JPH10177817A - 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 - Google Patents
誘電体磁器組成物および誘電体共振器Info
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- JPH10177817A JPH10177817A JP8339678A JP33967896A JPH10177817A JP H10177817 A JPH10177817 A JP H10177817A JP 8339678 A JP8339678 A JP 8339678A JP 33967896 A JP33967896 A JP 33967896A JP H10177817 A JPH10177817 A JP H10177817A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比誘電率が７以下で、かつ、測定周波数１０Ｇ
ＨｚにおけるＱ値が２０００以上を有するとともに、焼
成条件を改善できる誘電体磁器組成物および誘電体共振
器を提供する。 【解決手段】金属元素酸化物のモル比による組成式をｘ
ＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した時、ｘ、ｙ
およびｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦
ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足する主成分６０〜
９９．９重量％と、ＳｍをＳｍ2 Ｏ3 換算で０．１〜４
０重量％とからなり、かつ結晶相としてＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ
7 が存在するものである。また、比誘電率が７以下、か
つ、測定周波数１０ＧＨｚ（室温）でのＱ値が２０００
以上であることが望ましい。
ＨｚにおけるＱ値が２０００以上を有するとともに、焼
成条件を改善できる誘電体磁器組成物および誘電体共振
器を提供する。 【解決手段】金属元素酸化物のモル比による組成式をｘ
ＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した時、ｘ、ｙ
およびｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦
ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足する主成分６０〜
９９．９重量％と、ＳｍをＳｍ2 Ｏ3 換算で０．１〜４
０重量％とからなり、かつ結晶相としてＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ
7 が存在するものである。また、比誘電率が７以下、か
つ、測定周波数１０ＧＨｚ（室温）でのＱ値が２０００
以上であることが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体磁器組成物
に係わり、例えば、マイクロ波、ミリ波集積回路等のマ
イクロ波、ミリ波帯域で用いられる回路素子用基板、誘
電体共振器用支持部材、誘電体共振器、誘電体導波路、
誘電体アンテナ等の材料として有用な高周波用の誘電体
磁器組成物、並びに誘電体磁器を支持部材を介して基板
に固定した誘電体共振器に関するものである。
に係わり、例えば、マイクロ波、ミリ波集積回路等のマ
イクロ波、ミリ波帯域で用いられる回路素子用基板、誘
電体共振器用支持部材、誘電体共振器、誘電体導波路、
誘電体アンテナ等の材料として有用な高周波用の誘電体
磁器組成物、並びに誘電体磁器を支持部材を介して基板
に固定した誘電体共振器に関するものである。
【０００２】
【従来技術】マイクロ波、ミリ波集積回路をはじめとす
る高周波回路素子では、誘電体共振磁器を支持部材を介
して基板に固定する構造が採用される場合がある。例え
ば、誘電体共振器制御型マイクロ波発信器は、図１に示
すように、誘電体磁器１を支持部材２を介して磁器基板
３に取り付け、誘電体磁器１の外部に漏れ出る磁界Ｈを
利用して磁器基板３に設けたストリップライン４に結合
させ、これらを金属ケース５に収容させた構造を有して
いる。
る高周波回路素子では、誘電体共振磁器を支持部材を介
して基板に固定する構造が採用される場合がある。例え
ば、誘電体共振器制御型マイクロ波発信器は、図１に示
すように、誘電体磁器１を支持部材２を介して磁器基板
３に取り付け、誘電体磁器１の外部に漏れ出る磁界Ｈを
利用して磁器基板３に設けたストリップライン４に結合
させ、これらを金属ケース５に収容させた構造を有して
いる。
【０００３】この種の高周波回路においては、誘電体磁
器１の電磁界が支持部材２を介して漏れるのを制御する
ことによって、無負荷Ｑの高い共振系が構成されること
になるため、支持部材２には比誘電率が低く誘電損失
（ｔａｎδ）が小さい（Ｑ値が大きい）材料を使用する
必要がある。このため、従来、支持部材２の材料として
は比誘電率が約７、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が約
１５０００のフォルステライトが採用され、また、磁器
基板３の材料としては主として比誘電率が約１０、測定
周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２００００以上のアルミナ
磁器が採用されていた（例えば、特開昭６２−１０３９
０４号公報等参照）。
器１の電磁界が支持部材２を介して漏れるのを制御する
ことによって、無負荷Ｑの高い共振系が構成されること
になるため、支持部材２には比誘電率が低く誘電損失
（ｔａｎδ）が小さい（Ｑ値が大きい）材料を使用する
必要がある。このため、従来、支持部材２の材料として
は比誘電率が約７、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が約
