WO2010061842A1 - 高周波用誘電体磁器組成物及びその製造方法、高周波用誘電体磁器並びにその製造方法およびそれを用いた高周波回路素子 - Google Patents

高周波用誘電体磁器組成物及びその製造方法、高周波用誘電体磁器並びにその製造方法およびそれを用いた高周波回路素子 Download PDF

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河野　孝史
正孝 山永
敦 岡部
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宇部興産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a dielectric ceramic composition for high frequency use, and in particular, has a relative dielectric constant ⁇ r of 7.5 to 12.0 and Q m ⁇ f. The value is sufficiently large, and the resonance frequency f. The absolute value of temperature coefficient (tau) f of this is related with the dielectric ceramic composition for high frequencies whose 30 ppm / degrees C or less.
  • the present invention also relates to a method for producing a high frequency dielectric ceramic composition as described above.
  • the present invention relates to a high frequency dielectric ceramic suitable as a member constituting a high frequency circuit element used in a high frequency region such as a microwave and a millimeter wave.
  • high-frequency dielectric ceramics are used in dielectric blocks, dielectric substrates, and various high-frequency circuit elements, which are components such as dielectric resonators, dielectric waveguides, and dielectric antennas. And a substrate and a supporting member.
  • the high-frequency circuit element constitutes an electronic device such as a communication device in a high-frequency range, for example.
  • the frequency used for communication has expanded to the high frequency region of the microwave region and the millimeter wave region.
  • the material has a large loss factor Q m (sometimes simply referred to as Q), Furthermore, the resonance frequency f.
  • Q m sometimes simply referred to as Q
  • the resonance frequency f There is a need for a material that has a small absolute value of the temperature coefficient ⁇ f and can be easily adjusted to a desired value.
  • the relative dielectric constant ⁇ r of the high frequency dielectric ceramic composition increases, the size of the high frequency electronic component constituting the high frequency circuit such as a microwave circuit or a millimeter wave circuit can be reduced.
  • the dielectric constant ⁇ r of the dielectric ceramic composition used for the high frequency electronic component is too large, the size of the high frequency electronic component becomes too small and the processing accuracy is too high. Productivity decreases because it becomes severe. For this reason, the relative dielectric constant ⁇ r of the high frequency dielectric ceramic composition is required to be moderate.
  • high-frequency electronics for high-frequency circuits such as microwave circuits and millimeter-wave circuits that have both the features of improved workability and miniaturization.
  • the material of the high-frequency electronic component can easily obtain the required relative dielectric constant ⁇ r (that is, can be adjusted).
  • alumina (Al 2 O 3 ), forsterite (Mg 2 SiO 4 ), cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ) and the like have excellent Q m values and are used for electronic circuit boards and the like. Yes.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is ⁇ 30 to ⁇ 70 ppm / ° C., the application is limited.
  • these materials are mixed with impurities, there are problems such as having a great influence on the generated phase and electrical characteristics.
  • Patent Document 3 a porcelain composition (see Patent Document 3) composed of forsterite (Mg 2 SiO 4 ), calcium titanate (CaTiO 3 ), and spinel has been proposed.
  • Patent Document 3 discloses that the temperature dependence of the relative permittivity ⁇ r of the porcelain composition is controlled, the value of the relative permittivity ⁇ r and the possibility of control or adjustment thereof. Is not disclosed at all.
  • Non-Patent Document 1 a dielectric ceramic composition in which titanium oxide (TiO 2 ) is added to forsterite (Mg 2 SiO 4 ) has been proposed.
  • TiO 2 titanium oxide
  • forsterite Mg 2 SiO 4
  • ⁇ f of the resonance frequency is added even when 30 wt% of titanium oxide is added. Since f is a negative and large value of ⁇ 62 ppm / ° C., it is not practical.
  • the most basic dielectric resonator is a coaxial dielectric resonator.
  • a through-hole is provided in a block made of dielectric ceramic, and only one surface (open surface) of the block in which the through-hole opens is left as it is.
  • a conductor film is formed on the surface and the inner surface of the through hole.
  • a microstrip line is one of the most basic dielectric waveguides that are planar high-frequency circuit elements.
  • a strip conductor is provided on one of the front and back surfaces of the dielectric ceramic substrate, and a ground conductor film is provided on the other surface of the dielectric ceramic substrate.
  • a dielectric resonator control type microwave transmitter can be configured using the above coaxial dielectric resonator and microstrip line.
  • a coaxial dielectric resonator is attached to a dielectric ceramic substrate via a support member made of a dielectric ceramic, and an electromagnetic field leaking out of the coaxial dielectric resonator is utilized.
  • the resonator is coupled to the microstrip line provided on the dielectric ceramic substrate.
  • a resonance system with a high unloaded Q is configured by suppressing the electric field from leaking through the support member. Therefore, it is necessary to use a material for the support member that has a low relative dielectric constant and a low dielectric loss (tan ⁇ ) (that is, a large Q m ⁇ f). For this reason, conventionally, as a material of the support member, the relative dielectric constant ⁇ r is about 7, and Q m ⁇ f. Was forsterite (Mg 2 SiO 4 ) of about 150,000 GHz. As a material for the dielectric ceramic substrate, the relative dielectric constant ⁇ r is mainly about 10 and Q m ⁇ f.
  • Non-Patent Document 1 the dielectric ceramic based on the dielectric ceramic composition described in Non-Patent Document 1 is not practical.
  • Teflon registered trademark
  • alumina porcelain Al 2 O 3
  • Teflon registered trademark
  • Al 2 O 3 alumina porcelain
  • the relative dielectric constant ⁇ r 24, Q m ⁇ f.
  • the relative dielectric constant ⁇ r is about 12 or less and Q m ⁇ f. Is 40000 GHz or more, preferably 50000 GHz or more, and the resonance frequency f. It is necessary that the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f is 30 ppm / ° C. or less.
  • the skin depth is 1.18 to 2.04 ⁇ m in the region of 1 to 3 GHz (non-patent document). Reference 3).
  • JP-A-6-199568 see paragraph number (0018) on page 5, Tables 1 to 3) JP 2000-344571 (see paragraph number (0006) on the second page) JP-A-62-103904
  • one object of the present invention is that the relative dielectric constant ⁇ r is 7.5 to 12.0, and Q m ⁇ f. The value is sufficiently large, and the resonance frequency f. It is an object to provide a dielectric ceramic composition for high frequency in which the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f is 30 ppm / ° C. or less.
  • the present inventors have made the composition of the dielectric ceramics appropriate and the relative density of the dielectric ceramics. It was found that by making it appropriate, the electrical characteristics in the high-frequency region were excellent and the manufacturing was easy. And this invention is made
  • an object of the present invention is to provide a high-frequency dielectric ceramic having excellent electrical characteristics in a high-frequency region and easy to manufacture, and a method for manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a high frequency circuit element using such a high frequency dielectric ceramic as a constituent member.
  • the present inventors have made the composition of the dielectric ceramics appropriate, and the surface roughness of the dielectric ceramics. It was found that the electrical characteristics in the high-frequency region would be excellent by making the values appropriate. And this invention is made
  • an object of the present invention is to provide a high frequency dielectric ceramic excellent in electrical characteristics in a high frequency region and a method for manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a high frequency circuit element using such a high frequency dielectric ceramic as a constituent member.
  • the (Sn, Ti) O 2 is (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 .
  • a method for producing the above-mentioned high frequency dielectric ceramic composition using SnO 2 , TiO 2 and Mg 2 SiO 4 as starting materials, and mixing and crushing a predetermined amount of these starting materials
  • a method for producing a dielectric ceramic composition for high frequency characterized in that a binder is added to be molded and fired, Is provided.
  • the high frequency dielectric ceramic has a dielectric constant ⁇ r of 7.5 to 12.0 and Q m ⁇ f.
  • the value is 40000 or more, preferably 50000 or more, and the resonance frequency f.
  • a method for producing the above-mentioned dielectric ceramic for high frequency wherein a predetermined amount of SnO 2 , TiO 2 and Mg 2 SiO 4 is mixed and calcined and then pulverized as a starting material, and 100 parts by weight of the starting material An organic binder is added to a powder obtained by adding 0.1 to 5.0 parts by weight of MnO as a sintering aid to the powder, and the resulting product is fired. Production method, Is provided.
  • a high-frequency circuit element including a member made of the above-mentioned high-frequency dielectric ceramic as one of the objects as described above.
  • the dielectric ceramic for high frequency comprising the dielectric ceramic composition for high frequency, and having an arithmetic mean roughness Ra of 2 ⁇ m or less on the surface, Is provided.
  • the high frequency dielectric ceramic has a dielectric constant ⁇ r of 7.5 to 12.0 and Q m ⁇ f.
  • the value is 40000 or more, preferably 50000 or more, and the resonance frequency f.
  • a method of manufacturing the above dielectric ceramic for high frequency using SnO 2 , TiO 2 and Mg 2 SiO 4 as starting materials, and mixing a predetermined amount of these starting materials so that the D50 of the particle size distribution is 2 ⁇ m or less.
  • a method for producing a dielectric ceramic for high frequency characterized by adding a binder to the powder obtained by pulverization, shaping, and firing. Is provided.
  • a high-frequency circuit element including a member made of the above-mentioned high-frequency dielectric ceramic as one of the objects as described above.
  • the dielectric constant ⁇ r is 7.5 to 12.0, and Q m ⁇ f.
  • the value of (Q m f., Qf. , Q m f, Qf, Q ⁇ f., Q m ⁇ f, and Q ⁇ It is to be abbreviated as f or the like) is sufficiently large, further resonance frequency f.
  • High frequency dielectric ceramic composition the absolute value of the temperature coefficient tau f is not more than 30 ppm / ° C. is provided. By using this high-frequency dielectric ceramic composition, it is easy to provide a high-frequency dielectric ceramic electronic component having good characteristics and features of both improved workability and downsizing.
  • a high frequency dielectric ceramic having excellent electrical characteristics in a high frequency region and easy to manufacture.
  • the relative permittivity ⁇ r is 7.5 to 12.0, and Q m ⁇ f.
  • the value is sufficiently large, and the resonance frequency f.
  • An absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the high frequency dielectric ceramic is 30 ppm / ° C. or less, and can be fired at a relatively low temperature.
  • a high-frequency dielectric ceramic having excellent electrical characteristics in a high-frequency region is provided.
  • the relative dielectric constant ⁇ r is 7.5 to 12.0, and Q m ⁇ f. The value is sufficiently large, and the resonance frequency f.
  • a high frequency dielectric ceramic having an absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of 30 ppm / ° C. or less is provided.
  • 1 is an X-ray diffraction diagram of a high frequency dielectric ceramic composition of the present invention. It is an EDS analysis figure of the dielectric ceramic composition for high frequency of the present invention.
