WO2006003745A1

WO2006003745A1 - 高周波用誘電体磁器組成物、及び誘電体素子

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Publication number: WO2006003745A1
Application number: PCT/JP2005/007010
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Ishikawa
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-01-12

Abstract

　本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、一般式〔（１－ｙ）・ｘＣａＴｉａＯ（1+2a）－（１－ｙ）・（１－ｘ）Ｃａ{（Ｍ１）1/3（Ｍ２）2/3}ｂＯ（1+2b）－ｙＬｎＡｌcＯ（3+3c）/２〕（ただし、Ｍ１はＺｎ及びＭｇのうちの少なくとも１種、Ｍ２はＮｂ及びＴａのうちの少なくとも１種、Ｌｎは希土類元素を示す）で表されると共に、上記ｘ、ｙ、ａ、ｂ、及びｃが、０．５６≦ｘ≦０．８、０．０８≦ｙ≦０．１８、（１－ｙ）・ｘ≦０．６５、０．９８５≦ａ≦１．０５、０．９≦ｂ≦１．０２、及び０．９≦ｃ≦１．０５を充足し、かつ、副成分として主成分１００重量に対しＺｒＯ２に換算して０．２～１重量部のジルコニウム化合物が含有されている。そしてこれにより、Ｑ値を更に向上させることができ、従来に比べ、より一層良好な誘電特性を有する誘電体素子を得ることができる。

Description

明細書

高周波用誘電体磁器組成物、及び誘電体素子

技術分野

[0001] 本発明は、高周波用誘電体磁器組成物、及びそれを用いた誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体基板等の誘電体素子に関する。

背景技術

[0002] 高周波用誘電体磁器組成物で形成された誘電体素子は、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波領域で使用される誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体基板等に広く利用されている。

[0003] この種の高周波用誘電体磁器組成物は、誘電特性として

( 1)誘電体中では電磁波の波長が 1Z ε r^1/2に短縮されることから、小型化要求への対応として比誘電率 ε rが大きいこと、

(2)誘電体損失が小さいこと、すなわち電気的品質係数 Qe (以下、「Q値」という）が高いこと、

(3)共振周波数の温度安定性が優れて!/、ること、すなわち共振周波数の温度係数 τ l¾SOppm/°C付近であること

等が要求される。

[0004] そして従来より、一般式〔（1 y) 'xCaTi O —（1 y) · (1— x) Ca{Mg (M) a (l+2a) 1/3

} O -yLnAl O 〕（ただし、 Mは Nb及び Z又は Ta、 Lnは希土類元素）で

2/3 b (l+2b) c (3+3c) /2

表されると共に、上記 x、 y、 a、 b、及び c力それぞれ 0. 550≤x≤0. 800、 0. 080 ≤y≤0. 180、 (1 -y) ·χ≤0. 650、 0. 910≤a≤l. 100、 0. 900≤b≤l . 100、 0. 900≤c≤l. 100の範囲に調製された高周波用誘電体磁器組成物（特許文献 1 )や、一般式〔（1 y) 'xCaTi O —（1 y) · (1— x) Ca{Zn (M) } 0 yL a (l+2a) 1/3 2/3 b (l+2b) nAl O 〕（ただし、 Mは Nb及び

(3+3c)/2 Z又は Ta、 Lnは希土類元素）で表されると共に c

、上記 x、 y、 a、 b、及び c力それぞれ 0. 560≤x≤0. 800、 0. 080≤y≤0. 180、 (1 -y) ·χ≤0. 650、 0. 985≤a≤l. 050、 0. 900≤b≤l. 020、 0. 900≤c≤l . 050の範囲に調製された高周波用誘電体磁器組成物 (特許文献 2)が既に提案されている。

[0005] 特許文献 1、 2は上述のような成分糸且成を有することにより、 40〜60の高比誘電率と 30000以上の高い Q値を有し、し力も共振周波数の温度係数 τ l¾S0± 30ppmZ °Cの温度安定性に優れた高周波用誘電体磁器組成物を得ている。

[0006] 特許文献 1 :特開 2001— 163665号公報

特許文献 2：特開 2001— 192265号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 上記特許文献 1、 2の高周波用誘電体磁器組成物は、上述したように比誘電率 ε r 及び Q値が高ぐまた、共振周波数の温度係数も 0± 30ppmZ°Cであることから、共振周波数の温度安定性に優れているが、近年の通信機事業の発展に伴い、より高性能な材料組成を有する誘電体磁器組成物の実現が望まれている。

