(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式：
（１−ｘ）（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3）Ｏ2−ｘＺｒＯ2
（式中、ｘは０＜ｘ≦０．２である）
で示される高周波用誘電体セラミック組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、大きな品質係数（Ｑ値）と誘電率とを有し、かつ共振周波数の温度係数に優れた高周波用誘電体セラミック組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線電話機、自動車電話機などの移動通信、衛星放送、衛星通信等に使用される周波数帯域が３００MHzから３００GHzであるマイクロ波を用いた通信システムが著しく発展している。このようなニューメディアの実用化のために、共振器、帯域通過（または阻止）フィルタ、デュプレックサー及びマイクロ波集積回路（ＭＩＣ）等への高周波用誘電体セラミックスの応用が大きく増加している。
【０００３】
誘電体内におけるマイクロ波の波長は、誘電率の１／２乗と周波数に反比例するので、部品を小型化するためには誘電率と使用周波数とが大きくなければならない。一般的に、誘電率（εr）と品質係数（Ｑ）値は反比例の関係にある。２GHz以上の高周波では部品のサイズを十分小さくする必要があり、誘電率が大きい誘電素材よりは、品質係数が大きな誘電体素材、すなわち、優れた選択性と帯域幅を有する誘電素材が求められている。
【０００４】
現在、８００MHz帯域のセルラー用フィルタ類には誘電率９０領域、１．９GHz帯域のＰＣＳ用フィルタ類には誘電率３８領域の誘電体素材が用いられている。今後、ＷＬＬ及びＩＭＴ２０００、ＵＭＴＳ等の用途で使用周波数がさらに高周波化されるにつれて、大きな品質係数値を有し、誘電率が２０領域である素材が利用されることが予測される。このため、現在、各種共振器、基地局用フィルタ、アンテナ等に活発に利用されている。
【０００５】
これまで開発された大きな品質係数を有する代表的な誘電体として、ＭｇＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3系が挙げられる。このようなタイプの誘電体は、Ｑ・ｆ0値が５６，０００GHz、誘電率が２１、共振周波数の温度係数が０ppm／℃であり、焼結温度は約１，４００℃である〔K. Wakino, Ferroelectrics, 91, 69(1989)〕。Ｑ・ｆ0値５６，０００GHzは、現在、一部の移動通信用部品として適用が可能であるが、今後３〜４GHzの第３世代の移動通信用素材に使用するためには、周波数の選択度に多少問題がある。このため、さらに大きなＱ値を有する素材が求められる。
【０００６】
他の大きな品質係数を有する誘電体として、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ3系が挙げられる。この誘電体は、Ｑ・ｆ0値が１５０，０００GHz、誘電率が３０、共振周波数の温度係数が１ppm／℃であり、焼結温度は約１，６００℃である〔S. B. Desu, J. Am. Ceram. Soc., 68,546(1985)〕。この組成物は優れた品質係数値を有しているが、焼結温度が非常に高く、このような高品質係数を得るためには高温で長時間、たとえば１０時間以上の熱処理を行い、Ｂ位の規則化を達成しなければならないという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記の従来の問題点を解決することにあり、１００，０００GHz以上の大きなＱ・ｆ0値を有し、かつ高温で長時間熱処理してＢ位の規則化を達成することを必要とせずに大きな品質係数値が得られ、また大きな誘電率、安定した共振周波数の温度係数を有するマイクロ波用誘電体組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高温で長時間の熱処理をすることなく、大きな品質係数（小さな誘電損失）を有し、大きな誘電率、安定した共振周波数の温度係数を有するマイクロ波用誘電体組成物に関する。
【０００９】
