JP4688008B2 - 電子デバイス用誘電体磁器組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子デバイス用誘電体磁器組成物に係り、特に、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＷＯ3を基本とする複合酸化物からなり、誘電率が３７以上で、１０ＧＨｚでのＱｆが１００００以上の特性を有することを特徴とする電子デバイス用誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波通信用フィルタ、ミリ波通信用フィルタ、発振器、誘電体アンテナ、周波数調整棒等に用いられる電子デバイス用誘電体組成物としては、従来、Ｂａ（Ｚｎ・Ｔａ）Ｏ3系材料、ＣａＴｉＯ3−Ｌａ（Ｍｇ・Ｔｉ）Ｏ3系材料、Ｂａ−Ｌｎ（希土類）−Ｔｉ−Ｏ系材料が知られている。
【０００３】
Ｂａ（Ｚｎ・Ｔａ）Ｏ3系材料は、誘電率（ε）が３０前後であるが、Ｑ値は１５０００以上と高くなり、またＣａＴｉＯ3−Ｌａ（Ｍｇ・Ｔｉ）Ｏ3系材料では、誘電率（ε）は４０〜６０であるが、１０ＧＨｚで１０００以上のＱ値を得ることが困難である、一方、Ｂａ−Ｌｎ（希土類）−Ｔｉ−Ｏ系材料では、誘電率（ε）が６０以上となるが、１０ＧＨｚで１０００以上のＱ値を得ることが困難となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開昭５６−１０２００３号に開示されるＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｂｉ2Ｏ3系誘電体材料では、誘電率（ε）は９０であるが、１０ＧＨｚにおけるＱ値は５００程度である。特開平６−３４９３２６号に開示されるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−ＳｍＯ2系誘電体材料では、誘電率（ε）は９０であるが、１０ＧＨｚにおけるＱ値は５００程度である。
【０００５】
最近、前述の各種用途において、誘電率（ε）３７以上、Ｑｆが１０ＧＨｚで１００００ＧＨｚ以上の特性を有する誘電体材料が要望されてきた。また、毒性を有するＢａ化合物を使用しない材料においても、特性の向上が求められている。
【０００６】
この発明は、毒性を有するＢａ化合物を使用することなく、最近の要望である誘電率（ε）３７以上、Ｑｆが１０ＧＨｚで１００００ＧＨｚ以上の特性を有する電子デバイス用誘電体磁器組成物の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、Ｂａ化合物を使用しない組成で、誘電率（ε）３７以上、１０ＧＨｚにおけるＱｆが１００００ＧＨｚ以上の特性を有する誘電体材料を目的に組成について種々検討した結果、特定量のＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の各酸化物に、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2 、ＳｉＯ2の１種を含有する複合酸化物からなる誘電体材料が前記特性を達成し、すぐれた温度特性を有することを知見し、この発明を完成した。
【０００８】
すなわち、この発明は、組成式を、Ｘ（Ｚｒx・Ｔｉ1-x）−Ｙ（Ｎｂm・Ｔａ1-m）−Ｚ（Ｚｎn・Ｍｇ1-n）−ＭＷ−ＮＭｅ−Ｏ と表す複合酸化物であり、ＭｅはＦｅ，Ｃｅ，Ｓｉから１種選択され、前記組成式を限定するＸ、Ｙ、Ｚ、Ｍ、Ｎ、ｘ、ｍ、ｎが下記値を満足する組成からなる電子デバイス用誘電体磁器組成物である。
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｍ＋Ｎ＝１、０．３５≦Ｘ≦０．９、０＜Ｙ≦０．４５、０．０４≦Ｚ≦０．２０、０＜Ｍ＜０．０２、０＜Ｎ＜０．１、０．１≦ｘ≦０．５、０．５≦ｍ≦１、０．７＜ｎ＜０．９
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明による誘電体磁器組成物は、組成式を、Ｘ（Ｚｒx・Ｔｉ1-x）−Ｙ（Ｎｂm・Ｔａ1-m）−Ｚ（Ｚｎn・Ｍｇ1-n）−ＭＷ−ＮＭｅ−Ｏ と表し、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の各酸化物に、選択肢のＭｅ、すなわちＦｅ，Ｃｅ，Ｓｉから１種選択される酸化物を加え、例えば混合、仮焼、粉砕、造粒、成形、焼成の各工程経て作製される複合酸化物である。
【００１０】
