(57)【要約】【課題】従来のＲｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料に比べ高いＱ値を有するとともに、Ｒｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料と同等レベルの高εｒ、低τｆを示す誘電体磁器組成物を提供することを課題とする。【解決手段】金属元素として少なくとも希土類元素（Ｒｅ）、Ａｌ、ＣａおよびＴｉを含有する組成物を主成分とし、該主成分のモル比による組成式を（１−ｘ）ＣａＴｉａＯ１＋２ａ・ｘＲｅＡｌｂＯ（３＋３ｂ）／２としたとき、ｘ、ａ、ｂが、０．２９５≦ｘ≦０．３９、０．９≦ａ≦１．１、０．９≦ｂ≦１．１を満足する前記主成分１００重量部に対して、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算して０．０１〜２重量部含有する。【選択図】　図１
2004051385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素として少なくとも希土類元素（Ｒｅ）、Ａｌ、ＣａおよびＴｉを含有する組成物を主成分とし、該主成分のモル比による組成式を（１−ｘ）ＣａＴｉａＯ１＋２ａ・ｘＲｅＡｌｂＯ（３＋３ｂ）／２としたとき、ｘ、ａ、ｂが、
０．２９５≦ｘ≦０．３９
０．９≦ａ≦１．１
０．９≦ｂ≦１．１
を満足する前記主成分１００重量部に対して、Ｆｅ元素をＦｅ２Ｏ３に換算して０．０１〜２重量部含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記希土類元素（Ｒｅ）がＬａ、もしくはＬａとその他の希土類元素の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の誘電体磁器組成物を備えた誘電体共振器
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波などの高周波領域において利用される誘電体磁器組成物および誘電体共振器に関する。例えば、携帯電話、パーソナル無線機、衛星放送受信機等に搭載される誘電体共振器や回路基板材料に用いられる誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、誘電体磁器は、マイクロ波やミリ波などの高周波領域において、誘電体共振器や回路基板材料等の用途に広く利用されている。
【０００３】
このような高周波用誘電体磁器材料に要求される誘電特性としては、（１）誘電体中では電磁波の波長が１／（εｒ）１／２に短縮されるので、小型化要求への対応のため比誘電率が大きいこと、（２）誘電損失が小さい、即ちＱ値が高いこと、（３）共振周波数の温度係数（τｆ）が０（ｐｐｍ／℃）付近であること、等が挙げられる。
【０００４】
従来、この種の誘電体磁器としては、例えば、特開平６−７６６３３、特開平８−７７８２９、特開平１１−１３０５４４、特開平１１−１０６２５５、特開平７−５７５３７、特開平９−１１８５６２、特開平１０−３３０１５９等に記載されるＲｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系（Ｒｅ：希土類元素）のものが知られている。Ｒｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料はεｒ、Ｑ値が高く、τｆが０付近で制御できる優れた材料である。
【０００５】
しかしながら、近年の通信機事業の発展に伴い、高周波用電子部品もより高性能なものが求められるようになってきており、誘電体磁器については、従来よりさらにＱ値の高い材料が要求されるようになってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のＲｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料に比べ高いＱ値を有するとともに、Ｒｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料と同等レベルの高εｒ、低τｆを示す誘電体磁器組成物を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題について検討した結果、従来のＲｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料よりもＱ値が高く、同時に十分なεｒを有し、かつτｆが０付近で小さな誘電体磁器組成物を得るに至った。
【０００８】
即ち、本発明の誘電体磁器組成物は、金属元素として少なくとも希土類元素（Ｒｅ）、Ａｌ、ＣａおよびＴｉを含有する組成物を主成分とし、該主成分のモル比による組成式を（１−ｘ）ＣａＴｉａＯ１＋２ａ・ｘＲｅＡｌｂＯ（３＋３ｂ）／２としたとき、ｘ、ａ、ｂが、０．２９５≦ｘ≦０．３９、０．９≦ａ≦１．１、０．９≦ｂ≦１．１を満足する前記主成分１００重量部に対して、ＦｅをＦｅ２Ｏ３に換算して０．０１〜２重量部含有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、希土類元素（Ｒｅ）がＬａ、もしくはＬａとその他の希土類元素の少なくとも１種であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の誘電体共振器は、上述の誘電体磁器組成物を備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の誘電体共振器の一例を示す断面図である。
【００１２】
図１において、誘電体共振器１は、金属ケース２を備え、金属ケース２内の空間には、支持台３によって支持された柱状の誘電体磁器４が配置されている。また、入力端子５および出力端子６が、金属ケース２に対して絶縁された状態で、金属ケース２によって保持されている。誘電体磁器４は、入力端子５および出力端子６に電磁界結合して作動するもので、入力端子５から入力された所定の周波数の信号だけが出力端子６から出力される。このような誘電体共振器１中の誘電体磁器４が、本発明の誘電体磁器組成物よりなる。
【００１３】
また、図２は、本発明の誘電体共振器の上述とは別の一例を示す斜視図であり、図３は、図２に示す誘電体共振器１のａ−ｂ面に沿う断面図である。図２、３において、誘電体共振器７は、貫通孔を有する角柱状の誘電体磁器９からなり、その貫通孔内に内導体８ａが形成され、周囲に外導体８ｂが形成されたものである。そして、誘電体磁器９に入出力端子すなわち外部結合手段を電磁界結合させることにより、誘電体共振器として作動する。このような誘電体共振器７を構成する誘電体磁器９が、本発明の誘電体磁器組成物よりなる。
【００１４】
なお、図１にはＴＥ０１δモードの誘電体共振器の一例を、図２には、角柱形状であってＴＥＭモードの誘電体共振器の一例を示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の誘電体磁器組成物は、他の形状、モードの誘電体共振器にも同様に用いることができる。
