(57)【要約】【課題】比誘電率εｒや温度係数τｆを制御可能とし、例えば準ミリ波及びミリ波帯域に適した比誘電率εｒを有し、温度係数τｆがゼロ近傍の誘電体磁器組成物を提供する。【解決手段】ＭｇＴｉＯ３にＭｇ２ＳｉＯ４を加えることで、比誘電率εｒを制御する。例えば、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに、ａ＋ｂ＝１、０．５≦ｂ≦１とすることで、比誘電率εｒ１２以下を実現する。一方、ＭｇＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を加えることで、温度係数τｆを制御する。例えば、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに、ａ＋ｃ＝１、０＜ｃ≦０．１５とすることで±５５ｐｐｍ／Ｋを実現し、０．０３≦ｃ≦０．０８とすることで±３０ｐｐｍ／Ｋを実現する。さらには、温度係数τｆをゼロ近傍に制御する。【選択図】  図３
2004277226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とを含み、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに
ａ＋ｂ＝１
０＜ｂ＜１
であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
０．５≦ｂ＜１であることを特徴とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
焼成温度が１３００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
ＭｇＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３とを含み、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｃ＝１
０＜ｃ≦０．１５
であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項５】
０．０３≦ｃ≦０．０８であることを特徴とする請求項４記載の誘電体磁器組成物。
【請求項６】
焼成温度が１２５０℃以上であることを特徴とする請求項４記載の誘電体磁器組成物。
【請求項７】
ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３とを含み、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｂ＋ｃ＝１
０＜ｂ＜１
０＜ｃ≦０．１５
であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項８】
０．５≦ｂ＜１であり、且つ０．０５≦ｃ≦０．０９であることを特徴とする請求項７記載の誘電体磁器組成物。
【請求項９】
焼成温度が１３００℃以上であることを特徴とする請求項７記載の誘電体磁器組成物。
【請求項１０】
ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とを含み、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに
ａ＋ｂ＝１
０＜ｂ＜１
である誘電体磁器組成物を誘電体材料として用いたことを特徴とする誘電体共振器。
【請求項１１】
ＭｇＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３とを含み、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｃ＝１
０＜ｃ≦０．１５
である誘電体磁器組成物を誘電体材料として用いたことを特徴とする誘電体共振器。
【請求項１２】
ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３とを含み、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｂ＋ｃ＝１
０＜ｂ＜１
０＜ｃ≦０．１５
である誘電体磁器組成物を誘電体材料として用いたことを特徴とする誘電体共振器。
【請求項１３】
ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とを含む誘電体磁器組成物を製造するに際し、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに
ａ＋ｂ＝１
０＜ｂ＜１
なる範囲でＭｇ２ＳｉＯ４の含有量を調整し、誘電率εｒを調整することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。
【請求項１４】
ＭｇＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３とを含む誘電体磁器組成物を製造するに際し、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｃ＝１
０＜ｃ≦０．１５
なる範囲でＣａＴｉＯ３の含有量を調整し、温度係数τｆを調整することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。
【請求項１５】
ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３とを含む誘電体磁器組成物を製造するに際し、
ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｂ＋ｃ＝１
０＜ｂ＜１
０＜ｃ≦０．１５
なる範囲でＭｇ２ＳｉＯ４及びＣａＴｉＯ３の含有量を調整し、誘電率εｒ及び温度係数τｆを調整することを特徴とする誘電体磁器組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にミリ波領域での特性に優れた誘電体磁器組成物及び誘電体共振器に関するものであり、さらには、その特性（誘電率εｒ及び温度係数τｆ）を制御し得る製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波用誘電体材料としては、種々の誘電体材料が知られているが、比較的高いＱｆ値を有する材料の一つとして、チタン酸マグネシウム系誘電体材料が知られている。チタン酸マグネシウム系誘電体材料であるＭｇＴｉＯ３は、文献（例えば、非特許文献１等を参照）によれば、比誘電率εｒ＝１７、Ｑｆ＝１１００００ＧＨｚ、共振周波数の温度依存性τｆ＝−４５ｐｐｍ／Ｋである。
【０００３】
また、チタン酸マグネシウム系誘電体材料の改良も提案されており、例えば特許文献１には、二酸化チタン１モル当り、１モルよりも多く且つ１．３モル以下の酸化マグネシウムと、前記二酸化チタンとを含む原料を焼結することによって得られる誘電体材料が開示されている。この特許文献１に記載される誘電体材料の特性としては、ＭｇＯ：ＴｉＯ２＝１．２：１のときに、比誘電率εｒ＝１７．３、無負荷Ｑｕ＝１２０００（Ｑｆ表示では１２００００ＧＨｚ）である。
【０００４】
特許文献２には、導電材料と同時焼成しても反りや歪みが無く、高いＱ値を有する誘電体磁器を実現することを目的に、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４及びＢａＴｉ４Ｏ９のうち少なくとも１種からなる第１の結晶相と、Ｍｇ２ＴｉＯ４、Ｍｇ２Ｂ２Ｏ５及びＬｉ２ＴｉＳｉＯ５のうち少なくとも１種からなる第２の結晶相と、Ｓｉ、Ｂ及びＬｉの酸化物とを含む誘電体磁器が開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】
日本セラミックス協会編「セラミック工学ハンドブック」、第１版、技報堂出版、１９９３年５月３０日、ｐ１８８５
【０００６】
【特許文献１】
特公昭６１−１４６０５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１９３６６２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、情報通信分野における技術の発達は目覚ましいものがあるが、誘電体共振器等に用いられる誘電体材料に要求される特性は、前記のＱｆ値ばかりでなく、用途や使用周波数帯域等によって多様化する傾向にある。
【０００９】
例えば、準ミリ波及びミリ波用誘電体材料の特性としては、特に共振器材料としての利用を考えた場合、設計の容易さ等の観点から、ある程度低い比誘電率εｒを有する誘電体材料の開発が必要となる。共振現象の寸法は、誘電率をεとしたときにε−１／２に比例することから、比誘電率εｒが高い材料を使用した場合、周波数の増大に伴い共振器の寸法を極めて小さくしなければならない。したがって、共振器の設計を容易にするためには、全体の寸法や加工性等を考慮して適度な比誘電率εｒを有する誘電体材料の開発が求められる。
【００１０】
また、共振器に用いる場合、誘電体材料の温度係数τｆはなるべく小さいことが望ましいとされているが、それに止まらず、例えば周囲に実装される他の部品の温度係数も考慮に入れて、ある程度任意の温度係数に設定できることが好ましい。
【００１１】
このような観点から見たときに、従来技術、例えば特許文献１や特許文献２に記載される技術では、Ｑｆ値やＱ値の改善に主眼が置かれており、比誘電率εｒや温度係数τｆに関してはほとんど考慮されていない。
【００１２】
市販されている材料で、比誘電率εｒが小さく温度係数τｆも小さいものは、比誘電率εｒ＝約１２．６、温度係数τｆ＝約−１０ｐｐｍ／Ｋであり、必ずしも十分とは言えない。
