JPH10120436A - ガラスセラミック誘電体材料 - Google Patents
ガラスセラミック誘電体材料Info
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- JPH10120436A JPH10120436A JP29809896A JP29809896A JPH10120436A JP H10120436 A JPH10120436 A JP H10120436A JP 29809896 A JP29809896 A JP 29809896A JP 29809896 A JP29809896 A JP 29809896A JP H10120436 A JPH10120436 A JP H10120436A
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Landscapes
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロ波領域の周波数において低誘電損失
を有し、しかも低温で焼成可能であるため、電極や導体
材料としてＡｇやＣｕが使用可能であり、マイクロ波用
回路部品材料として好適なガラスセラミック誘電体材料
を提供する。 【構成】 重量百分率で、結晶性ガラス粉末７０〜１０
０％、セラミック粉末０〜３０％からなり、該結晶性ガ
ラス粉末がＳｉＯ2 ４０〜７０％、ＣａＯ ２０〜３
５％、ＭｇＯ １１〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜１
０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｔｉ
Ｏ2 ０〜１０％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３％の組成を有する
とともに、主結晶としてディオプサイドを析出する性質
を有することを特徴とする。
を有し、しかも低温で焼成可能であるため、電極や導体
材料としてＡｇやＣｕが使用可能であり、マイクロ波用
回路部品材料として好適なガラスセラミック誘電体材料
を提供する。 【構成】 重量百分率で、結晶性ガラス粉末７０〜１０
０％、セラミック粉末０〜３０％からなり、該結晶性ガ
ラス粉末がＳｉＯ2 ４０〜７０％、ＣａＯ ２０〜３
５％、ＭｇＯ １１〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜１
０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｔｉ
Ｏ2 ０〜１０％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３％の組成を有する
とともに、主結晶としてディオプサイドを析出する性質
を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、０．１ＧＨｚ以上の高
周波領域において低い誘電損失を有し、マイクロ波用回
路部品材料として好適なガラスセラミック誘電体材料に
関するものである。
周波領域において低い誘電損失を有し、マイクロ波用回
路部品材料として好適なガラスセラミック誘電体材料に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等が高密度実装されるセラ
ミック基板材料等の回路部品材料として、アルミナセラ
ミック材料や、ガラス粉末とフィラー粉末からなるガラ
スセラミック材料が知られている。特にガラスセラミッ
ク材料は、機械的強度はアルミナセラミック材料に比べ
て劣るものの、１０００℃以下の温度で焼成することが
できるため、導体抵抗の低いＡｇ、Ｃｕ等と同時焼成す
ることができるという長所がある。
ミック基板材料等の回路部品材料として、アルミナセラ
ミック材料や、ガラス粉末とフィラー粉末からなるガラ
スセラミック材料が知られている。特にガラスセラミッ
ク材料は、機械的強度はアルミナセラミック材料に比べ
て劣るものの、１０００℃以下の温度で焼成することが
できるため、導体抵抗の低いＡｇ、Ｃｕ等と同時焼成す
ることができるという長所がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車電話
やパーソナル無線に代表される移動体通信機器、衛星放
送、衛星通信、ＣＡＴＶ等に代表されるニューメディア
機器に使用されるマイクロ波用回路部品材料には、０．
１ＧＨｚ以上の高周波領域における誘電損失が低いこと
が要求される。しかしながら、従来より知られているガ
ラスセラミック材料は、高周波領域での誘電損失が２０
〜５０×１０-4と高いという欠点があり、これを用いて
高性能な高周波回路基板や誘電体フィルター等を作製す
ることはできない。
やパーソナル無線に代表される移動体通信機器、衛星放
送、衛星通信、ＣＡＴＶ等に代表されるニューメディア
機器に使用されるマイクロ波用回路部品材料には、０．
１ＧＨｚ以上の高周波領域における誘電損失が低いこと
が要求される。しかしながら、従来より知られているガ
ラスセラミック材料は、高周波領域での誘電損失が２０
〜５０×１０-4と高いという欠点があり、これを用いて
高性能な高周波回路基板や誘電体フィルター等を作製す
ることはできない。
【０００４】本発明の目的は、１０００℃以下の温度で
焼成でき、しかもマイクロ波領域の周波数において誘電
損失が低いガラスセラミック誘電体材料を提供すること
である。
