專利名稱：電介質(zhì)陶瓷組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電介質(zhì)陶瓷組合物，特別涉及適合于在微米波、毫米波等高頻區(qū)域使用的電子零部件的電介質(zhì)陶瓷組合物。

背景技術(shù)：
在高頻區(qū)域，作為具有高介電常數(shù)且具有高Q值的電介質(zhì)陶瓷組合物，已知的有專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)4所公開的組合物。
專利文獻(xiàn)1所公開的電介質(zhì)陶瓷組合物的特征在于以TiO222～43重量％、ZrO238～58重量％、SnO29～26重量％為主要成分，還在其中添加并含有7重量％以下的ZnO、10重量％以下的NiO。該主要成分可用通式(Zr，Sn)TiO4來表示。在專利文獻(xiàn)1中，當(dāng)TiO2比上述范圍少時，則比介電常數(shù)εr降低；而當(dāng)TiO2比上述范圍多時，則共振頻率的溫度特性在正側(cè)過于增大。另外，當(dāng)ZrO2比上述范圍少或多時，則共振頻率的溫度特性在正側(cè)過于增大。再者，當(dāng)SnO2比上述范圍少時，則共振頻率的溫度特性在正側(cè)過于增大，而且Q值也會降低；當(dāng)SnO2比上述范圍多時，則共振頻率的溫度特性在負(fù)側(cè)過于增大。進(jìn)而ZnO和NiO各自都比上述范圍多時，則Q值降低。
為了得到比專利文獻(xiàn)1所公開的電介質(zhì)陶瓷組合物更高的Q值，專利文獻(xiàn)2提出了如下的方案在專利文獻(xiàn)1所公開的電介質(zhì)陶瓷組合物中進(jìn)一步含有7重量％以下的Ta2O5；專利文獻(xiàn)3提出了如下的方案在專利文獻(xiàn)1所公開的電介質(zhì)陶瓷組合物中進(jìn)一步含有5重量％以下的Nb2O5。
另外，專利文獻(xiàn)4提出了如下的方案以燒結(jié)溫度低至1100℃以下為前提，作為介電常數(shù)高、Q值大、以及共振頻率的溫度特性低的電介質(zhì)陶瓷組合物，相對于專利文獻(xiàn)1所公開的主要成分，使其含有3～20重量份至少包括B和Si的玻璃。
電介質(zhì)陶瓷組合物一般供作燒結(jié)體使用。一般在與組成、所要求的介電特性相適應(yīng)的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。但是，在工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模中，嚴(yán)格控制燒結(jié)溫度是極為困難的，或者想嚴(yán)格控制燒結(jié)溫度時，燒結(jié)所花費的成本是極高的。因此，現(xiàn)實生產(chǎn)中的燒結(jié)溫度將隨著燒結(jié)條件以及爐子的規(guī)模和性能的不同而具有一定程度的幅度范圍。其結(jié)果，即使是作為同一批次生產(chǎn)的電介質(zhì)陶瓷，在介電特性的燒結(jié)溫度依存性較大的情況下，根據(jù)燒結(jié)溫度的幅度范圍而使各個體之間的介電特性產(chǎn)生偏差。如果希望這種偏差較小，則有必要抑制作為基本的介電特性的比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性。
另一方面，電介質(zhì)陶瓷組合物作為燒結(jié)體而安裝在電子設(shè)備內(nèi)，但要求具有針對其制造過程中的處理的機(jī)械強(qiáng)度。在裝配到電子設(shè)備中之后，該強(qiáng)度也要求能夠應(yīng)對施加到該電子設(shè)備上的機(jī)械應(yīng)力和沖擊。
專利文獻(xiàn)1特公昭55-34526號公報
專利文獻(xiàn)2特公平4-59267號公報
專利文獻(xiàn)3特公平5-6762號公報
專利文獻(xiàn)4特開2001-220230號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于這樣的技術(shù)課題而完成的，目的在于提供一種電介質(zhì)陶瓷組合物，其可以抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性，而且可以提高機(jī)械強(qiáng)度。
以專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)4所公開的電介質(zhì)陶瓷組合物的主要成分為前提，作為可以抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性、提高機(jī)械強(qiáng)度的組合物，發(fā)現(xiàn)氧化硅(SiO2)是有效的。另外，還發(fā)現(xiàn)含有預(yù)定量的氧化鈮(Nb2O5)對提高機(jī)械強(qiáng)度是有效的。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)含有預(yù)定量的氧化鉀(K2O)在抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性方面是有效的。
