(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素（Ｌｎ），Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｍ（Ｍ：Ｎｂ及びＴａのうちの少なくとも１種）及びＴｉを含み、
組成式：（１−ｙ）ｘＣａＴｉaＯ1+2a−（１−ｙ）（１−ｘ）Ｃａ（Ｍｇ1/3Ｍ2/3）bＯ1+2b−ｙＬｎＡｌcＯ(3+3c)/2（但し、ｘ，ｙはモル比）で表わされる組成を有し、α＝（１−ｙ）ｘとしたとき、
ｘ，ｙ，α，ａ，ｂ及びｃが、
０．５５０≦ｘ≦０．７９０
０．０８０≦ｙ≦０．１８０
α≦０．６５０
０．９１０≦ａ≦１．１００
０．９００≦ｂ≦１．１００
０．９００≦ｃ≦１．１００
の範囲内にあり、
ぺロブスカイト型結晶相を主結晶とすることを特徴とする、高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記αがα≦０．６００の範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記希土類元素（Ｌｎ）は、Ｎｄ，Ｙ，Ｌａ，Ｓｍ及びＰｒのうちの少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１または２に記載の高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項４】
前記希土類元素（Ｌｎ）は、Ｎｄ及びＬａのうちの少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１または２に記載の高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項５】
誘電体磁器が入出力端子に電磁界結合して作動する、誘電体共振器において、前記誘電体磁器は、請求項１から４のいずれかに記載の高周波用誘電体磁器組成物からなることを特徴とする、誘電体共振器。
【請求項６】
請求項５に記載の誘電体共振器に外部結合手段を含んでなることを特徴とする、誘電体フィルタ。
【請求項７】
少なくとも２つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力接続手段と、前記誘電体フィルタに共通に接続されるアンテナ接続手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、前記誘電体フィルタの少なくとも１つが請求項６に記載の誘電体フィルタであることを特徴とする、誘電体デュプレクサ。
【請求項８】
請求項７に記載の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも１つの入出力接続手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続手段と異なる少なくとも１つの入出力接続手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続手段に接続されるアンテナとを含んでなることを特徴とする、通信機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用誘電体磁器組成物、並びにそれを用いた誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ及び通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、携帯電話、パーソナル無線機、衛星放送受信機などのように、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電子機器に搭載される誘電体共振器や誘電体フィルタや回路基板材料として、誘電体磁器が広く用いられている。
【０００３】
このような高周波用誘電体磁器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として比誘電率（εr）が大きいこと、（２）誘電損失が小さい、すなわちＱ値が大きいこと、（３）共振周波数の温度安定性が優れている、すなわち共振周波数の温度係数（τｆ）が０（ｐｐｍ／℃）付近であること、などが挙げられる。
【０００４】
従来、この種の誘電体磁器組成物としては、たとえば、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3系（特公昭５８−２５０６８号公報）、Ｂａ（Ｓｎ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3系（特公平３−３４１６４号公報）、（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ4系（特公平４−５９２６７号公報）、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20（特開昭６１−１０８０６号公報）などの誘電体磁器組成物が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3系やＢａ（Ｓｎ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3系の材料は、Ｑ値は１５００００〜３０００００（１ＧＨｚにおいて）と非常に大きいが、比誘電率（εr）が２４〜３０と比較的小さい。
