JP3575336B2 - High frequency dielectric ceramic composition, dielectric resonator, dielectric filter, dielectric duplexer, and communication device - Google Patents

High frequency dielectric ceramic composition, dielectric resonator, dielectric filter, dielectric duplexer, and communication device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用誘電体磁器組成物、並びにそれを用いた誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、携帯電話、パーソナル無線機、衛星放送受信機などのように、マイクロ波やミリ波などの高周波領域において利用される電子機器に搭載される誘電体共振器や誘電体フィルタや回路基板材料として、誘電体磁器が広く用いられている。
【0003】
このような高周波用誘電体磁器に要求される誘電特性としては、(1)誘電体中では電磁波の波長が1/(ε1/2に短縮されるので、小型化要求への対応として比誘電率(ε)が大きいこと、(2)誘電損失が小さい、すなわちQ値が高いこと、(3)共振周波数の温度安定性が優れている、すなわち共振周波数の温度係数(τf)が0(ppm/℃)付近であること、などが挙げられる。
【0004】
従来、この種の誘電体磁器組成物としては、たとえば、Ba(Zn,Ta)O系(特公昭58−25068号公報)、Ba(Sn,Mg,Ta)O系(特公平3−34164号公報)、(Zr,Sn)TiO系(特公平4−59267号公報)、BaTi20(特開昭61−10806号公報)などの誘電体磁器組成物が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ba(Zn,Ta)O系やBa(Sn,Mg,Ta)O系の材料は、Q値は150000〜300000(1GHzにおいて)と非常に大きいが、比誘電率(ε)が24〜30と比較的小さい。
【0006】
一方、(Zr,Sn)TiO系やBaTi20系の材料は、比誘電率(ε)が37〜40と比較的大きく、Q値も50000〜60000(1GHzにおいて)と高い値を示すが、たとえば40を越えるといったより大きな比誘電率(ε)を実現するのは困難である。
【0007】
近年、電子機器の低損失化や小型化の要求が強まり、これに伴って、誘電体材料に関しても、さらに優れた誘電特性、特に、高い比誘電率(ε)と高いQ値を併せ持つ材料の開発に対する要求が強くなってきているが、このような要求に対して十分に応えることができていないのが現状である。
【0008】
そこで、本発明の目的は、比誘電率(ε)が37〜54と比較的大きく、Q値も20000(1GHzにおいて)以上と大きく、しかも、共振周波数の温度係数(τf)を0(ppm/℃)を中心に任意に制御できる、高周波用誘電体磁器組成物を提供することにある。また、それを用いた誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、希土類元素(Ln、Lm)、Mg、Ta、Sb、TiおよびM(M:CaおよびSrのうちの少なくとも1種)を含み、
組成式:xMTi1+2a―yLn(Mg2/3Ta1/3(3+3b)/2−zLm(Mg2/3Sb1/3(3+3c)/2(ただし、x、y、zはモル%)で表わされる組成を有し、
a、b、cが、0.950≦a≦1.050、0.900≦b≦1.050、0.900≦c≦1.050の範囲内にあり、
x、y、zが添付図1に示す三元組成図において、点A(x=75、y=0、z=25)、点B(x=55、y=0、z=45)、点C(x=55、y=45、z=0)、点D(x=75、y=25、z=0)を結ぶ多角形の線上または内部(但し、線CD上は除く)にあり、
ペロブスカイト型結晶相を主結晶とすることを特徴とする。
【0010】
そして、前記希土類元素(Ln、Lm)は、Y、La、Pr、NdおよびSmのうちの少なくとも1種であることを特徴とする。
【0011】
また、前記MはCaであることを特徴とする。
【0012】
また、前記希土類元素(Ln、Lm)はLa、NdおよびSmのうちの少なくとも1種であることが好ましい。
さらに、前記希土類元素(Ln、Lm)はLaであることがより好ましい。
【0013】
また、本発明の誘電体共振器は、誘電体磁器が入出力端子に電磁界結合して作動する、誘電体共振器において、前記誘電体磁器は、上述の高周波用誘電体磁器組成物からなることを特徴とする。
【0014】
また、本発明の誘電体フィルタは、上述の誘電体共振器に外部結合手段を含んでなることを特徴とする。
【0015】
また、本発明の誘電体デュプレクサは、少なくとも2つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力接続手段と、前記誘電体フィルタに共通に接続されるアンテナ接続手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、前記誘電体フィルタの少なくとも1つが上述の誘電体フィルタであることを特徴とする。
【0016】
