(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体磁器組成物の表面に第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜が形成されている誘電体共振器用誘電体磁器組成物であって、前記第１の誘電体磁器組成物がＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３系誘電体磁器組成物またはＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｓｍ２Ｏ３系誘電体磁器組成物であり、前記第２の誘電体磁器組成物がＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる誘電体磁器組成物であることを特徴とする誘電体共振器用誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記第２の誘電体磁器組成物がＴｉＯ２、またはＰｂＴｉＯ３であることを特徴とする請求項１記載の誘電体共振器用誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記第１の誘電体磁器組成物の表面に前記第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成することを特徴とする請求項１または２記載の誘電体共振器用誘電体磁器組成物の製造方法。
【請求項４】
ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３系誘電体磁器組成物またはＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｓｍ２Ｏ３系誘電体磁器組成物からなる第１の誘電体磁器組成物の表面に、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成することにより、誘電体磁器組成物の特性を所望値に制御することを特徴とする誘電体共振器用誘電体磁器組成物の特性制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の誘電体磁器組成物の表面に第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜が形成されている誘電体共振器等の材料として好適な誘電体磁器組成物およびその製造方法、ならびに誘電体磁器組成物の特性制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロ波回路の集積化に伴い、小型で高性能な誘電体共振器が求められている。このような誘電体共振器に使用される誘電体磁器組成物には、比誘電率εｒ  が大きいこと、無負荷Ｑが大きいこと、共振周波数の温度係数τｆ  が小さいこと等の特性が要求されている。
【０００３】
このような誘電体磁器組成物として、ＢａＯ−ＴｉＯ２  −Ｎｄ２  Ｏ３  系の誘電体磁器組成物について提案〔Ｂｅｒ．Ｄｔ．Ｋｅｒａｍ．Ｇｅｓ．，５５（１９７８）Ｎｒ．７；特開昭６０−３５４０６号公報〕、あるいはＢａＯ−ＴｉＯ２  −Ｎｄ２  Ｏ３  −Ｂｉ２  Ｏ３  系（特開昭６２−７２５５８号公報）について提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、誘電体磁器組成物を用いる素子はさまざまな電子機器に使用されている。しかしながら、その素子に要求される特性は使用される個所や使用目的等により異なっており、また、各素子は高い精度で制御される必要がある。このような特性を実現するために、一般には材料組成の制御、微量添加物の添加などが行われているが、一度調製された材料の特性は変えることは出来ず、また、極めて高精度での特性制御は困難であるなどの課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、前記課題を解決するものであり、具体的にはセラミックスの特性を制御することのできる誘電体磁器組成物およびその製造方法を提供するものである。また、本発明の目的は誘電体磁器組成物の特性制御方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の誘電体磁器組成物の表面に第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜が形成されている誘電体共振器用誘電体磁器組成物であって、前記第１の誘電体磁器組成物がＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３系誘電体磁器組成物またはＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｓｍ２Ｏ３系誘電体磁器組成物であり、前記第２の誘電体磁器組成物がＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる誘電体磁器組成物であることを特徴とする誘電体共振器用誘電体磁器組成物に関する。特に、前記第２の誘電体磁器組成物としては、ＴｉＯ２、またはＰｂＴｉＯ３であることが好ましい。
【０００７】
また本発明は、前記第１の誘電体磁器組成物の表面に前記第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成することを特徴とする誘電体共振器用磁器組成物の製造方法に関する。
【０００８】
さらに本発明は、ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３系誘電体磁器組成物またはＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｓｍ２Ｏ３系誘電体磁器組成物からなる第１の誘電体磁器組成物の表面に、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、およびＴａ２Ｏ５から選ばれる第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成することにより、誘電体磁器組成物の特性を所望値に制御することを特徴とする誘電体共振器用誘電体磁器組成物の特性制御方法に関する。
【０００９】
