(57)【要約】【課題】焼成温度を従来より低下できる誘電体磁器組成物を実現し、安価で性能の良い誘電体共振器及びマイクロ波通信装置を開発する。【解決手段】本発明に係るガリウム添加形誘電体磁器組成物は、組成式が［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］をｍ（ｗｔ％）及び［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］をｎ（ｗｔ％）からなる誘電体磁器組成物であり、−０．５≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦１、−０．５≦ｚ≦０．５、ｍ＋ｎ＝１００を満足するガリウム添加形誘電体磁器組成物である。ＡｌにＧａを一部添加したり、Ｇａの全部添加（Ａｌと完全置換）することにより、誘電体磁器組成物の焼結温度を低下でき、発熱ヒーターや耐熱炉や消費エネルギーの価格低下を通して製品価格の低下と量産性を実現することが可能になる。また、この誘電体磁器組成物から誘電体磁器２を形成して入出力端子８・１０間に配置した誘電体共振器４が提供される。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上の希土類元素（Ｌｎ）、Ａｌ、Ｇａ、１種以上のアルカリ土類金属元素（Ｍ）及びＴｉを含み、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］がｍ（ｗｔ％）及び［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］がｎ（ｗｔ％）からなる誘電体磁器組成物であって、その組成式を［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］・［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］で表したとき、
−０．５≦ｘ≦０．５
０＜ｙ≦１
−０．５≦ｚ≦０．５
ｍ＋ｎ＝１００
を満足することを特徴とするガリウム添加形誘電体磁器組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のガリウム添加形誘電体磁器組成物を主成分とし、この主成分１００重量部に対し、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ２、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＣＯ３、ＺｒＯ２、ＷＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５からなる群から選ばれる１種以上の添加物を１０重量部以下だけ添加することを特徴とするガリウム添加形誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記希土類元素（Ｌｎ）は２種の希土類元素ＬＡ、ＬＢが組み合わされて構成され、前記組成式において（Ｌｎ）が（ＬＡ１−ｓＬＢｓ）で表され、しかも０＜ｓ＜１である請求項１又は２に記載のガリウム添加形誘電体磁器組成物。
【請求項４】
前記アルカリ土類金属元素（Ｍ）は２種のアルカリ土類金属元素ＭＡ、ＭＢが組み合わされて構成され、（Ｍ）が（ＭＡ１−ｔＭＢｔ）で表され、しかも０＜ｔ＜１である請求項１又は２に記載のガリウム添加形誘電体磁器組成物。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載のガリウム添加形誘電体磁器組成物から誘電体磁器を形成し、この誘電体磁器を入出力端子間に配置して共振作動するように構成したことを特徴とする誘電体共振器。
【請求項６】
請求項５に記載の誘電体共振器を送信回路及び／又は受信回路に内蔵し、この誘電体共振器により選択された特定振動数領域のマイクロ波により基地局通信装置と移動体通信装置の間を双方向通信することを特徴とするマイクロ波通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話・自動車電話・マイクロ波無線装置、コードレス電話などのマイクロ波通信装置において使用される誘電体磁器組成物に関し、更に詳細には、ガリウムを添加することにより焼成温度を低下させてコストダウンを実現したガリウム添加形誘電体磁器組成物、誘電体共振器及びこれを使用したマイクロ波通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロ波を搬送波として用いる通信装置、特に車や人などと一緒に移動する移動体通信装置が急速に普及している。これらの移動体通信装置には、例えば携帯電話、自動車電話、コードレステレホン、パーソナル無線機、衛星放送受信機などが存在する。この移動体通信では、人や車などと共に移動する移動体通信装置と、この移動体通信装置の通信基地となる基地局通信装置が存在し、本発明では移動体通信装置及び基地局通信装置を包含してマイクロ波通信装置と称する。
【０００３】
このような移動体通信システムの急速な展開は、マイクロ波に対する高感度な誘電体磁器組成物が開発されたことに依っている。この誘電体磁器組成物から特定形状の誘電体磁器を焼成して形成し、この誘電体磁器からマイクロ波誘電体共振器が構成される。
【０００４】
このようなマイクロ波誘電体磁器組成物が満足すべき特性には、（１）小型化のために比誘電率（εｒ）が大きいこと、（２）マイクロ波領域での誘電損失（ｔａｎδ）が小さいこと、（３）共振周波数の温度係数（τｆ）が小さいことが主として挙げられる。
【０００５】
Ｑ値はＱ＝１／ｔａｎδで定義され、共振周波数ｆと組み合わせると、Ｑ・ｆ＝一定が成立し、このＱ・ｆの値を品質係数と呼んでいる。現在では、この品質係数Ｑ・ｆの値が大きいことを前記条件（２）の代わりに使用している。これらの３特性はマイクロ波誘電体特性とも称されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した３特性を満足する誘電体磁器組成物として、特開平６−７６６３３号（特許第２６２５０７４号）に示される誘電体磁器組成物が知られている。この誘電体磁器組成物は、Ｌｎ２Ｏｘ（Ｌｎは希土類元素）、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＴｉＯ２の４成分を混合焼成して形成される。
【０００７】
更に詳しく説明すると、この従来の誘電体磁器組成物は、前記４成分をモル比ａ、ｂ、ｃ、ｄを用いてａＬｎ２Ｏｘ・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＣａＯ・ｄＴｉＯ２と表したとき、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｘの値が、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１
０．０５６≦ａ≦０．２１４
０．０５６≦ｂ≦０．２１４
０．２８６≦ｃ≦０．５００
０．２３０＜ｄ＜０．４７０
３≦ｘ≦４
を満足することを特徴としている。
【０００８】