[0008] 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、 Q値をさらに向上させることにより、従来に比べより一層良好な誘電特性を有する高周波用誘電体磁器組成物、及びそれを用いた誘電体素子を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 上記目的を達成するために本発明者が鋭意研究を行ったところ、一般式〔（1— y) · xCaTi O - (l -y) - (l -x) Ca{ (Ml) (M2) } O vLnAl O 〕で a (l+2a) 1/3 2/3 b (l+2b) c (3+3c) /2 表される所定モル組成比を有する主成分に対し、ジルコニウム化合物を副成分として含有させることにより、比誘電率 ε rや共振周波数の温度特性て fに大きな変動を生じさせることなぐ Q値を向上させることができ、これにより従来に比べより一層良好な誘電特性を有する高周波用誘電体磁器組成物を得ることができるという知見を得た。

[0010] 本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物（以下、単に「誘電体磁器組成物」 t ヽぅ）は、主成分が、一般式〔（1 -y) - xCaTi O 一（1一 y) · (1— x) Ca{ (Ml) (M2) } O -yLnAl O

a (l+2a) 1/3 2/3 b (l+2b) c (3+3c) /

〕（ただし、 Mlは Zn及び Mgのうちの少なくとも 1種、 M2は Nb及び Taのうちの少な

2

くとも 1種、 Lnは希土類元素を示す)で表されると共に、上記各モル比 x、 y、 a、 b、及び c力 0. 56≤x≤0. 8、 0. 08≤y≤0. 18、 (1 -y) ·χ≤0. 65、 0. 985≤a≤l . 05、 0. 9≤b≤l . 02、及び 0. 9≤c≤l . 05を充足し、力つ、畐 ij成分としてジノレコニゥム化合物が含有されて、ることを特徴として、る。

[0011] ジルコニウム化合物は、主成分 100重量部に対し、 ZrOに換算して 0. 2重量部以

2

上含有させることにより添加効果が生じることとなる。一方、ジルコニウム化合物の含有量力主成分 100重量部に対し、 ZrOに換算して 1. 0重量部を超えると Q値が低

2

下する傾向がある。

[0012] したがって、本発明の誘電体磁器組成物においては、前記ジルコニウム化合物が、前記主成分 100重量部に対し、 ZrOに換算して 0. 2〜1. 0重量部含有されてい

2

ることが好ましい。

[0013] また、共振周波数の温度安定性をより良好なものとするためには（l—y) ·χ≤0. 6 となるように x、 yを調製するのが好ましい。

[0014] すなわち、本発明の誘電体磁器組成物においては、（l—y) ·χ≤0. 6であることが好ましい。

[0015] さらに、 Ln (希土類元素）としては、 Nd、 Y、 La、 Sm、 Pr等を選択的に使用することにより、上述した所期の目的を容易に達成することができる。

[0016] すなわち、本発明の誘電体磁器組成物においては、前記 Lnは、 Nd、 Y、 La、 Sm

、及び Prの中力も選択された少なくとも 1種であることが好ましい。

[0017] また、本発明に係る誘電体素子は、前記誘電体磁器組成物で形成された素体を備えて、ることを特徴として！/、る。

発明の効果

[0018] 上記誘電体磁器組成物によれば、一般式〔（l—y) -xCaTi O 一（1一 y) · (1— a (l+2a)

x) Ca{ (Ml) (M2) } O -yLnAl O 〕（ただし、 Mlは Zn及び Mgのうち

1/3 2/3 b (l+2b) c (3+3c)/2

の少なくとも 1種、 M2は Nb及び Taのうちの少なくとも 1種、 Lnは希土類元素を示す）で表される所定モル組成比を有する主成分に副成分としてジルコニウム化合物を含有させているので、比誘電率 ε rや共振周波数の温度特性て fに大きな変動を生じさせることなく Q値を向上させることが可能となり、これにより、より一層良好な誘電特性を有する誘電体磁器組成物を得ることができる。 [0019] また、前記ジルコニウム化合物を、前記主成分 100重量部に対し、 ZrOに換算し

2 て 0. 2〜1.0重量部含有させることにより、上述した Q値向上の効果を容易に奏することができる。

[0020] また、 (1-y) ·χ≤0. 6とすることにより、共振周波数の温度安定性がより一層向上し、より良好な誘電特性を有する誘電体磁器組成物を得ることができる。

[0021] また、上記誘電体素子は、前記誘電体磁器組成物で形成されて!ヽるので、より良好な各種特性を有する信頼性の優れた誘電体共振器等の誘電体素子を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明に係る誘電体素子としての誘電体共振器が搭載された誘電体共振装置の一実施の形態を示す内部構造図である。

