JP3098763B2 - 誘電体共振器 - Google Patents
誘電体共振器Info
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- JP3098763B2 JP3098763B2 JP02176007A JP17600790A JP3098763B2 JP 3098763 B2 JP3098763 B2 JP 3098763B2 JP 02176007 A JP02176007 A JP 02176007A JP 17600790 A JP17600790 A JP 17600790A JP 3098763 B2 JP3098763 B2 JP 3098763B2
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- dielectric
- dielectric resonator
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘電体磁器で構成される誘電体共振器に関
する。
する。
従来の技術 近年、自動車電話，可搬型電話，衛星放送など、マイ
クロ波領域の電磁波を利用する通信の進展にともない、
機器の小型化が要求されている。このためには、機器を
構成する個々の部品が小型化される必要がある。
クロ波領域の電磁波を利用する通信の進展にともない、
機器の小型化が要求されている。このためには、機器を
構成する個々の部品が小型化される必要がある。
誘電体はこれらの機器において、フィルタ素子や発振
素子に誘電体共振器として組み込まれている。誘電体共
振器の大きさは同じ共振モードを利用する場合、誘電体
材料の持つ誘電率の平方根に逆比例するため、小型の誘
電体共振器を作製するには、高い比誘電率を有する材料
が必要である。また誘電体に求められる他の特性は、マ
イクロ波領域で低損失であること、すなわち無負荷Ｑ値
が高いこと、さらに共振周波数の温度変化が小さいこ
と、すなわち比誘電率の温度変化が小さいことである。
素子に誘電体共振器として組み込まれている。誘電体共
振器の大きさは同じ共振モードを利用する場合、誘電体
材料の持つ誘電率の平方根に逆比例するため、小型の誘
電体共振器を作製するには、高い比誘電率を有する材料
が必要である。また誘電体に求められる他の特性は、マ
イクロ波領域で低損失であること、すなわち無負荷Ｑ値
が高いこと、さらに共振周波数の温度変化が小さいこ
と、すなわち比誘電率の温度変化が小さいことである。
従来、この分野で利用されてきた誘電体としては、Ba
（Zn1/3Ta2/3）O3,BaO−TiO2系の組成およびその一部を
他の元素で置換した組成などが知られていた。これらは
いずれも比誘電率が30程度であり、共振器を小型化する
には、比誘電率が低すぎる。より比誘電率の大きい材料
として、BaO−TiO2−Sm2O3系が特開昭57−15309号公報
に開示されている。この系は80程度の比誘電率と、２〜
4GHzで3000程度の高い無負荷Ｑ値、および小さい比誘電
率の温度係数を有している。
（Zn1/3Ta2/3）O3,BaO−TiO2系の組成およびその一部を
他の元素で置換した組成などが知られていた。これらは
いずれも比誘電率が30程度であり、共振器を小型化する
には、比誘電率が低すぎる。より比誘電率の大きい材料
として、BaO−TiO2−Sm2O3系が特開昭57−15309号公報
に開示されている。この系は80程度の比誘電率と、２〜
4GHzで3000程度の高い無負荷Ｑ値、および小さい比誘電
率の温度係数を有している。
しかしながら共振器をさらに小型化するため、より高
い比誘電率の材料が求められているが、高い無負荷Ｑ値
と小さい温度係数を有する材料は知られていない。一
方、誘電体の温度係数は比誘電率が高くなると一般に負
であるが、PbZrO3のように正の値を有するものがある。
したがって、正と負の値を有する材料を組合せ、温度係
数を小さくする試みもなされている。負の温度係数を有
する材料としては、TiO2やSrTiO3が知られており、正の
温度係数を有する材料としては、PbO−ZrO2にランタニ
ド酸化物を添加した系として、特開昭61−156602号公報
に開示されたPbO−Tb2O3−ZrO2などがある。これらの材
料では、比誘電率が100以上と大きく共振器の小型化に
寄与するところは大であるが、共振周波数の温度係数τ
ｆは−1000ppm/℃程度の大きな温度変化を示す。
い比誘電率の材料が求められているが、高い無負荷Ｑ値
と小さい温度係数を有する材料は知られていない。一
方、誘電体の温度係数は比誘電率が高くなると一般に負
であるが、PbZrO3のように正の値を有するものがある。
したがって、正と負の値を有する材料を組合せ、温度係
