JPS62283863A - マイクロ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】 （産業上の利用分野） 本発明はマイクロ波用回路素子、マイクロ波回路基盤な
どに用いられる誘電体材料に係り、金属酸化物を焼成し
て得られる高誘電率で誘電損失が小さく、誘電率の温度
係数の小さい誘電体磁器組成物に関する。

（従来の技術） 近年、マイクロ波回路技術の進歩に伴い、回路の小型化
が図られている。

従来から、このマイクロ波周波数帯（３００ＭＨｚ〜３
０ＧＩＩｚ）の回路には、空胴共振器、アンテナなどが
用いられて来たが、これらはマイクロ波の波長と同程度
の大きさになるため回路の小型化には不向きであった。

これに対し、近年、マイクロ波周波数帯で使用される誘
電体共振器を用いたマイクロ波フィルタ、発振器の周波
数安定化を計るための小型ａ！電体共振器、マイクロ波
ＩＣ用のコンデンサや基盤等に用いられる誘電体磁器等
、マイクロ波回路に誘電体磁器を用いて回路の小型化を
図る応用がなされている。これらの磁器に要求される特
性は、マイクロ波周波数帯での誘電損失が小さく、使用
周波帯に適した高い誘電率をもち、誘電率の温度係数が
小さい事である。

従来からこれらの特性を満足する磁器材料として、Ｔｉ
Ｏ２系のものがよく使用されており、特にＢａ０−Ｔｉ
Ｏ２系磁器、およびその一部を他の元素で置換した磁器
、更に誘電率の温度係数を調整するために、負の温度係
数をもっているＴｉＯ□と正の温度係数をもっている誘
電体磁器やガラスと組合わせたものが多数考案され応用
されて来た。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のＴｉＯ２系、特にＢａｄ−Ｔｉｅ２系磁器材料で
は誘電率が十分に高くなかったり、誘電損失が十分に小
さくなかったり、所望の温度係数が得られないなど、す
べての特性を満足する材料を安定に得る事は困難であり
、実用上で問題点が多かった。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは、これらの欠点を鑑み種々の組成系について
検討した結果、主成分組成が、チタン酸カルシウム［Ｃ
ａＴｉＯ３］　とチタン酸ランタン（Ｌａ２ＴｉｆＯ□
〕とマグネシウムチタン酸ネオジウム（Ｎｄ（Ｍｇ’／
２Ｔｉ’／２）Ｏｉ　］　とチタン酸マグネシウムと酸
化亜鉛の混合物〔ＭｇＴｉＯ，・２ＺｎＯ）からなり、
その主成分組成をｘ〔ＣａＴｉＯ３〕　−ｙ（Ｌａ、Ｔ
ｉｚＯｔ）　・ｚｌ：Ｎｄ（Ｍｇｙ、Ｔｉ’／２）０、
］＋ｗ〔ＭｇＴｉＯ，・２ＺｎＯ）、ｘ＋ｙ＋ｚ：ｌｏ
Ｏ（ただしＸ＋ｙ＋Ｚ＋Ｖはモル比）と表わしたとき、
Ｘ＋ｙ＋Ｚ＋Ｗが１０≦Ｘ≦７５．０≦ｙ≦２５．１５
≦Ｚ≦７５，５≦す≦４０であり、チタン酸鉛（ＰｂＴ
ｉＯｉ）が０〜２０ｗｔ％の範囲で添加含有されている
誘電体磁器組成物が、誘電体共振器、マイクロ波用コン
デンサ、基盤等に用いる誘電体磁器として優れた特性を
もち、実用に供するに適した材料である事を見出した。

（実施例） 以下本発明を実施例に従って説明する。

試料を作成するための出発原料は、９９．９％以上の高
純度のＭｇＯ，ＣａＣ０，、Ｔｉｅ□、Ｎｄ、Ｏ，、Ｌ
ａ２０．　、ＺｎＯおよびｐｂｏの粉末を用い、ＣａＴ
ｉ０．とＬａ２Ｔｉ２０．とＮｄ（Ｍｇｙ２Ｔｘ７□）
Ｏｉ　とＭｇＴｉ０．　・２　ＺｎＯとＰｂＴｉ０．の
各組成になる様に各々秤量し、ボールミルに純水ととも
に投入し湿式混合を行った。この混合物を乾燥させた後
、８００〜１１００°Ｃで４時間仮焼して得られた仮焼
粉末を所定の各組成になる様に調合して、再びボールミ
ルに純水とともに投入し、湿式粉砕を行なった。