【００１３】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、比誘電率εｒがある程度小さい値に調整され、例えば準ミリ波共振器及びミリ波共振器の設計が容易な誘電体磁器組成物及び誘電体共振器を提供することを目的とする。また、本発明は、温度係数τｆができるだけ小さく、しかも、周囲の状況等に応じて若干の調整が可能な誘電体磁器組成物及び誘電体共振器を提供することを目的とする。さらに、本発明は、比誘電率εｒがある程度小さい値に調整され、且つ、温度係数τｆがゼロ付近に調整された誘電体磁器組成物及び誘電体共振器を提供することを目的とする。さらにまた、本発明は、誘電体磁器組成物の比誘電率εｒや温度係数τｆを任意に調整し得る特性制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の目的を達成するために、長期に亘り鋭意研究を重ねてきた。その結果、ＭｇＴｉＯ３にＭｇ２ＳｉＯ４を加えることで、温度係数τｆをほとんど変えることなく、比誘電率εｒを含有量に応じて自由に設定することができ、しかも準ミリ波及びミリ波帯域に最適な比誘電率εｒに設定し得ることを見出すに至った。さらに、ＭｇＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を加えることで、比誘電率εｒをさほど変化させることなく、温度係数τｆを含有量に応じてゼロ付近で任意に設定し得ることを見出すに至った。
【００１５】
本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明の誘電体磁器組成物は、ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とを含み、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに、ａ＋ｂ＝１、０＜ｂ＜１であることを特徴とするもの、あるいは、ＭｇＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３とを含み、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに、ａ＋ｃ＝１、０＜ｃ≦０．１５であることを特徴とするものであり、さらには、ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３とを含み、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０＜ｂ＜１、０＜ｃ≦０．１５であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の誘電体磁器組成物では、比誘電率εｒが６．８〜１８の範囲、温度係数τｆが−５５〜＋５５ｐｐｍ／Ｋの範囲で任意の値が得られ、例えば比誘電率εｒが１０近傍、温度係数τｆがゼロ近傍の誘電体磁器組成物が実現される。
【００１７】
本発明の誘電体磁器組成物は、誘電体共振器、例えば準ミリ波及びミリ波用共振器の誘電体材料として用いることができる。したがって、本発明の誘電体共振器は、前述の各誘電体磁器組成物を誘電体材料として用いたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、先にも述べたように、ＭｇＴｉＯ３にＭｇ２ＳｉＯ４を加えることで比誘電率εｒを含有量に応じて自由に設定することができ、ＭｇＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を加えることで温度係数τｆを含有量に応じてゼロ付近で任意に設定し得ることから、これら成分を調整することにより得られる誘電体磁器組成物の特性の制御が可能である。
【００１９】
このような特性制御を行い得る製造方法も本願発明である。すなわち、本発明の製造方法は、誘電体磁器組成物を製造するに際し、Ｍｇ２ＳｉＯ４やＣａＴｉＯ３の含有量を所定の範囲で調整し、誘電率εｒ及び温度係数τｆを調整することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した誘電体磁器組成物及び誘電体共振器、誘電体磁器組成物の製造方法について、詳細に説明する。
【００２１】
本発明の誘電体磁器組成物は、チタン酸マグネシウムＭｇＴｉＯ３をベースとして、これにＭｇ２ＳｉＯ４またはＣａＴｉＯ３、あるいはこれら両者を加えたものである。
【００２２】
ＭｇＴｉＯ３は、Ｑｆ値等において優れた特性を有するが、誘電率εｒが約１８．２と若干高く、また温度係数τｆも−５７ｐｐｍ／Ｋと大きい。そこで、本発明では、誘電率εｒ改善のためにＭｇ２ＳｉＯ４を加え、温度係数τｆ改善のためにＣａＴｉＯ３を加える。
【００２３】
ＭｇＴｉＯ３にＭｇ２ＳｉＯ４を加えた場合、Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量にほぼ比例して比誘電率εｒが低下する。このとき、温度係数τｆはほとんど変化しない。一方、ＭｇＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を加えた場合、ＣａＴｉＯ３の含有量にほぼ比例して、温度係数τｆがマイナス側からプラス側へ次第にシフトする。このとき、比誘電率εｒはさほど上昇しない。したがって、Ｍｇ２ＳｉＯ４の添加とＣａＴｉＯ３の添加によって、比誘電率εｒと温度係数τｆとを、それぞれ独立に制御できることになる。