数を小さくする試みもなされている。負の温度係数を有
する材料としては、TiO2やSrTiO3が知られており、正の
温度係数を有する材料としては、PbO−ZrO2にランタニ
ド酸化物を添加した系として、特開昭61−156602号公報
に開示されたPbO−Tb2O3−ZrO2などがある。これらの材
料では、比誘電率が100以上と大きく共振器の小型化に
寄与するところは大であるが、共振周波数の温度係数τ
ｆは−1000ppm/℃程度の大きな温度変化を示す。
発明が解決しようとする課題 このような従来の誘電体磁器組成物では、比誘電率お
よび無負荷Ｑ値が大きくて、比誘電率の温度変化が小さ
いという条件を兼ね備えていないという課題があった。
よび無負荷Ｑ値が大きくて、比誘電率の温度変化が小さ
いという条件を兼ね備えていないという課題があった。
本発明は上記課題を解決するもので、比誘電率が大き
くて、マイクロ波領域で低損失であり、さらに比誘電率
の温度変化率が小さい誘電体磁器組成物を用いた誘電体
共振器を提供することを目的とする。
くて、マイクロ波領域で低損失であり、さらに比誘電率
の温度変化率が小さい誘電体磁器組成物を用いた誘電体
共振器を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、xPbO−ｙ（Mg
1/3Nb2/3）O2−zCaOの組成式で表わされる酸化鉛，酸化
マグネシウム，酸化ニオブおよび酸化カルシウムよりな
る組成物で構成され、x,y,zがモル百分率で、 0.05≦ｘ≦0.45 0.4 ≦ｙ≦0.55 0.15≦ｚ≦0.4 ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１の条件を満たす磁器組成物を用
いた誘電体共振器である。
1/3Nb2/3）O2−zCaOの組成式で表わされる酸化鉛，酸化
マグネシウム，酸化ニオブおよび酸化カルシウムよりな
る組成物で構成され、x,y,zがモル百分率で、 0.05≦ｘ≦0.45 0.4 ≦ｙ≦0.55 0.15≦ｚ≦0.4 ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１の条件を満たす磁器組成物を用
いた誘電体共振器である。
作用 本発明は上記した構成により、マグネシウムニオブ酸
鉛（Pb（Mg1/3Nb2/3）O3）のPbの一部がCaが置換された
磁器組成物を用いることにより、小型で高いＱ値と優れ
た温度特性を有する誘電体共振器が作成される。
鉛（Pb（Mg1/3Nb2/3）O3）のPbの一部がCaが置換された
磁器組成物を用いることにより、小型で高いＱ値と優れ
た温度特性を有する誘電体共振器が作成される。
実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。
出発原料には化学的に高純度であるMgO,Nb2O5を、モ
ル比で等量になるよう純度補正を行なった後秤量し、安
定化ジルコニア製の玉石を用いたポリエチレン製のボー
ルミルに入れ、純粋を混合媒体に加えて17時間混合す
る。混合後、スラリーを乾燥し、アルミナ製の坩堝に入
れ、1000℃で２時間仮焼し、MgNb2O6を合成する。これ
にやはり化学的に高純度であるPbOとCaCo3を純度補正を
行なったのち、次の表に示した配合量にしたがって所定
量秤量する。これらの粉体を前述のボールミルに入れ、
前記と同様に混合する。混合後、スラリーを乾燥し、ア
ルミナ製の坩堝に入れ、750〜850℃で２時間仮焼する。
仮焼体は、ライカイ機で解砕した後、前述したボールミ
ルで17時間粉砕し、乾燥させ、原料粉体とする。この粉
体にバインダとしてポリビニルアルコールの５％水溶液
を６重量％加えて混合後、32メッシュのふるいを通して
造粒し、100MPaで直径13mm,厚み約5mmの円柱状にプレス
成形する。成形体は600℃で２時間加熱してバインダを
焼却後、マグネシアの容器に入れ、周囲に同一組成の仮
焼粉を配してPbOの蒸発を防ぎながら、組成に応じて110
0〜1400℃で２時間保持して焼成する。得られた焼結体
から誘電体共振器を作成し、その共振周波数と無負荷Ｑ
値を求めた。また焼結体の寸法と共振周波数より比誘電
率を算出した。共振周波数は、２〜6GHzであった。また
−25℃および85℃における共振周波数を測定し、20℃の
値を基準として、温度変化率（τｆ）を算出した。これ
らの結果を表に示す。
ル比で等量になるよう純度補正を行なった後秤量し、安
定化ジルコニア製の玉石を用いたポリエチレン製のボー
ルミルに入れ、純粋を混合媒体に加えて17時間混合す
る。混合後、スラリーを乾燥し、アルミナ製の坩堝に入
れ、1000℃で２時間仮焼し、MgNb2O6を合成する。これ
にやはり化学的に高純度であるPbOとCaCo3を純度補正を
