(57)【要約】【課題】共振周波数の温度係数τｆはゼロ付近となり、誘電体フィルタに好適な、格段に高いＱｆ積が得られる誘電体磁器組成物を提供する。【解決手段】ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物であって、その組成比が３６重量％＜ＺｒＯ２＜４８重量％、１４重量％＜ＳｎＯ２＜２６重量％、３７重量％＜ＴｉＯ２＜４１重量％であり、かつ、主成分総重量に対して３種類の添加物を０．１重量％＜Ｌａ２Ｏ３＜０．５重量％、０．１重量％＜ＮｉＯ＜０．５重量％、０．１重量％＜Ｔａ２Ｏ５＜０．５重量％含む誘電体磁器組成物とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物であって、その組成比が３６重量％＜ＺｒＯ２＜４８重量％、１４重量％＜ＳｎＯ２＜２６重量％、３７重量％＜ＴｉＯ２＜４１重量％であり、かつ、主成分総重量に対して３種類の添加物を０．１重量％＜Ｌａ２Ｏ３＜０．５重量％、０．１重量％＜ＮｉＯ＜０．５重量％、０．１重量％＜Ｔａ２Ｏ５＜０．５重量％含むことを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
請求項１に記載された誘電体磁器組成物において、共振周波数５ＧＨｚにおける比誘電率εｒが３６〜４１、Ｑｆ積が４５ＴＨｚ以上の特性を有し、かつ２５〜７５℃における共振周波数の温度係数τｆの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮで使用される誘電体フィルタ等の使用に好適な、誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話や無線ＬＡＮなどの進展にともない、マイクロ波、ミリ波領域を利用した機器の高性能化、小型化が要求されている。高性能化、小型化をさらに進めるために、フィルタ素子や発振素子に誘電体共振器として搭載される誘電体には、下記に示す３つの特性が求められている。
【０００３】
１番目に、誘電体共振器の大きさは、誘電体材料が有する比誘電率εｒの平方根の逆数に比例するために、誘電体共振器の小型化を進めるためには高い比誘電率を有する材料を開発することが求められている。
【０００４】
２番目に、誘電体共振器の実用化には、高周波領域で低損失である必要がある。誘電体の損失は、誘電損失ｔａｎδであらわされ、この逆数である品質係数Ｑの高い材料が求められることになる。しかし、実用上、品質係数Ｑは共振周波数ｆが上がると減少する傾向があるために、品質係数Ｑの単独評価ではなく、共振周波数ｆとの積であるＱｆ積を大きくすることが求められている。
【０００５】
３番目に、共振周波数の温度係数は、限りなくゼロ近似する特性を持つ誘電体材料の開発が求められている。
【０００６】
ここで、現在、比誘電率εｒ≒３８の誘電体磁器組成物が使用されている。この誘電体磁器組成物において、現在はＱｆ積が３７ＴＨｚ位のものが実用化されているが、満足できるものではない。高性能化のためには、Ｑｆ積を２０％以上改善した誘電体材料が必要となる。
【０００７】
それに対して、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とし、特許文献１では、添加物としてＬａ２Ｏ３とＺｎＯを添加し、特許文献２では、添加物としてＺｎＯとＣｏ２Ｏ３を添加し、特許文献３では、添加物としてＭｎＯ２を添加した誘電体磁器組成物が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５２−１７６９９号公報
【特許文献２】
特開昭５２−１７６９８号公報
【特許文献３】
特開平６−２１５６２６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
Ｌａ２Ｏ３とＺｎＯを加えた場合、Ｑｆ積が４４ＴＨｚ以下であり、ＺｎＯとＣｏ２Ｏ３を加えた場合は、Ｑｆ積が３５ＴＨｚ〜５５ＴＨｚであるが、Ｃｏ２Ｏ３が焼成炉内を汚染するため、専用焼成炉が必要になるという製造上の問題がある。
【００１０】
また、ＭｎＯ２を加えた場合は、Ｑｆ積が１８ＴＨｚ以下と小さくなることが知られている。これらの公知な誘電体磁器組成物は、前記３つの特性を満足しないという問題点、安価に製造できなという問題点を有しており、最近の誘電体フィルタに要求される高性能化・小型化にこれ以上対応できないという問題点があった。
【００１１】
一般に、Ｑｆ積が高くなると比誘電率εｒが小さくなってしまうことが分かっている。しかし、高性能化のためには、高Ｑｆ積で、かつ、比誘電率εｒ、共振周波数の温度係数τｆのバランスがとれた誘電体磁器組成物が必要である。
【００１２】
本発明は、共振周波数の温度係数τｆはゼロ付近となり、誘電体フィルタに好適な、格段に高いＱｆ積が得られる誘電体磁器組成物を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物において、高Ｑｆ積で、比誘電率εｒ、共振周波数の温度係数τｆのバランスがとれた誘電体磁器組成物を得るためにＬａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｔａ２Ｏ５を添加物として加えた。主成分において、ＺｒＯ２が４８重量％以上または３６重量％以下の場合、Ｑｆ積が小さ過ぎるので望ましくない。ＳｎＯ２が２６重量％以上の場合、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が大き過ぎるので望ましくない。また、ＳｎＯ２が１４重量％以下の場合、Ｑｆ積が小さ過ぎるので望ましくない。ＴｉＯ２が４１重量％以上または３７重量％以下の場合、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が大き過ぎるので望ましくない。