  • 1 is a schematic perspective view of a coaxial dielectric resonator that is an example of a high-frequency circuit device manufactured using the high-frequency dielectric ceramic composition of the present invention. It is a typical sectional view of a dielectric resonator control type microwave transmitter which is an example of a high frequency circuit element. It is a typical perspective view of the microstrip line which is an example of a high frequency circuit element. It is a typical top view which shows the pattern of the various microstrip line
  • FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of a high frequency dielectric ceramic according to the present invention. It is a figure which shows an example of the particle size distribution of the raw material mixture used for manufacture of the dielectric ceramic for high frequencies of this invention.
  • FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of a high frequency dielectric ceramic according to the present invention.
  • the high frequency dielectric ceramic composition of the present invention is represented by a composition formula a (Sn, Ti) O 2 —bMg 2 SiO 4 —cMgTi 2 O 5 —dMgSiO 3 , and a, b, c, and d (where a, b, c, and d are mol%) are in the range of 4 ⁇ a ⁇ 37, 34 ⁇ b ⁇ 92, 2 ⁇ c ⁇ 15, and 2 ⁇ d ⁇ 15, respectively.
  • a + b + c + d 100.
  • the dielectric ceramic composition for high frequency of the present invention is particularly tin titanate ((Sn, Ti) O 2 ), forsterite (Mg 2 SiO 4 ), magnesium. Titanate (MgTi 2 O 5 ) and steatite (MgSiO 3 ) are the main production phases.
  • (Sn, Ti) O 2 (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 and (Sn 0.2 Ti 0.8 ) O 2 are known.
  • (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 has characteristics that it is easier to sinter and more easily controls ⁇ f than (Sn 0.2 Ti 0.8 ) O 2 .
  • the dielectric ceramic composition for high frequency of the present invention is Q m ⁇ f. Since the value is as high as 40,000 (GHz) or higher, for example, about 50,000 to 80,000 (GHz), it is easy to provide a high frequency dielectric ceramic having a very low dielectric loss and an electronic component using the same. In addition, since the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 30 ppm / ° C. or less, the high frequency dielectric ceramic composition of the present invention includes a high frequency dielectric ceramic that has little influence on characteristics due to temperature, and this It becomes easy to provide the used electronic components. In addition, since the dielectric ceramic composition for high frequency of the present invention has a relative dielectric constant ⁇ r of 7.5 to 12.0, the dielectric for high frequency having both features of improved workability and downsizing. It becomes easy to provide the body porcelain electronic component.
  • the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 20 ppm / ° C. or less. If b is less than 34, the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable. If b exceeds 92, the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable. A more preferable range of b is 34 ⁇ b ⁇ 68. Within this range, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 20 ppm / ° C. or less.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • the resonance frequency f is obtained by appropriately changing the molar ratios a, b, c, and d in the composition formula within the composition range in the high frequency dielectric ceramic composition of the present invention.
  • the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f is 30 ppm / ° C. or less, that is, sufficiently large Q m ⁇ f within a range where ⁇ f is close to zero. While realizing the value, it is possible to adjust the relative dielectric constant ⁇ r to a desired value in the range of 7.5 to 12.0.
  • One embodiment of the method for producing a high frequency dielectric ceramic composition of the present invention is as follows. A predetermined amount of starting materials of SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 are wet mixed together with a solvent such as alcohol. Subsequently, the solvent is removed and then pulverized. The powder thus obtained is mixed with an organic binder such as polyvinyl alcohol, homogenized, dried, crushed, and pressure-molded (pressure of about 100 to 1000 kg / cm 2 ). By firing the obtained molded product at 1200 to 1450 ° C. in an oxygen-containing gas atmosphere such as air, a high frequency dielectric ceramic composition represented by the above composition formula can be obtained.
  • a solvent such as alcohol
  • an organic binder such as polyvinyl alcohol
  • the generated phase (Sn, Ti) O 2 is preferably (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 .
  • the high-frequency dielectric ceramic composition (including those in the form of porcelain) thus obtained is processed into an appropriate shape and size as necessary, so that a high-frequency dielectric ceramic such as a dielectric resonator can be obtained.
  • a film or wiring made of a conductor such as silver or copper it can be used as a high frequency dielectric ceramic electronic component such as a so-called coaxial resonator or a coaxial dielectric filter using the same. Is possible.
  • it can be used as a dielectric wiring board as a dielectric ceramic electronic component for high frequency by processing into a plate shape and forming a conductor wiring such as silver or copper.
  • the powdery dielectric ceramic composition for high frequency of the present invention is mixed with a binder resin such as polyvinyl butyral, a plasticizer such as dibutyl phthalate, and an organic solvent such as toluene, and sheet molding by a doctor blade method or the like is performed.
  • a binder resin such as polyvinyl butyral
  • a plasticizer such as dibutyl phthalate
  • an organic solvent such as toluene
  • oxidation is performed during firing. Nitrate, carbonate, hydroxide, chloride, organometallic compound, and the like can be used.
  • the main component of the high frequency dielectric ceramic of the present invention is composed of the above high frequency dielectric ceramic composition, that is, the composition formula a (Sn, Ti) O 2 —bMg 2 SiO 4 —cMgTi 2 O 5 —dMgSiO 3 .
  • the additive component of the high frequency dielectric ceramic of the present invention is made of MnO. This additive component is added in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the main component.
  • the high-frequency dielectric ceramic according to the present invention has tin titanate ((Sn, Ti) O 2 ), forsterite (Mg 2 SiO 4 ), magnesium titanate ( MgTi 2 O 5 ) and steatite (MgSiO 3 ) are the main production phases.
  • (Sn, Ti) O 2 (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 and (Sn 0.2 Ti 0.8 ) O 2 are known.
  • (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 has characteristics that it is easier to sinter and more easily controls ⁇ f than (Sn 0.2 Ti 0.8 ) O 2 .
  • FIG. 7 shows only the main product phase and does not appear because the additive component MnO is very small.
  • the dielectric ceramic for high frequency of the present invention is Q m ⁇ f. Shows a high value of 40,000 GHz or more, for example, 50000 GHz or more, it is easy to provide a high frequency dielectric ceramic having a very low dielectric loss and a high frequency circuit element using the same.
  • the high frequency dielectric ceramic according to the present invention uses a high frequency dielectric ceramic that has little influence on characteristics due to temperature since the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 30 ppm / ° C. or less. Provision of a high-frequency circuit element is facilitated.
  • the dielectric ceramic for high frequency according to the present invention has a relative dielectric constant ⁇ r of 7.5 to 12.0, it provides a high-frequency circuit element having both features of improved workability and downsizing. Becomes easier.
  • the additive component MnO is added in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main component and the relative density is 95% or more.
  • Q m ⁇ f. , ⁇ f and ⁇ r have good characteristics, and are manufactured at a high yield without reacting with a base plate made of zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) or the like that comes into contact during firing during production. Accordingly, it is easy to provide a high-frequency circuit element.
  • An example of such a high frequency circuit element is a coaxial dielectric resonator as shown in FIG.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. ( That is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f is greater than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • a exceeds 37 the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • a more preferable range of a is 18 ⁇ a ⁇ 36.
  • the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 20 ppm / ° C. or less. If b is less than 34, the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable. If b exceeds 92, the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable. A more preferable range of b is 34 ⁇ b ⁇ 68. Within this range, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 20 ppm / ° C. or less.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • the resonance frequency f is obtained by appropriately changing the molar ratios a, b, c, and d in the composition formula of the main component within the composition range in the high frequency dielectric ceramic of the present invention.
  • the specific value of relative permittivity ⁇ r is in the range of 7.5 to 12.0 while realizing a sufficiently large Q m value within a range where absolute value of temperature coefficient ⁇ f is 30 ppm / ° C. or less, ie, ⁇ f is close to zero. It is possible to adjust to.
  • the amount of the additive component MnO added to 100 parts by weight of the main component is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to achieve a relative density of 95% or more by firing at a relatively low temperature of 1300 ° C. or less, particularly 1250 ° C. or less Q m ⁇ f. Since it becomes difficult to obtain a value, it is not preferable.
  • the addition amount of the additive component MnO with respect to 100 parts by weight of the main component exceeds 5.0 parts by weight, good Q m ⁇ f. It is difficult to obtain the value and ⁇ r , and further, it reacts with the base plate that is in contact during firing during production, and the production yield tends to decrease, which is not preferable.
  • An embodiment of the method for manufacturing a high frequency dielectric ceramic according to the present invention is as follows. SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 are wet-mixed in predetermined amounts together with a solvent such as alcohol. Subsequently, after removing the solvent, it is calcined at 1000 to 1150 ° C. and pulverized to obtain a starting raw material powder.
  • a predetermined amount of MnO as a sintering aid is added to this starting material powder and wet mixed with a solvent such as alcohol.
  • an organic binder such as polyvinyl alcohol is added to the powder obtained by removing the solvent, mixed and homogenized, dried and crushed, and then the molding density is 2.0 to 2.4 g / cm 3 , preferably Is pressure-molded so as to be 2.2 to 2.4 g / cm 3 .
  • the obtained molded product is fired at 1200 to 1300 ° C. in an oxygen-containing gas atmosphere such as air, so that it contains a main component represented by the above composition formula and an additive component composed of MnO.
  • a high frequency dielectric ceramic having a relative density of 95% or more can be obtained by adding 0.1 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component.
  • the generated phase (Sn, Ti) O 2 is preferably (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 .
  • the high-frequency dielectric ceramic thus obtained can be processed into an appropriate shape and size if necessary.
  • the high frequency dielectric porcelain of the present invention is formed, for example, by forming a film or wiring made of a conductor such as silver or copper on the outside, thereby forming a coaxial dielectric resonator as shown in FIG. 3 or a coaxial type using the same. It can be used to construct a high-frequency circuit element such as a dielectric filter.
  • the plate-shaped high frequency dielectric ceramic of the present invention can be used as a dielectric wiring board for various high frequency circuits by forming a conductor wiring such as silver or copper.
  • a laminated high frequency circuit element such as a laminated dielectric filter or a laminated dielectric wiring board is obtained by forming a sheet by a doctor blade method, etc., laminating the obtained sheet and a conductor sheet, and firing them integrally. Can be obtained.
  • SnO 2 , Mg 2 SiO 4 , and MnO, SnO, Mg, Si, and Ti which are elements constituting the high frequency dielectric ceramic according to the present invention, may be made of MgO,
  • An oxide such as SiO 2 can also be used, and nitrates, carbonates, hydroxides, chlorides, organometallic compounds, and the like that become oxides during firing can also be used.
  • the high-frequency dielectric ceramic of the present invention has O, Sn, Mg, Si, and Ti, and MnO as its constituent elements.
  • O, Sn, Mg, Si, and Ti, and MnO as its constituent elements.
  • Ca, Ba, Zr, Ni, Fe, Cr, P, Na, etc. may be mixed as impurities.
  • the high frequency dielectric ceramic of the present invention can be used as components of various high-frequency circuit device.
  • One example is a component in a dielectric resonator-controlled microwave transmitter as shown in FIG.
  • a coaxial dielectric resonator 1 is attached to a dielectric ceramic substrate 3 via a support member 2 made of a dielectric ceramic, and an electromagnetic field H leaking out of the coaxial dielectric resonator 1 is used.