【００１５】
さらに、本発明の誘電体磁器組成物は誘電体共振器の他にも、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ等の、種々の公知の用途に好適に使用できるものである。
【００１６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００１７】
出発素材として、高純度の希土類酸化物（Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を準備した。これを表１、２、３で示した組成比率で調合し、この調合粉末をボールミルを用いて１６時間湿式混合した後、脱水、乾燥の後、１０００〜１２００℃で３時間仮焼し、主成分組成物の仮焼粉末を得た。そして、この仮焼粉末に酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分組成物１００重量部に対して表１、２、３に示す割合で添加し、更に適量のバインダーを加えてボールミルを用いて１６時間、再度湿式粉砕することにより調整粉末を得た。そして、この調整粉末を１０００〜２０００（ｋｇ／ｃｍ２）の圧力で円板状にプレス成形後、１５００℃で４時間大気中において焼成し、直径１０ｍｍ、厚み５ｍｍの焼結体を得た。
【００１８】
得られた焼結体について、測定周波数６〜８（ＧＨｚ）における比誘電率（εｒ）、Ｑ値を両端短絡型誘電体共振器法にて測定し、Ｑ値（１ＧＨｚ）に換算した。また、ＴＥ０１δモード共振周波数から、共振周波数の温度係数τｆ（２５℃〜５５℃）を測定した。
（１）主成分組成及びＦｅ添加の効果
表１に、各主成分組成におけるマイクロ波誘電特性を示す。なお、表１において、＊は特許請求の範囲外であることを示す。主成分組成物の組成範囲が請求項１に示した範囲内にある場合には、εｒが４０以上と大きく、かつＱ値が４００００以上と高く、かつτｆの絶対値が±２０（ｐｐｍ／℃）以内であり、優れたマイクロ波誘電特性を示す。主成分組成物の組成範囲が請求項に示した範囲から外れた場合には、εｒが４０以下であったり、Ｑ値が４００００以下であったり、τｆの絶対値が±２０（ｐｐｍ／℃）より大きくなる。したがって、主成分組成物の組成範囲は請求項に示した範囲内が望ましいことが分かる。
【００１９】
次に、表１において、請求項の組成範囲内の主成分組成物１００重量部に対して、Ｆｅ２Ｏ３を０．５重量部添加した場合（試料Ｎｏ．６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２８、３０、３６、３８）のマイクロ波誘電特性をみると、同一の主成分組成でＦｅ２Ｏ３を添加しない場合（試料Ｎｏ．５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２７、２９、３５、３７）と比較してＱ値が向上していることが分かる。
【００２０】
【表１】
2004051385.tif 000003
【００２１】
（２）Ｆｅ添加量
表２に、試料Ｎｏ．１１の主成分組成物１００重量部に対して、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１〜４重量部添加した場合（試料Ｎｏ．４１〜４７）のマイクロ波誘電特性を示す。なお、表２において、＊は特許請求の範囲外であることを示す。Ｆｅ２Ｏ３添加量が０．０１〜２重量部のとき（試料Ｎｏ．４１〜４５）、Ｆｅ２Ｏ３を添加しない場合（試料Ｎｏ．１１）に比べＱ値が向上している。一方、Ｆｅ２Ｏ３添加量が３重量部以上のとき（試料Ｎｏ．４６、４７）には、Ｆｅ２Ｏ３を添加しない場合（試料Ｎｏ．１１）に比べＱ値が低下している。以上から、Ｆｅ２Ｏ３の添加量は０．０１重量部以上２重量部以下であることが望ましいことが分かる。
【００２２】
なお、本実施例ではＦｅ２Ｏ３を主成分組成の仮焼原料と混合することによりＦｅ元素を添加しているが、Ｆｅ２Ｏ３を主成分の素原料（希土類酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２）と混合することによりＦｅ元素を添加してもよい。
【００２３】
【表２】
2004051385.tif 000004
【００２４】
（３）希土類の種類
上記実施例において、Ｌａの一部または全部を他の希土類元素に置換した場合のマイクロ波誘電特性を表３に示す。なお、表３において、＊は特許請求の範囲外であることを示す。希土類がＬａのみの場合と同様、Ｌａの一部または全部を他の希土類元素に置換した場合（試料Ｎｏ．４８〜７１）にも、マイクロ波用誘電体磁器組成物として優れた特性を示すことが分かる。さらに、同一主成分組成において、Ｆｅ２Ｏ３を添加した場合（試料Ｎｏ．４９、５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３、６５、６７、６９、７１）の方が、添加しない場合（試料Ｎｏ．４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０）に比べてＱ値が向上している。
【００２５】
【表３】
2004051385.tif 000005
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係るＲｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＴｉＯ２系材料は、Ｆｅ元素を添加することにより、従来のＦｅ無添加に比べて同レベルの高εｒ、低τｆ特性を維持しながら、より高いＱ値を有する誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００２７】
したがって、このような本発明の誘電体磁器組成物を用いて、誘電体共振器を作製することにより、良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体共振器の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の誘電体共振器の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示す誘電体共振器のａ−ｂ面に沿う断面図である。
【符号の説明】
１　　誘電体共振器
２　　金属ケース
３　　支持台
４　　誘電体磁器
５　　入力端子
６　　出力端子
７　　誘電体共振器
８ａ　内導体
８ｂ　外導体
９　　誘電体磁器
【図１】
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【図２】
2004051385.tif 000007
【図３】
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