【００２４】
このような観点から、ＭｇＴｉＯ３にＭｇ２ＳｉＯ４やＣａＴｉＯ３を加えるが、このとき、Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量については、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに
ａ＋ｂ＝１
０＜ｂ＜１
なる範囲とすることが好ましい。Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量を前記範囲内で任意に調整することで、ＭｇＴｉＯ３自体の比誘電率εｒを下回る範囲で、自由に（例えば６．８〜１８の範囲で）比誘電率εｒを制御することができる。ただし、比誘電率εｒを準ミリ波及びミリ波用途に適した値、例えば１２以下にすることを考慮すると、０．５≦ｂ＜１とすることがより好ましい。
【００２５】
一方、ＣａＴｉＯ３の含有量については、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｃ＝１
０＜ｃ≦０．１５
なる範囲とすることが好ましい。ＣａＴｉＯ３の含有量を前記範囲内で任意に調整することで、温度係数τｆを−５５〜＋５５ｐｐｍ／Ｋの範囲で任意の値に制御することができる。ただし、温度係数τｆをよりゼロに近い値（±３０ｐｐｍ／Ｋ程度）で制御することを考慮すると、０．０３≦ｃ≦０．０８とすることがより好ましい。
【００２６】
また、両者（Ｍｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３）を加える場合のＭｇ２ＳｉＯ４の含有量、ＣａＴｉＯ３の含有量については、上記それぞれの適正範囲で調整すればよく、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに
ａ＋ｂ＋ｃ＝１
０＜ｂ＜１
０＜ｃ≦０．１５
なる範囲とすることが好ましい。また、比誘電率εｒを準ミリ波及びミリ波用途に適した値、例えば１２以下にし、且つ温度係数τｆをよりゼロに近い値で制御するには、やはり前述の各成分のより好ましい範囲で調整すればよいが、両者を加える場合には、最適範囲に前記範囲とは若干のずれがあり、０．５≦ｂ＜１、且つ０．０５≦ｃ≦０．０９とすることがより好ましい。
【００２７】
なお、本発明の誘電体磁器組成物においては、各成分がそれぞれＭｇＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＣａＴｉＯ３のかたちで存在し、これらが混合された結晶相を母材とするものであることがＸ線回折により明らかであることから、組成に関しては、これら成分の割合（モル比）で表記することとする。
【００２８】
以上の観点に基づいて各成分の割合を調整することで、例えば誘電率εｒ＝１０．８６、温度係数τｆ＝−２．７ｐｐｍ／Ｋ、Ｑｆ＝７４０００ＧＨｚの誘電体磁器組成物を実現することができる。
【００２９】
次に、本発明の誘電体磁器組成物の製造方法について説明する。本発明を適用した製造工程のフローチャートを図１に示す。
【００３０】
先ず、本発明の製造方法においては、原料に、例えばＭｇＯとＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２を用いる。各原料成分は、所望の特性に応じて配合するが、このとき、仕込み組成が誘電体磁器組成物の組成にほぼそのまま反映されることから、仕込み組成と誘電体磁器組成物の組成とをほぼ１：１の関係として各原料成分を配合する。
【００３１】
誘電体磁器組成物を製造するには、原料であるＭｇＯとＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２を混合工程１で混合する。混合には、例えばボールミル等を用いる。混合後、乾燥工程２や成形工程３を経て、仮焼工程４で仮焼を行う。仮焼は、ある程度原料の反応を進行させるために行うものであり、通常は本焼成より若干低い温度で行う。
【００３２】
仮焼後、粉砕工程５により粉砕し、乾燥工程６で乾燥する。乾燥した後、造粒工程７により造粒を行う。造粒に際しては、バインダーを混入するが、このバインダーとしては任意の材料が使用可能である。例えば、ポリビニルアルコール等が好適である。
【００３３】