  • the coaxial dielectric resonator 1 and the microstrip line strip conductor 4 provided on the dielectric ceramic substrate 3 are coupled.
  • Reference numeral 5 denotes a metal case that exhibits an electromagnetic shielding function.
  • the high frequency dielectric ceramic according to the present invention is used as a dielectric block of the coaxial dielectric resonator 1 as described with reference to FIG. 3 as a support member 2 and further as a dielectric ceramic substrate 3.
  • FIG. 5 shows details of the microstrip line.
  • the strip conductor 7 is provided on the surface of the dielectric ceramic substrate 6 (corresponding to the dielectric ceramic substrate 3), and the ground conductor film 8 is provided on the back surface of the dielectric ceramic substrate 6.
  • Examples of the material of the strip conductor 7 include Pd, Cu, Au, and Ag.
  • FIGS. 6 (a) to (i) examples of the high-frequency circuit element in which the high-frequency dielectric ceramic according to the present invention is used as a constituent member include planar high-frequency circuit elements as shown in FIGS. 6 (a) to (i). These planar high-frequency circuit elements 9 are provided with a strip conductor 7 on the surface of the dielectric ceramic substrate 6 and a ground conductor film on the back surface of the dielectric ceramic substrate 6 in the same manner as the microstrip line. Various patterns of conductive films are formed on the surface of the dielectric ceramic substrate 6 with the same material as that of the strip conductors 7, and the functions of the respective elements are exhibited by the conductive films. In FIG.
  • the element (a) is an interdigital capacitor
  • the element (b) is a spiral inductor
  • the element (c) is a branch circuit
  • the element (d) is a directional coupler.
  • the element (e) is a power distribution synthesizer
  • the element (f) is a low-pass filter
  • the element (g) is a band-pass filter
  • the element (h) is a ring resonator.
  • (I) is a patch antenna.
  • Another high frequency dielectric ceramic according to the present invention is composed of the above high frequency dielectric ceramic composition, that is, represented by the composition formula a (Sn, Ti) O 2 —bMg 2 SiO 4 —cMgTi 2 O 5 —dMgSiO 3 .
  • A, b, c, and d (wherein a, b, c, and d are mol%) in the composition formula are 4 ⁇ a ⁇ 37, 34 ⁇ b ⁇ 92, and 2 ⁇ c ⁇ 15, respectively.
  • And 2 ⁇ d ⁇ 15, where a + b + c + d 100.
  • the high-frequency dielectric ceramic of the present invention has tin titanate ((Sn, Ti) O 2 ), forsterite (Mg 2 SiO 4 ), magnesium titanate ( MgTi 2 O 5 ) and steatite (MgSiO 3 ) are the main production phases.
  • (Sn, Ti) O 2 (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 and (Sn 0.2 Ti 0.8 ) O 2 are known.
  • (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 has characteristics that it is easier to sinter and more easily controls ⁇ f than (Sn 0.2 Ti 0.8 ) O 2 .
  • the dielectric ceramic for high frequency of the present invention is Q m ⁇ f. Shows a high value of 40,000 GHz or more, for example, 50000 GHz or more, it is easy to provide a high frequency dielectric ceramic having a very low dielectric loss and a high frequency circuit element using the same.
  • the high frequency dielectric ceramic according to the present invention uses a high frequency dielectric ceramic that has little influence on characteristics due to temperature since the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 30 ppm / ° C. or less. Provision of a high-frequency circuit element is facilitated.
  • the dielectric ceramic for high frequency according to the present invention has a relative dielectric constant ⁇ r of 7.5 to 12.0, it provides a high-frequency circuit element having both features of improved workability and downsizing. Becomes easier.
  • the dielectric ceramic for high frequency according to the present invention has an arithmetic average roughness Ra of 2 ⁇ m or less, it is difficult to be affected by the skin effect, and it is easy to provide a high frequency circuit element having a high unloaded Q value.
  • An example of such a high frequency circuit element is a coaxial dielectric resonator as shown in FIG.
  • the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 20 ppm / ° C. or less. If b is less than 34, the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable. If b exceeds 92, the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable. A more preferable range of b is 34 ⁇ b ⁇ 68. Within this range, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency is 20 ppm / ° C. or less.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency becomes smaller than ⁇ 30 ppm / ° C. (that is, the absolute value of the temperature coefficient ⁇ f becomes larger than 30 ppm / ° C.), which is not preferable.
  • the relative dielectric constant ⁇ r becomes larger than 12.0, which is not preferable.
  • the resonance frequency f is obtained by appropriately changing the molar ratios a, b, c and d in the composition formula within the composition range in the high frequency dielectric ceramic of the present invention.
  • the specific value of relative permittivity ⁇ r is in the range of 7.5 to 12.0 while realizing a sufficiently large Q m value within a range where absolute value of temperature coefficient ⁇ f is 30 ppm / ° C. or less, ie, ⁇ f is close to zero. It is possible to adjust to.
  • a high-frequency circuit element including a member made of a high-frequency dielectric ceramic, for example, a coaxial dielectric resonator including a 10.6 mm ⁇ dielectric ceramic block shown in FIG. 3, the arithmetic average roughness of the surface of the dielectric ceramic block When the thickness Ra exceeds 2 ⁇ m, the no-load Q value is greatly reduced, for example, 1000 or less, which is not preferable.
  • An embodiment of the method for manufacturing a high frequency dielectric ceramic according to the present invention is as follows. A predetermined amount of starting materials of SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 are wet mixed together with a solvent such as alcohol. Subsequently, after removing the solvent, the mixture is crushed until D50 of the particle size distribution is 2 ⁇ m or less. An example of the particle size distribution of the obtained powder is shown in FIG. An organic binder such as polyvinyl alcohol is added to the powder thus obtained, mixed and homogenized, dried, crushed, and pressure-molded (pressure 100 to 1000 kg / cm 2 ). The obtained molded article is fired at 1200 to 1450 ° C.
  • a solvent such as alcohol
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface is 2 ⁇ m or less. Can be obtained.
  • the arithmetic average roughness Ra of the sintered body tends to exceed 2 ⁇ m, which leads to an unloaded Q value of the dielectric ceramic for high frequency. It tends to decline.
  • the generated phase (Sn, Ti) O 2 is preferably (Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 .
  • the high-frequency dielectric ceramic thus obtained can be used as a component for a high-frequency circuit element having good characteristics without further surface flattening, thus making it easy to manufacture and miniaturizing.
  • a high-frequency circuit element having both the characteristics of the device is provided. However, it may be processed into an appropriate shape and size if necessary.
  • the high frequency dielectric porcelain of the present invention is formed, for example, by forming a film or wiring made of a conductor such as silver or copper on the outside, thereby forming a coaxial dielectric resonator as shown in FIG. 3 or a coaxial type using the same. It can be used to construct a high-frequency circuit element such as a dielectric filter.
  • the plate-shaped high frequency dielectric ceramic of the present invention can be used as a dielectric wiring board for various high frequency circuits by forming a conductor wiring such as silver or copper.
  • oxidation materials such as MgO and SiO 2 are used as raw materials for Sn, Mg, Si, and Ti, which are elements constituting the high frequency dielectric ceramic of the present invention.
  • nitrates, carbonates, hydroxides, chlorides, organometallic compounds, and the like that become oxides upon firing can also be used.
  • the high-frequency dielectric ceramic according to the present invention includes O, Sn, Mg, Si, and Ti as constituent elements.
  • O, Sn, Mg, Si, and Ti as constituent elements.
  • Cr, P, Na, etc. may be mixed as impurities.
  • the high frequency dielectric ceramic of the present invention can be used as components of various high-frequency circuit device.
  • One such example is a component member in a dielectric resonator-controlled microwave transmitter as shown in FIG.
  • Other examples of the high-frequency circuit element in which the high-frequency dielectric ceramic of the present invention is used as a constituent member include planar high-frequency circuit elements as shown in FIGS. 6A to 6I, respectively. It is done.
  • Example 1 (first invention) Predetermined amounts were weighed so that SnO 2 was 4.8 mol%, TiO 2 was 4.8 mol%, and Mg 2 SiO 4 was 90.5 mol% (see Table 1), and these were mixed with ethanol and ZrO 2 balls in a ball mill. And wet mixed for 12 hours. Then, after removing the solution, it was crushed. Subsequently, an appropriate amount of polyvinyl alcohol (PVA) solution was added to the crushed material and dried, and then the pellets were formed into pellets having a diameter of 20 mm and a thickness of 10 mm, and baked at 1300 ° C. for 2 hours in an air atmosphere.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the high frequency dielectric ceramic composition (see Table 1) thus obtained was processed into a size of 16 mm in diameter and 8 mm in thickness, and then measured by the dielectric resonance method to give Q ⁇ f at a resonance frequency of 5 to 12 GHz.
  • a value ie, Q m ⁇ f. Value
  • a relative dielectric constant ⁇ r a relative dielectric constant ⁇ r
  • a temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency were obtained. The results are shown in Table 1.
  • the obtained high-frequency dielectric ceramic composition was subjected to surface composition analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy [EDS] .
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscopy
  • spray granules were prepared by adding 2.75 wt% PVA, 1 wt% cellosol, and 1 wt% dispersant to 100 wt% of the dielectric ceramic composition for high frequency. Using this spray granule, it was molded so as to have a green density of 2.1 g / cm 3 , and then fired under an air atmosphere condition of 1300 ° C. ⁇ 2 hours. The obtained sintered body has a hole (through hole), and only one surface (open surface) where the hole opens is left as it is, and an Ag film electrode is formed on the other surface.
  • a dielectric coaxial resonator as a high frequency dielectric porcelain electronic component as shown was fabricated. The coaxial resonator had a shaft length of 12 mm, an outer shape (a length of one side of a substantially rectangular open surface) of 10.6 mm, and a hole diameter of 3 mm.
  • the no-load Q value was evaluated at a resonance frequency of 2 GHz.
  • the no-load Q value as a coaxial resonator was 1302.
  • Examples 2 to 12 (first invention) A predetermined amount of SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 is weighed so as to have the blending amounts shown in Table 1, and mixed, crushed and molded under the same conditions as in Example 1, and in an air atmosphere A high frequency dielectric ceramic composition was prepared by firing at a temperature of 1200 to 1350 ° C. for 2 hours, and the characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 13 (second invention) A predetermined amount was weighed so that SnO 2 was 4.8 mol%, TiO 2 was 4.8 mol%, and Mg 2 SiO 4 was 90.5 mol% (see Table 3), and these were mixed with ethanol and ZrO 2 balls into a ball mill. And wet mixed for 12 hours. Then, after removing the solution, it was calcined at 1100 ° C. for 2 hours and pulverized. Using this calcined powder as a starting material, 0.5 part by weight of MnO was added to 100 parts by weight of the calcined powder, and these were placed in a ball mill together with ethanol and ZrO 2 balls and wet mixed for 12 hours.
  • the solution was removed, and an appropriate amount of polyvinyl alcohol (PVA) solution was added and dried. Then, the pellet was formed into a pellet having a diameter of 20 mm and a thickness of 8.2 mm, and baked at 1250 ° C. for 2 hours in an air atmosphere.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the relative density of the thus obtained high frequency dielectric ceramic was measured using the Archimedes method and found to be 96%.
