(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式、ａＡｌ2Ｏ3−ｂＺｒＯ2−ｃＴｉＯ2−ｄＳｎＯ2（式中、０．４０６８＜ａ＜０．９５５０、０＜ｂ＜０．１４８３、０．０２２５＜ｃ＜０．３２６３、０．０２０３＜ｄ＜０．１１８６、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。）で表されるアルミニウム、ジルコニウム、チタン、スズ及び酸素からなる組成物を主成分とする高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項２】
副成分としてＴａ2Ｏ5を含有し、前記主成分に対するＴａ2Ｏ5の重量比ｅが０＜ｅ＜０．０５であることを特徴とする請求項１記載の高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項３】
副成分としてＮｉＯを含有し、前記主成分に対するＮｉＯの重量比ｆが０＜ｆ＜０．０５であることを特徴とする請求項１又は２記載の高周波用誘電体磁器組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比誘電率εrが１０〜２０で、高周波領域での誘電損失ｔａｎδが小さく、さらに共振周波数ｆ0の温度係数τfの調整が容易に実現できる高周波用誘電体磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信網の急激な発展に伴い、通信に使用する周波数が拡大すると同時に、マイクロ波領域やミリ波領域の高周波領域に及んでいる。一方、マイクロ波回路やミリ波回路の大きさは、比誘電率εrが大きくなるほど小型化が可能である。しかし、比誘電率εrが大き過ぎると、マイクロ波領域以上の高周波領域に関しては、加工精度が低下するため、比較的比誘電率εrが小さい材料が必要となる。
【０００３】
この種の誘電体磁器組成物として、ＢａＯ−ＭｇＯ−ＷＯ3系材料（特開平６−２３６７０８号公報）、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2−Ｔａ2Ｏ5系材料（特開平９−５２７６０号公報）などが提案されている。しかし、高周波用としてはいまだ特性が不充分であり、さらに優れた特性を有する誘電体磁器組成物が求められている。また、量産性の点から、焼成温度などが多少の変動に対しても特性のばらつきの小さい誘電体磁器組成物が求められている。
【０００４】
一方、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は、測定周波数１０ＧＨｚで比誘電率εrが９．８、ｔａｎδが３〜５×１０-5と良好な誘電特性を示すが、共振周波数の温度係数τfが−５５ｐｐｍ／℃であるため、用途が制限されている。また、Ａｌ2Ｏ3は焼結温度が１６００℃以上と高く、焼結工程のコストが高くなるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、比誘電率εrが１０〜２０で、ｔａｎδも小さく、さらに共振周波数ｆ0の温度係数τfの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下で調整が容易に実現でき、特性のばらつきの少ない高周波用誘電体磁器組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、組成式、ａＡｌ2Ｏ3−ｂＺｒＯ2−ｃＴｉＯ2−ｄＳｎＯ2（式中、０．４０６８＜ａ＜０．９５５０、０＜ｂ＜０．１４８３、０．０２２５＜ｃ＜０．３２６３、０．０２０３＜ｄ＜０．１１８６、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。）で表されるアルミニウム、ジルコニウム、チタン、スズ及び酸素からなる組成物を主成分とする高周波用誘電体磁器組成物に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における組成の限定理由を説明する。組成式、ａＡｌ2Ｏ3−ｂＺｒＯ2−ｃＴｉＯ2−ｄＳｎＯ2で表されるアルミニウム、ジルコニウム、チタン、スズ及び酸素からなる組成物を主成分とする高周波用誘電体磁器組成物において、ａが０．４０６８より小さいと誘電体のｔａｎδが増加し、０．９５５０を越えると共振周波数ｆ0の温度係数τfの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり好ましくない。また、Ｚｒを含有させるとｔａｎδが小さくなると共に、焼成温度の変動に対してｔａｎδの特性のばらつきが小さくなる。しかし、ｂが０．１４８３を越えるとｔａｎδが増加するので好ましくない。また、ｃが０．０２２５より小さいと共振周波数ｆ0の温度係数τfの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり、０．３２６３を越えるとｔａｎδが著しく増加するので好ましくない。また、ｄが０．０２０３より小さいと共振周波数ｆ0の温度係数τfの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり、０．１１８６を越えるとｔａｎδが著しく増加するので好ましくない。
【０００８】
また、本発明において、好適な誘電特性を得るために副成分としてＴａ2Ｏ5及び／又はＮｉＯを含有させることが好ましい。Ｔａ2Ｏ5の含有量は、過度に大きいとｔａｎδが増加するので、前記主成分に対するＴａ2Ｏ5の重量比ｅが０＜ｅ＜０．０５とするのが好ましい。また、ＮｉＯの含有量は、過度に大きいとｔａｎδが増加するので、前記主成分に対するＴａ2Ｏ5の重量比ｆが０＜ｆ＜０．０５とするのが好ましい。特に、Ｔａ2Ｏ5とＮｉＯとを併用することにより、特性のばらつきが小さくなると共に、さらに小さいｔａｎδを有する高周波用誘電体磁器組成物を得ることができる。
【０００９】
本発明の高周波用誘電体磁器組成物の好適な製造方法の一例を次に示す。酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、及び副成分である酸化タンタル及び酸化ニッケルから構成される出発原料を所定量ずつ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコールを除去した後、粉砕する。続いて、このようにして得られた粉末にポリビニルアルコールの如き有機バインダーを混合して均質にし、乾燥、粉砕、加圧成形（圧力１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2程度）する。得られた成型物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて１４００〜１６００℃で焼成することにより上記組成式で表される誘電体磁器組成物が得られる。
