JPS6325723B2 - - Google Patents

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JPS6325723B2
JPS6325723B2 JP57049309A JP4930982A JPS6325723B2 JP S6325723 B2 JPS6325723 B2 JP S6325723B2 JP 57049309 A JP57049309 A JP 57049309A JP 4930982 A JP4930982 A JP 4930982A JP S6325723 B2 JPS6325723 B2 JP S6325723B2
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dielectric
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silver
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Atsuo Senda
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高周波用誘電体セラミツク上に電
極を形成する方法に関し、特に、誘電体共振器、
高周波用回路基板、マイクロ波集積回路用素子な
どのような高周波機器に備える電極を銅の無電解
めつきにより形成する方法の改良に関する。
マイクロ波回路のフイルタとして、従来は、空
胴共振器を使用してきたが、その大きさは、原理
的に、共振周波数の波長によつて決定されるの
で、小形化は困難であつた。そこで、この小形化
の要求を満たすものとして、誘電体共振器が提案
されている。この誘電体共振器は、GHz帯の高
い周波数を用いる装置のフイルタとして注目され
ており、従来の空胴共振器に比べて、1/2〜1/3に
小形化され、さらに、高性能で安定性が高いとい
う特徴をもつている。その用途としては、自動車
電話、通信衛星などに及んでいる。
第1図はこの発明が適用される高周波機器の一
例としての誘電体共振器の代表的な形状を示す斜
視図である。誘電体共振器の形状としては、その
他に、直方体状、円柱状のものがあるが、第1図
に示すような円筒状のものが、スプリアス特性が
優れているという理由からよく使われている。第
1図を参照して、円筒状の誘電体1の内周面、外
周面、および一端面にそれぞれ電極2,3および
4が連続して形成されることによつて、誘電体共
振器が得られる。なお、他端面5には電極は形成
されていない。
このような誘電体共振器において、Qは、誘電
体1自身のQと電極2,3および4自身のQによ
つて決定されるものであつて、次の式のように表
わすことができる。
1/Qo=1/Qd+1/Qe ここに、Qoは誘電体共振器のQ、Qdは誘電体
1のQ、Qeは電極2,3および4のQである。
上の式において、通常、Qdは、20000のオーダ
であり、Qeは1000のオーダである。このことか
ら、電極のQeが無視できないほど大きくQoの値
に影響することがわかる。この電極のQeは、電
極自身を構成する金属の導電率が大きく作用する
ことがわかつている。
従来、電極としては、銀が一般的に用いられて
いた。銀を用いる場合、銀の焼付けが適用されて
いた。そのため、銀粉末にガラスフリツト、有機
バインダ、および溶剤を混入し、ペースト状とす
る。このペーストを筆塗り等の手段で付着し、熱
処理によりガラスフリツトを溶融させて誘電体の
表面に銀が焼付けされる。しかしながら、このよ
うな方法では塗りむらが起こる。またガラスフリ
ツトの混入は、導電率を低下させ、本来、6.06×
105[1/Ω・cm]の導電率を有している銀であつ
ても、約80%のオーダで導電率が低下する。銅の
場合には、5.81×105[1/Ω・cm]の導電率を有
しているが、上述のようにガラスフリツトを含ん
だ銀の電極の導電率は、結局、高価な銀を使用し
ているにもかかわらず、銅より低くなつてしま
う。したがつて、上記式で表わされたQoを低下
させる。また、銀電極の場合、密着強度を得る目
的でガラスフリツトを用いているにもかかわら
ず、0.38Kg/mm2程度と低く、導電率の向上を狙つ
てガラスフリツトの量を少なくすることはできな
いのが現状である。
高価な銀に対して、銅を電極として用いる試み
もなされている。銅電極を形成する場合、通常、
無電解めつきが用いられる。しかしながら、この
無電解めつきによる銅電極は、このままでは導電
率が小さく、Qも低いという欠点があつた。ま
た、高温に放置したり、温中に放置したりすると
特性が劣化するため、耐候性に難点がある。さら
に密着強度も悪く、これに起因して、ヒートサイ
クル試験を行なつた後の共振周波数が大きく変化
するという欠点があつた。このヒートサイクル試
験の一例を挙げれば、−40℃に2時間保持し、そ
の後+80℃に温度を上げ、2時間保持することを
1サイクルとして、10サイクル繰返して行なう試
験である。このようなヒートサイクル試験で共振
周波数が大きく変化する原因としては、銅電極が
ヒートサイクル試験で誘電体との密着性が低下す
ることが考えられる。
さらに、ニツケルの無電解めつきによる電極も
考えられるが、ニツケルは、本来、導電率が低い
ため、この電極のQeが低く、誘電体共振器とし
てのQoも、銀電極のものに比べて1/2程度と低
く、実用上評価に値しない。
それゆえに、この発明の主たる目的は、銅が安
価でありかつ導電率も比較的優れていることに着
目し、この銅を用いて、前述したような欠点を解
消しつつ、高周波用誘電体セラミツク上に電極を
形成する方法を提供することである。
この発明は、要約すれば、高周波用誘電体セラ
ミツク上に無電解銅めつきによる銅皮膜を形成す
ることは従来と同様であるが、さらに、この銅皮
膜を窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気中で、
