JP3100178B2 - マイクロ波誘電体磁器組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波誘電体磁器
組成物に関し、更に詳しく言えば、共振周波数の温度係
数（以下、単にτｆという。）をゼロに近づけることが
でき、又ＭｇＯの添加量を加減することによって、τｆ
をゼロを中心としてプラス側とマイナス側に任意に制御
し得ることができる。本発明はマイクロ波領域において
誘電体共振器、マイクロ波集積回路基板、各種マイクロ
波回路のインピーダンス整合等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロ波誘電体磁器組成物（以
下、単に、誘電体磁器組成物という。）としては、Ｂａ
Ｏ−４ＴｉＯ₂ 磁器組成物等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の前記誘
電体磁器組成物では、誘電率（以下、単にε_r とい
う。）が高く、無負荷Ｑ（以下、単にＱｕという。）が
大きいが、τｆが比較的正に大きいため安定性に欠けて
いるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記欠点を克服するものであ
り、ＭｇＯの添加量を加減することによって、ε_r 及び
Ｑｕを実用的な特性範囲を維持しつつ、τｆをゼロを中
心とした小さな値とすることができ、また、τｆをゼロ
を中心としてプラス側とマイナス側の所望の値に任意に
制御し得ることができる誘電体磁器組成物を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ＢａＯ−４
ＴｉＯ₂系誘電体磁器組成物において、τ_fをゼロに近づ
ける組成について種々検討した結果、これにＭｇＯを添
加することによりこの欠点が解消されることを見出し
て、本発明を完成するに至ったのである。即ち、本第１
発明の誘電体磁器組成物は、ＢａＯ、ＴｉＯ ₂ およびＭ
ｇＯのみからなる組成物であって、ＢａＯ−４ＴｉＯ₂
（ＢａＴｉ₄Ｏ₉ ）に対し、ＭｇＯを６〜１４重量％添加
してなることを特徴とする。

【０００６】本第２発明の誘電体磁器組成物は、第１発
明の組成物において、共振周波数の温度係数（τ_f）が
−１０〜＋１０（ｐｐｍ／℃）であることを特徴とす
る。

【０００７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例１ （１）各試料の作成 純度９９．９％のＢａＣＯ₃ 粉末と純度９９．９％のＴ
ｉＯ₂ 粉末をＢａＯ−４ＴｉＯ₂ （ＢａＴｉ₄ Ｏ₉ ）の
組成になるような所定量、更に、表１、表２に示すＭｇ
Ｏ粉末の所定量〔０、５、１０、１５重量％（ＢａＯ−
４ＴｉＯ₂ に対する）〕を秤量し混合した。その後、ミ
キサーで乾式による混合及び一次粉砕を施した後、大気
雰囲気中１１００℃の温度で２時間仮焼した。次いで、
この仮焼粉末に適量の有機バインダーと水を加え、２０
ｍｍφのアルミナボールで粉砕した後、粉霧乾燥により
造粒し、この造粒された原料を用いて１０００ｋｇ／ｃ
ｍ² のプレス圧で１９ｍｍφ×８ｍｍｔ（厚さ）の円板
状に成形した。

【０００８】

【表１】

【０００９】

【表２】

【００１０】次に、この成形体を大気中、表１及び表２
に示す１２００〜１３２５℃の範囲の各温度で、４時間
焼成し、最後に両端面を約１６ｍｍφ×６ｍｍｔ（厚
さ）の円板状に研磨して、誘電体試料Ｎｏ．１〜２２と
した。そして、各試料につき、平行導体板型誘電体共振
器法（ＴＥ₀₁₁ ＭＯＤＥ）等により、ε_r 、Ｑｕ値及び
τ_f 、更に、焼結密度を測定した。尚、共振周波数は
４．５ＧＨｚである。これらの結果を表１、表２、図１
〜図３に示す。

【００１１】これらの結果によれば、図１に示すよう
に、ＭｇＯ成分を含まない場合及び５重量％含む場合
は、τ_f が大きい。尚、焼成温度が１２２５℃の場合を
除いては、５重量％のＭｇＯ成分の添加の場合が、ほぼ
ピークのτ_f を示す。そして、この５重量％を越える
と、その後、τ_f はマイナス側に減少する。尚、焼成温
度が１２２５℃の場合は最初から減少する。また、１５
重量％に達すると−１６〜２０ｐｐｍ／℃程度とマイナ
ス側に大きな値となる。従って、ＭｇＯ成分を６〜１４
重量％含む場合は、ＭｇＯ成分を含まない場合とほぼ同
等又はそれ以上にゼロに近づけることができる。特に、
１０〜１２重量％の添加の場合は、ほぼゼロに近似させ
たτ_f とすることができる。また、ＭｇＯの添加量の加
減によりプラス側とマイナス側に所望の値に任意に制御
することもできる。

