DE10339471A1

DE10339471A1 - Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung, dielektrischer Resonator, dielektrisches Filter, dielektrischer Duplexer und Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE10339471A1
Application number: DE10339471A
Authority: DE
Inventors: Mizuki Nagaokakyo Kono; Tsutomu Nagaokakyo Tatekawa
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2004-03-18
Also published as: US20040041662A1; JP2004143033A; US6940371B2

Abstract

Eine dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung enthält: als eine Hauptkomponente eineZusammensetzung, die ein Seltene-Erdenelement (Re), Al, Sr und Ti als Metallelemente enthält und mit einer Formel einer Zusammensetzung, die durch ein molares Verhältnis von aRe¶2¶O¶3¶ - bAl¶2¶O¶3¶ - cSrO - dTiO¶2¶ ausgedrückt ist, wobei a, b, c und d den folgenden Bedingungen genügen: 0,113 a 0,172; 0,111 b 0,171; 0,322 c 0,388; 0,323 d 0,396 und a + b + c + d = 1,000; und 0,01 bis 2 Gewichtsanteile Fe als ein Element, berechnet auf Basis einer Umrechnung von Fe¶2¶O¶3¶ bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung für den Einsatz in einem Hochfrequenzbereich, wie beispielsweise im Bereich der Mikrowellen und Millimeterwellen, einen dielektrischen Resonator, ein dielektrisches Filter, einen dielektrischen Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung, die jeweils die dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung verwenden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Dielektrische Keramikwerkstoffe werden bisher vielfach für dielektrische Resonatoren, Schaltplatinenträgermaterialien, etc. verwendet, die in einem Hochfrequenzbereich, beispielsweise in den Bereichen der Mikrowellen und Millimeterwellen arbeiten.

Die für die dielektrischen Hochfrequenzkeramikwerkstoffe geforderten dielektrischen Eigenschaften gelten daher folgende Vorgaben: (1) In einem Dielektrikum wird die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle auf 1/(ϵr)^1/2 verkürzt. Die Keramiken müssen daher hohe Dielektrizitätskonstanten (ϵ_r) aufweisen, um den Wünschen nach einer Verringerung der Abmessungen zu entsprechen. (2) Die dielektrischen Verluste sollten gering sein, d. h. die Q-Werte sollten hoch sein. (3) Die Stabilität der Resonanzfrequenzen gegenüber der Temperatur sollte hoch sein, d. h. die Temperaturkoeffizienten (τ_f) der Resonanzfrequenzen sollten angenähert gleich 0 sein (ppm/°C).

Bisher sind als die oben beschriebenen dielektrischen Keramikwerkstoffe Materialien des Typs Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ (Re: Seltene-Erdenelement) und die Materialien, die hinzugefügtes Mn enthalten, beispielsweise in der Japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 11-71171 und der Japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2000-203934 offenbart.

Die Materialien des Typs Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ aus dem Stand der Technik sind insofern hervorragend, dass die Dielektrizitätskonstanten (ϵ_r) hoch sind, die Q-Werte hoch sind und der Temperaturkoeffizient (τ_f) der Resonanzfrequenz auf nahezu Null eingestellt werden kann. Allerdings sind die Ansprüche, die an die Qualität von elektronischen Hochfrequenzbauteilen gestellt werden, mit der in letzter Zeit stattfindenden Verbreitung von Telekommunikationsunternehmen gestiegen. Darüber hinaus besteht der Bedarf, dass die als dielektrische Keramikwerkstoffe verwendeten Materialien einen höheren Q-Wert aufweisen, als dies bei den Materialien aus dem Stand der Technik der Fall ist.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung zu schaffen, die einen höheren Q-Wert aufweist als das Material vom Typ Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ aus dem Stand der Technik, und die eine ebenso hohe Dielektrizitätskonstante (ϵ_r) wie das Material vom Typ Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ aus dem Stand der Technik und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten (τ_f) der Resonanzfrequenz aufweist, sowie einen dielektrischen Resonator, ein dielektrisches Filter, einen dielektrischen Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung zu schaffen, die jeweils die dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung verwenden.