この発明において、組成式のＸ，Ｙを、０．３５≦Ｘ≦０．９、０＜Ｙ≦０．４５に限定した理由は、Ｘ値が０．３５未満、Ｙ値が０．４５を超えると、誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくなく、またＸが０．９を超えると焼結が困難となる。さらにＹが０．４５を超えると誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくない。
【００１１】
この発明において、組成式のＺ値を、０．０４≦Ｚ≦０．２０に限定した理由は、Ｚ値が０．０４未満では焼結が困難となり、又０．２０を超えるとＱ値が低下するので好ましくない。
【００１２】
この発明において、組成式のＭ値を、０＜Ｍ＜０．０２に限定した理由は、Ｍ値が０．０２を超えると誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくない。
【００１３】
この発明において、組成式のＮ値を、０＜Ｎ＜０．１に限定した理由は、Ｎ値が０．１を超えると誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくない。
【００１４】
この発明において、組成式のｘ値を、０．１≦ｘ≦０．５に限定した理由は、ｘ値が０．１未満ではＱ値が低下し、０．５を超えると温度特性（τｆ）が零から大きく外れ、又Ｑ値も低下するので好ましくない。
【００１５】
この発明において、組成式のｍ値を、０．５≦ｍ≦１に限定した理由は、ｍ値が０．５未満ではＱ値が悪くなり、１．０を超えるとＱ値が低下するので好ましくない。
【００１６】
この発明において、組成式のｎ値を、０．７＜ｎ＜０．９に限定した理由は、ｎ値が０．７未満ではＱ値が低下し、０．９を超えるとＱ値が低下するので好ましくない。
【００１７】
この発明の誘電体磁器組成物の特性は、誘電率３７以上、１０ＧＨｚにおけるＱｆ１００００ＧＨｚ以上であり、さらに組成を選択することにより、誘電率４０〜５０、１０ＧＨｚにおけるＱｆ４００００ＧＨｚ以上の特性が得られる。
また、温度特性（τｆ）は、−１０＜τｆ＜＋１０ｐｐｍ／℃の範囲にて制御することができる。
【００１８】
さらに、焼結温度についても従来のＢａ（Ｚｎ・Ｔａ）Ｏ３系誘電体材料が１６００℃であるのに対し、この発明の誘電体材料の焼結温度は１２００℃〜１４５０℃と焼結温度を著しく低下できる。また、毒性を有するＢａ化合物を使用しないことにより、安全、環境問題においても有効である。
【００１９】
【実施例】
実施例１
ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の基本成分に、Ｆｅ2Ｏ3（表１）、ＣｅＯ2（表２）、ＳｉＯ2（表４）を所定量配合し、仮焼、粉砕、造粒後、径１２ｍｍφの成形体に成形後、脱バインダーした後、大気中にて焼結温度１２００〜１４５０℃にて焼結した。
【００２０】
得られた焼結体を径５ｍｍ×高さ５ｍｍの試片に切断後、ネットワークアナライザーを用いて、Ｈ＆Ｃ法で誘電特性を評価し、その結果を表１〜４に表す。なお、前記焼結雰囲気にＯ2を導入して焼結すると誘電率の向上に有効である。
【００２１】
比較例１
この発明の組成範囲外のＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の基本成分にＦｅ2Ｏ3（表５）、ＣｅＯ2（表６）、ＳｉＯ2（表８）を所定量配合後、実施例１と同一条件にて成形、焼結後、同一寸法の試片を作成し、実施例と同一試験法にて誘電特性を測定し、その結果を表５、６、８に表す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２５】
【表４】
【００２６】
【表５】
【００２７】
【表６】
【００２９】
【表８】
【００３０】
【発明の効果】
この発明による電子デバイス用誘電体組成物は、実施例に明らかなように、誘電率３７以上、１０ＧＨｚにおけるＱｆ１００００ＧＨｚ以上、好ましい組成では、誘電率４０〜５０、１０ＧＨｚにおけるＱｆ４００００ＧＨｚ以上の特性が得られ、温度特性（τｆ）は、