【００１２】また、ε_r は、図２に示すように、５重量
％のＭｇＯの添加の場合をほぼピークにして、その後減
少する。Ｑｕ値は、図３に示すように、５重量％で底を
示し、その後の添加により増加する。また、密度は、表
１及び表２に示すように、ＭｇＯの添加により徐々に減
少する。従って、ＭｇＯの６〜１４重量％の添加におい
て、これらの特性は、ＭｇＯ無添加の場合と比べて、や
や低下する傾向にあるが、実用的な性能範囲にはある。
また、焼成温度を変えた場合でも、同様な傾向を示し、
広い焼成温度範囲においても安定した性能を示してい
る。従って、安定した性能を有する磁器組成物を製造で
きる。

【００１３】更に、図４〜図６に、焼成温度が１２２５
℃の場合の磁器組成物（焼結体）のＸ線回折パターンを
示す。図４はＭｇＯ添加が５重量％のＮｏ．１７の試
料、図５はＭｇＯ添加が１０重量％のＮｏ．１８の試
料、図６はＭｇＯ添加が１５重量％のＮｏ．１９の試料
の結果を示す。この結果によれば、ＭｇＯの５重量％の
添加では、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｉｔｔｅｅ
ＰｏｗｄｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａ
ｒｄ）の未掲載物質（図中、この帰属ピークに？を表記
する。）、ＢａＴｉＯ ₃（図中、同様に□と表記す
る。）、Ｂａ₂ Ｔｉ₅ Ｏ₁₂（図中、○と表記する。）及
びＢａ₄ Ｔｉ₁₃Ｏ₃₀（図中、△と表記する。）の存在が
確認され、最も多いのは上記未掲載物質である。

【００１４】一方、ＭｇＯの１０重量％の添加では、Ｂ
ａ₆ Ｔｉ₁₇Ｏ₄₀近似構造物質（図中、×；Ｂ₆ Ｔ₁₇と表
記する。）、上記未掲載物質及びＭｇＴｉＯ₃ （図中、
ＭＴを示す。）の存在が確認され、最も多いのはＢ₆ Ｔ
₁₇である。このＢ₆ Ｔ₁₇表記物質は、Ｂａ₆ Ｔｉ₁₇Ｏ₄₀
と極めてよく似たＸ線回析パターンを示すことから、Ｂ
ａ₆ Ｔｉ₁₇Ｏ₄₀のＢａの一部がＭｇで置換された化合物
と考えられる。

【００１５】更に、ＭｇＯの１５重量％の添加の場合
も、１０重量％の添加の場合とほぼ同様な傾向を示して
おり、最も多いのはＢ₆ Ｔ₁₇表記物質であるが、ＭｇＴ
ｉＯ₃ は、５重量％の場合よりは多く生じている。以上
の結果により、τ_f の調整については、Ｂ₆ Ｔ₁₇表記物
質及びＭｇＴｉＯ₃ の存在、並びにＭｇＴｉＯ₃ の組成
割合等が影響しているものと考えられる。

【００１６】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
前記仮焼温度等の仮焼条件、焼成温度等の焼成条件等は
種々選択できる。また、ＢａＯとなる原料も前記ＢａＣ
Ｏ₃ 以外にも、過酸化物、水酸化物、硝酸塩等を用いる
こともできる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明の誘電体磁器組成
物は、ＭｇＯの添加により、ε_r、Ｑｕを実用的な特性
範囲を維持しつつ、τｆをプラスの大きな値からマイナ
スの方向に小さくしたものである。また、本発明の誘電
体磁器組成物は、ＭｇＯの添加量を加減することによっ
て、τｆをゼロを中心としてプラス側とマイナス側の所
望の値に任意に制御されたものである。従って、目的に
応じて、ＭｇＯの添加割合を変えることができる。本発
明の組成物によると、第２発明のように、τ_fを＋１０
〜−１０ｐｐｍ／℃の範囲の小さなものとすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼成温度とＭｇＯ添加量変化における温度係数
τ_f の関係を示すグラフである。

【図２】焼成温度とＭｇＯ添加量変化における比誘電率
ε_r の関係を示すグラフである。

【図３】焼成温度とＭｇＯ添加量変化におけるＱｕ値の
関係を示すグラフである。

【図４】試料Ｎｏ．１７（ＭｇＯ添加は５重量％）の誘
電体磁器組成物のＸ線回折パターンを示す説明図であ
る。

【図５】試料Ｎｏ．１８（ＭｇＯ添加は１０重量％）の
誘電体磁器組成物のＸ線回折パターンを示す説明図であ
る。

【図６】試料Ｎｏ．１９（ＭｇＯ添加は１５重量％）の
誘電体磁器組成物のＸ線回折パターンを示す説明図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＢａＯ、ＴｉＯ ₂ およびＭｇＯのみから
   なる組成物であって、 ＢａＯ−４ＴｉＯ₂（ＢａＴｉ₄Ｏ₉ ）に対し、ＭｇＯを
   ６〜１４重量％添加してなることを特徴とするマイクロ
   波誘電体磁器組成物。
2. 【請求項２】 共振周波数の温度係数（τ_f）が−１０
   〜＋１０（ｐｐｍ／℃）であることを特徴とする請求項
   １記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。