本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物是基于以上見解而完成的，其特征在于在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，以由 點A(ZrO2＝48mol％、SnO2＝12mol％、TiO2＝40mol％)、 點B(ZrO2＝36mol％、SnO2＝24mol％、TiO2＝40mol％)、 點C(ZrO2＝30mol％、SnO2＝20mol％、TiO2＝50mol％)、 點D(ZrO2＝36mol％、SnO2＝9mol％、TiO2＝55mol％)、 點E(ZrO2＝40.5mol％、SnO2＝4.5mol％、TiO2＝55mol％)、 點F(ZrO2＝49.5mol％、SnO2＝5.5mol％、TiO2＝45mol％)所包圍區(qū)域的組成為主要成分，并且相對于該主要成分，含有ZnO0.5～5wt％、NiO0.1～3wt％、SiO20.008～1.5wt％。
在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物中，對提高強(qiáng)度優(yōu)選的是相對于上述主要組成，含有Nb2O50.2wt％以下(其中不包含0)。另外，在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物中，在抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性方面優(yōu)選的是相對于上述主要組成，含有K2O0.035wt％以下(其中不包含0)。
正如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，通過含有預(yù)定量的SiO2，可以抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性。這意味著在工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模中，對于不可避免的燒結(jié)溫度的變化，可以得到質(zhì)量穩(wěn)定的電介質(zhì)陶瓷。加之根據(jù)本發(fā)明，通過含有所預(yù)定量的SiO2，可以提高機(jī)械強(qiáng)度，因此，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷對于制造過程中的或者裝配于產(chǎn)品后的機(jī)械應(yīng)力和沖擊具有承受能力。



圖1是規(guī)定本發(fā)明的主要成分組成的三元組成圖。

具體實施例方式 下面就本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物進(jìn)行詳細(xì)的說明。
首先，就主要成分進(jìn)行說明。
本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，具有由 點A(ZrO2＝48mol％、SnO2＝12mol％、TiO2＝40mol％)、 點B(ZrO2＝36mol％、SnO2＝24mol％、TiO2＝40mol％)、 點C(ZrO2＝30mol％、SnO2＝20mol％、TiO2＝50mol％)、 點D(ZrO2＝36mol％、SnO2＝9mol％、TiO2＝55mol％)、 點E(ZrO2＝40.5mol％、SnO2＝4.5mol％、TiO2＝55mol％) 點F(ZrO2＝49.5mol％、SnO2＝5.5mol％、TiO2＝45mol％)所包圍的區(qū)域內(nèi)的組成。這是因為正如在后述的實施例1所示的那樣，通過采用該組成，可以得到比介電常數(shù)εr以及Q×f值較高、且共振頻率的溫度特性τf較低的電介質(zhì)陶瓷。通過采用該組成，可以將比介電常數(shù)εr設(shè)定為30以上，優(yōu)選設(shè)定為35以上，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為40以上。另外，通過采用該組成，可以將Q×f值設(shè)定為40000GHz以上，優(yōu)選設(shè)定為45000GHz以上，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為50000GHz以上。再者，通過采用該組成，可以將共振頻率的溫度特性τf的絕對值設(shè)定為50ppm/℃以下，優(yōu)選設(shè)定為30ppm/℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為10ppm/℃以下。