１５０００のフォルステライトが採用され、また、磁器
基板３の材料としては主として比誘電率が約１０、測定
周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２００００以上のアルミナ
磁器が採用されていた（例えば、特開昭６２−１０３９
０４号公報等参照）。
【０００４】一方、低誘電率材料としては、従来、コー
ジェライトが知られているが、焼成温度範囲がきわめて
狭いことから緻密な焼結体を得がたく、ガラス材を添加
することによって、比誘電率が４〜６、測定周波数１０
ＧＨｚでのＱ値が１０００程度のガラスセラミックとし
て用いられている（例えば、特開昭６１−２３４１２８
号公報等参照）。
ジェライトが知られているが、焼成温度範囲がきわめて
狭いことから緻密な焼結体を得がたく、ガラス材を添加
することによって、比誘電率が４〜６、測定周波数１０
ＧＨｚでのＱ値が１０００程度のガラスセラミックとし
て用いられている（例えば、特開昭６１−２３４１２８
号公報等参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来用
いられていたアルミナ、及びフォルステライトの比誘電
率はそれぞれ約１０及び約７程度であり、近年における
高周波数帯の誘電体共振器の普及にともない、より低誘
電率材料が求められていた。
いられていたアルミナ、及びフォルステライトの比誘電
率はそれぞれ約１０及び約７程度であり、近年における
高周波数帯の誘電体共振器の普及にともない、より低誘
電率材料が求められていた。
【０００６】一方、低誘電率材料として用いられている
ガラスセラミック等の磁器は比誘電率が約４〜６と小さ
いが、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が１０００程度で
あり、近年における高周波領域の誘電体共振器の普及に
伴い、より高いＱ値の低誘電率材料が求められていた。
ガラスセラミック等の磁器は比誘電率が約４〜６と小さ
いが、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が１０００程度で
あり、近年における高周波領域の誘電体共振器の普及に
伴い、より高いＱ値の低誘電率材料が求められていた。
【０００７】また、共振器の磁器基板に主として使用さ
れているアルミナ磁器は比誘電率が約１０と比較的高
く、高インピーダンスのストリップラインを形成しよう
とすると、ライン幅が小さくなりすぎて（通常１μｍ以
下）、断線が生じたり、相対的なライン幅のばらつきが
大きくなり、マイクロ波集積回路の不良率が増大すると
いう問題があった。
れているアルミナ磁器は比誘電率が約１０と比較的高
く、高インピーダンスのストリップラインを形成しよう
とすると、ライン幅が小さくなりすぎて（通常１μｍ以
下）、断線が生じたり、相対的なライン幅のばらつきが
大きくなり、マイクロ波集積回路の不良率が増大すると
いう問題があった。
【０００８】他方、この種の磁器基板におけるストリッ
プラインのインピーダンスは、基板の厚さが一定であれ
ば、その比誘電率及びストリップラインの幅にそれぞれ
反比例するため、ライン幅を小さくする代わりに、比誘
電率の低い基板材料を使用することによってもインピー
ダンスを高めることができ、このため、より低誘電率材
料が求められていた。
プラインのインピーダンスは、基板の厚さが一定であれ
ば、その比誘電率及びストリップラインの幅にそれぞれ
反比例するため、ライン幅を小さくする代わりに、比誘
電率の低い基板材料を使用することによってもインピー
ダンスを高めることができ、このため、より低誘電率材
料が求められていた。
【０００９】本出願人は上記問題を解決する一手段とし
て、金属元素としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉからなる複合酸化
物であって、各金属元素の酸化物によるモル比組成式を
ｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した時、前記
ｘ、ｙ、ｚが１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦
ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足し、比誘電率が６
以下、かつ、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００
以上である高周波用誘電体磁器組成物、および誘電体共
振器をすでに提案した（特願平７−１９５２１１号）。
て、金属元素としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉからなる複合酸化
物であって、各金属元素の酸化物によるモル比組成式を
ｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した時、前記
ｘ、ｙ、ｚが１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦
ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足し、比誘電率が６
以下、かつ、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００
以上である高周波用誘電体磁器組成物、および誘電体共
振器をすでに提案した（特願平７−１９５２１１号）。
【００１０】この高周波誘電体磁器組成物はアルミナ、
フォルステライトよりも低い比誘電率を有し、かつ、ガ
ラスセラミックよりも高いＱ値を有する優れたものであ
った。
フォルステライトよりも低い比誘電率を有し、かつ、ガ
ラスセラミックよりも高いＱ値を有する優れたものであ
った。
【００１１】しかしながら、従来、コージェライトは焼
成温度範囲が極めて狭い事から、緻密な焼結体を得がた
く、発明者等が先に出願した上記高周波用誘電体磁器組
成物も例外ではなかった。一方、従来、コージェライト