このような本発明の目的は、次の組成式：
（１−ｘ）（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3）Ｏ2−ｘＺｒＯ2
（式中、ｘは０＜ｘ≦０．２である）
を有する誘電体セラミック組成物を提供することにより達成される。
【００１０】
本発明による誘電体組成物は、誘電率が２１．４〜２８．９であり、Ｑ・ｆ0が６５，０００〜１８０，４００GHzであり、共振周波数の温度係数（ＴＣＦ）が−５８．５〜＋５３．１ppm／℃である。組成を変化させることにより、ＴＣＦを０ppm／℃に調節することが可能であり、高周波用誘電体セラミックス部品に用いる材料として利用することができる。
【００１１】
本発明の誘電体セラミック組成物の特性は、（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3）Ｏ2とＺｒＯ2の組成比により変化する。
【００１２】
例えば、１，４５０℃で３時間焼結すると、ＺｒＯ2のモル分率が１モル％から２０モル％に増加することにより誘電率は２７．９から２１．４に徐々に減少する。Ｑ・ｆ0の値は、ＺｒＯ2が０モル％のとき６５，０００であるが、１モル％のとき、１６６，６００GHzに急激な増加を示した後、２０モル％まで１３０，０００GHzに徐々に減少する。また、共振周波数の温度係数は、ＺｒＯ2のモル分率が増加することにより５０．６から−５６．０ppm／℃に直線的に減少し、共振周波数の温度係数が調節できる。
【００１３】
１，５００℃で３時間焼結する場合は、ＺｒＯ2のモル分率が１モル％から８モル％に増加することにより誘電率は２８．９から２４．１に徐々に減少し、Ｑ・ｆ0の値は、ＺｒＯ2が０モル％のとき、９５，４００であるが、１モル％のとき１８０，４００GHzに急激な増加を示した後、８モル％まで１２４，７００GHzに徐々に減少する。また、共振周波数の温度係数は、ＺｒＯ2のモル分率が増加することにより５０．１から−２１．７ppm／℃に直線的に減少し、共振周波数の温度係数を容易に調節できる。
【００１４】
特に、ＺｒＯ2の含量が６．５モル％であり、１，４５０℃で３時間焼結する場合、誘電率が２５．７であり、Ｑ・ｆ0が１４３，０００GHzであり、共振周波数の温度係数が０ppm／℃である優れたマイクロ波用誘電体セラミック組成物が製造できる。
【００１５】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されるものではない。
【００１６】
＜実施例＞
下記表１の組成比で、純度９８％のＭｇＯと、純度９９％のＴａ2Ｏ5とＺｒＯ2とを混合し、１，２００℃の温度で４時間仮焼して粉砕した後、成形用結合剤としてＰＶＡ（polyvinyl alcohol）水溶液を添加し、直径１０mm、厚さ５〜６mmの円柱状試験片に加圧成形した。成形された試験片は、有機バインダーを除去するために６００℃の温度で１時間加熱処理した後、大気中で１４５０及び１５００℃の温度で３時間それぞれ焼結した。
【００１７】
焼結された試験片の両面を研磨紙（SiC paper）でよく研磨した後、導波管の中に入れて、誘電体共振法により誘電率、Ｑ値及び共振周波数の温度係数を測定した。この際、測定周波数は８．５〜９．８GHzであり、測定温度の範囲は２０〜８０℃であった。各試験片のマイクロ波誘電特性は表１に示す通りである。
【００１８】
【表１】
0003957623.tif 000002
【００１９】
【発明の効果】
既存の方法では、Ｂ位の規則化のため高温、たとえば１，５５０℃以上において、長時間、たとえば１０時間以上熱処理を必要としたが、本発明によると、より低温で短時間で焼結することにより、１４０，０００GHz以上の大きな品質係数値が容易に得られ、小型部品への適用が可能な誘電率と、安定した共振周波数の温度係数とを有する優れた特性のマイクロ波誘電体組成物が提供することができる。したがって、本発明のマイクロ波誘電体組成物は、現在商用化されている８００MHzから１．９GHz帯域のセルラー及びＰＣＳの共振器、基地局用フィルタ、アンテナ及び基板などへの応用と、今後２GHz帯域のＩＭＴ２０００及び３〜４GHz帯域のＵＭＴＳ等の共振器、基地局用フィルタ、アンテナ及び基板に要求される特性を十分に有しており、これらへの活用が期待される。