さらに、本発明の通信機装置は、上述の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも1つの入出力接続手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続手段と異なる少なくとも1つの入出力接続手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続手段に接続されるアンテナとを含んでなることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明の一実施形態による誘電体共振器1の基本的構造を図解的に示す断面図である。
【0018】
図2を参照して、誘電体共振器1は、金属ケース2を備え、金属ケース2内の空間には、支持台3によって支持された柱状の誘電体磁器4が配置されている。また、入力端子5および出力端子6が、金属ケース2に対して絶縁された状態で、金属ケース2によって保持されている。誘電体磁器4は、入力端子5および出力端子6に電磁界結合して作動するもので、入力端子5から入力された所定の周波数の信号だけが出力端子6から出力される。このような誘電体共振器1中の誘電体磁器4が、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物で構成される。
【0019】
なお、図2にはTE01δモードの誘電体共振器を示したが、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は他のTEモードやTMモード、TEMモードなどの誘電体共振器にも同様に用いることができる。
【0020】
図3は、本発明の通信機装置の一例を示すブロック図である。この通信機装置10は、誘電体デュプレクサ12、送信用回路14、受信用回路16およびアンテナ18を含む。送信用回路14は、誘電体デュプレクサ12の入力接続手段20に接続され、受信用回路16は、誘電体デュプレクサ12の出力接続手段22に接続される。また、アンテナ18は、誘電体デュプレクサ12のアンテナ接続手段24に接続される。この誘電体デュプレクサ12は、2つの誘電体フィルタ26、28を含む。誘電体フィルタ26、28は、本発明の誘電体共振器に外部結合手段を接続してなるものである。この実施例では、たとえば、誘電体共振器1の入出力端子にそれぞれ外部結合手段30を接続して形成される。そして、一方の誘電体フィルタ26は入力接続手段20と他方の誘電体フィルタ28との間に接続され、他方の誘電体フィルタ28は、一方の誘電体フィルタ26と出力接続手段22との間に接続される。
【0021】
本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物は、前述したように、希土類元素(Ln、Lm)、Mg、Ta、Sb、TiおよびM(M:CaおよびSrのうちの少なくとも1種)を含み、組成式:xMTi1+2a―yLn(Mg2/3Ta1/3(3+3b)/2−zLm(Mg2/3Sb1/3(3+3c)/2(ただし、x、y、zはモル%)で表わされる組成を有し、a、b、c、x、yおよびzの各々については、次のような範囲内にある。
【0022】
まず、aについては、0.950≦a≦1.050の範囲内にある。a<0.950の場合や、a>1.050の場合は、Q値が低くなり、本発明の目的を達成することができないからである。
【0023】
bについては、0.900≦b≦1.050の範囲内にある。b<0.900や、b>1.050の場合は、Q値が低くなるためである。
【0024】
cについては、0.900≦c≦1.050の範囲内にある。c<0.900や、c>1.050の場合は、Q値が低くなるためである。
【0025】
x、y、zについては、添付図1に示す三元組成図において、点A、B、C、Dを結ぶ多角形の線上または内部(但し、線CD上は除く)にある。線ADの外側の場合には、共振周波数の温度係数(τf)が+50ppm/℃よりも大きくなってしまうためであり、線BCの外側の場合には、共振周波数の温度係数(τf)が−50ppm/℃よりもマイナス側にずれてしまうからである。また、線CD上を除いたのは、z=0では、1350〜1400℃の焼成温度では十分に焼結せず、1400℃を超える高温での焼成が必要となり、工業的に大量生産するうえで不都合が多いためである。
【0026】
また、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物において、希土類元素(Ln、Lm)としては、Y、La、Pr、Nd、Smなどを用いることが好ましいが、これらの中で、La、Nd、Smを用いることがより好ましく、さらには、Laを用いることがもっとも好ましい。Nd、Smを用いることにより、Q値が向上し、さらにLaを用いることにより、比誘電率(ε)およびQ値をより高くすることができる。
【0027】
【実施例】
次に、本発明をより具体的な実施例に基づき説明する。
【0028】
(実施例1)
出発原料として、高純度の炭酸カルシウム(CaCO)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、酸化チタン(TiO)、希土類酸化物(Laなど)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化タンタル(Ta)、酸化アンチモン(Sb)を準備した。
【0029】