焼成でき、しかもマイクロ波領域の周波数において誘電
損失が低いガラスセラミック誘電体材料を提供すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の実験
を重ねた結果、ＳｉＯ2 、ＣａＯ、ＭｇＯ及び、Ａｌ2
Ｏ3 を主成分として特定量含有する結晶性のガラス粉末
を使用することによって上記目的が達成できることを見
いだし、本発明として提案するものである。
を重ねた結果、ＳｉＯ2 、ＣａＯ、ＭｇＯ及び、Ａｌ2
Ｏ3 を主成分として特定量含有する結晶性のガラス粉末
を使用することによって上記目的が達成できることを見
いだし、本発明として提案するものである。
【０００６】即ち、本発明のガラスセラミック誘電体材
料は、重量百分率で、結晶性ガラス粉末７０〜１００
％、セラミック粉末０〜３０％からなり、該結晶性ガラ
ス粉末がＳｉＯ2 ４０〜７０％、ＣａＯ ２０〜３５
％、ＭｇＯ １１〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜１０
％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ
2 ０〜１０％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３％の組成を有すると
ともに、主結晶としてディオプサイドを析出する性質を
有することを特徴とする。
料は、重量百分率で、結晶性ガラス粉末７０〜１００
％、セラミック粉末０〜３０％からなり、該結晶性ガラ
ス粉末がＳｉＯ2 ４０〜７０％、ＣａＯ ２０〜３５
％、ＭｇＯ １１〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜１０
％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、ＴｉＯ
2 ０〜１０％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３％の組成を有すると
ともに、主結晶としてディオプサイドを析出する性質を
有することを特徴とする。
【０００７】以上の組成を有する本発明のガラスセラミ
ック誘電体材料は、焼成すると、０．１ＧＨｚ以上の高
周波領域において誘電率が６〜８、誘電損失が１０×１
０-4以下の焼成体となる。
ック誘電体材料は、焼成すると、０．１ＧＨｚ以上の高
周波領域において誘電率が６〜８、誘電損失が１０×１
０-4以下の焼成体となる。
【０００８】本発明において、結晶性ガラス粉末の組成
範囲を上記のように限定した理由を以下に述べる。
範囲を上記のように限定した理由を以下に述べる。
【０００９】ＳｉＯ2 はガラスのネットワークフォーマ
ーであるとともに、ディオプサイド結晶の構成成分とな
り、その含有量は４０〜７０％、好ましくは４５〜６５
％である。ＳｉＯ2 が４０％より少ないとガラス化せ
ず、７０％より多いと１０００℃以下で焼成することが
できず、導体や電極としてＡｇやＣｕを用いることがで
きない。
ーであるとともに、ディオプサイド結晶の構成成分とな
り、その含有量は４０〜７０％、好ましくは４５〜６５
％である。ＳｉＯ2 が４０％より少ないとガラス化せ
ず、７０％より多いと１０００℃以下で焼成することが
できず、導体や電極としてＡｇやＣｕを用いることがで
きない。
【００１０】ＣａＯはディオプサイド結晶の構成成分と
なり、その含有量は２０〜３５％、好ましくは２５〜３
０％である。ＣａＯが２０％より少ないとディオプサイ
ド結晶が析出し難くなって誘電損失が高くなり、３５％
より多いとガラス化しなくなる。
なり、その含有量は２０〜３５％、好ましくは２５〜３
０％である。ＣａＯが２０％より少ないとディオプサイ
ド結晶が析出し難くなって誘電損失が高くなり、３５％
より多いとガラス化しなくなる。
【００１１】ＭｇＯもディオプサイド結晶の構成成分と
なり、その含有量は１１〜３０％、好ましくは１２〜２
５％である。ＭｇＯが１１％より少ないと結晶が析出し
難くなり、３０％より多いとガラス化しなくなる。
なり、その含有量は１１〜３０％、好ましくは１２〜２
５％である。ＭｇＯが１１％より少ないと結晶が析出し
難くなり、３０％より多いとガラス化しなくなる。
【００１２】Ａｌ2 Ｏ3 は結晶性を調節する成分であ
り、その含有量は０．５〜１０％、好ましくは１〜５％
である。Ａｌ2 Ｏ3 が０．５％より少ないと結晶性が強
くなり過ぎてガラス成形が困難になり、１０％より多く
なるとディオプサイド結晶が析出しなくなる。
り、その含有量は０．５〜１０％、好ましくは１〜５％
である。Ａｌ2 Ｏ3 が０．５％より少ないと結晶性が強
くなり過ぎてガラス成形が困難になり、１０％より多く
なるとディオプサイド結晶が析出しなくなる。
【００１３】ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 はガラス化を容
易にするために添加する成分であり、その含有量は各成
分とも０〜１０％、好ましくは０〜５％である。これら
成分が各々１０％より多くなると結晶性が弱くなり、デ
ィオプサイドの析出量が少なくなって誘電損失が大きく
なる。
易にするために添加する成分であり、その含有量は各成
分とも０〜１０％、好ましくは０〜５％である。これら
成分が各々１０％より多くなると結晶性が弱くなり、デ
ィオプサイドの析出量が少なくなって誘電損失が大きく
なる。
【００１４】Ｎａ2 Ｏはガラスの溶融性を向上させるた
めに３％まで含有させることができる。しかし３％を越
えると誘電損失が高くなる。
