[发明专利]介质陶瓷组成物及其制造方法

说明书

本发明涉及电子元件用的介质陶瓷组成物，特别是涉及具有大的无载Q值及介电常数和小的谐振频率温度系数的介质陶瓷组成物及其制造方法。

高频介质陶瓷组成物常常被用于汽车电话、大哥大电话、无绳电话等无线通讯设备中使用的天线收发共用器(天线收发转换开关)；电压控制振荡器等中使用的谐振器；或者CATV用调谐器所使用的滤波器等。由于电磁波在高频介质陶瓷中，其波长能够缩短为真空中波长的(这里：ε_r为介电常数；表ε_r的平方根)，因此，使用这样的介质陶瓷，可使谐振器等电子元件小型化。

对这样的高频介质陶瓷所要求的特性有如下三个：

(a)介电常数尽可能大。亦即由于在介质中，高频电磁波的波长被缩短为(ε_r为介电常数)，因此，在相同的谐振频率下，介电常数愈大，愈易使谐振器等小型化。

(b)高频带域的介质损耗(1/Q)小。即无载Q值大。

(c)相对于温度变化，谐振频率的变化率小。即介电常数的温度依从性小。

以往，作为微波用的介质谐振器等所使用的陶瓷组成物，以BaO-TiO₂系、ZrTiO₄系为首已知，有多种多样的材料。作为与本发明的介质陶瓷组成物有关的材料，人们知道的有Ba(Zn_1/3、Ta_2/3)O₃系、Ba(Mg_1/3、Ta_2/3)O₃系等陶瓷组成物。例如，在特公昭59-48484号公报中记载着由BaO、ZnO及Ta₂O₅的成分构成的无载Q值特别高的陶瓷。另外，有报告记载，向Ba(Zn_1/3、Ta_2/3)O₃-Ba(Zn_1/3、Nb_2/3)O₃系的陶瓷中添加微量的SiO₂，会对其易烧成化及高Q值化产生很大效果。(《材料》VoL.43(1994).No.489.629～634页)。

对于这样的介质陶瓷组成物，如上面提到的，既要求其介电常数(ε_r)及无载Q值要大，又要求其谐振频率的温度系数(τ_f)近似为0。这些特性都能充分满足的陶瓷尚未开发出来。上述的Ba(Zn_1/3、Ta_2/3)O₃系、Ba(Mg_1/3、Ta_2/3)O₃系等陶瓷组成物，Q虽然大，但因介电常数(ε_r)低，在27以下，元件的小型化难于实现。此外，为获得良好的烧结性，还需要在严密控制的烧成条件下，将试料置于氧化镁匣钵内的白金板上进行烧成。其他的陶瓷组成物也有问题，因烧结性不好，而需在高温下烧成，或者因烧成条件变化，使特性改变，造成特性难于稳定。

本发明是为了提供能解决上述问题，满足高频介质陶瓷所要求的全部特性的、具有易烧结性的介质陶瓷组成物及其制造方法。本发明的具体目的是提供这样一种介质陶瓷组成物及其制造方法，即：

Q值高；

介电常数(ε_r)具有25以上的高值，这在特别是Q值高的材料中是前所未有的；

谐振频率的温度系数(τ_f)为+20～-10ppm/℃；

烧成温度也在1650℃以下，低于以往的烧成温度域。

能够得到稳定的介质特性。

本发明的发明者们，为解决上述课题，通过反复研究，得出如下知识：

①在Ba(Zn_1/3、Ta_2/3)O₃系或者Ba(Mg_1/3、Ta_2/3)O₃系的陶瓷组成物中添加一定量的CaTiO₃，可以得到这样一种陶瓷组成物，它具有比以前高的无载Q值(在8GHz条件下，Q值为10000以上)及高的介电常数(ε_r在25以上)、谐振频率的温度系数(τ_f)可以控制到很小的值(τ_f为+20～-10ppm/℃)，而且，烧成温度较以前要低(1300～1650℃)。