行なったのち、次の表に示した配合量にしたがって所定
量秤量する。これらの粉体を前述のボールミルに入れ、
前記と同様に混合する。混合後、スラリーを乾燥し、ア
ルミナ製の坩堝に入れ、750〜850℃で２時間仮焼する。
仮焼体は、ライカイ機で解砕した後、前述したボールミ
ルで17時間粉砕し、乾燥させ、原料粉体とする。この粉
体にバインダとしてポリビニルアルコールの５％水溶液
を６重量％加えて混合後、32メッシュのふるいを通して
造粒し、100MPaで直径13mm,厚み約5mmの円柱状にプレス
成形する。成形体は600℃で２時間加熱してバインダを
焼却後、マグネシアの容器に入れ、周囲に同一組成の仮
焼粉を配してPbOの蒸発を防ぎながら、組成に応じて110
0〜1400℃で２時間保持して焼成する。得られた焼結体
から誘電体共振器を作成し、その共振周波数と無負荷Ｑ
値を求めた。また焼結体の寸法と共振周波数より比誘電
率を算出した。共振周波数は、２〜6GHzであった。また
−25℃および85℃における共振周波数を測定し、20℃の
値を基準として、温度変化率（τｆ）を算出した。これ
らの結果を表に示す。
表より明らかなように酸化鉛，酸化マグネシウム，酸
化ニオブおよび酸化カルシウムよりなる組成物を組成式 xPbO−ｙ（Mg1/3Nb2/3）O2−zCaO と表したとき、x,y,zがモル百分率で、 0.05≦ｘ≦0.45 0.4 ≦ｙ≦0.55 0.15≦ｚ≦0.4 ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１なる関係を満たす組成では、比
誘電率が35〜107と高く、無負荷Ｑ値が300以上の値を有
しており、かつ共振周波数の温度変化が200ppm/℃以上
である。特に試料番号7,8,12では、80以上の比誘電率を
有し、400以上の無負荷Ｑ値と共振周波数の温度変化が2
00ppm/℃以下の優れた特性を示した。
化ニオブおよび酸化カルシウムよりなる組成物を組成式 xPbO−ｙ（Mg1/3Nb2/3）O2−zCaO と表したとき、x,y,zがモル百分率で、 0.05≦ｘ≦0.45 0.4 ≦ｙ≦0.55 0.15≦ｚ≦0.4 ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１なる関係を満たす組成では、比
誘電率が35〜107と高く、無負荷Ｑ値が300以上の値を有
しており、かつ共振周波数の温度変化が200ppm/℃以上
である。特に試料番号7,8,12では、80以上の比誘電率を
有し、400以上の無負荷Ｑ値と共振周波数の温度変化が2
00ppm/℃以下の優れた特性を示した。
しかしながら、前述の範囲外のx,y,zの組成では、マ
イクロ波用誘電体として望ましくない。すなわち、CaO
が0.15より少ない組成（表の試料番号６）では、無負荷
Ｑ値が100以下であり、またCaOが0.4より多い組成（表
の試料番号11）では、比誘電率が35以下となるため使用
不適である。また（Mg1/3Nb2/3）O2が0.4未満の組成
（表の試料番号18）では、無負荷Ｑ値が200以下とな
り、0.55を超える組成（表の試料番号１）では1400℃以
下の温度では緻密に焼結しないので使用不適である。
イクロ波用誘電体として望ましくない。すなわち、CaO
が0.15より少ない組成（表の試料番号６）では、無負荷
Ｑ値が100以下であり、またCaOが0.4より多い組成（表
の試料番号11）では、比誘電率が35以下となるため使用
不適である。また（Mg1/3Nb2/3）O2が0.4未満の組成
（表の試料番号18）では、無負荷Ｑ値が200以下とな
り、0.55を超える組成（表の試料番号１）では1400℃以
下の温度では緻密に焼結しないので使用不適である。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、酸
化鉛，酸化マグネシウム，酸化ニオブおよび酸化カルシ
ウムで構成された誘電体磁器組成物よりなるので、無負
荷Ｑ値およびマイクロ波領域における比誘電率が高く、
共振周波数の温度変化が小さい誘電体共振器を提供でき
る。したがってマイクロ波領域における比誘電率が改善
されるので誘電体共振器を小型にすることが可能とな
り、自動車電話や可搬型電話などのマイクロ波用機器の
小型化に寄与するところが大である。また誘電体共振器
のみならず、マイクロ波回路基板上に作成されるストリ
ップライン共振器にも利用でき、工業的価値が大きいも
のである。
化鉛，酸化マグネシウム，酸化ニオブおよび酸化カルシ
ウムで構成された誘電体磁器組成物よりなるので、無負
荷Ｑ値およびマイクロ波領域における比誘電率が高く、
共振周波数の温度変化が小さい誘電体共振器を提供でき
る。したがってマイクロ波領域における比誘電率が改善
されるので誘電体共振器を小型にすることが可能とな