Erfindungsgemäß ist eine dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung geschaffen, umfassend: eine Hauptkomponente mit einer Zusammensetzung, die ein Seltene-Erdenelement (Re), Al, Sr, und Ti als Metallelemente enthält, bei der eine Formel der Zusammensetzung durch ein molares Mischungsverhältnis von aRe₂O₃ – bAl₂O₃ – cSrO – dTiO₂ ausgedrückt ist, wobei a, b, c und d den folgenden Bedingungen genügen: 0,113 ≤ a ≤ 0,172, 0,111 ≤ b ≤ 0,171, 0,322 ≤ c ≤ 0,388, 0,323 ≤ d ≤ 0,396 und a + b + c + d = 1,000; und eine Unterkomponente, die bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente 0,01 bis 2 Gewichtsanteile Fe als ein Element auf der Grundlage eines Fe₂O₃ (enthält).

Vorzugsweise umfasst das Seltene-Erdenelement (Re) La oder La und mindestens eines der übrigen Seltene-Erdenelemente.

Vorzugsweise ist ein dielektrischen Resonator geschaffen, der eine dielektrische Keramik umfasst, wobei die dielektrische Keramik aus der oben beschriebenen dielektrischen Hochfrequenzkeramikzusammensetzung hergestellt ist.

Vorzugsweise ist ein dielektrisches Filter geschaffen, das den oben beschriebenen dielektrischen Resonator und ein externes Koppelmittel umfasst.

Vorzugsweise ist ein dielektrischer Duplexer geschaffen, der mindestens zwei dielektrische Filter, Eingang-Ausgang-Anschlussmittel, die mit den entsprechenden dielektrischen Filtern verbunden sind, und ein Antennenanschlussmittel, das mit beiden dielektrischen Filtern verbunden ist, umfasst, wobei mindestens eines der dielektrischen Filter das oben beschriebene dielektrische Filter ist.

Vorzugsweise ist eine Kommunikationsvorrichtung geschaffen, die den oben beschriebenen dielektrischen Duplexer, einen Übertragungsweg, der mit mindestens einem der Eingang-Ausgang-Anschlussmittel des dielektrischen Duplexers verbunden ist, einen Empfangsschaltkreis, der mit mindestens einem der Eingang-Ausgang-Anschlussmittel verbunden ist, und zwar mit dem jeweilig anderen der oben beschriebene Eingang-Ausgang-Anschlussmittel, an dem der Übertragungsweg angeschlossen ist, und eine Antenne, die mit den Antennenanschlussmittel des dielektrischen Duplexers verbunden ist, umfasst.

Die dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung besitzt einen im Vergleich zu dem Material vom Typ Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ aus dem Stand der Technik relativ hohen Q-Wert, sowie eine hohe Dielektrizitätskonstante (ϵ_r) und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten (τ_f) der Resonanzfrequenz, die in demselben Bereich liegen wie jene des Materials vom Typ Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ aus dem Stand der Technik.

Dementsprechend weisen der dielektrische Resonator, das dielektrische Filter, der dielektrische Duplexer und die Kommunikationsvorrichtung, die mittels der oben beschriebenen dielektrischen Hochfrequenzkeramikzusammensetzung hergestellt werden, jeweils hervorragende Charakteristiken auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Schnittansicht eines dielektrischen Resonators des Typs TE01δ, der ein Beispiel des dielektrischen Resonators der vorliegenden Erfindung darstellt;

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Resonators des Typs TEM, der ein weiteres Beispiel des dielektrischen Resonators der vorliegenden Erfindung darstellt;

3 zeigt eine Schnittansicht, genommen längs einer Ebene a – b des in 2 gezeigten dielektrischen Resonators; und