  • this high frequency dielectric ceramic is processed into a size of 16.7 mm in diameter and 7.8 mm in thickness, and then measured by a dielectric resonance method to obtain a Qf value (ie, Q m) at a resonance frequency of 5.9 to 6.5 GHz.
  • Qf, value a Qf value
  • ⁇ r a resonance frequency of 5.9 to 6.5 GHz
  • ⁇ f a parameter that influences the frequency of 5.9 to 6.5 GHz.
  • Table 3 The results are shown in Table 3.
  • the main production phase was tin titanate ((Sn 0.8 Ti 0.2 ) O 2 ), forsterite. It was confirmed that it was composed of crystal phases of (Mg 2 SiO 4 ), magnesium titanate (MgTi 2 O 5 ), and steatite (MgSiO 3 ). Further, when X-ray fluorescence analysis was performed on the obtained high frequency dielectric ceramic, the presence of MnO was confirmed.
  • a coaxial dielectric resonator as shown in FIG. 3 was fabricated using the high frequency dielectric ceramic thus obtained as a constituent member.
  • the coaxial dielectric resonator had a shaft length of 12 mm, an outer shape (a length of one side of a substantially rectangular open surface) of 10.6 mm, and a hole diameter of 3 mm.
  • the no-load Q value was evaluated at a resonance frequency of 2 GHz for the obtained coaxial dielectric resonator.
  • the unloaded Q value as a coaxial dielectric resonator was 1320.
  • the coaxial dielectric resonator which has the outstanding high frequency characteristic was obtained by using the dielectric ceramic for high frequencies which concerns on this invention.
  • Examples 14 to 25 A predetermined amount of SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 was weighed so as to have a mixing ratio shown in Table 3, mixed under the same conditions as in Example 13, calcined, and pulverized. Using this calcined powder as a starting material, a predetermined amount of MnO was weighed and mixed so as to have the blending amount shown in Table 3, and the binder was added and molded in the same manner as in Example 13, and in an air atmosphere As shown in Table 3, high-frequency dielectric ceramics were manufactured by firing at a temperature of 1225 to 1300 ° C. for 2 hours, and the characteristics were evaluated in the same manner as in Example 13. The results are shown in Table 3.
  • the “state” column in Table 3 and Table 4 to be described later indicates whether or not traces reacted with the floor plate in contact with firing at the time of manufacturing are visually recognized, and the notation of “good” is the floor plate.
  • the sign “reacted with the floorboard” indicates that the trace that reacted with the floorboard was visually recognized.
  • Example 26 (Third Invention) Predetermined amounts were weighed so that SnO 2 was 4.8 mol%, TiO 2 was 4.8 mol%, and Mg 2 SiO 4 was 90.5 mol% (see Table 5), and these were mixed with ethanol and ZrO 2 balls into a ball mill. And wet mixed for 12 hours. Then, after removing the solution, it was crushed. The particle size distribution of the powder obtained by this crushing was as shown in FIG. 8 (D50 is shown in Table 5). An appropriate amount of a polyvinyl alcohol (PVA) solution was added to the powder and dried, and then formed into pellets having a diameter of 10 mm and a thickness of 3.5 mm, and baked at 1300 ° C. for 2 hours in an air atmosphere.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the high frequency dielectric porcelain thus obtained (refer to Table 5 for the generated phase) is processed into a size of 9.6 mm in diameter and 3.3 mm in thickness, and then measured by the dielectric resonance method to have a resonance frequency of 5.9 to 6 Q m ⁇ f at 5 GHz.
  • the value, the relative permittivity ⁇ r , and the temperature coefficient ⁇ f of the resonance frequency were obtained. The results are shown in Table 5.
  • the no-load Q value was evaluated at a resonance frequency of 2 GHz for the obtained coaxial dielectric resonator.
  • the unloaded Q value as a coaxial dielectric resonator was 1360.
  • the coaxial dielectric resonator which has the outstanding high frequency characteristic was obtained by using the dielectric ceramic for high frequencies which concerns on this invention.
  • Examples 27 to 36 (third invention) A predetermined amount of SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 was weighed so as to have the blending ratio shown in Table 5, and mixed, crushed and molded under the same conditions as in Example 26. A high frequency dielectric ceramic was produced by firing at a temperature of 1200 to 1350 ° C. for 2 hours, and its characteristics were evaluated in the same manner as in Example 26. The results are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 18 to 24 (third invention) A predetermined amount of SnO 2 , TiO 2 , and Mg 2 SiO 4 was weighed so as to have the blending ratio shown in Table 6, and mixed, crushed and molded under the same conditions as in Example 26. A high frequency dielectric ceramic was produced by firing at a temperature of 1200 to 1350 ° C. for 2 hours, and its characteristics were evaluated in the same manner as in Example 26. The results are shown in Table 6. Comparative example 21 and comparative example 22 correspond to the examples of the first invention.
  • the high-frequency dielectric ceramic composition of the present invention can be used to produce a high-frequency dielectric ceramic electronic component such as a communication filter.
  • the dielectric ceramic for high frequency according to the present invention has a low dielectric constant and a high Q m value and excellent temperature characteristics. Therefore, for example, an integrated circuit used in a high frequency region such as a microwave and a millimeter wave can be used. It is optimal as a constituent member of a high-frequency circuit element.

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Abstract

　組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３で表される高周波用誘電体磁器組成物。前記組成式におけるａ、ｂ、ｃ、及びｄ（ただし、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはモル％である）はそれぞれ４≦ａ≦３７、３４≦ｂ≦９２、２≦ｃ≦１５、及び２≦ｄ≦１５の範囲内にあり、ここでａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。高周波用誘電体磁器組成物は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、かつＱｍ×ｆ。値が５００００（ＧＨｚ）以上で、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下である。

Description

高周波用誘電体磁器組成物及びその製造方法、高周波用誘電体磁器並びにその製造方法およびそれを用いた高周波回路素子
　本発明は、高周波用誘電体磁器組成物に関するものであり、とくに、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、かつＱｍ×ｆ。値が十分に大きく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下である高周波用誘電体磁器組成物に関する。また、本発明は、以上のような高周波用誘電体磁器組成物の製造方法に関する。
　更に、本発明は、マイクロ波及びミリ波等の高周波域で使用される高周波回路素子を構成する部材として好適な高周波用誘電体磁器に関する。このような高周波用誘電体磁器の例としては、例えば、誘電体共振器、誘電体導波路および誘電体アンテナなどの構成部材である誘電体ブロックや誘電体基板、さらには各種高周波回路素子において使用される基板及び支持部材などが挙げられる。高周波回路素子は、例えば、高周波域の通信機器などの電子装置を構成する。
　近年、通信網の急激な発展に伴い、通信に使用する周波数は、マイクロ波領域やミリ波領域の高周波領域にまで拡大している。このような高周波回路用の電子部品（高周波用電子部品）を作製するのに使用される誘電体磁器組成物としては、材料の損失係数Ｑｍ（単にＱということもある）の値が大きく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が小さく且つ所望の値に容易に調整できる材料が求められている。