にＳｍ2 Ｏ3 を添加して焼成温度範囲を広げる試みもな
されているが（特公平６−７４１７２号公報参照）、Ｓ
ｍ2 Ｏ3 の添加によりガラス相が生成されるため、高周
波領域での比誘電率は５以下と低いものの、Ｑ値が５０
０程度（誘電損失０．００２程度）と低いという問題が
あった。
成温度範囲が極めて狭い事から、緻密な焼結体を得がた
く、発明者等が先に出願した上記高周波用誘電体磁器組
成物も例外ではなかった。一方、従来、コージェライト
にＳｍ2 Ｏ3 を添加して焼成温度範囲を広げる試みもな
されているが（特公平６−７４１７２号公報参照）、Ｓ
ｍ2 Ｏ3 の添加によりガラス相が生成されるため、高周
波領域での比誘電率は５以下と低いものの、Ｑ値が５０
０程度（誘電損失０．００２程度）と低いという問題が
あった。
【００１２】本発明は、比誘電率が７以下で、かつ、測
定周波数１０ＧＨｚにおけるＱ値が２０００以上を有す
るとともに、焼成条件を改善できる誘電体磁器組成物お
よび誘電体共振器を提供することを目的とする。
定周波数１０ＧＨｚにおけるＱ値が２０００以上を有す
るとともに、焼成条件を改善できる誘電体磁器組成物お
よび誘電体共振器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の誘電体磁器組成
物は、金属元素としてＭｇ、ＡｌおよびＳｉからなる複
合酸化物であって、各金属元素酸化物のモル比による組
成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した
時、前記ｘ、ｙおよびｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ
≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足す
る主成分６０〜９９．９重量％と、ＳｍをＳｍ2 Ｏ3 換
算で０．１〜４０重量％とからなり、かつ結晶相として
Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が存在するものである。また、本発明
の誘電体磁器組成物は、比誘電率が７以下、かつ、測定
周波数１０ＧＨｚ（室温）でのＱ値が２０００以上の特
性を有する。
物は、金属元素としてＭｇ、ＡｌおよびＳｉからなる複
合酸化物であって、各金属元素酸化物のモル比による組
成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した
時、前記ｘ、ｙおよびｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ
≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足す
る主成分６０〜９９．９重量％と、ＳｍをＳｍ2 Ｏ3 換
算で０．１〜４０重量％とからなり、かつ結晶相として
Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が存在するものである。また、本発明
の誘電体磁器組成物は、比誘電率が７以下、かつ、測定
周波数１０ＧＨｚ（室温）でのＱ値が２０００以上の特
性を有する。
【００１４】また、本発明の誘電体共振器は、基板上に
支持部材を介して誘電体磁器を固定してなる誘電体共振
器において、前記基板および／または前記支持部材が、
上記誘電体磁器組成物からなるものである。
支持部材を介して誘電体磁器を固定してなる誘電体共振
器において、前記基板および／または前記支持部材が、
上記誘電体磁器組成物からなるものである。
【００１５】
【作用】上記した特公平６−７４１７２号公報に開示さ
れた誘電体磁器組成物では、コージェライト粉末にＳｍ
2 Ｏ3 を添加し焼成しているが、コージェライト相の粒
界にＳｍ2 Ｏ3 がガラスとして存在しており、このガラ
スのため誘電損失が０．００２程度と大きいと考えられ
る。
れた誘電体磁器組成物では、コージェライト粉末にＳｍ
2 Ｏ3 を添加し焼成しているが、コージェライト相の粒
界にＳｍ2 Ｏ3 がガラスとして存在しており、このガラ
スのため誘電損失が０．００２程度と大きいと考えられ
る。
【００１６】この点について、本発明者等は鋭意検討し
た結果、添加したＳｍ2 Ｏ3 を低誘電率、高Ｑ値のＳｍ
2 Ｓｉ2 Ｏ7 として析出するように降温速度を制御する
ことにより、測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率が
７以下、Ｑ値が２０００以上を達成できることを知見
し、本発明に至ったのである。
た結果、添加したＳｍ2 Ｏ3 を低誘電率、高Ｑ値のＳｍ
2 Ｓｉ2 Ｏ7 として析出するように降温速度を制御する
ことにより、測定周波数１０ＧＨｚにおける比誘電率が
７以下、Ｑ値が２０００以上を達成できることを知見
し、本発明に至ったのである。
【００１７】また、Ｓｍ2 Ｏ3 が助剤として機能するこ
とにより、焼成温度等の焼成条件を厳密に制御して得ら
れた特性を大きく劣化させることなく、焼成条件を改善
することができる。つまり、比誘電率が４〜７、測定周
波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上の低誘電率の誘
電体磁器を得ることができるとともに、例えば、焼成温
度幅が５〜１０℃程度であったものを８０℃程度まで広
げることができ、製造を容易にし、量産性を向上するこ
とができるのである。
とにより、焼成温度等の焼成条件を厳密に制御して得ら
れた特性を大きく劣化させることなく、焼成条件を改善
することができる。つまり、比誘電率が４〜７、測定周
波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上の低誘電率の誘
電体磁器を得ることができるとともに、例えば、焼成温
度幅が５〜１０℃程度であったものを８０℃程度まで広
げることができ、製造を容易にし、量産性を向上するこ
とができるのである。
【００１８】そして、このような低誘電率、高Ｑ値の誘