【０００６】
一方、（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ4系やＢａ2Ｔｉ9Ｏ20系の材料は、比誘電率（εr）が３７〜４０と比較的大きく、Ｑ値も５００００〜６００００（１ＧＨｚにおいて）と大きい値を示すが、たとえば４０を越える、より大きな比誘電率（εr）を実現するのは困難である。
【０００７】
近年、電子機器の低損失化や小型化の要求が強まり、これに伴って、誘電体材料に関しても、さらに優れた誘電特性、特に、大きい比誘電率（εr）と大きいＱ値を併せ持つ材料の開発に対する要求が強くなってきているが、このような要求に対して十分に応えることができていないのが現状である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、比誘電率（εr）が４０〜６０と大きく、Ｑ値が３００００（１ＧＨｚにおいて）以上と大きく、しかも、共振周波数の温度係数（τｆ）を０±３０（ｐｐｍ／℃）以内に制御できる、高周波用誘電体磁器組成物を提供することにある。また、それを用いた誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ及び通信機装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、希土類元素（Ｌｎ）、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍ（Ｍ：Ｎｂ及びＴａのうちの少なくとも１種）及びＴｉを含み、組成式：（１−ｙ）ｘＣａＴｉaＯ1+2a−（１−ｙ）（１−ｘ）Ｃａ（Ｍｇ1/3Ｍ2/3）bＯ1+2b−ｙＬｎＡｌcＯ(3+3c)/2（但し、ｘ、ｙはモル比）で表わされる組成を有し、α＝（１−ｙ）ｘとしたとき、ｘ、ｙ、α、ａ、ｂ及びｃが、０．５５０≦ｘ≦０．７９０、０．０８０≦ｙ≦０．１８０、α≦０．６５０、０．９１０≦ａ≦１．１００、０．９００≦ｂ≦１．１００、０．９００≦ｃ≦１．１００の範囲内にあり、ペロブスカイト型結晶相を主結晶とすることを特徴とする。
【００１０】
そして、前記αは、α≦０．６００の範囲内にあることがより好ましい。
【００１１】
また、前記希土類元素（Ｌｎ）は、Ｎｄ，Ｙ，Ｌａ，Ｓｍ及びＰｒのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
【００１２】
また、前記希土類元素（Ｌｎ）は、Ｎｄ及びＬａのうちの少なくとも１種であることがより好ましい。
【００１３】
また、本発明の誘電体共振器は、誘電体磁器が入出力端子に電磁界結合して作動する、誘電体共振器において、前記誘電体磁器は、上述の高周波用誘電体磁器組成物からなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の誘電体フィルタは、上述の誘電体共振器に外部結合手段を含んでなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の誘電体デュプレクサは、少なくとも２つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力接続手段と、前記誘電体フィルタに共通に接続されるアンテナ接続手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、前記誘電体フィルタの少なくとも１つが上述の誘電体フィルタであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の通信機装置は、上述の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも１つの入出力接続手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続手段と異なる少なくとも１つの入出力接続手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続手段に接続されるアンテナとを含んでなることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による誘電体共振器１の基本的構造を図解的に示す断面図である。
【００１８】
図１を参照して、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、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物で構成される。
【００１９】
なお、図１にはＴＥ０１δモードの誘電体共振器を示したが、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は他のＴＥモードやＴＭモード、ＴＥＭモードなどの誘電体共振器にも同様に用いることができる。
【００２０】