符号の説明

[0023] 1 誘電体共振器 (誘電体素子）

発明を実施するための最良の形態

[0024] 次に、本発明の実施の形態を詳説する。

[0025] 本発明に係る誘電体磁器組成物は、下記一般式 (Α)で表される主成分に副成分としてジルコニウム化合物が含有されて、る。

[0026] (1-y) -xCaTi O 一（1一 y) · (1— x)Ca{(Ml) (M2) } O 一 yLnAl O a (l+2a) 1/3 2/3 b (l+2b) c

〕 -(A)

(3+3c)/2

[0027] ただし、 Mlは Zn及び Mgのうちの少なくとも 1種、 M2は Nb及び Taのうちの少なくとも 1種、 Lnは希土類元素を示している。

[0028] また、本誘電体磁器組成物は、上記 x、 y、 (1-y) ·χ (以下、「 a」と記す。） a、 b、及びじが、下記数式（ 1)〜（6)を充足するように調製されて、る。

0. 56≤χ≤0.8···(1)

0.08≤y≤0. 18···(2)

a≤0.65···(3)

0. 985≤a≤l.05··· (4)

0. 9≤b≤l.02···(5) 0. 9≤c≤l. 05· ·· (6)

[0029] このように本誘電体磁器組成物は、一般式 (Α)で示される主成分にジルコニウム化合物を副成分として含有させることにより、比誘電率 ε rや共振周波数の温度係数て f の大きな変動を生じることもなぐ Q値を向上させることができる。すなわち、上記各モル比 x、 y、 a、 b、及び cが、下記数式（1)〜（6)を充足するように主成分組成を調製することにより、比誘電率 ε rが 40以上であって、共振周波数の温度係数て i¾ 0± 3 OppmZ°Cに抑制され、し力も従来に比べ、 Q値をより一層向上させた誘電特性の優れた誘電体磁器組成物を得ることができる。

[0030] また、ジルコニウム化合物の含有量としては、主成分 100重量部に対し、酸化ジルコ -ゥム (ZrO )に換算して 0. 2〜1重量部に制御するのが望ましい。

2

[0031] 主成分に意図的にジルコニウム化合物を添カ卩して Q値を向上させるためには、ジルコ -ゥム化合物は、主成分 100重量部に対し ZrOに換算して 0. 2重量部以上含有

2

させる必要がある。一方、ジルコニウム化合物の含有量力主成分 100重量部に対し ZrOに換算して 1重量部を超えると、比誘電率 ε rや温度係数 τ fは良好に維持する

2

ことができるものの、 Q値が却って低下してしまう場合がある。

[0032] したがって、上述したようにジルコニウム化合物の含有量は、主成分 100重量部に対し、 ZrOに換算し 0. 2〜1重量部（さらには、 0. 25〜： L 0重量部）の範囲とするの

2

が好ましい。

[0033] 次に、一般式 (A)で、各モル比 x、 y、 Q;、 a、 b、及び cが、下記数式（1)〜（6)を充足するようにした理由を述べる。

[0034] (l) x

Xが 0. 56未満の場合は、主成分にジルコニウム化合物を副成分として添カ卩しても Q値が 30000以下となり、誘電体損失が大きくなる。一方、 Xが 0. 80を超えた場合は、ジルコニウム化合物を添加することにより Q値は 30000以上を確保することが可能であるが、温度係数て !^ + 30ppmZ°C以上となり、共振周波数の温度安定性が低下する。

[0035] そこで、本実施の形態では、 X力 SO. 56≤x≤0. 80となるよう〖こしている。

[0036] (2)y yが 0. 08未満の場合、又は 0. 18を超えた場合は、 Xの場合と同様、ジルコニウム化合物を添加しても Q値が 30000以下となり、誘電体損失が大きくなる。

[0037] そこで、本実施の形態では、 y力 . 08≤y≤0. 18となるようにしている。

[0038] (3) a ( = (l -y) -x)

aが 0. 65を超えると、 CaTi O の含有モル量が過剰となって温度係数 τ +

a (l+2a)

30ppmZ°Cより大きくなり、共振周波数の温度安定性が劣化する。

[0039] そこで、本実施の形態では、 αが α≤0. 65となるようにしている。特に、

ひを 0. 6以下にした場合は、共振周波数の温度係数 T ¾0± 15ppmZ°Cに抑制することができ、温度安定性を向上させる観点から好ましい。すなわち、 aは α≤0. 6となるようにするのがより好まし!/、。

