(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式、ｘＣａＴｉＯ3−ｙＬｉ1/2Ｌａ1/2ＴｉＯ3−ｚＬｉ1/2Ｎｄ1/2ＴｉＯ3（但し、ｘ＝０．１５０、０．０７５≦ｙ≦０．３２５、０．５２５≦ｚ≦０．８であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）で表わされ、ペロブスカイト型結晶構造を有することを特徴とする誘電体材料。
【請求項２】
比誘電率が１４０以上であり、共振周波数の温度係数の絶対値が１５ｐｐｍ／℃以下である請求項１記載の誘電体材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波領域での比誘電率（以下、εrと表す。）が１２０以上と高く、且つ無負荷品質係数（以下、Ｑuと表す。）が大きく、共振周波数（以下、ｆ0と表す。）の温度係数（以下、τfと表す。）の絶対値が小さい、優れた品質の誘電体材料に関する。本発明の誘電体材料は、特に高周波用の共振器、フィルタなどとして使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信等において利用される高周波回路の集積化には、小型で高性能な誘電体共振器が必要とされる。このような共振器に用いられる誘電体材料には、
▲１▼εrが高いこと、
▲２▼高周波領域でのＱuが大きいこと、及び
▲３▼τfの絶対値が小さいこと、
を同時に満たすことが要求されている。
【０００３】
このような誘電体共振器の用途においては、ＢａＯ−ＴｉＯ2系及びＢａＯ−ＲＥ2Ｏ3−ＴｉＯ2系（ＲＥは希土類元素である。）などの誘電体材料が使用されている。これらの誘電体材料は、τfが０ｐｐｍ／℃近傍にあり、温度安定性に優れている。しかし、そのεrは１００未満である。従来より、このレベルの特性を有する誘電体材料が用いられてきたが、近年、移動体通信端末の小型軽量化が急速に進んでおり、よりεrの高い誘電体材料が求められるようになってきた。特開平６−２４３７２２号公報等には、このεrの向上を図ったマイクロ波誘電体磁器組成物が開示されているが、その性能は必ずしも十分であるとはいえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、εrが１２０以上、特に１４０以上と高く、且つ実用上、十分なＱu及びτfをも併せ有する誘電体材料を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１発明の誘電体材料は、一般式、ｘＣａＴｉＯ3−ｙＬｉ1/2Ｌａ1/2ＴｉＯ3−ｚＬｉ1/2Ｎｄ1/2ＴｉＯ3（但し、ｘ＝０．１５０、０．０７５≦ｙ≦０．３２５、０．５２５≦ｚ≦０．８であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）で表わされ、ペロブスカイト型結晶構造を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の誘電体材料において、上記「ＣａＴｉＯ3」、上記「Ｌｉ1/2Ｌａ1/2ＴｉＯ3」及び上記「Ｌｉ1/2Ｎｄ1/2ＴｉＯ3」は、いずれもペロブスカイト型の結晶構造を有する酸化物であり、この誘電体材料は複合ペロブスカイト型の結晶構造を有する。
【０００７】
この誘電体材料において、そのτfは、ＣａＴｉＯ3の量比が高くなるとともに正の側に大きくなり、ＣａＴｉＯ3の量比が低くなるとともに負の側に大きくなる傾向にある。そして、上記「ｘ」が０．０５以下ではτfが−１００ｐｐｍ／℃を越えて負の側に大きくなる。一方、ｘが０．３以上である場合はτfが１００ｐｐｍ／℃を越えて正の側に大きくなり、いずれにしても実用的に問題である。
【０００８】
また、上記「ｙ」が０、即ち、誘電体材料にＬｉ1/2Ｌａ1/2ＴｉＯ3が含有されていない場合は、εrが１００未満にまで低下する。一方、ｙが０．４０以上ではＱuが低下し、このＱuと測定時の共振周波数ｆ0との積、Ｑu×ｆ0が１０００ＧＨｚ未満となり、同時にτfが−１００ｐｐｍ／℃を越えて負の側に大きくなる。更に、上記「ｚ」が０．４５以下ではτfが１００ｐｐｍ／℃を越えて正の側に大きくなる。また、このＬｉ1/2Ｎｄ1/2ＴｉＯ3の量比が高くなるとともにεrが低くなる傾向にあり、ｚが０．９５以上ではεrが１００未満にまで低下する。
【０００９】
本発明では、ｘ、ｙ及びｚを第１発明のように特定することによって、優れた特性を有する誘電体材料とすることができる。第１発明の誘電体材料では、ｘ、ｙ及びｚをそれぞれｘ＝０．１５０、０．０７５≦ｙ≦０．３２５及び０．５２５≦ｚ≦０．８の範囲とした。ｘ、ｙ、ｚをこのように特定することにより、εｒが１４０以上、Ｑｕ×ｆ0が１３００ＧＨｚ以上、τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下の特に優れた特性を有する誘電体材料とすることができる。また、本発明では、第２発明のように、εｒが１４０以上であり、且つτｆの絶対値が１５ｐｐｍ／℃以下であるさらに優れた性能を有する誘電体材料とすることもできる。
【００１０】
尚、図１は、後述する実験例１〜１６の誘電体材料におけるｘ、ｙ及びｚの量比を三元相図上に示したグラフである。
【００１１】
【作用】
Ｌｉ1/2ＲＥ1/2ＴｉＯ3（ＲＥは希土類元素）は、負の側に大きなτfを有し、また、ＲＥの原子量の低下とともにεrが高くなる傾向にある。特に、Ｌａのように原子量の小さい軽希土類元素である場合、そのεrがより高くなるが、Ｑuは低下する。一方、ＣａＴｉＯ3は正の側に大きなτfを有する。本発明では、これらのペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物の化学組成及び固溶割合を注意深く検討することにより、εr  が高く、且つ実用的なＱu及びτfを備える優れた性能の誘電体材料を得ることができる
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実験例１〜１６
(1)  誘電体材料の製造
Ｌｉ2ＣＯ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、ＣａＣＯ3及びＴｉＯ2の各粉末を、得られる誘電体材料における酸化物の量比、即ち、ｘ、ｙ及びｚが表１に示す実験例１〜１６の数値になるように秤量した後、これらの粉末をボールミルに投入し、エタノールを加えて１５時間湿式混合した。得られた泥しょうを湯煎乾燥し、１０００℃で２時間仮焼し、その後、得られた仮焼粉末を再びボールミルに投入し、この仮焼粉末に有機バインダとエタノールとを加え、１５時間湿式粉砕した。
【００１３】
次いで、この粉砕物を湯煎乾燥し、造粒した後、得られた造粒粉を用いて１ＧＰａの圧力で一軸加圧し、直径２０ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱状に成形した。その後、この円柱状の成形体を１５ＧＰａの圧力下、等方静水圧プレス（ＣＩＰ）処理した。次いで、このＣＩＰ処理後の成形体を１２００〜１４００℃で５時間保持して焼成した後、＃２００のダイヤモンドホイールを用いて焼成体の上下面を平面研磨し、誘電特性を測定するための試料を作製した。
【００１４】
(2)  誘電特性の評価
上記のようにして得られた試料を用い、平行導体板型誘電体共振器法により、εr、Ｑu及びτfを測定した。τfは２５〜８０℃の温度領域において測定し、τf＝（ｆ80−ｆ25）／［ｆ25×（８０−２５）］によって算出した。測定時の共振周波数ｆ0は１〜３ＧＨｚであった。尚、表１において誘電損失に関する特性の結果はＱu×ｆ0で表わした。ｆ0はＱuを測定する際の共振周波数であるが、Ｑuの測定毎に多少の変動がある。そのため、このＱuとｆ0との積による表現がより正確に誘電損失を表すものである。εr、Ｑu×ｆ0及びτfの測定結果を表１に併記する。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１の結果によれば、実験例１〜１１では、εｒが１２３〜１５９、Ｑｕ×ｆ0が１１７０〜３３２０ＧＨｚ及びτｆが−９５〜８９ｐｐｍ／℃であり、εｒが高く、且つ実用的なＱu及びτfを備えたバランスのよい特性を有する誘電体材料が得られていることが分かる。また、実験例４〜８では、εrが１４０〜１５２と高く、τfも−９〜２０ｐｐｍ／℃と非常に優れている。更に、実験例５〜８では、τｆの絶対値が１５ｐｐｍ／℃以下とより優れており、これらは第２発明に対応する特に優れた特性を有する誘電体材料であることが分かる。
【００１７】
図２は、εrが１４７、Ｑu×ｆ0が１７８０ＧＨｚ及びτfが７ｐｐｍ／℃と、非常にバランスのよい優れた性能を有する実験例７の誘電体材料の粉末Ｘ線回折パターンを表わすチャートである。図２において、（１００）、（２００）、（４２２）、（１１３）、（２２２）及び（４４０）は面指数である。
【００１８】
一方、ｘ＝０．３である実験例１２では、εr及びＱuは問題ないものの、τfが正の側に非常に大きくなる。また、ｚ＝０．４５である実験例１３でも、同様にεr及びＱuは優れているが、τfが正の側に相当に大きい。更に、ｙが上限を越えている実験例１４では、εrは問題ないものの、Ｑuが大きく低下するとともに、τfが負の側に非常に大きくなる。また、ｘ＝０．０５である実験例１５では、τfが負の側に相当に大きくなり問題である。尚、ｙ＝０、即ち、Ｌａを含む酸化物が含有されていない実験例１６の誘電体材料では、εrが１００未満と低くなり、τfも負の側にかなり大きくなる。このように、本発明では、ｘ、ｙ或いはｚがそれぞれ臨界値を外れた場合に、εr、Ｑu若しくはτfが大きく低下し、得られる誘電体材料は実用に供し得ないものであることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】
第１発明の誘電体材料は、特定の３種類のペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物からなり、εrが少なくとも１２０以上と高く、且つ実用的なＱｕ及びτfを備えている。また、第２発明のように、特に優れたεｒ 及びτｆを有する誘電体材料とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実験例１〜１６の誘電体材料におけるｘ、ｙ及びｚの量比を三元相図上に示したグラフである。
【図２】  実験例７の誘電体材料の粉末Ｘ線回折パターンを表わすチャートである。
【図１】
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【図２】
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