次に、表1に示す組成式:xMTi1+2a―yLa(Mg2/3Ta1/3(3+3b)/2−zLa(Mg2/3Sb1/3(3+3c)/2(ただし、x、y、zはモル%)で表わされる組成物が得られるように、これら原料を調合した。また、表2に示す組成式:xMTi1+2a―yLn(Mg2/3Ta1/3(3+3b)/2−zLm(Mg2/3Sb1/3(3+3c)/2(ただし、x、y、zはモル%)で表わされる組成で表わされる組成物が得られるように、これら原料を調合した。
【0030】
【表1】

Figure 0003575336
【0031】
【表2】
Figure 0003575336
なお、表2に示した試料41〜56は、表1の組成式中のLaの代わりに、表2の「希土類元素」の欄に示した種々の希土類元素としたもので、試料41〜52については、表1中の試料16に対応する組成を有しており、試料53〜56については、表1中の試料35に対応する組成を有している。
【0032】
次に、これら調合済み原料の粉末を、ボールミルを用いて16時間湿式混合した後、脱水、乾燥し、その後、1100〜1300℃で3時間仮焼し、この仮焼粉末に適量のバインダを加えて、再度、ボールミルを用いて16時間湿式粉砕することにより、調製粉末を得た。
【0033】
次に、この調製粉末を1000〜2000kg/cmの圧力で円板状にプレス成形した後、1350〜1400℃の温度で4時間大気中で焼成し、直径10mm、厚み5mmのペロブスカイト型結晶相を主結晶とする磁器を得た。
【0034】
得られた磁器について、測定周波数6〜8GHzにおける比誘電率(ε)およびQ値を両端短絡型誘電体共振器法で測定し、Q×f=一定則に従って、1GHzのQ値に換算した。また、TE01δモード共振器周波数から、共振周波数の25℃〜55℃間の温度係数(τf)を測定した。これらの結果を、表1および表2に示す。なお、表1において、試料番号に*を付したものは、本発明の範囲外のものである。
【0035】
表1および表2から明らかなように、本発明の範囲内にある試料によれば、マイクロ波帯において比誘電率(ε)を大きな値に保ちながら高いQ値を得ることができる。
【0036】
ここで、表1を主として参照しながら、本発明の組成式:xMTi1+2a―yLn(Mg2/3Ta1/3(3+3b)/2−zLm(Mg2/3Sb1/3(3+3c)/2(ただし、Ln、Lmは希土類元素、MはCaおよびSrのうちの少なくとも1種)で表わされる組成物の限定理由を以下に説明する。
【0037】
まず、aについて、0.950≦a≦1.050と限定したのは、a<0.950の場合には、試料11および30のように、また、a>1.050の場合には、試料21および40のように、ともにQ値が低くなり本発明の目的を達成することができないからである。
【0038】
bについて、0.900≦b≦1.050と限定したのは、b<0.900の場合には、試料13および32のように、また、b>1.050の場合には、試料19および38のように、ともにQ値が低くなるためである。
【0039】
cについて、0.900≦c≦1.050と限定したのは、c<0.900の場合には、試料15および34のように、また、c>1.050の場合には、試料17および36のように、ともにQ値が低くなるためである。
【0040】
x、y、zについて、添付図1に示す三元組成図において、点A、B、C、Dを結ぶ多角形の線上または内部(但し、線CD上は除く)としたのは、以下の理由による。
【0041】
すなわち、線ADの外側の場合には、試料1および2のように、共振周波数の温度係数(τf)が+50ppm/℃よりも大きくなってしまうためであり、線BCの外側の場合には、試料28および29のように、共振周波数の温度係数(τf)が−50ppm/℃よりもマイナス側にずれてしまうからである。また、線CD上を除いたのは、試料5、22および27から明らかなように、z=0では、1350〜1400℃の焼成温度では十分に焼結せず、1400℃を超える高温での焼成が必要となり、工業的に大量生産するうえで不都合が多いためである。
【0042】
表1の試料16と表2の試料41〜52の比較、および、表1の試料35と表2の試料53〜56の比較から明らかなように、希土類元素としてはLaを用いるのが最も好ましく、Laを用いることにより、高い比誘電率(ε)と高いQ値を得ることができる。また、試料41、44、47、50間の比較で明らかなように、希土類元素としてNdまたはSmを用いることにより、YまたはPrの場合と比較して、より高いQ値を得ることができる。
【0043】
なお、本発明の高周波用誘電体磁器組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で微量の添加物を加えることができる。たとえば、SiO、MnCO、B、ZnO、NiO、CuO、LiCOなどを0.01〜1.0wt%添加することにより、特性の劣化を抑えながら、焼成温度を10〜20℃低下させることができる。その他にも、Nb、V、WOなどを1〜3wt%添加することで、比誘電率(ε)と温度特性の微調整が可能となり、優れた誘電体磁器を得ることができる。
【0044】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、比誘電率(ε)が37〜54と大きく、Q値が20000(1GHzにおいて)以上と大きく、しかも、共振周波数の温度係数(τf)を0(ppm/℃)を中心に任意に制御できる、高周波用誘電体磁器組成物を得ることができる。
【0045】