最後に、成形工程８により所望の形状に成形し、焼成工程９で本焼成を行う。この本焼成の際の焼成温度は、例えば１２５０℃〜１５００℃の範囲で調整すればよいが、配合により最適温度が若干異なる。例えばＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とを含む誘電体磁器組成物を製造する場合には、焼成温度を１３００℃以上とすることが好ましい。焼成温度が１３００℃未満であると、Ｑｆ値が低下し、相対密度も低下する。ＭｇＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３とを含む誘電体磁器組成物を製造する場合には、焼成温度を１２５０℃以上とすることが好ましい。焼成温度が１２５０℃未満であると、やはりＱｆ値や相対密度が低下する。ＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３とを含む誘電体磁器組成物を製造する場合には、焼成温度を１３００℃以上とすることが好ましい。焼成温度を前記範囲内とすることで、Ｑｆ値や相対密度を高いレベルに維持することが可能になる。
【００３４】
なお、以上の製造プロセスでは、原料としてＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３及びＳｉＯ２を用いたが、これに限らず、例えば予めＭｇＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＣａＴｉＯ３を製造し、これらを所定の比率で配合して製造することも可能である。
【００３５】
上述の誘電体磁器組成物は、例えば準ミリ波及びミリ波領域の周波数帯域、例えば、３０〜３００ＧＨｚの周波数帯域で用いることができる。このような周波数帯域には、例えば自動車レーダー（７７ＧＨｚ：３８．５ＧＨｚを２逓倍して用いる。）等が含まれる。
【００３６】
したがって、本発明の誘電体磁器組成物は、準ミリ波及びミリ波領域において使用される共振器用材料や、ＭＩＣ用誘電体基板材料、誘電体導波線路、誘電体アンテナ、各種ミリ波回路のインピーダンス整合、その他の各種電子部品等に用いることができ、特に、誘電体共振器用として好適である。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。
【００３８】
誘電体磁器組成物サンプルの作製
各サンプルは、以下の手順に従って作製した。
先ず、原料であるＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３及びＳｉＯ２を所定の配合比率となるように秤取し、これをボールミルにて１６時間混合した。混合後、１２０℃で２４時間乾燥し、直径６０ｍｍの円板状に成形した。成形時の成形圧力は、２００ｋｇｆ／ｃｍ２とした。
【００３９】
成形後、１１００℃で２時間、仮焼を行った。次いで、ボールミルにて１６時間の粉砕を行い、１２０℃で２４時間乾燥した。乾燥後、ポリビニルアルコールを１重量％加えて造粒し、直径１２ｍｍに成形した。この時の成形圧力は、２０００ｋｇｆ／ｃｍ２とした。
【００４０】
最後に１２５０℃〜１５００℃で本焼成を行い、誘電体磁器組成物サンプルを得た。
【００４１】
ＭｇＴｉＯ３＋Ｍｇ２ＳｉＯ４
先の誘電体磁器組成物サンプルの作製方法に従い、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比をｂとしたときに、ｂが０〜１（ただし、ａ＋ｂ＝１）となるように原料を配合し、１２５０℃〜１５００℃で本焼成を行って各種サンプルを作製した。
【００４２】
図２に、０．６ＭｇＴｉＯ３−０．４Ｍｇ２ＳｉＯ４（ａ＝０．６、ｂ＝０．４）なるサンプルのＸ線回折装置（ＸＲＤ）での測定結果を示す。このＸ線回折チャートでは、ＭｇＴｉＯ３に由来するピークとＭｇ２ＳｉＯ４に由来するピークとが観察され、作製したサンプルがＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４の混晶であることがわかる。
【００４３】
次に、作製した各サンプルについて、比誘電率εｒ及び温度係数τｆを日本工業規格「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」（ＪＩＳ  Ｒ  １６２７）に従って測定した。比誘電率εｒの測定結果を図３及び表１に示す。また温度係数τｆの測定結果を図４及び表２に示す。
【００４４】
【表１】
2004277226.tif 000003
【表２】
2004277226.tif 000004
【００４５】
図３及び表１から明らかなように、Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量に応じて、比誘電率εｒが次第に低下していることがわかる。一方、温度係数τｆについては、図４及び表２に示すように、Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量が変わっても、ほとんど変化していない。したがって、Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量を調整することで、他の特性（温度係数τｆ）に影響を与えることなく比誘電率εｒの制御が可能であると言える。また、特に、Ｍｇ２ＳｉＯ４のモル比ｂを０．５以上とすることで、比誘電率εｒ１２以下が実現されている。