　高周波用誘電体磁器組成物の比誘電率εｒについては、その値が大きくなるほどマイクロ波回路やミリ波回路等の高周波回路を構成する高周波用電子部品の大きさを小さくできる。しかし、マイクロ波及びミリ波の高周波数領域においては、高周波用電子部品に使用する誘電体磁器組成物の比誘電率εｒが大きすぎると、高周波用電子部品のサイズが小さくなりすぎ加工精度が厳しくなるために生産性が低下する。このため、高周波用誘電体磁器組成物の比誘電率εｒは適度な大きさが要求される。また、使用する周波数により高周波用電子部品のサイズが変化するために、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えたマイクロ波回路およびミリ波回路等の高周波回路のための高周波用電子部品を実現するためには、高周波用電子部品の材料は、所要の比誘電率εｒを容易に得ることができる（すなわち調整可能な）ものであることが望まれる。
　従来、高周波用誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ－ＭｇＯ－ＷＯ３系材料（特許文献１参照）や、ＭｇＴｉＯ３－ＣａＴｉＯ３系材料（特許文献２参照）などが提案されている。しかし、これらの高周波用誘電体磁器組成物はいずれも比誘電率εｒが１３以上であり、使用周波数の高周波数化にともない、さらに低い比誘電率εｒを有する高周波用誘電体磁器組成物が要求されている。また、これらの高周波用誘電体磁器組成物には、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が０ｐｐｍ／℃付近の特性を示す組成領域においては、比誘電率εｒを比較的狭い範囲でしか調整することができないという問題があった。
　一方、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）などは優れたＱｍ値を有し、電子回路基板などに用いられている。しかし、共振周波数の温度係数τｆが－３０～－７０ｐｐｍ／℃であるため、用途が制限されている。また、これら材料は不純物が混入すると、生成相及び電気特性に大きな影響を与える等の問題がある。
　さらに、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）とチタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）およびスピネルからなる磁器組成物（特許文献３参照）が提案されている。しかしながら、この特許文献３には、磁器組成物の比誘電率εｒの温度依存性が制御されることが開示されているものの、比誘電率εｒの値や、その制御または調整の可能性について全く開示されていない。
　また、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）に酸化チタン（ＴｉＯ２）を加えた誘電体磁器組成物（非特許文献１参照）が提案されている。しかし、この誘電体磁器組成物では、酸化チタン（ＴｉＯ２）の添加とともに共振周波数の温度係数τｆが徐々にプラス側へシフトしているものの、酸化チタン３０ｗｔ％添加でも共振周波数の温度係数τｆが－６２ｐｐｍ／℃と負で大きい値であるため、実用的ではない。
　ところで、誘電体共振器の最も基本的なものとして、同軸誘電体共振器が挙げられる。この同軸誘電体共振器では、誘電体磁器からなるブロックに貫通孔を設け、該貫通孔が開口するブロックの一面（開放面）だけは誘電体磁器の表面そのままの状態とし、誘電体磁器の他の表面及び貫通孔内面には導体膜を形成している。
　また、平面型高周波回路素子である誘電体導波路の最も基本的なものとして、マイクロストリップ線路が挙げられる。このマイクロストリップ線路では、誘電体磁器基板の表裏両面のうち一方の面にストリップ導体を設け、誘電体磁器基板の他方の面に接地導体膜を設けている。
　以上の同軸誘電体共振器およびマイクロストリップ線路を用いて誘電体共振器制御型マイクロ波発信器を構成することができる。このマイクロ波発信器では、同軸誘電体共振器を誘電体磁器からなる支持部材を介して誘電体磁器基板に取り付け、同軸誘電体共振器の外部に漏れ出る電磁界を利用して、同軸誘電体共振器と誘電体磁器基板に設けたマイクロストリップ線路との結合をとる。
　この種の高周波回路においては、電界が支持部材を介して漏れるのを抑制することによって、無負荷Ｑの高い共振系が構成される。このため、支持部材の材料としては、比誘電率が低く誘電損失（ｔａｎδ）が小さい（すなわちＱｍ×ｆ。が大きい）ものを使用する必要がある。このため、従来、支持部材の材料としては、比誘電率εｒが約７で、Ｑｍ×ｆ。が約１５００００ＧＨｚのフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）が採用されていた。また、誘電体磁器基板の材料としては、主として比誘電率εｒが約１０で、Ｑｍ×ｆ。が２０００００ＧＨｚ以上のアルミナ磁器（Ａｌ２Ｏ３）が採用されていた（例えば、特許文献４参照）。しかし、これらの材料では、共振周波数の温度係数τｆが－３０～－７０ｐｐｍ／℃となりやすいため、高周波回路の用途が制限されている。また、これら材料は不純物が混入すると、生成相の構成及び電気特性が大きく変動する等の問題がある。
　また、上記非特許文献１に記載の誘電体磁器組成物に基づく誘電体磁器は実用的ではない。
　一方、誘電体導波路を構成する誘電体磁器基板の材料としては、一般的にはテフロン（登録商標）、アルミナ磁器（Ａｌ２Ｏ３）が採用されている。しかし、これらの材料は共振周波数の温度係数τｆが－３０～－７０ｐｐｍ／℃となりやすいため、高周波回路の用途が制限されている。
　また、比誘電率εｒ＝２４、Ｑｍ×ｆ。＝３５００００ＧＨｚ、共振周波数の温度係数τｆ＝０ｐｐｍ／℃の誘電体を平面型フィルタに適用した開発例（非特許文献２）があるが、今後の更なる高周波化の要請に対応するためには、やはり比誘電率εｒが約１２以下で、Ｑｍ×ｆ。が４００００ＧＨｚ以上好ましくは５００００ＧＨｚ以上で、しかも共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下であることが必要である。
　また、高周波領域になるほど、表皮効果の影響が大きくなり、例えば、導体としてＡｇを用いた場合には、１～３ＧＨｚの領域で、表皮深さは１．１８～２．０４μｍとなる（非特許文献３）。
特開平６－２３６７０８号公報（第１１頁段落番号（００３３）、表１～８参照） 特開平６－１９９５６８号公報（第５頁段落番号（００１８）、表１～３参照） 特開２０００－３４４５７１（第２頁段落番号（０００６）参照） 特開昭６２－１０３９０４号公報
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｓｏｃｉｅｔｙ（第２３巻（２００３）第２５７５頁、表３参照） Ａ　Ｋａ－ｂａｎｄ　Ｄｉｐｌｅｘｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｐｌａｎａｒ　ＴＥ　Ｍｏｄｅ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ　ｗｉｔｈ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ（Ｍｅｔａｍｏｒｐｈｏｓｉｓ，Ｎｏ．６，ｐｐ．３８－３９（２００１）） 理科年表　平成１９年度版
　以上のような従来の高周波用誘電体磁器組成物が有する技術的課題に鑑みて、本発明の１つの目的は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、かつＱｍ×ｆ。値が十分に大きく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下である高周波用誘電体磁器組成物を提供することにある。
　本発明の他の目的は、そのような高周波用誘電体磁器組成物の製造方法を提供することにある。
　また、以上のような従来の高周波用誘電体磁器が有する技術的課題に鑑みて、本発明者らは、誘電体磁器の組成を適切なものにすること、および、誘電体磁器の相対密度を適切なものとすることにより、高周波領域の電気特性が優れたものになり製造が容易になるという知見を得た。そして、本発明はこの知見に基づいてなされたものである。
　すなわち、本発明の目的は、高周波領域での電気特性に優れ製造が容易な高周波用誘電体磁器およびその製造方法を提供することにある。
　本発明の他の目的は、そのような高周波用誘電体磁器を構成部材として用いた高周波回路素子を提供することにある。
　また、以上のような従来の高周波用誘電体磁器が有する技術的課題に鑑みて、本発明者らは、誘電体磁器の組成を適切なものにすること、および、誘電体磁器の表面粗さを適切なものとすることにより、高周波領域の電気特性が優れたものになるという知見を得た。そして、本発明はこの知見に基づいてなされたものである。
　すなわち、本発明の目的は、高周波領域での電気特性に優れる高周波用誘電体磁器およびその製造方法を提供することにある。
　本発明の他の目的は、そのような高周波用誘電体磁器を構成部材として用いた高周波回路素子を提供することにある。
　（１）第１発明：
　本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
　組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３で表され、前記組成式におけるａ、ｂ、ｃ、及びｄ（ただし、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはモル％である）がそれぞれ４≦ａ≦３７、３４≦ｂ≦９２、２≦ｃ≦１５、及び２≦ｄ≦１５の範囲内にあり、ここでａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である高周波用誘電体磁器組成物、
が提供される。
　本発明の一態様においては、前記（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２が（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２である。
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
　上記の高周波用誘電体磁器組成物を製造する方法であって、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇ２ＳｉＯ４を出発原料として用い、これら出発原料の所定量を混合・解砕して得られた粉末にバインダを添加して成形し、焼成することを特徴とする、高周波用誘電体磁器組成物の製造方法、
が提供される。
　（２）第２発明：
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
　上記高周波用誘電体磁器組成物からなる主成分と、ＭｎＯからなる添加成分とを含んでなり、該添加成分は前記主成分１００重量部に対して０．１～５．０重量部添加されており、相対密度が９５％以上であることを特徴とする高周波用誘電体磁器、
が提供される。
　本発明の一態様においては、前記高周波用誘電体磁器は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、Ｑｍ×ｆ。値が４００００以上好ましくは５００００以上であり、共振周波数ｆ。の温度係数τｆが－３０～＋３０ｐｐｍ／℃である。
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
　上記の高周波用誘電体磁器を製造する方法であって、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇ２ＳｉＯ４の所定量を混合し仮焼した後に粉砕したものを出発原料として用い、該出発原料１００重量部に対してＭｎＯを焼結助剤として０．１～５．０重量部添加して得られた粉末に有機バインダを添加して成形し、焼成することを特徴とする、高周波用誘電体磁器の製造方法、
が提供される。
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、上記の高周波用誘電体磁器からなる部材を含むことを特徴とする高周波回路素子、が提供される。
　（３）第３発明：
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
　上記高周波用誘電体磁器組成物からなるとともに、表面の算術平均粗さＲａが２μｍ以下であることを特徴とする高周波用誘電体磁器、
が提供される。
　本発明の一態様においては、前記高周波用誘電体磁器は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、Ｑｍ×ｆ。値が４００００以上好ましくは５００００以上であり、共振周波数ｆ。の温度係数τｆが－３０～＋３０ｐｐｍ／℃である。
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、
　上記の高周波用誘電体磁器を製造する方法であって、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇ２ＳｉＯ４を出発原料として用い、これら出発原料の所定量を粒度分布のＤ５０が２μｍ以下になるように混合・解砕して得られた粉末にバインダを添加して成形し、焼成することを特徴とする、高周波用誘電体磁器の製造方法、
が提供される。
　また、本発明によれば、以上の如き目的のうちのいずれかを達成するものとして、上記の高周波用誘電体磁器からなる部材を含むことを特徴とする高周波回路素子、が提供される。
　本発明によれば、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、かつＱｍ×ｆ。（Ｑｍｆ。、Ｑｆ。、Ｑｍｆ、Ｑｆ、Ｑ×ｆ。、Ｑｍ×ｆ、及びＱ×ｆ等と略称されることがある）の値が十分に大きく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下である高周波用誘電体磁器組成物が提供される。この高周波用誘電体磁器組成物を用いることで、特性が良好で加工性の向上と小型化との両方の特長を備えた高周波用誘電体磁器電子部品の提供が容易になる。
　また、本発明によれば、高周波領域での電気特性に優れ製造が容易な高周波用誘電体磁器が提供され、とくに、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、Ｑｍ×ｆ。値が十分に大きく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下であり、比較的低い温度で焼成可能な高周波用誘電体磁器が提供される。この高周波用誘電体磁器を構成部材として用いることで、特性が良好で良好な加工性と小型化容易性との両方の特長を備えた高周波回路素子が提供される。
　また、本発明によれば、高周波領域での電気特性に優れる高周波用誘電体磁器が提供され、とくに、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、Ｑｍ×ｆ。値が十分に大きく、さらに共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下である高周波用誘電体磁器が提供される。この高周波用誘電体磁器を構成部材として用いることで、特性が良好で良好な加工性と小型化容易性との両方の特長を備えた高周波回路素子が提供される。