[0040] (4) a

aが 0. 985未満の場合、又は 1. 05を超えた場合は、ジルコニウム化合物を添カロしても Q値が 30000以下となり、誘電体損失が大きくなる。

[0041] そこで、本実施の形態では、 aが 0. 985≤a≤l . 05となるように調製している。

[0042] (5) b

b力 SO. 9未満の場合、又は 1. 02を超えた場合も、上記 aの場合と同様、ジルコユウム化合物を添加しても Q値が 30000以下となり、誘電体損失が大きくなる。

[0043] そこで、本実施の形態では、 b力 . 9≤b≤ 1. 02となるように調製している。

[0044] (6) c

cが 0. 9未満の場合、又は 1. 05を超えた場合も、上記 a、 bの場合と同様、ジルコ- ゥム化合物を添加しても Q値が 30000以下となり、誘電体損失が大きくなる。

[0045] そこで、本実施の形態では、 cが 0. 9≤b≤ 1. 05となるように調製している。

[0046] 尚、一般式 (A)中の Lnは希土類元素であれば特に限定されるものではないが、ネオジム（Nd)、イットリウム (Y)、ランタン（La)、サマリウム（Sm)、プラセオジム（Pr)が好適に使用される。

[0047] 次に、上記誘電体磁器組成物の製造方法について詳述する。

[0048] まず、セラミック素原料として、高純度の炭酸カルシウム（CaCO )、酸化チタン (Ti

3

O )、酸ィ匕アルミニウム (Al O )を準備し、さらに酸化亜鉛 (ZnO)及び酸化マグネシゥム（MgO)のうちの少なくとも 1種、酸化ニオブ (Nb O )及び酸化タンタル (Ta O )

2 5 2 5 のうちの少なくとも 1種、希土類酸ィ匕物として酸ィ匕ネオジム（Nd O )、酸化イットリウム

2 3

(Y O )、酸化ランタン（La O )、酸化サマリウム（Sm O )、酸化プラセオジム（Pr O

2 3 2 3 2 3 6

)の中から選択された少なくとも 1種を準備する。

11

[0049] 次に、これらセラミック素原料が上記数式（1)〜（6)を充足するように調合し、ボールミルに投入して所定時間湿式混合し、脱水'乾燥した後、仮焼処理を行ない、主成分組成からなる仮焼粉末を得る。

[0050] 次いで、この仮焼粉末 (主成分） 100重量部に対し、副成分としてのジルコニウム化合物を酸化ジルコニウム（ZrO )に換算して 0. 2〜1. 0重量部添加し、さらに適量の

2

バインダを添加して所定時間湿式粉砕し、これにより上記誘電体磁器組成物の素原料が作製される。

[0051] 次に、この誘電体磁器組成物を使用した誘電体素子について詳説する。

[0052] 図 1は本発明に係る誘電体素子としての誘電体共振器を備えた誘電体共振装置であって、該誘電体共振装置は、柱状の誘電体共振器 1が支持台 2を介して金属ケース 3内に配設されている。また、入力端子 4及び出力端子 5は、該金属ケース 3に保持されている。

[0053] 上記誘電体共振器 1は、上記誘電体磁器組成物の素原料に所定圧力下、プレス成形を施し、温度 1400°C〜1650°Cで所定時間焼成処理を施すことにより得られる

[0054] そして、上記誘電体共振器 1は、入力端子 4及び出力端子 5に電磁界結合して TE

0 モードで動作し、入力端子 4に入力された所定周波数の信号のみが出力端子 5か

1 δ

ら出力される。

[0055] 尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では誘電体共振器は ΤΕ モードで動作して!/、るが、他の ΤΕモードや ΤΜモード、 ΤΕΜモ

01 δ

ードなどの動作モードを有する場合も同様であり、誘電体共振器以外の誘電体素子、例えば誘電体フィルタや誘電体基板等についても同様に適用できるのはいうまでもない。

[0056] 次に、本発明の実施例を具体的に説明する。実施例 1

[0057] 上記一般式 (A)中の x、 yを種々変えて ZrOの添加効果を確認した。

2

[0058] すなわち、まず、セラミック素原料として、高純度の炭酸カルシウム (CaCO )、酸ィ匕

3 チタン (TiO )、酸化亜鉛 (ZnO)、酸化ニオブ (Nb O )、酸化ネオジム（Nd O

2 2 5 2 3 及び酸ィ匕アルミニウム (Al O )を準備し、一般式 (A)で a、 b、及び cが 1となるように

2 3

秤量し、 x、 yについては表 1の組成を有するように秤量した。

[0059] 次いで、この秤量物を PSZが内有されたボールミルに純水と共に投入し、 16時間湿式混合した後、脱水'乾燥処理を施し、その後温度 1000〜1300°Cで 3時間仮焼処理を施し、主成分組成からなる仮焼粉末を作製した。

