(57)【要約】【目的】  良好なマイクロ波誘電特性を具備し、共振特性の制御性に優れたマイクロ波誘電体共振器を提供することを目的とする。【構成】  第１の実施形態にかかる共振器において、誘電体２ａは板状結晶粒子１の主面方向をＴＥ０１δモードにおいて励起される回転電界面に略平行に揃えて粒子配向させた粒子配向セラミックスからなる。  第２の実施形態にかかる共振器において、誘電体３ａは板状結晶粒子１の主面方向を板状結晶粒子１の主面方向をＴＭ０１０モードにおいて励起される平行電界面に略平行に揃えて粒子配向させた粒子配向セラミックスからなる。  第３の実施形態にかかる共振器において、誘電体４は板状結晶粒子１の主面方向を板状結晶粒子１の主面方向をＴＥＭモードにおいて励起される放射状電界面に略平行に揃えて粒子配向させた粒子配向セラミックスからなる。【選択図】  図１
2006246213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒質として誘電体を用い、所定の共振モードにおいてマイクロ波共振するマイクロ波誘電体共振器において、前記誘電体が多数の板状結晶粒子を含み、その板状結晶粒子の主面方向を前記共振モードにおける電界面に平行又は略平行に揃えて粒子配向させたことを特徴とするマイクロ波誘電体共振器。
【請求項２】
前記共振モードがＴＥ０１δモードであり、前記板状結晶粒子の主面方向を前記ＴＥ０１δモードにおける回転電界面に平行又は略平行に揃えて粒子配向させた請求項１に記載のマイクロ波誘電体共振器。
【請求項３】
前記共振モードがＴＥＭモードであり、前記板状結晶粒子の主面方向を前記ＴＥＭモードにおける放射状電界面に平行又は略平行に揃えて粒子配向させた請求項１に記載のマイクロ波誘電体共振器。
【請求項４】
前記共振モードがＴＭ０１０モードであり、前記板状結晶粒子の主面方向を前記ＴＭ０１０モードにおける平行電界面に平行又は略平行に揃えて粒子配向させた請求項１に記載のマイクロ波誘電体共振器。
【請求項５】
前記板状結晶粒子が、ＡｎＲ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎで表されるセラミック組成物からなり、Ａはアルカリ土類金属元素、Ｒは希土類元素であり、組成比ｎ＝０、１、２又は４である請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ波誘電体共振器。
【請求項６】
前記板状結晶粒子が、ＡＸＲ４Ｔｉ３＋ＸＯ１２＋３Ｘで表されるセラミック組成物からなり、Ａはアルカリ土類金属元素、Ｒは希土類元素であり、組成比Ｘは０＜Ｘ＜５（Ｘ＝１、２、４を除く）の範囲にある請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ波誘電体共振器。
【請求項７】
前記誘電体は、前記板状結晶粒子と、前記板状結晶粒子と同じ成分からなる結晶紛体とを所定の配合比で混合して形成される請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロ波誘電体共振器。
【請求項８】
前記誘電体は、前記板状結晶粒子の主面方向を揃えたシート材を複数枚重ねて加圧成形した積層体の焼結物からなり、前記焼結物の前記板状結晶粒子の主面方向を前記共振モードにおける電界面に平行又は略平行に揃えて粒子配向させた請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話等の移動体通信等におけるマイクロ波帯域の通信機器に用いられるマイクロ波誘電体共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の通信情報量の増加は高周波化を促進し、マイクロ波による通信が目覚ましい勢いで展開されている。その代表は携帯電話であり、回路部品の小型化と高品質化を通して、携帯電話の小型化・軽量化・高機能化が追求され、その普及は急速である。高度情報通信技術を確立するには、移動体及び人工衛星、基地局などの相互技術が重要となり、この技術を支える有力なデバイス材料の1つとしてマイクロ波誘電体が挙げられる。マイクロ波誘電体はマイクロ波帯域の通信機器における重要な構成要素として、衛星放送、携帯電話の基地局におけるフィルタや発信器に用いられ、誘電体セラミックス等が共振素子として、機器の小型化、高性能化、高信頼性、及び、高周波化に重要な役割の一端を担っている。
【０００３】
マイクロ波帯域は通常３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ、波長では１ｍｍ〜１ｍｍにおける電磁波の総称である。電磁波は周波数の小さい方から波長が１０ｃｍまでのデシメートル波をＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、１０ｃｍ〜１ｃｍまでのセンチメートル波をＳＨＦ（Super High Frequency）帯（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）、それ以下１ｍｍまでのミリメートル波をＥＨＦ（Extremely High Frequency）帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）に分類されている。その中で携帯電話では８００ＭＨｚ〜２．０ＧＨｚのＵＨＦ帯域の電磁波が、衛星放送では１０〜１２ＧＨｚのＳＨＦ帯域の電磁波が用いられている。一方でＴＶやラジオ放送を主とした通信においてはＶＨＦ（Very High Frequency）、ＵＨＦ帯の波長が使用されてきた。マイクロ波は通信に利用されている中でも周波数が高い。そのため、信号を送るための搬送波として使用する場合、一つの周波数の電波に同時に数百回線から千数百回線の通信をのせる、多重通信として用いることに適している。
【０００４】
発信器とフィルターは通信機器の重要な部品で、マイクロ波信号を送信及び受信する回路素子である。この回路素子にセラミックス等の誘電体が利用され、マイクロ波に共振して送受信を行うため、マイクロ波誘電体共振器と称される。このマイクロ波誘電体共振器の高品質化と低価格化によって、今日の携帯電話の普及が見られるようになった。
【０００５】
このマイクロ波誘電体共振器には、次の３種の性質が要求される。
（１）マイクロ波誘電体材料は、機器の小型化を促進するため一般的に高い誘電率（εｒ）を有することが求められる。その理由として、誘電体内部にマイクロ波のエネルギーが閉じ込められる場合、誘電体中の波長（λ）は自由空間中の波長（λ０）に比べ√εｒに逆比例して短縮されるからである。真空中のマイクロ波の波長をλ０とすると、この誘電体中の波長λはλ＝λ０／√εｒとなる。したがって、比誘電率の高い材料を共振器として利用することで、共振器の寸法をεｒ-1/2に小型化が可能となることから、大きいεｒの誘電体を用いれば共振器の小型化が可能になり、小型デバイスを作製するための重要な因子となる。たとえば比較的周波数の低い自動車電話（８５０ＭＨｚ、λ＝３５ｃｍ）では、比誘電率が１００の材料を共振器として用いることにより、λは３．５ｃｍまでに短縮することができるので、共振器系全体を小型化することができる。
【０００６】