4 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

1 zeigt eine Schnittansicht eines dielektrischen Resonators 11 des Typs TE01δ, der ein Beispiel des dielektrischen Resonators der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäß 1 ist ein dielektrischen Resonator 11 mit einem metallenen Gehäuse 12 versehen. Eine durch einen Träger 13 getragene säulenförmige dielektrische Keramik 14 ist im Innern des metallenen Gehäuses 12 angeordnet. Eine zwischen dem Innenleiter eines Koaxialkabels 17 und dessen Außenleiter ausgebildete Kopplungsschleife 15 dient als ein Eingangsanschluss. Weiterhin ist zwischen dem Innenleiter eines Koaxialkabels 18 und dessen Außenleiter eine Kopplungsschleife 16 ausgebildet, die als ein Ausgangsanschluss dient. Jeder der Anschlüsse ist durch das metallene Gehäuse 12 getragen, wobei jeder der Außenleiter mit dem metallenen Gehäuse 12 elektrisch verbunden ist. Die dielektrische Keramik 14 ist für den Betrieb über ein elektromagnetisches Feld mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen gekoppelt. Ein über den Eingangsanschluss eingegebenes Signal wird über den Ausgangsanschluss lediglich dann ausgegeben, wenn es eine vorgegebene Frequenz aufweist. Die in dem dielektrischen Resonator 11 vorgesehene dielektrische Keramik 14 ist aus der dielektrischen Hochfrequenzkeramikzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ausgebildet.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Resonators des Typs TEM, der ein weiteres Beispiel des dielektrischen Resonators der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 zeigt eine Schnittansicht, genommen längs einer Ebene a-b eines in 2 gezeigten dielektrischen Resonators 21. Gemäß 2 und 3 umfasst der dielektrische Resonator 21 eine prismenförmige dielektrische Keramik 22 mit einer Durchbohrung. Ein Innenleiter 23a ist in der Durchbohrung ausgebildet. Ein Außenleiter 23b ist auf dem Umfang der Keramik 22 ausgebildet. Die Eingang-Ausgang-Anschlüsse, d. h. externe Koppelmittel, sind über ein elektromagnetisches Feld mit der dielektrischen Keramik 22 gekoppelt, die als ein dielektrischer Resonator betrieben wird. Die dielektrische Keramik 22, aus welcher der dielektrische Resonator 21 hergestellt ist, ist aus der dielektrischen Hochfrequenzkeramikzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ausgebildet.

1 zeigt ein Beispiel des dielektrischen Resonators vom Typ TE01δ, und 2 zeigt ein Beispiel des oben beschriebenen prismenförmigen dielektrischen Resonators vom Typ TEM. Diese dielektrischen Resonatoren sind nicht als beschränkend zu bewerten. Die dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch für dielektrische Resonatoren verwendet werden, die anders gestaltet sind und von einen anderen Typ TEM, TE und TM sind.

4 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels der Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Kommunikationsvorrichtung 30 umfasst einen dielektrischen Duplexer 32, einen Übertragungsweg 34, einen Empfangsschaltkreis 36 und eine Antenne 38. Der Übertragungsweg 34 ist mit einem Ausgangsanschlussmittel 40 des dielektrischen Duplexers 32 elektrisch verbunden. Der Empfangsschaltkreis 36 ist mit einem Ausgangsanschlussmittel 42 des dielektrischen Duplexers 32 verbunden. Der Empfangsschaltkreis 36 ist mit einem Ausgangsanschlussmittel 42 des dielektrischen Duplexers 32 verbunden. Die Antenne 38 ist mit einem Antennenanschlussmittel 44 des dielektrischen Duplexers 32 verbunden. Der dielektrische Duplexer 32 enthält zwei dielektrische Filter 46 und 48. Jeder der dielektrischen Filter 46 und 48 umfasst den dielektrischen Resonator der vorliegenden Erfindung, wobei ein externes Koppelmittel daran angeschlossen ist. Beispielsweise umfasst jedes dielektrische Filter 46 und 48 externe Koppelmittel 50, die mit den Eingang-Ausgang-Anschlüssen des in 1 gezeigten dielektrischen Resonators 11 verbunden sind. Ein dielektrisches Filter 46 ist zwischen das Eingangsanschlussmittel 40 und den anderen dielektrischen Filter 48 geschaltet. Der andere dielektrische Filter 48 ist zwischen den einen dielektrischen Filter 46 und das Ausgangsanschlussmittel 42 geschaltet.

Die dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst als eine Hauptkomponente eine Zusammensetzung, die als Metallelemente ein Seltene-Erdenelement (Re), Al, Sr, und Ti enthält, mit einer durch ein molares Verhältnis von aRe₂O₃ – bAl₂O₃ – cSrO – dTiO₂ gegebenen Formel der Zusammensetzung, in der a, b, c, und d den Bedingungen genügen: 0,113 ≤ a ≤ 0,172, 0,111 ≤ b ≤ 0,171, 0,322 ≤ c (0,388, 0,323 (d (0,396 und a (b (c (d = 1,000. Die Keramikzusammensetzung enthält bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente gemäß einer Umrechnung auf der Basis von Fe2O3 0,01 bis 2 Gewichtsanteile Fe als ein Element.