本発明の高周波用誘電体磁器組成物のＸ線回折図である。 本発明の高周波用誘電体磁器組成物のＥＤＳ分析図である。 本発明の高周波用誘電体磁器組成物を用いて作製した高周波回路素子の一例である同軸型誘電体共振器の模式的斜視図である。 高周波回路素子の一例である誘電体共振器制御型マイクロ波発信器の模式的断面図である。 高周波回路素子の一例であるマイクロストリップ線路の模式的斜視図である。 平面型高周波回路素子を構成する種々のマイクロストリップ線路のパターンを示す模式的平面図である。 本発明の高周波用誘電体磁器のＸ線回折図である。 本発明の高周波用誘電体磁器の製造に用いる原料混合物の粒度分布の一例を示す図である。 本発明の高周波用誘電体磁器のＸ線回折図である。
　本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３で表され、前記組成式におけるａ、ｂ、ｃ、及びｄ（ただし、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはモル％である）がそれぞれ４≦ａ≦３７、３４≦ｂ≦９２、２≦ｃ≦１５、及び２≦ｄ≦１５の範囲内にあり、ここでａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。
　本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、とくに、図１のＸ線回折図に示されるように、チタン酸スズ（（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、マグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）、及びステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）を主生成相とする。前記（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２としては、（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２及び（Ｓｎ０．２Ｔｉ０．８）Ｏ２が知られている。このうち（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２は、（Ｓｎ０．２Ｔｉ０．８）Ｏ２よりも、焼結が容易で、且つτｆも制御しやすい特徴がある。
　本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、Ｑｍ×ｆ。値が４００００（ＧＨｚ）以上たとえば５００００～８００００（ＧＨｚ）程度の高い値を示すことから、誘電損失が非常に小さい高周波用誘電体磁器及びこれを用いた電子部品の提供が容易になる。また、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下であることから、温度による特性への影響の少ない高周波用誘電体磁器及びこれを用いた電子部品の提供が容易になる。しかも、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であることから、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えた高周波用誘電体磁器電子部品の提供が容易になる。
　本発明の高周波用誘電体磁器組成物における組成の限定理由を説明する。組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３において、ａが４未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ａが３７を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ａのより好ましい範囲は、１８≦ａ≦３６である。この範囲内であれば、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下となる。ｂが３４未満では、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ｂが９２を超えると、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｂのより好ましい範囲は、３４≦ｂ≦６８である。この範囲であれば、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下となる。ｃが２未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｃが１５を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ｄが２未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｄが１５を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり好ましくない。
　後述の実施例で示されるように、本発明の高周波用誘電体磁器組成物における組成範囲内で組成式におけるモル比ａ、ｂ、ｃ、及びｄを適宜変更することで、共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下すなわちτｆが零に近い範囲内で十分大きなＱｍ×ｆ。値を実現しつつ、比誘電率εｒを７．５～１２．０の範囲の所望値に調整することが可能である。
　次に本発明の高周波用誘電体磁器組成物の製造方法を説明する。本発明の高周波用誘電体磁器組成物の最も好ましい製造方法は、出発原料として酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及びフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を用いる方法である。これらを一緒に焼成することで、目的とする組成物、すなわち、上記組成式で表され、（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＴｉ２Ｏ５、及びＭｇＳｉＯ３を主生成相とする組成物を得ることができる。
　本発明の高周波用誘電体磁器組成物の製造方法の一実施形態は次の通りである。ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４の出発原料を所定量ずつ、アルコール等の溶媒とともに湿式混合する。続いて溶媒を除去した後、解砕する。このようにして得られた粉末にポリビニルアルコールの如き有機バインダを混合して均質にし、乾燥、解砕、加圧成形（圧力１００～１０００ｋｇ／ｃｍ２程度）する。得られた成形物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて１２００～１４５０℃で焼成することにより上記組成式で表される高周波用誘電体磁器組成物を得ることができる。
　後述の実施例で示されるように、ＳｎＯ２及びＴｉＯ２を当モル量用いることができる。この場合、とくに、前記生成相（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２は、（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２であることが好ましい。
　このようにして得られた高周波用誘電体磁器組成物（磁器の形態のものを含む）は、必要により適当な形状、およびサイズへ加工することで、誘電体共振器等の高周波用誘電体磁器電子部品として利用できる。とくに、外部に銀や銅等の導体からなる膜または配線などを形成することにより、いわゆる同軸型共振器やこれを利用した同軸型誘電体フィルタ等の高周波用誘電体磁器電子部品として利用することが可能である。さらには、板状に加工し、銀や銅等の導体配線を形成することにより、高周波用誘電体磁器電子部品としての誘電体配線基板として利用することができる。また、粉末状の本発明の高周波用誘電体磁器組成物を、ポリビニルブチラール等のバインダ樹脂、フタル酸ジブチル等の可塑剤、及びトルエン等の有機溶剤と混合し、ドクターブレード法等によるシート成形を行い、得られたシートと導体シートとを積層化し、一体焼成することにより、積層型誘電体フィルタ等の積層型の高周波用誘電体磁器電子部品や積層型の誘電体配線基板としても利用することができる。
　なお、本発明の高周波用誘電体磁器組成物を構成する元素であるスズ、マグネシウム、シリコン、及びチタンの原料としては、ＳｎＯ２、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、及びＴｉＯ２等の他に、焼成時に酸化物となる硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、塩化物、有機金属化合物等を使用することもできる。
　本発明の高周波用誘電体磁器の主成分は、上記高周波用誘電体磁器組成物からなり、すなわち、組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３で表され、前記組成式におけるａ、ｂ、ｃ、及びｄ（ただし、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはモル％である）がそれぞれ４≦ａ≦３７、３４≦ｂ≦９２、２≦ｃ≦１５、及び２≦ｄ≦１５の範囲内にあり、ここでａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。本発明の高周波用誘電体磁器の添加成分は、ＭｎＯからなる。この添加成分は主成分１００重量部に対して０．１～５．０重量部添加されている。
　本発明の高周波用誘電体磁器は、とくに、図７のＸ線回折図に示されるように、チタン酸スズ（（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、マグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）、及びステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）を主生成相とする。前記（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２としては、（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２及び（Ｓｎ０．２Ｔｉ０．８）Ｏ２が知られている。このうち（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２は、（Ｓｎ０．２Ｔｉ０．８）Ｏ２よりも、焼結が容易で、且つτｆも制御しやすい特徴がある。尚、図７は、主生成相のみ表れており、添加成分ＭｎＯは微量であるため表れていない。
　本発明の高周波用誘電体磁器は、Ｑｍ×ｆ。が４００００ＧＨｚ以上たとえば５００００ＧＨｚ以上と高い値を示すことから、誘電損失が非常に小さい高周波用誘電体磁器及びこれを用いた高周波回路素子の提供が容易になる。また、本発明の高周波用誘電体磁器は、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下であることから、温度による特性への影響の少ない高周波用誘電体磁器及びこれを用いた高周波回路素子の提供が容易になる。しかも、本発明の高周波用誘電体磁器は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であることから、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えた高周波回路素子の提供が容易になる。
　さらに、本発明の高周波用誘電体磁器は、添加成分ＭｎＯの添加量が主成分１００重量部に対して０．１～５．０重量部であり且つ相対密度が９５％以上であるため、上記Ｑｍ×ｆ。、τｆ及びεｒに関する特性が良好であり且つ製造時の焼成に際して接触するジルコニア（ＺｒＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などからなる敷き板と反応することなく高い歩留まりで製造される。従って、高周波回路素子の提供が容易になる。このような高周波回路素子の一例として、図３に示されるような同軸誘電体共振器が挙げられる。ここでは、外形寸法１０．６ｍｍ×１０．６ｍｍ×１２ｍｍ（軸長）の誘電体磁器のブロックに、軸長方向に沿って穴径３ｍｍの円筒形貫通孔を設け、該貫通孔が開口するブロックの一面（開放面）だけは誘電体磁器の表面（セラミックス面）そのままの状態とし、誘電体磁器の他の表面及び貫通孔内面にはＡｇ導体からなる導体膜を形成している。
　本発明の高周波用誘電体磁器における組成の限定理由を説明する。主成分の組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３において、ａが４未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ａが３７を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ａのより好ましい範囲は、１８≦ａ≦３６である。この範囲内であれば、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下となる。ｂが３４未満では、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ｂが９２を超えると、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｂのより好ましい範囲は、３４≦ｂ≦６８である。この範囲であれば、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下となる。ｃが２未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｃが１５を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ｄが２未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｄが１５を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり好ましくない。
　後述の実施例で示されるように、本発明の高周波用誘電体磁器における組成範囲内で主成分の組成式におけるモル比ａ、ｂ、ｃ及びｄを適宜変更することで、共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下すなわちτｆが零に近い範囲内で十分大きなＱｍ値を実現しつつ、比誘電率εｒを７．５～１２．０の範囲の所望値に調整することが可能である。
　また、主成分１００重量部に対する添加成分ＭｎＯの添加量が０．１重量部未満では、１３００℃以下とくに１２５０℃以下の比較的低温の焼成で相対密度を９５％以上とすることが難しく、良好なＱｍ×ｆ。値が得難くなるので、好ましくない。一方、主成分１００重量部に対する添加成分ＭｎＯの添加量が５．０重量部を超えると、良好なＱｍ×ｆ。値及びεｒが得難くなり、さらには製造時の焼成に際して接触する敷き板と反応し、製造歩留まりが低下しやすくなるので、好ましくない。
　本発明の高周波用誘電体磁器の製造方法の一実施形態は次の通りである。ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を所定量ずつ、アルコール等の溶媒とともに湿式混合する。続いて溶媒を除去した後、１０００～１１５０℃で仮焼して粉砕し、出発原料粉末を得る。
