誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタ
【課題】 高い比誘電率εｒと、品質係数Ｑｆ値と、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有する誘電体セラミックスを得ることと、良好な性能を有する誘電体フィルタを得ること。
【解決手段】 組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝Ｔ
ｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したとき、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足するので、高い比誘電率εｒと、高い品質係数Ｑｆ値と、０
ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有する誘電体セラミックスを得ることができる。また、上記誘電体セラミックスを備える誘電体フィルタは、良好な性能を有する誘電体フィルタとすることができる。
【解決手段】 組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝Ｔ
ｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したとき、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足するので、高い比誘電率εｒと、高い品質係数Ｑｆ値と、０
ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有する誘電体セラミックスを得ることができる。また、上記誘電体セラミックスを備える誘電体フィルタは、良好な性能を有する誘電体フィルタとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、ミリ波等を含む高周波領域において、高い比誘電率εｒと高い品質係数Ｑｆ値とを有する誘電体セラミックスおよびこれを備えるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、パソコン等のモバイル通信の技術進展に伴い、通信用の中継基地局、ＢＳアンテナ等の誘電体フィルタに使用される誘電体セラミックスは、比誘電率および品質係数が高く、なおかつ温度係数が良好であるなど諸条件を同時に満足することが要求される。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、組成式ｘＢａＯ-ｙ（（１−ａ）Ｎｄ２Ｏ３・ａＳ
ｍ２Ｏ３）−ｚＴｉＯ２（14＜ｘ＜18、11＜ｙ＜15、67＜ｚ＜75、0.07＜ａ＜0.6、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝100（モル比））で表される主成分に対して、副成分としてＢｉ２Ｏ３を10〜20
％、Ａｌ２Ｏ３を0.1〜1.5％、ＭｎＯを0.01〜1.5％の割合で含有する誘電体磁器組成物
が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003−292373号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−Ｓｍ２Ｏ３−ＴｉＯ２系の誘電体磁器組成物は、高い比誘電率εｒおよび０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有するものの、品質係数Ｑｆ値が低かった。
【０００６】
本発明は、高い比誘電率εｒと、高い品質係数Ｑｆ値と、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有する誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の誘電体セラミックスは、組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したとき、
ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の誘電体フィルタは、上記誘電体セラミックスと、該誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、前記誘電体セラミックスと電磁界結合されて前記誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の誘電体セラミックスによれば、組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表した
とき、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足するならば、高い比誘電率εｒと
、高い品質係数Ｑｆ値と、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有すること
ができる。
【００１０】
また、本発明の誘電体フィルタによれば、高い比誘電率、高い品質係数Ｑｆ値が得られ、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有する誘電体セラミックスと、誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、誘電体セラミックスと電磁界結合されて誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備えることから、良好な性能を有する誘電体フィルタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の誘電体フィルタの断面の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本実施形態の誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタの実施の形態の例について説明する。
【００１３】
本実施形態の誘電体セラミックスは、組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したと
き、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足するものである。
【００１４】
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｘおよびｙが上記数値範囲を満足することにより、Ｂａ、ＮｄおよびＴｉを含有する主結晶相にＴａおよびＡｌが固溶されると考えられ、ＴａおよびＡｌが固溶した主結晶相によって、比誘電率εｒおよび品質係数Ｑｆ値（Ｑ値と共振周波数ｆの積）が高く、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が小さくなる傾向がある。例えば、比誘電率εｒを70以上、品質係数Ｑｆ値を12000ＧＨｚ以上、共振周波数の温度係数τｆの