したがって、このような組成を有する誘電体磁器を用いて、誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ、および通信機装置を作製することにより、それぞれ良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】MTiO―Ln(Mg2/3Ta1/3)O−Lm(Mg2/3Sb1/3)O系組成物の三元組成図である。
【図2】本発明の一実施形態による誘電体共振器を図解的に示す断面図である。
【図3】本発明の通信機装置一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 誘電体共振器
2 金属ケース
4 誘電体磁器
5 入力端子
6 出力端子
10 通信機装置
12 誘電体デュプレクサ
14 送信用回路
16 受信用回路
18 アンテナ
20 入力接続手段
22 出力接続手段
24 アンテナ接続手段
26、28 誘電体フィルタ
30 外部結合手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric ceramic composition for high frequency, and a dielectric resonator, a dielectric filter, a dielectric duplexer and a communication device using the same.
[0002]
[Prior art]
For example, as a dielectric resonator, a dielectric filter, or a circuit board material mounted on an electronic device used in a high frequency region such as a microwave and a millimeter wave, such as a mobile phone, a personal wireless device, and a satellite broadcast receiver. In addition, dielectric porcelain is widely used.
[0003]
The dielectric properties required for such a high-frequency dielectric porcelain are as follows: (1) Since the wavelength of an electromagnetic wave is reduced to 1 / (ε r ) 1/2 in a dielectric, it is necessary to meet the demand for miniaturization. The relative dielectric constant (ε r ) is large, (2) the dielectric loss is small, that is, the Q value is high, and (3) the temperature stability of the resonance frequency is excellent, that is, the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency is high. 0 (ppm / ° C.).
[0004]
Conventionally, as the dielectric ceramic composition of this kind, for example, Ba (Zn, Ta) O 3 system (JP-B 58-25068 discloses), Ba (Sn, Mg, Ta) O 3 based (KOKOKU 3- No. 34164), dielectric ceramic compositions such as (Zr, Sn) TiO 4 system (Japanese Patent Publication No. 4-59267) and Ba 2 Ti 9 O 20 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-10806) are known. I have.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the Ba (Zn, Ta) O 3 -based or Ba (Sn, Mg, Ta) O 3 -based material has a very large Q value of 150,000 to 300,000 (at 1 GHz), but has a relative dielectric constant (ε r ). Is relatively small as 24 to 30.
[0006]
On the other hand, (Zr, Sn) TiO 4 -based and Ba 2 Ti 9 O 20 -based materials have relatively large relative dielectric constants (ε r ) of 37 to 40 and high Q values of 50,000 to 60000 (at 1 GHz). Although a value is shown, it is difficult to realize a larger relative permittivity (ε r ), for example, exceeding 40.