この公報には、モル比ａ、ｂ、ｃ、ｄは任意独立に可変できるように記載されているが、実際には、ａ＝ｂ且つｃ＝ｄの場合が最も有効な誘電体磁器組成物を与えることが本発明者等の研究で分っている。ｘは希土類元素（ランタニド元素）の種類に応じて価電子の個数が３から多少増加する場合があることを考慮したものに過ぎず、実際にはｘ＝３と考えてよい。
【０００９】
従って、この誘電体磁器組成物は［ＬｎＡｌＯ３］と［ＣａＴｉＯ３］を適当な重量比で混合して得ることができる。このとき、得られる誘電体磁器組成物の組成式を［ＬｎＡｌＯ３］・［ＣａＴｉＯ３］と書くことができる。
【００１０】
本発明者等は、この従来の誘電体磁器組成物を実際に作製し、マイクロ波誘電体特性を詳細に測定した結果、比誘電率が高く、Ｑ値が高く、しかも温度係数が小さいことを確認した。つまり、この誘電体磁器組成物は優秀なマイクロ波誘電体特性を有しており、この誘電体磁器組成物から形成された誘電体磁器が優秀なマイクロ波共振器となることが確認された。
【００１１】
しかしながら、この誘電体磁器組成物を作製する中で、製造条件における重大な弱点が発見された。この弱点とは、誘電体磁器組成物を所定形状にして焼成する場合に、その焼成温度が１５５０℃を超えることである。この焼成温度は前述した特開平６−７６６３３号公報（特許第２６２５０７４号公報）には単に１５００〜１７００℃と開示されているだけで、あたかも１５００℃でも焼成できるように記載されているが、実際には最低焼成温度は１５５０℃であることが明らかとなった。この事実は、本発明者等の追試によって初めて確認されたものである。
【００１２】
本発明者等は、この誘電体磁器組成物の焼成温度を確定するために、次の４種類の誘電体磁器組成物を作製した。
（１）ＬａＡｌＯ３―ＣａＴｉＯ３
（２）（Ｎｄ０．５Ｌａ０．５）ＡｌＯ３−ＣａＴｉＯ３
（３）ＬａＡｌＯ３−Ｃａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３
（４）（Ｎｄ０．５Ｌａ０．５）ＡｌＯ３−Ｃａ０．７Ｓｒ０．３ＴｉＯ３
【００１３】
これらの誘電体磁器組成物は、希土類元素ＬｎとしてＬａ及びＮｄが選択され、またアルカリ土類元素としてＣａとＳｒが選択されている。これら４種の誘電体磁器組成物の焼成温度、比誘電率（εｒ）及び品質係数（Ｑ・ｆ）が測定され、また一部について温度係数（τｆ）が測定された。その結果は表１に総括されている。
【００１４】
表１に示されるように、全ての試料について、焼成温度が１５５０℃未満では未焼結状態であることが分った。試料が未焼結状態とは、試料の内部に無数の気孔が残存しており、結晶として一様に緻密化しておらず、誘電体磁器組成物及び誘電体共振器として使用できない状態にあることを意味している。
【００１５】
焼成温度が１５５０℃以上になると、全ての試料が４時間の焼成によって焼結することが分った。この焼結状態とは、試料内部で気孔が消滅して一様に緻密状態で結晶化していることを意味している。つまり、従来の誘電体磁器組成物は１５５０℃以上の温度で４時間以上焼成することによって得られることが実証された。
【００１６】
しかし、焼成温度が１５５０℃以上の高温になると焼成設備上の問題が生じる。つまり、焼成温度が１５５０℃以上になると、発熱ヒーターが高価になり、エネルギー消費量が増大し、しかも耐熱炉が高価になるという欠点が生じ始める。
【００１７】
１５５０℃以上の焼成温度では、常用使用温度が１６００℃であるＭｏＳｉ２を用いた発熱ヒーターが必要となる。常用使用温度が１４００℃であるＳｉＣを用いた発熱ヒーターと比較すると、同寸法の電気炉価格が約３倍に急騰し、この設備価格の急騰は誘電体磁器組成物の価格の急騰を招く原因となる。
【００１８】
また、焼成温度が１５５０℃を超えると、耐熱炉に特殊な材料が必要となり、耐熱炉の高騰を招く。耐熱炉の高騰は誘電体磁器組成物の価格に跳ね返ることになる。更に、焼成温度の増大はエネルギー消費量の増大により価格高騰の原因となり、同時に誘電体磁器の冷却に時間を要するため量産性が低下する。
【００１９】
以上のように、前述した誘電体磁器組成物は優秀なマイクロ波誘電体特性を有するにも拘わらず、焼成温度の高温性によって総じて製品価格の高騰を惹起し、量産性が低下するという弱点を有していた。そのために、その優秀なマイクロ波誘電体特性を保持しながら、焼成温度を低下させることが重要な課題となっていた。
【００２０】
従って、本発明は、焼成温度を従来の誘電体磁器組成物より低下させることができる新規な誘電体組成を発見して、これに基づいて低価格な誘電体磁器組成物を提供し、この誘電体磁器組成物から誘電体共振器を構成して、この誘電体共振器を使用した高性能のマイクロ波通信装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の発明は、１種以上の希土類元素（Ｌｎ）、Ａｌ、Ｇａ、１種以上のアルカリ土類金属元素（Ｍ）及びＴｉを含み、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］がｍ（ｗｔ％）及び［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］がｎ（ｗｔ％）からなる誘電体磁器組成物であって、その組成式を［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］・［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］で表したとき、
−０．５≦ｘ≦０．５
０＜ｙ≦１
−０．５≦ｚ≦０．５
ｍ＋ｎ＝１００
を満足するガリウム添加形誘電体磁器組成物である。
従来の誘電体磁器組成物において、ＡｌにＧａを添加することにより、誘電体磁器組成物の焼成温度が低下することを本発明者等は世界で初めて発見した。この発見に基づいて本発明が完成されたものである。Ｇａの添加量を次第に増大させてゆくと、焼成温度は逆に次第に低下し、Ｇａの添加量を最大にすること、つまりＡｌをＧａで完全に置換すると、焼成温度が最低温度に達する。従って、Ｇａを添加することによって、焼成温度を低下することに成功し、発熱ヒーターや耐熱炉や消費エネルギーの価格を低下させることができるようになり、製品価格の低下と量産性を実現することが可能になる。
【００２２】
第２の発明は、前記のガリウム添加形誘電体磁器組成物を主成分とし、この主成分１００重量部に対し、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ２、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＣＯ３、ＺｒＯ２、ＷＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５からなる群から選ばれる１種以上の添加物を１０重量部以下だけ添加するガリウム添加形誘電体磁器組成物である。
これらの酸化物を添加することにより、比誘電率（εｒ）、品質係数（Ｑ・ｆ）及び温度係数（τｆ）からなるマイクロ波誘電体特性を可変調整することが可能になり、所望特性のガリウム添加形誘電体磁器組成物を提供することができる。これらの酸化物を添加しない場合には、誘電体特性を可変にするには成分のモル比又はｗｔ％を調整する以外にないが、モル比が一定の場合において誘電体特性を変更させるには、この酸化物の添加だけで済むという簡便性がある。また、この酸化物の添加により、焼成温度を微調整することができる。