為得到優(yōu)選的介電特性，在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，優(yōu)選具有由 點G(ZrO2＝45mol％、SnO2＝5mol％、TiO2＝50mol％)、 點H(ZrO2＝44mol％、SnO2＝11mol％、TiO2＝45mol％)、 點I(ZrO2＝38.5mol％、SnO2＝16.5mol％、TiO2＝45mol％)、 點J(ZrO2＝35mol％、SnO2＝15mol％、TiO2＝50mol％)、 點D(ZrO2＝36mol％、SnO2＝9mol％、TiO2＝55mol％)、 點E(ZrO2＝40.5mol％、SnO2＝4.5mol％、TiO2＝55mol％)所包圍的區(qū)域內(nèi)的組成。最優(yōu)選的主要成分的組成是在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，點K(ZrO2＝40mol％、SnO2＝10mol％、TiO2＝50mol％)附近的組成。
本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物相對于上述主要成分，含有ZnO0.5～5wt％、NiO0.1～3wt％、SiO20.008～1.5wt％。此外，所謂本發(fā)明的“相對于主要成分”，是指將主要成分設(shè)定為100wt％時的量。
通過含有ZnO，可以使燒結(jié)溫度從1500～1700℃降低到1300～1400℃，所以制作變得容易。但是，當(dāng)?shù)陀?.5wt％時，則不能充分發(fā)揮其效果。另外，當(dāng)ZnO的量超過5wt％時，則會導(dǎo)致介電常數(shù)和Q×f值的降低。因而在本發(fā)明中，相對于上述主要成分，使其含有ZnO0.5～5wt％。ZnO優(yōu)選為1～2wt％，進(jìn)一步優(yōu)選為1.2～1.8wt％，更優(yōu)選為1.3～1.7wt％。
通過含有NiO，可以提高Q×f值。但是，當(dāng)?shù)陀?.1wt％時，則不能充分發(fā)揮其效果。另外，當(dāng)NiO的量超過3wt％時，則不但變得難以燒結(jié)，而且導(dǎo)致Q×f值的降低。再者，在不含NiO的情況下，燒結(jié)體的顏色呈白色，但是，例如在上述的范圍內(nèi)含有NiO時，便呈現(xiàn)綠色。在燒結(jié)體的密度不充分的情況下，顏色呈淺色，而在充分致密化的情況下，便變成深色，由于顏色隨密度的變化較大，所以容易分辨因某種原因而產(chǎn)生燒結(jié)不足的燒結(jié)體，容易發(fā)現(xiàn)次品。另外，為用作電子零部件而在表面印刷Ag等電極時，如果燒結(jié)體呈白色，則因為Ag為白色，所以在采用光學(xué)顯微鏡等進(jìn)行的觀察中，難以分辨電極和燒結(jié)體底材，但是，通過使其呈綠色，便變得容易分辨，從而提高了為調(diào)整電特性而進(jìn)行電極尺寸、形狀的調(diào)整等的操作性。因此，在本發(fā)明中，相對于上述主要成分，使其含有NiO0.1～3wt％。NiO優(yōu)選為0.1～0.9wt％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2～0.8wt％，更優(yōu)選為0.3～0.7wt％。
在本發(fā)明中，SiO2是最具特征的成分，可以產(chǎn)生2種效果，即抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性和提高機(jī)械強(qiáng)度。另外，由于SiO2幾乎不會固溶在主相中，所以，不會大大降低Q×f值而可以發(fā)揮上述的效果。但是，當(dāng)其量低于0.008wt％以及超過1.5wt％時，則不能獲得比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性的抑制效果，所以在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物中，其量設(shè)定為0.008～1.5wt％。優(yōu)選的SiO2量為0.01～1wt％，進(jìn)一步優(yōu)選的SiO2量為0.03～0.5wt％，更優(yōu)選的范圍為0.1～0.35wt％。
本發(fā)明相對于上述主要成分，可以含有Nb2O50.2wt％以下(其中不包含0)。通過含有Nb2O5，可以進(jìn)一步提高電介質(zhì)陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度。通過在主相中固溶Nb2O5，可以抑制晶粒生長，從而導(dǎo)致強(qiáng)度提高。為了充分發(fā)揮該效果，Nb2O5的下限優(yōu)選設(shè)定為0.02wt％。更優(yōu)選的Nb2O5的量為0.03～0.1wt％。
本發(fā)明相對于上述主要成分，可以含有K2O0.035wt％以下(其中不包含0)。通過含有K2O，可以進(jìn)一步提高比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性的抑制效果。為了充分發(fā)揮該效果，K2O的下限優(yōu)選為0.001wt％。更優(yōu)選的K2O的量為0.002～0.02wt％。
下面就本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物的制造方法的1個實例進(jìn)行說明。