300゜〜900℃で熱処理することを特徴とするもの
である。このような熱処理によつて、無電解めつ
きによる銅皮膜は、純銅に近い状態に変化する。
したがつて、銅皮膜の誘電体に対する密着強度が
高くなり、かつ電極のQeが改善され、ひいては、
たとえば誘電体共振器のQoも改善されることに
なる。さらに、このようなQeのばらつきも小さ
くなることも確認されている。なお、熱処理を行
なう時間については、通常、約30分間程度に選ば
れる。そして、熱処理温度としては、500゜〜700
℃の範囲でより優れた結果をもたらす。
以下、この発明を実施したより具体的な実施例
について説明する。
まず、誘電体セラミツクとして、MgTiO3
CaTiO3系(MgTiO3…96モル%、CaTiO3…4モ
ル%)の誘電率20〜30(この誘電率の温度係数は
零)のものを用いた。この誘電体セラミツクを、
第1図に示すような形状のものとして、電極2,
3および4を形成するために、無電解銅めつきを
行なつた。この無電解銅めつきを行なう行程を、
より詳しく言えば、まず、脱脂を行ない、次に、
ホウフツ酸などでエツチングを行ない表面を荒
し、次に、塩化第1錫などで感受性化し、次に、
塩化パラジウムなどで活性化を行ない、そして、
硫酸銅―EDTA―ホルマリン、NaOHを含むめ
つき浴中で、無電解めつきを行なう。次に、洗
浄、乾燥を行ない、この発明の特徴となる熱処理
を、窒素雰囲気中で約30分間行なつた。熱処理温
度については、この発明の範囲を決定するため
に、第2図に示すような各条件について実施し
た。熱処理後、第1図に示すように、他端面5を
研磨してチユーニングを行ない、フイルタとなる
ように誘電体共振器を組立てた。
第2図はこの発明による熱処理の温度と共振器
のQoとの関係を示すグラフである。熱処理の施
されていない試料(25℃)については、Qoは761
であり、この発明の範囲内である300゜〜900℃で
は、それぞれ第2図中にかつこ書きで示したよう
に、それぞれQoが高められている。このデータ
から推測されることは、熱処理温度が300℃より
低い場合には、無電解めつきにより析出した銅の
付着が不充分で、900℃より高い場合には、銅が
誘電体セラミツク中に拡散して酸化されてしまう
ということである。また、熱処理温度が500゜〜
700℃である場合、より高いQoを示すことがわか
る。
この発明によつて得られた銅電極の密着強度を
測定すれば、1.25Kg/mm2と向上されていることが
わかつた。なお、熱処理を行なわないと密着強度
は0.5Kg/mm2であつた。また、Qoのばらつきを標
準偏差で示すと、この発明の場合2.1%であり、
従来の銀電極の10.0%に比べて小さくなつている
ことがわかつた。また、電極の膜厚は、1〜
10μm(化学分析法に基づく値であつて、純粋な銅
を分析するとする場合)が適当である。すなわ
ち、1μm未満であると、電極の抵抗値が高くな
り、逆に、10μmを越えると、厚みを厚くするの
みで経済的でなく、またQの低下が認められるよ
うになる。さらに、無電解めつきによると、必要
な面にむらなく銅皮膜を形成することができ、し
たがつて、第1図の誘電体1の内周面にある電極
2も問題なく形成することができるとともに、電
極形成のための工程において大量にめつき処理を
同時に行なうことができる。そして、この発明で
は、安価な銅を用いることができるので、材料コ
ストを下げ、しかも従来の銀の焼付けによる電極
に比べて、Qが向上される。
また、得られた共振器を相対温度95%、温度60
℃の条件で1000時間の高温耐湿試験を行なつた。
第2図はその試験結果を示したものであり、Qo
の変化はわずかである。一方、熱処理を行なわな
かつた従来例のものはQoが10%前後も変化して
おり、このことから、この発明の方法によつて耐
候性に優れた誘電体共振器が得られるといえる。
なお、この発明は、誘電体共振器に限らず、高
周波用回路基板、マイクロ波集積回路用素子など
にも等しく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が適用される高周波機器の一
例としての誘電体共振器の代表的な形状を示す斜
視図である。第2図はこの発明による熱処理の温
度と共振器のQoとの関係を示すグラフである。
第3図は高温耐湿試験時間とQoとの関係を示す
グラフである。 図において、1は誘電体、2,3,4は電極で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高周波用誘電体セラミツク上に無電解銅めつ
    きによる銅皮膜を形成し、 この銅皮膜を不活性雰囲気中において300゜〜
    900℃で熱処理して電極とする、高周波用誘電体
    セラミツク上に電極を形成する方法。 2 前記熱処理は、500゜〜700℃で行なわれる特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
JP57049309A 1982-03-26 1982-03-26 高周波用誘電体セラミツク上に電極を形成する方法 Granted JPS58166806A (ja)

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JP57049309A JPS58166806A (ja) 1982-03-26 1982-03-26 高周波用誘電体セラミツク上に電極を形成する方法
FR8304842A FR2523952B1 (fr) 1982-03-26 1983-03-24 Procede de formation d'une electrode sur une piece de ceramique dielectrique pour des applications en haute frequence
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