JPH087651A - 高周波用誘電体組成物 - Google Patents

高周波用誘電体組成物

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JPH087651A
JPH087651A JP7153044A JP15304495A JPH087651A JP H087651 A JPH087651 A JP H087651A JP 7153044 A JP7153044 A JP 7153044A JP 15304495 A JP15304495 A JP 15304495A JP H087651 A JPH087651 A JP H087651A
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賢 在 金
Kyong-Yong Kim
敬 龍 金
Suk-Jin Yun
錫 珍 尹
Sang-Ok Yun
尚 玉 尹
Tetsuro Nakamura
哲郎 中村
Mitsuru Ito
満 伊藤
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
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    • HELECTRICITY
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    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
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    • H01P7/10Dielectric resonators

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 次の化学式: (1−z)(Sr1-y Cay)TiO3 ・zLa(Zn
(1-x)/2 Mgx/2 Ti1/2)O3 (式中、0≦x≦1.0;0.01≦y≦0.99;
0.4≦z≦0.7である)で示される高周波用誘電体
セラミックス組成物。 【効果】 高い誘電率と高いQ値を有し、しかも共振周
波数の温度係数が低い高周波用誘電体セラミックス組成
物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波用誘電体セラミ
ックスの新規な組成物に関する。さらに詳細には、本発
明は、高いQ値と高い誘電率とを有し、共振周波数の温
度係数が低い高周波用誘電体セラミックス組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近、300MHz 〜300GHz の帯域の
マイクロ波周波数を用いた各種の通信システムが開発さ
れてきている。これらは無線電話セット、自動車電話、
衛星放送システム、衛星通信システムおよび同種のもの
のような移動無線通信システムを包含する。このような
システムは、共振器、帯域通過(または阻止)フィル
タ、マイクロ波集積回路(MIC)および同種のものに
適用可能な高周波用誘電体セラミックスを必要とし、ま
たこのような構成部品に対する需要が大いに増大してき
た。この種の通信システムに適用できる高周波用誘電体
セラミックスは、次の特性を有する必要がある。(1)
高い誘電率:これは誘電体セラミックス中のマイクロ波
の波長が誘電率の平方根に逆比例するので、誘電体セラ
ミックスで作る部品の小型化に必要である。(2)誘電
率の逆数に対応する高いQ値:これは誘電損失が直接周
波数に比例するので、高い性能のために必要である。
(3)誘電体共振器の共振周波数の温度係数が低いこ
と。(W. Wersing, "Electronic Ceramics", B. C. H. S
teele ら, p.67, Elsevier Sci. Pub. Co., New York
(1991) を参照されたい)。さらに、この種の通信シス
テムに適用可能な高周波用誘電体セラミックスは、特性
の経時変化が少ないこと、熱伝導度の高いこと、および
良好な機械的強度を有することが必要である。
【0003】今までに開発された誘電体セラミックスの
例は、Ba(M+2 1/3+5 2/3)O3系(式中、M+2はM
gまたはZn、M+5はTaまたはNbを表す)、Ba2
Ti920系および(Zr,Sn)TiO4 系を包含す
る。これらの型の誘電体セラミックスは、低い誘電損失
を有する一方、誘電率が約40未満と低い。他の例はB
aO−Sm23 −TiO2 系、(Ba,Pb)O−N
23 −TiO2 系および(Pb,Ca)ZrO3
包含する。これらの型の誘電体セラミックスは、少なく
とも約80の高い誘電率を有する一方、たとえばQ×f
0 (GHz)<約10,000と比較的高い誘電損失を有す
る。(W. Wersing, 上記;および Kato,JEE, Sep., pp.
114-118 (1991) を参照されたい)。
【0004】一般的に、高い誘電率を有する誘電材料
は、大きい誘電損失、および双極子とそれに付随する欠
陥による大きい共振周波数温度係数を示す。しかしなが
ら、高周波用誘電体セラミックスのほとんどの応用に
は、共振周波数の安定した温度係数を有していなければ
ならない。
【0005】(SrCa)TiO3 は、2GHz で約17
0〜約225と非常に高い誘電率を有するが、約+80
0〜約1,670ppm/℃と非常に高い共振周波数温度係
数を有する。La(Zn(1-x)/2 Mgx/2 Ti1/2)O3
は約80,000〜約91,000と非常に高いQ×f
0 (GHz)を有し、また約−55〜−70ppm/℃と低い共
振周波数温度係数を有するが、約28〜約31と低い誘
電率を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、高い誘電率と低い誘電損失を有する高周波用誘
電体セラミックス組成物を提供することである。
【0007】本発明の他の一つの目的は、制御可能な共
振周波数温度係数を有する高周波用誘電体セラミックス
組成物を提供することである。
【0008】本発明の他の目的および利点は、本明細書
の残部によって明白となるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高周波用
誘電体セラミックス組成物を開発するために、強力な研
究を行ってきた。その結果、予期しないことに、高いQ
値、高い誘電率および低い共振周波数温度係数を示す、
ある種の高周波用誘電体セラミックス組成物を見出し
た。
【0010】本発明の一つの実施態様によれば、次の化
学式で示される新しい高周波用誘電体セラミックス組成
物が提供される。 (1−z)(Sr1-y Cay)TiO3 ・zLa(Zn
(1-x)/2 Mgx/2 Ti1/2)O3 (式中、0≦x≦1.0;0.01≦y≦0.99;
0.4≦z≦0.7である)
【0011】本発明による誘電体セラミックス組成物
は、約33〜約61の誘電率、約25,000〜約6
6,500のQ×f0 (GHz)および約−39〜約+84
ppm/℃の共振周波数温度係数を有する。
【0012】本発明による高周波用誘電体セラミックス
組成物は、一種のペロブスカイト型の固溶体であり、S
rTiO3 、CaTiO3 、La(Zn1/2 Ti1/2)O
3 およびLa(Mg1/2 Ti1/2)O3 を含む。本発明に
よる誘電体セラミックス組成物は、約−39〜約+84
ppm/℃の共振周波数温度係数を有する。この温度係数
は、ある種の微量な添加物を含ませることによって、約
±10ppm/℃に制御することができる。このようにし
て、本発明による誘電体セラミックス組成物は、低い誘
電損失と良好な温度特性を有するマイクロ波用誘電体セ
ラミックスを、それ自身または添加物の変更によって提
供することができる。それゆえに、本発明の組成物は、
高周波用誘電体セラミックスを必要とする各種の通信シ
ステムに適切に応用することができる。
【0013】本発明による誘電体セラミックス組成物の
性質は、SrTiO3 およびCaTiO3 の量に従って
変化する。組成物に含まれるSrTiO3 およびCaT
iO3 が量が増えると、約30〜約60の範囲で誘電率
が増加し、Q×f0 (GHz)は著しく減少し、図1に示す
ように、共振周波数の温度係数は負(−)の値から正
(+)の値に徐々に変化する。特にSrTiO3 および
CaTiO3 をそれぞれ約0.5モル%の量で含有する
組成物は、約38〜約50の誘電率、約30,000以
上のQ×f0 値および22ppm/℃未満の共振周波数温度
係数を有するマイクロ波用誘電体セラミックスを提供す
ることができる。
【0014】本発明による誘電体セラミックス組成物
は、出発材料としてのSrCO3 、CaCO3 、La2
3 、TiO2 、ZnOおよびMgOから、高周波用誘
電体セラミックスを調製するための既知の方法に従って
調製される。
【0015】たとえば、SrCO3 、CaCO3 、La
23 、TiO2 、ZnOおよびMgOを、特定の割合
で混合する。得られた粉末混合物を適切な条件下、たと
えば約1,050℃の温度で約10時間、空気中でか焼
し、ついで磨砕する。1次か焼混合物を、約1,200
〜約1,300℃の温度で、十分な時間、たとえば約6
時間、再か焼する。完全に磨砕した後に、か焼粉末を直
径約10mm、厚さ約1〜2mmのディスクに圧縮する。こ
のディスク型試験片を適当な条件下、たとえば約2〜約
6時間、約1,500〜約1,650℃の温度で、所望
の組成を有する高周波用誘電体セラミックスを作るよう
に、空気中で焼結する。MgOの含有量を増加すると、
より高い焼結温度が要求される。焼結中に、試験片は約
17〜約20%収縮する。
【0016】焼結した試験片の誘電率、Q値、共振周波
数温度係数などの誘電特性を、既知の誘電共振法によっ
て決定する(M. Onoda, J. Kuwata ら, Jpn. J. Appl.
Phys., 21(12), 1707 (1982)を参照されたい)。
【0017】
【発明の効果】本発明によって、高い誘電率と高いQ値
を有し、しかも共振周波数の温度係数が低い高周波用誘
電体セラミックス組成物が得られる。本発明によって得
られる誘電体組成物は、マイクロ波のような高周波を用
いる通信システムの共振器、フィルタ、MICなどに有
用である。
【0018】
【実施例】本発明を、例証的であって、非制限的な意図
である実施例を用いて、より詳細に説明する。
【0019】実施例1〜30 それぞれ99.9%以上の純度を有するSrCO3 、C
aCO3 、La23、TiO2 、ZnOおよびMgO
を、表1に示す比率で計量し、混合した。粉末混合体を
約10時間、空気中で約1,050℃の温度でか焼し
た。生じたか焼粉末を磨砕し、約1,200〜約1,3
00℃の温度で約6時間再か焼した。
【0020】生じた粉末を完全に磨砕した。磨砕した粉
末を、直径約10mm、厚さ約1〜2mmのディスクに圧縮
成形した。このディスク型試験片を空気中で約2〜約6
時間、約1,500〜約1,650℃の温度で焼結し
た。MgOの含有量の増加とともに焼結温度を上げた。
試験片は焼結中、約12〜約20%収縮した。
【0021】焼結した試験片の両面を研磨紙(#300
0まで)で完全に研磨し、導波管に入れた。
【0022】前述の誘電体共振器方法に従って、誘電
率、Q値および共振周波数温度係数を8〜12GHz の周
波数範囲および−15℃〜85℃の温度範囲で測定し
た。各試験片のマイクロ波誘電特性を表1に示す。
【0023】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による組成物の共振周波数の温度係数の
変化を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 金 敬 龍 大韓民国ソウル特別市江南区逸院洞683番 地8号 (72)発明者 尹 錫 珍 大韓民国ソウル特別市蘆原区上渓洞6番地 住公アパート203棟810号 (72)発明者 尹 尚 玉 大韓民国江原道江陵市浦南洞1005番地252 号 (72)発明者 中村 哲郎 神奈川県横浜市緑区藤ガ丘2−41−21 藤 ガ丘宿舎403 (72)発明者 伊藤 満 神奈川県横浜市緑区桜台33−7 桜台コー トビレッジ1−11

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の化学式: (1−z)(Sr1-y Cay)TiO3 ・zLa(Zn
    (1-x)/2 Mgx/2 Ti1/2)O3 (式中、0≦x≦1.0;0.01≦y≦0.99;
    0.4≦z≦0.7である)で示される高周波用誘電体
    セラミックス組成物。
JP7153044A 1994-06-21 1995-06-20 高周波用誘電体組成物 Expired - Lifetime JP2579139B2 (ja)

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KR13994/1994 1994-06-21
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JPH087651A true JPH087651A (ja) 1996-01-12
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6160321A (en) * 1996-10-24 2000-12-12 Fujitsu Limited Apparatus for supplying power from portable computer to extended station
US6411503B1 (en) 1996-10-11 2002-06-25 Fujitsu Limited Portable type information apparatus
US6560100B1 (en) 1996-10-24 2003-05-06 Fujitsu Limited Portable computer equipped with add-on battery

Cited By (4)

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US6411503B1 (en) 1996-10-11 2002-06-25 Fujitsu Limited Portable type information apparatus
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US6560100B1 (en) 1996-10-24 2003-05-06 Fujitsu Limited Portable computer equipped with add-on battery
US6674637B2 (en) 1996-10-24 2004-01-06 Fujitsu Limited Portable computer equipped with add-on battery

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Publication number Publication date
KR970001259B1 (en) 1997-02-04
KR970001057B1 (ko) 1997-01-25
KR970001062B1 (ko) 1997-01-25
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