在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物的原料中，按照上述本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物的組成，準(zhǔn)備好構(gòu)成主要成分的初始原料、和構(gòu)成主要成分以外的成分(ZnO、NiO、SiO2、Nb2O5和K2O，以下常稱之為副成分)的初始原料。
作為構(gòu)成主要成分的初始原料，可以使用Zr、Sn、Ti的氧化物(ZrO2、SnO2和TiO2)、或通過燒結(jié)而成為該氧化物的化合物。
作為構(gòu)成副成分的初始原料，可以使用Zn、Ni、Si、Nb、K的氧化物(ZnO、NiO、SiO2、Nb2O5和K2O)、或通過燒結(jié)而成為該氧化物的化合物。再者，作為構(gòu)成副成分的原料，也可以使用在構(gòu)成主要成分的初始原料中含有Zn、Ni、Si、Nb、K的原料。
此外，作為通過燒結(jié)而成為氧化物的化合物，例如可以列舉出碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、有機(jī)金屬化合物等。也可以并用這些化合物和氧化物。電介質(zhì)原料中的各化合物的含量，可以進(jìn)行決定使其在燒結(jié)后成為上述電介質(zhì)陶瓷組合物的組成。這些初始原料粉末的平均粒徑，可以在0.01～10μm左右的范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
按照上述本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物的組成，稱量這些主要成分和副成分的初始原料，然后例如采用球磨進(jìn)行濕式混合。對采用濕式混合所得到的料漿進(jìn)行干燥后，例如在900～1350℃的范圍進(jìn)行保持預(yù)定時間的預(yù)燒。這時的氣氛可以設(shè)定為大氣中。預(yù)燒的保溫時間可以在0.5～5.0小時的范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。預(yù)燒后，將預(yù)燒體例如微粉碎至平均粒徑為0.5～2.0μm左右。在微粉碎中，例如可以使用球磨等。在微粉碎之前，也可以粗粉碎到預(yù)定粒度。
為了順利地實行在后的成形工序，微粉碎的原料粉末可以進(jìn)行顆?；＿@時，優(yōu)選在粉碎粉末中少量添加適當(dāng)?shù)恼澈蟿缇垡蚁┐?PVA)。所得到的顆粒的粒徑優(yōu)選設(shè)定為80～200μm左右。在100～300MPa的壓力下對該造粒粉末進(jìn)行加壓成形，可以得到所期望的形狀的成形體。
在燒結(jié)前通過加熱保溫來除去成形之前添加的粘合劑，然后例如在1250～1500℃的范圍對成形體加熱保溫預(yù)定時間，便得到燒結(jié)體。這時的氣氛可以設(shè)定為大氣中。加熱時間可以在0.5～5小時的范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定。為了充分發(fā)揮出本發(fā)明電介質(zhì)陶瓷組合物的效果，優(yōu)選于1280～1420℃的范圍進(jìn)行燒結(jié)。
如上所述，在工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模中，隨著在燒結(jié)爐中的位置的不同，或者隨著時間的變化，燒結(jié)溫度往往有幾℃到幾十℃的不同。本發(fā)明對于這樣的燒結(jié)溫度的幅度，可以提供能夠穩(wěn)定地得到比介電常數(shù)εr的電介質(zhì)陶瓷組合物。
經(jīng)過以上的工序，可以得到本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物。本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物可以將比介電常數(shù)εr設(shè)定為30以上，優(yōu)選設(shè)定為35以上，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為40以上。該比介電常數(shù)εr以共振頻率在7GHz附近測得的數(shù)值作為基準(zhǔn)。以下的Q×f值、共振頻率的溫度特性τf也同樣如此。
另外，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物可以將Q×f值設(shè)定為40000GHz以上，優(yōu)選設(shè)定為45000GHz以上，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為50000GHz以上。在此，介電損失是高頻能量的一部分成為熱而散失的現(xiàn)象。介電損失的大小用損失角度δ的正切tanδ的倒數(shù)Q(Q＝1/tanδ)來表示，其中損失角度δ為現(xiàn)實的電流和電壓的相位差、與理想的電流和電壓的相位差(即90度)之差值。在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物的介電損失的評價中，使用該Q與共振頻率之積即Q×f值。當(dāng)介電損失減小時，則Q×f值增大；而介電損失增大時，則Q×f值減小。由于介電損失是指高頻器件的電力損失，所以優(yōu)選的電介質(zhì)陶瓷組合物的Q×f值要大。