図２は、本発明の通信機装置の一例を示すブロック図である。この通信機装置１０は、誘電体デュプレクサ１２、送信用回路１４、受信用回路１６およびアンテナ１８を含む。送信用回路１４は、誘電体デュプレクサ１２の入力接続手段２０に接続され、受信用回路１６は、誘電体デュプレクサ１２の出力接続手段２２に接続される。また、アンテナ１８は、誘電体デュプレクサ１２のアンテナ接続手段２４に接続される。この誘電体デュプレクサ１２は、２つの誘電体フィルタ２６、２８を含む。誘電体フィルタ２６、２８は、本発明の誘電体共振器に外部結合手段を接続してなるものである。この実施例では、たとえば、誘電体共振器１の入出力端子にそれぞれ外部結合手段３０を接続して形成される。そして、一方の誘電体フィルタ２６は入力接続手段２０と他方の誘電体フィルタ２８との間に接続され、他方の誘電体フィルタ２８は、一方の誘電体フィルタ２６と出力接続手段２２との間に接続される。
【００２１】
本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物は、前述したように、希土類元素（Ｌｎ）、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍ（Ｍ：ＮｂおよびＴａのうちの少なくとも１種）及びＴｉを含み、組成式：（１−ｙ）ｘＣａＴｉaＯ1+2a−（１−ｙ）（１−ｘ）Ｃａ（Ｍｇ1/3Ｍ2/3）bＯ1+2b−ｙＬｎＡｌcＯ(3+3c)/2（但し、ｘ、ｙはモル比）で表わされる組成を有し、α＝（１−ｙ）ｘとしたとき、ｘ、ｙ、α、ａ、ｂ及びｃの各々については、次のような範囲内にある。
【００２２】
まず、ｘについては、０．５５０≦ｘ≦０．７９０の範囲内にある。ｘ＜０．５５０の場合は、Ｑ値が３００００より小さくなり、また、ｘ＞０．７９０の場合は、共振周波数の温度係数（τｆ）が＋３０（ｐｐｍ／℃）よりも大きくなるためである。
【００２３】
ｙについては、０．０８０≦ｙ≦０．１８０の範囲内にある。ｙ＜０．０８０の場合や、ｙ＞０．１８０の場合は、Ｑ値が３００００よりも小さくなるためである。
【００２４】
α＝（１−ｙ）ｘについては、α≦０．６５０の範囲内にある。α＞０．６５０の場合には、共振周波数の温度係数（τｆ）が＋３０（ｐｐｍ／℃）より大きくなるためである。なお、α≦０．６００とすることにより、共振周波数の温度係数（τｆ）が＋２０（ｐｐｍ／℃）以下の特性を得ることができるのでより好ましい。
【００２５】
ａについては、０．９１０≦ａ≦１．１００の範囲内にある。ａ＜０．９１０や、ａ＞１．１００の場合は、Ｑ値が３００００より小さくなるためである。
【００２６】
ｂについては、０．９００≦ｂ≦１．１００の範囲内にある。ｂ＜０．９００や、ｂ＞１．１００の場合は、Ｑ値が３００００より小さくなるためである。
【００２７】
ｃについては、０．９００≦ｃ≦１．１００の範囲内にある。ｃ＜０．９００や、ｃ＞１．１００の場合は、Ｑ値が３００００より小さくなるためである。
【００２８】
また、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物において、希土類元素（Ｌｎ）としては、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、ＳｍまたはＰｒを用いることが好ましいが、これらの中で、ＮｄまたはＬａを用いることがより好ましい。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明をより具体的な実施例に基づき説明する。
【００３０】
（実施例１）
出発原料として、高純度の希土類酸化物（Ｎｄ2Ｏ3など）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化チタン（ＴｉＯ2）を準備した。
【００３１】
次に、表１に示す組成式：（１−ｙ）ｘＣａＴｉaＯ1+2a−（１−ｙ）（１−ｘ）Ｃａ（Ｍｇ1/3Ｍ2/3）bＯ1+2b−ｙＮｄＡｌcＯ(3+3c)/2（ただし、ｘ、ｙはモル比）で表わされる組成物が得られるように、これら原料を調合した。また、表２に示す組成式：０．５４ＣａＴｉＯ3−０．３６Ｃａ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−０．１０ＬｎＡｌＯ3で表わされる組成物が得られるように、これら原料を調合した。
【００３２】
【表１】
0004839496.tif 000002
【００３３】
【表２】
0004839496.tif 000003
【００３４】
なお、表２に示した試料３７〜５２は、表１の組成式中のＮｄの代わりに、表２の「希土類元素」の欄に示した種々の希土類元素としたもので、表１中の試料１３に対応する組成を有している。
【００３５】
次に、これら調合済み原料の粉末を、ボールミルを用いて１６時間湿式混合した後、脱水、乾燥し、その後、１１００〜１３００℃で３時間仮焼し、この仮焼粉末に適量のバインダを加えて、再度、ボールミルを用いて１６時間湿式粉砕することにより、調製粉末を得た。
【００３６】
次に、この調製粉末を１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で円板状にプレス成形した後、１４００〜１６００℃の温度で４〜２４時間大気中で焼成し、直径１０ｍｍ、厚み５ｍｍのペロブスカイト型結晶相を主結晶とする磁器を得た。
【００３７】