値を−10〜＋20ｐｐｍ／℃とすることができる。
【００１５】
また、本実施形態の誘電体セラミックスは、Ｔａを上記範囲で含むことによって、低温域と高温域での共振周波数の温度係数τｆのそれぞれの値の絶対値の差が小さくなる傾向があるので、幅広い温度域で安定して使用することができる。なお、低温域とは−40〜20℃、高温域とは20〜80℃とする。
【００１６】
ここで、本実施形態の誘電体セラミックスは、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、14.3≦ａ≦15.2、18.2≦ｂ≦18.8、66.0≦ｃ≦67.5、0.04≦x≦0.11、0.04≦y≦0.11、ａ＋ｂ＋ｃ＝100
であることがより好ましく、前記範囲であれば、比誘電率εｒおよび品質係数Ｑｆ値がより高くなり、共振周波数の温度係数τｆが０ｐｐｍ／℃により近くなる傾向がある。
【００１７】
本実施形態の誘電体セラミックスは、組成式の成分100質量％に対して、マンガンをＭ
ｎＯ２換算で３質量％以下（０質量％を除く）含むことが好ましい。
【００１８】
誘電体セラミックスに、組成式の成分100質量％に対して、マンガンをＭｎＯ２換算で
３質量％以下（０質量％を除く）含むときには、焼成時のマンガン酸化物の価数変化によって生じる酸素が、誘電体セラミックス内の酸素欠陥に入ることによって、誘電体セラミックス内に生じる酸素欠陥を抑制することで、品質係数Ｑｆ値が高まる傾向がある。また、マンガンをＭｎＯ２換算で0.1〜２質量％の範囲で含むことにより、品質係数Ｑｆ値が
より高まる傾向がある。
【００１９】
なお、誘電体セラミックス中に含まれる各金属酸化物の含有量については、誘電体セラミックスの一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ（Induct
ively Coupled Plasma）発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ−8100）を用いて粉体中に含まれる金属の含有量を測定し、得られた各金属の含有量を酸化物換算することにより得られる。
【００２０】
また、本実施形態の誘電体セラミックスはその表面および内部それぞれの平均ボイド率が５面積％以下であることが好ましい。
【００２１】
本実施形態の誘電体セラミックスは、平均ボイド率を５面積％以下とすることで、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値が高まる傾向がある。さらに、誘電体セラミックスの平均ボイド率を５面積％以下とすると、誘電体セラミックスの密度が高くなるので、機械的特性が高まる傾向がある。また、平均ボイド率を３面積％以下にすると、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値がより高まる傾向があるので好ましい。
【００２２】
なお、平均ボイド率は、例えば以下のように求めればよい。
【００２３】
まず、100μｍ×100μｍの範囲を観察できるように任意の倍率に調節した金属顕微鏡またはＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等により、誘電体セラミックスの磁器表面または内部断面それぞれの数カ所を写真または画像として撮影し、この写真または画像を画像解析装置により解析することで、単位面積（100μｍ×100μｍ）あたりのボイドの面積が占める割合をボイド率として求める。そして、数箇所のボイド率を平均すれば平均ボイド率が求められる。なお、画像解析装置としては例えばニレコ社製のＬＵＺＥＸ−ＦＳ等を用いればよい。
【００２４】
次に、本実施形態の誘電体セラミックスの製造方法について説明する。例えば以下の工程（１）〜（７）により製造することが可能である。
【００２５】
（１）原料として、99.5％以上の高純度の炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸化ネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の各粉末を準備する。そして、ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３を所望の割合となるように秤量する。次に秤量された粉末に純水を加え、各原料の平均粒径が2.0μｍ以下となるまで１〜50時間、ジルコニア
ボール等を使用したボールミルにより粉砕を行ない、混合物を得る。
【００２６】
（２）この混合物を乾燥後、1000〜1300℃で１〜10時間焼成して一次原料を得る。
【００２７】
（３）得られた一次原料を平均粒径0.5〜３μｍとなるまで、ボールミル等により粉砕
し、得られた一次原料の粉砕物を容器に移し、この一次原料の粉砕物をＡＳＴＭ Ｅ 11−61に記載されている粒度番号が80のメッシュの篩いに通すことによって、分級された一次粉末を得る。なお、一次原料の粉砕には、ボールミルの代わりに増幸産業社製のマスコロイダを用いてもよい。
【００２８】
（４）（３）で得られた一次粉末に純水を加えた後、平均粒径が2.0μｍ以下となるま
で１〜30時間、ジルコニアボールを使用したボールミルにより混合粉砕を行なう。
【００２９】
（５）一次粉末100質量部に対して、３〜10質量％のバインダ、例えば、パラフィンワ
ックス、アクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、またはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機バインダを加えて、その後、例えばスプレードライ法等により造粒し、得られた造粒体を、例えば金型プレス法、冷間静水圧プレス法等により任意の形状に成形する。また、得られた一次粉末を（４）で示すように混合粉砕したものを用いて杯土を作製し、押出成形法を用いて任意の形状に成形してもよい
。
【００３０】
（６）得られた成形体を大気雰囲気中1350℃〜1550℃で１〜10時間保持して焼成し焼成体を得る。より好ましくは1400〜1500℃で焼成するのがよい。なお、このような焼成条件では、主結晶相にＴａおよびＡｌの固溶が促進されやすく、主結晶相以外の異相の量を少なくできる傾向があるので、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値が高くなり、また誘電体セラミックスの共振周波数の温度依存性が小さくなりやすい。
【００３１】
（７）必要に応じて、得られた焼成体を酸素５〜30体積％以上を含むガス中において、温度900〜1500℃、圧力0.1〜300ＭＰａで、30分〜100時間熱処理する。より好ましくは、温度1000〜1300℃、圧力0.1〜100ＭＰａで1〜60時間熱処理するのがよい。
【００３２】
上記の方法により本実施形態の誘電体セラミックスを得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の誘電体セラミックスを備える誘電体フィルタの一例について以下に説明する。
【００３４】