【００１０】
このようにして得られた誘電体磁器組成物は、必要により適当な形状、及びサイズに加工、あるいはドクターブレード法等によるシート成形、及びシートと電極による積層化することにより、誘電体共振器、誘電体基板、積層素子等の材料として利用できる。
【００１１】
なお、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、スズ、タンタル、ニッケルの原料としては、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＮｉＯの他に、焼成時に酸化物となる硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、塩化物、有機金属化合物等を使用することができる。
【００１２】
【実施例】
実施例１
主成分としてＡｌ2Ｏ3を０．６７６２モル、ＺｒＯ2を０．０８１０モル、ＴｉＯ2を０．１７８１モル、ＳｎＯ2を０．０６４８モル、副成分としてＴａ2Ｏ5を主成分に対する重量比で０．０２、及び副成分としてＮｉＯを主成分に対する重量比で０．０２で構成される原料粉をエタノール、ＺｒＯ2ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した。溶液を脱媒後、粉砕した。引き続き、この粉砕物に適量のポリビニルアルコール溶液を加えて乾燥後、直径１１ｍｍ、厚み６ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気下において、1５２５℃で４時間焼成した。
【００１３】
こうして得られた実施例１の磁器組成物を直径９．５ｍｍ、厚み４ｍｍの大きさに加工した後、誘電共振法によって測定し、共振周波数８〜１０ＧＨｚにおける誘電損失ｔａｎδ、比誘電率εr、及び共振周波数の温度係数τfを求めた。その結果を表２に示す。比誘電率εrが１０〜２０で、共振周波数８〜１０ＧＨｚにおける誘電損失ｔａｎδが２．８×１０-5と非常に小さく、共振周波数の温度係数τfの絶対値が２０ｐｐｍ／℃程度の優れた特性の誘電体を得ることができた。
得られた誘電体磁器組成物についてＸ線回折を行ったところ、主としてα−Ａｌ2Ｏ3とＺｒ0.75Ｔｉ0.75Ｓｎ0.5Ｏ4が生成していることがわかった。図１にそのＸ線回折図を示す。
【００１４】
実施例２〜５
主成分としてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、及び副成分としてＴａ2Ｏ5、ＮｉＯを表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、１５２５℃、４時間の焼成条件で誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００１５】
実施例６ａ〜６ｇ
主成分としてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、及び副成分としてＴａ2Ｏ5、ＮｉＯを表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表２に記載の焼成温度で４時間の焼成条件で誘電体セラミックスを作成し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。この結果から、焼成温度の変動に対してもｔａｎδのばらつきは小さく、安定して製造できることがわかる。
【００１６】
実施例７〜１１
副成分を添加せず、主成分としてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2を表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、１５２５℃、４時間の焼成条件で誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００１７】
比較例１〜２
主成分としてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、及び副成分としてＴａ2Ｏ5、ＮｉＯを表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表２に記載の焼成温度で４時間の焼成条件で誘電体セラミックスを作成し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。本発明の範囲外の組成では、誘電損失ｔａｎδまたは共振周波数の温度係数τfの絶対値が大きくなり好ましくない。
【００１８】
比較例３ａ〜３ｅ
主成分としてＺｒＯ2を含有せず、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、及び副成分としてＴａ2Ｏ5、ＮｉＯを表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表２に記載の焼成温度で４時間の焼成条件で誘電体セラミックスを作成し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。この結果から、ＺｒＯ2を含有しない系では、焼成温度の変動に対してもｔａｎδのばらつきが大きくなることがわかる。
【００１９】
【表１】
0003948244.tif 000002
【００２０】
【表２】
0003948244.tif 000003
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、比誘電率εrが１０〜２０で、高周波数領域での誘電損失ｔａｎδが小さくかつ焼成温度の変動に対してもばらつきが少なく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τfの調整が容易に実現できる高周波用誘電体磁器組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体磁器組成物のＸ線回折図である。
【図１】
0003948244.tif 000004