【００４６】
さらに、作製した各サンプルについて、相対密度についても測定を行った。結果を図５及び表３に示す。図５及び表３から明らかなように、相対密度は、１３００℃のときに若干の低下が見られるが、それ以上の温度であればほとんど変わらない。また、１２００℃以下の焼成温度では所望の相対密度が得られなかった。したがって、Ｍｇ２ＳｉＯ４により比誘電率εｒを制御する場合には、焼成温度は１３００℃以上に設定することが好ましいと言える。
【００４７】
【表３】
2004277226.tif 000005
【００４８】
ＭｇＴｉＯ３＋ＣａＴｉＯ３
先の誘電体磁器組成物サンプルの作製方法に従い、ＭｇＴｉＯ３のモル比をａ、ＣａＴｉＯ３のモル比をｃとしたときに、ｃが０〜０．０９（ただし、ａ＋ｃ＝１）となるように原料を配合し、１３００℃で本焼成を行って各種サンプルを作製した。
【００４９】
図６に、０．９１ＭｇＴｉＯ３−０．０９ＣａＴｉＯ３（ａ＝０．９１、ｃ＝０．０９）なるサンプルのＸ線回折装置（ＸＲＤ）での測定結果を示す。このＸ線回折チャートでは、ＭｇＴｉＯ３に由来するピークとＣａＴｉＯ３に由来するピークとが観察され、作製したサンプルがＭｇＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３の混晶であることがわかる。
【００５０】
次に、作製した各サンプルについて、比誘電率εｒ及び温度係数τｆを日本工業規格「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」（ＪＩＳ  Ｒ  １６２７）に従って測定した。比誘電率εｒの測定結果を図７及び表４に示す。また温度係数τｆの測定結果を図８及び表５に示す。
【００５１】
【表４】
2004277226.tif 000006
【表５】
2004277226.tif 000007
【００５２】
図８及び表５から明らかなように、ＣａＴｉＯ３の含有量に比例して、温度係数τｆが次第に変化していることがわかる。ＣａＴｉＯ３のモル比ｃが０．０６付近のときに温度係数τｆがほぼゼロになり、これよりもＣａＴｉＯ３の割合が少ないとマイナス側に、多いとプラス側にシフトしている。一方、比誘電率εｒについては、図７及び表４に示すように、ＣａＴｉＯ３の含有量が変わっても、さほど変化していない。したがって、ＣａＴｉＯ３の含有量を調整することで、温度係数τｆを独立に制御可能であると言える。特に、ＣａＴｉＯ３のモル比ｃを０．０３〜０．０８とすることで、温度係数τｆを±３０ｐｐｍ／Ｋの範囲で制御可能である。
【００５３】
さらに、作製した各サンプルについて、相対密度についても測定を行った。結果を図９及び表６に示す。図９や表６からも明らかなように、相対密度については、１２５０℃以上であれば問題ないレベルである。したがって、ＣａＴｉＯ３により温度係数τｆを制御する場合には、焼成温度は１２５０℃以上に設定することが好ましいと言える。
【００５４】
【表６】
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【００５５】
ＭｇＴｉＯ３＋Ｍｇ２ＳｉＯ４＋ＣａＴｉＯ３
先の誘電体磁器組成物サンプルの作製方法に従い、ＭｇＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、及びＣａＴｉＯ３を含むサンプルを作製した。
【００５６】
図１０に、０．２２７５ＭｇＴｉＯ３−０．６８２５Ｍｇ２ＳｉＯ４−０．０９ＣａＴｉＯ３（ａ＝０．２２７５、ｂ＝０．６８２５、ｃ＝０．０９）なるサンプルのＸ線回折装置（ＸＲＤ）での測定結果を示す。このＸ線回折チャートでは、ＭｇＴｉＯ３に由来するピークとＭｇ２ＳｉＯ４に由来するピーク、ＣａＴｉＯ３に由来するピークが観察され、作製したサンプルがＭｇＴｉＯ３とＭｇ２ＳｉＯ４とＣａＴｉＯ３の混晶であることがわかる。
【００５７】
組成については、先ず、ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＣａＴｉＯ３を０．０５モル（ｃ＝０．０５）に固定し、Ｍｇ２ＳｉＯ４置換量を変えて各種サンプルを作製した。この場合の比誘電率εｒの測定結果を図１１及び表７に、温度係数τｆの測定結果を図１２及び表８に、相対密度の測定結果を図１３及び表９に示す。
【００５８】
【表７】
2004277226.tif 000009
【表８】
2004277226.tif 000010
【表９】
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【００５９】
また、ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＭｇＴｉＯ３：Ｍｇ２ＳｉＯ４を１：３に固定し、ＣａＴｉＯ３置換量を変えて各種サンプルを作製した。この場合の比誘電率εｒの測定結果を図１４及び表１０に、温度係数τｆの測定結果を図１５及び表１１に、相対密度の測定結果を図１６及び表１２に示す。