本実施形態の誘電体フィルタは、上述した誘電体セラミックスと、誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、誘電体セラミックスと電磁界結合されて誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備える。
【００３５】
図１は、本実施形態の誘電体フィルタの断面の一例を示す模式図である。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態のＴＥモ−ド型の誘電体フィルタ１は、金属ケース２、入力端子３、出力端子４、セラミック体５および載置台６を有する。金属ケース２は、軽量なアルミニウム等の金属からなり、入力端子３および出力端子４は、金属ケース２の内壁の相対向する両側に設けられている。また、セラミック体５は、本実施形態の誘電体セラミックスからなる。そして、セラミック体５は、入力端子３と出力端子４の間に配置され、入力端子３および出力端子４とそれぞれ電磁界結合されている。このような、誘電体フィルタ１において、外部から電気信号を入力端子３に入力することによって、金属ケース２内の入力端子３で磁界が発生する。その磁気エネルギーによって、セラミック体５は特定の周波数で共振を起こして、磁界が発生する。この磁気エネルギーによって出力端子４で磁界が発生して電流が流れ、出力端子４から電気信号が出力される。このように、誘電体フィルタ１は、誘電体セラミックスの共振周波数に対応した電気信号を選択的に出力することができる。
【００３７】
なお、ＴＥモードに限らず、ＴＭモード、ＴＥＭモードもしくは多重モードとしてもよい。また、誘電体フィルタ１の構成は上述した構成に限定されず、入力端子３および出力端子４をセラミック体５に直接設けてもよい。また、セラミック体５は、本実施形態の誘電体セラミックスからなる所定形状の共振媒体であるが、その形状は筒状体、直方体、立方体、板状体、円板、円柱、多角柱またはその他共振が可能な立体形状であればよい。また、入力される高周波信号の周波数は500ＭＨｚ〜500ＧＨｚ程度であり、共振周波数としては２ＧＨｚ〜80ＧＨｚ程度が好ましい。
【００３８】
そして、本実施形態の誘電体フィルタは、フィルタとして、高い比誘電率、高い品質係数Ｑｆ値が得られ、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有する、本実施形態の誘電体セラミックスを備えるので、良好な性能を有する誘電体フィルタとすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の誘電体セラミックスは、各種誘電体フィルタ用材料以外に、ＭＩＣ（Monolithic IＣ）用誘電体基板、誘電体導波路、誘電体アンテナまたは積層型セラミックコンデンサの誘電体等に使用してもよい。
【実施例１】
【００４０】
本実施形態によるＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料のモル比ａ、ｂ、ｃ、ｘおよびｙを種々変更して試料を作製し、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値および20℃の共振周波数を基準とした−40〜20℃と20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆの測定をした。製造方法および特性測定方法の詳細を以下に説明する。
【００４１】
出発原料として、純度99.5質量％以上のＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３の各粉末を準備した。
【００４２】
次に、それぞれの材料を表１の割合となるように秤量した。そして、ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３を混合したものを、ボールミル内に投入し、ボールミル内に純水を加えた。次に秤量された粉末に純水を加え、各原料の平均粒径が0.5〜2.0μｍの範囲内となるまで、ジルコニアボールを使用したボールミルにより粉砕を行い、混合物を得た。
【００４３】
そして、得られた混合物を乾燥後、1100℃で焼成し一次原料を得て、この一次原料をボールミルを用いて、平均粒径0.5〜３μｍの範囲内となるまで粉砕し、一次原料の粉砕物
を得た。次に、この一次原料の粉砕物をＡＳＴＭ Ｅ 11−61に記載されている粒度番号が80のメッシュの篩いに通し、分級された一次粉末を得た。この一次粉末に純水を加えた後、平均粒径が0.5〜2.0μｍとなるまで１〜30時間、ジルコニアボールを使用したボールミルにより混合粉砕を行なった。さらに、一次粉末100質量部に対して、それぞれ３〜10質
量％のポリビニルアルコールを加えてから所定時間混合した後、表１に示す試料Ｎｏ．１〜31を得るためのそれぞれのスラリーを得た。
【００４４】
次に、上記スラリーをスプレードライヤで噴霧造粒して造粒体を得た後、これら造粒体を金型プレス法によりφ20ｍｍ、高さ15ｍｍの円柱体に成形し成形体を得た。
【００４５】
得られた成形体を大気雰囲気中1400℃〜1500℃で２時間保持して焼成し、試料Ｎｏ．１〜31を得た。なお、これら試料は、焼成後に上下面と側面の一部に研磨加工を施し、アセトン中で超音波洗浄を行なったものである。
【００４６】
次に、これら試料Ｎｏ．１〜31について、誘電特性を評価した。誘電特性の評価は、試料Ｎｏ．１〜31を用いて誘電体円柱共振器法（国際規格IEC61338-1-3(1999)）により測定周波数４〜５ＧＨｚにおける比誘電率εｒとＱ値を測定した。なお、Ｑ値については測定周波数ｆとの積で表される品質係数Ｑｆ値に換算している。また、−40〜20℃および20〜80℃の温度範囲における共振周波数を測定し、それぞれ20℃での共振周波数を基準にして−40〜20℃および20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）およびτｆ（Ｂ）を算出した。なお、試料は入力端子および出力端子が接続された金属キャビティ内にセットされ、その金属キャビティを恒温槽内にセットした後、所望の温度で観測される共振周波数を測定して、−40〜20℃および20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）およびτｆ（Ｂ）を次の式で算出することができる。
【００４７】
τｆ（Ａ）＝（ｆ−４０−ｆ２０）／ｆ２０／（−40−20）
τｆ（Ｂ）＝（ｆ８０−ｆ２０）／ｆ２０／（80−20）
ここで、ｆ−４０、ｆ８０は−40、80℃のときに測定された共振周波数、ｆ２０は20℃のときに測定された共振周波数である。
【００４８】
また、共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）とτｆ（Ｂ）との差の絶対値である｜τｆ（Ａ）−τｆ（Ｂ）｜を算出した。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１から、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値および共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）および(Ｂ）の値において、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5
≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100（小数点以下を四捨五
入）を満足する試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24および27〜30は、比誘電率εｒが70以上、品質係数Ｑｆ値が12000ＧＨｚ以上、共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）およ
び(Ｂ）が−10ｐｐｍ／℃以上20ｐｐｍ／℃以下と高い誘電特性を示す傾向がある。さら
に、試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24および27〜30は、Ｔａを0.01≦ｘ≦0.15の範囲で含まないＮｏ．19および25に比べて｜τｆ（Ａ）−τｆ（Ｂ）｜の値がより小さい値を示すことがわかった。
【００５１】
また、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、14.3≦ａ≦15.2、18.2≦ｂ≦18.8、66.0≦ｃ≦67.5、0.04≦x≦0.11、0.04≦y≦0.11、ａ＋ｂ＋ｃ＝100（小数点以下を四捨五入）を満足する、
試料Ｎｏ．３、４、９、10、15、21〜23、28および29は、比誘電率εｒが77.1以上、品質係数Ｑｆ値が12400ＧＨｚ以上とさらに良好な誘電特性が得られ、また温度係数τｆ（Ａ
）およびτｆ（Ｂ）の絶対値が1.5〜13.1ｐｐｍ／℃となり、０ｐｐｍ／℃により近い値
となる傾向があることがわかった。
【実施例２】
【００５２】
次に、本実施の形態によるＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料中のマンガン含有量が、誘電特性に与える影響について確認する試験を実施した。
【００５３】
試験に用いる試料の作製は、焼成温度を1450℃、焼成時間を２時間、２種類の一次原料を混合する際に予め準備した純度99.5以上の炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）を表２に示すＭｎＯ２換算量添加する方法以外は、実施例１と同様の製造方法により実施した。また、試験組成については、炭酸マンガンを添加する以外は実施例１の試料Ｎｏ．３と同様の組成とした。製造した試料Ｎｏ．32〜42については、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、20℃の共振周波数を基準とした20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ｂ）を実施例１と同様の測定方法により測定した。結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
【００５５】
表２に示すように、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料中のマンガンを、ＭｎＯ２換算で3.0質量％以下の試料Ｎｏ．32〜41では品質係数Ｑｆ値が13000ＧＨｚ以上と実施例１の試料Ｎｏ．３よりも高い値を示した。また、マンガン含有量が、ＭｎＯ２換算で0.05質量％以上1.0質量％以下である試料Ｎｏ．32〜37は品質係数Ｑ
ｆ値が13600ＧＨｚ以上と特に高い値を示した。
【実施例３】
【００５６】
次に、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料の平均ボイド率が誘電特性に与える影響について確認する試験を実施した。
【００５７】
試験に用いる試料の作製は、焼成時間を1450℃、焼成保持時間をそれぞれ10、８、６、４、３、２時間とし、試料Ｎｏ．43〜48とした以外は実施例１の試料Ｎｏ．３と同様の製造方法により実施した。なお、焼成保持時間が短くなるほど、平均ボイド率は大きくなる。製造した試料Ｎｏ．43〜48については、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、20℃の共振周波数を基準とした20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ｂ）を実施例１と同様の測定方法により測定した。また、平均ボイド率については、誘電体セラミックス表面および任意の断面の100μｍ×100μｍの範囲が観察可能なＳＥＭ写真をとり、この写真を画像解析装置（ニレコ社製ＬＵＺＥＸ−ＦＳ）により解析することにより、単位面積（100μｍ×100μｍ）あたりのボイドの面積が占める割合をボイド率として、誘電体セラミックス表面お
よび任意の断面それぞれにおいて５カ所のボイド率を算出し、それらの平均値を求めることで算出した。結果を表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
表３に示すように、試料Ｎｏ．43〜47は、平均ボイド率が５面積％以下であるので、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、20℃の共振周波数を基準とした20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ｂ）が高く、特に品質係数Ｑｆ値が12600ＧＨｚ以上と実施例１の試料Ｎｏ
．３よりも高い値を示した。
【００６０】
以上のことから、実施例１〜３で示す、試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24、27〜30、32〜42および43〜48は、高い比誘電率εｒ、高い品質係数Ｑｆ値、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有する誘電体セラミックスであることがわかった。また、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、温度係数τｆは、図１に示す誘電体フィルタと同様の振動モードであるＴＥモードを用いる誘電体円柱共振器法（国際規格IEC61338-1-3(1999)）に基づいて計測しているので、試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24、27〜30、32〜42または43〜48を備える誘電体フィルタは良好な性能を有することがわかった。
【符号の説明】
【００６１】
１：誘電体フィルタ
２：金属ケース
３：入力端子
４：出力端子
５：セラミック体