[0060] 次、で、この仮焼粉末 (主成分）に酸ィ匕ジルコニウム (ZrO )及び適量のバインダを

2

添加し、ボールミル内で再度 16時間湿式粉砕し、誘電体磁器組成物の素原料を得た。

[0061] 次に、誘電体磁器組成物の素原料を 9. 8 X 10⁷〜1. 96 X 10⁸Paの圧力下、プレス成形を施して円板状とした後、大気中、温度 1400〜1650°Cで 4時間焼成処理を施し、直径 10mm、厚み 5mmの焼結体 (誘電体磁器組成物）からなる誘電体共振器を得た (表 1中、偶数番号の試料)。

[0062] また、上述した主成分組成力なる仮焼粉末に対し、 ZrOを添加することなく上記

2

プレス成形を施し、次いで、焼成処理を施し、上述と同様、直径 10mm、厚み 5mm の焼結体力ゝらなる誘電体共振器を得た (表 1中、奇数番号の試料)。

[0063] 次に、各試料 (試料番号 1〜32)について、周波数 6〜8GHzにおける比誘電率 ε r及び Q値を両端短絡型誘電体共振器法で測定した。また、 TE モードの共振周

01 δ

波数から、共振周波数の温度係数て f(25^55°C)を測定した。

[0064] また、測定後の誘電体共振器について、 ICP (Inductively Coupled Plasma;誘導結合プラズマ発光分光)分析法を使用して ZrOの含有量を定量した。

2

[0065] 表 1は試料番号 1〜32の成分組成と、測定結果、すなわち比誘電率 ε r、 Q値、共振周波数の温度係数 τ 1¾示している。尚、 Q値は 1GHzに換算した値を示している

[表 1]

*は本発明範囲外この表 1から明らかなように副成分として ZrOを添加した偶数番号の試料は、 ZrO

2 2 の含有量が、主成分 100重量部に対し 0. 23-0. 26重量部であった。また、副成分としての ZrOを添カ卩しなカゝつた奇数番号の試料でも、主成分 100重量部に対し 0. 1

2

6 0. 19重量部の ZrOが含有されていた。これは、混合粉砕処理で使用した PSZ が主成分中に混入した結果であり、したがって ZrOを主成分に意図的に添加しなく

2

とも、この種の誘電体磁器組成物は、主成分 100重量部に対し 0. 16-0. 19重量部程度の ZrOが含有されることが分力つた。

2

[0067] そして、試料番号 1〜32から明らかなように主成分組成が同一の場合は、 ZrOを

2 副成分として添加させることにより、 Q値が向上している。

[0068] しかしながら、試料番号 2は、 X力 SO. 500と少なく、 y力 . 200と多いため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値が 29300と低ぐまた共振周波数の温度係数 τ fについても

2

-42. 5ppmZ°Cとなって温度安定性に欠けることが分力つた。

[0069] 試料番号 4も、 y力 . 200と多いため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値が 29800と

2

低くなることが分力つた。

[0070] 試料番号 6は、 Q値については 31500となって ZrOを添カ卩しなかった場合（試料

2

番号 5)に比べ向上している力 Xが 0. 875と多いため、共振周波数の温度係数 τ f 力 6ppmZ°Cとなって温度安定性に欠けることが分力つた。

[0071] 試料番号 16も、 Q値については 31600となって ZrOを添カ卩しなかった場合（試料

2

番号 15)に比べ向上している力 X力 SO. 825と多いため、共振周波数の温度係数 τ f 力 5ppmZ°Cとなって温度安定性に欠けることが分力つた。

[0072] 試料番号 24は、 aが 0. 702と多いため、共振周波数の温度係数 τ ί¾¾5. 9ppm Z°Cとなって温度安定性に欠けることが分力つた。

[0073] 試料番号 26は、 X力 . 550と少ないため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値が 289

2

00と低いことが分力つた。

[0074] 試料番号 30は、 X力 . 550と少なく、 yも 0. 050と少ないため、主成分に ZrOを添

2 加しても Q値は 28600と低、ことが分力つた。

[0075] 試料番号 32は、 y力 . 050と少ないため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値は 264

2

00と低いことが分力つた。

[0076] これに対して試料番号 7〜 14、 17〜22、 27、及び 28は、 x、 y、 aが本発明の範囲内（0. 56≤x≤0. 8、0. 08≤y≤0. 18、 a≤0. 65)であるので、比誘電率 ε rは 4 6. 6以上と大きぐ共振周波数の温度係数 r l¾0± 30ppmZ°Cの範囲であり、また Q値は 30300以上と高ぐ良好な誘電特性が得られることが分力つた。特に、副成分として ZrOが添加された偶数番号の試料は、 ZrOを意図的に添加しなカゝつた奇数

2 2

番号の試料に比べていずれも Q値が向上しており、より良好な誘電特性の得られることが確認された。

実施例 2

[0077] 上記一般式 (A)中の a、 b、及び cを種々変えて ZrOの添加効果を確認した。

2

[0078] すなわち、実施例 1と同様のセラミック素原料を出発素材とし、一般式 (A)で Xが 0.