−１０＜τｆ＜＋１０ｐｐｍ／℃で、また低い焼結温度で製造でき、組成的にも安全性にすぐれ、環境にやさしい材料であり、マイクロ波通信用フィルタ、ミリ波通信用フィルタ、発振器、誘電体アンテナ、周波数調整棒等の用途に最適である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子デバイス用誘電体磁器組成物に係り、特に、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＷＯ3を基本とする複合酸化物からなり、誘電率が３７以上で、１０ＧＨｚでのＱｆが１００００以上の特性を有することを特徴とする電子デバイス用誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波通信用フィルタ、ミリ波通信用フィルタ、発振器、誘電体アンテナ、周波数調整棒等に用いられる電子デバイス用誘電体組成物としては、従来、Ｂａ（Ｚｎ・Ｔａ）Ｏ3系材料、ＣａＴｉＯ3−Ｌａ（Ｍｇ・Ｔｉ）Ｏ3系材料、Ｂａ−Ｌｎ（希土類）−Ｔｉ−Ｏ系材料が知られている。
【０００３】
Ｂａ（Ｚｎ・Ｔａ）Ｏ3系材料は、誘電率（ε）が３０前後であるが、Ｑ値は１５０００以上と高くなり、またＣａＴｉＯ3−Ｌａ（Ｍｇ・Ｔｉ）Ｏ3系材料では、誘電率（ε）は４０〜６０であるが、１０ＧＨｚで１０００以上のＱ値を得ることが困難である、一方、Ｂａ−Ｌｎ（希土類）−Ｔｉ−Ｏ系材料では、誘電率（ε）が６０以上となるが、１０ＧＨｚで１０００以上のＱ値を得ることが困難となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開昭５６−１０２００３号に開示されるＢａＯ−ＴｉＯ2−Ｎｄ2Ｏ3−Ｂｉ2Ｏ3系誘電体材料では、誘電率（ε）は９０であるが、１０ＧＨｚにおけるＱ値は５００程度である。特開平６−３４９３２６号に開示されるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2−ＳｍＯ2系誘電体材料では、誘電率（ε）は９０であるが、１０ＧＨｚにおけるＱ値は５００程度である。
【０００５】
最近、前述の各種用途において、誘電率（ε）３７以上、Ｑｆが１０ＧＨｚで１００００ＧＨｚ以上の特性を有する誘電体材料が要望されてきた。また、毒性を有するＢａ化合物を使用しない材料においても、特性の向上が求められている。
【０００６】
この発明は、毒性を有するＢａ化合物を使用することなく、最近の要望である誘電率（ε）３７以上、Ｑｆが１０ＧＨｚで１００００ＧＨｚ以上の特性を有する電子デバイス用誘電体磁器組成物の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、Ｂａ化合物を使用しない組成で、誘電率（ε）３７以上、１０ＧＨｚにおけるＱｆが１００００ＧＨｚ以上の特性を有する誘電体材料を目的に組成について種々検討した結果、特定量のＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の各酸化物に、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2 、ＳｉＯ2の１種を含有する複合酸化物からなる誘電体材料が前記特性を達成し、すぐれた温度特性を有することを知見し、この発明を完成した。
【０００８】
すなわち、この発明は、組成式を、Ｘ（Ｚｒx・Ｔｉ1-x）−Ｙ（Ｎｂm・Ｔａ1-m）−Ｚ（Ｚｎn・Ｍｇ1-n）−ＭＷ−ＮＭｅ−Ｏ と表す複合酸化物であり、ＭｅはＦｅ，Ｃｅ，Ｓｉから１種選択され、前記組成式を限定するＸ、Ｙ、Ｚ、Ｍ、Ｎ、ｘ、ｍ、ｎが下記値を満足する組成からなる電子デバイス用誘電体磁器組成物である。
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｍ＋Ｎ＝１、０．３５≦Ｘ≦０．９、０＜Ｙ≦０．４５、０．０４≦Ｚ≦０．２０、０＜Ｍ＜０．０２、０＜Ｎ＜０．１、０．１≦ｘ≦０．５、０．５≦ｍ≦１、０．７＜ｎ＜０．９
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明による誘電体磁器組成物は、組成式を、Ｘ（Ｚｒx・Ｔｉ1-x）−Ｙ（Ｎｂm・Ｔａ1-m）−Ｚ（Ｚｎn・Ｍｇ1-n）−ＭＷ−ＮＭｅ−Ｏ と表し、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の各酸化物に、選択肢のＭｅ、すなわちＦｅ，Ｃｅ，Ｓｉから１種選択される酸化物を加え、例えば混合、仮焼、粉砕、造粒、成形、焼成の各工程経て作製される複合酸化物である。
【００１０】
この発明において、組成式のＸ，Ｙを、０．３５≦Ｘ≦０．９、０＜Ｙ≦０．４５に限定した理由は、Ｘ値が０．３５未満、Ｙ値が０．４５を超えると、誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくなく、またＸが０．９を超えると焼結が困難となる。さらにＹが０．４５を超えると誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくない。