６：載置台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、ミリ波等を含む高周波領域において、高い比誘電率εｒと高い品質係数Ｑｆ値とを有する誘電体セラミックスおよびこれを備えるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、パソコン等のモバイル通信の技術進展に伴い、通信用の中継基地局、ＢＳアンテナ等の誘電体フィルタに使用される誘電体セラミックスは、比誘電率および品質係数が高く、なおかつ温度係数が良好であるなど諸条件を同時に満足することが要求される。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、組成式ｘＢａＯ-ｙ（（１−ａ）Ｎｄ２Ｏ３・ａＳ
ｍ２Ｏ３）−ｚＴｉＯ２（14＜ｘ＜18、11＜ｙ＜15、67＜ｚ＜75、0.07＜ａ＜0.6、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝100（モル比））で表される主成分に対して、副成分としてＢｉ２Ｏ３を10〜20
％、Ａｌ２Ｏ３を0.1〜1.5％、ＭｎＯを0.01〜1.5％の割合で含有する誘電体磁器組成物
が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003−292373号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−Ｓｍ２Ｏ３−ＴｉＯ２系の誘電体磁器組成物は、高い比誘電率εｒおよび０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有するものの、品質係数Ｑｆ値が低かった。
【０００６】
本発明は、高い比誘電率εｒと、高い品質係数Ｑｆ値と、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有する誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の誘電体セラミックスは、組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したとき、
ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の誘電体フィルタは、上記誘電体セラミックスと、該誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、前記誘電体セラミックスと電磁界結合されて前記誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の誘電体セラミックスによれば、組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表した
とき、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足するならば、高い比誘電率εｒと
、高い品質係数Ｑｆ値と、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆとを有すること
ができる。
【００１０】
また、本発明の誘電体フィルタによれば、高い比誘電率、高い品質係数Ｑｆ値が得られ、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有する誘電体セラミックスと、誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、誘電体セラミックスと電磁界結合されて誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備えることから、良好な性能を有する誘電体フィルタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の誘電体フィルタの断面の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本実施形態の誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタの実施の形態の例について説明する。
【００１３】
本実施形態の誘電体セラミックスは、組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したと
き、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足するものである。
【００１４】
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｘおよびｙが上記数値範囲を満足することにより、Ｂａ、ＮｄおよびＴｉを含有する主結晶相にＴａおよびＡｌが固溶されると考えられ、ＴａおよびＡｌが固溶した主結晶相によって、比誘電率εｒおよび品質係数Ｑｆ値（Ｑ値と共振周波数ｆの積）が高く、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が小さくなる傾向がある。例えば、比誘電率εｒを70以上、品質係数Ｑｆ値を12000ＧＨｚ以上、共振周波数の温度係数τｆの
値を−10〜＋20ｐｐｍ／℃とすることができる。
【００１５】
また、本実施形態の誘電体セラミックスは、Ｔａを上記範囲で含むことによって、低温域と高温域での共振周波数の温度係数τｆのそれぞれの値の絶対値の差が小さくなる傾向があるので、幅広い温度域で安定して使用することができる。なお、低温域とは−40〜20℃、高温域とは20〜80℃とする。
【００１６】
ここで、本実施形態の誘電体セラミックスは、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、14.3≦ａ≦15.2、18.2≦ｂ≦18.8、66.0≦ｃ≦67.5、0.04≦x≦0.11、0.04≦y≦0.11、ａ＋ｂ＋ｃ＝100
であることがより好ましく、前記範囲であれば、比誘電率εｒおよび品質係数Ｑｆ値がより高くなり、共振周波数の温度係数τｆが０ｐｐｍ／℃により近くなる傾向がある。
【００１７】
本実施形態の誘電体セラミックスは、組成式の成分100質量％に対して、マンガンをＭ
ｎＯ２換算で３質量％以下（０質量％を除く）含むことが好ましい。
【００１８】
誘電体セラミックスに、組成式の成分100質量％に対して、マンガンをＭｎＯ２換算で
３質量％以下（０質量％を除く）含むときには、焼成時のマンガン酸化物の価数変化によって生じる酸素が、誘電体セラミックス内の酸素欠陥に入ることによって、誘電体セラミックス内に生じる酸素欠陥を抑制することで、品質係数Ｑｆ値が高まる傾向がある。また、マンガンをＭｎＯ２換算で0.1〜２質量％の範囲で含むことにより、品質係数Ｑｆ値が
より高まる傾向がある。
【００１９】
なお、誘電体セラミックス中に含まれる各金属酸化物の含有量については、誘電体セラミックスの一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ（Induct
ively Coupled Plasma）発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ−8100）を用いて粉体中に含まれる金属の含有量を測定し、得られた各金属の含有量を酸化物換算することにより得られる。
【００２０】