[0007]
In recent years, there has been an increasing demand for low loss and miniaturization of electronic devices. With this, with respect to dielectric materials, materials having more excellent dielectric properties, particularly, a material having both a high relative dielectric constant (ε r ) and a high Q value, have been developed. Although the demands for the development of such a device have been increasing, it has not been possible to sufficiently meet such demands.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a dielectric material having a relatively large relative dielectric constant (ε r ) of 37 to 54, a large Q value of 20,000 (at 1 GHz) or more, and a temperature coefficient (τf) of resonance frequency of 0 (ppm). / ° C.) can be arbitrarily controlled with a focus on high-frequency dielectric ceramic compositions. Another object of the present invention is to provide a dielectric resonator, a dielectric filter, a dielectric duplexer, and a communication device using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the high frequency dielectric ceramic composition of the present invention comprises a rare earth element (Ln, Lm), Mg, Ta, Sb, Ti and M (M: at least one of Ca and Sr). Including
Formula: xMTi a O 1 + 2a -yLn (Mg 2/3 Ta 1/3) b O (3 + 3b) / 2 -zLm (Mg 2/3 Sb 1/3) c O (3 + 3c) / 2 ( provided that, x, y and z have a composition represented by mol%),
a, b, c are in the range of 0.950 ≦ a ≦ 1.050, 0.900 ≦ b ≦ 1.050, 0.900 ≦ c ≦ 1.050,
x, y, and z are points A (x = 75, y = 0, z = 25), point B (x = 55, y = 0, z = 45), and points in the ternary composition diagram shown in FIG. C (x = 55, y = 45, z = 0), on or inside a polygonal line connecting points D (x = 75, y = 25, z = 0) (except on the line CD),
A perovskite-type crystal phase is used as a main crystal.
[0010]
The rare earth element (Ln, Lm) is at least one of Y, La, Pr, Nd and Sm.
[0011]
Further, the M is Ca.
[0012]
Preferably, the rare earth element (Ln, Lm) is at least one of La, Nd, and Sm.
Further, the rare earth element (Ln, Lm) is more preferably La.
[0013]
Further, the dielectric resonator of the present invention operates by the dielectric ceramic being electromagnetically coupled to the input / output terminal. In the dielectric resonator, the dielectric ceramic is made of the above-described dielectric ceramic composition for high frequency. It is characterized by the following.
[0014]
Further, a dielectric filter according to the present invention is characterized in that the above-described dielectric resonator includes external coupling means.
[0015]
Further, the dielectric duplexer of the present invention includes at least two dielectric filters, input / output connection means connected to each of the dielectric filters, and antenna connection means commonly connected to the dielectric filters. Wherein at least one of the dielectric filters is the above-described dielectric filter.
[0016]
Further, the communication apparatus of the present invention is characterized in that the above-described dielectric duplexer, a transmission circuit connected to at least one input / output connection means of the dielectric duplexer, and the input / output connection connected to the transmission circuit And a receiving circuit connected to at least one input / output connection means different from the means, and an antenna connected to an antenna connection means of the dielectric duplexer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a basic structure of the dielectric resonator 1 according to one embodiment of the present invention.
[0018]
Referring to FIG. 2, dielectric resonator 1 includes metal case 2, and columnar dielectric porcelain 4 supported by support 3 is arranged in a space inside metal case 2. The input terminal 5 and the output terminal 6 are held by the metal case 2 in a state where the input terminal 5 and the output terminal 6 are insulated from the metal case 2. The dielectric porcelain 4 operates by being electromagnetically coupled to the input terminal 5 and the output terminal 6, and outputs only a signal of a predetermined frequency input from the input terminal 5 from the output terminal 6. The dielectric porcelain 4 in such a dielectric resonator 1 is composed of the high frequency dielectric porcelain composition according to the present invention.
[0019]
FIG. 2 shows a TE01δ mode dielectric resonator, but the high frequency dielectric ceramic composition of the present invention is similarly used for other TE mode, TM mode, and TEM mode dielectric resonators. be able to.
[0020]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the communication device of the present invention. The communication device 10 includes a dielectric duplexer 12, a transmission circuit 14, a reception circuit 16, and an antenna 18. The transmission circuit 14 is connected to the input connection means 20 of the dielectric duplexer 12, and the reception circuit 16 is connected to the output connection means 22 of the dielectric duplexer 12. Further, the antenna 18 is connected to the antenna connecting means 24 of the dielectric duplexer 12. The dielectric duplexer 12 includes two dielectric filters 26 and 28. The dielectric filters 26 and 28 are obtained by connecting external coupling means to the dielectric resonator of the present invention. In this embodiment, for example, it is formed by connecting the external coupling means 30 to the input / output terminals of the dielectric resonator 1, respectively. One dielectric filter 26 is connected between the input connection means 20 and the other dielectric filter 28, and the other dielectric filter 28 is connected between the one dielectric filter 26 and the output connection means 22. Connected.
