(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ2 Ｏ3 、ＢａＯ及びＮｂ2 Ｏ5 を主成分とし、各成分のモル比による組成比が、図１のＡｌ2 Ｏ3 −ＢａＯ−Ｎｂ2 Ｏ5 ３元組成図における下記点
0003677395.tif 000007
の点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ線分で囲まれる範囲内にあり、結晶相として、少なくともタングステンブロンズ構造の結晶を含み、静電容量の−４０℃〜８０℃における温度係数が０〜−２７００ｐｐｍ／℃であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波コンデンサとして、あるいは高周波レゾネータの温度補償用負荷容量などに適したコンデンサ材料として好適に利用される誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、マルチメディアによるコンピュータ及び周辺機器の家庭への普及、また、通信機器の小型化による携帯電話、ＰＨＳの一般家庭への普及により、マイクロコンピュータや携帯用コンピュータおよび周辺機器へ組み込む発振子の需要が高まってきている。また、これらのコンピュータや携帯電話は小型軽量化され、モバイルパソコンや携帯型情報機器端末として普及している。
【０００３】
また、近年カード社会における技術発展により、カードにＩＣ等の電子部品を組み込んだＩＣカードが開発され、普及しつつある。しかし、携帯機器は落下の危険性が、また、ＩＣカードの場合、カードのたわみからカードに搭載された電子部品に対して高い強度が要求される。
【０００４】
また、小型軽量化および電池駆動による低電圧作動による駆動時間の延長のため、部品点数の低減が行われている。このため、発振子は１個で複数のＩＣに信号を送る設計が行われている。ＩＣ間の誤作動を起こさせないために、発振周波数温度特性が、できるだけ小さいことが求められる。そこで、発振子に組み込む負荷容量の静電容量温度特性を発振子の発振周波数温度特性に応じて調整することにより発振子全体の発振周波数の温度特性を小さくすることが考えられる。
【０００５】
例えば、発振子の発振周波数の温度特性を負荷容量での静電容量温度特性で補正しようとする場合、発振周波数の温度係数が負の場合、静電容量の温度係数が負の物質を組み合わせることによって補正できる。逆に、発振周波数の温度係数が正の場合は、静電容量の温度係数が正の物質を組み合わせることによって補正できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来からコンデンサ材料として知られるペロブスカイト系材料（ＰｂＺｒＴｉＯ3 系、リラクサ系、ＢａＴｉＯ3 系等）では、静電容量の温度係数が正あるいは負の材料が知られているが、それらはいずれも抗折強度がせいぜい１００ＭＰａ程度と低く、機械的特性が不十分であるために、ＩＣカード等に適用した場合、前述したような落下による衝撃や、ＩＣカードのたわみに対する応力で破壊してしまうものであった。
【０００７】
これに対して、従来より高強度セラミックスとして知られるアルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ムライト、スピネル等のセラミックスは、静電容量の温度係数が正の物質であるために、発振周波数の温度係数が正の場合の補償用物質として利用できるものの、発振周波数の温度係数が負の場合の補償用物質として利用できず、静電容量の温度係数が負の発振子と組み合わせる負荷容量用の高強度の材料がないのが現状であった。
【０００８】
しかも、上記高強度セラミックスは、静電容量温度係数が正であり、それを変化させることができないため、発振周波数の温度特性に応じて静電容量の温度係数を所望の値に変えることができず、温度補償用の負荷容量材料として使用できないものであった。
【０００９】
従って、本発明は、静電容量の温度係数が負の値を有し、所望の値に任意に変化でき、且つ高い抗折強度を有する磁器組成物を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、高い抗折強度を持ち、且つ静電容量の温度係数が負の値であり、所望の静電容量の温度特性に制御できる材料として、アルミナセラミックスをベースに鋭意研究した結果、アルミナにＢａＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 を所定の割合で含有せしめ、磁器中の結晶相として少なくともタングステンブロンズ構造の結晶を含む磁器組成物によって上記目的が達成できることを見い出し、本発明に至った。
【００１１】
