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JP2002255640A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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Publication number
JP2002255640A
JP2002255640A JP2001050873A JP2001050873A JP2002255640A JP 2002255640 A JP2002255640 A JP 2002255640A JP 2001050873 A JP2001050873 A JP 2001050873A JP 2001050873 A JP2001050873 A JP 2001050873A JP 2002255640 A JP2002255640 A JP 2002255640A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric
oxide
present
ceramic composition
dielectric ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001050873A
Other languages
English (en)
Inventor
Masataka Fujinaga
昌孝 藤永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Electronics Ltd
Original Assignee
Ube Electronics Ltd
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Publication date
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Priority to US09/843,373 priority patent/US6599854B2/en
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高誘電率で、Q値が大きく、しかもτの安定
性が大きい誘電体磁器組成物を提供することを課題とす
る。 【解決手段】組成式 aCaTiO−(1−a)Ca
(Al1/2Nb1/2)O(式中、0.4≦a≦
0.6)で表わされる、カルシウム、チタン、アルミニ
ウム、ニオブおよび酸素からなるペロブスカイト型複合
酸化物と、酸化ジルコニウム、酸化マンガンおよび三酸
化アンチモンのうちの少なくとも1つからなる添加物
と、を含み、前記ペロブスカイト型複合酸化物100重
量部に対して、前記添加物が2重量部以下(ただし0は
除く)である誘電体磁器組成物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、数GHz帯のマイ
クロ波領域で用いられる誘電体共振器材料として好適な
カルシウム、チタン、アルミニウム、ニオブおよび酸素
からなる誘電体磁器組成物に関するものである。
【0002】本発明の誘電体磁器組成物は、誘電体共振
器材料のほかに、例えばマイクロ波IC用基板、誘電体
調整棒等にも利用できる。
【0003】
【従来の技術】近年、マイクロ波回路の集積化に伴い、
小型で高性能の誘電体共振器が求められている。このよ
うな誘電体共振器に使用される誘電体磁器組成物には、
比誘電率εが大きいこと、また、共振周波数の温度係
数τの安定度及び共振周波数の温度特性の直線性が優
れ、無負荷Qが大きいこと等の特性が要求されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような誘電体磁器
組成として従来、TiO、BaO−TiO等を主成
分とするものが知られていたが、温度係数が大きかった
り、マイクロ波帯域での誘電損失が大きかったりして実
用化するには困難な面がある。
【0005】更に、Ba(Mg1/3Ta2/3)O
系、Ba(Zn1/3Ta2/3)O系、Ba(Zn
1/3Nb2/3)O系等のペロブスカイト型構造を
有する誘電体磁器組成物も知られているが、これらは誘
電率が小さいために、例えばO.1〜5GHz帯では共
振器が大きくなりすぎるという難点がある。
【0006】本発明の目的は、誘電体共振器材料、特に
0.1〜5GHz帯で使用される誘電体共振器材料とし
て好適な誘電体磁器組成物を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、高誘電率で、Q値が大きく、ε
の安定性がよい誘電体磁器組成物を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、誘電体磁
器組成物に使用されている多数の成分元素の中で、カル
シウム、チタン、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウ
ム、マンガン、アンチモン及び酸素の組み合わせからな
る特定の磁器組成物によって前記目的を達成できること
を見出し、本発明に至った。
【0008】特に、本発明は、組成式 aCaTiO
−(1−a)Ca(Al1/2Nb 1/2)O(式
中、0.4≦a≦0.6)で表わされる、カルシウム、
チタン、アルミニウム、ニオブおよび酸素からなるペロ
ブスカイト型複合酸化物と、酸化ジルコニウム、酸化マ