[0021]
As described above, the dielectric ceramic composition for high frequencies according to the present invention contains rare earth elements (Ln, Lm), Mg, Ta, Sb, Ti, and M (M: at least one of Ca and Sr). , composition formula: xMTi a O 1 + 2a -yLn (Mg 2/3 Ta 1/3) b O (3 + 3b) / 2 -zLm (Mg 2/3 Sb 1/3) c O (3 + 3c) / 2 ( here, x , Y, and z are mol%), and each of a, b, c, x, y, and z is within the following range.
[0022]
First, a is within the range of 0.950 ≦ a ≦ 1.050. This is because when a <0.950 or a> 1.050, the Q value becomes low and the object of the present invention cannot be achieved.
[0023]
b is in the range of 0.900 ≦ b ≦ 1.050. When b <0.900 or b> 1.050, the Q value becomes low.
[0024]
c is in the range of 0.900 ≦ c ≦ 1.050. When c <0.900 or c> 1.050, the Q value becomes low.
[0025]
x, y, and z are on or inside the polygonal line connecting points A, B, C, and D (except on the line CD) in the ternary composition diagram shown in FIG. This is because the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency becomes larger than +50 ppm / ° C. in the case outside the line AD, and the temperature coefficient (τf) in the resonance frequency becomes −− outside the line BC. This is because the temperature is shifted to the minus side from 50 ppm / ° C. In addition, except for the line CD, when z = 0, sintering was not sufficiently performed at a firing temperature of 1350 to 1400 ° C., and firing at a high temperature exceeding 1400 ° C. was required. This is because there are many disadvantages.
[0026]
In the high frequency dielectric ceramic composition according to the present invention, it is preferable to use Y, La, Pr, Nd, Sm, etc. as the rare earth elements (Ln, Lm). , Sm, and more preferably La. By using Nd and Sm, the Q value can be improved, and by using La, the relative dielectric constant (ε r ) and the Q value can be further increased.
[0027]
【Example】
Next, the present invention will be described based on more specific examples.
[0028]
(Example 1)
As starting materials, high-purity calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), rare earth oxides (La 2 O 3 etc.), magnesium oxide (MgO), tantalum oxide (Ta 2) O 5 ) and antimony oxide (Sb 2 O 3 ) were prepared.
[0029]
Next, the composition formula shown in Table 1: xMTi a O 1 + 2a -yLa (Mg 2/3 Ta 1/3) b O (3 + 3b) / 2 -zLa (Mg 2/3 Sb 1/3) c O (3 + 3c) / 2 (where x, y, and z are mol%), these raw materials were blended. Further, the composition formula shown in Table 2: xMTi a O 1 + 2a -yLn (Mg 2/3 Ta 1/3) b O (3 + 3b) / 2 -zLm (Mg 2/3 Sb 1/3) c O (3 + 3c) / These raw materials were blended so that a composition represented by a composition represented by 2 (where x, y, and z were mol%) was obtained.
[0030]
[Table 1]
Figure 0003575336
[0031]
[Table 2]
Figure 0003575336
The samples 41 to 56 shown in Table 2 were various kinds of rare earth elements shown in the column of “rare earth elements” in Table 2 instead of La in the composition formula of Table 1. Has a composition corresponding to Sample 16 in Table 1, and Samples 53 to 56 have a composition corresponding to Sample 35 in Table 1.
[0032]
Next, the powders of the prepared raw materials are wet-mixed using a ball mill for 16 hours, dehydrated and dried, and then calcined at 1100 to 1300 ° C. for 3 hours, and an appropriate amount of a binder is added to the calcined powder. Then, the powder was again wet-ground using a ball mill for 16 hours to obtain a prepared powder.
[0033]
Next, the prepared powder is press-molded into a disc at a pressure of 1000 to 2000 kg / cm 2 , and then calcined in the atmosphere at a temperature of 1350 to 1400 ° C. for 4 hours to obtain a perovskite crystal phase having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm. Was obtained as a main crystal.
[0034]
With respect to the obtained porcelain, the relative dielectric constant (ε r ) and the Q value at a measurement frequency of 6 to 8 GHz were measured by a double-ended short-circuit type dielectric resonator method, and were converted to a Q value of 1 GHz according to Q × f = constant rule. . Further, a temperature coefficient (τf) between 25 ° C. and 55 ° C. of the resonance frequency was measured from the TE01δ mode resonator frequency. The results are shown in Tables 1 and 2. In Table 1, those with * added to the sample numbers are out of the scope of the present invention.
[0035]
As is clear from Tables 1 and 2, according to the sample within the range of the present invention, a high Q value can be obtained in the microwave band while keeping the relative dielectric constant (ε r ) at a large value.