即ち、本発明の誘電体磁器組成物は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＢａＯ及びＮｂ2 Ｏ5 を主成分とし、各成分のモル比による組成比が、図１のＡｌ2 Ｏ3 −ＢａＯ−Ｎｂ2 Ｏ5 ３元組成図における下記点
0003677395.tif 000002
の点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ線分で囲まれる範囲内にあり、結晶相として、少なくともタングステンブロンズ構造の結晶を含み、静電容量の−４０℃〜８０℃における温度係数が０〜−２７００ｐｐｍ／℃であることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、Ａｌ2 Ｏ3 に対してＢａＯ及びＮｂ2 Ｏ5 を複合化し、結晶相として、少なくともＢａ6 ＡｌＮｂ9 Ｏ30、あるいはその固溶体で表されるようなタングステンブロンズ構造を持つ結晶相を生成させることにより静電容量の温度係数を負側に移行させることができる。
【００１３】
上記のような特定の結晶相を析出させるとともに、静電容量の温度係数を負側に移行させるためには、Ａｌ2 Ｏ3 、ＢａＯ及びＮｂ2 Ｏ5 を特定の範囲に調整することが必要である。詳細には、Ａｌ2 Ｏ3 、ＢａＯおよびＮｂ2 Ｏ5 を図１のＡｌ2 Ｏ3 −ＢａＯ−Ｎｂ2 Ｏ5 ３元組成図における下記の組成点
0003677395.tif 000003
における点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ線分で囲まれる範囲内に制御することが必要である。
【００１４】
組成および結晶相を上記のように制御することによって、−４０℃〜８０℃における静電容量の温度係数を０ｐｐｍ／℃から−２７００ｐｐｍ／℃の範囲で変化させることができるとともに、ＪＩＳＲ１６０１に基づく４点曲げ強度においても１８０ＭＰａ以上の高強度を維持することができ、これにより、携帯機器の電子部品にも使用可能な優れた温度特性と抗折強度を両立させることが可能となる。
【００１５】
なお、上記組成においてＡｌ2 Ｏ3 量が上記組成範囲よりも多いか、または少ないといずれも静電容量の温度係数が０ｐｐｍ／℃より大きくなり正側へ移行する。また、Ａｌ2 Ｏ3 含有量が範囲内であっても、ＢａＯ量およびＮｂ2 Ｏ5 量が上記組成範囲を逸脱すると、ＢａＯ・６Ａｌ2 Ｏ3 やＡｌＮｂＯ4 などの他の結晶相が多量に析出し静電容量の温度係数が正側に移行してしまう。
【００１６】
特に、本発明の磁器組成物は、
0003677395.tif 000004
における点Ａ−Ｇ−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ａで囲まれた範囲内に制御することによりさらに抗折強度を２２０ＭＰａ以上に高めることができる。
【００１７】
本発明の誘電体磁器組成物によって磁器を作製するには、Ａｌ2 Ｏ3 、ＢａＯおよびＮｂ2 Ｏ5 の各酸化物粉末、あるいは焼成により前記酸化物を形成し得る炭酸塩、硝酸塩などの金属塩を用いて、図１の組成範囲になるように秤量混合する。
【００１８】
その後、この混合物を所望の成形手段、例えば、ドクターブレード法などのシート成形法、金型プレス法、冷間静水圧プレス法、押し出し成形法、圧延法、等により任意の形状に成形する。そして、この成形体を大気中等の酸化雰囲気中で１２００℃〜１６００℃の温度で焼成することにより、相対密度９８％以上に緻密化する。
【００１９】
なお、本発明の磁器組成物においては、上記Ａｌ2 Ｏ3 、ＢａＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 以外に、例えばＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｎａ、Ｇａなどの元素が不可避不純物、あるいは製造工程中に混入する場合もあるが、これらの成分は、酸化物換算で全量中０．２重量％以下であれば、とりわけ本発明の効果に影響を及ぼすことはない。
【００２０】
また、本発明の磁器組成物によって得られる磁器は、発振子における温度補償用の負荷容量部材として好適に使用できる。そこで、発振子の概略図を図２に示した。図２の発振子１によれば、共振子２の一方の端面に、共振子２に対する負荷容量を賦与するために、負荷容量部材３が一体的に設けられている。かかる構造の発振子１における発振周波数の温度係数は、共振子２と組み合わせる負荷容量部材３の静電容量の温度係数によって変化する。
【００２１】