再者，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物可以將共振頻率的溫度特性τf(ppm/℃)的絕對值設(shè)定為50ppm/℃以下，優(yōu)選設(shè)定為30ppm/℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定為10pprn/℃以下。共振頻率的溫度系數(shù)τf可以用下式(1)求出。在本發(fā)明中，設(shè)定溫度TH＝85℃、TL＝-40℃、基準(zhǔn)溫度Tref＝20℃。
τf＝〔fTH-fTL/fref(TH-TL)〕×1000000(ppm/℃) 式(1) fTH溫度TH下的共振頻率(GHz)、 fTL溫度TL下的共振頻率(GHz)、 fref基準(zhǔn)溫度Tref下的共振頻率(GHz)。
另外，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物可以產(chǎn)生比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性的抑制效果，但該效果可以根據(jù)下式(2)的γεr進(jìn)行評價。在本發(fā)明中，是以溫度T1＝1300℃、溫度T2＝1400℃所求出的數(shù)值作為基準(zhǔn)。本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物可以使γεr低于10％，優(yōu)選為5％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為3％以下。γεr是在嚴(yán)格控制的溫度下進(jìn)行燒結(jié)而求出的。
γεr＝(εmax-εmin)/εmax×100(％) 式(2) εmax燒結(jié)溫度為T1～T2的比介電常數(shù)εr的最大值 εmin燒結(jié)溫度為T1～T2的比介電常數(shù)εr的最小值 實施例1 作為主要成分的初始原料，按表1所示的量稱量ZrO2粉末、SnO2粉末和TiO2粉末，作為副成分的初始原料，按表1所示的量稱量ZnO粉末、NiO粉末，將其混合并用濕式球磨機(jī)進(jìn)行混合分散，之后進(jìn)行干燥。將得到的混合粉末在26MPa的壓力下進(jìn)行預(yù)成形，在大氣中、于1130℃保溫2小時以進(jìn)行預(yù)燒。用乳鉢和混砂機(jī)將預(yù)燒體粗粉碎至500μm以下后，用濕式球磨機(jī)進(jìn)行微粉碎，然后進(jìn)行干燥。微粉碎后的平均粒徑為1～1.5μm。
在得到的微粉碎粉末中添加聚乙烯醇作為粘合劑，在150MPa的壓力下成形為圓柱形狀，在大氣中、于1340℃保溫2小時進(jìn)行燒結(jié)。該燒結(jié)溫度要嚴(yán)格進(jìn)行控制。
對得到的圓柱形狀的燒結(jié)體進(jìn)行加工使其直徑∶高度為約為2∶1，測量尺寸和重量從而計算出密度之后，根據(jù)兩端短路法，求出在7GHz附近的比介電常數(shù)εr、Q×f值(GHz)和共振頻率的溫度特性τf(ppm/℃)。此外，τf是根據(jù)上述式(1)求出的。其結(jié)果如表1所示。
表1 本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物以具有比介電常數(shù)εr為30以上、Q×f值為40000GHz以上、τf的絕對值為50ppm/℃以下的介電特性(以下稱基準(zhǔn)特性)為前提。在表1中，對不具備基準(zhǔn)特性的數(shù)值標(biāo)記“*”，對該樣品的No.也標(biāo)記“*”。也就是說，沒有標(biāo)記“*”的樣品具備上述的基準(zhǔn)特性。
將表1所示的各樣品(No.1～20)的主要成分(ZrO2、SnO2和TiO2)描繪在三元組成圖上便如圖1所示。在此，表1的樣品No.所標(biāo)記的拉丁字母與圖1中記載的拉丁字母相對應(yīng)，通過采用由連結(jié)具備基準(zhǔn)特性的繪圖點所得到的多邊形ABCDEF包圍的區(qū)域內(nèi)的組成，便可以具備上述的基準(zhǔn)特性。當(dāng)采用圖1上的繪圖點“K”所示的主要成分時，則τf的絕對值特別低，可以得到比介電常數(shù)εr和Q×f值也優(yōu)良的電介質(zhì)陶瓷組合物。因此，本發(fā)明將主要成分的組成優(yōu)選為具有圖1所示的三元組成圖上的多邊形GHIJDE內(nèi)的組成。此外，所謂“由多邊形ABCDEF包圍的區(qū)域內(nèi)的組成”意味著包含連接各項點的線段上的組成。