【００２３】
第３の発明は、希土類元素（Ｌｎ）が２種の希土類元素ＬＡ、ＬＢを組み合わされて構成され、組成式において（Ｌｎ）が（ＬＡ１−ｓＬＢｓ）で表され、しかも０＜ｓ＜１であるガリウム添加形誘電体磁器組成物である。
希土類元素Ｌｎは単一の希土類元素であるだけでなく、２種の希土類元素を適当な比率で混合して構成されることもできる。２種の希土類元素を混合することによって、誘電体磁器組成物に多様性を導入でき、しかもマイクロ波誘電体特性と焼成温度を調整することが可能になる。
【００２４】
第４の発明は、アルカリ土類金属元素（Ｍ）が２種のアルカリ土類金属元素ＭＡ、ＭＢを組み合わされて構成され、（Ｍ）が（ＭＡ１−ｔＭＢｔ）で表され、しかも０＜ｔ＜１であるガリウム添加形誘電体磁器組成物である。
アルカリ土類元素Ｍは単一のアルカリ土類元素であるだけでなく、２種のアルカリ土類元素を適当な比率で混合して構成されることもできる。希土類元素と同様に、２種のアルカリ土類元素を混合することによって、誘電体磁器組成物に多様性を導入でき、しかもマイクロ波誘電体特性と焼成温度を調整することが可能になる。
【００２５】
第５の発明は、前述したガリウム添加形誘電体磁器組成物から誘電体磁器を形成し、この誘電体磁器を入出力端子間に配置して共振作動するように構成した誘電体共振器である。ガリウム添加形誘電体磁器組成物を適当な形状に成形して焼成すると、所望形状の誘電体磁器を提供できる。この誘電体磁器を入出力端子間に配置すると、誘電体磁器の形状に応じて特定振動数領域のマイクロ波と共振する安価な誘電体共振器を提供できる。
【００２６】
第６の発明によれば、前記の誘電体共振器を送信回路及び／又は受信回路に内蔵し、この誘電体共振器により選択された特定振動数領域のマイクロ波により基地局通信装置と移動体通信装置の間を双方向通信するマイクロ波通信装置を提供できる。本発明の安価な誘電体共振器を内蔵することによって、マイクロ波通信装置の価格低下に貢献でき、携帯電話や自動車電話等に代表されるマイクロ波通信システムの更なる普及に貢献することもできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、特開平６−７６６３３号公報（特許第２６２５０７４号公報）に記載された誘電体磁器組成物、即ち［ＬｎＡｌＯ３］・［ＣａＴｉＯ３］の焼成温度を低下させるために鋭意研究した結果、ＡｌにＧａを添加すると焼成温度が低下するという新規な事実を発見し、この発見に基づいて本発明を完成したものである。その意味で、本発明に係る誘電体磁器組成物をガリウム添加形誘電体磁器組成物と称する。
【００２８】
即ち、本発明に係るガリウム添加形誘電体磁器組成物の組成式は、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］・［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］によって表される。この組成式の最も特徴的部分は、従来の組成物においてＡｌを（Ａｌ１−ｙＧａｙ）によって置き換えた部分である。ＡｌにＧａを添加することに、誘電体磁器組成物の焼成温度を低下させることに成功した。
【００２９】
Ｇａの添加率はｙによって与えられ、添加率ｙの範囲は、０＜ｙ≦１によって与えられる。添加率ｙはゼロを含まず、ゼロより大きくなるに従って、焼成温度は次第に低下する傾向を示す。Ｇａをｙ＝０．０１だけ添加するだけで、焼成温度は約５０℃も低下し、ｙを増加させるに従って、焼成温度は更に低下する。
【００３０】
ｙ＝１はＧａの最大添加率を与え、ＧａをＡｌと置換する場合を示している。このとき、本発明の組成式は、［（Ｌｎ）１＋ｘＧａ１−ｘＯ３］・［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］となり、焼成温度は１３２０〜１３５０℃にまで低下する。しかも、比誘電率、品質係数及び温度係数のマイクロ波誘電体特性も、良好な値を示す。
【００３１】
希土類元素（Ｌｎ）としては、Ｓｃ、Ｙ、ランタノイドであり、ランタノイドには、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが含まれる。焼成温度の低下の点では、Ｎｄが比較的良好である。
【００３２】
また、希土類元素（Ｌｎ）は、１種類の希土類元素の場合だけでなく、２種以上の希土類元素の混合の場合も含む。２種類の希土類元素の混合の例で示すと、２種類の希土類元素をＬＡ、ＬＢとしたとき、（Ｌｎ）は（ＬＡ１−ｓＬＢｓ）で表される。混合比ｓは０＜ｓ＜１の範囲から選択される。ｓ＝０とｓ＝１が除外されるのは、１種類の場合を除外しているからである。
【００３３】
アルカリ土類元素（Ｍ）としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａが含まれる。この中でも、Ｃａが比較的良好である。また、アルカリ土類元素（Ｍ）は、１種類のアルカリ土類元素の場合だけでなく、２種以上のアルカリ土類元素を混合する場合も含む。
【００３４】
２種類のアルカリ土類元素を混合する例で示すと、２種類のアルカリ土類元素をＭＡ、ＭＢとしたとき、（Ｍ）は（ＭＡ１−ｔＭＢｔ）で表され、混合率ｔは０＜ｔ＜１の範囲で与えられる。ｔ＝０とｔ＝１が除外されるのは、１種類の場合を除外するからである。Ｃａが比較的良好な性質を示すから、Ｃａに他のアルカリ土類元素を混合させることもできる。
【００３５】
本発明では、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］の組成式で与えられるように、（Ｌｎ）と（Ａｌ１−ｙＧａｙ）を１対１で混合させる場合だけでなく、（Ｌｎ）と（Ａｌ１−ｙＧａｙ）を異なった比率で混合する場合も含まれている。混合比率ｘの範囲は−０．５≦ｘ≦０．５まで許される。従って、ｘ＝−０．５では、［（Ｌｎ）０．５（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１．５Ｏ３］となり、ｘ＝０．５では、［（Ｌｎ）１。５（Ａｌ１−ｙＧａｙ）０．５Ｏ３］となる。この中間状態も本発明に勿論含まれる。
【００３６】
また、本発明では、［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］の組成式で分るように、（Ｍ）とＴｉを１対１で混合させる場合だけでなく、（Ｍ）とＴｉを異なった比率で混合する場合も含まれている。混合比率ｚの範囲は−０．５≦ｚ≦０．５まで許される。従って、ｚ＝−０．５では、［（Ｍ）０．５Ｔｉ１。５Ｏ３］となり、ｚ＝０．５では、［（Ｍ）１。５Ｔｉ０．５Ｏ３］となる。この中間状態も本発明に勿論含まれる。
【００３７】
更に、本発明のガリウム添加形誘電体磁器組成物は、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］がｍ（ｗｔ％）及び［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］がｎ（ｗｔ％）からなる誘電体磁器組成物であり、パラメーターｍとｎはｍ＋ｎ＝１００を満足するように選ばれる。