めに３％まで含有させることができる。しかし３％を越
えると誘電損失が高くなる。
【００１５】また上記成分以外にも、誘電損失等の特性
を損なわない範囲で他成分を添加してもよい。
を損なわない範囲で他成分を添加してもよい。
【００１６】本発明のガラスセラミック誘電体材料は、
上記組成を有する結晶性ガラス粉末のみで構成されても
よいが、曲げ強度、靱性等の特性を改善する目的でセラ
ミック粉末と混合してもよい。この場合、セラミック粉
末の混合量は３０重量％以下である。セラミック粉末の
割合をこのように限定した理由は、セラミックス粉末が
３０％より多いと緻密化しなくなるためである。
上記組成を有する結晶性ガラス粉末のみで構成されても
よいが、曲げ強度、靱性等の特性を改善する目的でセラ
ミック粉末と混合してもよい。この場合、セラミック粉
末の混合量は３０重量％以下である。セラミック粉末の
割合をこのように限定した理由は、セラミックス粉末が
３０％より多いと緻密化しなくなるためである。
【００１７】セラミック粉末としては、例えばアルミ
ナ、ムライト、ウイレマイト、及びガーナイト等が使用
可能である。
ナ、ムライト、ウイレマイト、及びガーナイト等が使用
可能である。
【００１８】次に本発明のガラスセラミック誘電体材料
を用いた回路部品の製造方法を以下に述べる。
を用いた回路部品の製造方法を以下に述べる。
【００１９】まず結晶性ガラス粉末、或いは結晶性ガラ
ス粉末とセラミック粉末の混合粉末に、所定量の結合
剤、可塑剤及び溶剤を添加してスラリーを調製する。結
合剤としては例えばポリビニルブチラール樹脂、メタア
クリル酸樹脂等、可塑剤としては例えばフタル酸ジブチ
ル等、溶剤としては例えばトルエン、メチルエチルケト
ン等を使用することができる。
ス粉末とセラミック粉末の混合粉末に、所定量の結合
剤、可塑剤及び溶剤を添加してスラリーを調製する。結
合剤としては例えばポリビニルブチラール樹脂、メタア
クリル酸樹脂等、可塑剤としては例えばフタル酸ジブチ
ル等、溶剤としては例えばトルエン、メチルエチルケト
ン等を使用することができる。
【００２０】次いで上記のスラリーを、ドクターブレー
ド法によってグリーンシートに成形する。その後、この
グリーンシートを乾燥させ、所定寸法に切断してから、
機械的加工を施してスルーホールを形成し、導体や電極
となる低抵抗金属材料をスルーホール及びグリーンシー
ト表面に印刷する。次いでこのようなグリーンシートの
複数枚を積層し、熱圧着によって一体化する。
ド法によってグリーンシートに成形する。その後、この
グリーンシートを乾燥させ、所定寸法に切断してから、
機械的加工を施してスルーホールを形成し、導体や電極
となる低抵抗金属材料をスルーホール及びグリーンシー
ト表面に印刷する。次いでこのようなグリーンシートの
複数枚を積層し、熱圧着によって一体化する。
【００２１】さらに積層グリーンシートを、焼成するこ
とによって回路部品を得る。
とによって回路部品を得る。
【００２２】なお回路部品の製造方法として、グリーン
シートを用いる例を挙げたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、一般にセラミックの製造に用いられる
各種の方法を適用することが可能である。
シートを用いる例を挙げたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、一般にセラミックの製造に用いられる
各種の方法を適用することが可能である。
【００２３】
【作用】本発明のガラスセラミック誘電体材料は、焼成
することによりガラス中からディオプサイド（ＭｇＯ・
ＣａＯ・２ＳｉＯ2 ）結晶が析出する。この結晶は低誘
電損失であるため、得られるガラスセラミック焼成体も
０．１ＧＨｚ以上の高周波領域で誘電損失が低いという
特性を示す。
することによりガラス中からディオプサイド（ＭｇＯ・
ＣａＯ・２ＳｉＯ2 ）結晶が析出する。この結晶は低誘
電損失であるため、得られるガラスセラミック焼成体も
０．１ＧＨｚ以上の高周波領域で誘電損失が低いという
特性を示す。
【００２４】
【実施例】以下、本発明のガラスセラミック誘電体材料
を実施例に基づいて説明する。
を実施例に基づいて説明する。
【００２５】表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜
５）及び比較例（試料Ｎｏ．６）を示すものである。
５）及び比較例（試料Ｎｏ．６）を示すものである。
【００２６】
【表１】
【００２７】各試料は以下のように調製した。
【００２８】まず表に示す組成となるようにガラス原料
を調合した後、白金坩堝に入れて１４００〜１５００℃
で３〜６時間溶融してから、水冷ローラーによって薄板
状に成形した。次いでこの成形体を粗砕した後、水を加
えてボールミルにより湿式粉砕し、平均粒径が１．５〜
３μｍの結晶性ガラス粉末とした。さらに試料Ｎｏ．２
〜６については、表に示したセラミック粉末（平均粒径
２μｍ）を添加し、混合粉末とした。
を調合した後、白金坩堝に入れて１４００〜１５００℃
で３〜６時間溶融してから、水冷ローラーによって薄板
状に成形した。次いでこの成形体を粗砕した後、水を加
えてボールミルにより湿式粉砕し、平均粒径が１．５〜
３μｍの結晶性ガラス粉末とした。さらに試料Ｎｏ．２
〜６については、表に示したセラミック粉末（平均粒径
２μｍ）を添加し、混合粉末とした。
【００２９】このようにして得られた試料について、焼
成温度、析出結晶、誘電率、誘電損失及び曲げ強度を測
