(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式 ａＣａＯ・ｂＴｉＯ２・ｃＡｌ２Ｏ３・ｄＴａ２Ｏ５（式中、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０．５７５≦ａ≦０．６０６、０．１８２≦ｂ≦０．２７６、０．０７４７≦ｃ≦０．１０６、０．０７４７≦ｄ≦０．１０６）で表わされる、カルシウム、チタン、アルミニウム、タンタルおよび酸素からな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、誘電体共振器材料として好適なカルシウム、チタン、アルミニウム、タンタルおよび酸素からなる誘電体磁器組成物に関するものである。
本発明の誘電体磁器組成物は、誘電体共振器材料のほかに、例えばマイクロ波ＩＣ用基板、誘電体調整棒等にも利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロ波回路の集積化に伴い、小型で高性能の誘電体共振器が求められている。このような誘電体共振器に使用される誘電体磁器組成物には、比誘電率εｒが大きいこと、また、共振周波数の温度係数τｆの安定度および共振周波数の温度特性の直線性が優れ、無負荷Ｑが大きいこと等の特性が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような誘電体磁器組成として従来、ＴｉＯ2、ＢａＯ−ＴｉＯ2等を主成分とするものが知られていたが、温度係数が大きかったり、マイクロ波帯域での誘電損失が大きかったりして実用化するには困難な面がある。
【０００４】
更に、Ｂａ（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3系、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3系、Ｂａ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3系等のペロブスカイト型構造を有する誘電体磁器組成物も知られているが、これらは誘電率が小さいために、例えば０．１〜５ＧＨｚ帯では共振器が大きくなりすぎるという難点がある。
【０００５】
本発明の目的は、誘電体共振器材料、特に０．１〜５ＧＨｚ帯で使用される誘電体共振器材料として好適な誘電体磁器組成物を提供することにある。
また、本発明の目的は、高誘電率で、Ｑ値が大きく、εｒの安定性がよい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】
本発明者らは、誘電体磁器組成物に使用されている多数の成分元素の中で、カルシウム、チタン、アルミニウム、タンタルおよび酸素の組み合わせからなる特定の磁器組成物によって前記目的を達成できることを知見した。本発明は、組成式ａＣａＯ・ｂＴｉＯ2・ｃＡｌ2Ｏ3・ｄＴａ2Ｏ5（式中、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０．５７５≦ａ≦０．６０６、０．１８２≦ｂ≦０．２７６、０．０７４７≦ｃ≦０．１０６、０．０７４７≦ｄ≦０．１０６）で表わされる、カルシウム、チタン、アルミニウム、タンタルおよび酸素からなることを特徴とする誘電体磁器組成物に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率が大きいために、共振器の小型化が図られ、無負荷Ｑも大きくなる。更に共振周波数の温度係数τｆが小さい。
【０００８】
本発明の誘電体磁器組成物は、金属元素としてＣａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａを含む複合酸化物であるが、これらの組成を上記の範囲に限定した理由は以下の通りである。
【０００９】
０．５７５≦ａ≦０．６０６としたのは、ａが過度に小さいとτfが正に大きくなり５０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。ａが過度に大きいと誘電率が低下し、τfが負に大きくなり−７０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。
【００１０】
０．１８２≦ｂ≦０．２７６としたのは、ｂが過度に大きいとτfが正に大きくなり５０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。ｂが過度に小さいと誘電率が低下し、τfが負に大きくなり−７０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。
【００１１】
０．０７４７≦ｃ≦０．１０６としたのは、ｃが過度に小さいとτfが正に大きくなり５０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。ｃが過度に大きいと誘電率が低下し、τfが負に大きくなり−７０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。
【００１２】
０．０７４７≦ｄ≦０．１０６としたのは、ｄが過度に小さいとτfが正に大きくなり５０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。ｄが過度に大きいと誘電率が低下し、τfが負に大きくなり−７０ｐｐｍ／℃を超えてしまうからである。
【００１３】
本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法の一例を次に説明する。
炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化タンタルの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、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有ガス雰囲気（例えば空気雰囲気）下に１０００〜１３００℃で約２〜１０時間程度仮焼する。これによって形成された仮焼物を粉砕し、ポリビニルアルコールの如き有機バインダと共に混合して均質にし、乾燥、粉砕して、加圧成型（圧力１００〜１０００Ｋｇ／ｃｍ2）する。そして、この成型物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下に１３５０〜１６５０℃で焼成すれば、上記組成式で表わされる誘電体磁器組成物が得られる。
【００１４】
こうして得られた誘電体磁器組成物は、そのまま、または必要に応じて、適当な形状およびサイズに加工することで、誘電体共振器、マイクロ波ＩＣ用誘電体基板、誘電体調整棒等の材料として使用することができ、特に０．１〜５ＧＨｚ帯で使用される誘電体共振器としたときに優れた効果が表れる。
【００１５】
なお、カルシウム、チタン、アルミニウム、タンタルの原料としては、ＣａＣＯ3、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5等の他に、焼成時に酸化物となる炭酸塩、水酸化物等を使用することができる。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
〔試料Ｎｏ．１〕
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）粉末、酸化チタン（ＴｉＯ2）粉末、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）粉末、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）粉末をエタノールと共にボールミルに入れて、１２時間湿式混合した。この混合物から溶媒のエタノールを除去し、らいかい機で１時間粉砕し、０．５５６ＣａＯ−０．３３３ＴｉＯ2−０．０５６Ａｌ2Ｏ3−０．０５６Ｔａ2Ｏ5なる仮焼粉を得た。
【００１７】
次いで、この仮焼粉に適量のポリビニルアルコール溶液を加えて均一に混合した後、直径１０ｍｍφ、厚み４ｍｍｔのペレットに成型して空気雰囲気下１５００℃で２時間焼成、焼結して本発明の誘電体磁器組成物を得た。
こうして得られた磁器組成物を適当な大きさにカットした後、誘電体共振法によって測定し、共振周波数ｆ0（４〜６ＧＨｚ）における無負荷Ｑおよび比誘電率εｒを求めた。
また、共振周波数の温度依存性については、−４０〜８０℃の範囲で測定し、温度係数τｆを求めた。その結果を表１に示す。
【００１８】
〔試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．１３〕
前記試料Ｎｏ．１の炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化タンタルの混合割合を表１記載のようにかえた他は、試料Ｎｏ．１と同様にして誘電体磁器組成物を製造し、同様に特性を測定した。
その結果を表１に示す。表において＊印を付したものは、本発明の範囲外の比較例である。
【００１９】
表１からも明らかなように、本発明で得られた誘電体は比誘電率が３０以上、ｆ0×Ｑ値が４８０００以上、τfが−７０〜＋５０ｐｐｍ／℃以内の優れた誘電体特性が得られた。一方、本発明の範囲外の誘電体では、誘電率またはｆ0×Ｑ値が低いか、τfの絶対値が５０を超えている。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、高誘電率で、Ｑ値が大きく、しかもτｆの安定性がよい誘電体磁器組成物が得られる。
【００２１】
【表１】
0004362938.tif 000002