この様にして得られた粉砕物を乾燥させた後、バインダ
水溶液を添加混練して得た造粒粉末を１゜５　ｔｏｎ／
ｃｍ２の圧力を加えて得られた成形体を１２００℃〜１
５００℃で２時間空気中で焼成を行なって焼成体を得た
。その後、得られた磁器を用いて誘電体共振器を構成し
、誘電体共振器の共振周波数と無負荷Ｑを測定して誘電
率を求めた。得られた誘電体共振器の共振周波数は５〜
８　ＧＨｚであった。共振周波数の温度依存性は誘電体
共振器の共振周波数の温度変化を＋２５℃〜＋８５℃の
間で測定して求めた。尚、共振周波数の温度係数τｆは
、誘電率の温度係数τεと近似的に次式によって結ばれ
る。

でｆ＝−一　τ　ε　−α ま ただし、τｆ：　共振周波数の温度係数τε：　誘電率
の温度係数 α：　磁器の熱膨張係数 得られた試料での測定結果を第１表に示す２この表中で
＊印を付した試料は本発明の範囲外の比較例であり、こ
れ以外の試料が本発明の範囲内の実施例である。

第１表に示される様に本発明の誘電体磁器組成物は比誘
電率としては、３４以上の値をもち、しかも誘電率の温
度係数は広い温度範囲にわたりおよそ±１１００ｐｐ／
’Ｃの範囲におさえてなおかつ、誘電体の損失を表わす
Ｑ値は、マイクロ波帯の周波数でおよそ２０００以上の
大きな値を得ることができる材料であることがわかる。

また、本発明において、成分範囲の限定理由は、以下に
よる。〔ＣａＴｉＯ３〕については、１０モルより少な
いとＱが低くなり、７５モルより多いと温度係数が大き
くなり、〔Ｌａ、Ｔｉ２０．　〕についていは、２５モ
ルより多いとＱが低くなり、［Ｎｄ　（Ｍｇ　Ｖｚ　Ｔ
ｉ　Ｖｚ　）Ｏｘ　］については、１５モルより少ない
と温度係数が大きくなり、７５モルより多いとＱが小さ
くなり、〔ＩＴｉｅ３・ｚＺｎＯ）については、５モル
より少ないと高い焼結温度が必要であり、４０モルより
多いとεが低くなりかつ温度係数が大きくなり、（Ｐｂ
Ｔｉ０□〕については、２０モルより大きいとＱが小さ
くなりかつ温度係数が大きくなるからである。

第１表 （発明の効果） 以上のように、本発明にかかる誘電体磁器組成物は、マ
イクロ波周波数において誘電率が５０程度と大きく、か
つ誘電体損失が小さいと同時に、誘電率の温度係数が小
さい材料であることがわかる。

これらはマイクロ波周波数帯で使用される回路素子、基
盤として極めて有用な誘電体磁器材料であることは明白
である。なお本材料は低周波領域でも誘電損失が小さく
、Ｑ値の高いコンデンサ材料としても優れた材料である
ことを確認した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主成分組成がチタン酸カルシウム〔ＣａＴｉＯ＿３〕と
   チタン酸ランタン〔Ｌａ＿２Ｔｉ＿２Ｏ＿７〕とマグネ
   シウムチタン酸ネオジウム〔Ｎｄ（Ｍｇ＿１＿／＿２Ｔ
   ｉ＿１＿／＿２）Ｏ＿３〕とチタン酸マグネシウムと酸
   化亜鉛の混合物〔ＭｇＴｉＯ＿３・＿１＿／＿２ＺｎＯ
   〕からなり、その主成分組成をｘ〔ＣａＴｉＯ＿３〕・
   ｙ〔Ｌａ＿２Ｔｉ＿２Ｏ＿７〕・ｚ〔Ｎｄ（Ｍｇ＿１＿
   ／＿２Ｔｉ＿１＿／＿２）Ｏ＿３〕＋ｗ〔ＭｇＴｉＯ＿
   ３・１／２ＺｎＯ〕、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００（ただしｘ、
   ｙ、ｚ、ｗはモル比）と表わしたとき、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ
   が１０≦ｘ≦７５、０≦ｙ≦２５、１５≦ｚ≦７５、５
   ≦ｗ≦４０であり、チタン酸鉛〔ＰｂＴｉＯ＿３〕が０
   〜２０ｗｔ％の範囲で添加含有されていることを特徴と
   するマイクロ波用誘電体磁器組成物