【００３８】
最も簡単なガリウム添加形誘電体磁器組成物は、ｍ＝ｎ＝５０（ｗｔ％）の場合であり、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］と［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］が等しい質量比で混合している。パラメータｍは０＜ｍ＜１００の範囲にあり、対応するパラメータｎも０＜ｎ＜１００の範囲にあり、常にｍ＋ｎ＝１００を満足して混合されている。
【００３９】
ｗｔ％（重量％）を与えるパラメータｍとｎの値は、ガリウム添加形誘電体磁器組成物が良好なマイクロ波誘電体特性を有し、しかも良好な低い焼成温度を有するように任意に調整される。
【００４０】
［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］の原材料は、Ｌｎ２Ｏｗ（３≦ｗ≦４、ｗは希土類元素の種類に応じて変化）とＡｌ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３であり、これらの原材料を組成比ｘ、ｙに応じた分量比で混合する。また、［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］の原材料は、ＭＯとＴｉＯ２であり、これらの原材料を組成比ｚに応じた分量比で混合して得られる。ここで、Ｌｎは希土類元素、Ｍはアルカリ土類元素を意味している。
【００４１】
希土類元素（Ｌｎ）を２種類の元素ＬＡ、ＬＢで構成する場合には、（ＬＡ１−ｓＬＢｓ）、０＜ｓ＜１となるように、ＬＡ２ＯｗとＬＢ２Ｏｗを適当な比率で混合する。また、アルカリ土類元素（Ｍ）を２種類のアルカリ土類元素をＭＡ、ＭＢで構成する場合には、（ＭＡ１−ｔＭＢｔ）、０＜ｔ＜１となるように、ＭＡＯとＭＢＯを適当な比率で混合する。
【００４２】
［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］をｍ（ｗｔ％）、［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］をｎ（ｗｔ％）でガリウム添加形誘電体組成物を構成する場合には、［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］の原材料をｍ（ｗｔ％）、［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］の原材料をｎ（ｗｔ％）だけ用意して、相互に混合する。
【００４３】
これらの原料粉末を混合成形し、その成形体を焼成することによって目的組成物及び誘電体磁器を製造できる。上記原料粉末材料の調製も、セラミックス分野で通常採用されている公知の粉末調製法（固相法、液相法、気相法、噴霧熱分解法など）をいずれも適用することができる。
【００４４】
固相法では、まず出発材料として上述した主原料及び副原料からなる各組成物を前記所定の組成比となるように秤量・採取し、クラッシャーミル、アトライター、ボールミル、振動ミル、サンドグラインドミル等の公知の粉砕機を用いて乾式又は湿式で混合・粉砕する。この場合、更に必要に応じて有機バインダー、焼結助剤を添加することもできる。
【００４５】
次いで、粉砕混合物をその焼成温度よりも低い温度で仮焼して、目的とする相を有する仮焼体を作製し、これを必要に応じてさらに粉砕することによって粉末原料を調製することができる。この場合、出発物質は前述した酸化物である。しかし、水酸化物、炭酸塩等のように仮焼により最終的に酸化物となるものであればいずれも使用できる。特に、粒径制御が容易であって混合性に優れている組成物がより好ましい。
【００４６】
液相法では、共沈法、水熱合成法等の公知の方法を用いて、溶液原料から所望の組成物を沈殿析出させたり、あるいは溶媒を蒸発させて蒸発固化物を得ることにより粉末原料を得ることができる。溶液原料としては、例えば水を溶媒とし、これにアルカリ土類金属元素、希土類元素、アルミ元素、チタン元素、その他元素の塩化物、硝酸塩、有機酸塩等の組成物を溶解させたもの、あるいは水以外の溶媒（メタノール、エタノール等の有機溶媒）を用い、上記組成物のアルコキシド等の溶液を用いることもできる。
【００４７】
液相法により合成される粉末原料は、容易に原料組成の均一化を図ることができる点で優れている．また、液相法では、アルカリ土類金属元素、希土類元素、アルミ元素、チタン元素、その他元素を所定量含む溶液原料を適当な基材上に塗布し、この塗膜を直接焼成して焼結体とすることにより、薄膜状のマイクロ波誘電体組成物を基材と一体化した状態で製造することもできる．
【００４８】
気相法では、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、液状原料を用いる気相分解法等が適用できる。気相法は、特に薄膜状のマイクロ波誘電体組成物を基材上に直接形成する場合、あるいは結晶性の高い粉末原料を調製する場合等に有利である。
【００４９】
これら粉末原料の平均粒径は、粉末原料の組成、最終製品の形態等に応じて適宜変更できるが、通常は０．０５〜１０μｍ程度、好ましくは０．１〜８μｍ、より好ましくは０．２〜６μｍとすればよい。
【００５０】
次に、粉末原料を混合して成形を行う。この場合の成形方法は、特に制限されず、例えば金型を用いる加圧成形法、冷間等方圧成形法（ＣＩＰ成型（Ｃｏｌｄ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ））、押出し成形法、ドクターブレードテープ成形法、鋳込み成形法等のセラミックス・粉末冶金分野で汎用されている成形方法を用いることができる。成形条件も、公知の各成形方法における成形条件内で調節すればよく、特に粉末の均一充填性が高くなるように適宜設定することが好ましい。
【００５１】
続いて、得られた成形体の焼成を行う。焼成方法も、特に制限されず、公知の常庄焼成、加圧焼成等の公知の焼成方法を採用することができる。本発明の焼成温度は、前述したように粉末原料の種類、組成等に応じて１３００〜１５００℃の範囲で適宜変更できる。
【００５２】
本発明の最大の特徴は、従来のように１５００〜１７００℃の焼成温度よりも約２００℃も低い温度で焼成できることである。本発明者等の詳細な追試によれば、従来組成物の焼成温度は、実際には１５５０℃以上であり、本発明の焼成温度は従来の焼成温度よりも約２５０℃も低下することができ、発熱ヒーター、耐熱炉、消費エネルギーなどにおいて格段にコストダウンを図ることができ、同時に冷却時間の短縮により量産性能の向上を達成できる。
【００５３】
しかし、本発明でも焼成温度が低すぎると未焼結状態となり、誘電体としての緻密性が得られず、焼結体が具備すべき優秀なマイクロ波誘電体特性が得られなくなる。また、焼成温度が高すぎると組成変化又は粒成長による微細構造の変化が生じるので、焼結体の物性制御が困難となるばかりでなく、エネルギー消費が増加したり、生産効率が低下する場合がある。
【００５４】
焼成雰囲気は、特に制限されず、例えば還元処理の必要性に応じて選択することができる。例えば、焼成と同時に還元処理が必要な場合には、還元雰囲気とすればよい。また、還元処理を必要としない場合には、例えば大気中で常圧焼成すればよい。酸素雰囲気下における焼成は、焼結体の組成、微細構造等の制御が特に必要な場合において、酸素分圧を制御するのに有効である。本発明では、酸化雰囲気であれば酸素分圧は特に制限されない。
【００５５】
なお、本発明では、いずれの方法で合成された粉末原料においても、前述した焼成（本焼成）に先立ち必要に応じて成形体を仮焼してもよい。仮焼温度は、その成形体における焼成温度よりも低い温度で適宜定めればよい。仮焼雰囲気も、上記焼成の場合と同様に適宜設定することができる．
【００５６】
作成されたマイクロ波誘電体組成物の組成物の結晶構造は粉末Ｘ線回折法により解析された。焼成された試料を乳鉢により粒径が約２０μｍ以下になるまで粉砕し、その粉末試料をガラスホルダーに充填して測定した。測定は理学電器製Ｇｅｉｇｅｒｆｌｅｘ　ＲＡＤ−Ｂ　Ｓｙｓｔｅｍを使用した。測定した結果はＩＣＤＤカードを利用して相の同定が行われた
【００５７】
次に、ＷＰＰＤ法により試料の格子定数の精密化が行われた。この場合にはＰｈｉｌｉｐｓ社製のＸ’ｐｅｒｔ　Ｓｙｓｔｅｍで測定したデータを用いた。ＷＰＰＤとは、Ｗｈｏｌｅ−Ｐｏｗｄｅｒ−Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄの略で、実験粉末回折データと理論粉末回折図形の全体を同時にパターンフィッティングして、回折角、積分強度、及び半値幅の情報を一度に導出するものである。このようにして、作成された試料の結晶構造が解析された。
【００５８】
また、作製されたガリウム添加形誘電体磁器組成物の比誘電率εｒ、品質係数Ｑ・ｆ及び温度係数τｆはＨａｋｋｉ＆Ｃｏｌｅｍａｎ法（両端短絡型誘電体共振器法、平成４年３月社団法人日本ファインセラミックス協会発行「セラミックス系新素材の性能評価の標準化に関する調査研究報告書」参照）により測定された。尚、測定周波数は４〜５ＧＨｚで行った。温度係数τｆは２０〜８０℃の温度範囲で共振周波数の変化から求めた。
【００５９】
また、本発明に係るガリウム添加形誘電体磁器組成物には、この組成物を主成分として、主成分１００重量部に対し、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ２、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＣＯ３、ＺｒＯ２、ＷＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＣＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５等を１種以上添加してもよい。
【００６０】
添加量は添加成分にもよるが、主成分１００重量部に対し１０重量部以下の割合で添加することができる。これらの酸化物を添加することにより、マイクロ波誘電体特性を自在に可変することが可能になり、所望特性のガリウム添加形誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００６１】
本発明のガリウム添加形誘電体磁器組成物の形状又は寸法は、特に制限されず、最終製品の形状等に応じて適宜設定すればよい。例えば、粉粒体状、ペレット状、被膜状、フィルム状、シート状、棒状、筒状、錐体状、その他任意の形状で用いることができる。
【００６２】
本発明に係るガリウム添加形誘電体磁器組成物を共振器に適した特定形状に焼結させたものを誘電体磁器と称している。誘電体磁器の形状も、目的に応じて共振しやすい形状であればどんな形状でも良く、例えば円柱、角柱、円筒など各種の形状がある。
【００６３】
この誘電体磁器を入出力端子間に配置して誘電体共振器が構成される。入力端子と誘電体磁器の間、誘電体磁器と出力端子の間に電磁界結合が生じ、誘電体磁器の中に形成される定常波特性によって、特定振動数のマイクロ波だけが共振状態となる。
【００６４】
この誘電体共振器を受信装置に配置すれば、多数の振動数の電磁波から特定振動数のマイクロ波だけを選択的に受信でき、またこの誘電体共振器を送信装置に配置すれば、ノイズを含んだ信号からノイズを除去して特定振動数のマイクロ波だけをアンテナから送信することが可能になる。このように送信装置や受信装置に本発明の誘電体共振器を配置することにより、優秀な共振特性を有したマイクロ波通信装置を提供することが可能となる。このマイクロ波通信装置は、移動体通信装置と基地局装置の両者を含んだ概念である。
【００６５】
【実施例】
＜実施例１：［Ｎｄ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）Ｏ３］・［ＣａＴｉＯ３］＞
実施例１の特徴は希土類元素としてＮｄを用いたことである。出発原料として、高純度の希土類酸化物（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の各粉末を表２の組成になるように秤量した。秤量した原料をアルミナ乳鉢の中でエタノールを加えて２時間湿式混合する。この混合した原料を１０００℃で２時間仮焼して組成物を形成する。
【００６６】
この仮焼した試料にバインダーとして１〜３ｗｔ％のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）水溶液を１〜２ｍＬ添加し、アルミナ乳鉢内で混合する。これを３００μｍのふるいに通して造粒した。造粒し終わった試料を１２ｍｍφの金型に２．３５ｇ詰めて、１０ＭＰａの圧力で一軸加圧を１分間行って円柱状のペレットを作成した。このペレットを真空パックして１００ＭＰａの静水圧でＣＩＰ（低温静水圧加圧、Ｃｏｌｄ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｇ）を行った。このＣＩＰにより試料の成型が行なわれた。
【００６７】
ＣＩＰ後の試料を大気雰囲気下のカンタル炉で３００℃、２時間の脱脂を行った。その後、各試料を１３００〜１６００℃の範囲で段階的に４時間、焼成した。このペレットはＨａｋｋｉ　ａｎｄ　Ｃｏｌｅｍａｎ法からの制約で、直径ｄと高さｈの比がｄ：ｈ＝２：１になるように成型された。
【００６８】
マイクロ波誘電体特性を測定する場合に、マイクロ波損失を減少させるために、ペレットの表面が鏡面研磨された。ペレットにエレクトロンワックスを塗着して装置に接着し、８００番のＳｉＣ研磨剤を使用して研磨した。仕上げは２０００番のエメリーペーパーで行った。
【００６９】
研磨後の試料はアセトンで超音波洗浄された。最後に、接着用のエレクトロンワックスや脂分を除去するために、大気圧雰囲気下でカンタル炉により９００℃、２時間の熱処理が行われた。マイクロ波誘電体特性の測定時には綿棒を用いて脂分や汚れが付着するのを防止した。
【００７０】
このようにして成形された試料の組成式は、次の３種類である。
（１）ＮｄＧａＯ３・ＣａＴｉＯ３
（２）Ｎｄ（Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（３）Ｎｄ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
【００７１】
これら試料の焼結性がチェックされ、焼結性が良好な場合にはマイクロ波誘電体特性が測定された。即ち、比誘電率εｒ、品質係数Ｑ・ｆ及び温度係数τｆが前記３種類の試料に対し測定された。測定方法は前述したＨａｋｋｉ　ａｎｄ　Ｃｏｌｅｍａｎ法である。データは表２に総括されている。
【００７２】
表２に示されるように、Ｇａの添加量ｙが０．０１の場合には、うまく焼結した最低温度は１５００℃であるが、ｙ＝０．０５では焼結した温度は１４５０℃に低下し、ｙ＝１（Ａｌの全量をＧａに置換）では焼結した最低温度は１３２０℃にまで低下することが分かった。しかもその焼結温度でもマイクロ波誘電体特性は良好であることが実証された。このように、Ｇａの添加によって焼成温度の低下が証明された。ここで、良好な焼結が得られた焼成温度を焼結温度と呼んでおり、以後も同様の意味で焼結温度が使用される。
【００７３】
表２において、過焼結状態とは、焼成温度が高すぎることによって、成型体の形状変化や成分の蒸発が生じ、成型体の内部に気孔が発生して、成型体が緻密化しなくなった状態を意味している。未焼結状態及び焼結状態は既に述べた通りであり、この過焼結状態と共に以後も同様の意味で使用される。
【００７４】
＜実施例２：［Ｌａ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）Ｏ３］・［ＣａＴｉＯ３］＞
実施例２の特徴は希土類元素としてＬａを用いたことである。出発原料として、高純度の希土類酸化物（Ｌａ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の各粉末を表３の組成になるように秤量した。
【００７５】
秤量した原料を１０００℃で２時間仮焼して組成物を形成する。その後、実施例１と同様の手順で造粒し、ＣＩＰ（低温静水圧加圧）加圧を行なって成型した。最終的に各試料を１３００〜１６００℃の範囲で段階的に４時間焼成した。
【００７６】
このようにして成形された試料の組成式は、次の５種類である。
（１）ＬａＧａＯ３・ＣａＴｉＯ３
（２）Ｌａ（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（３）Ｌａ（Ａｌ０．９０Ｇａ０．１０）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（４）Ｌａ（Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（５）Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
【００７７】
これら試料の焼結性をチェックし、焼結性が良好な場合にはマイクロ波誘電体特性が測定された。比誘電率εｒ、品質係数Ｑ・ｆ及び温度係数τｆが前記５種類の試料に対し測定された。温度係数τｆは一部の試料だけ測定されている。測定されたマイクロ波誘電体特性は良好であることが分った。データは表３に総括されている。
【００７８】
表３から明らかなように、Ｇａの添加量ｙが０．０１の場合には、最低焼結温度は１５００℃であるが、ｙ＝０．０５では焼結温度は１４５０℃に低下し、更にｙ＝０．１０では１３５０℃にまで低下した。しかし、ｙ＝０．５０及びｙ＝１（Ａｌの全量をＧａに置換）では焼結した最低温度は１３５０℃で、ｙ＝０．１０と同じ結果を与えることが分かった。
【００７９】
ｙが０．１０より大きくなっても、焼結温度が低下しなかった理由は現在のところ不明である。しかし、ｙの低下に連れて焼結温度も低下し、焼結温度にも飽和特性があるのかもしれない。重要なことは、添加率ｙの増加に連れて、焼結温度が上昇傾向には決して転じていないことである。
【００８０】
＜実施例３：［Ｓｍ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）Ｏ３］・［ＣａＴｉＯ３］＞
実施例３の特徴は希土類元素としてＳｍを用いたことである。出発原料として、高純度の希土類酸化物（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の各粉末を表４の組成になるように秤量した。
【００８１】
原料は１０００℃で２時間仮焼されて組成物を形成する。その後、実施例１と同様の手順で造粒し、ＣＩＰ（低温静水圧加圧）加圧を行なって成型した。最終的に各試料を１３００〜１６００℃の範囲で段階的に４時間焼成した。
【００８２】
このようにして成形された試料の組成式は、次の２種類である。
（１）Ｓｍ（Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（２）Ｓｍ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
【００８３】
これら試料の焼結性がチェックされ、焼結性が良好な場合にはマイクロ波誘電体特性が測定された。比誘電率εｒ及び品質係数Ｑ・ｆが前記２種類の試料に対し測定された。温度係数τｆは測定されなかった。データは表４に総括されている。
【００８４】
表４から明らかなように、Ｇａの添加量ｙが０．０１の場合には、最低焼結温度は１５００℃であるが、ｙ＝０．０５では焼結温度は１４５０℃に低下する。この傾向は、希土類元素としてＮｄ（実施例１）及びＬａ（実施例２）が用いられた場合と全く同様である。しかも、焼結した誘電体は良好なマイクロ波誘電体特性を示すことが分った。
【００８５】
＜実施例４：［（Ｎｄ０．５Ｌａ０．５）（Ａｌ１−ｙＧａｙ）Ｏ３］・［ＣａＴｉＯ３］＞
実施例４の特徴は２種類の希土類元素を添加したことである。原料として、高純度の２種類の希土類酸化物（Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の各粉末を表５の組成になるように秤量した。
【００８６】
原料は１０００℃で２時間仮焼されて組成物を形成する。その後、実施例１と同様の手順で造粒し、ＣＩＰ（低温静水圧加圧）加圧を行なって成型した。最終的に各試料を１３００〜１６００℃の範囲で段階的に４時間焼成した。
【００８７】
このようにして成形された試料の組成式は、次の２種類である。
（１）（Ｎｄ０．５Ｌａ０．５）（Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（２）（Ｎｄ０．５Ｌａ０．５）（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
【００８８】
これら試料の焼結性がチェックされ、焼結性が良好な場合にはマイクロ波誘電体特性が測定された。比誘電率εｒ及び品質係数Ｑ・ｆが前記２種類の試料に対し測定された。温度係数τｆは測定されなかった。データは表５に総括されている。測定されたマイクロ波誘電体特性は良好であることが分った。
【００８９】
表５から明らかなように、Ｇａの添加量ｙが０．０１の場合には、最低焼結温度は１５００℃であり、ｙ＝０．０５における最低焼結温度も１５００℃である。表１から分るように、Ｇａを添加しない場合には、最低焼結温度は１５５０℃であった。これに対し、Ｇａを添加した場合には、最低焼結温度は５０℃だけ低下して１５００℃になる。
【００９０】
Ｇａを添加すると焼結温度は低下するが、温度低下量（この場合には５０℃）はｙ＝０．０１とｙ＝０．０５でほぼ同量である。この結果が希土類元素の２元系に関して一般的であるかどうかは現在の段階では不明である。
【００９１】
＜実施例５：［Ｌａ１＋ｘ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）１−ｘＯ３］・ＣａＴｉＯ３］
［Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３］［Ｃａ１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］＞
実施例５の特徴は、希土類元素とＡｌ・Ｇａの配合量が異なる組成物と、またＣａとＴｉの配合量が異なる組成物を対象とすることである。原料として、高純度の希土類酸化物（Ｌａ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の各粉末を表６の組成になるように秤量した。
【００９２】
原料は１０００℃で２時間仮焼されて組成物を形成する。その後、実施例１と同様の手順で造粒し、ＣＩＰ（低温静水圧加圧）加圧を行なって成型した。最終的に各試料を１３００〜１６００℃の範囲で段階的に４時間焼成した。
【００９３】
このようにして成形された試料の組成式は、次の４種類である。
（１）Ｌａ１．０２（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）０．９８Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（２）Ｌａ０．９８（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）１．０２Ｏ３・ＣａＴｉＯ３
（３）Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３・Ｃａ１．０２Ｔｉ０．９８Ｏ３
（４）Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３・Ｃａ０．９８Ｔｉ１．０２Ｏ３
【００９４】
これら試料の焼結性がチェックされ、焼結性が良好な場合にはマイクロ波誘電体特性が測定された。比誘電率εｒ及び品質係数Ｑ・ｆが前記４種類の試料に対し測定された。温度係数τｆは測定されなかった。データは表６に総括されている。得られたマイクロ波誘電体特性は良好であった。
【００９５】
表６から明らかなように、４種類の組成物ともにＧａの添加量ｙは０．０１であり、最低焼結温度は１５００℃と共通している。添加量の相違はｘ、ｚで表され、これらの４組成物では、ｘ＝ｚ＝０．０２と極めて小さかった。最低焼結温度が１５００℃と共通しているのは、４組成物におけるＧａ添加量ｙが０．０１と共通しているためか、ｘ＝ｚ＝０．０２の微少量のためかは、現在の段階では結論を出せない。
【００９６】
＜実施例６：［Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３］：［ＣａＴｉＯ３］＝ｍ：ｎ＞
実施例６の特徴は、Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３とＣａＴｉＯ３の重量％（ｗｔ％）を５０：５０からずらした点にある。原料として、高純度の希土類酸化物（Ｌａ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の各粉末を表７の組成になるように秤量した。
【００９７】
原料は１０００℃で２時間仮焼されて組成物を形成する。その後、実施例１と同様の手順で造粒し、ＣＩＰ（低温静水圧加圧）加圧を行なって成型した。最終的に各試料を１３００〜１６００℃の範囲で段階的に４時間焼成した。
【００９８】
このようにして成形された試料の組成式は、次の２種類である。
（１）Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３：ＣａＴｉＯ３＝５５：４５
（２）Ｌａ（Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１）Ｏ３：ＣａＴｉＯ３＝４５：５５
【００９９】
これら試料の焼結性がチェックされ、焼結性が良好な場合にはマイクロ波誘電体特性が測定された。比誘電率εｒ及び品質係数Ｑ・ｆが前記２種類の試料に対し測定された。温度係数τｆは測定されなかった。データは表７に総括されている。
【０１００】
表７から明らかなように、２種類の組成物ともにＧａの添加量ｙは０．０１であり、最低焼結温度は１５００℃と共通していることが分かった。重量％を与える（ｍ，ｎ）が（５５，４５）でも（４５，５５）でも最低焼結温度は同様であった。１５００℃でのマイクロ波誘電体特性は良好であり、従来よりも焼結温度を低下できることが分かった。
【０１０１】
図１は本発明に係る誘電体磁器の各種実施例の斜視図である。本発明で得られるガリウム添加形誘電体磁器組成物を共振体形状に成型した物を誘電体磁器と称する。（１Ａ）では円柱状の誘電体磁器２が示され、（１Ｂ）では円筒体状の誘電体磁器２が示され、（１Ｃ）では直方体状の誘電体磁器２が示されている。
【０１０２】
図２は本発明に係る誘電体共振器の一例を示すモデル図である。誘電体共振器は前述した誘電体磁器を入力端子と出力端子の間に介在させて構成したもので、ノイズの混入を防止するために金属ケースの中に封入することもできる。
【０１０３】
（２Ａ）に示すように、誘電体共振器４は、基板６の中央に誘電体磁器２を配置し、この誘電体磁器２を挟むように入力端子８と出力端子１０が配置されている。入力端子８と誘電体磁器２の間、並びに誘電体磁器２と出力端子１０の間は電磁界により結合している。また、誘電体磁器２の形状により、誘電体磁器２は特定振動数領域のマイクロ波に共振するように形成されている。
【０１０４】
（２Ｂ）は誘電体共振器４の等価回路図である。コイル間の電磁界結合１２によりマイクロ波は入力され、誘電体磁器２により特定振動数のマイクロ波だけが選択され、更にコイル間の電磁界結合１４によりこの選別されたマイクロ波が出力される。
【０１０５】
本発明の誘電体共振器は上記の構造に限定されるものではなく、ＴＥモード型誘電体共振器、ＴＭモード型誘電体共振器、ＴＥＭモード型誘電体共振器など、各種の誘電体共振器に展開できるものである。
【０１０６】
図３は本発明に係る誘電体共振器を組み込んだ基地局通信装置の概略構成図である。基地局通信装置とは移動体通信装置と共にマイクロ波通信装置の一種である。この基地局通信装置２０は上位回線網１８と一基以上の移動体通信装置４０をマイクロ波で無線接続する装置である。
【０１０７】
基地局通信装置２０は、送信用回路として変調器２２、送信装置２４、送信用共振器２６を有し、また受信用回路として受信用共振器３２、受信装置３４、復調器３６を有している。また、送受信共用の装置としてアンテナ共用器２８とアンテナ３０を有している。
【０１０８】
前述した誘電体共振器４は送信用共振器２６及び受信用共振器３２として配置されている。送信用共振器２６は送信装置２４に配設され、受信用共振器３２は受信装置３４に配設されている。
【０１０９】
