(57)【要約】【課題】昔から誘電材料の組み合わせに関する資料は多くあるが、実用に供しなかったのは、本発明の共存層の介在を考え付かなかった為と察せられる。【解決手段】異なった組成分からなる固有の誘電体の性質を損ねることなく、温存しながらも隣接する他の誘電体材料との間で相互の材料を機械的並びに熱処理により部分的に混合拡散させて、共存層を構成しながらもそれぞれの固有の誘電体としての性能は損なわない事によって、広範囲の温度帯に渡り平滑で安定した見かけの誘電率を得る事。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基本特性を有する誘電材料の性質を損なうことなく組み合わせて、広帯域の温度範囲で見かけの温度係数が安定した誘電材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、見かけ温度係数の安定なる誘電材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘電材料には、古くから多くの優れた性能の材質が開発されている。例えば、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｆｉｆｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　Ｋｙｏｔｏ　１９８５　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　Ｖｏｌ．２４．（１９８５）Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　２４−３　ｐｐ．　９０−９２．　”Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｐｂ（Ｍｇ１／３　Ｎｂ２／３）　Ｔｉ（Ｎｉ１／２　Ｗ１／２）Ｏ３　Ｃｅｒａｍｉｃ”に見受けられる様に、単独の材質に於いては、それぞれ温度に対して固有の性質を有する事が、残念乍ら、このままの状態では温度に対する誘電率等使用上非常に大切なる性能が過敏過ぎて、使用し難い欠点があった。
その一例を機械的な振動素子として利用した場合に、誘電率はその変動代が、その侭振動素子の過渡現象を制御する負荷インピーダンスの変動代として機能する。
この為、温度によって変化する誘電率の大きな変化代は振動体の負荷インピーダンスを大きく変化させ、結果的には、その負荷インピーダンスによって、影響を受ける機械的振動体の過渡現象を大幅に変化させてしまう重要なる欠陥を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の単独の材質では、温度による誘電体の重要なる性質が過敏に変化して使用する上から支障があったので、これ等の支障を解決する事を課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
固有の組成物から構成された誘電体の性質を基本的な部分に於いては維持しながらも、その材料の接する他の組成物からなる誘電体との部分的なる共存増を新たに設けて、基本的なる組成物の構成材質数に対して加算されたコンプレックス（複合）材質を生成して、従来から知られている誘電体のコンポジット、例えば、米国ペンシルバニア州立大学　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（Ｍ．Ｒ．Ｌ．）のＮｅｗｎｈａｎ教授等の複合材料に関する研究、Ｉ．Ｒ．Ｅ．Ｎｅｗｎｈａｎ，Ｄ．Ｐ．Ｓｋｉｎｎｅｒ　ａｎｄ　Ｌ．Ｅ．Ｃｒｏｓｓ．Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ．，１３，５２５（１９７８）、或いは、ニューケラスシリーズ編集委員会編著「圧電セラミックスの応用　１９８９年１１月６日発行２０４頁〜２１０頁に圧電セラミック・コンポジット」と題して理論的には詳細に記述されているが、具現化した製造方法については不詳であり、且つ、これ等の引用資料に対する本発明の特徴は、異なる組成分から構成される材料間にそれ等の材料が共有する新たなる層を構成する事である。この層を設ける事によって、本発明の見かけ温度係数の安定なる誘電材料を製造する事が可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
具体的なる一実施例を前述したＰｂ（Ｍｇ１／３　Ｎｂ２／３）・Ｔｉ・（Ｎｉ１／２　Ｗ１／２）Ｏ３系の誘電体に於いて、基礎になる組成をＰｂ（Ｍｇ１／３　Ｎｂ２／３）７０−Ｔｉ３０　ｚ（Ｎｉ１／２　Ｗ１／２）ｚＯ３として、Ｚ＝１００ｚとして、ｚ＝０〜０．０２５、０．０５、０．０７５、０．１０、０．１５とＴｉを（Ｎｉ１／２　Ｗ１／２）で置換した場合に一般のセラミックスの製造方法で得られる誘電体として重要なる誘電率の温度に対する依存性は図１に示す如く、そのｚの置換量の増加に伴い、誘電率のピーク値が低温側に移動しながら、温度に対する誘電率の変化はブロードになる事が判明している。
本発明に於いては、図２にモデル的にｚ＝ｚ１、ｚ２、ｚ３とし、ｚ１＝０．０２５、ｚ２＝０．０７５、ｚ３＝０．１５０の、三つの組成から構成される誘電体材料を直列型に配置した場合に就いて示す如く、それ等のｚ１、ｚ２、とｚ３の境界面に共存層を設ける為に微細なる凹凸をグリーンシート面に設けて、各ｚ１、ｚ２、ｚ３の割合で配合されたＰｂ（Ｍｇ１／３　Ｎｂ２／３）Ｏ３　０．７０　ＰｂＴｉＯ３　０．３０−（ｚ１　ｚ２　ｚ３）−Ｐｂ（Ｎｉ１／２　Ｗ１／２）Ｏ３（ｚ１　ｚ２　ｚ３）の三種の誘電体材料組成の秤量をし、ポリエチレンの湿式ミルで充分に混合したる後に乾燥し、仮成形をブロック状にした。次に、８００℃で２時間持続を鉛雰囲気の焼成ケースに納めて仮焼をし、充分に粉砕して乾燥後有機接着剤を入れ、ドクターブレード法により、グリーンシートを作成した。それぞれのｚ１、ｚ２、ｚ３の組成のグリーンシートが電極面と接しない側には、表面に微細なる凹凸のあるロールに通し、そのグリーンシートの積層時に配される位置によって、片面或いは両面に凹凸を施した。