また、本実施形態の誘電体セラミックスはその表面および内部それぞれの平均ボイド率が５面積％以下であることが好ましい。
【００２１】
本実施形態の誘電体セラミックスは、平均ボイド率を５面積％以下とすることで、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値が高まる傾向がある。さらに、誘電体セラミックスの平均ボイド率を５面積％以下とすると、誘電体セラミックスの密度が高くなるので、機械的特性が高まる傾向がある。また、平均ボイド率を３面積％以下にすると、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値がより高まる傾向があるので好ましい。
【００２２】
なお、平均ボイド率は、例えば以下のように求めればよい。
【００２３】
まず、100μｍ×100μｍの範囲を観察できるように任意の倍率に調節した金属顕微鏡またはＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等により、誘電体セラミックスの磁器表面または内部断面それぞれの数カ所を写真または画像として撮影し、この写真または画像を画像解析装置により解析することで、単位面積（100μｍ×100μｍ）あたりのボイドの面積が占める割合をボイド率として求める。そして、数箇所のボイド率を平均すれば平均ボイド率が求められる。なお、画像解析装置としては例えばニレコ社製のＬＵＺＥＸ−ＦＳ等を用いればよい。
【００２４】
次に、本実施形態の誘電体セラミックスの製造方法について説明する。例えば以下の工程（１）〜（７）により製造することが可能である。
【００２５】
（１）原料として、99.5％以上の高純度の炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸化ネオジウム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の各粉末を準備する。そして、ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３を所望の割合となるように秤量する。次に秤量された粉末に純水を加え、各原料の平均粒径が2.0μｍ以下となるまで１〜50時間、ジルコニア
ボール等を使用したボールミルにより粉砕を行ない、混合物を得る。
【００２６】
（２）この混合物を乾燥後、1000〜1300℃で１〜10時間焼成して一次原料を得る。
【００２７】
（３）得られた一次原料を平均粒径0.5〜３μｍとなるまで、ボールミル等により粉砕
し、得られた一次原料の粉砕物を容器に移し、この一次原料の粉砕物をＡＳＴＭ Ｅ 11−61に記載されている粒度番号が80のメッシュの篩いに通すことによって、分級された一次粉末を得る。なお、一次原料の粉砕には、ボールミルの代わりに増幸産業社製のマスコロイダを用いてもよい。
【００２８】
（４）（３）で得られた一次粉末に純水を加えた後、平均粒径が2.0μｍ以下となるま
で１〜30時間、ジルコニアボールを使用したボールミルにより混合粉砕を行なう。
【００２９】
（５）一次粉末100質量部に対して、３〜10質量％のバインダ、例えば、パラフィンワ
ックス、アクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、またはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機バインダを加えて、その後、例えばスプレードライ法等により造粒し、得られた造粒体を、例えば金型プレス法、冷間静水圧プレス法等により任意の形状に成形する。また、得られた一次粉末を（４）で示すように混合粉砕したものを用いて杯土を作製し、押出成形法を用いて任意の形状に成形してもよい
。
【００３０】
（６）得られた成形体を大気雰囲気中1350℃〜1550℃で１〜10時間保持して焼成し焼成体を得る。より好ましくは1400〜1500℃で焼成するのがよい。なお、このような焼成条件では、主結晶相にＴａおよびＡｌの固溶が促進されやすく、主結晶相以外の異相の量を少なくできる傾向があるので、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値が高くなり、また誘電体セラミックスの共振周波数の温度依存性が小さくなりやすい。
【００３１】
（７）必要に応じて、得られた焼成体を酸素５〜30体積％以上を含むガス中において、温度900〜1500℃、圧力0.1〜300ＭＰａで、30分〜100時間熱処理する。より好ましくは、温度1000〜1300℃、圧力0.1〜100ＭＰａで1〜60時間熱処理するのがよい。
【００３２】
上記の方法により本実施形態の誘電体セラミックスを得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の誘電体セラミックスを備える誘電体フィルタの一例について以下に説明する。
【００３４】
本実施形態の誘電体フィルタは、上述した誘電体セラミックスと、誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、誘電体セラミックスと電磁界結合されて誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備える。
【００３５】
図１は、本実施形態の誘電体フィルタの断面の一例を示す模式図である。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態のＴＥモ−ド型の誘電体フィルタ１は、金属ケース２、入力端子３、出力端子４、セラミック体５および載置台６を有する。金属ケース２は、軽量なアルミニウム等の金属からなり、入力端子３および出力端子４は、金属ケース２の内壁の相対向する両側に設けられている。また、セラミック体５は、本実施形態の誘電体セラミックスからなる。そして、セラミック体５は、入力端子３と出力端子４の間に配置され、入力端子３および出力端子４とそれぞれ電磁界結合されている。このような、誘電体フィルタ１において、外部から電気信号を入力端子３に入力することによって、金属ケース２内の入力端子３で磁界が発生する。その磁気エネルギーによって、セラミック体５は特定の周波数で共振を起こして、磁界が発生する。この磁気エネルギーによって出力端子４で磁界が発生して電流が流れ、出力端子４から電気信号が出力される。このように、誘電体フィルタ１は、誘電体セラミックスの共振周波数に対応した電気信号を選択的に出力することができる。
【００３７】
なお、ＴＥモードに限らず、ＴＭモード、ＴＥＭモードもしくは多重モードとしてもよい。また、誘電体フィルタ１の構成は上述した構成に限定されず、入力端子３および出力端子４をセラミック体５に直接設けてもよい。また、セラミック体５は、本実施形態の誘電体セラミックスからなる所定形状の共振媒体であるが、その形状は筒状体、直方体、立方体、板状体、円板、円柱、多角柱またはその他共振が可能な立体形状であればよい。また、入力される高周波信号の周波数は500ＭＨｚ〜500ＧＨｚ程度であり、共振周波数としては２ＧＨｚ〜80ＧＨｚ程度が好ましい。
【００３８】
