介质烧结体及其制造方法以及介质谐振器技术

本发明专利技术涉及介质烧结体及其制造方法以及介质谐振器。本发明专利技术的介质烧结体包含作为主要成分的Ba、Nb以及Zn和Co中的至少一种，以及作为次要成分的K和Ta。在X射线衍射测量中的（111）面峰值的峰值强度p2与（310）面峰值的峰值强度p1的比率A为0.9至1.5。（111）面峰值的半带宽C的范围是0.12至0.22°。（111）面峰值的d值D的范围是2.363至2.371。该介质烧结体具有钙钛矿结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种应用于例如介质谐振器、介质滤波器、介质天线以及介质基底的介质烧结体。本专利技术还涉及制造上述介质烧结体的方法以及还涉及介质谐振器。
技术介绍
已经对各种组分的介质烧结体进行研究以使其应用于诸如微波和毫波(milliwave)的高频范围。在这些介质烧结体中，基于BaZnCoNb (以下称为“BZCN”，参见专利文献I和2)的介质烧结体具有优良的稳定性，这是因为它们具有相对大的Q值(无负载情况下的品质因数)、适度地大的相对介电常数以及小谐振频率温度系数。现有技术文献专利文献专利文献I JP-A-2003-201177专利文献2 JP-A-2004-315330
技术实现思路
本专利技术解决的问题 然而，现有技术的BZCN基介质烧结体的Q值随烧结体不同而呈现很大变化，且这样的介质烧结体在工业生产中缺乏稳定性。基于上述情况提出本专利技术，且本专利技术的目的是提供一种具有大Q值和小Q值变化的介质烧结体及其制造方法以及一种介质谐振器。解决问题的手段本专利技术的介质烧结体包含作为主要成分的Ba、Nb以及Zn和Co中的至少一种，以及作为次要成分的K和Ta，在X射线衍射测量中的(111)面峰值的峰值强度p2与(310)面峰值的峰值强度Pl的比值A为0.9至1.5，所述(111)面峰值的半带宽C的范围是0.12至0.22°，所述(111)面峰值的d值D的范围是2.363至2.371，且介质烧结体具有钙钛矿结构。在本专利技术的介质烧结体中，峰值强度比值A是0.9至1.5，因此Q值大且Q值变化小。此外，在本专利技术的介质烧结体中，在X射线衍射测量中的所述(111)面峰值的半带宽C的范围是0.12至0.22° ;因此发生结晶并且Q值提高。当半带宽超过0.22°时，换言之，当半带宽宽时，不发生结晶且Q值降低。另一方面，当半带宽小于0.12°时，换言之，当半带宽太窄时，结晶过度且晶粒边界面开始产生影响，并Q值降低。此外，在本专利技术的介质烧结体中，在X射线衍射测量中的所述(111)面峰值的d值D的范围是2.363至2.371 ;因此晶格中的原子有序排列，并且Q值提高。当d值D小于2.363时，某些原子会脱离晶格，换言之，排列会变得不稳定，结果是产生晶格应变，并且Q值降低。另一方面，当d值D大于2.371时，排列变得不均匀，且不发生结晶，结果是发生松动，并且Q值降低。d值D的单位是A。此外，因为本专利技术的介质烧结体包含K和Ta，因此Q值大于不包含K和Ta的介质烧结体的Q值。此外，即使在K和Ta的含量少时，本专利技术的介质烧结体的Q值也远大于不包含上述元素的介质烧结体的Q值。此外，本专利技术的介质烧结体包含Zn和Co中的至少一种。Zn和Co含量的比例变化使得能在宽范围内选择Q值和Tf的绝对值。特别地，通过增加Zn含量可大幅提高Q值。具体而言，当Zn和Co含量的比例变化时，Q值呈现出峰值，且以不同于相对介电常数和τ f的绝对值的属性的方式不可预见地变化。此外，Zn含量的增加可同时提高Q值和εΓ，并降低Tf的绝对值。此外，因为本专利技术的介质烧结体具有钙钛矿结构，因此可获得高Q值。X射线衍射显示BaZnNb基组分、B aCoNb基组分或KTa基组分没有形成单独峰值，这归因于构成元素；取而代之的是出现单一固溶体峰值分布。该峰值分布类似于BaZnNb基组分的峰值分布，且可确定本专利技术的介质烧结体具有BaZnNb基组分的钙钛矿结构。本专利技术的介质烧结体优选包含Ba5Nb4O15结晶相。可通过X射线衍射测量确认是否存在Ba5Nb4O15结晶相。可在2 Θ =29.5°附近确认Ba5Nb4O15结晶相。Ba5Nb4O15结晶相是在I丐钦矿晶格顺序排列时观察到的一种亚结晶相。Ba5Nb4O15结晶相的存在可用作确定I丐钦矿结构是否顺序排列的判断依据。本专利技术的介质烧结体优选还包含氧化锆。含有氧化锆可提高烧结稳定性并进一步提高Q值。