これ等のグリーンシートを所定枚数重ね合わせて、金型に入れ、０．１〜０．１５ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で真空中で加熱しながら減圧成型を施し、２４時間以上スリーピング時間を与えた後、所定のサイズにプレスに依って裁断し、本焼成し最後に電極を設けた。グリーンシートの厚みを調整する事によって、換言するとｖ１、ｖ２、ｖ３とグリーンシートの厚みは概ね一致することが判っているので、見かけの誘電率をεｔをどのレベルに設定するかによって図３にモデル的に示すような温度依存性のない、換言すると温度に対して安定したる誘電材料を得ることが出来る。特に本発明の異なる組成ｚ１、ｚ２、ｚ３は、本来の自己の固有の組成による特性は維持しながら、その隣接する材料との間に共存層をグリーンシートの状態の時に微細な凹凸のあるロール間を通す事によって、片面或いは両面に機械的なる凹凸を設けて、更に金型に入れ所定の積層数のグリーンシート間に空気が残留しないように時間を充分にかけるか、或いは真空状に脱気した上で加熱しながら加圧成形をして、隣接する異なった組成の材料が相互に食い込み、更に焼成される事によって、部分的に限られた範囲内では拡散され、モデル的に図２に示す如く、それぞれ隣接材料との間に自己基本材料から離れる程、隣接材料の割合が多くなる様な二材質の共存層が形成されて、基本材質ｚ１、ｚ２、ｚ３の固有の性能上のピークＭ１、Ｍ２、Ｍ３間にそれぞれの共存層が介在して、前述のピーク間隙を共存層のなだらかな山、ＭＣ１２、ＭＣ２３が埋め合わせた形となる。記述するまでもなく、並列型に於いても本発明の主旨は適用出来る。換言すると、並列型に本発明を適用する場合は、図２に於いて、上、下面に設けた電極２０を側面に移した形にして、その他の誘電体組成ｚ１、ｚ２、ｚ３などを同一の条件とした場合は、誘電体物質として最も大切なる見かけの誘電率εは次の様に示される。
ε＝ｖ１ε１＋ｖ２ε２＋ｖ３ε３＋ｖｃ１２εｃ１２＋ｖｃ２３εｃ２３である。これ等の諸常数は直列の場合と同じでｖ１、ｖ２、ｖ３は、ｚ１、ｚ２、ｚ３の誘電体の体積の割合であり、ｖｃ１２、ｖｃ２３は共存層の体積割合を示し、それぞれの間にはｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖｃ１２＋ｖｃ２３＝１なる関係がある。また、ε１、ε２、ε３、εｃ１２、εｃ２３はそれぞれの体積を有する誘電体の誘電率を示す。
本発明の特徴は、異なるｎ種の組成からなる誘電体の集合体の構成を隣接する異なった組成分から、自己の固有の特性を総て損なう事なく、一部のみを機械的に食い込ませ、且つ、熱処理に依って拡散させて（ｎ−１）種の共存層を形成する事により、直列型、並列型の、或いは、その組み合わせ型に於いても、従来のｎ種からｎ＋（ｎ−１）種の組成の異なる誘電材料を集合体とした誘電体材料は広範囲の温度帯域に対して平滑で安定した性能を得ることが出来る。
【０００６】
【発明の効果】
従来は、複数ｎの組成分からなる材料を純粋に組み合わせて、その数だけの諸性能を単純に組み合わせていた為に、温度に対して安定した性能を得られなかったが、本発明では異なった材料が隣接する数だけ共存増が増加し、結果的には、ｎ種の材料を組み合わせた場合にｎ＋（ｎ−１）種の材料を組み合わせた効果が生じ、この見かけ電気特性の温度に対して安定した誘電材料は、特に安定が要求される安全機器用の超音波振動子始め多くの精密なる電子装置用材料としての工業的なる用途が見込め工業的に価値がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の誘電体材料の組成とその誘電率の温度係数を示している。
【図２】
本発明の実施例を異なる三種類の材料を直列型に構成したる場合のモデル図を示したものである。
【図３】
本発明により提供された見かけの温度特性の安定した誘電体の性能を最も誘電体として大切な常数の誘電率εｔをもって相対値で示したものである。
【符号の説明】
ｚ　　Ｐｂ（Ｍｇ１／３　Ｎｂ２／３）７０−Ｔｉ３０−ｚ（Ｎｉ１／２　Ｗ１／２）Ｏ３での、（Ｎｉ１／２　Ｗ）Ｏ２割合
２０　　電極
ｚ１、ｚ２、ｚ３　　それぞれＮｉ１／２　Ｗ１／２の割合
εｔ　　見かけの誘電率
１／εｔ＝ｖ１／ε１＋ｖ２／ε２＋ｖ３／ε３＋ｖｃ１２／εｃ１２＋ｖｃ２３／εｃ２３
ｖ１、ｖ２、ｖ３　　ｚ１、ｚ２、ｚ３の割合で配合された誘電体の体積割合
ｖｃ１２、ｖｃ２３　　ｚ１ｚ２とｚ２ｚ３の共存層の体積割合。それ等の総和は１である。
ε１、ε２、ε３　　ｚ１、ｚ２、ｚ３の割合で配合された誘電体の誘電率
εｃ１２、εｃ２３　　ｚ１とｚ２のｚ２とｚ３の共存層の誘電率をそれぞれ示す。
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３　　ｚ１、ｚ２、ｚ３に配合されて出来た誘電体の誘電率の温度特性を相対値で示している。
Ｍｃ１２、Ｍｃ２３　　ｚ１とｚ２並びにｚ２とｚ３の共存層の誘電体の誘電率の相対値の温度特性を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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