JPS59196504A - 高周波用誘電体磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高周波用の誘電体磁器組成物に関するもので
ある。

マイクロ波やミリ波などの高周波領域において、誘電体
磁器は誘電体共振器やＭＩＣ用誘電体基板などに広く利
用されている。

従来、この種の誘電体磁器としては、例えばＺｎ　０２
　　Ｓｎ　０２−　ＴＬ　０２系材料、Ｂａ、Ｔｉ１０
ａａ　、　　（Ｂａ、ＳＴ　）１− （Ｚｒ、ＴＬ）Ｏａ系月利、Ｂａ　（Ｚｎ、　Ｔａ　）
　０３系材ｒ１などがある。

これらの各１千祠斜は、マイク１１波帯での誘電率（ε
、）が２０〜４０、Ｑが４０００〜８０００、共振周波
数の潟叶係数（与）がＯｎａｍ　、”Ｃ（ｌ近の１４竹
を有するｔ）のであると報告されている。

このうち、Ｂａ　（７ｎ、　Ｔａ）　０３系Ｉｔ　ＩＩ
はこの発明の好適な従来例である。このＲａ　（Ｚｎ、
　Ｔａ　）　０３系材利に゛ついてｔま１！Ｓ聞昭！ｉ
３３！１４５４＠公報にその訂細な説明がｌＴされてい
る。

その詳細１．丁説明によると、１３６０〜１４６０℃の
温度範囲で２時間空龜中で焼成１ノで誘電体Ｉａ器を稗
、その大きさをｉｉ’＋径５　ｍｍ、厚み２　ｍｍどし
て共振周波ｖｌ（１ｆｆｉ　ｉｆｆ　１１Ｇ　Ｉ−ｌ　
Ｚ　）と直径から誘電率（ε？）、また帯域反則法によ
り無負荷Ｑ、ざらに−３０℃〜ドア０℃の温度範囲で共
振周波数の温度係数（τｊ）を測定したところ、ε、に
ついては２５へ・３０．　Ｑについては３５２０〜３７
３０、τ、について（」　５〜２０ｐｐｍ　／℃の特性
を示すとしている。

また最近ではこのＢａ　（Ｚｎ、　Ｔａ）　０３系材料
につぃて次のような報告がなされている。

つまり、Ｂａ　（Ｚｎ、　Ｔａ）　Ｏｓについて、普通
焼成法により誘電体磁器を焼成したものであるが、その
焼成条ｆ１を最高温度１６５０℃、焼成時間を２〜１２
０時間の範囲としてその結果を検討している。

それによれば、１２０時間焼成した磁器では、導波管内
で測定したＱ　ｌｉｄが１４，０００の値を示し、また
２時間焼成した磁器を同様の方法で測定したところ（１
２Ｇ　＋−１７）　１０，０００〜１１，０００のＱ値
を示すとしている。

そして、この焼成時間によるＱ値の変化については、次
のようなことをその理由としている。

まず、Ｂａ　（ＺＴｌｙ％ｚ）　Ｏａは’　Ｏｒｄｅｒ
ｉｎｇ　　ｉｎ　　Ｃｏｍ−ｐＯＩＪｎｄＳ　　　　ｏ
ｆ　　　　ｔｈｅ　　　　　△　　（Ｂ、、；、Ｔａ、
４７）　　０３　Ｔ　　ｙｐｅ　　　”　　、Ｆ、　ｃ
ａｌａｓｓｏ　　ａｎｄ　　Ｊ、　Ｐｙｌｅ　、　　Ｉ
ｎＯｒＣＩａｎｆＯＣＭｍｉｓｔｒｙ、　ＶＯ１２，Ｎ
Ｏ，３，Ｐ　４８２−４８４に紹介されているように、
△Ｂ　Ｏｓからなる立方晶（Ｃｕｂｉｃ）の複合ベロア
スカイト構造を有しており、その結晶構造はＺＴｌとＴ
ａ　ｂ＜規則配列することにより六方晶（ｔ」ｅｘａｇ
ｏｎａ　Ｉ　）の超格子を形成している。

第１図は、このＢａ　（７＋＋ｙＪａｙ、）ｏ３の結晶
構造を示したものであり、Ｂイ：ｌ　ｉＭ７の７η１ど
Ｔａ　２が１；２で秩［ｒ配列している。なお３はＢａ
、４は０を示づちのである。

