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図面 (2)

課題

比誘電率εrが20〜28であり、かつ共振周波数f。(GHz)とQ値の積であるQ×f。値が十分に大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が可能な条件を満たし得る事ができる高周波用誘電体磁器組成物を提供する。

解決手段

本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、一般式aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、a+b+c=100(モル%)である。)で表される主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.12〜0.18質量部含有することを特徴とする。

概要

背景

近年、通信網の急激な発展に伴い、通信に使用する周波数は、マイクロ波領域ミリ波領域高周波領域にまで拡大している。このような高周波回路用の電子部品高周波用電子部品)を作製するのに使用される誘電体磁器組成物としては、Q値が大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が小さく且つ所望の値に容易に調整できる材料が求められている。

高周波用誘電体磁器組成物比誘電率εrについては、その値が大きくなるほどマイクロ波回路ミリ波回路等の高周波回路を構成する高周波用電子部品の大きさを小さくできる。しかし、マイクロ波及びミリ波高周波数領域においては、高周波用電子部品に使用する誘電体磁器組成物の比誘電率εrが大きすぎると、高周波用電子部品のサイズが小さくなりすぎ加工精度が厳しくなるために生産性が低下する。このため、高周波用誘電体磁器組成物の比誘電率εrは適度な大きさが要求される。また、使用する周波数により高周波用電子部品のサイズが変化するために、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えたマイクロ波回路およびミリ波回路等の高周波回路のための高周波用電子部品を実現するためには、高周波用電子部品の材料は、所要の比誘電率εrを容易に得ることができる(すなわち調整可能な)ものであることが望まれる。

従来、優れた特性を有する誘電体共振器の材料として、例えば、一般式NiNb2O6やZnNb2O6などの誘電体磁器組成物(特許文献1参照)が知られている。

概要

比誘電率εrが20〜28であり、かつ共振周波数f。(GHz)とQ値の積であるQ×f。値が十分に大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が可能な条件を満たし得る事ができる高周波用誘電体磁器組成物を提供する。 本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、一般式aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、a+b+c=100(モル%)である。)で表される主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.12〜0.18質量部含有することを特徴とする。

目的

の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が可能な条件を満たし得る高周波用誘電体磁器組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

一般式aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、a+b+c=100(モル%)である。)で表される主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.12〜0.18質量部含有することを特徴とする高周波用誘電体磁器組成物

請求項2

請求項1記載の高周波用誘電体磁器組成物を用いた高周波用電子部品

技術分野

0001

本発明は、高周波用誘電体磁器組成物に関するものであり、とくに、比誘電率εrが20〜28であり、かつ共振周波数f。(GHz)とQ値の積であるQ×f。値が十分に大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が可能な条件を満たし得る高周波用誘電体磁器組成物に関する。

背景技術

0002

近年、通信網の急激な発展に伴い、通信に使用する周波数は、マイクロ波領域ミリ波領域高周波領域にまで拡大している。このような高周波回路用の電子部品高周波用電子部品)を作製するのに使用される誘電体磁器組成物としては、Q値が大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が小さく且つ所望の値に容易に調整できる材料が求められている。

0003

高周波用誘電体磁器組成物の比誘電率εrについては、その値が大きくなるほどマイクロ波回路ミリ波回路等の高周波回路を構成する高周波用電子部品の大きさを小さくできる。しかし、マイクロ波及びミリ波高周波数領域においては、高周波用電子部品に使用する誘電体磁器組成物の比誘電率εrが大きすぎると、高周波用電子部品のサイズが小さくなりすぎ加工精度が厳しくなるために生産性が低下する。このため、高周波用誘電体磁器組成物の比誘電率εrは適度な大きさが要求される。また、使用する周波数により高周波用電子部品のサイズが変化するために、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えたマイクロ波回路およびミリ波回路等の高周波回路のための高周波用電子部品を実現するためには、高周波用電子部品の材料は、所要の比誘電率εrを容易に得ることができる(すなわち調整可能な)ものであることが望まれる。

0004

従来、優れた特性を有する誘電体共振器の材料として、例えば、一般式NiNb2O6やZnNb2O6などの誘電体磁器組成物(特許文献1参照)が知られている。

先行技術

0005

特開平10−72258号公報(第3頁段落番号(0014)参照)