電体磁器を、例えば、誘電体共振器の支持部材および／
または基板に用いる事により、高インピーダンスのマイ
クロ波用集積回路などの高周波用回路素子を信頼性を損
なう事なく製造することができる。
電体磁器を、例えば、誘電体共振器の支持部材および／
または基板に用いる事により、高インピーダンスのマイ
クロ波用集積回路などの高周波用回路素子を信頼性を損
なう事なく製造することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の誘電体磁器組成物は、モ
ル比の組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と
表した時に、ｘ、ｙ、ｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ
≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足す
るものを主成分とする。
ル比の組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と
表した時に、ｘ、ｙ、ｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ
≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足す
るものを主成分とする。
【００２０】本発明の誘電体磁器組成物の主成分組成を
前記範囲に限定したのは、次の理由による。すなわち、
ＭｇＯのモル百分率を示すｘを１０〜４０モル％とした
のは１０モル％未満では良好な焼結体が得られずＱ値が
低く、また４０モル％を越えると比誘電率が高くなるか
らである。特にＭｇＯ量を示すｘは、Ｑ値を５０００以
上とするという点から１５〜３５モル％が望ましい。
前記範囲に限定したのは、次の理由による。すなわち、
ＭｇＯのモル百分率を示すｘを１０〜４０モル％とした
のは１０モル％未満では良好な焼結体が得られずＱ値が
低く、また４０モル％を越えると比誘電率が高くなるか
らである。特にＭｇＯ量を示すｘは、Ｑ値を５０００以
上とするという点から１５〜３５モル％が望ましい。
【００２１】また、Ａｌ2 Ｏ3 のモル百分率を示すｙを
１０〜４０モル％としたのはＡｌ2Ｏ3 量ｙが１０モル
％よりも小さい場合には、良好な焼結体が得られず、ま
たＱ値が低くなり、４０モル％を越えるとＱ値が低下す
るからである。Ａｌ2 Ｏ3 量を示すｙは、Ｑ値を５００
０以上とするという点から１５〜３５モル％が望まし
い。
１０〜４０モル％としたのはＡｌ2Ｏ3 量ｙが１０モル
％よりも小さい場合には、良好な焼結体が得られず、ま
たＱ値が低くなり、４０モル％を越えるとＱ値が低下す
るからである。Ａｌ2 Ｏ3 量を示すｙは、Ｑ値を５００
０以上とするという点から１５〜３５モル％が望まし
い。
【００２２】ＳｉＯ2 のモル百分率ｚを２０≦ｚ≦８０
モル％としたのは、ｚが２０モル％よりも小さい場合に
は比誘電率が大きくなり、８０モル％を越えると良好な
焼結体が得られずＱ値が低くなる。ＳｉＯ2 量を示すｚ
はＱ値を５０００以上とするという点から３０〜６５モ
ル％が望ましい。
モル％としたのは、ｚが２０モル％よりも小さい場合に
は比誘電率が大きくなり、８０モル％を越えると良好な
焼結体が得られずＱ値が低くなる。ＳｉＯ2 量を示すｚ
はＱ値を５０００以上とするという点から３０〜６５モ
ル％が望ましい。
【００２３】本発明によれば、ＳｍをＳｍ2 Ｏ3 換算で
０．１〜４０重量％に限定したのは、Ｓｍ2 Ｏ3 の含有
量が０．１重量％より少ない場合（主成分が９９．９重
量％よりも多い場合）、緻密化焼成温度は広くならず、
４０重量％より多い場合（主成分が６０重量％よりも少
ない場合）は、比誘電率が大きくなりすぎるとともに、
焼成温度範囲がかえって狭くなるからである。Ｓｍ2 Ｏ
3 の含有量を増加させるほど焼成温度が低くなるが、一
方比誘電率が大きくなるため、これらの特性と緻密化焼
成温度とのかねあいで、Ｓｍ2 Ｏ3 の含有量を決定する
ことが望ましい。Ｓｍ2 Ｏ3 の含有量は、降温速度をそ
れほど厳密に制御する必要のないとい点から、１０重量
％よりも多く、４０重量％以下とすることが望ましい。
０．１〜４０重量％に限定したのは、Ｓｍ2 Ｏ3 の含有
量が０．１重量％より少ない場合（主成分が９９．９重
量％よりも多い場合）、緻密化焼成温度は広くならず、
４０重量％より多い場合（主成分が６０重量％よりも少
ない場合）は、比誘電率が大きくなりすぎるとともに、
焼成温度範囲がかえって狭くなるからである。Ｓｍ2 Ｏ
3 の含有量を増加させるほど焼成温度が低くなるが、一
方比誘電率が大きくなるため、これらの特性と緻密化焼
成温度とのかねあいで、Ｓｍ2 Ｏ3 の含有量を決定する
ことが望ましい。Ｓｍ2 Ｏ3 の含有量は、降温速度をそ
れほど厳密に制御する必要のないとい点から、１０重量
％よりも多く、４０重量％以下とすることが望ましい。
【００２４】本発明の誘電体磁器組成物は、Ｑ値を５０
００以上とするためには１５≦ｘ≦３５、１５≦ｙ≦３
５、３０≦ｚ≦６５を満足することが望ましい。本発明
では、特に、コージェライトの組成、即ちｘ＝２２．
２、ｙ＝２２．２、ｚ＝５５．６でＳｍ2 Ｏ3 を０．１
〜４０重量％含有することが望ましい。
００以上とするためには１５≦ｘ≦３５、１５≦ｙ≦３
５、３０≦ｚ≦６５を満足することが望ましい。本発明
では、特に、コージェライトの組成、即ちｘ＝２２．
２、ｙ＝２２．２、ｚ＝５５．６でＳｍ2 Ｏ3 を０．１
〜４０重量％含有することが望ましい。
【００２５】測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００
以上を満足するようにしたのは、Ｑ値が２０００以上あ
る場合には、近年における高周波数帯の誘電体共振器に
も十分対応することができるからである。Ｑ値は、高け
れば高い程望ましいが、特には、測定周波数１０ＧＨｚ
でのＱ値が５０００以上であることが望ましい。
以上を満足するようにしたのは、Ｑ値が２０００以上あ
