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JPH0817053B2 - 高周波誘電体用焼結体の製造方法 - Google Patents
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JPH0817053B2 - 高周波誘電体用焼結体の製造方法 - Google Patents

高周波誘電体用焼結体の製造方法

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JPH0817053B2
JPH0817053B2 JP2404558A JP40455890A JPH0817053B2 JP H0817053 B2 JPH0817053 B2 JP H0817053B2 JP 2404558 A JP2404558 A JP 2404558A JP 40455890 A JP40455890 A JP 40455890A JP H0817053 B2 JPH0817053 B2 JP H0817053B2
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oxide
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frequency dielectric
high frequency
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邦生 土地
久和 藤本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波誘電体用焼結
体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロ波領域において高誘電率
および高Q値をもつ高周波誘電体用焼結体として、Ba
Mg1/3 Ta2/3 3 (=Ba3 MgTa2 9 )であ
らわされるペロブスカイト型高周波誘電体用焼結体(以
下、適宜「BMT焼結体」と言う)がある。
【0003】この高周波誘電体用焼結体は、原料配合物
を仮焼して得た仮焼物を本焼成し焼結させることで得ら
れている。しかし、BMT焼結体は、一般に、誘電特性
の良い焼結体を歩留まりよく得ることが困難であるとさ
れている。得られた焼結体の緻密度が低かったり、焼結
体にクラックが入っていたりすることが多いからであ
る。
【0004】緻密度を高めるために、本焼成での昇温速
度を100℃/分と急速に上げる方法が提案されている
が、この急速昇温焼成では、焼成コストが高くて電子デ
バイス(例えば、共振器)の低価格化が困難であるた
め、量産に適さず実用性が低い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑み、この
発明は誘電特性の優れた安価な高周波誘電体用焼結体を
容易に製造することのできる方法を提供することを課題
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記課題を解
決するため、BMT焼結体について、様々な方向から検
討し、つぎのようなことを見出した。すなわち、100
0〜1100℃程度で仮焼した仮焼物の粉末を用いた場
合の焼結体には、クラック発生があるために誘電特性は
十分でないが、緻密度は十分である。クラック発生が起
こるのは、仮焼物中に未反応で残るBaCO3 、MgO
およびBaTa2 6 の3者が焼成過程で再反応するか
らと考えた。他方、1300〜1400℃程度で仮焼し
た粉末を焼成して得た焼結体には、クラックの発生はな
いが緻密度で劣るということを見出した。そこで、緻密
度の劣る原因を詳しく検討した結果、仮焼温度が130
0〜1400℃の場合には反応が十分に進んでいるため
にMgOは殆ど残存しないが、仮焼温度1000〜11
00℃の場合にはMgOが残存するためではないか、と
推察したのである。この推察に基づいて、1300℃を
超える温度で十分に焼成したBaMg1/3 Ta2/3 3
であらわされる難焼結性仮焼物に、少量のMgOを積極
的に添加すれば、クラック発生を抑制しつつ、緻密度の
高い焼結体とすることができるのではないかと推定し、
実験によってこの推定の正しいことを確かめた結果、こ
こに、この発明を完成させることができたのである。
【0007】したがって、この発明にかかる誘電体用焼
結体の製造方法は、Ba、Sr、Ba 1-x Sr x (但
し、0<X<1)のうちの何れか1種の元素または元素
団を表すAと、Mg、Zn、Ni、Mnのうちの何れか
1種の元素を表すBと、TaまたはNbの何れか1種の
元素を表すCと、酸素を表すOとの構成比率がAB1/3
2/3 3 であらわされるペロブスカイト型高周波誘電
体用焼結体を得るにあたり、AB1/3 2/3 3 であら
わされる仮焼物にB酸化物を添加して1300℃以上で
