、Ba
O,Nd2O3,TiO2,Bi2O3から成る系に対しMnを添加すること
によって高誘電率を有し、誘電率の温度依存性、共振器
における共振周波数の温度依存性の小さい、高Ｑ値の誘
電体磁器組成物が得られることを知見し、本発明に至っ
た。
O,Nd2O3,TiO2,Bi2O3から成る系に対しMnを添加すること
によって高誘電率を有し、誘電率の温度依存性、共振器
における共振周波数の温度依存性の小さい、高Ｑ値の誘
電体磁器組成物が得られることを知見し、本発明に至っ
た。
即ち、本発明によれば、 組成式が xBaO・yNd2O3・zTiO2・wBi2O3 式中 0.110≦ｘ≦0.170 0.120≦ｙ≦0.185 0.630≦ｚ≦0.710 0.020≦ｗ≦0.090 ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１ で示される主成分に対し、Mnを0.003乃至0.3重量％の範
囲で含有させたことを特徴とする誘電体磁器組成物が提
供される。
囲で含有させたことを特徴とする誘電体磁器組成物が提
供される。
以下、本発明を詳述する。
本発明者は先にBaO−REO−TiO2系材料においてREOと
してNd2O3を選択し、その温度特性を改質するため（誘
電率の温度特性をＰ側に、すなわち誘電体共振器として
使用した場合、共振周波数の温度係数τｆをＮ側に移行
させる）、Bi2O3を添加することにより高誘電率で、温
度特性が改善されることを提案した。本発明はこの提案
を基本とするものであり、BaO,TiO2,Nd2O3,Bi2O3系を主
体とする誘電体に対し、マンガン（Mn）を添加すること
によりＱ値を大幅に改善するとともに誘電率をもさらに
向上させたものである。しかも、Mnの添加によって実用
上TiO2が許容される範囲を拡大することができるもので
ある。
してNd2O3を選択し、その温度特性を改質するため（誘
電率の温度特性をＰ側に、すなわち誘電体共振器として
使用した場合、共振周波数の温度係数τｆをＮ側に移行
させる）、Bi2O3を添加することにより高誘電率で、温
度特性が改善されることを提案した。本発明はこの提案
を基本とするものであり、BaO,TiO2,Nd2O3,Bi2O3系を主
体とする誘電体に対し、マンガン（Mn）を添加すること
によりＱ値を大幅に改善するとともに誘電率をもさらに
向上させたものである。しかも、Mnの添加によって実用
上TiO2が許容される範囲を拡大することができるもので
ある。
従って、本発明における誘電体磁器組成物は 組成式 xBaO・yNd2O3・zTiO2・wBi2O3 式中 0.110≦ｘ≦0.170 0.120≦ｙ≦0.185 0.630≦ｚ≦0.710 0.020≦ｗ≦0.090 ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１ で示される主成分に対し、Mnを0.003乃至0.3重量％、好
ましくは0.001乃至0.2重量％の量で配合するものであ
る。各成分を上記の数値範囲に限定した理由はｘ＞0.17
0の場合は共振周波数の温度係数τｆがＰ側に大とな
り、Ｑ値が小となり、ｘ＜0.110の場合はＱ値が小さく
なる。ｙ＞0.185では誘電率が小となり、ｙ＜0.120では
Ｑ値が小となりτｆがＰ側に大となる。ｚ＞0.710では
τｆがＰ側に大となり、ｚ＜0.630でもτｆがＰ側に大
となり、誘電率も小さくなる。ｗ＞0.090の場合はＱ値
及び誘電率が小となり、ｗ＜0.020ではτｆがＰ側に大
となる。一方Mnの量においては上記範囲外ではＱ値が小
さく、Mn添加によるＱ値向上の効果が認められない。
ましくは0.001乃至0.2重量％の量で配合するものであ
る。各成分を上記の数値範囲に限定した理由はｘ＞0.17
0の場合は共振周波数の温度係数τｆがＰ側に大とな
り、Ｑ値が小となり、ｘ＜0.110の場合はＱ値が小さく
なる。ｙ＞0.185では誘電率が小となり、ｙ＜0.120では
Ｑ値が小となりτｆがＰ側に大となる。ｚ＞0.710では
τｆがＰ側に大となり、ｚ＜0.630でもτｆがＰ側に大
となり、誘電率も小さくなる。ｗ＞0.090の場合はＱ値
及び誘電率が小となり、ｗ＜0.020ではτｆがＰ側に大
となる。一方Mnの量においては上記範囲外ではＱ値が小
さく、Mn添加によるＱ値向上の効果が認められない。
本発明におけるMn添加は、特に化合物として添加する
ことが望ましく、例えばMnCO3,MnO,MnC2O4,MnCl2,MnO2,
Mn（NO3）2,MnSO4の形で添加される。なお、これら化合
物として添加する場合の添加量はMn原子の量が前述した
範囲内になるように添加すれば良い。
ことが望ましく、例えばMnCO3,MnO,MnC2O4,MnCl2,MnO2,
Mn（NO3）2,MnSO4の形で添加される。なお、これら化合
物として添加する場合の添加量はMn原子の量が前述した
範囲内になるように添加すれば良い。
以下、本発明を次の例で説明する。
（Ｉ）誘電体磁器の調製 高純度の炭酸バリウム（BaCO3），酸化ネオジウム（N
d2O3），酸化チタン（TiO2）及び酸化ビスマス（Bi
2O3）およびMnCO3を夫々第１表に示すx,y,z,w及びｔの
比率で秤量した。
d2O3），酸化チタン（TiO2）及び酸化ビスマス（Bi
2O3）およびMnCO3を夫々第１表に示すx,y,z,w及びｔの
比率で秤量した。
上記出発原料をボールミルにて一昼夜湿式混合して乾
燥した。
燥した。
上記混合物を900℃で２時間仮焼した。この仮焼によ
って実質的にBi2O3はBiTi3/4O3の形でBaO−Nd2O3−TiO2