ンガンおよび三酸化アンチモンのうちの少なくとも1つ
からなる添加物と、を含み、前記ペロブスカイト型複合
酸化物100重量部に対して、前記添加物が2重量部以
下(ただし0は除く)である誘電体磁器組成物に関する
ものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の誘電体磁器組成物は、組
成式 aCaTiO−(1−a)Ca(Al1/2
1/2)O(式中、0.4≦a≦0.6)で表わさ
れる、カルシウム、チタン、アルミニウム、ニオブおよ
び酸素からなるペロブスカイト型複合酸化物を主成分と
し、比誘電率が大きいために、共振器の小型化が図ら
れ、無負荷Qも大きく、更に共振周波数の温度係数τ
が小さい。特に、前記主成分100重量部に対し、酸化
ジルコニウム、酸化マンガン、および三酸化アンチモン
のうち少なくとも1つを2重量部以下(ただし0は除
く)添加することにより、無負荷Qが大幅に改善され
る。
【0010】本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、金
属元素としてCa,Ti,Al,Nbを含む複合酸化物
であるが、これらの組成を上記の範囲に限定した理由は
以下の通りである。
【0011】0.4≦a≦0.6としたのは、aが過度
に大きいとτが正に大きくなり50ppm/℃を超え
てしまうからである。aが過度に小さいと誘電率が低下
し、τが負に大きくなり−50ppm/℃を超えてし
まうからである。
【0012】本発明の誘電体磁器組成物の添加物は、酸
化ジルコニウム、酸化マンガン、および三酸化アンチモ
ンであるが、これらの添加量を上記の範囲に限定した理
由は、上記添加物の量が2重量部を超えて過度に大きく
なると無負荷Qが低下するためである。
【0013】本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法
の一例を次に説明する。炭酸カルシウム、酸化チタン、
酸化アルミニウム、酸化ニオブの出発原料を所定量ず
つ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続い
て、水、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有
ガス雰囲気(例えば空気雰囲気)下に1000〜130
0℃で約2〜10時間程度仮焼する。得られた仮焼粉末
に添加物を加え水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合
する。続いて、水、アルコール等を除去した後、ポリビ
ニルアルコールの如き有機バインダと共に混合して均質
にし、乾燥、粉砕して、加圧成型(圧力100〜100
0Kg/cm)する。そして、この成型物を空気如き
酸素含有ガス雰囲気下に1350〜1650℃で焼成す
れば、上記組成式で表わされる誘電体磁器組成物が得ら
れる。
【0014】こうして得られた誘電体磁器組成物は、そ
のまま、または必要に応じて、適当な形状およびサイズ
に加工することで、誘電体共振器、マイクロ波IC用誘
電体基板、誘電体調整棒等の材料として使用することが
でき、特に0.1〜5GHz帯で使用される誘電体共振
器としたときに優れた効果が表れる。
【0015】なお、カルシウム、チタン、アルミニウ
ム、ニオブ、ジルコニウム、マンガン、アンチモンの原
料としては、CaCO、TiO、Al、Nb
、ZrO、MnO、Sb等の他に、焼成
時に酸化物となる炭酸塩、水酸化物等を使用することが
できる。
【0016】
【実施例】以下の実施例を示し、本発明を更に具体的に
説明する。 実施例1 [試料No.1]炭酸カルシウム(CaCO)粉末、酸
化チタン(TiO)粉末、酸化アルミニウム(Al
)粉末、酸化ニオブ(Nb)粉末をエタノー
ルと共にボールミルに入れて、12時間湿式混合した。
この混合物をボールミルから溶媒のエタノールを除去
し、らいかい機で1時間粉砕し、さらに1200℃で5
時間仮焼し0.6CaTiO−0.4Ca(Al
1/2Nb1/2)Oなる仮焼粉を得た。得られた仮
焼粉末に酸化ジルコニウム(ZrO)粉末をエタノー
ルと共にボールミルに入れて、12時間湿式混合した。
この混合物をボールミルから溶媒のエタノールを除去
し、らいかい機で1時間粉砕した。
【0017】次いで、この仮焼粉に適量のポリビニルア
ルコール溶液を加えて均一に混合した後、直径10mm
φ、厚み4mmtのペレットに成型して空気雰囲気下1
500℃で2時間焼成、焼結して本発明の誘電体磁器組
成物を得た。こうして得られた磁器組成物を適当な大き
さにカットした後、誘電体共振法によって測定し、共振
周波数f0(4〜6GHz)における無負荷Qおよび比
誘電率εを求めた。また、共振周波数の温度依存性に
ついては、−40〜80℃の範囲で測定し、温度係数τ
を求めた。その結果を表1に示す。
【0018】[試料No.2〜No.23]実施例1の炭
酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ニ
オブ混合組成比率および酸化ジルコニウムの割合を表1
記載のように変えたほかは、実施例1と同様にして誘電
体磁器組成物を製造し、実施例1と同様に特性を測定し
た。その結果を表1に示す。表において・印を付したも
のは、本発明の参考例であり、*印を付したものは、本
発明の比較例である。
【0019】表1からも明らかなように、本発明で得ら
れた誘電体は比誘電率が35以上、fQ値が3000