焼成する。この発明におけるAB1/3 2/3 3 であら
わされる仮焼物およびB酸化物のA、B、Cは記A、
B、Cの中から適宜選んで組み合される。
【0008】 例えば、BMT焼結体の場合、請求項2の
ように、仮焼物はBaMg1/3 Ta2/3 3 であらわさ
れるものであり、B酸化物はMgOである。
【0009】仮焼物に加えるB酸化物の添加量は、通
常、請求項3のように、仮焼物1 molに対し、3〜8mo
l %、より好ましくは、4〜6mol%の範囲とする。3
mol%を下回ると緻密度を高める効果が十分でない傾向
がみられ、8 mol%を上回ると却って誘電特性や緻密化
の十分な焼結体が得難くなるからである。なお、ペロブ
スカイト型高周波誘電体用焼結体を得るための仮焼物
と、添加される酸化物の組み合せとしては、上記のBM
Tの場合の他、つぎのようなものも挙げられる。 (a)仮焼物;BaZn1/3 Ta2/3 3 酸化物;Zn
O (b)仮焼物;BaNi1/3 Ta2/3 3 酸化物;Ni
O (c)仮焼物;BaMn1/3 Ta2/3 3 酸化物;Mn
O (d)仮焼物;BaMg1/3 Nb2/3 3 酸化物;Mg
O (e)仮焼物;BaZn1/3 Nb2/3 3 酸化物;Zn
O (f)仮焼物;BaMn1/3 Nb2/3 3 酸化物;Mn
O (g)仮焼物;SrMg1/3 Ta2/3 3 酸化物;Mg
O (h)仮焼物;SrZn1/3 Ta2/3 3 酸化物;Zn
O (i)仮焼物;SrNi1/3 Ta2/3 3 酸化物;Ni
O (j)仮焼物;Ba1-x Srx Mg1/3 Ta2/3 3
化物;MgO (k)仮焼物;Ba1-x Srx Ni1/3 Ta2/3 3
化物;NiO 以下、この発明を、BMT焼結体の場合を例にとって、
具体的に説明する。
【0010】 BaMg1/3 Ta2/3 3 の化学量論
比に従って、出発原料BaCO3 、MgOおよびTa2
5 の粉末をそれぞれ計量する。通常、各粉末の平均粒
径は以下の程度である。 BaCO3 粉末…1 〜15μm程度 MgO粉末…1〜15μm程度 Ta25 粉末…1〜15μm程度 BaCO3 の代わりにBaOを用いてもよいが、BaC
3 は高純度で粒径の揃ったものが安価に入手できる。
【0011】 1000〜1100℃の温度で予備仮
焼を行う。予備仮焼は、後の仮焼や本焼成の際にMgO
が揮発するのを抑えるためである。但し、この予備仮焼
は省いてもよい。 予備仮焼を終えた粉末は、冷却後、純水中で24時
間程度ボール・ミルを用い粉砕し、乾燥してから、13
00〜1400℃の温度で2〜10時間仮焼する。この
仮焼は、2回以上行うことが好ましい。仮焼を繰り返す
ことにより組成の均一性が高まる。更に、一回の仮焼毎
に仮焼物を粉砕し攪拌するようにする。この仮焼物は、
BaMg1/3 Ta2/33 であらわされるものとなって
いる。最終仮焼処理の後で粉砕して得た粉末の平均粒径
は、1〜15μm程度である。
【0012】仮焼工程での反応は下記の通りである。
【化1】 である。 得られた仮焼物の粉末1mol に対してMgO粉末
を、αmol%(但し、0<α≦8の範囲)添加し、加圧
成形により所定形状の圧粉体にする。添加するMgO粉
末の平均粒径は、1〜15μm程度である。
【0013】MgOは、通常、単独で用いられるが、他
の酸化物、例えば、BaTa2 6 をも含めてもよい。
このように、1300℃以上の温度で仮焼したものに原
料のひとつであるMgOを少量添加するだけですむた
め、極めて容易かつ安価に製造できるのである。仮焼温
度は、1300℃以上であることが望ましい。これは、
原料同士の反応が十分に進み仮焼物中に緻密化を阻害す
る未反応原料物が残留することを抑えられるからであ
る。特に、仮焼物のX線回折分析における回折線(10
・2)、(20・2)、(21・2)、(20・4)お
よび(21・4)の半値幅が、それぞれ、0.20°、
0.22°、0.29°、0.33°および0.36°
以下となるように仮焼されたものは組成の均一性が高く
Q値が十分となる傾向にある。
【0014】 この後、本焼成を行う。 (1) 1500℃以上の温度で2〜5時間焼成する。
昇温速度には特に制限はない。この(1)の焼成は、緻
密化を進行させるためのものである。ついで、 (2) 1200〜1450℃で10〜120時間熱処
理する。この(2)の処理は、BMT結晶を理想的な六
方晶とするためになされる。
【0015】これにより、優れたBMT焼結体が容易に
得られるようになる。
【0016】
【作用】この発明では、本焼成において添加されるB酸
化物は、AB1/32/3 3 であらわされる仮焼物に対
し焼結を促す作用を発揮するため、クラックのない緻密
な焼結体が確実に(歩留まりよく)得られる。少量添加
するB酸化物は、通常、仮焼物を作る際の原料であって
格別なものではなく、また、急速昇温焼成などの特殊な
処理の必要もないので、製造は容易であってコスト高を