そして、本実施形態の誘電体フィルタは、フィルタとして、高い比誘電率、高い品質係数Ｑｆ値が得られ、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有する、本実施形態の誘電体セラミックスを備えるので、良好な性能を有する誘電体フィルタとすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の誘電体セラミックスは、各種誘電体フィルタ用材料以外に、ＭＩＣ（Monolithic IＣ）用誘電体基板、誘電体導波路、誘電体アンテナまたは積層型セラミックコンデンサの誘電体等に使用してもよい。
【実施例１】
【００４０】
本実施形態によるＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料のモル比ａ、ｂ、ｃ、ｘおよびｙを種々変更して試料を作製し、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値および20℃の共振周波数を基準とした−40〜20℃と20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆの測定をした。製造方法および特性測定方法の詳細を以下に説明する。
【００４１】
出発原料として、純度99.5質量％以上のＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３の各粉末を準備した。
【００４２】
次に、それぞれの材料を表１の割合となるように秤量した。そして、ＢａＣＯ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５およびＡｌ２Ｏ３を混合したものを、ボールミル内に投入し、ボールミル内に純水を加えた。次に秤量された粉末に純水を加え、各原料の平均粒径が0.5〜2.0μｍの範囲内となるまで、ジルコニアボールを使用したボールミルにより粉砕を行い、混合物を得た。
【００４３】
そして、得られた混合物を乾燥後、1100℃で焼成し一次原料を得て、この一次原料をボールミルを用いて、平均粒径0.5〜３μｍの範囲内となるまで粉砕し、一次原料の粉砕物
を得た。次に、この一次原料の粉砕物をＡＳＴＭ Ｅ 11−61に記載されている粒度番号が80のメッシュの篩いに通し、分級された一次粉末を得た。この一次粉末に純水を加えた後、平均粒径が0.5〜2.0μｍとなるまで１〜30時間、ジルコニアボールを使用したボールミルにより混合粉砕を行なった。さらに、一次粉末100質量部に対して、それぞれ３〜10質
量％のポリビニルアルコールを加えてから所定時間混合した後、表１に示す試料Ｎｏ．１〜31を得るためのそれぞれのスラリーを得た。
【００４４】
次に、上記スラリーをスプレードライヤで噴霧造粒して造粒体を得た後、これら造粒体を金型プレス法によりφ20ｍｍ、高さ15ｍｍの円柱体に成形し成形体を得た。
【００４５】
得られた成形体を大気雰囲気中1400℃〜1500℃で２時間保持して焼成し、試料Ｎｏ．１〜31を得た。なお、これら試料は、焼成後に上下面と側面の一部に研磨加工を施し、アセトン中で超音波洗浄を行なったものである。
【００４６】
次に、これら試料Ｎｏ．１〜31について、誘電特性を評価した。誘電特性の評価は、試料Ｎｏ．１〜31を用いて誘電体円柱共振器法（国際規格IEC61338-1-3(1999)）により測定周波数４〜５ＧＨｚにおける比誘電率εｒとＱ値を測定した。なお、Ｑ値については測定周波数ｆとの積で表される品質係数Ｑｆ値に換算している。また、−40〜20℃および20〜80℃の温度範囲における共振周波数を測定し、それぞれ20℃での共振周波数を基準にして−40〜20℃および20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）およびτｆ（Ｂ）を算出した。なお、試料は入力端子および出力端子が接続された金属キャビティ内にセットされ、その金属キャビティを恒温槽内にセットした後、所望の温度で観測される共振周波数を測定して、−40〜20℃および20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）およびτｆ（Ｂ）を次の式で算出することができる。
【００４７】
τｆ（Ａ）＝（ｆ−４０−ｆ２０）／ｆ２０／（−40−20）
τｆ（Ｂ）＝（ｆ８０−ｆ２０）／ｆ２０／（80−20）
ここで、ｆ−４０、ｆ８０は−40、80℃のときに測定された共振周波数、ｆ２０は20℃のときに測定された共振周波数である。
【００４８】
また、共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）とτｆ（Ｂ）との差の絶対値である｜τｆ（Ａ）−τｆ（Ｂ）｜を算出した。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１から、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値および共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）および(Ｂ）の値において、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5
≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100（小数点以下を四捨五
入）を満足する試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24および27〜30は、比誘電率εｒが70以上、品質係数Ｑｆ値が12000ＧＨｚ以上、共振周波数の温度係数τｆ（Ａ）およ
び(Ｂ）が−10ｐｐｍ／℃以上20ｐｐｍ／℃以下と高い誘電特性を示す傾向がある。さら
に、試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24および27〜30は、Ｔａを0.01≦ｘ≦0.15の範囲で含まないＮｏ．19および25に比べて｜τｆ（Ａ）−τｆ（Ｂ）｜の値がより小さい値を示すことがわかった。
【００５１】
また、ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、14.3≦ａ≦15.2、18.2≦ｂ≦18.8、66.0≦ｃ≦67.5、0.04≦x≦0.11、0.04≦y≦0.11、ａ＋ｂ＋ｃ＝100（小数点以下を四捨五入）を満足する、
試料Ｎｏ．３、４、９、10、15、21〜23、28および29は、比誘電率εｒが77.1以上、品質係数Ｑｆ値が12400ＧＨｚ以上とさらに良好な誘電特性が得られ、また温度係数τｆ（Ａ
）およびτｆ（Ｂ）の絶対値が1.5〜13.1ｐｐｍ／℃となり、０ｐｐｍ／℃により近い値
となる傾向があることがわかった。
【実施例２】
【００５２】
次に、本実施の形態によるＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料中のマンガン含有量が、誘電特性に与える影響について確認する試験を実施した。
【００５３】