る場合には、近年における高周波数帯の誘電体共振器に
も十分対応することができるからである。Ｑ値は、高け
れば高い程望ましいが、特には、測定周波数１０ＧＨｚ
でのＱ値が５０００以上であることが望ましい。
【００２６】また、本発明の誘電体磁器組成物では、主
結晶相がコージェライトであり、Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量や
焼成条件に応じた量比でＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出する。
また、他の結晶相として、ムライト、スピネル、プロト
エンスタタイト、クリノエンスタタイト、クリストバラ
イト、フォルステライト、トリジマイト、サファリン等
が析出する場合があるが、組成によってその析出相が異
なる。
結晶相がコージェライトであり、Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量や
焼成条件に応じた量比でＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出する。
また、他の結晶相として、ムライト、スピネル、プロト
エンスタタイト、クリノエンスタタイト、クリストバラ
イト、フォルステライト、トリジマイト、サファリン等
が析出する場合があるが、組成によってその析出相が異
なる。
【００２７】また、本発明の誘電体共振器は、図１に示
すように、基板３上に支持部材２を介して誘電体磁器１
を固定してなり、支持部材２または基板３、或いは支持
部材２及び基板３が、上記誘電体磁器組成物からなるも
のである。この場合、誘電体磁器１としては、周知の材
料が用いられる。誘電体磁器１として、本発明の誘電体
磁器組成物を用いても良い。
すように、基板３上に支持部材２を介して誘電体磁器１
を固定してなり、支持部材２または基板３、或いは支持
部材２及び基板３が、上記誘電体磁器組成物からなるも
のである。この場合、誘電体磁器１としては、周知の材
料が用いられる。誘電体磁器１として、本発明の誘電体
磁器組成物を用いても良い。
【００２８】本発明の誘電体磁器組成物は、原料粉末と
して、例えば、ＭｇＣＯ3 粉末，Ａｌ2 Ｏ3 粉末，Ｓｉ
Ｏ2 粉末、Ｓｍ2 Ｏ3 粉末を用い、所定の割合で秤量
し、湿式混合した後乾燥し、この混合物を大気中におい
て１１００〜１３００℃で仮焼した後、粉砕した。得ら
れた粉末に適量のバインダを加えて、ドクターブレート
法、プレス成形等の公知の方法で成形し、この成形体を
大気中等の酸素含有雰囲気中で１２５０〜１４４０℃で
５分〜１０時間焼成することにより得られる。
して、例えば、ＭｇＣＯ3 粉末，Ａｌ2 Ｏ3 粉末，Ｓｉ
Ｏ2 粉末、Ｓｍ2 Ｏ3 粉末を用い、所定の割合で秤量
し、湿式混合した後乾燥し、この混合物を大気中におい
て１１００〜１３００℃で仮焼した後、粉砕した。得ら
れた粉末に適量のバインダを加えて、ドクターブレート
法、プレス成形等の公知の方法で成形し、この成形体を
大気中等の酸素含有雰囲気中で１２５０〜１４４０℃で
５分〜１０時間焼成することにより得られる。
【００２９】焼成後、Ｓｍ2 Ｏ3 の量比に応じて、降温
速度を調整して、Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7が析出するようにす
る必要がある。特に降温速度を遅くする必要があるのは
Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％以下の場合で、１００
℃／ｈ以下の速度で降温することが望ましい。これは、
Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％以下の場合に１００℃
／ｈよりも降温速度が早いと、添加したＳｍ2 Ｏ3 がＳ
ｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 として析出しないか、またはＳｍ2 Ｓｉ
2 Ｏ7 として結晶化する量が極めて少なく、殆どがコー
ジェライトの粒界にガラスとして存在し、誘電損失が大
きくなるからである。
速度を調整して、Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7が析出するようにす
る必要がある。特に降温速度を遅くする必要があるのは
Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％以下の場合で、１００
℃／ｈ以下の速度で降温することが望ましい。これは、
Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％以下の場合に１００℃
／ｈよりも降温速度が早いと、添加したＳｍ2 Ｏ3 がＳ
ｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 として析出しないか、またはＳｍ2 Ｓｉ
2 Ｏ7 として結晶化する量が極めて少なく、殆どがコー
ジェライトの粒界にガラスとして存在し、誘電損失が大
きくなるからである。
【００３０】また、Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％よ
りも多い場合は降温速度が１００℃／ｈ以上、例えば、
３００℃〜５００℃でもＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出する
が、降温速度を遅くした方がより多くのＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ
7 が析出し、高いＱ値を得ることが出来る。本発明者等
の実験では、Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％よりも多
い場合は、降温速度が３００℃／ｈでも充分なＱ値が得
られることを確認している。いずれにしても、Ｓｍ2 Ｓ
ｉ2 Ｏ7 が析出する量が多い程、即ち、降温速度が遅い