の系中に添加されたことになる。
って実質的にBi2O3はBiTi3/4O3の形でBaO−Nd2O3−TiO2
の系中に添加されたことになる。
仮焼された混合物をボールミルにて一昼夜湿式粉砕し
て乾燥した。
て乾燥した。
上記乾燥粉末に約１重量％のバインダーを添加して整
粒した。
粒した。
約800Kg/cm2の圧力で成型し、1200〜1450℃で約２時
間空気中にて焼成した。
間空気中にて焼成した。
（II）特性の測定 得られた誘電体磁器を誘電体円柱共振器法（ポストレ
ゾネータ法）によって共振周波数2.5〜3.0GHzにて誘電
率、誘電損失及び共振周波数の温度係数について測定し
た。
ゾネータ法）によって共振周波数2.5〜3.0GHzにて誘電
率、誘電損失及び共振周波数の温度係数について測定し
た。
結果は第１表に示す。
第１表から明らかなようにNo.5とNo.6あるいはNo.7と
No.8との比較からもわかるように誘電率、共振周波数の
温度特性τｆはほとんど変化ないがMnの添加によってＱ
値が極めて高くなることが理解される。なお、Mnが0.3
重量％を超えるとＱ値向上の効果は極端に低下する傾向
にある。
No.8との比較からもわかるように誘電率、共振周波数の
温度特性τｆはほとんど変化ないがMnの添加によってＱ
値が極めて高くなることが理解される。なお、Mnが0.3
重量％を超えるとＱ値向上の効果は極端に低下する傾向
にある。
なお、No.13〜No.20に示したように、主成分組成にお
けるｘ、ｙ、ｚ、ｗが前述した範囲からはずれると、い
ずれも誘電損失が大きくなりＱ値が低下したり、あるい
は誘電率の低下、τｆの増大等が生じ、満足する結果が
得られない。
けるｘ、ｙ、ｚ、ｗが前述した範囲からはずれると、い
ずれも誘電損失が大きくなりＱ値が低下したり、あるい
は誘電率の低下、τｆの増大等が生じ、満足する結果が
得られない。
本発明の誘電体では特性の上で誘電率ε＞70、θ＞50
0、τｆ＜30が達成された。
0、τｆ＜30が達成された。
以上詳述したように、本発明によれば、BaO,Nd2O3,Ti
O2,Bi2O3を主成分とする組成に対し所定の量でMnを加え
ることによりＱ値を改善するとともに高誘電率で共振周
波数の温度依存性の小さい誘電体が得られる。それによ
って1GHz程度の共振器の小型化が充分に可能となり、し
かもMn無添加の場合と比較して満足するべき各成分の組
成範囲において特にTiO2の量においてその許容量を拡大
できることから調合の際の誤差に伴う製品としての特性
の不安定さを解消することができる。
O2,Bi2O3を主成分とする組成に対し所定の量でMnを加え
ることによりＱ値を改善するとともに高誘電率で共振周
波数の温度依存性の小さい誘電体が得られる。それによ
って1GHz程度の共振器の小型化が充分に可能となり、し
かもMn無添加の場合と比較して満足するべき各成分の組
成範囲において特にTiO2の量においてその許容量を拡大
できることから調合の際の誤差に伴う製品としての特性
の不安定さを解消することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】組成式が xBaO・yNd2O3・zTiO2・wBi2O3 式中 0.110≦ｘ≦0.170 0.120≦ｙ≦0.185 0.630≦ｚ≦0.710 0.020≦ｗ≦0.090 ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１ で示される主成分に対し、Mnを0.003乃至0.3重量％の範
囲で含有させたことを特徴とする誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246325A JPH0825794B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246325A JPH0825794B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100058A JPS63100058A (ja) | 1988-05-02 |
| JPH0825794B2 true JPH0825794B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=17146880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61246325A Expired - Lifetime JPH0825794B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825794B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0341802A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度補償型マイクロ波ストリップラインフィルタ |
| JP3152700B2 (ja) * | 1991-10-14 | 2001-04-03 | 京セラ株式会社 | マイクロ波用誘電体磁器の製法 |
-
1986
- 1986-10-16 JP JP61246325A patent/JPH0825794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63100058A (ja) | 1988-05-02 |
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