0以上、τが±50ppm/℃以内の優れた誘電体特
性が得られた。また、添加物を単独添加することでf
Q値が向上している。一方、本発明の比較例の誘電体で
は、誘電率またはfQ値が低いか、τの絶対値が5
0を越えている。
【0020】
【表1】
【0021】[試料No.24〜No.33]実施例1の
炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化
ニオブ混合組成比率および酸化マンガンの割合を表2記
載のように変えたほかは、実施例1と同様にして誘電体
磁器組成物を製造し、実施例1と同様に特性を測定し
た。その結果を表2に示す。表において*印を付したも
のは、本発明の比較例である。
【0022】表2からも明らかなように、本発明で得ら
れた誘電体は比誘電率が35以上、fQ値が3000
0以上、τが±50ppm/℃以内の優れた誘電体特
性が得られた。また、添加物を単独添加することでf
Q値が向上している。一方、本発明の比較例の誘電体で
は、誘電率またはfQ値が低いか、τの絶対値が5
0を越えている。
【0023】
【表2】
【0024】[試料NO.34〜NO.43]実施例1の
炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化
ニオブ混合組成比率および酸化アンチモンの割合を表3
記載のように変えたほかは、実施例1と同様にして誘電
体磁器組成物を製造し、実施例1と同様に特性を測定し
た。その結果を表3に示す。表において*印を付したも
のは、本発明の比較例である。
【0025】表3からも明らかなように、本発明で得ら
れた誘電体は比誘電率が35以上、fQ値が3000
0以上、τが±50ppm/℃以内の優れた誘電体特
性が得られた。また、添加物を単独添加することでf
Q値が向上している。一方、本発明の比較例の誘電体で
は、誘電率またはfQ値が低いか、τの絶対値が5
0を越えている。
【0026】
【表3】
【0027】[試料No.44〜No.58]実施例1の
炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化
ニオブ混合組成比率および酸化ジルコニウム+酸化マン
ガン、酸化アンチモンの割合を表4記載のように変えた
ほかは、実施例1と同様にして誘電体磁器組成物を製造
し、実施例1と同様に特性を測定した。その結果を表4
に示す。表において*印を付したものは、本発明の比較
例である。
【0028】表4からも明らかなように、本発明で得ら
れた誘電体は比誘電率が35以上、fQ値が3000
0以上、τが±50ppm/℃以内の優れた誘電体特
性が得られた。また、添加物を複合添加することでf
Q値が向上している。一方、本発明の比較例の誘電体で
は、誘電率またはfQ値が低いか、τの絶対値が5
0を越えている。
【0029】
【表4】
【0030】表1〜4からも明らかなように、本発明で
得られた誘電体は比誘電率が35以上、fQ値が30
000以上、τが±50ppm/℃以内の優れた誘電
体特性が得られた。一方、本発明の比較例の誘電体で
は、誘電率またはfQ値が低いか、τの絶対値が5
0を越えている。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、高誘電率で、Q値が大
きく、τの安定性がよい誘電体磁器組成物が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明で得られた誘電体磁器組成物のX
線回折図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成式 aCaTiO−(1−a)C
    a(Al1/2Nb 1/2)O(式中、0.4≦a≦
    0.6)で表わされる、カルシウム、チタン、アルミニ
    ウム、ニオブおよび酸素からなるペロブスカイト型複合
    酸化物と、酸化ジルコニウム、酸化マンガンおよび三酸
    化アンチモンのうちの少なくとも1つからなる添加物
    と、を含み、前記ペロブスカイト型複合酸化物100重
    量部に対して、前記添加物が2重量部以下(ただし0は
    除く)である誘電体磁器組成物。
JP2001050873A 2000-04-27 2001-02-26 誘電体磁器組成物 Pending JP2002255640A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005051861A1 (ja) * 2003-11-27 2005-06-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. 高周波用誘電体磁器組成物、誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ、および通信機装置
EP1643512A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-05 Ngk Spark Plug Co., Ltd Dielectric material
JP2006117448A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Ngk Spark Plug Co Ltd 誘電体磁器組成物及びこれを用いた電子部品

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Effective date: 20040325