ほど高Ｑ値が得られる。Ｓｍは、上記したように量産性
という観点から、Ｓｍ2 Ｏ3 換算で１０重量％よりも多
く４０重量％以下含有することが望ましい。
りも多い場合は降温速度が１００℃／ｈ以上、例えば、
３００℃〜５００℃でもＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出する
が、降温速度を遅くした方がより多くのＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ
7 が析出し、高いＱ値を得ることが出来る。本発明者等
の実験では、Ｓｍ2 Ｏ3 の添加量が１０重量％よりも多
い場合は、降温速度が３００℃／ｈでも充分なＱ値が得
られることを確認している。いずれにしても、Ｓｍ2 Ｓ
ｉ2 Ｏ7 が析出する量が多い程、即ち、降温速度が遅い
ほど高Ｑ値が得られる。Ｓｍは、上記したように量産性
という観点から、Ｓｍ2 Ｏ3 換算で１０重量％よりも多
く４０重量％以下含有することが望ましい。
【００３１】Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出する量は、Ｘ線源
としてＣｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定のピーク強度
から推定できるが、２θ＝３０．５度付近にあるＳｍ2
Ｓｉ2 Ｏ7 のピーク強度が、２θ＝２９．５度付近にあ
るコージェライトの主ピークの強度に対して、５％以上
であることが望ましい。
としてＣｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定のピーク強度
から推定できるが、２θ＝３０．５度付近にあるＳｍ2
Ｓｉ2 Ｏ7 のピーク強度が、２θ＝２９．５度付近にあ
るコージェライトの主ピークの強度に対して、５％以上
であることが望ましい。
【００３２】本発明の誘電体磁器組成物は、金属元素と
して、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｍからなるものであるが、
例えば、粉砕ボールや原料粉末の不純物として、Ｃａ、
Ｂａ、Ｚｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｐ，Ｎａ，Ｔｉ等が混
入する場合があるが、この場合も、上記組成を満足する
限り低誘電率で、高Ｑ値の磁器を得ることができる。
して、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｍからなるものであるが、
例えば、粉砕ボールや原料粉末の不純物として、Ｃａ、
Ｂａ、Ｚｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｐ，Ｎａ，Ｔｉ等が混
入する場合があるが、この場合も、上記組成を満足する
限り低誘電率で、高Ｑ値の磁器を得ることができる。
【００３３】また、本発明の誘電体磁器組成物では、低
誘電率および高Ｑ値が求められるものであれば、例え
ば、回路素子用基板，誘電体共振器の誘電体磁器，誘電
体導波路，誘電体アンテナ等、どのようなものでも適用
できるが、上記したように、誘電体共振器の支持部材ま
たは基板に最適である。
誘電率および高Ｑ値が求められるものであれば、例え
ば、回路素子用基板，誘電体共振器の誘電体磁器，誘電
体導波路，誘電体アンテナ等、どのようなものでも適用
できるが、上記したように、誘電体共振器の支持部材ま
たは基板に最適である。
【００３４】
【実施例】原料粉末として純度９９％のＭｇＣＯ3 、純
度９９．７％のＡｌ2 Ｏ3 、純度９９．４％のＳｉＯ2
粉末、純度９９．９％のＳｍ2 Ｏ3 を用い、これらを焼
結体が表１に示す組成となるように秤量し、ＺｒＯ2 ボ
ールを用いたボールミルにより１５時間湿式混合した
後、乾燥し、この混合物を１２００℃２時間仮焼した
後、粉砕した。得られた粉末に適量のバインダを加えて
造粒し、これを１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力の下で成形
して直径１２ｍｍ厚さ８ｍｍの成形体を得た。この成形
体を大気中１２５０〜１５００℃で２時間焼成し、この
後、表１、２に示すような降温速度で室温まで冷却し、
誘電体磁器試料を得た。
度９９．７％のＡｌ2 Ｏ3 、純度９９．４％のＳｉＯ2
粉末、純度９９．９％のＳｍ2 Ｏ3 を用い、これらを焼
結体が表１に示す組成となるように秤量し、ＺｒＯ2 ボ
ールを用いたボールミルにより１５時間湿式混合した
後、乾燥し、この混合物を１２００℃２時間仮焼した
後、粉砕した。得られた粉末に適量のバインダを加えて
造粒し、これを１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力の下で成形
して直径１２ｍｍ厚さ８ｍｍの成形体を得た。この成形
体を大気中１２５０〜１５００℃で２時間焼成し、この
後、表１、２に示すような降温速度で室温まで冷却し、
誘電体磁器試料を得た。
【００３５】この試料を用いて誘電体円柱共振器法にて
周波数１０ＧＨｚ（室温）における比誘電率とＱ値を測
定し、その結果を表１〜３に示す。
周波数１０ＧＨｚ（室温）における比誘電率とＱ値を測
定し、その結果を表１〜３に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】表１〜３によれば、本発明に係る誘電体磁
器組成物は、比誘電率が７以下と低く、しかも測定周波
数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上と高い値を示すこ
とがわかる。また、本発明の試料では、Ｘ線源としてＣ
ｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定から、コージェライト
の他にＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出していることが判る。
器組成物は、比誘電率が７以下と低く、しかも測定周波