得られた磁器について、測定周波数６〜８ＧＨｚにおける比誘電率（εr）、及びＱ値を両端短絡型誘電体共振器法で測定し、Ｑ×ｆ＝一定則に従って、１ＧＨｚのＱ値に換算した。また、ＴＥ０１δモード共振器周波数から、共振周波数の２５℃〜５５℃間の温度係数（τｆ）を測定した。これらの結果を、表１及び表２に示す。なお、表1において、試料番号に＊を付したものは、本発明の範囲外のものである。
【００３８】
表１および表２から明らかなように、本発明の範囲内にある試料によれば、マイクロ波帯において比誘電率（εr）を大きな値に保ちながら大きいＱ値を得ることができる。
【００３９】
ここで、表１を主として参照しながら、本発明の組成式：（１−ｙ）ｘＣａＴｉaＯ1+2a−（１−ｙ）（１−ｘ）Ｃａ（Ｍｇ1/3Ｍ2/3）bＯ1+2b−ｙＬｎＡｌcＯ(3+3c)/2（ただし、ｘ、ｙはモル比）で表わされる組成物の範囲限定をした理由を以下に説明する。
【００４０】
まず、ｘについて、０．５５０≦ｘ≦０．７９０としたのは、ｘ＜０．５５０の場合には、試料番号１１，１５のように、Ｑ値が３００００より小さくなるからである。また、ｘ＞０．７９０の場合には、試料番号７のように、共振周波数の温度係数（τｆ）が＋３０（ｐｐｍ／℃）よりも大きくなるからである。
【００４１】
ｙについて、０．０８０≦ｙ≦０．１８０としたのは、ｙ＜０．０８０の場合には、試料番号１７，１８のように、Ｑ値が３００００よりも小さくなるからである。また、ｙ＞０．１８０の場合には、試料番号１，２，３のように、Ｑ値が３００００よりも小さくなるからである。
【００４２】
α＝（１−ｙ）ｘについて、α≦０．６５０としたのは、α＞０．６５０の場合には、試料番号１４のように、共振周波数の温度係数（τｆ）が＋３０ｐｐｍ／℃より大きくなるからである。なお、α≦０．６００とすることにより、共振周波数の温度係数（τｆ）が＋２０（ｐｐｍ／℃）以下の特性を得ることができるのでより好ましい。
【００４３】
ａについて、０．９１０≦ａ≦１．１００としたのは、ａ＜０．９１０の場合には、試料番号１９のように、Ｑ値が３００００より小さくなるからである。また、ａ＞１．１００の場合には、試料番号２２のように、同じくＱ値が３００００より小さくなるからである。
【００４４】
ｂについて、０．９００≦ｂ≦１．１００としたのは、ｂ＜０．９００の場合には、試料番号２３のように、Ｑ値が３００００より小さくなるからである。また、ｂ＞１．１００の場合には、試料番号２６のように、同じくＱ値が３００００より小さくなるからである。
【００４５】
ｃについて、０．９００≦ｃ≦１．１００としたのは、ｃ＜０．９００の場合には、試料番号２７のように、Ｑ値が３００００より小さくなるからである。また、ｃ＞１．１００の場合には、試料番号３０のように、同じくＱ値が３００００より小さくなるからである。
【００４６】
また、表１の試料番号１３、表２の試料番号３７〜５２の比較から明らかなように、希土類元素（Ｌｎ）としては、ＮｄおよびＬａのうちの少なくとも１種を用いることにより、より大きな比誘電率（εr）とＱ値を得ることができる。
【００４７】
なお、本発明の高周波用誘電体磁器組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で微量の添加物を加えることができる。たとえば、ＳｉＯ2、ＭｎＣＯ3、Ｂ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｐｂ3Ｏ4、Ｂｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5、ＷＯ3などを０．０１〜１．０ｗｔ％添加することにより、特性の劣化を抑えながら、焼成温度を２０〜３０℃低下させることができる。その他にも、ＢａＣＯ3、Ｓｂ2Ｏ3などを１〜３ｗｔ％添加することで、比誘電率（εr）と温度特性の微調整が可能となり、優れた誘電体磁器を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、比誘電率（εr）が４０〜６０と大きく、Ｑ値が３００００（１ＧＨｚにおいて）以上と大きく、しかも、共振周波数の温度係数（τｆ）を０±３０（ｐｐｍ／℃）以内に制御できる、高周波用誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００４９】
したがって、このような組成を有する誘電体磁器を用いて、誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ、及び通信機装置を作製することにより、それぞれ良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による誘電体共振器を図解的に示す断面図である。
【図２】本発明の通信機装置一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    誘電体共振器
２    金属ケース
４    誘電体磁器
５    入力端子
６    出力端子
１０  通信機装置
１２  誘電体デュプレクサ
１４  送信用回路
１６  受信用回路
１８  アンテナ
２０  入力接続手段
２２  出力接続手段
２４  アンテナ接続手段
２６、２８  誘電体フィルタ
３０  外部結合手段
【図１】
0004839496.tif 000004
【図２】
0004839496.tif 000005