670、 y力^). 100となるように样量し（α =0. 603)、 a、 b、及び cにつ!/、ては表 2の糸且成を有するように秤量した。

[0079] その後は実施例 1と同様の方法 ·手順で、 ZrOを添加した誘電体共振器 (表 2中、

2

偶数番号の試料)と、 ZrOを添加しなカゝつた誘電体共振器 (表 2中、奇数番号の試

2

料)とを作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数て測定した。

[0080] 表 2は試料番号 41〜64の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1GHz )、共振周波数の温度係数 τ 示している。

[表 2]

[0081] この表 2から明らかなように、実施例 1と同様、副成分として ZrOを主成分に添加しなくとも、主成分 100重量部に対し 0. 16〜0. 19重量部の ZrOが含有されることが分かった。

[0082] また、主成分組成が同一の場合は、 ZrOを副成分として添加させることにより、 Q値が向上することも分力た。 [0083] しかしながら、試料番号 42は、 a力 . 980と少ないため、主成分に ZrOを添加して

2 も Q値が 25600と低くなることが分力つた。

[0084] 試料番号 48は、 aが 1. 100と多いため、主成分に ZrOを添加しても Q値力 7600

2

と低いことが分力つた。

[0085] 試料番号 50は、 b力 SO. 850と少ないため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値が 265

2

00と低くなることが分力つた。

[0086] 試料番号 56は、 bが 1. 050と多いため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値が 24700

2

と低いことが分力つた。

[0087] 試料番号 58は、 c力 . 850と少ないため、主成分に ZrOを添カ卩しても Q値が 236

2

00と低くなることが分力つた。

[0088] 試料番号 64は、 cが 1. 100と多いため、主成分に ZrOを添加しても Q値力 8600

2

と低いことが分力つた。

[0089] これに対して試料番号 43〜46、 51〜54、及び 59〜62は、 a、 b、 cが本発明の範囲内（0. 985≤a≤l. 05、 0. 9≤b≤l. 02、 0. 9≤c≤l . 05)であるので、比誘電率 ε rは 54. 2以上と大きぐ共振周波数の温度係数て !¾0± 30ppmZ°Cの範囲であり、また Q値が 30000以上と高ぐ良好な誘電特性が得られることが分力つた。特に、副成分として ZrOが添加された偶数番号の試料は、 ZrOが意図的に添加されな

2 2

力つた奇数番号の試料に比べていずれも Q値が向上しており、より良好な誘電特性の得られることが確認された。

実施例 3

[0090] 上記一般式 (A)中の M2成分の成分種を変えて ZrOの添加効果を確認した。

2

[0091] すなわち、セラミック素原料として、高純度の炭酸カルシウム (CaCO )、酸化チタン

3

(TiO )、酸ィ匕亜鉛 (ZnO)、酸ィ匕ニオブ (Nb O )、酸ィ匕ネオジム (Nd O )、及び酸

2 2 5 2 3 化アルミニウム (Al O )の他、酸化タンタル (Ta O )を準備し、一般式 (A)で a、 b、

2 3 2 5

及び c力 Siとなるように样量し、 x力 SO. 670、 y力 SO. 100となるように样量し（ α =0. 60 3)、かつ Μ2成分が表 3の組成比を有するように秤量した。

[0092] その後は実施例 1と同様の方法 ·手順で、 ZrOを添加した誘電体共振器 (表 3中、

2

試料番号 72、 74)と、 ZrOを添加しなカゝつた誘電体共振器 (表 2中、試料番号 71、 7 3)とを作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数 τ 測定した。

表 3は試料番号 71〜74の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1GHz )、共振周波数の温度係数 τ 示している。

[表 3]

*は本発明範囲外

[0094] この表 3から明らかなように、副成分として意図的に ZrOを主成分に添カ卩した試料番号 72、 74は、 ZrOを意図的に添カ卩しなかった試料番号 71、 73に比べて Q値が向上することが分力つた。

[0095] また、が 0. 650、 yが 0. 150とした場合についても同様にして試料を作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数 τ 1¾測定した (試料番号 75〜78)。

[0096] 表 4は試料番号 75〜78の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1GHz

)、共振周波数の温度係数 τ 示している。

[表 4]