【００１１】
この発明において、組成式のＺ値を、０．０４≦Ｚ≦０．２０に限定した理由は、Ｚ値が０．０４未満では焼結が困難となり、又０．２０を超えるとＱ値が低下するので好ましくない。
【００１２】
この発明において、組成式のＭ値を、０＜Ｍ＜０．０２に限定した理由は、Ｍ値が０．０２を超えると誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくない。
【００１３】
この発明において、組成式のＮ値を、０＜Ｎ＜０．１に限定した理由は、Ｎ値が０．１を超えると誘電率（ε）、Ｑ値が低下して好ましくない。
【００１４】
この発明において、組成式のｘ値を、０．１≦ｘ≦０．５に限定した理由は、ｘ値が０．１未満ではＱ値が低下し、０．５を超えると温度特性（τｆ）が零から大きく外れ、又Ｑ値も低下するので好ましくない。
【００１５】
この発明において、組成式のｍ値を、０．５≦ｍ≦１に限定した理由は、ｍ値が０．５未満ではＱ値が悪くなり、１．０を超えるとＱ値が低下するので好ましくない。
【００１６】
この発明において、組成式のｎ値を、０．７＜ｎ＜０．９に限定した理由は、ｎ値が０．７未満ではＱ値が低下し、０．９を超えるとＱ値が低下するので好ましくない。
【００１７】
この発明の誘電体磁器組成物の特性は、誘電率３７以上、１０ＧＨｚにおけるＱｆ１００００ＧＨｚ以上であり、さらに組成を選択することにより、誘電率４０〜５０、１０ＧＨｚにおけるＱｆ４００００ＧＨｚ以上の特性が得られる。
また、温度特性（τｆ）は、−１０＜τｆ＜＋１０ｐｐｍ／℃の範囲にて制御することができる。
【００１８】
さらに、焼結温度についても従来のＢａ（Ｚｎ・Ｔａ）Ｏ３系誘電体材料が１６００℃であるのに対し、この発明の誘電体材料の焼結温度は１２００℃〜１４５０℃と焼結温度を著しく低下できる。また、毒性を有するＢａ化合物を使用しないことにより、安全、環境問題においても有効である。
【００１９】
【実施例】
実施例１
ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の基本成分に、Ｆｅ2Ｏ3（表１）、ＣｅＯ2（表２）、ＳｉＯ2（表４）を所定量配合し、仮焼、粉砕、造粒後、径１２ｍｍφの成形体に成形後、脱バインダーした後、大気中にて焼結温度１２００〜１４５０℃にて焼結した。
【００２０】
得られた焼結体を径５ｍｍ×高さ５ｍｍの試片に切断後、ネットワークアナライザーを用いて、Ｈ＆Ｃ法で誘電特性を評価し、その結果を表１〜４に表す。なお、前記焼結雰囲気にＯ2を導入して焼結すると誘電率の向上に有効である。
【００２１】
比較例１
この発明の組成範囲外のＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＷＯ3の基本成分にＦｅ2Ｏ3（表５）、ＣｅＯ2（表６）、ＳｉＯ2（表８）を所定量配合後、実施例１と同一条件にて成形、焼結後、同一寸法の試片を作成し、実施例と同一試験法にて誘電特性を測定し、その結果を表５、６、８に表す。
【００２２】
【表１】
【表２】
【表４】
【表５】
【表６】
【表８】
【発明の効果】
この発明による電子デバイス用誘電体組成物は、実施例に明らかなように、誘電率３７以上、１０ＧＨｚにおけるＱｆ１００００ＧＨｚ以上、好ましい組成では、誘電率４０〜５０、１０ＧＨｚにおけるＱｆ４００００ＧＨｚ以上の特性が得られ、温度特性（τｆ）は、
−１０＜τｆ＜＋１０ｐｐｍ／℃で、また低い焼結温度で製造でき、組成的にも安全性にすぐれ、環境にやさしい材料であり、マイクロ波通信用フィルタ、ミリ波通信用フィルタ、発振器、誘電体アンテナ、周波数調整棒等の用途に最適である。
Claims (1)
- 組成式を、Ｘ（Ｚｒx・Ｔｉ1-x）−Ｙ（Ｎｂm・Ｔａ1-m）−Ｚ（Ｚｎn・Ｍｇ1-n）−ＭＷ−ＮＭｅ−Ｏ と表す複合酸化物であり、ＭｅはＦｅ，Ｃｅ，Ｓｉから１種選択され、前記組成式を限定するＸ、Ｙ、Ｚ、Ｍ、Ｎ、ｘ、ｍ、ｎが下記値を満足する組成からなる電子デバイス用誘電体磁器組成物。
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ｍ＋Ｎ＝１、０．３５≦Ｘ≦０．９、０＜Ｙ≦０．４５、０．０４≦Ｚ≦０．２０、０＜Ｍ＜０．０２、０＜Ｎ＜０．１、０．１≦ｘ≦０．５、０．５≦ｍ≦１、０．７＜ｎ＜０．９