定した。結果を表に示す。
成温度、析出結晶、誘電率、誘電損失及び曲げ強度を測
定した。結果を表に示す。
【００３０】表から明らかなように、実施例の各試料
は、８５０〜９５０℃の低温で焼成可能であり、焼成後
にディオプサイド結晶を析出していることが確認され
た。また２ＧＨｚの周波数で誘電率が７．３〜８．２、
誘電損失が３〜７×１０-4であり、しかも曲げ強度が２
０００ｋｇ／ｃｍ2 以上と高かった。一方、比較例であ
る試料Ｎｏ．６は、析出結晶としてディオプサイド以外
の結晶（アノーサイト）が析出したために、誘電損失が
３０×１０-4と高かった。
は、８５０〜９５０℃の低温で焼成可能であり、焼成後
にディオプサイド結晶を析出していることが確認され
た。また２ＧＨｚの周波数で誘電率が７．３〜８．２、
誘電損失が３〜７×１０-4であり、しかも曲げ強度が２
０００ｋｇ／ｃｍ2 以上と高かった。一方、比較例であ
る試料Ｎｏ．６は、析出結晶としてディオプサイド以外
の結晶（アノーサイト）が析出したために、誘電損失が
３０×１０-4と高かった。
【００３１】なお析出結晶は、各試料を表に示す温度で
焼成した後、Ｘ線回折によって求めた。誘電率と誘電損
失は、焼成した試料を用い、空洞共振器（測定周波数２
ＧＨｚ）を使用して２５℃の温度での値を求めた。曲げ
強度は、焼成した試料を１０×４０×１ｍｍの板柱に成
形し、３点荷重測定法によって測定した。
焼成した後、Ｘ線回折によって求めた。誘電率と誘電損
失は、焼成した試料を用い、空洞共振器（測定周波数２
ＧＨｚ）を使用して２５℃の温度での値を求めた。曲げ
強度は、焼成した試料を１０×４０×１ｍｍの板柱に成
形し、３点荷重測定法によって測定した。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明のガラスセラミック
誘電体材料は、１０００℃以下の低温で焼成することが
可能であり、導体や電極として導体抵抗の低いＡｇやＣ
ｕを使用することができる。しかも０．１ＧＨｚ以上の
高周波領域において低い誘電損失を有し、また機械的強
度が高いため、マイクロ波用回路部品材料として好適で
ある。
誘電体材料は、１０００℃以下の低温で焼成することが
可能であり、導体や電極として導体抵抗の低いＡｇやＣ
ｕを使用することができる。しかも０．１ＧＨｚ以上の
高周波領域において低い誘電損失を有し、また機械的強
度が高いため、マイクロ波用回路部品材料として好適で
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量百分率で、結晶性ガラス粉末７０〜
１００％、セラミック粉末０〜３０％からなり、該結晶
性ガラス粉末がＳｉＯ2 ４０〜７０％、ＣａＯ ２０
〜３５％、ＭｇＯ １１〜３０％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５
〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％、
ＴｉＯ2 ０〜１０％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３％の組成を有
するとともに、主結晶としてディオプサイドを析出する
性質を有することを特徴とするガラスセラミック誘電体
材料。 - 【請求項２】 セラミック粉末が、アルミナ、ムライ
ト、ウイレマイト、及びガーナイトから選ばれる１種以
上であることを特徴とする請求項１のガラスセラミック
誘電体材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29809896A JP3721570B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | ガラスセラミック誘電体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29809896A JP3721570B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | ガラスセラミック誘電体材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10120436A true JPH10120436A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3721570B2 JP3721570B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=17855140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29809896A Expired - Fee Related JP3721570B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | ガラスセラミック誘電体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721570B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002016329A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Kyocera Corp | 配線基板およびその製造方法 |
| KR100355582B1 (ko) * | 1999-11-30 | 2002-10-12 | 세명테크론주식회사 | 오존발생용 유전체 |