*は本発明範囲外

[0097] この表 4から明らかなように、表 3と同様、副成分として意図的に ZrOを主成分に添加した試料番号 76、 78は、 ZrOを意図的に添カ卩しなかった試料番号 75、 77に比

2

ベて Q値が向上することが分力つた。

実施例 4

[0098] 上記一般式 (A)中の Ln (希土類元素）を種々変えて ZrOの添加効果を確認した。

2

[0099] すなわち、セラミック素原料として、高純度の炭酸カルシウム (CaCO )、酸化チタン

3

(TiO )、酸化亜鉛 (ZnO)、酸化ニオブ (Nb O )、酸化アルミニウム（Al O )、酸ィ匕

2 2 5 2 3 ネオジム（Nd O )の他、酸化イットリウム (Y O )、酸化ランタン (La O )、酸化サマリ

2 3 2 3 2 3

ゥム（Sm O )、及び酸ィ匕プラセオジム (Pr O )を準備し、一般式 (A)で a、 b、及び c

2 3 6 11

力 1となるように样量し、 X力 SO. 650、 y力 SO. 150となるように样量し（ α =0. 553)、かつ Ln成分が表 5の組成比を有するように秤量した。

[0100] その後は実施例 1と同様の方法 ·手順で、 ZrOを添加した誘電体共振器 (表 5中、

2

料)とを作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数 τ 測定した。

[0101] 表 5は試料番号 81〜96の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1GHz )、共振周波数の温度係数 τ 示している。

[表 5]

0.553CaTiO₃-0.297Ca(Zn_1/3Nb_2/3)0₃— 0. 150LnAIO₃ 試料

No. Zr0₂

p し n 比誘電率 ε r 温度係数て f

Q値

(重量部） (一） (ppm/°C)

81 < Y 42.3 30500 1.5

p

82 Y 0.24 32600 1.6

z

83 (0. 18) 47.9 34300 一 2.2

84 0. 1Y 0.9Nd 0.25 48. 1 36300 一 1.9

6 O d d

p

85 し a (0. 17) 30100 2.4

寸D卜 I

O

86 し a 33000 2.6

87 0.1La 0.9Nd (0. 16) 50. 1 34100 一 2. 1

寸寸寸寸

88 0.1La 0.9Nd 0.23 ai000 00 0 0 0 36800 -2.0

p p ο o p

寸卜

89 Sm (0. 16) 47. D 8 ω C 34400 一 1.3

90 Sm 47.9 36600 -1. 1

91 0.1Sm 0.9Nd (0. 18) 33600

92

0.25 35100 一 2.4

93 Pr (0. 19) 30200 7.4

94 Pr 33300 7.5

95 0. 1Pr 0.9Nd (0. 18) 34200 一 1.6

96 0. 1Pr 0.9Nd 36000 一 1.3

*は本発明範囲外

[0102] この表 5から明らかなように、副成分として意図的に ZrOを主成分に添カ卩した偶数

2

番号試料は、 ZrOを意図的に添加しなかった奇数番号試料に比べてそれぞれ Q値

2

が向上することが確認された。

実施例 5

[0103] 上記一般式 (A)中の Ml成分である Znと Mgとの配合モル比 zを種々変えて ZrO

2 の添加効果を確認した。

[0104] すなわち、セラミック素原料として、高純度の炭酸カルシウム (CaCO )、酸化チタン

3

2 2 5 2 3 化アルミニウム (AI O )の他、酸ィ匕マグネシウム（MgO)を準備し、一般式 (A)で a、 b 、及び c力 S iとなるように样量し、 x力 SO. 670、 y力 SO. 100となるように样量し（ α =0. 6 03)、かつ ζが表 6の組成比を有するように秤量した。

[0105] その後は実施例 1と同様の方法 ·手順で、 ZrOを添加した誘電体共振器 (表 6中、

2

試料番号 102、 104、 106)と、 ZrOを添カ卩しなかった誘電体共振器（表 6中、試料

2

番号 101、 103、 105)とを作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数て測定した。

[0106] 表 6は試料番号 101〜106の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1G Hz)、共振周波数の温度係数 _τ 示している。

[表 6]

[0107] この表 6から明らかなように、副成分として意図的に ZrOを主成分に添カ卩した試料

2

番号 102、 104、及び 106は、 ZrOを意図的に添カ卩しなかった試料番号 101、 103

2

、及び 105に比べてそれぞれ Q値が向上することが分力つた。

[0108] また、 X力 0. 650、 y力 O. 150 ( α =0. 553)とした場合につ!ヽても同様にして試料を作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数 τ 測定した (試料番号 107〜112)。