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| JP2000249548A JP4688008B2 (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 電子デバイス用誘電体磁器組成物 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000249548A JP4688008B2 (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 電子デバイス用誘電体磁器組成物 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002060270A JP2002060270A (ja) | 2002-02-26 |
| JP4688008B2 true JP4688008B2 (ja) | 2011-05-25 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000249548A Expired - Fee Related JP4688008B2 (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 電子デバイス用誘電体磁器組成物 |
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| CN107473744B (zh) * | 2017-09-19 | 2020-07-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛酸钡基陶瓷材料中类圆形晶粒与高长径比棒状晶粒比例的气氛调节方法 |
| CN112661509B (zh) * | 2020-12-24 | 2022-08-02 | 电子科技大学 | 一种高Q值MgZrNb2O8基微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH06295619A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| JPH08157259A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | セラミック誘電体の製造方法 |
| JPH08225369A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| JPH1112036A (ja) * | 1997-06-16 | 1999-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体セラミック電子部品の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5951091B2 (ja) * | 1980-01-16 | 1984-12-12 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体共振器用磁器 |
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2000
- 2000-08-21 JP JP2000249548A patent/JP4688008B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06295619A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| JPH08225369A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器及び誘電体共振器 |
| JPH08157259A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | セラミック誘電体の製造方法 |
| JPH1112036A (ja) * | 1997-06-16 | 1999-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体セラミック電子部品の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002060270A (ja) | 2002-02-26 |
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Legal Events
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