Durch Verwenden des oben definierten Bereichs der Zusammensetzung ist es möglich, die dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung zu erzeugen, die einen höheren Q-Wert als das Material des Typs Re2O3 – Al2P3 – SrO – TiO2 aus dem Stand der Technik, eine ebenso hohe Dielektrizitätskonstante (ϵr) wie das Material des Typs Re2O3 – Al2P3 – SrO – TiO2 aus dem Stand der Technik und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten (τf) der Resonanzfrequenz aufweist.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von speziellen Beispielen beschrieben.
Beispiel 1
Als Ausgangsmaterialien wurden Pulver aus La2O3, das ein Seltene-Erdenoxid (Re2O3) ist, Aluminiumoxid (Al2O3), Strontiumcarbonat (SrCO3) und Titanoxid (TiO2) zubereitet, wobei bei sämtlichen Materialien auf hohe Reinheit geachtet wurde.
Diese Rohsubstanzen wurden in entsprechenden Mengen gemischt, um Zusammensetzungen mit einem Mischungsverhältnis nach der Formel aRe₂O₃ – bAl₂O₃ – cSrO – dTiO₂ zu erhalten, wobei die Koeffizienten a, b, c und d (bezogen auf die molaren Verhältnisse) in den Tabellen 2 und 3 wiedergegeben sind.
Tabelle 1
Tabelle 2
Danach wurde die Pulvermischung 16 Stunden mittels einer Kugelmühle nassgemischt. Anschließend wurde das Wasser daraus entfernt, und das Pulver wurde bei einer Temperatur von 1100 bis 1200°C 3 Stunden getrocknet und kalziniert. Auf diese Weise war das kalzinierte Pulver als die Hauptkomponente erzeugt.
Daran anschließend wurden dem kalzinierten Pulver, wie es in Tabellen 1 und 2 gezeigt ist, bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente 0,5 Gewichtsanteile Eisenoxid (Fe₂O₃) als eine Fe-Verbindung hinzugefügt. Danach wurde eine angemessene Menge eines Bindemittels zugefügt, und das Pulver wurde 16 Stunden mittels einer Kugelmühle nassgestampft. Hiermit war ein konditioniertes Pulver erzeugt.
Hierauf wurde das konditionierte Pulver unter einem Druck von 1000 bis 2000 kg/cm² in eine Scheibenform pressgeformt und unter Atmosphäre bei einer Temperatur von 1500 bis 1650°C 4 Stunden gebrannt. Auf diese Weise entstand ein gesintertes Element mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 5 mm.
Die Dielektrizitätskonstante (ϵ_r) und der Q-Wert des gesinterten Elements wurden für eine Frequenz (f) von 6 bis 8 GHz ermittelt, und zwar mittels eines Verfahrens, bei dem die beiden Enden des dielektrischen Resonators kurzgeschlossen werden. Der (Q × f)-Wert wurde berechnet. Der Temperaturkoeffizient (τ_f, 25°C bis 55°C) der Resonanzfrequenz wurde bezogen auf die Resonanzfrequenz des Typs TE010δ gemessen. In den Tabellen 1 und 2 sind die Ergebnisse wiedergegeben. Es ist zu beachten, dass in den Tabellen 1 und 2 die Proben deren Probennummer mit einem "Sternchen" markiert sind, von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen. Die übrigen Proben fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich weisen die gesinterten Elemente in den Fällen, in denen die Hauptkomponenten nach einer Mischungsformel aRe₂O₃ – bAl₂O₃ – cSrO – dTiO₂ zusammengesetzt sind, wobei a, b, c, und d wie bei den Proben 1 bis 54 den Bedingungen 0,113 ≤ a ≤ 0,172, 0,1115 ≤ b ≤ 0,171, 0,322 ≤ c ≤ 0,388, 0,323 ≤ d ≤ 0,396 und a + b + c + d = 1,000 genügen, hervorragende dielektrische Charakteristiken im Mikrowellenbereich auf. D. h. die Dielektrizitätskonstanten sind hoch, nämlich mindestens 30, die (Q × f)-Werte sind hoch, d. h. betragen mindestens 40.000 GHz, und die Absolutbeträge der Temperaturkoeffizienten (τ_f) der Resonanzfrequenz liegen innerhalb von 30 ppm/°C, d. h. sind annähernd gleich Null.