　この出発原料粉末に、ＭｎＯを焼結助剤として所定量添加して、アルコール等の溶媒とともに湿式混合する。続いて溶媒を除去して得られた粉末にポリビニルアルコールの如き有機バインダを添加し、混合して均質にし、乾燥、解砕した後、成形密度が２．０～２．４ｇ／ｃｍ３、好ましくは２．２～２．４ｇ／ｃｍ３になるように加圧成形する。得られた成形物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて１２００～１３００℃で焼成することにより上記組成式で表される主成分とＭｎＯからなる添加成分とを含み、該添加成分が前記主成分１００重量部に対して０．１～５．０重量部添加されており、相対密度が９５％以上である高周波用誘電体磁器を得ることができる。
　後述の実施例で示されるように、ＳｎＯ２及びＴｉＯ２を当モル量用いることができる。この場合、とくに、前記生成相（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２は、（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２であることが好ましい。
　このようにして得られた高周波用誘電体磁器は、必要により適当な形状およびサイズに加工することができる。
　本発明の高周波用誘電体磁器は、例えば、外部に銀や銅等の導体からなる膜または配線などを形成することにより、図３のような同軸型誘電体共振器やこれを利用した同軸型誘電体フィルタ等の高周波回路素子を構成するのに利用することが可能である。本発明の高周波用誘電体磁器であって板状のものは、銀や銅等の導体配線を形成することにより、各種高周波回路のための誘電体配線基板として利用することができる。
　また、出発原料粉末にＭｎＯを焼結助剤として所定量添加し、低融点ガラスを添加し、その後ポリビニルブチラール等のバインダ樹脂、フタル酸ジブチル等の可塑剤、及びトルエン等の有機溶剤と混合し、ドクターブレード法等によるシート成形を行い、得られたシートと導体シートとを積層化し、一体焼成することにより、積層型誘電体フィルタや積層型の誘電体配線基板等の積層型の高周波回路素子を得ることができる。
　なお、本発明の高周波用誘電体磁器を構成する元素であるＳｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、及びＴｉ、並びにＭｎＯの原料としては、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｎＯの他に、ＭｇＯ、ＳｉＯ２等の酸化物を用いることもでき、さらには焼成時に酸化物となる硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、塩化物、有機金属化合物等を使用することもできる。
　なお、本発明の高周波用誘電体磁器は、その構成元素がＯ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、及びＴｉ、並びにＭｎＯであるが、例えば粉砕ボールや原料粉末の不純物に由来するＣａ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｐ、Ｎａ等が不純物として混入してもよい。
　また、本発明の高周波用誘電体磁器は、低誘電率および高Ｑｍ値が求められるものであれば、種々の高周波回路素子の構成部材として使用できる。そのような例の１つとして、図４に示されるような誘電体共振器制御型マイクロ波発信器における構成部材が挙げられる。このマイクロ波発信器では、同軸誘電体共振器１を誘電体磁器からなる支持部材２を介して誘電体磁器基板３に取り付け、同軸誘電体共振器１の外部に漏れ出る電磁界Ｈを利用して、同軸誘電体共振器１と誘電体磁器基板３に設けたマイクロストリップ線路のストリップ導体４との結合をとる。符号５は、電磁シールド機能を発揮する金属ケースを示す。このマイクロ波発信器において、本発明の高周波用誘電体磁器は、図３に関し説明したような同軸誘電体共振器１の誘電体ブロックとして、支持部材２として、さらには誘電体磁器基板３として、それぞれ使用することができる。図５に、マイクロストリップ線路の詳細を示す。マイクロストリップ線路では、誘電体磁器基板６（上記誘電体磁器基板３に相当）の表面にストリップ導体７を設け、誘電体磁器基板６の裏面に接地導体膜８を設けている。ストリップ導体７の材料としては、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇが例示される。
　本発明の高周波用誘電体磁器が構成部材として使用される高周波回路素子の他の例としては、図６の（ａ）～（ｉ）にそれぞれ示されるような平面型高周波回路素子が挙げられる。これらの平面型高周波回路素子９は、マイクロストリップ線路と同様に、誘電体磁器基板６の表面にストリップ導体７を設け、誘電体磁器基板６の裏面に接地導体膜を設けている。誘電体磁器基板６の表面には、ストリップ導体７と同一の材料により、各種パターン状の導体膜が形成されており、該導体膜によりそれぞれの素子の機能を発揮する。図６において、（ａ）の素子はインタディジタルキャパシタであり、（ｂ）の素子はスパイラルインダクタであり、（ｃ）の素子は分岐回路であり、（ｄ）の素子は方向性結合器であり、（ｅ）の素子は電力分配合成器であり、（ｆ）の素子は低域通過フィルタであり、（ｇ）の素子は帯域通過フィルタであり、（ｈ）の素子はリング共振器であり、（ｉ）の素子はパッチアンテナである。
　本発明の他の高周波用誘電体磁器は、上記高周波用誘電体磁器組成物からなり、すなわち、組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３で表され、前記組成式におけるａ、ｂ、ｃ、及びｄ（ただし、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはモル％である）がそれぞれ４≦ａ≦３７、３４≦ｂ≦９２、２≦ｃ≦１５、及び２≦ｄ≦１５の範囲内にあり、ここでａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。
　本発明の高周波用誘電体磁器は、とくに、図９のＸ線回折図に示されるように、チタン酸スズ（（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、マグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）、及びステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）を主生成相とする。前記（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２としては、（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２及び（Ｓｎ０．２Ｔｉ０．８）Ｏ２が知られている。このうち（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２は、（Ｓｎ０．２Ｔｉ０．８）Ｏ２よりも、焼結が容易で、且つτｆも制御しやすい特徴がある。
　本発明の高周波用誘電体磁器は、Ｑｍ×ｆ。が４００００ＧＨｚ以上たとえば５００００ＧＨｚ以上と高い値を示すことから、誘電損失が非常に小さい高周波用誘電体磁器及びこれを用いた高周波回路素子の提供が容易になる。また、本発明の高周波用誘電体磁器は、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下であることから、温度による特性への影響の少ない高周波用誘電体磁器及びこれを用いた高周波回路素子の提供が容易になる。しかも、本発明の高周波用誘電体磁器は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であることから、加工性の向上と小型化との両方の特長を備えた高周波回路素子の提供が容易になる。
　さらに、本発明の高周波用誘電体磁器は、表面の算術平均粗さＲａが２μｍ以下であるため、表皮効果の影響を受けにくく、高い無負荷Ｑ値をもつ高周波回路素子の提供が容易になる。このような高周波回路素子の一例として、図３に示されるような同軸誘電体共振器が挙げられる。ここでは、外形寸法１０．６ｍｍ×１０．６ｍｍ×１２ｍｍ（軸長）の誘電体磁器のブロックに、軸長方向に沿って穴径３ｍｍの円筒形貫通孔を設け、該貫通孔が開口するブロックの一面（開放面）だけは誘電体磁器の表面（セラミックス面）そのままの状態とし、誘電体磁器の他の表面及び貫通孔内面にはＡｇ導体からなる導体膜を形成している。
　本発明の高周波用誘電体磁器における組成の限定理由を説明する。組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３において、ａが４未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ａが３７を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ａのより好ましい範囲は、１８≦ａ≦３６である。この範囲内であれば、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下となる。ｂが３４未満では、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ｂが９２を超えると、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｂのより好ましい範囲は、３４≦ｂ≦６８である。この範囲であれば、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下となる。ｃが２未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｃが１５を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり、好ましくない。ｄが２未満では、共振周波数の温度係数τｆが－３０ｐｐｍ／℃より小さくなり（すなわち、温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃より大きくなり）、好ましくない。ｄが１５を超えると、比誘電率εｒが１２．０より大きくなり好ましくない。
　後述の実施例で示されるように、本発明の高周波用誘電体磁器における組成範囲内で組成式におけるモル比ａ、ｂ、ｃ及びｄを適宜変更することで、共振周波数ｆ。の温度係数τｆの絶対値が３０ｐｐｍ／℃以下すなわちτｆが零に近い範囲内で十分大きなＱｍ値を実現しつつ、比誘電率εｒを７．５～１２．０の範囲の所望値に調整することが可能である。
　また、高周波用誘電体磁器からなる部材を含む高周波回路素子、例えば図３に示した１０．６ｍｍ□の誘電体磁器ブロックを含む同軸誘電体共振器では、誘電体磁器ブロックの表面の算術平均粗さＲａが２μｍを超えると、無負荷Ｑ値が大きく低下し例えば１０００以下となるため好ましくない。
　本発明の高周波用誘電体磁器の製造方法の一実施形態は次の通りである。ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４の出発原料を所定量ずつ、アルコール等の溶媒とともに湿式混合する。続いて溶媒を除去した後、粒度分布のＤ５０が２μｍ以下になるまで解砕する。得られる粉末の粒度分布の一例を図８に示す。このようにして得られた粉末にポリビニルアルコールの如き有機バインダを添加し、混合して均質にし、乾燥、解砕、加圧成形（圧力１００～１０００ｋｇ／ｃｍ２程度）する。得られた成形物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて１２００～１４５０℃で焼成することにより、上記組成式で表され且つ表面の算術平均粗さＲａが２μｍ以下である高周波用誘電体磁器を得ることができる。上記出発原料の混合・解砕後の粒度分布のＤ５０が２μｍを超えると、焼結体の算術平均粗さＲａが２μｍを超えやすくなり、そのことにより高周波用誘電体磁器の無負荷Ｑ値が低下しがちである。
　後述の実施例で示されるように、ＳｎＯ２及びＴｉＯ２を当モル量用いることができる。この場合、とくに、前記生成相（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２は、（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２であることが好ましい。
　このようにして得られた高周波用誘電体磁器は、更なる表面平坦化加工を施すこと無しに、特性良好な高周波回路素子のための構成部材として使用でき、かくして、製造容易性と小型化容易性との両方の特長を備えた高周波回路素子が提供される。但し、必要により適当な形状およびサイズに加工してもよい。
　本発明の高周波用誘電体磁器は、例えば、外部に銀や銅等の導体からなる膜または配線などを形成することにより、図３のような同軸型誘電体共振器やこれを利用した同軸型誘電体フィルタ等の高周波回路素子を構成するのに利用することが可能である。本発明の高周波用誘電体磁器であって板状のものは、銀や銅等の導体配線を形成することにより、各種高周波回路のための誘電体配線基板として利用することができる。
　なお、本発明の高周波用誘電体磁器を構成する元素であるＳｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、及びＴｉの原料としては、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｍｇ２ＳｉＯ４の他に、ＭｇＯ、ＳｉＯ２等の酸化物を用いることもでき、さらには焼成時に酸化物となる硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、塩化物、有機金属化合物等を使用することもできる。
　なお、本発明の高周波用誘電体磁器は、その構成元素がＯ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、及びＴｉであるが、例えば粉砕ボールや原料粉末の不純物に由来するＣａ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｐ、Ｎａ等が不純物として混入してもよい。
　また、本発明の高周波用誘電体磁器は、低誘電率および高Ｑｍ値が求められるものであれば、種々の高周波回路素子の構成部材として使用できる。そのような例の１つとして、上記の図４に示されるような誘電体共振器制御型マイクロ波発信器における構成部材が挙げられる。本発明の高周波用誘電体磁器が構成部材として使用される高周波回路素子の他の例としては、上記の図６の（ａ）～（ｉ）にそれぞれ示されるような平面型高周波回路素子が挙げられる。
　以下、実施例及び比較例により、本発明を更に説明する。
　［実施例１］（第１発明）
　ＳｎＯ２を４．８ｍｏｌ％、ＴｉＯ２を４．８ｍｏｌ％、Ｍｇ２ＳｉＯ４を９０．５ｍｏｌ％となるように所定量を秤量し（表１参照）、これらをエタノール及びＺｒＯ２ボールとともにボールミルに入れ、１２時間湿式混合した。その後、溶液を脱媒後、解砕した。引き続き、この解砕物に適量のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液を加えて乾燥した後、直径２０ｍｍ、厚み１０ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気下において、１３００℃で２時間焼成した。
　こうして得られた高周波用誘電体磁器組成物（表１参照）を、直径１６ｍｍ及び厚み８ｍｍの大きさに加工した後、誘電共振法による測定で、共振周波数５～１２ＧＨｚにおけるＱ×ｆ。値（すなわちＱｍ×ｆ。値）、比誘電率εｒ、および共振周波数の温度係数τｆを求めた。その結果を表１に示す。