数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上と高い値を示すこ
とがわかる。また、本発明の試料では、Ｘ線源としてＣ
ｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定から、コージェライト
の他にＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出していることが判る。
【００４０】尚、図２に試料Ｎo.４３のＸ線回折チャー
ト図を示す。この図２から、コーディエライトの他に、
Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出していることが判る。また、２
θ＝３０．５度付近にあるＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 のピーク強
度が、２θ＝２９．５度付近にあるコージェライトの主
ピークの強度に対して５％以上であることが判る。
ト図を示す。この図２から、コーディエライトの他に、
Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出していることが判る。また、２
θ＝３０．５度付近にあるＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 のピーク強
度が、２θ＝２９．５度付近にあるコージェライトの主
ピークの強度に対して５％以上であることが判る。
【００４１】一方、Ｓｍ2 Ｏ3 量が０の場合、或いは４
５重量％の場合には（試料Ｎo.８９〜９４）、高Ｑ値で
はあるものの焼成温度幅が５〜１０℃であり、製造が困
難であることがわかる。
５重量％の場合には（試料Ｎo.８９〜９４）、高Ｑ値で
はあるものの焼成温度幅が５〜１０℃であり、製造が困
難であることがわかる。
【００４２】また、試料Ｎo.９５〜９７では、Ｓｍ2 Ｏ
3 を５重量部添加しているものの、降温速度が１００℃
／ｈよりも早いため、焼成温度幅は広げることができる
ものの、Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出せず、Ｑ値が低いこと
が判る。尚、図３に試料Ｎo.９６の比較例のＸ線回折チ
ャート図を示す。この図３から、Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析
出していないことが判る。
3 を５重量部添加しているものの、降温速度が１００℃
／ｈよりも早いため、焼成温度幅は広げることができる
ものの、Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析出せず、Ｑ値が低いこと
が判る。尚、図３に試料Ｎo.９６の比較例のＸ線回折チ
ャート図を示す。この図３から、Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が析
出していないことが判る。
【００４３】
【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物では、Ｓｍが
Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 として析出することにより、７以下の
低い比誘電率を有し、１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以
上の高いＱ値を示す磁器が得られとともに、助剤として
のＳｍ2 Ｏ3 により、焼成条件を厳密に制御して得られ
た特性を大きく劣化させることなく、焼成温度等の焼成
条件を改善することができる。
Ｓｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 として析出することにより、７以下の
低い比誘電率を有し、１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以
上の高いＱ値を示す磁器が得られとともに、助剤として
のＳｍ2 Ｏ3 により、焼成条件を厳密に制御して得られ
た特性を大きく劣化させることなく、焼成温度等の焼成
条件を改善することができる。
【００４４】そして、本発明の誘電体磁器組成物を、例
えば、誘電体共振器の支持部材または基板に用いること
により、高インピーダンスのマイクロ波用集積回路など
の高周波用回路素子を信頼性を損なうことなく製造する
ことができる。また、低誘電率および高Ｑ値であるた
め、例えば、マイクロ波，ミリ波集積回路等のマイクロ
波，ミリ波帯域で用いられる回路素子用基板，誘電体共
振器用支持台，誘電体共振器，誘電体導波路，誘電体ア
ンテナ等の材料として最適である。
えば、誘電体共振器の支持部材または基板に用いること
により、高インピーダンスのマイクロ波用集積回路など
の高周波用回路素子を信頼性を損なうことなく製造する
ことができる。また、低誘電率および高Ｑ値であるた
め、例えば、マイクロ波，ミリ波集積回路等のマイクロ
波，ミリ波帯域で用いられる回路素子用基板，誘電体共
振器用支持台，誘電体共振器，誘電体導波路，誘電体ア
ンテナ等の材料として最適である。
【図１】高周波用回路素子の一例を示す誘電体共振器制
御型マイクロ波発信器の概略断面図である。
御型マイクロ波発信器の概略断面図である。
【図２】試料Ｎo.４３の結晶構造を示すＸ線回折図であ
る。
る。
【図３】試料Ｎo.９６の結晶構造を示すＸ線回折図であ
る。
る。
１・・・誘電体磁器 ２・・・支持部材 ３・・・磁器基板 ４・・・ストリップライン ５・・・金属ケース
Claims (3)
- 【請求項１】金属元素としてＭｇ、ＡｌおよびＳｉから
なる複合酸化物であって、各金属元素酸化物のモル比に
よる組成式を ｘＭｇＯ・ｙＡｌ2 Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 と表した時、前記ｘ、ｙおよびｚが １０≦ｘ≦４０ １０≦ｙ≦４０ ２０≦ｚ≦８０ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ を満足する主成分６０〜９９．９重量％と、ＳｍをＳｍ