Im Gegensatz dazu liegen die Dielektrizitätskonstanten (ϵ_r) in den Fällen, in denen die Zusammensetzung der Hauptkomponenten, wie bei den Proben 55 bis 64 zu sehen, von dem oben beschriebenen Bereich abweicht, unerwünschterweise unter 30, die (Q × f)-Werte betragen weniger als 40.000 GHz oder die Temperaturkoeffizienten (τ_f) der Resonanzfrequenzen überschreiten 30 (ppm/°C).
Ferner sind die (Q x f)-Werte, wie aus den Proben in dem Bereich von 1 bis 54 mit geradzahliger Probennummer zu ersehen, bei denen durch Hinzufügen von auf einer Umrechnung auf der Basis von Fe₂O₃ berechneten 0,5 Gewichtsanteilen Fe als ein Element bezogen auf 100 Gewichtsanteile einer Hauptkomponente, die in dem Bereich der oben beschriebenen Mischungsformel zusammengesetzt ist, um eine hervorragende dielektrische Eigenschaft im Bereich von Mikrowellen aufzuweisen, wesentlich höher im Vergleich zu jenen der Hauptkomponenten, deren Zusammensetzungen jenen der oben beschriebenen Proben gleichen, mit dem Unterschied, dass diesen kein Fe₂O₃ hinzugefügt wurde (nämlich jeweils die Probe mit ungeradzahliger Nummer, die jeweils um 1 kleiner ist als die jeweilige Nummer der Probe mit der oben erwähnten geradzahligen Nummer). Der Q-Wert lässt sich somit durch Einbinden des Fe-Elements in eine Zusammensetzung des Typs Re₂O₃ – Al₂O₃ – SrO – TiO₂ erheblich steigern.
Beispiel 2
Als Ausgangsmaterialien wurden Pulver aus La₂O₃ als ein Seltene-Erdenoxid (Re₂O₃), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Strontiumcarbonat (SrCO₃) und Titanoxid (TiO₂) zubereitet, wobei bei sämtlichen Materialien auf hohe Reinheit geachtet wurde.
Daran anschließend wurden die Rohsubstanzen in geeigneten Mengen gemischt, um Zusammensetzungen gemäß einem Mischungsverhältnis von 0,137La₂O₃ – 0,137Al₂O₃ – 0,363SrO – 0,363TiO₂ zu erhalten (wobei sich die Koeffizienten auf die molaren Verhältnisse beziehen). Die Zusammensetzung wurde in einer ähnlichen Weise wie im Falle des Beispiels 1 verarbeitet. Auf diese Weise wurden die kalzinierten Pulver als die Hauptkomponenten erzeugt.
Tabelle 3
Daran anschließend wurden dem kalzinierten Pulver, wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente 0,01 bis 4 Gewichtsanteile Eisenoxid (Fe₂O₃) hinzugefügt. Danach wurde eine angemessene Menge eines Bindemittels zugefügt. Die Pulver wurden 16 Stunden mittels einer Kugelmühle nassgestampft. Hiermit waren die konditionierten Pulver erzeugt. Anschließend wurden in einer ähnlichen Weise wie im Falle des Beispiels 1 gesinterte Elemente erzeugt.
Für die erzeugten gesinterten Elemente wurde die Dielektrizitätskonstante (ϵ_r), der (Q × f)-Wert und der Temperaturkoeffizient (τ_f) der Resonanzfrequenz ermittelt. Die Ergebnisse sind Tabelle 3 zu entnehmen. Die Proben in Tabelle 3, deren Probennummer mit einem Sternchen markiert sind, weichen von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ab. Sämtliche übrigen Proben fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
In Tabelle 3 ist anhand der Proben 72 bis 77 ersichtlich, dass sich der (Q × f)-Wert durch Hinzufügen von 0,01 bis 2 Gewichtsanteilen Fe₂O₃ bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente im Vergleich zu dem Fall, in dem Fe₂O₃ nicht hinzugefügt wird, verbessern lässt. Wenn die zugefügte Menge an Fe₂O₃, wie es bei den Proben 78 und 79 der Fall ist, 2 Gewichtsanteile überschreitet, wird der (Q × f)-Wert allerdings reduziert. Dementsprechend liegt der auf der Umrechnungsbasis von Fe₂O₃ berechnete Anteil an Fe als ein Element bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente vorzugsweise in dem Bereich von 0,01 bis 2 Gewichtsanteilen.