　得られた高周波用誘電体磁器組成物についてＸ線回折分析を行ったところ、図１に示されるように、チタン酸スズ（（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、マグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）、及びステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）の結晶相から構成されていることが確認された。
　また、得られた高周波用誘電体磁器組成物について、エネルギー分散型Ｘ線分光（Ｅｎｅｒｇｙ－Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ－ｒａｙ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ［ＥＤＳ］）による表面の組成分析を行ったところ、チタン酸スズ（（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、及びマグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）の結晶相が確認された。図２にその分析結果を示す。
　また高周波用誘電体磁器組成物１００ｗｔ％に対して、ＰＶＡ２．７５ｗｔ％、セロゾール１ｗｔ％、及び分散剤１ｗｔ％を添加してスプレー顆粒を作製した。このスプレー顆粒を用いて、グリーン密度が２．１ｇ／ｃｍ３になるように成形し、その後１３００℃×２時間の空気雰囲気条件下で焼成した。得られた焼結体は、穴（貫通孔）を有し、該穴が開口する一面（開放面）だけはそのままの状態とし、その他の面にはＡｇ膜電極を形成して、図３に示されるような高周波用誘電体磁器電子部品としての誘電体同軸型共振器を作製した。該同軸型共振器の大きさは、軸長１２ｍｍ、外形（大略矩形状の開放面の一辺の長さ）１０．６ｍｍ、穴径３ｍｍであった。
　得られた同軸型共振器について、共振周波数２ＧＨｚで無負荷Ｑ値を評価した。その結果、同軸型共振器としての無負荷Ｑ値は１３０２であった。このように、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物を使用することにより、優れた高周波特性を有する同軸型共振器が得られた。
　［実施例２～１２］（第１発明）
　ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を表１に示した配合量になるように所定量を秤量し、実施例１と同条件で混合、解砕及び成形などを行い、空気雰囲気下において１２００～１３５０℃の温度にて２時間焼成して、高周波用誘電体磁器組成物を作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表１に示す。
　［比較例１～５］（第１発明）
　ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を表２に示した配合量になるように所定量を秤量し、実施例１と同条件で混合、解砕及び成形などを行い、空気雰囲気下において１２００～１３５０℃の温度にて２時間焼成して、誘電体磁器組成物を作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　［実施例１３］（第２発明）
　ＳｎＯ２を４．８ｍｏｌ％、ＴｉＯ２を４．８ｍｏｌ％、Ｍｇ２ＳｉＯ４を９０．５ｍｏｌ％となるように所定量を秤量し（表３参照）、これらをエタノール及びＺｒＯ２ボールとともにボールミルに入れ、１２時間湿式混合した。その後、溶液を脱媒後、１１００℃で２時間仮焼し、粉砕した。この仮焼粉を出発原料として用い、仮焼粉１００重量部に対して０．５重量部のＭｎＯを添加し、これらをエタノール及びＺｒＯ２ボールとともにボールミルに入れ、１２時間湿式混合した。その後、溶液を脱媒し、更に適量のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液を加えて乾燥した後、直径２０ｍｍ、厚み８．２ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気下において、１２５０℃で２時間焼成した。
　こうして得られた高周波用誘電体磁器（表３参照）につき、アルキメデス法を用いて相対密度を測定したところ、９６％であった。
　更に、この高周波用誘電体磁器を、直径１６．７ｍｍ及び厚み７．８ｍｍの大きさに加工した後、誘電共振法による測定で、共振周波数５．９～６．５ＧＨｚにおけるＱｆ値（すなわちＱｍ×ｆ。値）、比誘電率εｒ、および共振周波数の温度係数τｆを求めた。その結果を表３に示す。
　得られた高周波用誘電体磁器についてＸ線回折分析を行ったところ、図７に示されるように、主生成相はチタン酸スズ（（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、マグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）、及びステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）の結晶相から構成されていることが確認された。また、得られた高周波用誘電体磁器について蛍光Ｘ線分析を行ったところ、ＭｎＯの存在が確認された。
　一方、上記の出発原料粉末１００重量部に対して、ＭｎＯを焼結助剤として０．５重量部添加し、更にＰＶＡ２．７５重量部、セロゾール１重量部、及び分散剤１重量部を添加してスプレー顆粒を作製した。このスプレー顆粒を用いて、グリーン密度が２．３ｇ／ｃｍ３になるように成形し、その後１２５０℃×２時間の空気雰囲気条件下で焼成した。かくして得られた高周波用誘電体磁器を構成部材として用いて、図３に示されるような同軸誘電体共振器を作製した。該同軸誘電体共振器の大きさは、軸長１２ｍｍ、外形（大略矩形状の開放面の一辺の長さ）１０．６ｍｍ、穴径３ｍｍであった。
　得られた同軸誘電体共振器について、共振周波数２ＧＨｚで無負荷Ｑ値を評価した。その結果、同軸誘電体共振器としての無負荷Ｑ値は１３２０であった。このように、本発明に係る高周波用誘電体磁器を使用することにより、優れた高周波特性を有する同軸誘電体共振器が得られた。
　［実施例１４～２５］（第２発明）
　ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を表３に示した配合比になるように所定量を秤量し、実施例１３と同条件で混合し、仮焼し、粉砕した。この仮焼粉を出発原料として用い、表３に示した配合量になるようにＭｎＯを所定量秤量して混合し、実施例１３と同様にしてバインダ添加及び成形などを行い、空気雰囲気下において表３に示されるように１２２５～１３００℃の温度にて２時間焼成して、高周波用誘電体磁器を作製し、実施例１３と同様な方法で特性を評価した。その結果を表３に示す。尚、表３及び後述の表４の「状態」欄は、製造時の焼成に際して接触する敷き板と反応した痕跡が視認されたかどうかの状態を示すものであり、「良」の表記は敷き板と反応した痕跡が視認されなかったことを指し、「敷き板と反応」の表記は敷き板と反応した痕跡が視認されたことを指す。
　［比較例６～１７］（第２発明）
　ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を表４に示した配合比になるように所定量を秤量し、実施例１３と同条件で混合し、仮焼し、粉砕した。この仮焼粉を出発原料として用い、表４に示した配合量になるようにＭｎＯを所定量秤量して混合し、実施例１３と同様にしてバインダ添加及び成形を行い、空気雰囲気下において表４に示されるように１２２５～１３００℃の温度にて２時間焼成して、高周波用誘電体磁器を作製し、実施例１３と同様な方法で特性を評価した。その結果を表４に示す。尚、比較例１３は、第１発明の実施例に該当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　［実施例２６］（第３発明）
　ＳｎＯ２を４．８ｍｏｌ％、ＴｉＯ２を４．８ｍｏｌ％、Ｍｇ２ＳｉＯ４を９０．５ｍｏｌ％となるように所定量を秤量し（表５参照）、これらをエタノール及びＺｒＯ２ボールとともにボールミルに入れ、１２時間湿式混合した。その後、溶液を脱媒後、解砕した。この解砕で得られた粉末の粒度分布は、図８に示すとおりであった（Ｄ５０を表５に示す）。この粉末に適量のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液を加えて乾燥した後、直径１０ｍｍ、厚み３．５ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気下において、１３００℃で２時間焼成した。
　こうして得られた高周波用誘電体磁器（生成相につき表５参照）を、直径９．６ｍｍ及び厚み３．３ｍｍの大きさに加工した後、誘電共振法による測定で、共振周波数５．９～６．５ＧＨｚにおけるＱｍ×ｆ。値、比誘電率εｒ、および共振周波数の温度係数τｆを求めた。その結果を表５に示す。
　尚、上記焼成により得られた高周波用誘電体磁器の表面の算術平均粗さＲａを測定した。その結果を表５に示した。
　得られた高周波用誘電体磁器についてＸ線回折分析を行ったところ、図９に示されるように、チタン酸スズ（（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、マグネシウムチタネート（ＭｇＴｉ２Ｏ５）、及びステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）の結晶相から構成されていることが確認された。
　一方、上記の解砕で得られた粉末１００ｗｔ％に対して、ＰＶＡ２．７５ｗｔ％、セロゾール１ｗｔ％、及び分散剤１ｗｔ％を添加してスプレー顆粒を作製した。このスプレー顆粒を用いて、グリーン密度が２．１ｇ／ｃｍ３になるように成形し、その後１３００℃×２時間の空気雰囲気条件下で焼成した。かくして得られた高周波用誘電体磁器を構成部材として用いて、図３に示されるような同軸誘電体共振器を作製した。該同軸誘電体共振器の大きさは、軸長１２ｍｍ、外形（大略矩形状の開放面の一辺の長さ）１０．６ｍｍ、穴径３ｍｍであった。
　得られた同軸誘電体共振器について、共振周波数２ＧＨｚで無負荷Ｑ値を評価した。その結果、同軸誘電体共振器としての無負荷Ｑ値は１３６０であった。このように、本発明に係る高周波用誘電体磁器を使用することにより、優れた高周波特性を有する同軸誘電体共振器が得られた。
　［実施例２７～３６］（第３発明）
　ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を表５に示した配合比になるように所定量を秤量し、実施例２６と同条件で混合、解砕及び成形などを行い、空気雰囲気下において１２００～１３５０℃の温度にて２時間焼成して、高周波用誘電体磁器を作製し、実施例２６と同様な方法で特性を評価した。その結果を表５に示す。
　［比較例１８～２４］（第３発明）
　ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、及びＭｇ２ＳｉＯ４を表６に示した配合比になるように所定量を秤量し、実施例２６と同条件で混合、解砕及び成形などを行い、空気雰囲気下において１２００～１３５０℃の温度にて２時間焼成して、高周波用誘電体磁器を作製し、実施例２６と同様な方法で特性を評価した。その結果を表６に示す。尚、比較例２１及び比較例２２は、第１発明の実施例に該当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　以上のように、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、通信用フィルタ等の高周波用誘電体磁器電子部品を作製するのに利用することが可能である。
　以上のように、本発明の高周波用誘電体磁器は、低誘電率且つ高Ｑｍ値であり温度特性に優れるため、例えば、マイクロ波及びミリ波などの高周波領域で使用される集積回路等の高周波回路素子の構成部材として最適である。
１・・・同軸誘電体共振器
２・・・支持部材
３・・・誘電体磁器基板
４・・・ストリップ導体
５・・・金属ケース
Ｈ・・・電磁界
６・・・誘電体磁器基板
７・・・ストリップ導体
８・・・接地導体膜
９・・・平面高周波回路

Claims (11)

  1. 　組成式ａ（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２－ｂＭｇ２ＳｉＯ４－ｃＭｇＴｉ２Ｏ５－ｄＭｇＳｉＯ３で表され、前記組成式におけるａ、ｂ、ｃ、及びｄ（ただし、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはモル％である）がそれぞれ４≦ａ≦３７、３４≦ｂ≦９２、２≦ｃ≦１５、及び２≦ｄ≦１５の範囲内にあり、ここでａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である高周波用誘電体磁器組成物。
  2. 　前記（Ｓｎ，Ｔｉ）Ｏ２が（Ｓｎ０．８Ｔｉ０．２）Ｏ２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。
  3. 　請求項１に記載の高周波用誘電体磁器組成物を製造する方法であって、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇ２ＳｉＯ４を出発原料として用い、これら出発原料の所定量を混合・解砕して得られた粉末にバインダを添加して成形し、焼成することを特徴とする、高周波用誘電体磁器組成物の製造方法。
  4. 　請求項１に記載の高周波用誘電体磁器組成物からなる主成分と、ＭｎＯからなる添加成分とを含んでなり、該添加成分は前記主成分１００重量部に対して０．１～５．０重量部添加されており、相対密度が９５％以上であることを特徴とする高周波用誘電体磁器。
  5. 　前記高周波用誘電体磁器は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、Ｑｍ×ｆ。値が５００００以上であり、共振周波数ｆ。の温度係数τｆが－３０～＋３０ｐｐｍ／℃であることを特徴とする、請求項４に記載の高周波用誘電体磁器。
  6. 　請求項４に記載の高周波用誘電体磁器を製造する方法であって、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇ２ＳｉＯ４の所定量を混合し仮焼した後に粉砕したものを出発原料として用い、該出発原料１００重量部に対してＭｎＯを焼結助剤として０．１～５．０重量部添加して得られた粉末に有機バインダを添加して成形し、焼成することを特徴とする、高周波用誘電体磁器の製造方法。
  7. 　請求項４に記載の高周波用誘電体磁器からなる部材を含むことを特徴とする高周波回路素子。
  8. 　請求項１に記載の高周波用誘電体磁器組成物からなるとともに、表面の算術平均粗さＲａが２μｍ以下であることを特徴とする高周波用誘電体磁器。
  9. 　前記高周波用誘電体磁器は、比誘電率εｒが７．５～１２．０であり、Ｑｍ×ｆ。値が５００００以上であり、共振周波数ｆ。の温度係数τｆが－３０～＋３０ｐｐｍ／℃であることを特徴とする、請求項８に記載の高周波用誘電体磁器。
  10. 　請求項８に記載の高周波用誘電体磁器を製造する方法であって、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２及びＭｇ２ＳｉＯ４を出発原料として用い、これら出発原料の所定量を粒度分布のＤ５０が２μｍ以下になるように混合・解砕して得られた粉末にバインダを添加して成形し、焼成することを特徴とする、高周波用誘電体磁器の製造方法。
  11. 　請求項８に記載の高周波用誘電体磁器からなる部材を含むことを特徴とする高周波回路素子。
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