（２）マイクロ波通信デバイスとしての応用においては、高い周波数選択性及び安定性が求められる。衛星放送のダウンコンバーター等の、より高周波帯における使用、及び携帯電話の基地局等の大電力における使用においては特に厳しい。これらは共振器の損失が大きく関与しており、誘電体材料の損失を小さくすることがデバイスとしての特性の向上につながる。共振器の損失を示す指標としてＱ値が用いられる。誘電体中をマイクロ波が通過するときにエネルギー損失があり、この誘電損失をｔａｎδで表す。いわゆるＱ値はＱ＝１／ｔａｎδで与えられるから、誘電損失が小さいものはＱ値が大きくなる。このＱ値は共振周波数ｆに依存し、Ｑ・ｆ＝一定の関係が成立している。このＱ・ｆを広い意味の品質係数と呼び、Ｑ・ｆ値が大きいほど高品質であるので誘電体損失の評価に用いられる。
【０００７】
（３）共振周波数の温度係数（τｆ）は、共振周波数の温度による変化を表す。携帯電話や衛星放送の基地局では、温度により共振周波数が変化すると電気回路素子の定数変動をもたらし、機器の性能劣化を引き起こす。そのため温度差による共振周波数の変化は０ｐｐｍ／℃近傍であることが求められる。
【０００８】
これらの条件を満足する材料開発が進められているが、実際には３条件を全て具有する材料開発はなかなか困難である。ＢａＯ−Ｒ２Ｏ３−ＴｉＯ２（Ｒ：ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈ）系セラミックスの多くは、高比誘電率、低挿入損失であるため広く電子材料として用いられている。この中でもＴｉＯ２に富んだ領域には優れたマイクロ波誘電特性を持つ材料が多数報告され、特に、Ｏｈｓａｔｏらにより報告されたタングステンブロンズ型固溶体Ｂａ６−３ｘＲ８＋２ｘＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈ）などが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この固溶体はＢａＴｉＯ３とＲ２Ｔｉ３Ｏ９の組成を結んだライン上に存在する。Ｒ＝ＬａであるＢａＯ−Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２三成分系状態図を図２５（非特許文献２参照）に示す。Ｌａ系においては、タングステンブロンズ型固溶体Ｂａ６−３ｘＲ８＋２ｘＴｉ１８Ｏ５４（０≦ｘ≦１）の近傍のＢａＴｉＯ３とＬａ４Ｔｉ３Ｏ１２を結んだ直線上にＢａｎＬａ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎの組成式で示されるホモロガス化合物が存在する。ホモロガス構造とは単純な構造単位のホモロガス(部分構造)が、ｎの増加に伴い系統的に高次化する構造を言う。同じ構成元素でありながらも、異なる組成の構造が系統的に変化する化合物を合成できるため、物性を比較できる。このホモロガス化合物ＢａｎＬａ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎについて研究がすすめられており（例えば、非特許文献３参照）、優れたマイクロ波誘電特性が報告されている（例えば、非特許文献４参照）。ＢａｎＬａ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎのマイクロ波誘電特性を図２６に示す。中でも、高い誘電率と高い品質係数を兼ね備えるＢａＬａ４Ｔｉ４Ｏ１５（ｎ＝１；以下、このＢａＬａ４Ｔｉ４Ｏ１５を本明細書においてＢＬＴという。）は携帯電話の基地局用材料として実用化されつつあるが、共振周波数の温度係数が負に大きく、その改善が強く求められている材料である。本発明者の一部は良質のマイクロ波誘電特性の優れたホモロガス組成物等を開発し、下記特許文献１により既に公開している。
【特許文献１】特開２００３−５５０３９
【非特許文献１】Ohsato, H., J. Euro. Ceram. Soc., 21 (2001) 2703.
【非特許文献２】Saltykova, V.A., Mel’nikova, O.V., and Fedorov, N.F., Russ. J. Inorg. Chem. 34, (1989) 758.
【非特許文献３】Okawa, T., Kiuchi, K., Okabe, H., Ohsato, H., 日本応用物理学会誌（Jpn. J. Appl. Phys.）, 40 (2001) 5579.
【非特許文献４】Elwell, D., Scheel, H. J., “Crystal Growth from High-Temperature Solutions” Academic Press, Inc., London (1959)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、ＢＬＴのようなセラミックス材料は優れたマイクロ波誘電特性を有するが、マイクロ波誘電体共振器に適用する上においては、特性の改善がより一層求められている。
【００１０】
ところで、セラミックスの特性は主に組成と微細構造により決まる。このため、マイクロ波誘電体の特性改善の方法として、新規固溶体や化合物の探索、特性の異なる２種類以上の化合物による組み合わせが一般に行われているが、組成の選択による特性の向上はすぐには期待できず、例えば、ＢＬＴに対してはすでにＢａを他の元素に置換する方法でのマイクロ波誘電特性の改善が試みられているが（Jawahar, I.N., Santha, N.I. and Sebastian, M.T., J. Mater. Res., 17 (2002) 3084.参照）、この方法では誘電率の低下が避けられないという問題を生じる。また、特性改善とともにマイクロ波誘電体共振器の高品質化を実現するために、媒質としての誘電体に対して共振特性の制御性が強く求められている。
【００１１】
従って、本発明は、上記の課題に鑑み、良好なマイクロ波誘電特性を具備し、共振特性の制御性に優れたマイクロ波誘電体共振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本出願の発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、例えばＢＬＴのような誘電体セラミックス材料を焼結物としてマイクロ波誘電体共振器の誘電体（媒質）に利用する際、誘電体セラミックス材料の結晶粒子を配向し、その粒子配向制御によって特性制御が可能となることを知見し、本発明はその知見に基づくものである。
【００１３】
セラミックスは次の２点で単結晶と本質的に異なる。一つは粒界の存在であり、もう一つは微結晶（微結晶の結晶軸方向）のランダムな配列、つまり全体としての等方性である。粒界の存在は必ずしもセラミックスの性能を劣化させるものではなく、バリスタなどでは粒界の性質を積極的に利用して単結晶にはない機能を実現している。一方、微結晶のランダムな配列は応用面での方向性がなくなり、加工などを容易にするが、一方向だけに電界を印加して使用する電子材料としての性能を低下させ、単結晶に及ばない本質的な原因となっている。
【００１４】
粒子配向セラミックスは、セラミックスの構成粒子一つ一つをある特定の方向に規則的に配列させたものである。これは、微細構造に異方性を持たせることで、材料特性に異方性を発現させる技法であり、単結晶のもつ異方性をなるべく損なうことなく、単結晶のもつ性質を極限まで引き出しながらも、組成や形状の選択の自由度が大きい点が単結晶よりも有利である。本発明者は、この粒子配向セラミックス技術により、緻密な粒子配向を誘電体セラミックス材に施して特性制御を行うことに着目した。
【００１５】
本発明の重要な前提技術としてセラミックスの粒子配向があるが，これには、大別して３つの手法が挙げられる。一つは、成形時または焼成時の磁場の印加による方法、次にホット・ワーキング法、さらにエピタキシャルもしくはトポタキシャル反応の利用によるものがある。まず、磁場の印加による方法は主に磁性材料に用いられ、一般の誘電体では粒子配向させるだけの高電界をかけるのは困難である。ホット・ワーキング法は高温で一軸圧力を加えて変形させるときに結晶粒界でのすべりを利用するものであり、従来から金属材料やセラミックスの製造法として知られているホット・フォージング法やホット・プレス法等であるが、これらは高温で加圧するので量産に適さず、配向が試料の変形によるところが大きいので試料内の密度や配向の度合い及び応力の分布が不均一になりやすい。エピタキシャルもしくはトポタキシャル反応の利用によるものは物質の結晶構造異方性を利用してあらかじめ粗大な異方形状粒子を溶融塩法のように自形がでやすい条件で合成し、この粉末をテープ成形のように剪断応力の加わる成形法で配向させ、常圧にて焼結する手法である。この手法は粗粒子のみの焼結となるため、密度の向上が課題であったが、最近ＴＧＧ（Templated Grain Growth）法と呼ばれる方法が開発された。メッシング（Messing）らの報告（Horn, J.A, Zhang, S. C., Selvaraj, U. and Messing, G. L., J. Am. Ceram. Soc., 82-4(1999) 921.）によれば、５−１０％程度と少量のＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２板状粉末とＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２微粒子を混合し、テープ成形して熱処理すると、板状粒子が種結晶として無配向微粒子を取り込みながらホモエピタキシャル成長していくことが示されている。ＴＧＧ法の特徴は成形体の大部分が焼結性の良い微粒子であるため、常圧で緻密なバルク材料が得られる点で優れている。粒成長の駆動力は粒径差であるので、殊に、結晶構造に異方性をもち、ある程度の大きさをもった異方形状粒子が合成できる場合、ＴＧＧ法は緻密な粒子配向セラミックスの実現に有利であり、本発明にかかる粒子配向に好適である。
【００１６】
本発明の第１の形態は、媒質として誘電体を用い、所定の共振モードにおいてマイクロ波共振するマイクロ波誘電体共振器において、前記誘電体が多数の板状結晶粒子を含み、その板状結晶粒子の主面方向を前記共振モードにおける電界面に略平行に揃えて粒子配向させたマイクロ波誘電体共振器である。
【００１７】
本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、前記共振モードがＴＥ０１δモードであり、前記板状結晶粒子の主面方向を前記ＴＥ０１δモードにおける回転電界面に略平行に揃えて粒子配向させたマイクロ波誘電体共振器である。
【００１８】
本発明の第３の形態は、前記第１の形態において、前記共振モードがＴＥＭモードであり、前記板状結晶粒子の主面方向を前記ＴＥＭモードにおける放射状電界面に略平行に揃えて粒子配向させたマイクロ波誘電体共振器である。
【００１９】
本発明の第４の形態は、前記第１の形態において、前記共振モードがＴＭ０１０モードであり、前記板状結晶粒子の主面方向を前記ＴＭ０１０モードにおける平行電界面に略平行に揃えて粒子配向させたマイクロ波誘電体共振器である。
【００２０】
本発明の第５の形態は、前記第１〜第４のいずれかの形態において、前記板状結晶粒子が、ＡｎＲ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎで表されるセラミック組成物からなり、Ａはアルカリ土類金属元素、Ｒは希土類元素であり、組成比ｎ＝０、１、２又は４であるマイクロ波誘電体共振器である。
【００２１】
本発明の第６の形態は、前記第１〜第４のいずれかの形態において、ＡＸＲ４Ｔｉ３＋ＸＯ１２＋３Ｘで表されるセラミック組成物からなり、Ａはアルカリ土類金属元素、Ｒは希土類元素であり、組成比Ｘは０＜Ｘ＜５（Ｘ＝１、２、４を除く）の範囲にあるマイクロ波誘電体共振器である。
【００２２】
本発明の第７の形態は、前記第１〜第６のいずれかの形態において、前記誘電体は、前記板状結晶粒子と、前記板状結晶粒子と同じ成分からなる結晶紛体とを所定の配合比で混合して形成されるマイクロ波誘電体共振器である。
【００２３】
本発明の第８の形態は、前記第１〜第７のいずれかの形態において、前記誘電体は、前記板状結晶粒子の主面方向を揃えたシート材を複数枚重ねて加圧成形した積層体の焼結物からなり、前記焼結物の前記板状結晶粒子の主面方向を前記共振モードにおける電界面に略平行に揃えて粒子配向させたマイクロ波誘電体共振器である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の第１の形態によれば、前記誘電体が多数の板状結晶粒子を含み、その板状結晶粒子の主面方向を前記共振モードにおける電界面に略平行に揃えて粒子配向させたので、前記板状結晶粒子の主面方向を無配向にした場合の誘電体の場合と比べて誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数(τｆ)が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
本発明における主面は、例えば、互いに所定の角度１２０°をなす一面上の軸対（六方格子のａ１軸とａ２軸）と、ａ１軸及びａ２軸に対して直交するｃ軸からなる板状結晶構造において、ａ１軸及びａ２軸により規定される面をいう。
【００２５】
本発明の第２の形態によれば、前記第１の形態において、前記ＴＥ０１δモードにおける回転電界面に、前記板状結晶粒子の主面方向を略平行に揃えて粒子配向させたので、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数（τｆ）が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【００２６】
本発明の第３の形態によれば、前記第１の形態において、前記ＴＥＭモードにおける放射状電界面に、前記板状結晶粒子の主面方向を略平行に揃えて粒子配向させたので、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数（τｆ）が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【００２７】
本発明の第４の形態によれば、前記第１の形態において、前記ＴＭ０１０モードにおける平行電界面に、前記板状結晶粒子の主面方向を略平行に揃えて粒子配向させたので、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数（τｆ）が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【００２８】
本発明の第５の形態によれば、前記板状結晶粒子が、マイクロ波誘電特性に優れたホモロガス組成物であるセラミック組成物ＡｎＲ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎ（Ａ：アルカリ土類金属元素、Ｒ：希土類元素、組成比ｎ＝０、１、２又は４）からなるので、例えば、この組成物に属するホモロガス化合物ＢａｎＬａ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎはいずれの化合物も三方晶系に属し、結晶構造に高い異方性を有し、これらの結晶構造異方性から、上記ＴＧＧ法を適用して粒子配向セラミックスを作製して、前記第１〜第４のいずれかの形態における粒子配向を行うことにより、良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【００２９】
本発明の第６の形態によれば、前記第５の形態にかかるセラミック組成物と同程度の優れたマイクロ波誘電特性を有するホモロガス類似組成物であるセラミック組成物ＡＸＲ４Ｔｉ３＋ＸＯ１２＋３Ｘ（Ａ：アルカリ土類金属元素、Ｒ：希土類元素、組成比Ｘ：０＜Ｘ＜５（Ｘ＝１、２、４を除く）の範囲）からなるので、前記第５の形態と同様に、前記第１〜第４のいずれかの形態における粒子配向を行うことにより、良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【００３０】
本発明の第７の形態によれば、前記第１〜第６のいずれかの形態において、前記誘電体は、前記板状結晶粒子と同じ成分からなる結晶紛体とを所定の配合比で混合して形成されるので、多数の前記板状結晶粒子どうしの間に生じる空隙に前記結晶紛体が入り込んだ良質の稠密誘電体（媒質）構造を具備し、かつ上記の粒子配向による良好なマイクロ波誘電特性を有するマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【００３１】
本発明の第８の形態によれば、前記第１〜第７のいずれかの形態において、前記誘電体は、前記板状結晶粒子の主面方向を揃えたシート材を複数枚重ねて加圧成形した積層体の焼結物からなり、前記焼結物の前記板状結晶粒子の主面方向を前記共振モードにおける電界面に略平行に揃えて粒子配向させたので、例えば、結晶構造異方性を具有する上記ＢＬＴを用い、上記ＴＧＧ法を適用することにより本発明にかかる粒子配向を備えたセラミックス焼結物を媒質として作製して良好なマイクロ波誘電特性を有するマイクロ波誘電体共振器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明にかかる３種類のマイクロ波誘電体共振器を示す。同図における矢印は共振モードにおいて励起される電界の向きを示す。本実施形態においては共振器の誘電体（媒質）としてＢＬＴの板状結晶粒子１を含むセラミックス材の誘電体２ａ、３ａ、４を用いている。図１の（１Ａ）、（１Ｂ）は、円柱状金属容器２の中央に誘電体２ａを取り付けたＴＥ０１δモード共振器である。ＴＥ０１δモード共振器は誘電体と導体が離れていることから、導体損失は小さくなりＱ値は大きくできるため、高いＱ値が必要な発信器などのデバイスに適し、衛星放送受信用ダウンコンバーターの局部発振回路や移動体通信基地局用フィルター等に用いることができる。同図（１Ｂ）に部分的に切り欠いて模式的に示すように、誘電体２ａは板状結晶粒子１の主面方向をＴＥ０１δモードにおいて励起される回転電界面に略平行に揃えて粒子配向させた粒子配向セラミックスからなる。ここで、板状結晶粒子１における主面は、後述の図２２に示すように、互いに所定の角度１２０°をなす一面上の軸対（ａ１軸とａ２軸）と、ａ１軸及びａ２軸に対して直交するｃ軸からなる板状結晶構造において、ａ１軸及びａ２軸により規定される面である。
【００３３】
図１の（１Ｃ）と（１Ｄ）は金属容器３の中央に円柱状誘電体３ａが取り付けられたＴＭ０１０モード共振器である。このモードでは、上下両面を導体に密着固定して使用する構造により、放熱性に優れており、移動体基地局用のハイパワーフィルターとして利用される。誘電体３ａは板状結晶粒子１の主面方向を板状結晶粒子１の主面方向をＴＭ０１０モードにおいて励起される平行電界面に略平行に揃えて粒子配向させた粒子配向セラミックスからなる。
【００３４】
図１の（１Ｅ）と（１Ｆ）は中空円筒状誘電体４からなるＴＥＭモード共振器である。このモードでは、誘電体の内外周面と底面に電極を焼き付けるため、導体損失が大きくなり、材料の誘電損失に加算され、共振系の無負荷Ｑ値は小さくなるが、誘電体と電極導体の間に隙間がないため、共振器の体積はこれら３つのモードの中で最も小さく、小型化の特徴が生かせることから、１ＧＨｚ近傍の移動体通信機器に適する。誘電体４は板状結晶粒子１の主面方向を板状結晶粒子１の主面方向をＴＥＭモードにおいて励起される放射状電界面に略平行に揃えて粒子配向させた粒子配向セラミックスからなる。
【００３５】
板状結晶粒子１として用いるＢＬＴ板状結晶は溶融塩法（Ｆｌｕｘ法）によって合成できる。溶融塩法は、高温の溶媒(溶融塩（Ｍｏｌｔｅｎ  ｓａｌｔ）)を用いて高温溶液を作り、これにより単結晶を育成する方法であり、比較的低温でしかも純度の高い結晶を合成できるために、広く利用されている。特定の結晶面がよく発達する傾向があり、異方性結晶の合成に有効な方法である。溶融塩法における重要な点のひとつに溶融塩の選択が挙げられる。溶融塩として例えば、ＢａＣｌ２及びＬａＣｌ３、あるいはＮａＣｌ及びＫＣｌを用いることができる。前者については、出発原料と共通の陽イオンをもつハロゲン化物を用いることで、結晶構成成分の一部がフラックスとして作用するために、結晶中への不純物への混入が最小限に抑えられるという利点がある。また、溶質と溶融塩の化学結合の類似性から、溶融塩がより多量の溶質を溶解するため、結晶合成の促進が期待される。後者については、溶質の陽イオンよりも小さいイオン値を持つハロゲン化物溶融塩である。溶融塩の化学結合が溶質のそれよりも弱いことにより、結晶合成が可能である。本実施形態においては後者の溶融塩を使用してＢＬＴ板状結晶の合成を行った。
【００３６】
まず、原料としてＢａＣＯ３、Ｌａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＬａＣｌ３・７Ｈ２Ｏを用意し、ＢａＬａ４Ｔｉ４Ｏ１５組成式に従い、電子天秤にて秤量した。Ｌａ２Ｏ３は水酸化又は炭酸化しやすいためにあらかじめ電気炉にて高温で熱処理を行ったものを用いた。これら酸化物及び炭酸塩に溶融塩成分を加えてエタノール中で湿式ボールミル混合を行った。その際、溶融塩粉末が十分に混合するようにボールと試料、溶媒の分量に十分に注意した。乾燥機において十分に溶媒を蒸発させ、原料混合粉末とした。ついで、作製した混合粉末を図２に示す条件により電気炉で熱処理を行った。
【００３７】
熱処理した後、溶融塩成分の溶解を促進するためにウォーターバスで８０℃まで加温後、粒子の凝集を解くために超音波洗浄し、脱イオン水で普通ろ過した。ろ過後、ろ紙ごとホットプレートで乾燥させ粉末を回収した。この洗浄を数回繰り返すことにより、溶融塩成分を除去した。
【００３８】
上記の溶融塩法によって得られた粉末の検証を行った。図３の（３ａ）〜（３ｃ）はそれぞれＮａＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ−ＫＣｌを溶融塩として合成した。粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、また図４は粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す。Ｃｕ（銅）のＫα線によるＸ線回折条件を図５に示す。これらの測定結果から、いずれの条件においても六角板状結晶が確認された。特にＮａＣｌ及びＮａＣｌ−ＫＣｌを用いた場合には、単相のＢＬＴが得られた。六角板状結晶は目的であるＢＬＴの結晶であることがわかった。
【００３９】
図６はＢＬＴ合成プロセス中の合成温度領域（３７０℃〜１０００℃）において起きる化学反応式を示す。ＫＣｌを溶融塩とした場合には、六角板状結晶の他に粗大な矩形板状結晶が観察され、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７相と同定された。これはＫＣｌは揮発しやすく、図６の反応式（ＥＱ．５）の反応が完了せずにＬａ２Ｔｉ２Ｏ７相が残ったためだと考えられる。最も大きな結晶が得られたのはＮａＣｌの場合であり、次いでＮａＣｌ−ＫＣｌ、ＫＣｌの順であった。一般的に、粒径は合成温度が高くなれば大きくなる傾向がある。本合成実験においても、その傾向がみられた。ＮａＣｌを用いた場合の合成温度、１１００℃、１３００℃における合成の平均粒径はそれぞれ１１．２３μｍ、１４．２１μｍであり、顕著な成長がみられた。一方、ＮａＣｌ−ＫＣｌは９．６５μｍから１０．２０μｍと顕著な変化はみられなかった。ＫＣｌでは１１００℃と１２００℃では約７μｍであるが、１３００℃では１１．２０μｍであった。これはＬａ２Ｔｉ２Ｏ７結晶の成長によるものとみられる。粒子配向のための種結晶としては、粒子が大きく均質で、アスペクト比が大きなものが望まれるため、溶融塩はＮａＣｌが最適であることがわかった。さらに高温条件においては、図７のＳＥＭ写真に示すように、１１００℃及び１２００℃での合成において、多くの微細粒子が見られた (図７の（  ７Ａ）及び（７Ｂ）参照)。一方、図７の（７Ｃ）に示すように、１３００℃では板状結晶のみがみられ、微細粒子はみられないため、最も均質な結晶粉末であるといえる。１１００℃、１２００℃での合成で存在していた微細結晶は、より高温で六角板状結晶に取り込まれ、結果として１３００℃では均質な粒子が得られたものと考えられる。また、１２５０℃においても１３００℃と同程度の結晶が得られた。したがって、ＮａＣｌを溶融塩とし、１２５０℃で６時間保持する熱処理によって得られる結晶を本実施形態にかかるＢＬＴ板状結晶粒子１に用いた。
【００４０】
誘電体２ａ、３ａ又は４（図１参照）はＢＬＴ板状結晶粒子１とＢＬＴ粉体との混合物からなる。ここで、ＢＬＴ板状結晶添加によるマイクロ波誘電特性への影響を検証した実験を説明する。試料は種結晶となるＢＬＴ板状結晶と、マトリックス相となるＢＬＴ粉末を用意する。種結晶のＢＬＴ板状結晶合成は上述の手順で作成した。ＢＬＴ粉末は上記の原料粉末をＢａＬａ４Ｔｉ４Ｏ１５組成式に従い、電子天秤にて秤量し、エタノール中で２４時間の湿式混合を行った。乾燥機中で十分に溶媒を蒸発させた後、１０００℃で２時間の焼成を行って作製した。ＢＬＴ板状結晶とＢＬＴ粉末を所定の割合で秤量し、エタノール中で６時間、湿式混合を行った。乾燥機中で十分に溶媒を蒸発させた後、バインダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を添加し、均一に行き渡るように乾式混合した。混合後、ステンレス製３００メッシュのふるいにかけ造粒をおこなった。さらに、造粒した粉末試料は直径１２ｍｍの金型を用い、９８ＭＰａで1分間の一軸加圧成形により、円柱状の試料を作成した。この成形体を白金板上に乗せ、大気雰囲気中で３００℃にて２時間の保持により脱脂を行った後、１６００℃で２時間保持の本焼成を行った。その際、昇温・降温速度は５℃／ｍｉｎとした。また、マイクロ波誘電特性測定用試料は直径と高さの比が２：１であると共に、両面が平坦かつ並行である必要があるため、焼結後の試料はエレクトロンワックスを用いてガラス板に接着させ、自動精密遮断機研磨装置により研磨し、耐水研磨紙により仕上げ研磨を行った。
【００４１】
試料の評価として行った主な測定項目は以下の通りである。
（１）収縮率：本焼成の前後で試料の高さ及び、直径をマイクロメーターで測定し、焼結の前後での収縮の異方性を検討した。収縮率は式αshrinkage（％）＝（（ｘ０−ｘ）／ｘ０）・１００で算出した。ここで、ｘ０及びｘをそれぞれ焼結前及び焼結後の試料長とし、直径方向は試料の直径をそれぞれｄ０、ｄとして、高さ方向においては、試料の高さをそれぞれｈ０、ｈとして代入し、直径方向と高さ方向の収縮率を算出した。
【００４２】
（２）Ｘ線回折及びＳＥＭ観察：試料の表面及び研磨面に対するＸ線回折測定を図５の測定条件と同様にして行った。また同様に、試料の表面および研磨面の微細構造をＳＥＭにより観察した。
【００４３】
（３）マイクロ波誘電特性：マイクロ波誘電体セラミックスにおける誘電体の評価法には、主に伝送法と共振法に大別できる。本測定では、共振器法の一種である、両端短絡形誘電体共振器法を用いた。複素誘電率の厳密解が、簡単なプログラムにより、共振周波数とＱ値より得られるため、正確かつ迅速な測定が可能である。この方法は、Hakki and Coleman法（例えば、Hakki, B. W. and Coleman, P. D., A dielectric resonator method of measuring inductive capacities in the millimeter range. IRE Trans. Microwave Theory & Tech., 1960, MTT-8, 402-410.参照）として広く知られており、測定原理が簡潔で装置も簡便である。測定は、日本工業規格「マイクロ波用ファインセラミックスの誘電特性の試験方法」に基づいて測定した。
【００４４】
上記測定を行った結果、以下のことが分かった。成形体の焼結の前後における収縮率及び、焼結後の相対密度ρｒ（％）をそれぞれ図８及び図９に示す。直径方向と高さ方向で異なる収縮率を示し、板状結晶の含有量の増加に伴って直径方向と高さ方向での差が大きくなった。また、結晶含有量が多いほど、収縮率及び相対密度が低下した。一般にセラミックスは０．１1μｍ程度までは粒径が細かいほど焼結しやすい。添加した板状結晶は１０μｍ程度であるために焼結しにくくなったと考えられる。焼結体のＳＥＭ写真を図１０に示す。図１０の（１０ａ）〜（１０ｄ）はそれぞれ、板状結晶含有量が０、１０、３０、５０ｗｔ％に対応する。板状結晶の有無によって著しく異なる微細構造が観察された。０ｗｔ％の焼結体においては、表面に板状の粒子が確認できない。それに対し、１０ｗｔ％含有する焼結体は、板状結晶が確認された。３０ｗｔ％、５０ｗｔ％と種結晶の含有量が増加するに従って、より多くの板状結晶が確認された。これは板状結晶を含有する焼結体では、成形時に粒子の板面が加圧方向に対して垂直に配列する傾向があり、焼結時にこの板状粒子を核として粒成長が起こったためであると考えられる。図１１及び図１２にそれぞれ焼結体表面及び研磨面のＸ線回折パターンを示す。表面では、種結晶を含有しない焼結体と比較して、００１０ピークが強くなっていた。また、ｈｋ０ピークは弱くなっていることから、表面は＜００ｌ＞方向に配向しているといえる。また表面には二次相としてＬａ２Ｔｉ２Ｏ７の析出が見られた。研磨面のＸ線回折ピークでは、１０、３０ｗｔ％では表面でみられた二次相は確認されなかった。５０ｗｔ％では研磨面においてもＬａ２Ｔｉ２Ｏ７の析出がみられた。
【００４５】
図１３〜図１５はそれぞれ、板状結晶添加量によるマイクロ波誘電特性の誘電率（εｒ）、品質係数（Ｑ・ｆ）、温度係数(τｆ)の変化を示す。３０ｗｔ％までは添加量の増加に伴って品質係数（Ｑ・ｆ）は保持したまま、誘電率（εｒ）が増加し、共振周波数の温度係数 (τｆ)が改善された。種結晶を添加したことで配向度が向上したと見られる。５０ｗｔ％においては、誘電率および品質係数が低下し、τｆが著しく増加した。焼結状態は誘電率と密度に対して同程度の影響を及ぼす。５０ｗｔ％板状結晶を含有する焼結体は、３０ｗｔ％までと比べて著しく密度の低下が見られる。５０ｗｔ％添加時における誘電率の低下は、種結晶添加による密度の低下(図９参照)に起因するものと考えられる。また、温度係数(τｆ)の顕著な向上は、二次相であるＬａ２Ｔｉ２Ｏ７の＜００１＞配向による影響と考えられる。無配向のＬａ２Ｔｉ２Ｏ７の温度係数τｆが−１０ｐｐｍ／℃と負の値を示すが（Takahashi, J., Kageyama, K., and Kodaira, K., Jpn. J. Appl. Phys., 32 (1993) 4327.参照）、Newhamらは＜００１＞配向したＬａ２Ｔｉ２Ｏ７のτｆが＋１８８ｐｐｍ／℃と、正に大きい値を示すことを報告している（Fuierer, P. A., and Newnham, R. E., J. Am. Ceram. Soc., 74 [11](1991) 2876.参照）。図  １２に示すように、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７も＜００１＞方向に配向している。一方、Ｑ・ｆは二次相や不純物の影響を受けやすい。Ｑ・ｆの顕著な減少も、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７の析出によるものとみられる。
以上の検証から、本発明においては、板状結晶添加量、つまりＢＬＴ粉体に対する板状結晶の配合比を可変設定することにより、焼結体の配向性を制御してマイクロ波誘電特性を制御することができる。
【００４６】
誘電体２ａ、３ａ又は４（図１参照）はＢＬＴ板状結晶とＢＬＴ粉体との混合物からなることは上述のとおりであるが、ＢＬＴ板状結晶の添加は、ＴＧＧ法が適用できるＢＬＴ結晶異方性構造に着目してなされたものである。すなわち、上記合成により得られた板状結晶を添加してＴＧＧ法により板状結晶が一定方向に配向したセラミックスを得ることができる。かかる粒子配向したセラミックスは、配向の方向によって異なる特性を示し、板状結晶粒子１の主面方向を焼結体（誘電体）表面における各共振モードにおける電界面に略平行に揃えて粒子配向させることにより、比誘電率、品質係数、共振周波数の温度係数等が優れたマイクロ波誘電特性を示すマイクロ波誘電体共振器を実現することができる。
【００４７】
誘電体２ａ、３ａ又は４（図１参照）に用いる粒子配向制御したＢＬＴセラミックスのＴＧＧ法によるセラミックス生成手順とその物性検証を以下に説明する。まず、上述の検証と同様にして、種結晶となるＢＬＴ板状結晶とマトリックス相となるＢＬＴ粉末を合成する。次にこれらを混合してスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）を調整する。すなわち、ＢＬＴ粉末と結合剤・分散剤であるポリエチレングリコール、エタノールをボールミルにて２４時間混合した。その後、種結晶および可塑剤であるポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を加えて６時間混合してスラリーを調整した。
【００４８】
図１６の（１６ａ）に示すように、ポリエチレンフィルム７上にスラリー５を流しだし、ドクターブレード６を動かすことにより、同図の（１６ｂ）に示すグリーンシート８を作製した。ブレード６のギャップは高さ０．２ｍｍ、幅１００ｍｍのものを用い、キャスティング速度はおよそ５ｃｍ／ｓｅｃとした。得られたシートは半日以上室温で乾燥させたのち、フィルム７から剥離した。乾燥後のシートの厚さはおよそ０．７ｍｍ程度である。Hakki and Coleman法によりマイクロ波誘電特性を測定するために、円柱状で直径と高さの比が２：１である試料が必要となる。そのため、図１７の９に示すように、シートを切断し、積層した。配向方向の比較のために２種類の積層体１０、１１を準備した。ＢＬＴ(//)１２は板状結晶の主面方向１４が試料上面に対して略平行に配列したものである。これは１２ｍｍ×１２ｍｍ角に切断したシート片を約１２０層、重ねた積層体１０から得た。ＢＬＴ(⊥)１３は板状結晶の主面方向１５が試料上面に対して垂直に配列したものである。これは１２ｍｍ×８ｍｍ角に切断したシート片を約２００層重ね、９０°回転した積層体１１から得た。得られた積層体は一軸加圧成形を行うことにより圧着した。
【００４９】
次に、有機剤ＰＶＢを除去するため、６００℃で２時間、熱処理を行った。この際、昇温・降温速度は５℃／ｍｉｎとした。脱脂した試料は、冷間等方圧成形法（ＣＩＰ成型（Cold Isostatic Pressing）を２００ＭＰａで1分間行うことにより緻密な焼結成形体を得た。成形体は１６００℃にて２時間、本焼成を行った。この際、昇温・降温速度は５℃／ｍｉｎとした。焼成後の試料は、直方体状のため、ＢＬＴ(//)１２及びＢＬＴ(⊥)１３に示す円柱状に加工した。その後、上記実験と同様に研磨及び熱処理を行い、測定試料とした。
【００５０】
ドクターブレード法を用いた場合、スラリーの調整が重要である。グリーンシートが平坦で適度な柔軟性を持ち、かつ粒子の配向しやすいスラリーを調整する必要がある。粒子配向のためにはある程度の粘性が必要であるため有機バインダーを混合するが、有機バインダーが多いほど密度の低下を招きやすい。バインダーの混合比が適していない場合、グリーンシートに反り返りやクラックなども生じる。バインダーとしては結合剤、可塑剤、分散剤が必要である。可塑剤とは、材料に柔軟性を与え、加工を容易にし貯蔵を良くするために添加する。可塑剤を添加することでグリーンシートの強度を低下させる原因となり得るので注意が必要である。溶媒とセラミックス粉末を良好に分散させるために分散剤を添加する。しかしながら一般的に、結合剤が分散剤として作用するため、改めて分散剤を添加する必要がない場合が多い。いくつかのスラリーの混合例を図１８に示す。まずは種結晶を添加しないスラリーにおいてバインダーの量比を検討した。Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３のスラリーからは、反り返りがなく、適度な柔軟性を持ったグリーンシートが作製された。しかしながらＮｏ．４においては、グリーンシートに反り返りが生じ、混合比が適さないことがわかった。
【００５１】
次にＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３にそれぞれＢＬＴ紛に対して種結晶を１５ｗｔ％添加したスラリーを作製した（Ｎｏ．５〜７）。図１９の（１９ａ）〜（１９ｃ）は焼結後のスラリー（Ｎｏ．５〜７）の各ＳＥＭ写真である。いずれも焼結体表面には板状結晶が一定方向に配列していることが確認された。研磨面のＸＲＤパターン(図２０参照)からも、ｃ軸配向が確認された。特にＮｏ．６と７はｃ軸配向が顕著に見られる。前述したｃ軸配向度がそれぞれ、０．３３、０．６０、０．６６であったため、最終的にはＮｏ．７の条件で合成を行った。
【００５２】
ここで、上記配向度の評価方法を説明する。ある結晶がどれだけ配向しているかの尺度に、配向度（Ｆ）がある。配向度の簡便な評価方法として、無配向試料と配向試料のＸ線回折ピーク強度の相対比較値を算出するLotgering法が知られている。例えば、ある試料のｃ軸配向の配向度を算出する場合について考える。まず、無配向試料の各結晶面（ｈｋｌ）からの回折強度をI（ｈｋｌ）、（００ｌ）面からの回折強度をI（００ｌ）とする。そして回折強度を合計し、それぞれＳＩ（ｈｋｌ）、ＳＩ（００１）として、それらの比Ｐ０（＝ＳＩ（００ｌ）／ＳＩ（ｈｋｌ））を求める。同様にして、配向試料についても、強度比Ｐ（＝ＳＩ（００ｌ）／ＳＩ（ｈｋｌ））を求める。そして、Ｐ０とＰから、配向度Ｆは次のように定義される。Ｆ（００ｌ）＝（Ｐ−Ｐ０）／（１−Ｐ０）ａｂ軸方向についても同様に、Ｐ０（＝ＳＩ（ｈｋ０）／ＳＩ（ｈｋｌ））、Ｐ（＝ＳＩ（ｈｋ０）／ＳＩ（ｈｋｌ））として求めることができる。配向が完全ならばＦ＝１（Ｐ＝１）であり、無配向ならばＦ＝０（Ｐ＝０）である。
【００５３】
種結晶を含有したものとしないものの焼結体表面の微細構造を図２１に示す。図２１の（２１ａ）は種結晶を含有しない焼結体表面のＳＥＭ写真であり、これには板状結晶は観察されたが、結晶の配列はランダムで、配向はしていない。図２１の（２１ｂ）は種結晶を含有した焼結体表面のＳＥＭ写真であり、これには、表面に垂直にｃ軸が配列した板状結晶が観察された。ＸＲＤパターンでは、いずれもＢＬＴ相が単相で確認された。図１７に示したＢＬＴ(//)１２では、００ｌピークが強くなり、ｈｋ０ピークが弱くなった。一方で、図１７に示したＢＬＴ(⊥)１３においては、ｈｋ０ピークが強くなり、００ｌピークが弱くなった。いずれも、板状結晶がそれぞれ＜００ｌ＞方向、＜ｈｋ０＞方向に配向していることを示す。配向度は、前記ＢＬＴ(//)１２において０．８０、前記ＢＬＴ(⊥)１３が０．７６を示した。
【００５４】
図２２の誘電特性表に示すように、粒子の配列の方向によって、誘電特性にも異方性が確認された。誘電率(εｒ)については、無配向の試料では誘電率が４５．２２であったが、ＢＬＴ（//）では５３．０９と増加し、ＢＬＴ(⊥)では３９．８０と減少した。
【００５５】
品質係数に関して、ＢＬＴ（//）において４１４４６ＧＨｚと無配向の試料とほぼ同等の品質係数が得られた。ＢＬＴ(⊥)は１１６９３ＧＨｚとＢＬＴ(無配向：random)及びＢＬＴ(//)に比べて著しく低下した。品質係数は、試料表面の細かな傷や、不純物の混入による影響を受けやすい。ＢＬＴ(//)においては無配向の試料とほぼ同等の値を示しているために、ＢＬＴ(⊥)の品質係数の低下は欠陥などの別の要因であると考えられる。一般的には誘電率と品質係数には負の相関が見られるが、本実施形態においては、粒子の配向化により、ＢＬＴ(//)１２は品質係数をほぼ保持したまま、誘電率が増加した。
【００５６】
共振周波数の温度係数τｆについても、εｒと同様の傾向が見られた。ＢＬＴ(⊥)１３においてはτｆが負に大きくなったが、ＢＬＴ(//)１２においては、τｆ≒0(ｐｐｍ／℃)が得られた。
【００５７】
εｒの温度変化を図２３に示す。誘電率の温度係数（τε）は、誘電率の温度による変化率を、対応する温度の変化分で除した値であり、以下の式で算出される。
τε＝（（εＴ−εｒef  ）／εｒef（Ｔ−Ｔref））・１０６  (ｐｐｍ／℃)
ここで、εＴは温度Ｔにおける比誘電率、εｒefは基準温度Ｔrefにおける比誘電率である。
【００５８】
本実験においては基準温度Ｔref、測温度Ｔはそれぞれ２５．０℃及び８５．０℃とし算出した。ＢＬＴ（random）のτｆは＋２０．３９ｐｐｍ／℃であり、ＢＬＴ(//)では正に増加し+２２．４８ｐｐｍ／℃となり、ＢＬＴ(⊥)では＋２．３５ ｐｐｍ／℃となり、０ｐｐｍ／℃に近付いた。また、１ＭＨｚにおける室温(２５℃)でのεｒはＢＬＴ(random)が６５．３９であるのに対し、ＢＬＴ(//)は５９．３１と減少し、ＢＬＴ (⊥)では７０．９４と増加した。
【００５９】
誘電率と共振周波数の温度係数に関する結果の違いは、測定時の電界の方向に因るものである。マイクロ波誘電特性測定時及び誘電率の温度変化の測定時における電界の方向の違いを図２４に簡易的に示した。同図において矢印は測定時の電界の向きを示す。測定例（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ＴＥ０１δモードにおけるτｆの測定、τεの測定を示す。
【００６０】
たとえばＢＬＴ(//)の場合、τｆ測定時においては、円筒状試料の円筒面と略平行に電界がかかっているが、τε測定時には、板面に対して垂直に電界がかかる。ＢＬＴ(//)は＜００ｌ＞方向に配向しており、τｆ測定時には主に結晶のａ１又はａ２のa軸成分に対して電界がかかり、τε測定時には主に結晶のｃ軸成分に対してかかる。ＢＬＴ(⊥)の場合はその逆である。従って、電界の方向は、マイクロ波誘電特性τｆ測定時のＢＬＴ(//)とτε測定時のＢＬＴ(⊥)が、τε測定時のＢＬＴ(//)とτｆ測定時のＢＬＴ(⊥)が対応する。電界の方向を考慮すれば、a軸方向はｃ軸方向と比べて誘電率が大きく、温度係数が小さいことがわかった。これは、ｃ軸方向と比較して、a軸方向は粒界が少ないことによる影響も含まれると考えられる。
【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、合成した板状結晶を添加してＴＧＧ法により板状結晶の主面が各共振モードにおいて励起される電界の方向に配向したセラミックスを用いてマイクロ波誘電体を構成することにより、図２２のマイクロ波誘電特性表に示すように、比誘電率５３、品質係数４１４４６ＧＨｚ、共振周波数の温度係数−０．９９ｐｐｍ／℃と、優れたマイクロ波誘電特性を備えたマイクロ波誘電体共振器を得ることができる。
【００６２】
上記実施形態においてはホモロガス化合物のうちＢＬＴを用いたが、本発明においては、ホモロガス類似組成物であるセラミック組成物ＡＸＲ４Ｔｉ３＋ＸＯ１２＋３Ｘ（Ａ：アルカリ土類金属元素、Ｒ：希土類元素、組成比Ｘ：０＜Ｘ＜５（Ｘ＝１、２、４を除く）の範囲）を用いてよい。
【００６３】
このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更もその技術的範囲内に包含されることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の第１の形態によれば、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数(τｆ)が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００６５】
本発明の第２の形態によれば、ＴＥ０１δモードにおいて、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数(τｆ)が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００６６】
本発明の第３の形態によれば、ＴＥＭモードにおいて、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数（τｆ）が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００６７】
本発明の第４の形態によれば、ＴＭ０１０モードにおいて、誘電率（εｒ）が高く、また共振周波数の温度係数(τｆ)が極めて０ｐｐｍ／℃近傍であるといった良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００６８】
本発明の第５の形態によれば、例えば、結晶構造異方性を備えたＢＬＴ化合物を用いて、前記第１〜第４のいずれかの形態における粒子配向を行うことにより、良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００６９】
本発明の第６の形態によれば、例えば、ＢＬＴ化合物と同程度の優れたマイクロ波誘電特性を有するホモロガス類似組成物であるセラミック組成物を用いて、前記第５の形態と同様に、前記第１〜第４のいずれかの形態における粒子配向を行うことにより、良好なマイクロ波誘電特性を具備したマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００７０】
本発明の第７の形態によれば、多数の前記板状結晶粒子どうしの間に生じる空隙に前記結晶紛体が入り込んだ良質の稠密誘電体（媒質）構造を具備し、かつ上記の粒子配向による良好なマイクロ波誘電特性を有するマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【００７１】
第８の形態の発明によれば、例えば、上記ＢＬＴを用いて上記ＴＧＧ法を適用することにより本発明にかかる粒子配向を備えたセラミックス焼結物を媒質として作製して良好なマイクロ波誘電特性を有するマイクロ波誘電体共振器の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態にかかる３種類のマイクロ波誘電体共振器を示す図である。
【図２】本実施形態の板状結晶粒子の合成における熱処理条件を示す図である。
【図３】本実施形態におけるＮａＣｌ（３ａ）、ＫＣｌ（３ｂ）及びＮａＣｌ−ＫＣｌ（３ｃ）を溶融塩として合成した粉末のＳＥＭ写真である。
【図４】図３の合成粉末のＸＲＤパターンを示す図である。
【図５】図４のＸＲＤに用いたＸ線回折条件を示す図である。
【図６】本実施形態におけるＢＬＴ合成プロセス中のいくつかの合成温度領域において起きる化学反応式を示す図である。
【図７】本実施形態における溶融塩にＮａＣｌを使用した合成例における高温条件下のＳＥＭ写真である。（１１００℃（７Ａ），１２００℃（７Ｂ），１３００℃（７Ｃ））
【図８】本実施形態における成形体の焼結の前後における収縮率を示す図である。
【図９】本実施形態における成形体の焼結後の相対密度ρｒ（％）を示す図である。
【図１０】本実施形態における板状結晶含有量が異なる焼結体のＳＥＭ写真である。
【図１１】本実施形態における焼結体表面のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１２】本実施形態における焼結体研磨面のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１３】本実施形態における板状結晶添加量によるマイクロ波誘電特性の誘電率（εｒ）の変化を示す図である。
【図１４】本実施形態における板状結晶添加量によるマイクロ波誘電特性の品質係数（Ｑ・ｆ）の変化を示す図である。
【図１５】本実施形態における板状結晶添加量によるマイクロ波誘電特性の温度係数(τｆ)の変化を示す図である。
【図１６】本実施形態におけるドクターブレードを用いたグリーンシートの作製工程を説明するための概略図である。
【図１７】図１６の作製工程によって得られたシート８から作製されたＢＬＴ(//)又はＢＬＴ(⊥)を説明するための概略図である。
【図１８】本実施形態においてＢＬＴ紛に対して種結晶を種々添加したスラリーの混合例を示す図である。
【図１９】焼結後の図１８におけるスラリーＮＯ．５（１９ａ）、ＮＯ．６（１９ｂ）、ＮＯ．７（１９ｃ）のＳＥＭ写真である。
【図２０】図１９のスラリーＮＯ．５ｃによる焼結体の研磨面のＸＲＤパターンを示す図である。
【図２１】種結晶を含有したものとしないものの焼結体表面の微細構造を示すＳＥＭ写真である。
【図２２】本実施形態にかかるＢＬＴ(//)とＢＬＴ(⊥)の誘電特性表を示す図である。
【図２３】本実施形態にかかるＢＬＴ(//)とＢＬＴ(⊥)のεｒの温度変化を示す図である。
【図２４】マイクロ波誘電特性測定時及び誘電率の温度変化の測定時における電界の方向の説明図である。
【図２５】非特許文献２によるＢａＯ−Ｌａ２Ｏ３−ＴｉＯ２三成分系状態図である。
【図２６】ＢａｎＬａ４Ｔｉ３＋ｎＯ１２＋３ｎのマイクロ波誘電特性図である。
【符号の説明】
【００７３】
１        板状結晶粒子
２        金属容器
２ａ      誘電体
３        金属容器
３ａ      誘電体
４        誘電体
５        スラリー
６        ドクターブレード
７        ポリエチレンフィルム
８        グリーンシート
９        シートの積層
１０      積層体
１１      積層体
１２      ＢＬＴ(//)
１３      ＢＬＴ(⊥)
１４      主面方向
１５      主面方向
【図１】
2006246213.tif 000003
【図２】
2006246213.tif 000004
【図４】
2006246213.tif 000005
【図５】
2006246213.tif 000006
【図６】
2006246213.tif 000007
【図８】
2006246213.tif 000008
【図９】
2006246213.tif 000009
【図１１】
2006246213.tif 000010
【図１２】
2006246213.tif 000011
【図１３】
2006246213.tif 000012
【図１４】
2006246213.tif 000013
【図１５】
2006246213.tif 000014
【図１８】
2006246213.tif 000015
【図２０】
2006246213.tif 000016
【図２２】
2006246213.tif 000017
【図２３】
2006246213.tif 000018
【図２５】
2006246213.tif 000019
【図３】
2006246213.tif 000020
【図７】
2006246213.tif 000021
【図１０】
2006246213.tif 000022
【図１６】
2006246213.tif 000023
【図１７】
2006246213.tif 000024
【図１９】
2006246213.tif 000025
【図２１】
2006246213.tif 000026
【図２４】
2006246213.tif 000027
【図２６】
2006246213.tif 000028