相对于由上述组分公式表示的组分的100重量份，氧化锆含量优选小于0.3重量份(氧化错组分小于0.3wt%)。优选地，氧化锆存在于介质烧结体的晶粒边界面处。特别优选地，在介质烧结体的晶粒边界面处普遍存在氧化锆的浓度大于其他区域中的浓度。在介质烧结体的晶粒边界面处存在氧化锆使得能够利用较小的热量移动物质，并能容易地沉淀Ba5Nb4O15结晶相(可更容易地获得超晶格结构)。因此能获得高Q值。优选地，本专利技术的介质烧结体包含作为主要组分的K、Ba、Nb和Ta以及Zn和Co中的至少一种，且上述构成元素的组分比基本满足组分公式:(100-a) [Bau{ (ZnvCo1^v)wNbJ05l]-a[KyTazOs2] (0.5彡 a彡 25，0.98 彡u彡1.03，O彡 v彡 1，0.274彡 w彡0.374，0.646 ^ 0.696，0.5 彡 y 彡 2.5，0.8 彡 z 彡1.2)。在这种情况下，因为本专利技术的介质烧结体包含K和Ta，因此Q值大于不包含这些元素的介质烧结体的Q值。此外，即使在K和Ta含量少时，Q值也远大于不包含这些元素的介质烧结体的Q值。此外，特别在a=2.5附近观察峰值(最大值)时，Q值呈现出不可预测、意想不到的属性。此外，因为本专利技术的介质烧结体包含K和Ta，因此谐振频率温度系数(以下也简称为“ τ f”)的绝对值小。此外，即使在K和Ta含量小时，τ f的绝对值也可被设置为远小于不包含这些元素的介质烧结体的Tf的绝对值。此外，特别在a=5附近观察峰值(最大值)时，Tf呈现出不可预测、意想不到的属性。此外，含有K和Ta可降低制造介质烧结体的烧结温度。在上述组分公式中，代表K和Ta含量的比例的变量a是0.5彡a彡25。当变量a等于或大于0.5时，可充分获得上述效果。另一方面，当变量a等于或小于25时，可较容易地在烧结过程期间保持模制的形状，且可容易地获得介质烧结体。不特别限制值a，只要其处于上述范围内即可。但是，考虑到要获得上述效果，则值a优选为I彡a彡20，更优选I彡a彡10，且进一步优选2彡a彡8。在上述组分公式中，y是0.5彡y彡2.5 (优选地，1.0彡y彡2.0)。因为变量y等于或大于0.5，因此介质烧结体可在其制造过程期间被充分烧结。此外，由于变量I处于该范围内，因此Q值和谐振频率的乘积(以下称为“f XQ值”)可被设置为足够大的值。此夕卜，z是0.8彡z彡1.2。z为0.9彡z彡1.1的范围是优选地，因为fX Q值在该范围内特别大。此外，本专利技术的介质烧结体包含Zn和Co中的至少一种。Zn和Co含量的比例变化使得能在宽范围内选择Q值和Tf的绝对值。特别地，通过提高Zn含量可大幅提高Q值。具体地，在Zn和Co含量比例变化时，Q值呈现出峰值，且以不同于相对介电常数和Tf的绝对值的属性的方式不可预见地变化。此外，Zn含量的提高可同时提高Q值和并降低Tf的绝对值。代表Zn含量比例的变量V的变化范围为O彡V彡I。不特别限制值V，且其优选为0.3 < V < 1，以便提高所有的介电特性。进一步优选地，V是0.4 < V < 0.8，以便保持大Q值。特别优选地，V是0.4 < V < 0.75，以便获得具有大Q值和小τ f绝对值的良好均衡的所需介电特性。代表Co含量比例的变量Ι-v类似地在O < Ι-v本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.02 JP 2010-1968531.一种介质烧结体，包括: 作为主要成分的Ba、Nb以及Zn和Co中的至少一种；以及 作为次要成分的K和Ta; 具有0.9至1.5的在X射线衍射测量中的(111)面峰值的峰值强度p2与(310)面峰值的峰值强度Pl的比率A， 具有范围从0.12至0.22°的所述(111)面峰值的半带宽C， 具有范围从2.363至2.371的所述(111)面峰值的d值D，以及 具有钙钛矿结构。2.根据权利要求1所述的介质烧结体，其中所述介质烧结体包括Ba5Nb4O15结晶相。3.根据权利要求1或2所述的介质烧结体，其中所述介质烧结体还包括氧化锆。4.根据权利要求3的所述介质烧结体，其中包括的所述氧化锆小于0.3wt%...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田聪，粕谷祐贵，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：
国别省市：