| EP1323682A2 (en) | 2001-12-25 | 2003-07-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Dielectric material and dielectric sintered body, and wiring board |
| KR100390880B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2003-07-10 | 엘지마이크론 주식회사 | 열처리장치의 캐비티 |
| EP1342701A1 (en) | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass ceramic dielectric material suitable for production of a microwave circuit component |
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| US7189669B2 (en) | 2004-03-26 | 2007-03-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dielectric ceramic material and multilayer ceramic substrate |
| US7189670B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-03-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dielectric ceramic and multilayer ceramic substrate |
| KR20130135862A (ko) | 2010-11-17 | 2013-12-11 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | 결정성 유리 분말 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP29809896A patent/JP3721570B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US7309669B2 (en) | 2001-12-25 | 2007-12-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Dielectric material and dielectric sintered body, and wiring board using the same |
| EP1353542A2 (en) | 2001-12-25 | 2003-10-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Multilayered wiring board, and process for its production |
| US6875715B2 (en) | 2002-03-04 | 2005-04-05 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass ceramic dielectric material suitable for production of a microwave circuit component |
| US7015160B2 (en) * | 2002-03-04 | 2006-03-21 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass ceramic dielectric material suitable for production of a microwave circuit component |
| EP1342701A1 (en) | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass ceramic dielectric material suitable for production of a microwave circuit component |
| US7189669B2 (en) | 2004-03-26 | 2007-03-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dielectric ceramic material and multilayer ceramic substrate |
| US7189670B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-03-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dielectric ceramic and multilayer ceramic substrate |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3721570B2 (ja) | 2005-11-30 |
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