招来するようなこともない。
【0017】ペロブスカイト型高周波誘電体用焼結体が
BaMg1/3 Ta2/3 3 であらわされるものである場
合は、他の組成のものの場合に比べ、誘電特性の優れた
ものが得やすい。B酸化物の添加量がAB1/3 2/3
3 であらわされる仮焼物1mol に対し3〜8mol %であ
る場合には、適切な焼結促進作用が確実にあらわれる。
【0018】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。 −実施例1〜5− 上記〜に従って、BMT焼結体を得た。但し、仮焼
物1mol に対するMgOの添加割合は、表1の通りとし
た。
【0019】なお、予備仮焼工程では、1100℃、
10時間の処理を行い、仮焼工程では、1300℃、
10時間の処理を2回行い、本焼成の(1)焼成工程
では、1600℃、2時間の焼成を行い、(2)焼成工
程では、1450℃、100時間の処理を行った。な
お、原料粉末の平均粒径は、BaCO3粉末が約4μ
m、MgO粉末が約4μm、Ta2 5 粉末が約4μm
である。
【0020】粉砕後における仮焼物の粉末の平均粒径は
約4μmであり、添加するMgO粉末の平均粒径も約4
μmである。 −比較例1− 実施例1において、MgOを添加しなかった他は、同様
にしてBMT焼結体を得た。
【0021】−比較例2− 仮焼温度が1100℃である他は比較例1と同様にし
て、BMT焼結体を得た。実施例および比較例の焼結体
について、緻密度(焼結体の相対密度)を測定するとと
もに、誘電率とQ値を誘電体円柱共振法により測定(測
定周波数10G Hz)した。また、クラックの有無につ
いても調べた。測定結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1の実施例の各焼結体と比較例1、2の
焼結体と比べれば、実施例の焼結体は、緻密であり、ク
ラックもなく、十分に実用に足る誘電特性をもつ誘電体
であることが分かる。
【0024】
【発明の効果】以上に述べたように、請求項1〜3記載
の発明では、AB1/3 2/3 3 であらわされる仮焼物
に焼結促進作用をもつB酸化物を微量添加すればよいだ
けであるため、優れた高周波誘電特性の安価な焼結体を
容易に得ることができる。請求項2記載の発明では、ペ
ロブスカイト型高周波誘電体用焼結体の組成がBaMg
1/3 Ta2/3 3 であるため、誘電特性が顕著に優れて
おり、より実用性が高い。
【0025】請求項3記載の発明では、B酸化物の添加
量が3〜8 mol%であるため、適切な焼結促進作用が確
実にあらわれる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ba、Sr、Ba 1-x Sr x (但し、0
    <X<1)のうちの何れか1種の元素または元素団を表
    すAと、Mg、Zn、Ni、Mnのうちの何れか1種の
    元素を表すBと、TaまたはNbの何れか1種の元素を
    表すCと、酸素を表すOとの構成比率がAB1/3 2/3
    3 であらわされるペロブスカイト型高周波誘電体用焼
    結体を得るにあたり、AB1/3 2/3 3 であらわされ
    る仮焼物にB酸化物を添加して1300℃以上で焼成す
    るようにすることを特徴とする高周波誘電体用焼結体の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 仮焼物がBaMg1/3 Ta2/3 3 であ
    らわされるものであり、添加酸化物がMgOである請求
    項1記載の高周波誘電体用焼結体の製造方法。
  3. 【請求項3】 AB1/3 2/3 3 であらわされる仮焼
    物1mol に対しB酸化物を3〜8mol %の割合で添加す
    るようにする請求項1または2記載の高周波誘電体用焼
    結体の製造方法。
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CN110407579B (zh) * 2018-04-28 2021-04-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有超高q值微波介质材料及其制备方法
CN110483042B (zh) * 2018-05-15 2021-11-02 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种新型的单相微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN109437899A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种超高q值微波介质陶瓷材料及其制备方法

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