JPH0460071B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は誘電体磁器組成物に関するもので、
特に、大きな比誘電率及び無負荷Ｑ（Q_u）を有す
ると共に、共振周波数の温度係数が安定でかつそ
の温度係数を用途に応じて変化させることが出来
る誘電体磁器組成物に関する。 （従来の技術） 従来からマイクロ波帯用の誘電体共振器等に用
いるため、種々の誘電体磁器組成物が提案されて
いる。このような誘電体磁器組成物は、その比誘
電率（ε_r）及び無負荷Ｑ（Q_u）が大きく、かつ、
共振周波数の温度係数（η_f）に関しては、０温度
係数を中心として正又は負の任意の温度係数が得
られることが要求されている。 このような要求を満足することが出来る誘電体
磁器組成物としては、例えばこの出願の出願人に
係る特願昭60−013738（特開昭61−173408）に提
案されているBaO−TiO₂Sm₂O₃−CeO₂−La₂O₃
系のものがある。この誘電体磁器組成物は比誘電
率（ε_r）≒41〜99、無負荷Ｑ（Q_u）≒500〜4100及
び温度係数（η_f）≒−150〜＋80というような電
気的特性を有しており、さらに、この組成物中に
含ませた稀土類酸化物Sm₂O₃，CeO₂及びLa₂O₃
の配合モル分率を変えることによつて、大きな比
誘電率（ε_r）及び無負荷Ｑ（Q_u）を損ねることな
く、温度係数（η_f）のみを大きく変化させること
が可能なものである。これがため、マイクロ波用
共振器等に用いて好適な誘電体磁器組成物と云え
る。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような誘電体磁器組成
物は、この組成物から成り温度係数の異る多種類
の組成物を作製する場合、前述した稀土類酸化物
のモル分率を要求される温度係数に応じてその都
度変更しなければならず、これがため、要求通り
の温度係数を有した誘電体磁器組成物を簡易に製
造することが出来ないという問題点があつた。 この発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑
み、共振周波数の温度係数が安定で、かつ、用途
に応じこの温度係数を任意の値に容易に変更出
来、しかも、比誘電率（ε_r）及び無負荷Ｑ（Q_u）
が大きい誘電体磁器組成物を提供することにあ
る。 （問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の誘電体
磁器組成物は酸化バリウム（BaO）、二酸化チタ
ン（TiO₂）、酸化サマリウム（Sm₂O₃）、酸化セ
リウム（CeO₂）及び酸化ランタン（La₂O₃）か
ら成る主成分と、この主成分に対して添加された
酸化アルミニウム（Al₂O₃）とを含み、 この主成分の組成式を xBaO−yTiO₂ −ｚ｛（Sm₂O₃）₁−（w₁＋w₂）（CeO₂）w₁（La₂
O₃）w₂｝と表したとき、モル分率でその成分組
成ｘ，ｙ，ｚ，w₁及びw₂を 0.06≦ｘ≦0.22 0.59≦ｙ≦0.795 0.02≦ｚ≦0.345 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ０＜（w₁＋w₂）≦0.95 （但し、w₁＝０及びw₂＝０を除く） の組成範囲とし、 さらに、この主成分に対してAl₂O₃を５重量％
以下（但し、０を除く）添加して成る。 （作用） この発明の誘電体磁器組成物は酸化バリウム、
二酸化チタン、酸化サマリウム、酸化セリウム及
び酸化ランタンから成る主成分と、この主成分に
添加された酸化アルミニウムとを有する混合物で
ある。しかしこの誘電体磁器組成物が大きな比誘
電率（ε_r）及び大きな無負荷Ｑ（Q_u）を有すると
共に共振周波数の温度係数（η_f）が安定でしかも
組成を変化させることによつて零を中心として正
又は負の任意の温度係数が得られるためには、混
合物中に占めるそれぞれの構成成分の割合はその
主成分の組成式を xBaO−yTiO₂ −ｚ｛（Sm₂O₃）₁−（w₁＋w₂）（CeO₂）w₁（La₂
O₃）w₂｝と表わしたとき、その成分組成ｘ，ｙ，