【００６０】
【表１０】
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【表１１】
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【表１２】
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【００６１】
これら図面及び表から明らかなように、３元系においても、Ｍｇ２ＳｉＯ４の含有量を調整することで比誘電率εｒの制御が可能であり、ＣａＴｉＯ３の含有量を調整することで温度係数τｆの制御が可能である。そして、例えば比誘電率εｒ＝１０、温度係数τｆ＝０を目標として、前記０．２２７５ＭｇＴｉＯ３−０．６８２５Ｍｇ２ＳｉＯ４−０．０９ＣａＴｉＯ３なる組成において、比誘電率εｒ＝１０．８６、温度係数τｆ＝−２．７ｐｐｍ／Ｋが得られた。
【００６２】
また、作製した各サンプルについて、相対密度についても検討したところ、図１３及び表９や図１６及び表１２から、焼成温度１３００℃以上で良好な結果が得られることがわかった。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、比誘電率εｒや温度係数τｆを制御することができ、準ミリ波及びミリ波領域に適した比誘電率εｒを有し、温度係数τｆがゼロ近傍に制御された誘電体磁器組成物を提供することが可能である。
【００６４】
また、本発明によれば、前記誘電体磁器組成物を誘電体材料として用いることで、準ミリ波及びミリ波領域で使用可能な誘電体共振器を提供することが可能である。この誘電体共振器においては、誘電体磁器組成物が適度な比誘電率εｒを有することから、寸法公差が緩和され、作製に際してその設計が容易である。また、周囲の部品等の温度係数に合わせて温度係数τｆを制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体磁器組成物の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】０．６ＭｇＴｉＯ３−０．４Ｍｇ２ＳｉＯ４のＸ線回折チャートである。
【図３】ＭｇＴｉＯ３＋Ｍｇ２ＳｉＯ４系におけるＭｇ２ＳｉＯ４含有量と比誘電率εｒの関係を示す特性図である。
【図４】ＭｇＴｉＯ３＋Ｍｇ２ＳｉＯ４系におけるＭｇ２ＳｉＯ４含有量と温度係数τｆの関係を示す特性図である。
【図５】ＭｇＴｉＯ３＋Ｍｇ２ＳｉＯ４系における焼成温度と相対密度の関係を示す特性図である。
【図６】０．９１ＭｇＴｉＯ３−０．０９ＣａＴｉＯ３のＸ線回折チャートである。
【図７】ＭｇＴｉＯ３＋ＣａＴｉＯ３系におけるＣａＴｉＯ３含有量と比誘電率εｒの関係を示す特性図である。
【図８】ＭｇＴｉＯ３＋ＣａＴｉＯ３系におけるＣａＴｉＯ３含有量と温度係数τｆの関係を示す特性図である。
【図９】ＭｇＴｉＯ３＋ＣａＴｉＯ３系における焼成温度と相対密度の関係を示す特性図である。
【図１０】０．２２７５ＭｇＴｉＯ３−０．６８２５Ｍｇ２ＳｉＯ４−０．０９ＣａＴｉＯ３のＸ線回折チャートである。
【図１１】ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＣａＴｉＯ３を０．０５モルに固定し、Ｍｇ２ＳｉＯ４置換量を変えたときの比誘電率εｒの測定結果を示す特性図である。
【図１２】ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＣａＴｉＯ３を０．０５モルに固定し、Ｍｇ２ＳｉＯ４置換量を変えたときの温度係数τｆの測定結果を示す特性図である。
【図１３】ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＣａＴｉＯ３を０．０５モルに固定し、Ｍｇ２ＳｉＯ４置換量を変えたときの相対密度の測定結果を示す特性図である。
【図１４】ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＭｇＴｉＯ３：Ｍｇ２ＳｉＯ４を１：３に固定し、ＣａＴｉＯ３置換量を変えたときの比誘電率εｒの測定結果を示す特性図である。
【図１５】ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＭｇＴｉＯ３：Ｍｇ２ＳｉＯ４を１：３に固定し、ＣａＴｉＯ３置換量を変えたときの温度係数τｆの測定結果を示す特性図である。
【図１６】ＭｇＴｉＯ３−Ｍｇ２ＳｉＯ４−ＣａＴｉＯ３系において、ＭｇＴｉＯ３：Ｍｇ２ＳｉＯ４を１：３に固定し、ＣａＴｉＯ３置換量を変えたときの相対密度の測定結果を示す特性図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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