本発明によれば、第１の誘電体磁器組成物の表面に第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成することにより、誘電体磁器組成物の特性、例えば、比誘電率εｒ  、無負荷Ｑ、共振周波数の温度係数τｆ  などの電気特性を、所望の値に、高精度でかつ簡便に制御することができる。また、形状寸法が規定されているような場合においても、比誘電率εｒ  を変化させることにより所望の寸法において要求特性を満足させることができる。
【００１０】
本発明において、第１の誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ２  −Ｎｄ２  Ｏ３  系、ＢａＯ−ＴｉＯ２  系、あるいはＢａ（Ｚｎ、Ｔａ）Ｏ３  系など従来より広く利用されているものを使用することができる。
【００１１】
本発明において、第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜としては、ＴｉＯ２  、ＢａＴｉＯ３  、ＳｒＴｉＯ３  、ＰｂＴｉＯ３  、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３  、Ｔａ２  Ｏ５  などの薄膜を利用することができる。これらの薄膜は、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ、ゾルゲルなどの方法により形成することができる。薄膜の厚さは特に限定されないが、薄膜の厚みが過度に大きい場合にはセラミックス−薄膜間のひずみによるクラックの発生原因となり、また過度に小さい場合には特性制御の効果が小さいため、薄膜の厚さは１０００〜１０００００オングストロームが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法の一例を次に説明する。
炭酸バリウム、酸化チタンおよび酸化ネオジムの出発原料を各所定量ずつ水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有ガス雰囲気（例えば空気雰囲気）下に１０００〜１３００℃で約１〜５時間程度仮焼する。このようにして得られた仮焼粉をポリビニルアルコールの如き有機バインダと共に混合して均質にし、乾燥、粉砕、加圧成形（圧力１００〜１０００Ｋｇ／ｃｍ２  程度）する。得られた成形物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下に８００℃〜１１００℃で焼成することによりＢａＯ−ＴｉＯ２  −Ｎｄ２  Ｏ３  系の第１の誘電体磁器組成物が得られる。
【００１３】
次に特性を制御するために、第１の誘電体磁器組成物の表面に第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成する。すなわち、第１の誘電体磁器組成物を適当な大きさにカットした後、スパッタ装置の基板上に設置し、反応性スパッタにより第２の誘電体磁器組成物となる薄膜、例えばチタン酸化膜を作製する。この誘電体磁器組成物の模式図を図１に示す。このようにして得られた誘電体磁器組成物は、表面に形成する膜厚の厚さを制御することにより特性（比誘電率εｒ  、共振周波数の温度係数τｆ  など）を制御することができる。
【００１４】
また、表面に形成された薄膜の一部を研削などの手段で除去することにより、あるいは薄膜およびその内部の誘電体磁器組成物の一部を除去することにより、さらに前記特性を制御することができる。
【００１５】
このようにして得られた誘電体磁器組成物は、必要により適当な形状およびサイズに加工し、誘電体共振器、誘電体基板、積層素子等の材料として利用できる。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
炭酸バリウム粉末（ＢａＣＯ３  ）０．１６６モル、酸化チタン粉末（ＴｉＯ２  ）０．６６８モルおよび酸化サマリウム粉末（Ｓｍ２  Ｏ３  ）０．１６６モルをジルコニア製玉石を用いエタノールを溶媒としてボールミルで１２時間湿式混合した。溶液を脱媒後、粉砕し、空気雰囲気下１１００℃で仮焼した。この仮焼粉を粉砕し、適量のポリビニルアルコール溶液を加えて乾燥後、直径１０ｍｍ、厚さ約４ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気下において１３５０℃で２時間焼成した。
【００１７】
こうして得られた第１の誘電体磁器組成物を７ｍｍ角、厚み１ｍｍｔの大きさに加工したのち、誘電共振法によって測定し、共振周波数（８〜１２ＧＨｚ）における無負荷Ｑ、比誘電率および共振周波数の温度係数τｆ  を求めた。その結果を表１（比較例１の電気的特性に同じ）に示す。
【００１８】
次に得られた第１の誘電体磁器組成物の特性を制御するために、該第１の誘電体磁器組成物の表面に第２の誘電体磁器組成物からなる薄膜を形成した。すなわち、第１の誘電体磁器組成物をＲＦマグネトロンスパッタ装置の基板上に設置し、ターゲットの金属チタンを用い、反応性スパッタによりチタン酸化物（膜厚：０．３μｍ）を作製した。本実施例におけるスパッタ条件は、基板温度：６００℃、スパッタ電力：３００Ｗ、スパッタガス圧比：Ａｒ／Ｏ２  ＝４／１、スパッタガス圧：５Ｐａ、スパッタ時間：１２０ｍｉｎである。このようにして得られた誘電体磁器組成物の特性を表１に示す。得られた誘電体磁器組成物の構成を図１に示す。なお、形成した薄膜をＸ線回折によって分析した結果、ルチル構造を示していた。このようにして得られた誘電体磁器組成物を誘電共振法により測定し、共振周波数（８〜１２ＧＨｚ）における無負荷Ｑ、比誘電率εｒ  および共振周波数の温度係数τｆ  を求めた。その結果を表１に示す。
【００１９】
実施例２〜１０および比較例１
実施例１のチタン酸化膜の厚さおよび形成する薄膜の種類を表１記載のように代えたほかは実施例１と同様にして誘電体磁器組成物を製造し、実施例１と同様に特性を測定した。なお、膜厚はスパッタ時間を変えて制御した。その結果を表１に併せて示す。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、比誘電率εｒ  が大きく、かつ無負荷Ｑ値も大きく、しかも共振周波数の温度係数τｆ  が小さく、さらに、これらを所望の値に高精度で制御することができる。
【００２１】
【表１】
0003564844.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体磁器組成物を示す縦断面図である。
【図１】
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