[0109] 表 7は試料番号 107〜 112の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1G Hz)、共振周波数の温度係数 _τ 示している。

[表 7] 0.553CaTiO₃-0.297Ca { (Zn₍₁— _z)Mg_z) _1/3Nb_2/3}0₃— 0. 150NdAIO₃ 口

No. ZrO_z

z 比誘電率 ε r f

Q値温度係数て

(重量部） (一） (_PPmZ。C)

107 0. 1 (0. 17) 35000 -2.5

108 0. 1 0.24 36700 -2.3

109 0.5 (0. 18) 47.8 35200 -2. 1

110 0.5

d d 37000 —1.9

111 1.0 (0. 18) 36800 -3.4

112 1.0 38200 寸寸

卜

[0110] この表 7から明らかなように、表 6と同様 rO

〇、副成分として意図的に Z を主成分に添

〇

加した試料番号 108、 110、 112は、 ZrOを意図的に添カ卩しなかった試料番号 107

、 109、 111に比べて Q値が向上することが分かった。

実施例 6

[0111] 副成分としての ZrOの含有量が異なる試料を作製し、誘電特性を評価した。

すなわち、実施例 1と同様のセラミック素原料を出発素材とし ω、一般式 (A)で Xが 0.

ω

650、 y力 S0. 150となるょぅに样量し（0； =0. 553)、 a、 b、及び c力 1となるように样量し、実施例 1と同様の方法'手順で仮焼粉末を作製した。

[0112] 次いで、この仮焼粉末 (主成分）に表 8に示すような含有量となるように酸ィヒジルコ -ゥム (ZrO )の添カ卩し、湿式粉砕処、プレス成形、焼成処理を経て試料番号 121〜

126の誘電体共振器を作製し、比誘電率 ε r、 Q値及び共振周波数の温度係数て f を測定した。

[0113] 表 8は試料番号 121〜126の成分組成と、測定結果である比誘電率 ε r、 Q値（1G Hz)、共振周波数の温度係数 _τ 示している。

[表 8] 0.553CaTiO₃-0.297 (Zn_1/3Nb_2/3)O₃_0.150NdAIO₃

試料

No. ZrO_z 比誘電率温度係数 τ

Q値

(重量部） (-) (ppm/°C)

121 36300 -2.5

122 0.41 36400 一 2.2

ο

123 0.53 36200 -2.0

124 1.00 35800 一 1.8

125 1.51 50.0 29800 一 0.5

126 2.03 寸寸寸n i 26500 一 0. 1

この表 8から明らかなように試料番号 121〜124は、 ZrOの含有量が主成分 100 重量咅に対し 0.20-1.00重量咅であり、 Q値力 35800〜36400と良好である力試料番号 125、 126は ZrOの含有量が主成分 100重量部に対し 1.51、 2.03重量部と多いため、 Q値は却って低下傾向となった。すなわち、 ZrOの含有量は、主成分 100重量部に対し 0.20〜： L 00重量部が好ましいことが分力つた。

Claims

請求の範囲

[1] 主成分力一般式〔（1 y) 'xCaTi O —

a (l+2a) （1 y) · (1— x) Ca{(Ml) (M2) }

1/3 2/3

O -yLnAl O 〕（ただし、 Mlは Zn及び Mgのうちの少なくとも 1種、 M2は b (l+2b) c (3+3c)/2

Nb及び Taのうちの少なくとも 1種、 Lnは希土類元素を示す)で表されると共に、上記各モノレ比 x、 y、 a、 b、及び cが、

0. 56≤x≤0. 8、

0. 08≤y≤0. 18、

(1 -y) ·χ≤0. 65、

0. 985≤a≤l. 05、

0. 9≤b≤l. 02、

及び

0. 9≤c≤l. 05

を充足し、

かつ、副成分としてジルコニウム化合物が含有されて、ることを特徴とする高周波用誘電体磁器組成物。

[2] 前記ジルコニウム化合物は、前記主成分 100重量部に対し、 ZrOに換算して 0. 2

2

〜1重量部含有されていることを特徴とする請求項 1記載の高周波用誘電体磁器組成物。

[3] (l -y) -x≤0. 6であることを特徴とする請求項 1又は請求項 2記載の高周波用誘電体磁器組成物。

[4] 前記 Lnは、 Nd、 Y、 La、 Sm、及び Prの中力も選択された少なくとも 1種であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 3のいずれかに記載の高周波用誘電体磁器組成物。

[5] 請求項 1乃至請求項 4のヽずれかに記載の高周波用誘電体磁器組成物で形成された磁器素体を備えることを特徴とする誘電体素子。