試験に用いる試料の作製は、焼成温度を1450℃、焼成時間を２時間、２種類の一次原料を混合する際に予め準備した純度99.5以上の炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）を表２に示すＭｎＯ２換算量添加する方法以外は、実施例１と同様の製造方法により実施した。また、試験組成については、炭酸マンガンを添加する以外は実施例１の試料Ｎｏ．３と同様の組成とした。製造した試料Ｎｏ．32〜42については、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、20℃の共振周波数を基準とした20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ｂ）を実施例１と同様の測定方法により測定した。結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
【００５５】
表２に示すように、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料中のマンガンを、ＭｎＯ２換算で3.0質量％以下の試料Ｎｏ．32〜41では品質係数Ｑｆ値が13000ＧＨｚ以上と実施例１の試料Ｎｏ．３よりも高い値を示した。また、マンガン含有量が、ＭｎＯ２換算で0.05質量％以上1.0質量％以下である試料Ｎｏ．32〜37は品質係数Ｑ
ｆ値が13600ＧＨｚ以上と特に高い値を示した。
【実施例３】
【００５６】
次に、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系材料の平均ボイド率が誘電特性に与える影響について確認する試験を実施した。
【００５７】
試験に用いる試料の作製は、焼成時間を1450℃、焼成保持時間をそれぞれ10、８、６、４、３、２時間とし、試料Ｎｏ．43〜48とした以外は実施例１の試料Ｎｏ．３と同様の製造方法により実施した。なお、焼成保持時間が短くなるほど、平均ボイド率は大きくなる。製造した試料Ｎｏ．43〜48については、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、20℃の共振周波数を基準とした20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ｂ）を実施例１と同様の測定方法により測定した。また、平均ボイド率については、誘電体セラミックス表面および任意の断面の100μｍ×100μｍの範囲が観察可能なＳＥＭ写真をとり、この写真を画像解析装置（ニレコ社製ＬＵＺＥＸ−ＦＳ）により解析することにより、単位面積（100μｍ×100μｍ）あたりのボイドの面積が占める割合をボイド率として、誘電体セラミックス表面お
よび任意の断面それぞれにおいて５カ所のボイド率を算出し、それらの平均値を求めることで算出した。結果を表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
表３に示すように、試料Ｎｏ．43〜47は、平均ボイド率が５面積％以下であるので、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、20℃の共振周波数を基準とした20〜80℃の共振周波数の温度係数τｆ（Ｂ）が高く、特に品質係数Ｑｆ値が12600ＧＨｚ以上と実施例１の試料Ｎｏ
．３よりも高い値を示した。
【００６０】
以上のことから、実施例１〜３で示す、試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24、27〜30、32〜42および43〜48は、高い比誘電率εｒ、高い品質係数Ｑｆ値、０ｐｐｍ／℃に近い共振周波数の温度係数τｆを有する誘電体セラミックスであることがわかった。また、比誘電率εｒ、品質係数Ｑｆ値、温度係数τｆは、図１に示す誘電体フィルタと同様の振動モードであるＴＥモードを用いる誘電体円柱共振器法（国際規格IEC61338-1-3(1999)）に基づいて計測しているので、試料Ｎｏ．２〜５、８〜11、14〜17、20〜24、27〜30、32〜42または43〜48を備える誘電体フィルタは良好な性能を有することがわかった。
【符号の説明】
【００６１】
１：誘電体フィルタ
２：金属ケース
３：入力端子
４：出力端子
５：セラミック体
６：載置台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／
２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したとき、前記ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足することを特徴とする誘電体セラミックス。
【請求項２】
前記組成式の成分100質量％に対して、マンガンをＭｎＯ２換算で３質量％以下（０質
量％を除く）含むことを特徴とする請求項１に記載の誘電体セラミックス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の誘電体セラミックスと、該誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、前記誘電体セラミックスと電磁界結合されて前記誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備えることを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項１】
組成式をａＢａＯ・ｂＮｄ２Ｏ３・ｃ［｛1-（ｘ／２）-（ｙ／２）｝ＴｉＯ２＋１／
２ｘＴａ２Ｏ５＋１／２ｙＡｌ２Ｏ３］と表したとき、前記ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙが、13.5≦ａ≦16.1、17.6≦ｂ≦19.4、64.5≦ｃ≦68.8、0.01≦ｘ≦0.15、0.01≦ｙ≦0.15、ａ＋ｂ＋ｃ＝100を満足することを特徴とする誘電体セラミックス。
【請求項２】
前記組成式の成分100質量％に対して、マンガンをＭｎＯ２換算で３質量％以下（０質
量％を除く）含むことを特徴とする請求項１に記載の誘電体セラミックス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の誘電体セラミックスと、該誘電体セラミックスと電磁界結合され、外部から電気信号が入力される入力端子と、前記誘電体セラミックスと電磁界結合されて前記誘電体セラミックスの共振周波数と対応した電気信号を選択的に出力する出力端子とを備えることを特徴とする誘電体フィルタ。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１６６９７４（Ｐ２０１２−１６６９７４Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８７２０（Ｐ２０１１−２８７２０）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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