2 Ｏ3 換算で０．１〜４０重量％とからなり、かつ結晶
相としてＳｍ2 Ｓｉ2 Ｏ7 が存在することを特徴とする
誘電体磁器組成物。 - 【請求項２】比誘電率が７以下、かつ、測定周波数１０
ＧＨｚ（室温）でのＱ値が２０００以上であることを特
徴とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項３】基板上に支持部材を介して誘電体磁器を固
定してなる誘電体共振器において、前記基板および／ま
たは前記支持部材が、請求項１記載の誘電体磁器組成物
からなることを特徴とする誘電体共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33967896A JP3393774B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33967896A JP3393774B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10177817A true JPH10177817A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3393774B2 JP3393774B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=18329769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33967896A Expired - Fee Related JP3393774B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3393774B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6440883B2 (en) | 2000-03-28 | 2002-08-27 | Kyocera Corporation | Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonradiative dielectric strip using same |
| CN115806430A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-03-17 | 湖南省新化县建平精细陶瓷有限公司 | 一种低介电常数微波陶瓷及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100409A (en) * | 1978-01-24 | 1979-08-08 | Ngk Insulators Ltd | Preparation of cordierlite base ceramics |
| JPS62103904A (ja) * | 1985-07-13 | 1987-05-14 | 株式会社村田製作所 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
| JPH0226863A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | コージライト質セラミックスとその製造方法 |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP33967896A patent/JP3393774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100409A (en) * | 1978-01-24 | 1979-08-08 | Ngk Insulators Ltd | Preparation of cordierlite base ceramics |
| JPS62103904A (ja) * | 1985-07-13 | 1987-05-14 | 株式会社村田製作所 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
| JPH0226863A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | コージライト質セラミックスとその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6440883B2 (en) | 2000-03-28 | 2002-08-27 | Kyocera Corporation | Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonradiative dielectric strip using same |
| US6864764B2 (en) | 2000-03-28 | 2005-03-08 | Kyocera Corporation | Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonradiative dielectric strip using same |
| CN115806430A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-03-17 | 湖南省新化县建平精细陶瓷有限公司 | 一种低介电常数微波陶瓷及其制备方法 |
| CN115806430B (zh) * | 2022-12-29 | 2023-07-07 | 湖南省新化县建平精细陶瓷有限公司 | 一种低介电常数微波陶瓷及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3393774B2 (ja) | 2003-04-07 |
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