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、引用文献1に記載の誘電体磁器組成物では、τfの絶対値が大きく高周波用電子部品に適した材料が求められていた。本発明は、以上のような従来の高周波用誘電体磁器組成物が有する技術的課題に鑑みてなされたものであり、比誘電率εrが20〜28であり、かつ共振周波数f。(GHz)とQ値の積であるQ×f。値が十分に大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が可能な条件を満たし得る高周波用誘電体磁器組成物を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
一般式aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、a+b+c=100(モル%)である。)で表される主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.12〜0.18質量部含有することを特徴とする高周波用誘電体磁器組成物が提供される。

0008

また、本発明は、前記高周波用誘電体磁器組成物を用いた高周波用電子部品に関する。

発明の効果

0009

本発明によれば、比誘電率εrが20〜28であり、かつ共振周波数f。(GHz)とQ値の積であるQ×f。値が十分に大きく、さらに共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が可能な条件を満たし得る高周波用誘電体磁器組成物が提供される。この高周波用誘電体磁器組成物を用いることで、誘電特性が良好で、特に誘電体フィルタ原料として使用する際に重要視されるτf特性の調整が容易となる。

図面の簡単な説明

0010

実施例1の高周波用誘電体磁器組成物のX線回折図である。

0011

本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、a、b、cをモル%(但しa+b+c=100)としたとき、組成式がaNiO−bZnO−cNb2O5で表され、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、の範囲にある主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.12〜0.18質量部含有する。上記基本組成特定量のCaTiO3を含有する事で、共振周波数f。の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下まで調整が容易となる。

0012

本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、一般式aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、a+b+c=100(モル%)である。)で表される主成分にCaTiO3を添加することによって、Q×f。値は、30000(GHz)以上を保持している。高周波用誘電体磁器組成物を誘電体フィルタとして用いるにはτfの絶対値が30ppm/℃以下である事が求められる。絶対値が30ppm/℃を超えた場合、共振周波数のピーク温度変化によって過敏シフトしてしまい所望の周波数帯域での特性を維持出来なくなる。本発明の誘電体磁器組成物を用いると、温度による特性への影響の少ない高周波用誘電体磁器及びこれを用いた電子部品の提供が容易になる。しかも、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、比誘電率εrが20〜28であることから、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えた高周波用電子部品を提供出来る。

0013

本発明の高周波用誘電体磁器組成物における組成の限定理由を説明する。組成式がaNiO−bZnO−cNb2O5において、aが27未満では、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。aが33を超えると、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。bが18未満では、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。bが22を超えると、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。cが45未満では、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。cが55を超えると、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。

0014

上記組成式の主成分100質量部に対して、CaTiO3換算で0.12質量部未満のCaとTiを含有する場合、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上となり好ましくない。0.18質量部を超えるCaとTiを含有する場合、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上、或はQ×f。が30000未満となり、好ましくない。

0015

上記組成式の主成分100質量部に対して、CaTiO3などの添加物を加えない場合、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上となり、好ましくない。

0016

後述の実施例で示されるように、本発明の高周波用誘電体磁器組成物における組成範囲内で組成式におけるa、b、c、及びCaTiO3の添加量を適宜変更することで、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以下すなわちτfがに近い範囲内でQ×f。が30000以上の値を実現しつつ、比誘電率εrを20〜28の範囲の所望値に調整することが可能である。

0017

次に本発明の高周波用誘電体磁器組成物から誘電体磁器を得る方法について説明する。
本発明の高周波用誘電体磁器組成物の最も好ましい製造方法は、出発原料として酸化ニッケル(NiO)、酸化亜鉛(ZnO)、五酸化ニオブ(Nb2O5)、を用いて仮焼粉を作成し、チタン酸カルシウム(CaTiO3)、を加えて一緒焼成することで、
一般式aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55、a+b+c=100(モル%)である。)で表される主成分とする組成物を得ることができる。

0018

本発明の高周波用誘電体磁器組成物の製造方法の一実施形態は次の通りである。酸化ニッケル、酸化亜鉛、五酸化ニオブ、を各所定量ずつ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有ガス雰囲気(例えば空気雰囲気)下に900〜1100℃で約5時間程度仮焼する。これによって形成された仮焼物を粉砕した後、チタン酸カルシウムを所定量加えて、更に水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコール等を除去した後、解砕する。

0019

このようにして得られた粉末ポリビニルアルコールの如き有機バインダを混合して均質にし、乾燥、解砕、加圧成形(圧力9〜100MPa程度)する。得られた成形物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて1200〜1300℃で焼成することにより上記組成式で表される高周波用誘電体磁器を得ることができる。