【００１４】
添加物において、Ｌａ２Ｏ３またはＮｉＯの添加量がゼロ重量％の場合、焼成しにくく１４００℃以下では焼結できない。また、Ｔａ２Ｏ５の添加量がゼロ重量％の場合、Ｑｆ積が小さく所望の特性より２０％も低い３５ＴＨｚしか得られていない。また、Ｌａ２Ｏ３の添加量が０．１重量％よりも少ない場合、または、ＮｉＯの添加量が０．１重量％よりも少ない場合、または、Ｔａ２Ｏ５の添加量が０．１重量％よりも少ない場合、共振周波数の温度係数τｆの絶対値を大きくする影響が顕著である。さらに、Ｌａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｔａ２Ｏ５の添加量が０．５重量％以上では、Ｑｆ積が小さくなってしまい、所望の特性が得られなくなる。そこで、Ｌａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｔａ２Ｏ５を同時に所定範囲内で添加調整することで、所望の高いＱｆ積を有し、かつ最適な比誘電率εｒと共振周波数の温度係数τｆを有するバランスがとれた所望の特性が得られることが分かった。
【００１５】
よって、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物において、その組成比が３６重量％＜ＺｒＯ２＜４８重量％、１４重量％＜ＳｎＯ２＜２６重量％、３７重量％＜ＴｉＯ２＜４１重量％であり、かつ、主成分総重量に対して添加物を０．１重量％＜Ｌａ２Ｏ３＜０．５重量％、０．１重量％＜ＮｉＯ＜０．５重量％、０．１重量％＜Ｔａ２Ｏ５＜０．５重量％含む場合のみ、目的とする誘電体磁器組成物を得ることができた。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による誘電体磁器組成物に関して、以下に説明する。
【００１７】
本発明の誘電体磁器組成物は、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物であって、その組成比が３６重量％＜ＺｒＯ２＜４８重量％、１４重量％＜ＳｎＯ２＜２６重量％、３７重量％＜ＴｉＯ２＜４１重量％であり、主成分総重量に対して添加物を０．１重量％＜Ｌａ２Ｏ３＜０．５重量％、０．１重量％＜ＮｉＯ＜０．５重量％、０．１重量％＜Ｔａ２Ｏ５＜０．５重量％含む誘電体磁器組成物とする。
【００１８】
酸化物原料としてＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を表１に示す通り秤量し、２０時間の湿式混合を行い、脱水処理を行い、１０００〜１２００℃の温度条件にて仮焼を行った。得られた仮焼粉にＬａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｔａ２Ｏ５を秤量し、再度、湿式混合をした。乾燥後、バインダと潤滑剤を加えて混合し、整粒した。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で直径１４ｍｍ、高さ５．６ｍｍの円盤状になるように加圧成形し、脱バインダー後に、大気雰囲気中にて１３５０℃、４時間の条件で焼成を行った。
【００１９】
ここで得られた焼成体の両面を研磨して空洞共振器法を用いて、共振周波数５ＧＨｚにおける比誘電率εｒ、Ｑｆ積、２５〜７５℃における共振周波数の温度係数τｆを求めた。表１に、その測定結果を示す。ここで、表１中、発明品２、発明品１０、発明品１１、発明品１５、発明品１６、発明品１７は、誘電率、Ｑｆ積、共振周波数温度係数のいずれも、目的範囲を満足している。なお、これら焼結体の体積収縮率とアルキメデス法を用いた焼結密度とを測定した。
【００２０】
【表１】
2004323290.tif 000002
【００２１】
表１から、Ｚｒ０２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物において、添加物Ｌａ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｔａ２Ｏ５を所定量含むときのみ、比誘電率εｒが３６〜４１、かつＱｆ積が４５ＴＨｚ以上、かつ共振周波数の温度係数τｆの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以下の特性を満足する誘電体磁器組成物が得られた。なお、本発明の範囲内の各試料は、いずれも体積収縮率が高く、かつ理論密度に対する到達密度が９６％以上の値を示しており、所望の電気特性が安定して得られるだけでなく、緻密な焼結体をも得られていることが分かった。
【００２２】
【発明の効果】
ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２を主成分とする誘電体磁器組成物において、その組成比が３６重量％＜ＺｒＯ２＜４８重量％、１４重量％＜ＳｎＯ２＜２６重量％、３７重量％＜ＴｉＯ２＜４１重量％であり、主成分総重量に対して添加物を０．１重量％＜Ｌａ２Ｏ３＜０．５重量％、０．１重量％＜ＮｉＯ＜０．５重量％、０．１重量％＜Ｔａ２Ｏ５＜０．５重量％含むとき、共振周波数５ＧＨｚにおける比誘電率εｒが３６〜４１、Ｑｆ積が４５ＴＨｚ以上の特性を有し、かつ２５〜７５℃における共振周波数の温度係数τｆの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以下である誘電体磁器組成物を得ることができた。