ｚ，w₁，w₂はモル分率で 0.06≦ｘ≦0.22 0.59≦ｙ≦0.795 0.02≦ｚ≦0.345 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ０＜（w₁＋w₂）≦0.95 （但し、w₁＝０及びw₂＝０を除く） の範囲にあることが必要である。さらに、この主
成分に対して添加するAl₂O₃の添加量は５重量％
以下（但し、０は除く）である必要がある。これ
らの範囲以外のものにあつては上述したような比
誘電率、無負荷、共振周波数の温度係数に関して
の要求をみたすことが出来ない。 又、この誘電体磁器組成物の共振周波数の温度
係数（η_f）は前述の主成分に対して添加するAl₂
O₃の添加量に応じた値に変化する。 （実施例） 以下、この発明の実施例につき説明する。 先ず、この発明の誘電体磁器組成物の製造方法
につき説明する。 出発原料には化学的に高純度の炭酸バリウム
（BaCO₃）、二酸化チタン（TiO₂）、酸化サマリウ
ム（Sm₂O₃）、酸化セリウム（CeO₂）、酸化ラン
タン（La₂O₃）及び酸化アルミニウム（Al₂O₃）
を使用する。これらの出発原料を用い互いに組成
の異る複数の試料（誘電体磁器組成物）を作製す
るため、これら出発原料を所定の組成（詳細は後
述する）になるようにそれぞれ秤量する。 これら各出発原料の組成につき説明する。先
ず、この発明の誘電体磁器組成物の主成分を構成
するBaO，TiO₂及び稀土類酸化物（Sm₂O₃、
CeO₂及びLa₂O₃）の好適な組成範囲については、
その詳細な検討がこの出願の出願人に係る特願昭
60−013738においてなされている。この検討によ
れば、この主成分の組成式を xBaO−yTiO₂ −ｚ｛（Sm₂O₃）₁−（w₁＋w₂） （CeO₂）w₁（La₂O₃）w₂｝ と表わしたとき、BaOの量ｘが0.22モル分率より
大きいか、或いは、TiO₂の量ｙが0.59モル分率
より小さいか、或いは、希土類酸化物（Sm₂O₃，
CeO₂，La₂O₃）の合計量ｚが0.02モル分率より小
さくなると、無負荷Ｑ（Q_u）が低下してマイクロ
波用に不適当な誘電体磁器となると共に、共振周
波数の温度係数も大きくなる。 このｘが0.06モル分率より小さいか、或いは、
ｙが0.795モル分率よりも大きいか、或いは、ｚ
が0.345モル分率より大きくなると、無負荷Ｑ
（Q_u）が低下して測定不能となる。 又、CeO₂の量w₁とLa₂O₃の量w₂の合計量が
0.95モル分率より大きいと、共振周波数の温度係
数が大きくなつて不適当になる。 よつて、主成分の組成範囲としては上述したこ
れらの組成範囲はこの発明から除外される。 従つて、各試料の主成分のｘ，ｙ，ｚ，w₁及
びw₂の組成範囲は上述した好適な組成範囲内の
二種類の条件とした。つまり、一方の条件とは別
表１に示す試料番号１〜５のような構成であり、
他方の条件とは別表１に示す試料番号６〜10のよ
うな組成である。 一方、これら組成の異る二種類の主成分に対し
て添加するAl₂O₃の量を変えて種々の組成の誘電
体磁器組成物を作製するため、Al₂O₃を種々の量
に秤量し用意した。尚、各Al₂O₃の秤量を、主成
分に対して重量（wt）％で所定量となるように
行つた。 前述したように秤量した主成分を構成する各材
料をゴム内張りしたボールミルで純水とともに混
合し、脱水乾燥後、空気雰囲気において1000℃で
２時間仮焼した。 次に、この仮焼物をボールミルで純水とともに
湿式粉砕した後脱水乾燥し、主成分としての粉体
を得た。 次に、この粉体（以下、主成分と称する。）に
対して、前述のAl₂O₃を所定の比率（重量％）で
添加した後、これら主成分及びAl₂O₃を充分に混
合する。その後、この混合物にバインダを加えて
造粒し顆粒状の造粒粉を得た。この造粒粉を、金
型と油圧プレスとを用い、成形圧力を１〜3ton／
cm²として、直径16mmで厚さ９mmの円板状に成形し
た。このようにして得られた成形体を高純度のア
ルミナ匣に入れて、1200〜1350℃の温度で２時間
の条件で焼成し、よつて互いに組成の異る多種類
の誘電体磁器組成物を得た。 このようにして得られた各誘電体磁器組成物に
対しハツキ・コールマン（Hakki−Coleman）
法による測定をそれぞれ行つて、これら誘電体磁
器組成物の比誘電率（ε_r）及び無負荷Ｑ（Q_u）を
得た。又、共振周波数の温度係数（η_f）は20℃に
おける共振周波数を基準にして、−40℃〜＋80℃