負荷容量部材３の静電容量温度係数が０ｐｐｍ／℃のとき、発振子１の発振周波数の温度係数が負の値を示す共振子２の場合、負荷容量部材３の静電容量温度係数が負の値を持つものに変更すると、発振周波数の温度係数は正の方向に変化する。このため、負の発振周波数の温度係数を持つ共振子２に負の静電容量温度係数を持つ負荷容量を組み合わせることにより、発振周波数の温度係数を小さくすることができる。
【００２２】
本発明の誘電体磁器組成物は、−４０℃〜８０℃における静電容量の温度係数を０ｐｐｍ／℃〜−２７００ｐｐｍ／℃の範囲で任意に変化させることが可能であるため、発振子における温度補償用の負荷容量部材として好適に用いることができるのである。
【００２３】
なお、本発明による誘電体磁器を発振子における温度補償用の負荷容量部材として用いる場合において、好適に用いられる共振子としては、厚みすべり振動モードの基本波を使用する共振子であり、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系等の磁器からなる共振周波数の温度係数が負の磁器が用いられる。
【００２４】
【実施例】
純度９９．９％のＡｌ2 Ｏ3 粉末、ＢａＣＯ3 粉末およびＮｂ2 Ｏ5 粉末を表１、表２の組成となるように秤量し、この混合粉末を純度９９．９％のアルミナボール、イソプロピルアルコールと共に５００ｍｌポリポットに投入し、２４時間回転ミルにて混合した。混合後のスラリーを１２０℃大気中にて乾燥し、＃８０メッシュを通し評価粉末を得た。
【００２５】
この粉末にバインダーとしてパラフィンワックスを６重量％添加し、金型プレスにて１０００ｋｇ／ｃｍ2 で直径２０ｍｍ、厚み２ｍｍに成形した。そして、成形体は大気中４００℃、２時間で脱脂した後、１３００℃、３時間保持して相対密度９８％以上に焼成した。
【００２６】
得られた焼結体を直径１５ｍｍ、厚み１ｍｍのペレットに研磨加工した。そして、測定周波数８ＭＨｚ、−４０〜８０℃の範囲にて静電容量を測定し、温度係数を表１、表２に記載した。また、波長λ＝１．５４１８ÅのＣｕＫα線によるＸ線回折により磁器の結晶相の同定を行なった。焼結体の抗折強度はＪＩＳＲ１６０１による４点曲げ強度を測定した。
【００２７】
また、図３に示されるように、厚み０．５ｍｍ、長さ６ｍｍの角形状の誘電体磁器４を８．５×５．５×０．３ｍｍの大きさのプリント基板（ＦＲ４）５表面に接着材によって張り付けによって実装し、プリント基板５の端部のたわみ量が５ｍｍとなるまでたわませる操作を５回繰り返した後、磁器４におけるクラックの有無を確認した。
【００２８】
【表１】
0003677395.tif 000005
【００２９】
【表２】
0003677395.tif 000006
【００３０】
表１、表２の結果によれば、組成範囲が図１の３元組成図の特定範囲から逸脱する試料は、いずれも静電容量の温度係数が正側になるか、または強度が１８０ＭＰａよりも低いものであった。これに対して、本発明における組成範囲の試料は、いずれも結晶相として少なくともＢａ6 ＡｌＮｂ9 Ｏ30で示されるタングステンブロンズ構造の結晶が析出しており、静電容量の温度係数が−４０〜８０℃で０ｐｐｍ／℃〜−２７００ｐｐｍ／℃、抗折強度１８０ＭＰａ以上の優れた特性を示し、その結果、たわみ試験においても優れた耐久性を示した。
【００３１】
とりわけ、図１の３元図において、線分Ａ−Ｇ−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ａにより囲まれた範囲では、−４０〜８０℃における静電容量の温度係数は０ｐｐｍ／℃〜−２７００ｐｐｍ／℃の範囲に制御され、且つ抗折強度が２２０ＭＰａ以上の優れた特性を示した。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の誘電体磁器組成物は、Ａｌ2 Ｏ3 に対してＢａＯおよびＮｂ2 Ｏ5 を所定の関係を満足するように含有せしめ、特定の結晶相を析出されることにより、高い抗折強度と、静電容量の温度係数を０〜−２７００ｐｐｍ／℃の範囲で任意に制御することができる。これにより、発振子内の共振周波数の温度係数に応じて、それを補正する負荷容量部材として使用することができ、発振子の温度特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体磁器組成物のＡｌ2 Ｏ3 、ＢａＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 の組成範囲を示す３元組成図である。
【図２】本発明の誘電体磁器組成物を使用した発振子の概略図である。
【図３】本発明の実施例におけるたわみ試験の概略図である。
【符号の説明】
１  発振子
２  共振子
３  負荷容量部材
【図１】
0003677395.tif 000008
【図２】
0003677395.tif 000009
【図３】
0003677395.tif 000010