り、自動車電話や可搬型電話などのマイクロ波用機器の
小型化に寄与するところが大である。また誘電体共振器
のみならず、マイクロ波回路基板上に作成されるストリ
ップライン共振器にも利用でき、工業的価値が大きいも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−10447（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−25261（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−51758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121959（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285864（ＪＰ，Ａ) （株）東京化学同人、「リー無機化 学」（1982年４月15日）、Ｐ．328〜329
Claims (1)
- 【請求項１】酸化鉛、酸化マグネシウム、酸化ニオブお
よび酸化カルシウムよりなる組成物を組成式 xPbO−ｙ（Mg1/3Nb2/3）O2−zCaOと表したとき、x,y,z
がモル百分率で 0.05≦ｘ≦0.45 0.4 ≦ｙ≦0.55 0.15≦ｚ≦0.4 ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１の条件を満たし、かつ、共振周
波数が２〜6GHzで300以上の無負荷Ｑ値を有する磁器組
成物を用いた誘電体共振器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02176007A JP3098763B2 (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 誘電体共振器 |
| US07/724,884 US5153154A (en) | 1990-07-03 | 1991-07-02 | Dielectric ceramic composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02176007A JP3098763B2 (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 誘電体共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465017A JPH0465017A (ja) | 1992-03-02 |
| JP3098763B2 true JP3098763B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=16006089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02176007A Expired - Fee Related JP3098763B2 (ja) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | 誘電体共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3098763B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5510447A (en) * | 1978-07-07 | 1980-01-24 | Nippon Electric Co | Oxide permittivity material |
| JPS6469522A (en) * | 1987-09-11 | 1989-03-15 | Ube Industries | Low-temperature perovskite-type capacitor material |
| JPH03285864A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-17 | Toshiba Corp | 誘電体薄膜 |
-
1990
- 1990-07-03 JP JP02176007A patent/JP3098763B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| （株）東京化学同人、「リー無機化学」（１９８２年４月１５日）、Ｐ．３２８〜３２９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465017A (ja) | 1992-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |