(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波用誘電体磁器組成物を用い、直径４０ｍｍで厚みが２０ｍｍの円筒を完全に含む大きさを有する、誘電体共振器において、
前記高周波用誘電体磁器組成物が、一般式Ｂａ（ＺｒxＺｎyＴａz）αＯw（ただし、ｗは任意の数、０．０１≦ｘ≦０．０６，０．３０≦ｙ≦０．３３，０．６２≦ｚ≦０．６８、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、１．００＜α＜１．０３）で示される磁器組成物を主成分とし、前記主成分に対し、酸化アルミニウム、酸化イットリウムのうち少なくとも１種類をＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3にそれぞれ換算して、その総量が０．０５重量％以下（ただし、０重量％を含まず）添加されることを特徴とする、誘電体共振器。
【請求項２】
前記高周波用誘電体磁器組成物において、Ｚｎの４０モル％以下がＮｉで置換され、またはＴａの４０モル％以下がＮｂで置換され、またはＺｎの４０モル％以下がＮｉで置換されかつＴａの４０モル％以下がＮｂで置換されて得られる磁器組成物を主成分とし、前記主成分に対し、酸化アルミニウム、酸化イットリウムのうち少なくとも１種類をＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3にそれぞれ換算して、その総量が０．０５重量％以下（ただし、０重量％を含まず）添加されることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体共振器。
【請求項３】
前記高周波用誘電体磁器組成物が、酸化アルミニウムを添加されることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、高周波領域で高いＱ値を有する高周波用誘電体磁器組成物を用いた誘電体共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の誘電体磁器組成物は、例えば誘電体共振器やＭＩＣ用誘電体基板の材料として広く用いられている。また、無線通信分野のみならず、分析機器や医療機器等の各種産業分野でも広く用いられている。
そして、この種の誘電体磁器組成物としては、Ｑ値が高く、共振周波数の温度係数（τf）の安定性に優れ、比誘電率が大きいなどの特性を有するものが望まれている。
【０００３】
上記のような特性を有する誘電体磁器組成物としては、例えば、特公昭６０−５４８９９号公報に開示されている、一般式Ｂａ（ＺｒxＺｎyＴａz）Ｏ7/2-x/2-3y/2系の誘電体磁器組成物、または、特公平３−７７１４６号公報に開示されている、一般式Ｂａ（ＺｒxＺｎyＮｉzＴａuＮｂv）Ｏ7/2-x/2-3y/2-3z-2系の誘電体磁器組成物、あるいは、特公平６−８２０９号公報に開示されている、一般式Ｂａ（ＺｒxＺｎyＴａz）αＯω系の誘電体磁器組成物があり、これらはいずれも周波数１０GHzでのＱ値が１００００〜１５０００、共振周波数の温度係数（τf）が０ppm/℃に近いという特性を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、周波数領域が数１００MHz〜３GHz帯で用いられる自動車電話や携帯電話、あるいはＭＣＡ無線の基地局用に使用されるチャンネルフィルタ用の誘電体共振器は、より高出力化に対応できるものが求められているものの、誘電損失に起因する誘電体共振器の発熱が課題となっていて、その解決策としてＱ値を高くするという方法がとられている。
【０００５】
誘電体共振器の形状は、誘電体磁器の共振周波数と誘電率から決定され、一般的には、共振周波数に反比例し、誘電率の平方根に反比例している。
例えば、誘電率３０の誘電体磁器組成物を用いて、１０GHz前後でＴＥ01δモードに共振させるには、直径６mm×厚さ２．５mmの誘電体磁器を作製する必要があり、１．８〜２．０GHz帯でＴＥ01δモードに共振させるには、直径４０mm×厚さ２５mmの誘電体磁器を作製する必要がある。
【０００６】
ＴＥモードとは、電磁波の進行方向に対して垂直な平面内にだけ電界成分が存在し、進行方向には電界成分が存在しない電磁界の分布を表している。ＴＥの右下の０１は、直交座標系ｘ，ｙ，ｚ方向の電界や磁界の強度変化の山の数を表しており、ｘ，ｙ，ｚ方向の順に各方向に沿って電界や磁界の強度変化を調べ、０１の右のδは、円柱座標系θ，ｒ，ｚ方向の電界や磁界の強度変化の山の数を表しており、θ，ｒ，ｚ方向の順に各方向に沿って電界や磁界の強度変化を調べたものである。
【０００７】
従来より用いられているＭｇＴｉＯ3系や（ＺｒＳｎ）ＴｉＯ3系、または特開平６−８２０９号公報に開示される誘電体磁器組成物を用いて誘電体共振器を作成し、１．８〜２．０GHz前後の周波数帯で共振させる場合、前述のような大型の磁器を作成する必要があるが、これらの系を用いて大型の磁器を作成しようとすると、試料の中央部での焼結が不十分になり、Ｑ値が低下する。
【０００８】
また、特開平６−８２０９号公報に開示されている誘電体磁器組成物は直径１０mm前後では、高いＱ値を示すが、これより大きな形状ではＱ値が極端に低下するという問題があった。この原因としては、大きな形状の誘電体磁器組成物を焼成するに際し、誘電体磁器組成物の中央部と周辺部に温度差が生じ、温度差による磁器組成物の熱膨張差や焼結収縮の差が内部応力を発生させ、焼結体が割れて、Ｑ値の低下を起こさせていた。
【０００９】
この発明の目的は、数GHz以上の高周波帯で、Ｑ値が高く、大きな形状の誘電体磁器が割れないことで電気的特性のよい高周波用誘電体磁器組成物を用いた誘電体共振器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、高周波用誘電体磁器組成物を用い、直径４０ｍｍで厚みが２０ｍｍの円筒を完全に含む大きさを有する、誘電体共振器において、前記高周波用誘電体磁器組成物が、一般式Ｂａ（ＺｒxＺｎyＴａz）αＯw（ただし、ｗは任意の数、０．０１≦ｘ≦０．０６，０．３０≦ｙ≦０．３３，０．６２≦ｚ≦０．６８、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、１．００＜α＜１．０３）で示される磁器組成物を主成分とし、前記主成分に対し、酸化アルミニウム、酸化イットリウムのうち少なくとも１種類をＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3にそれぞれ換算して、その総量が０．０５重量％以下（ただし、０重量％を含まず）添加されることを特徴とする、誘電体共振器である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記高周波用誘電体磁器組成物において、Ｚｎの４０モル％以下がＮｉで置換され、またはＴａの４０モル％以下がＮｂで置換され、またはＺｎの４０モル％以下がＮｉで置換されかつＴａの４０モル％以下がＮｂで置換されて得られる磁器組成物を主成分とし、前記主成分に対し、酸化アルミニウム、酸化イットリウムのうち少なくとも１種類をＡｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3にそれぞれ換算して、その総量が０．０５重量％以下（ただし、０重量％を含まず）添加されることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体共振器である。
【００１２】
【作用】
この発明によれば、添加物を０．０５重量％以下添加することで、耐熱衝撃性が改善し、大きな形状でも割れの発生しない、高いＱ値を有する高周波用誘電体磁器組成物が得られる。
【００１３】
この発明によれば、ＺｎやＴａの一部をＮｉやＮｂで置換することで、比誘電率や共振周波数の温度係数を目的とする値に精度よく調整することができる。
【００１４】
【実施例】