實施例2 作為主要成分的初始原料，準(zhǔn)備好ZrO2粉末、SnO2粉末和TiO2粉末，作為副成分的初始原料，準(zhǔn)備好ZnO粉末、NiO粉末，以便使其成為以下的組成，而且作為副成分，將SiO2粉末設(shè)定為表2所示的量，進(jìn)而在表2所示的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，除此以外，與實施例1同樣地制造燒結(jié)體。此外，燒結(jié)溫度要嚴(yán)格進(jìn)行控制。
主要成分ZrO2＝40mol％、SnO2＝10mol％、TiO2＝50mol％ 副成分ZnO＝1.5wt％、NiO＝0.5wt％、SiO2見表2 對于得到的燒結(jié)體，與實施例1同樣地測量其介電特性、燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度σ，同時根據(jù)測量的結(jié)果求出下式(2)的γεr。其結(jié)果如表2所示。
γεr＝(εmax-εmin)/εmax×100(％) 式(2) εmax燒結(jié)溫度為1300～1400℃的比介電常數(shù)εr的最大值 εmin燒結(jié)溫度為1300～1400℃的比介電常數(shù)εr的最小值 表2 如表2所示，可知通過含有微量的SiO2，可以提高燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度σ。而且通過含有微量的SiO2，可以減小表示比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性的γεr。但是，當(dāng)SiO2的量超過1.5wt％時，則具有γεr增大、同時介電特性降低的傾向?；谝陨系慕Y(jié)果，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物將SiO2的量設(shè)定為0.008～1.5wt％。如果還考慮介電特性，則SiO2的量優(yōu)選設(shè)定為0.01～0.5wt％，更優(yōu)選設(shè)定為0.015～0.3wt％。
實施例3 作為主要成分的初始原料，準(zhǔn)備好ZrO2粉末、SnO2粉末和TiO2粉末，作為副成分的初始原料，準(zhǔn)備好ZnO粉末、NiO粉末，以便使其成為以下的組成，而且作為副成分，將SiO2粉末和Nb2O5粉末設(shè)定為表3所示的量，進(jìn)而在表3所示的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，除此以外，與實施例1同樣地制造燒結(jié)體。此外，燒結(jié)溫度要嚴(yán)格進(jìn)行控制。
主要成分ZrO2′＝40mol％、SnO2＝10mol％、TiO2＝50mol％ 副成分ZnO＝1.5wt％、NiO＝0.5wt％、SiO2、Nb2O5見表3 對于得到的燒結(jié)體，與實施例1同樣地測量其介電特性、燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度σ，同時根據(jù)測量的結(jié)果求出下式(2)的γεr。其結(jié)果如表3所示。
γεr＝(εmax-εmin)/εmax×100(％) 式(2) εmax燒結(jié)溫度為1300～1400℃的比介電常數(shù)εr的最大值 εmin燒結(jié)溫度為1300～1400℃的比介電常數(shù)εr的最小值 表3 如表3所示，可知通過含有Nb2O5，彎曲強(qiáng)度σ得以提高。但是，即使再增加Nb2O5的量，彎曲強(qiáng)度的提高效果也會飽和，同時具有比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性增大的傾向，所以設(shè)定為0.2wt％以下。當(dāng)考慮彎曲強(qiáng)度的提高效果和比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性時，則Nb2O5優(yōu)選設(shè)定為0.03～0.1wt％。
實施例4 作為主要成分的初始原料，準(zhǔn)備好ZrO2粉末、SnO2粉末和TiO2粉末，作為副成分的初始原料，準(zhǔn)備好ZnO粉末、NiO粉末，以便使其成為以下的組成，而且作為副成分，將SiO2粉末、Nb2O5粉末和K2CO3粉末設(shè)定為表4所示的量(在此，K2CO3粉末為氧化物(K2O)的換算量)，進(jìn)而在表4所示的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，除此以外，與實施例1同樣地制造燒結(jié)體。此外，燒結(jié)溫度要嚴(yán)格進(jìn)行控制。
主要成分ZrO2＝40mol％、SnO2＝10mol％、TiO2＝50mol％ 副成分ZnO＝1.5wt％、NiO＝0.5wt％、SiO2、Nb2O5、K2O粉末見表4 對于得到的燒結(jié)體，與實施例1同樣地測量其介電特性、燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度σ，同時根據(jù)測量的結(jié)果求出下式(2)的γεr。其結(jié)果如表4所示。