Beispiel 3 Als Ausgangsmaterialien wurden Pulver aus La₂O₃, Nd₃O₃, Ce₂O₃, Pr₂O₃, Pm₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Gd₂O₃, Tb₂O₃, Dy₂O₃, Ho₂O₃, Er₂O₃, Tm₂O₃, Yb₂O₃, und Lu₂O₃ zubereitet, wobei bei sämtlichen Materialien auf hohe Reinheit geachtet wurde. Weiterhin wurden Pulver aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Strontiumcarbonat (SrCO₃) und Titanoxid (TiO₂) zubereitet.
Daran anschließend wurden diese Rohsubstanzen in geeigneten Mengen gemischt, um eine Zusammensetzung gemäß einem Mischungsverhältnis von 0,137Re₂O₃ – 0,137Al₂O₃ – 0,363SrO – 0,363TiO₂ zu erhalten (wobei sich die Koeffizienten auf ein molares Verhältnis beziehen), in der das Re in Re₂O₃ ein in Tabelle 4 gezeigtes Element ist. Die gemischten Materialien wurden in einer ähnlichen Weise wie im Falle des Beispiels 1 verarbeitet, um kalzinierte Pulver als die Hauptkomponenten zu erhalten.
Tabelle 4
Daran anschließend wurden, wie es in Tabelle 4 gezeigt ist, jedem der kalzinierten Pulver bezogen auf 100 Gewichtsanteile einer jeden Hauptkomponente 0,5 Gewichtsanteile Eisenoxid (Fe₂O₃) und darüber hinaus eine angemessene Menge eines Bindemittels hinzugefügt. Anschließend wurden die Mischungen 16 Stunden mittels einer Kugelmühle nassgestampft, um konditionierte Pulver zu erhalten. Die Pulver wurden in einer ähnlichen Weise wie im Falle des Beispiels 1 verarbeitet, um gesinterte Elemente zu erzeugen.
Für die gesinterten Elemente wurde die Dielektrizitätskonstante (ϵ_r), der (Q × f)-Wert und der Temperaturkoeffizient (τ_f) der Resonanzfrequenz ermittelt. In Tabelle 4 sind die Ergebnisse wiedergegeben. Die in Tabelle 4 gezeigten Proben, deren Probennummern mit einem Sternchen markiert sind, weichen von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ab, und sämtliche übrigen Proben fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Wie aus Tabelle 4 zu entnehmen, lässt sich der (Q × f)-Wert für die gesinterten Elemente, bei denen jeweils ein Teil des La durch ein anderes Seltene-Erdenelement substituiert ist, ebenfalls durch Hinzufügen von Fe₂O₃ verbessern, wie aus einem Vergleich der Proben mit geraden Zahlen im Bereich von 81 bis 118 mit den Proben, denen kein Fe₂O₃ hinzugefügt wurde (d. h. den jeweiligen Proben mit ungeradzahliger Nummer, die jeweils um 1 kleiner ist als die jeweilige Probe mit einer geradzahligen Nummer) hervorgeht.
In den oben beschriebenen Beispielen wird Eisenoxid (Fe₂O₃) als die Verbindung verwendet, die Fe als ein Element enthält. Verbindungen, die Fe als ein Element enthalten, beispielsweise Eisenoxide von FeO und Fe₃O₄, Sulfaten, Chloriden oder dergleichen, die Fe als ein Element enthalten, können verwendet werden. In diesem Falle lassen sich ebenfalls ähnliche Vorteile erzielen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, erschließen sich dem Fachmann viele sonstige Veränderungen und Abwandlungen sowie anderer Möglichkeiten der Verwendung. Es wird daher bevorzugt, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die obige spezielle Offenbarung, sondern lediglich durch die beigefügten Patentansprüche beschränkt wird.