0020

本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、必要により適当な形状、およびサイズへ加工することで、誘電体共振器等の高周波用電子部品として利用できる。とくに、外部に銀や銅等の導体からなる膜または配線などを形成することにより、いわゆる同軸型共振器やこれを利用した同軸型誘電体フィルタ等の高周波用電子部品として利用することが可能である。さらには、板状に加工し、銀や銅等の導体配線を形成することにより、高周波用電子部品としての誘電体配線基板として利用することができる。また、粉末状の本発明の高周波用誘電体磁器組成物を、ポリビニルブチラール等のバインダ樹脂フタル酸ジブチル等の可塑剤、及びトルエン等の有機溶剤と混合し、ドクターブレード法等によるシート成形を行い、得られたシート導体シートとを積層化し、一体焼成することにより、積層型誘電体フィルタ等の積層型の高周波用電子部品や積層型の誘電体配線基板としても利用することができる。

0021

なお、本発明の高周波用誘電体磁器組成物を構成する元素であるニッケル亜鉛ニオブチタンカルシウム、の原料としては、NiO、ZnO、Nb2O5、TiO2、CaO等の他に、焼成時に酸化物となる硝酸塩炭酸塩水酸化物塩化物有機金属化合物等を使用することもできる。

0022

以下、実施例及び比較例により、本発明を更に説明する。

0023

[実施例1]
NiOを30mol%、ZnOを20mol%、Nb2O5を50mol%とした主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.16質量部含有するように所定量を量し、これらをエタノール及びZrO2ボールとともにボールミルに入れ、16時間湿式混合した。その後、溶液を脱媒後、解砕した。引き続き、この解砕物に適量のポリビニルアルコール(PVA)溶液を加えて乾燥した後、直径10mm、厚み3.5mmのペレット成形し、空気雰囲気下において、1250℃で2時間焼成した。

0024

こうして得られた高周波用誘電体磁器を、直径8.5mm及び厚み3mmの大きさに加工した後、誘電共振法による測定で、共振周波数6〜9GHzにおけるQ×f。値、比誘電率εr、および共振周波数の温度係数τfを求めた。その結果を表1に示す。

0025

得られた高周波用誘電体磁器についてX線回折分析を行ったところ、図1に示されるように、NiNb2O6、(Ni—Zn)TiNb2O8、CaNb2O6、Ni0.5Ti0.5NbO4、NiZnTiO4、などの結晶相から構成されていることが確認された。

0026

[実施例2〜10]
NiO、ZnO、Nb2O5、CaTiO3を表1に示した配合量になるように所定量を秤量し、実施例1と同条件で混合、解砕及び成形などを行い、空気雰囲気下において1200〜1300℃の温度にて2時間焼成して、高周波用誘電体磁器を作製し、実施例1と同様な方法で特性を評価した。その結果を表1に示す。

0027

[比較例1〜18]
NiO、ZnO、Nb2O5、CaTiO3を表2に示した配合量になるように所定量を秤量し、実施例1と同条件で混合、解砕及び成形などを行い、空気雰囲気下において1200〜1300℃の温度にて2時間焼成して、高周波用誘電体磁器を作製し、実施例1と同様な方法で特性を評価した。その結果を表2に示す。

0028

比較例10、13に示すように、CaTiO3を添加しない場合、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以上となり、好ましくない。

0029

また、実施例1〜10に示すように、一般式aNiO−bZnO−cNb2O5の係数a,b,c(但しa+b+c=100モル%)としたとき、一般式 aNiO−bZnO−cNb2O5(式中、27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55)、で表される主成分100質量部に対して、CaTiO3を0.12〜0.18質量部含有させた場合、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以内、且つQ×f。が30000以上の条件を満たす事が出来た。

0030

一方、比較例1〜5、13〜18に示すように、一般式aNiO−bZnO−cNb2O5の係数a、b、cの何れかが27≦a≦33、18≦b≦22、45≦c≦55の範囲から外れた場合、或はCaTiO3を0.12質量部以下、或は0.18質量部以上含有させた場合、共振周波数の温度係数τfの絶対値が30ppm/℃以内、且つQ×f。が30000以上の条件を満たす事が出来なかった。

0031

実施例

0032

0033

以上のように、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、通信用フィルタ等の高周波用電子部品を作製するのに利用することが可能である。

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