[0036]
Here, referring to Table 1 mainly composition formula of the invention: xMTi a O 1 + 2a -yLn (Mg 2/3 Ta 1/3) b O (3 + 3b) / 2 -zLm (Mg 2/3 Sb 1 / 3) c O (3 + 3c ) / 2 ( provided that, Ln, Lm is a rare earth element, M is describing the reasons for limiting the composition represented by at least one) of Ca and Sr below.
[0037]
First, a was limited to 0.950 ≦ a ≦ 1.050 as in samples 11 and 30 when a <0.950, and when a> 1.050, This is because the Q value of each of the samples 21 and 40 is low and the object of the present invention cannot be achieved.
[0038]
The reason for limiting b to 0.900 ≦ b ≦ 1.050 is as follows: samples 13 and 32 when b <0.900, and samples 19 and 32 when b> 1.050. This is because the Q value becomes low as in the cases of and.
[0039]
For c, 0.900 ≦ c ≦ 1.050 is limited as in samples 15 and 34 when c <0.900, and in sample 17 when c> 1.050. This is because the Q value is low as in the cases of and 36.
[0040]
Regarding x, y and z, in the ternary composition diagram shown in the attached FIG. 1, the points on the polygonal line connecting points A, B, C and D or inside (but not on the line CD) are as follows: It depends on the reason.
[0041]
That is, the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency becomes larger than +50 ppm / ° C. as in the case of samples 1 and 2 outside the line AD. This is because the temperature coefficient (τf) of the resonance frequency shifts to the minus side from −50 ppm / ° C. as in the samples 28 and 29. As is clear from Samples 5, 22, and 27, except for the line CD, at z = 0, sintering was not sufficiently performed at a firing temperature of 1350 to 1400 ° C., and at a high temperature exceeding 1400 ° C. This is because firing is required, and there are many inconveniences in industrial mass production.
[0042]
As is clear from the comparison between Sample 16 in Table 1 and Samples 41 to 52 in Table 2 and Comparison between Sample 35 in Table 1 and Samples 53 to 56 in Table 2, it is most preferable to use La as the rare earth element. , La, a high relative dielectric constant (ε r ) and a high Q value can be obtained. As is clear from the comparison between the samples 41, 44, 47, and 50, a higher Q value can be obtained by using Nd or Sm as the rare earth element than in the case of Y or Pr.
[0043]
It should be noted that a small amount of additives can be added to the high frequency dielectric ceramic composition of the present invention as long as the object of the present invention is not impaired. For example, by adding 0.01 to 1.0 wt% of SiO 2 , MnCO 3 , B 2 O 3 , ZnO, NiO, CuO, Li 2 CO 3, etc., the firing temperature can be reduced to 10 to 10 while suppressing the deterioration of the characteristics. Can be lowered by 20 ° C. In addition, by adding Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , WO 3 and the like in an amount of 1 to 3 wt%, the relative dielectric constant (ε r ) and the temperature characteristics can be finely adjusted, and an excellent dielectric ceramic can be obtained. Obtainable.
[0044]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the relative dielectric constant (ε r ) is as large as 37 to 54, the Q value is as large as 20,000 (at 1 GHz) or more, and the temperature coefficient of resonance frequency (τf ) Can be arbitrarily controlled centering on 0 (ppm / ° C.) to obtain a dielectric ceramic composition for high frequencies.