Claims

Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung umfassend: eine Hauptkomponente, die ein Seltene-Erdenelement (Re), Al, Sr und Ti als Metallelemente enthält, wobei eine Formel der Zusammensetzung der Hauptkomponente durch ein molares Verhältnis von aRe₂O₃ – bAl₂O₃ – cSrO – dTiO₂ ausgedrückt ist, wobei a, b, c und d den folgenden Bedingungen genügen: 0,113 ≤ a ≤ 0,172, 0,111 ≤ b ≤ 0,171, 0,322 ≤ c ≤ 0,388, 0,323 ≤ d ≤ 0,396, und a + b + c + d = 1,000; und eine Unterkomponente, die 0,01 bis 2 Gewichtsanteile Fe als ein Element auf der Basis von Fe₂O₃ bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente enthält.
Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Seltene-Erdenelement (Re) La umfasst.
Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Seltene-Erdenelement (Re) La und wenigstens eines der anderen Seltene-Erdenelemente umfasst.
Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die dielektrische Keramikzusammensetzung eine Dielektrizitätskonstante von wenigstens 30 aufweist.
Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die dielektrische Keramikzusammensetzung einen (Q × f)-Wert von wenigstens 40.000 GHz aufweist.
Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der ein Absolutbetrag eines Temperaturkoeffizienten einer Resonanzfrequenz der dielektrischen Keramikzusammensetzung innerhalb von 30 ppm/°C liegt.
Dielektrische Hochfrequenzkeramikzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die dielektrische Keramikzusammensetzung eine Dielektrizitätskonstante von wenigstens 30, einen (Q × f)-Wert von wenigstens 40.000 GHz und einen Absolutbetrag eines Temperaturkoeffizienten einer Resonanzfrequenz innerhalb von 30 ppm/°C aufweist.
Dielektrischer Resonator, umfassend: eine dielektrische Keramik mit: eine Hauptkomponente, die ein Seltene-Erdenelement (Re = rare earth), Al, Sr und Ti als Metallelemente enthält, wobei eine Formel der Zusammensetzung der Hauptkomponente durch ein molares Verhältnis von aRe₂O₃ – bAl₂O₃ – cSrO – dTiO₂ ausgedrückt ist, wobei a, b, c und d den folgenden Bedingungen genügen: 0,113 ≤ a ≤ 0,172, 0,1115 ≤ b ≤ 0,171, 0,322 ≤ c ≤ 0,388, 0,323 ≤ d ≤ 0,396, und a + b + c + d = 1,000; und eine Unterkomponente, die 0,01 bis 2 Gewichtsanteile Fe als ein Element auf der Basis von Fe₂O₃ bezogen auf 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponente enthält.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, der ferner ein metallenes Gehäuse aufweist, innerhalb dessen die dielektrische Keramik angeordnet ist.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 9, bei dem die dielektrische Keramik durch einen Träger innerhalb des metallenen Gehäuses getragen wird.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, bei dem der dielektrische Resonator ein dielektrischen Resonator vom Typ TE01δ ist.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, bei dem die dielektrische Keramik eine Durchbohrung, einen in der Durchbohrung ausgebildeten Innenleiter und einen auf wenigstens einem Abschnitt einer Umfangsfläche der dielektrischen Keramik ausgebildeten Außenleiter umfasst.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, bei dem der dielektrische Resonator ein dielektrischer Resonator vom Typ TEM ist.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, bei dem die dielektrische Keramik eine Dielektrizitätskonstante von wenigstens 30, einen (Q × f)-Wert von wenigstens 40.000 GHz und einen Absolutbetrag eines Temperaturkoeffizienten einer Resonanzfrequenz innerhalb von 30 ppm/°C aufweist.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, bei dem das Seltene-Erdenelement (Re) La umfasst.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 8, bei dem das Seltene-Erdenelement (Re) La und wenigstens eines der anderen Seltene-Erdenelemente umfasst.
Dielektrisches Filter, das den in Claim 8 definierten dielektrischen Resonator und ein an die dielektrische Keramik gekoppeltes externes Koppelmittel umfasst.
Dielektrisches Filter nach Anspruch 17, bei dem das externe Koppelmittel einen an die dielektrische Keramik gekoppelten Eingangsanschluss und einen an die dielektrische Keramik gekoppelten Ausgangsanschluss aufweist.
Dielektrischer Duplexer, umfassend: mindestens zwei dielektrische Filter, Eingang-Ausgang-Anschlussmittel, die mit den entsprechenden dielektrischen Filtern verbunden sind, und ein Antennenanschlussmittel, das mit beiden dielektrischen Filtern verbunden ist, wobei mindestens eines der dielektrischen Filter das dielektrische Filter ist, wie es in Anspruch 17 definiert ist.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: den in Anspruch 19 definierten dielektrischen Duplexer, einen Übertragungsweg, der mit mindestens einem der Eingang-Ausgang-Anschlussmittel verbunden ist, einen Empfangsschaltkreis, der mit einem jeweilig anderen der Eingang-Ausgang-Anschlussmittel verbunden ist als es der Übertragungsweg ist, und einer Antenne, die mit dem Antennenanschlussmittel verbunden ist.