の温度範囲における値から求めた。尚、これらの
測定における共振周波数は３〜7GHzであつた。 上述したように作製した誘電体磁器組成物の中
の代表的な誘電体磁器組成物について、その組成
と、その比誘電率（ε_r）、無負荷Ｑ（Q_u）及び温度
係数（η_f）とを別表１にそれぞれ示す。 尚、別表１の左側の欄に示す番号は試料番号で
あり、＊印を付した試料番号のものは、この発明
の範囲外の比較例を示し、それ以外は試料番号の
ものがこの発明の範囲内の実施例である。 次に、別表１の各実施例の誘電体磁器組成物の
実験結果を検討する。すなわち、主成分に対する
Al₂O₃の添加量が５重量％以下の場合は比誘電率
（ε_r）及び無負荷Ｑ（Q_u）の低下が少なく、さら
に、添加量が１重量％以下の場合は無負荷Ｑ
（Q_u）が大きくなる。又、別表１の試料番号１〜
５の試料では添加量の増加に従い温度係数（η_f）
が負の大きな値に変化し、試料番号６〜10の試料
では零温度係数を中心として温度係数（η_f）が正
の値から負の値へと変化していることからも分か
るように、添加量の増加に伴い共振周波数の温度
係数（η_f）が負の値に変化する。 一方、添加量が５重量％より多い場合比誘電率
（ε_r）及び無負荷Ｑ（Q_u）が小さくなると共に、温
度係数（η_f）が負に著しく大きな値となることが
分かる。よつて、５重量％より多いAl₂O₃の添加
量はこの発明から除かれる。 上述した実験結果から、実用的に見て、主成分
の組成式を xBaO−yTiO₂ −ｚ｛（Sm₂O₃）₁−（w₁＋w₂） （CeO₂）w₁（La₂O₃）w₂｝ と表わしたとき、 0.06≦ｘ≦0.22 0.59≦ｙ≦0.795 0.02≦ｚ≦0.345 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ０＜（w₁＋w₂）≦0.95 （但し、w₁＝０及びw₂＝０を除く） の範囲とし、この主成分に対してAl₂O₃を５重量
％以下（但し０を除く）添加して成る誘電体磁器
組成物がマイクロ波用誘電体磁器組成物として適
当であることが分つた。 尚、上述した実施例を、本発明の範囲内の好ま
しい特定の条件の下で、説明したが、それは単な
る例示にすぎないものであり、この発明がこの実
施例にのみ限定されるものでないこと明らかであ
る。 （発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明
の誘電体磁器組成物は、大きな比誘電率（ε_r）及
び無負荷Ｑ（Q_u）を有する。さらに、BaO，
TiO₂，Sm₂O₃，CeO₂及びLa₂O₃を所定のモル分
率で混合し仮焼・粉砕した主成分（粉体）を予め
作製しておき、この主成分に対して適量のAl₂O₃
を添加し焼成するだけで、共振周波数の温度係数
等の電気的特性を所望とする値にすることが出来
る。 これがため、共振周波数の温度係数が安定で、
かつ、用途に応じこの温度係数を任意の値に容易
に変更出来、しかも、比誘電率（ε_r）及び無負荷
Ｑ（Q_u）が大きい誘電体磁器組成物を提供するこ
とが出来る。 従つて、この誘電体組成物から成り例えば異る
温度係数を有した多種類の誘電体磁器組成物を少
量でも多量でも簡易に製造することが可能とな
り、この発明の工業的利用価値は非常に高い。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化バリウム（BaO）、二酸化チタン
   （TiO₂）、酸化サマリウム（Sm₂O₃）、酸化セリウ
   ム（CeO₂）及び酸化ランタン（La₂O₃）から成
   る主成分を含み、 該主成分の組成式を xBaO−yTiO₂ −ｚ｛（Sm₂O₃）₁−（w₁＋w₂）（CeO₂）w₁（La₂
   O₃）w₂｝と表したとき、モル分率でその成分組
   成ｘ，ｙ，ｚ，w₁及びw₂を 0.06≦ｘ≦0.22 0.59≦ｙ≦0.795 0.02≦ｚ≦0.345 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ０＜（w₁＋w₂）≦0.95 （但し、w₁＝０及びw₂＝０を除く） の組成範囲とし、 前記主成分に対して酸化アルミニウム（Al₂
   O₃）を５重量％以下（但し、０を除く）添加し
   て成ることを特徴とする誘電体磁器組成物。