高純度のＢａＣＯ3，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，ＮｉＯ，Ｔａ2Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5，Ａｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3を表１に示す組成となるよう秤量し、調合し、ボールミルで１６時間湿式混合した後、脱水、乾燥を行う。得られた混合物を１２００℃で３時間仮焼し、仮焼物にバインダーを加えてボールミルを用いて再度１６時間湿式粉砕して調整粉末を得る。得られた調整粉末を１５００kg/cm2の圧力で直径１２mmと直径５０mmの円板状に成形する。得られた成形体を１５５０〜１６００℃で４〜２０時間焼成して、焼結体を得た。焼結体の形状は直径１０mm×厚さ５mm、直径４０mm×厚さ２０mmであった。
【００１５】
【表１】
0003849148.tif 000002
【００１６】
得られた磁器試料について比誘電率（εｒ）、Ｑ値、共振周波数の温度係数（τf）を測定した。測定方法としては、比誘電率（εｒ）、Ｑ値については両端短絡型誘電体共振器法により行い、また共振周波数の温度係数（τf）については、セラミックキャビティを用い、２５〜８０℃の温度範囲で測定を行った。共振周波数はそれぞれ１０GHz及び２GHz近辺であった。
【００１７】
その結果を表２、表３に示す。なお、表中の番号に＊印を付したものは、この発明の範囲外であり、それ以外はすべてこの発明の範囲内である。表２で用いた誘電体共振器の形状は直径１０mm×厚さ５mmである。
【００１８】
【表２】
0003849148.tif 000003
【００１９】
【表３】
0003849148.tif 000004
【００２０】
また、図１は、この発明の高周波用誘電体磁器組成物の組成範囲を示す三元組成図である。図中の数字は各試料番号を表している。また図中の英字は発明の範囲を示したもので、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの各点とそれらを結ぶ線を含む領域内が発明の範囲内である。
【００２１】
なお、この発明の組成範囲を限定した理由は次の通りである。
Ｚｒの割合を示すｘが、ｘ＜０．０１では未焼結となり（試料No.１）、ｘ＞０．０６では未焼結となる。
また、Ｚｎの割合を示すｙが、ｙ＞０．３３，ｙ＜０．３０では焼結しないかまたはＱ値が低くなる（試料No.２，３，４，５，７，８）。
さらに、Ｔａの割合を示すｚが、ｚ＜０．６２，ｚ＞０．６８では焼結しないかまたはＱ値が低くなる（試料No.３，５，６，７，８）。
さらにまた、αが１．００以下及び１．０３以上ではＱ値が小さくなる（試料No.１０，１２）。
【００２２】
またＡｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3添加量が０．０５重量％以下であれば、大きな形状でも高いＱ値を有しているが、０．０５重量％を越えると、Ｑ値が低下する。
また、添加物を添加しないと、磁器組成物の中心部と周辺部の温度差に起因する熱応力により大きな形状では割れが発生している。
さらに、Ｎｉの割合を示すｕとＮｂの割合を示すｖの少なくとも一方が、ｕ＞０．４，ｖ＞０．４では、Ｑ値が低下する（試料No.２３，２６，２９）。
【００２３】
表２から明らかなように、この発明にかかる誘電体磁器組成物では、高い誘電率、高いＱ値および良好な共振周波数の温度係数を有しており、また表３から誘電体磁器組成物の形状が大きくても、割れがなく、Ｑ値が低下しない誘電体磁器組成物であるといえる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、酸化アルミニウムや酸化イットリウムを添加することで、耐熱衝撃性を改善し、大きな形状でかつ高いＱ値を有する高周波用誘電体磁器を得ることができる。
【００２５】
また、ＺｎやＴａの一部をＮｉやＮｂに置換することで、上記のような効果を有すると共に、共振周波数の温度係数が１桁であるようにばらつきの少ない高周波用誘電体磁器を得ることができる。
【００２６】
さらに、大きな形状でかつ高いＱ値を有する高周波用誘電体磁器であるため、数GHz帯以上の誘電体共振器に用いても、高出力の無線通信機器を実現するとともに、その他の用途、例えば、空洞共振器に代わる誘電体共振器として使用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の高周波用誘電体磁器組成物の組成範囲を示す三元組成図である。
【図１】
0003849148.tif 000005