[0045]
Therefore, by using a dielectric ceramic having such a composition to manufacture a dielectric resonator, a dielectric filter, a dielectric duplexer, and a communication device, favorable characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a ternary composition diagram of an MTiO 3 -Ln (Mg 2/3 Ta 1/3 ) O 3 -Lm (Mg 2/3 Sb 1/3 ) O 3 composition.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a dielectric resonator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a communication device of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 dielectric resonator 2 metal case 4 dielectric ceramic 5 input terminal 6 output terminal 10 communication device 12 dielectric duplexer 14 transmission circuit 16 reception circuit 18 antenna 20 input connection means 22 output connection means 24 antenna connection means 26, 28 Dielectric filter 30 External coupling means

Claims (9)

希土類元素(Ln、Lm)、Mg、Ta、Sb、TiおよびM(M:CaおよびSrのうちの少なくとも1種)を含み、
組成式:xMTi1+2a―yLn(Mg2/3Ta1/3(3+3b)/2−zLm(Mg2/3Sb1/3(3+3c)/2(ただし、x、y、zはモル%)で表わされる組成を有し、
a、b、cが、
0.950≦a≦1.050
0.900≦b≦1.050
0.900≦c≦1.050
の範囲内にあり、
x、y、zが添付図1に示す三元組成図において、
点A(x=75、y=0、z=25)
点B(x=55、y=0、z=45)
点C(x=55、y=45、z=0)
点D(x=75、y=25、z=0)
を結ぶ多角形の線上または内部(但し、線CD上は除く)にあり、
ペロブスカイト型結晶相を主結晶とすることを特徴とする、高周波用誘電体磁器組成物。
A rare earth element (Ln, Lm), Mg, Ta, Sb, Ti and M (M: at least one of Ca and Sr);
Formula: xMTi a O 1 + 2a -yLn (Mg 2/3 Ta 1/3) b O (3 + 3b) / 2 -zLm (Mg 2/3 Sb 1/3) c O (3 + 3c) / 2 ( provided that, x, y and z have a composition represented by mol%),
a, b, c are
0.950 ≦ a ≦ 1.050
0.900 ≦ b ≦ 1.050
0.900 ≦ c ≦ 1.050
Within the range of
In the ternary composition diagram shown in FIG.
Point A (x = 75, y = 0, z = 25)
Point B (x = 55, y = 0, z = 45)
Point C (x = 55, y = 45, z = 0)
Point D (x = 75, y = 25, z = 0)
On or inside the polygonal line connecting (except on the line CD)
A dielectric ceramic composition for high frequencies, comprising a perovskite-type crystal phase as a main crystal.
前記希土類元素(Ln、Lm)は、Y、La、Pr、NdおよびSmのうちの少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1に記載の高周波用誘電体磁器組成物。The dielectric ceramic composition for a high frequency wave according to claim 1, wherein the rare earth element (Ln, Lm) is at least one of Y, La, Pr, Nd, and Sm. 前記MはCaであることを特徴とする、請求項2に記載の高周波用誘電体磁器組成物。The high frequency dielectric ceramic composition according to claim 2, wherein the M is Ca. 前記希土類元素(Ln、Lm)はLa、NdおよびSmのうちの少なくとも1種であることを特徴とする、請求項3に記載の高周波用誘電体磁器組成物。The high frequency dielectric ceramic composition according to claim 3, wherein the rare earth element (Ln, Lm) is at least one of La, Nd, and Sm. 前記希土類元素(Ln、Lm)はLaであることを特徴とする、請求項3に記載の高周波用誘電体磁器組成物。The dielectric ceramic composition for high frequencies according to claim 3, wherein the rare earth element (Ln, Lm) is La. 誘電体磁器が入出力端子に電磁界結合して作動する、誘電体共振器において、前記誘電体磁器は、請求項1から5のいずれかに記載の高周波用誘電体磁器組成物からなることを特徴とする、誘電体共振器。A dielectric resonator in which a dielectric ceramic is operated by being electromagnetically coupled to an input / output terminal, wherein the dielectric ceramic is made of the high frequency dielectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 5. Characterized by a dielectric resonator. 請求項6に記載の誘電体共振器に外部結合手段を含んでなることを特徴とする、誘電体フィルタ。A dielectric filter comprising the dielectric resonator according to claim 6 and external coupling means. 少なくとも2つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力接続手段と、前記誘電体フィルタに共通に接続されるアンテナ接続手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、前記誘電体フィルタの少なくとも1つが請求項7に記載の誘電体フィルタであることを特徴とする、誘電体デュプレクサ。A dielectric duplexer including at least two dielectric filters, input / output connection means connected to each of the dielectric filters, and antenna connection means commonly connected to the dielectric filters, A dielectric duplexer, wherein at least one of the dielectric filters is the dielectric filter according to claim 7. 請求項8に記載の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも1つの入出力接続手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続手段と異なる少なくとも1つの入出力接続手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続手段に接続されるアンテナとを含んでなることを特徴とする、通信機装置。9. The dielectric duplexer according to claim 8, a transmission circuit connected to at least one input / output connection means of the dielectric duplexer, and at least one different from the input / output connection means connected to the transmission circuit. A communication device, comprising: a receiving circuit connected to the input / output connection means; and an antenna connected to the antenna connection means of the dielectric duplexer.
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