上位回線網１８から音声信号などのベース信号を受けると、変調器２２はこのベース信号を搬送波となるマイクロ波信号に載せるためにマイクロ波信号を変調する。変調されたマイクロ波信号は送信装置２４により処理され、ノイズなどの不要な信号を送信用共振器２６で除去した後、アンテナ共用器２８を介してアンテナ３０から変調マイクロ波が矢印ａ方向に送信される。
【０１１０】
移動体通信装置４０は変調マイクロ波をアンテナ４２で受信し、会話などの双方向通信が行なわれる。移動体通信装置４０からの変調マイクロ波はアンテナ４２から矢印ｂ方向に送信され、この変調マイクロ波は基地局通信装置２０のアンテナ３０により受信される。
【０１１１】
アンテナ３０は空間を伝播する多種類の振動数の搬送波を受信するが、受信用共振器３２により特定振動数領域のマイクロ波だけが選択され、受信装置３４に入力される。復調器３６は選択的に受信されたマイクロ波信号の中から音声信号などのベース信号を分離し、このベース信号は上位回路網１８に伝達される。
【０１１２】
図４は本発明に係る誘電体共振器を組み込んだ移動体通信装置の概略構成図である。この移動体通信装置４０は、アンテナ４２、バッテリー４４、制御部４６、シンクロナイザー４８、英数字ボタンなどの操作部５０、マイク５２、送信装置５４、送信用共振器５６、受信用共振器５８、受信装置６０、スピーカー６２から構成されている。
【０１１３】
アンテナ４２が矢印ａ方向から来た変調マイクロ波を受信すると、受信用共振器５８により特定振動数領域のマイクロ波信号だけが選別され、この選択されたマイクロ波信号が受信装置６０に送られる。この変調マイクロ波信号から音声信号（ベース信号）が取り出され、スピーカー６２で発声されて、会話が行なわれる。
【０１１４】
移動体通信装置４０の所有者がマイク５２に対し発声すると、音声信号は送信装置５４に送られ、マイクロ波信号に音声信号を載せる変調処理が行なわれる。変調されたマイクロ波信号は送信用共振器５６に送られ、ここでノイズなどを除去して、特定振動数領域の変調マイクロ波だけがアンテナ４２から矢印ｂ方向に送信される。
【０１１５】
本発明においては、特性を著しく劣化させない範囲で、種々の不可避不純物が存在することがある。また、誘電体特性に悪影響を及ぼさない範囲で、種々の酸化物を添加したり、組成ずれをしてもよい。更に、低温焼成によって同様の効果を奏する場合があるが、これらの場合も基本的に本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【０１１６】
このように、本発明は上記実施例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。
【０１１７】
【表１】
2004091266.tif 000003
【０１１８】
【表２】
2004091266.tif 000004
【０１１９】
【表３】
2004091266.tif 000005
【０１２０】
【表４】
2004091266.tif 000006
【０１２１】
【表５】
2004091266.tif 000007
【０１２２】
【表６】
2004091266.tif 000008
【０１２３】
【表７】
2004091266.tif 000009
【０１２４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、誘電体磁器組成物の組成式を［（Ｌｎ）１＋ｘ（Ａｌ１−ｙＧａｙ）１−ｘＯ３］［（Ｍ）１＋ｚＴｉ１−ｚＯ３］で構成し、Ｇａ添加率ｙの範囲を０＜ｙ≦１とたから、ＡｌにＧａを添加することにより、誘電体磁器組成物の焼結温度を低下させることに初めて成功した。Ｇａの添加量を次第に増大させてゆくと、焼成温度は逆に次第に低下し、Ｇａの添加量を最大にすること、つまりＡｌをＧａで完全に置換すると、焼結温度を最低温度にまで低下させることができる。従って、Ｇａを添加することによって、焼成温度を低下することに成功し、発熱ヒーターや耐熱炉や消費エネルギーの価格を低下させて製品価格の低下を実現し、同時に冷却時間の短縮により量産性を向上できる。
【０１２５】
第２の発明によれば、ガリウム添加形誘電体磁器組成物に種々の酸化物を添加すると、比誘電率（εｒ）、品質係数（Ｑ・ｆ）及び温度係数（τｆ）からなるマイクロ波誘電体特性を自在に可変することができ、所望特性のガリウム添加形誘電体磁器組成物を実現できる。これらの酸化物を添加しない場合には、誘電体特性を可変するには成分のモル比又はｗｔ％を調整する以外にないが、組成比の変更は複雑な作業手順の変更を必要とする。これに対し、酸化物の添加だけマイクロ波誘電体特性を調整できる簡便性がある。同時に、この酸化物の添加により、焼成温度を微調整することも可能になる。
【０１２６】
第３の発明によれば、希土類元素Ｌｎは単一の希土類元素であるだけでなく、２種の希土類元素を適当な比率で混合して構成することもできる。２種の希土類元素を混合することによって、誘電体磁器組成物に多様性を導入でき、しかもマイクロ波誘電体特性と焼成温度を調整することが可能になる。
【０１２７】
第４の発明によれば、アルカリ土類元素Ｍは単一のアルカリ土類元素であるだけでなく、２種のアルカリ土類元素を適当な比率で混合して構成することもできる。希土類元素と同様に、２種のアルカリ土類元素を混合することによって、誘電体磁器組成物に多様性を導入でき、しかもマイクロ波誘電体特性と焼成温度を調整することが可能になる。
【０１２８】
第５の発明によれば、ガリウム添加形誘電体磁器組成物を適当な形状に成形して焼成すると、所望形状の誘電体磁器を提供できる。この誘電体磁器を入出力端子間に配置すると、誘電体磁器の形状に応じて特定振動数領域のマイクロ波と共振する安価な誘電体共振器を実現できる。
【０１２９】
第６の発明によれば、安価な前記誘電体共振器を送信装置や受信装置に配置することによって、マイクロ波通信装置の価格低下に貢献でき、携帯電話や自動車電話等に代表されるマイクロ波通信システムの更なる普及に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る誘電体磁器の各種実施例の斜視図である。
【図２】本発明に係る誘電体共振器の一例を示すモデル図である。
【図３】本発明に係る誘電体共振器を組み込んだ基地局通信装置の概略構成図である。
【図４】本発明に係る誘電体共振器を組み込んだ移動体通信装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２は誘電体磁器、４は誘電体共振器、６は基板、８は入力端子、１０は出力端子、１２は電磁界結合、１４は電磁界結合、１８は上位回線網、２０は基地局通信装置、２２は変調器、２４は送信装置、２６は送信用共振器、２８はアンテナ共用器、３０はアンテナ、３２は受信用共振器、３４は受信装置、３６は復調器、４０は移動体通信装置、４２はアンテナ、４４はバッテリー、４６は制御部、４８はシンクロナイザー、５０は操作部、５２はマイク、５４は送信装置、５６は送信用共振器、５８は受信用共振器、６０は受信装置、６２はスピーカー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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