２二ころが、この秩［字（名）告（ま焼成条（’Ｉ　ｔ
；二、Ｌつ−ｃ人きく変イヒするらのであるどし−でい
る。叩１５、第２図に示ＣＪｊ−うに焼成温（９）を１
３５０℃どし、磁器のＸ線回折において（４２２）、　
（２２６）反則図形の焼成時間の依存ｔノ１＋検討した
ところ、２１１：ｌｉ間稈度の焼成時間で（ま７Ｔｌと
Ｔａの秩序配列の形成が不」−分であり、　方１２０１
７間のｉ＋７成時間では７ηどＴａが十分に秩序配列１
．てｄ３ｔつ、これがＱ値の向１に結びつ（Ｌ）のであ
ると説明１ノでいる。

しかしながら、Ｑ値の高い磁器を１９ろために、焼成時
間を１２０時間も維持することは生産ＩＪ［を向上させ
るうえで大ぎな障害であり、］ス１〜アップにつながる
。

また焼成炉を高温で１２０時間１′】の長時間稼動さぜ
−ることは焼成炉の寿命を短くすることになってしＪ、
い、これもまた製品のロス１〜アツプにっながるごとに
なる。

しかして最近では使用する周波数領域がさらに高くなっ
てきており、これに対応してさらに高いＱ値を右刀る材
ｒ１が要求されている。

本発明者らは、上記の点に鑑みて鋭意研究の結果、長時
間に及ぶ焼成時間を要することなく、高周波領域におい
て高い誘電率を有するとともにＱ値が高く、共振周波数
の温度係数もＯｐｐｍ、／℃を中心に任意の値を得るこ
とのできる高周波用誘電体磁器組成物を見出したのであ
る。

即ち、この発明の要旨とするところは、Ｂａｄ。

７、ｒ　０２．７．ｎ　Ｏ、Ｔａ　２０ｒからなり、こ
れを一般式Ｂａ（Ｚｙ。

Ｚｎ、Ｔａ２）　Ｑ、４．４（−ｉＸと表わしたとき、
×、ｙＳＺが０．０２≦×≦０．１３．０．２８≦ｙ≦
０．３３．０．５９≦７≦０．６５　　（但し、ｘ十ｙ
＋ｚ＝１）の範囲にあり、かつ２ηの７０原子％以下が
Ｎ１、Ｇの何れか一方または双方により置換されたもの
を主成分とし、これに１０２を０．１〜１．０モル％添
加含有してなる高周波用誘電体磁器組成物である。

ここでＢａ　（Ｚｒ、Ｚｗ、Ｔａ＆）Ｏｙ、−ｙ−％に
おいて、ｘ、ｙ。

７をそれぞれ上述した範囲に限定したのは次のような理
由からである。

即へ、Ｘを０．０２〜．０．１３の範囲としたのは、Ｘ
が０．０２未満ではＱが低下することになり、また０、
１３を越えると、」（振周波数の温度係数が正側で犬き
くなるからである。

■を０．２８　＝　０．３３としたのは、これが０．２
８未満、」：たｆ、Ｌ　Ｏ，３３を越えると、何れも焼
結が困難どなるからである。

７を０．５９〜０．６５としたのは、７が０．５９未満
に＜２す、また０、６！ｉを越ンろと、何れｔ）焼結が
困難となるからＣある。

またＨａ　（Ｚｒ、Ｚｎ、ＴａＪ　０ｙ−ｙ４−＋３の
ＺｎをＮ５、らの何れか一方また剣双方で置換する場合
、その置換量を７０原了％以下としたのは、７０原子％
をこえると、共振周波数の温度係数がΩ側で大きくなり
すぎるためである１゜ 次に上記の主成分に対して添加するＭｎＯ２の量を０．
１〜１．０モル％と規定するのは、０．１モル％以下で
はＱ値を高める効果がなく、また１、０モル％以１−で
は誘電率およびＱ値が低下するためである。

以下この発明を実施例にて詳細に説明する。

実施例 ｌ１ｉｔ　Ｆｌとして高純度のＢａ　Ｃｏ　３　、Ｚｙ
　０２、ＺｎＯ，Ｔａ２鐵、ＮｊＯ、Ｃ，ｏ２０３　、
　Ｍｎ０ｐを用い、第１表に示す組成比率の磁器が得ら
れるＪ：うに秤吊し、秤串原別をゴム内張りしたボール
ミルにめのう石、純水とともに入れ、２時間溝式混合し
た。次いでこの混合物を脱水、乾燥したのち、１２００
℃で２時間仮焼し、この仮焼物をボールミルにめのう石
、純水、有機バインダとともに入れて、２時間溝式粉砕
した。

次いでこの粉砕物を乾燥したのち、５０メツシユの網を
通して造粒し、宥られた粉末を２（ｌｏｏｋｃ＋Ｊの圧
力で１２ｍｍφＸ６ｍｍｊの寸法からなる円板に成形し
た。さらにこの円板を１４５０℃、４時間の条件で焼成
して磁器試別を得た。

得られた磁器試ｒ１について、周波数７ＧＨｚにおける
誘電率〈εｒ）　Ｑおよび共振周波数の温度係数（与）
を誘電体共振器法にて測定し、その結果を第１表に示し
た。

なお第１人中：Ｉ：印はこの発明の鞘囲外のものであり
、それ以外はづべてこの発明範囲内のも）のである、３ １７− 第１１ζにおいて、試Ｉ’ｌ＋預月１．４９．！ｉ２，
５５は７１０一部をＮｉ、　、　０９の何れか一方また
は双方で置換していイ１い組成からなるｔ）のであり、
この発明の範囲外のものである。

また試１１番号８はＮ５、Ｇの買換早が７０１京子％を
こえた例であり、共振周波数（τ、）が負側で太き（ｉ
ｊ７ろ傾向にあるため、この発明範囲から除外（〕た１
）のて゛ある。

試１”１番口１，２，３．１０．１６．１７，２３，２
０，３０．３６，４２，４３゜４９　、５２　、５　ｒ
ｌはＭｎ　０２を添加していｆ、【い例であり、この発
明の範囲外である。

次に試１１番号９，１５，２２，２８，３５，４１．４
８は１０゜を１．０工ル％以−１添１１１’ｌ　１．た
例であり、誘電率およびＱ値が低下するためこの発明の
範囲か１）除外した’ｔｖの１−ある。

さらに試ＩＩ　Ｍ号４！１−．５７はＢａ　（Ｚｒ、Ｚ
ｎ、Ｔａ２）　０−４−１．−署の×、■、７の値がこ
の発明の範囲から外れているものであり、焼結が困難か
特性が低下しているものである。

試１′ＩＩ　Ｍ　Ｐｉ　４９，５０，５２．！ｉ３につ
いては、特性を示していないがこれは十分に焼結した磁
器が得られず、特性の測定が不可能であったためである
。

以−「詳述したようにこの発明によれば、高誘電率を有
するとともにＭｎ　Ｏｅの添加によって従来得られなか
った高いＱ値を示す高周波用誘電体磁器組成物が１ｑら
れるのである。またＺｒｌの一部をＮＬ、Ｃ。

の何れか一方または双方で置換するＧを適宜選択するこ
とによって共振周波数の′ｔＡ度係数もＯｐｐｍ／℃を
中心に１側、負側に任意の値のものが得られるのである
。

従って、この発明によれば誘電体共振器、誘電体調整棒
、ＭＩＣ用誘電体基板などの用途に有用な高周波用誘電
体磁器組成物を捏供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢａ　（Ｚｒ＋、４Ｔａ３）　０３の結晶構造
を示す図、第２図はＢａ（７η、ＴＩ牙Ｏｓについて焼
成時間との関連で示したＸ線回折図である。 特許出願人　　株式会社　村田製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＢａＯ、ＺｒＯ２、ｚＴｌＯ１Ｔａ２Ｃｓからなり、こ
   れを一般式Ｂａ（Ｚ−ＺηアＴａ−０％−２−算と表わ
   したとき、×、ｙｌＺが０．０２　≦ｘ　≦０．１３、
   ］２８≦ｙ　≦０．３３．０．５９≦７≦　０．６５　
   　（但し、Ｘ−１＋Ｚ＝１）の範囲にあり、かつＺｎの
   ７０原子％以下がＮ５、ｃｏの何れか一方または双方に
   より置換されたものを主成分とし、これにＩ″Ｉｎ○２
   を０．１〜１．０モル％添加含有してなる高周波用誘電
   体磁器組成物。