γεr＝(εmax-εmin)/εmax×100(％) 式(2) εmax燒結(jié)溫度為1300～1400℃的比介電常數(shù)εr的最大值 εmin燒結(jié)溫度為1300～1400℃的比介電常數(shù)εr的最小值 表4 如表4所示，通過含有K2O，可以抑制比介電常數(shù)εr對燒結(jié)溫度的依存性。但是，如果含量過剩，則會導(dǎo)致介電特性、特別是Q×f值的降低，所以在本發(fā)明中，將K2O的量設(shè)定為0.035wt％以下。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，以由
點A(ZrO2＝48mol％、SnO2＝12mol％、TiO2＝40mol％)、
點B(ZrO2＝36mol％、SnO2＝24mol％、TiO2＝40mol％)、
點C(ZrO2＝30mol％、SnO2＝20mol％、TiO2＝50mol％)、
點D(ZrO2＝36mol％、SnO2＝9mol％、TiO2＝55mol％)、
點E(ZrO2＝40.5mol％、SnO2＝4.5mol％、TiO2＝55mol％)、
點F(ZrO2＝49.5mol％、SnO2＝5.5mol％、TiO2＝45mol％)所包圍區(qū)域的組成為主要成分，并且相對于所述主要成分，含有ZnO0.5～5wt％、NiO0.1～3wt％、SiO20.008～1.5wt％。
2.一種電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，以由
點G(ZrO2＝45mol％、SnO2＝5mol％、TiO2＝50mol％)、
點H(ZrO2＝44mol％、SnO2＝11mol％、TiO2＝45mol％)、
點I(ZrO2＝38.5mol％、SnO2＝16.5mol％、TiO2＝45mol％)、
點J(ZrO2＝35mol％、SnO2＝15mol％、TiO2＝50mol％)、
點D(ZrO2＝36mol％、SnO2＝9mol％、TiO2＝55mol％)、
點E(ZrO2＝40.5mol％、SnO2＝4.5mol％、TiO2＝55mol％)所包圍區(qū)域的組成為主要成分，并且相對于所述主要成分，含有ZnO0.5～5wt％、NiO0.1～3wt％、SiO20.008～1.5wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有大于0但不超過0.2wt％的Nb2O5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有大于0但不超過0.035wt％的K2O。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有ZnO1～2wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有NiO0.1～0.9wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有SiO20.01～1wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有Nb2O50.03～0.1wt％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有K2O0.002～0.02wt％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有ZnO1～2wt％、NiO0.1～0.9wt％、SiO20.01～1wt％、Nb2O50.03～0.1wt％。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電介質(zhì)陶瓷組合物，其特征在于相對于所述主要成分，含有K2O0.002～0.02wt％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電介質(zhì)陶瓷組合物，其可以抑制比介電常數(shù)對燒結(jié)溫度的依存性，而且可以使機(jī)械強(qiáng)度得以提高。本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷組合物的特征在于在圖1所示的ZrO2、SnO2和TiO2的三元組成圖中，以由點A、點B、點C、點D、點E、點F所包圍區(qū)域的組成為主要成分，并且相對于該主要成分，含有ZnO0.5～5wt％、NiO0.1～3wt％、SiO20.008～1.5wt％。另外，相對于上述主要成分，可以含有Nb2O50.2wt％以下、K2O0.035wt％以下。
文檔編號C04B35/49GK101100380SQ20061013211
公開日2008年1月9日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者金田功, 仲野良平, 菊池龍哉, 小更恒, 阿部賢, 田代浩二, 渡邊松巳 申請人:Tdk株式會社