JP2000191367A - 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体線路 - Google Patents
高周波用誘電体磁器組成物および誘電体線路Info
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- JP2000191367A JP2000191367A JP10371172A JP37117298A JP2000191367A JP 2000191367 A JP2000191367 A JP 2000191367A JP 10371172 A JP10371172 A JP 10371172A JP 37117298 A JP37117298 A JP 37117298A JP 2000191367 A JP2000191367 A JP 2000191367A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比誘電率が４．５〜６で６０ＧＨｚでのＱ値が
１０００以上であり、しかも抗折強度を向上できる高周
波用誘電体磁器組成物、およびそれを用いた誘電体線路
を提供する。 【解決手段】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≦４
０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するも
のを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で０．１〜１
５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有するも
のである。
１０００以上であり、しかも抗折強度を向上できる高周
波用誘電体磁器組成物、およびそれを用いた誘電体線路
を提供する。 【解決手段】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≦４
０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するも
のを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で０．１〜１
５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有するも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波用誘電体磁
器組成物および誘電体線路に係わり、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、誘電体線路、誘電体アンテナ等の材料として
有用な高周波用誘電体磁器組成物、並びに一対の平行平
板導体の間に誘電体ストリップを介装した誘電体線路に
関するものである。
器組成物および誘電体線路に係わり、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、誘電体線路、誘電体アンテナ等の材料として
有用な高周波用誘電体磁器組成物、並びに一対の平行平
板導体の間に誘電体ストリップを介装した誘電体線路に
関するものである。
【０００２】
【従来技術】図１は従来の非放射性の誘電体線路の構成
を示す図である。図１の非放射性誘電体線路は、使用周
波数の波長λに対して、間隔がλ／２以下である一対の
平行平板導体１の間に直線状の誘電体ストリップ２を介
装して構成されている。
を示す図である。図１の非放射性誘電体線路は、使用周
波数の波長λに対して、間隔がλ／２以下である一対の
平行平板導体１の間に直線状の誘電体ストリップ２を介
装して構成されている。
【０００３】このような非放射性誘電体線路では、平行
平板導体１の間隔が使用周波数の波長λの１／２以下の
とき電磁波は遮断されて進入できないが、平行平板導体
１の間に誘電体ストリップ２を介装すると、その誘電体
ストリップ２に沿っては電磁波が伝搬でき、放射波は平
行平板導体１の遮断効果によって抑制される。
平板導体１の間隔が使用周波数の波長λの１／２以下の
とき電磁波は遮断されて進入できないが、平行平板導体
１の間に誘電体ストリップ２を介装すると、その誘電体
ストリップ２に沿っては電磁波が伝搬でき、放射波は平
行平板導体１の遮断効果によって抑制される。
【０００４】この非放射性誘電体線路の電磁波伝搬モー
ドとしてはＬＳＭモード、ＬＳＥモードの２種類がある
ことが知られているが、損失の小さいＬＳＭモードが一
般的に使用されている。
ドとしてはＬＳＭモード、ＬＳＥモードの２種類がある
ことが知られているが、損失の小さいＬＳＭモードが一
般的に使用されている。
【０００５】このような非放射性誘電体線路では、図２
に示すような曲線状の誘電体ストリップ２を使用するこ
とにより、電磁波を容易に曲げることができ、回路の小
型化や自由度の高い回路設計ができるという利点を持っ
ている。尚、図１および図２において、上側の平行平板
導体１は説明上一部を切り欠いて示している。
に示すような曲線状の誘電体ストリップ２を使用するこ
とにより、電磁波を容易に曲げることができ、回路の小
型化や自由度の高い回路設計ができるという利点を持っ
ている。尚、図１および図２において、上側の平行平板
導体１は説明上一部を切り欠いて示している。
【０００６】従来、非放射性誘電体線路の誘電体ストリ
ップの材料としては、加工の容易性などの理由で、テフ
ロン、ポリスチレンなど比誘電率２〜４の樹脂材料が使
われてきた。
ップの材料としては、加工の容易性などの理由で、テフ
ロン、ポリスチレンなど比誘電率２〜４の樹脂材料が使
われてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
テフロン、ポリスチレンなど比誘電率２〜４の誘電体を
用いた誘電体ストリップで非放射性誘電体線路を構成す
ると、曲線部での曲げ損失や、導波路の接合部での損失
が大きいという欠点を持っていた。このため、急峻な曲
線部を採用することができず、大型化するという問題が
あった。一方、ゆるやかな曲線部を採用した際も、その
曲がり半径を精密に制御する必要があった。
テフロン、ポリスチレンなど比誘電率２〜４の誘電体を
用いた誘電体ストリップで非放射性誘電体線路を構成す
ると、曲線部での曲げ損失や、導波路の接合部での損失
が大きいという欠点を持っていた。このため、急峻な曲
線部を採用することができず、大型化するという問題が
あった。一方、ゆるやかな曲線部を採用した際も、その
曲がり半径を精密に制御する必要があった。
【０００８】さらに、小さい曲げ損失で使用できる周波
数範囲が、例えば６０ＧＨｚ付近では１〜２ＧＨｚと十
分ではなかった。これは比誘電率が２〜４の誘電体を用
いて非放射性誘電体線路を構成した場合、図３のよう
に、上記のＬＳＭモードとＬＳＥモードの分散曲線が、
β／β0 ＝０のとき３ＧＨｚ程度と非常に近いため、Ｌ
ＳＭモードの電磁波の１部がＬＳＥモードに変換されて
しまうためであった。
数範囲が、例えば６０ＧＨｚ付近では１〜２ＧＨｚと十
分ではなかった。これは比誘電率が２〜４の誘電体を用
いて非放射性誘電体線路を構成した場合、図３のよう
に、上記のＬＳＭモードとＬＳＥモードの分散曲線が、
β／β0 ＝０のとき３ＧＨｚ程度と非常に近いため、Ｌ
ＳＭモードの電磁波の１部がＬＳＥモードに変換されて
しまうためであった。
【０００９】また、誘電体ストリップの材料としてアル
ミナなど比誘電率が１０程度のセラミックを用いたもの
も存在しているが、５０ＧＨｚ以上の高周波で使用する
ためには、誘電体ストリップの幅を非常に細くしなけれ
ばならず、加工、実装上現実的ではない。
ミナなど比誘電率が１０程度のセラミックを用いたもの
も存在しているが、５０ＧＨｚ以上の高周波で使用する
ためには、誘電体ストリップの幅を非常に細くしなけれ
ばならず、加工、実装上現実的ではない。
【００１０】さらに、使用周波数がより高周波となるた
め、誘電体ストリップの断面もより小さくなり、例え
ば、断面１ｍｍ×２ｍｍ程度で長さが１０ｍｍ程度の磁
器を線路となるように配置する必要があり、誘電体スト
リップを取り扱う上で折損するという問題があった。
め、誘電体ストリップの断面もより小さくなり、例え
ば、断面１ｍｍ×２ｍｍ程度で長さが１０ｍｍ程度の磁
器を線路となるように配置する必要があり、誘電体スト
リップを取り扱う上で折損するという問題があった。
【００１１】さらにまた、誘電体ストリップを一対の平
行平板導体で挟持する必要があるが、この平行平板導体
で誘電体ストリップを締めつける際に破損するという問
題があった。
行平板導体で挟持する必要があるが、この平行平板導体
で誘電体ストリップを締めつける際に破損するという問
題があった。
【００１２】本発明は、比誘電率が４．５〜６で６０Ｇ
ＨｚでのＱ値が１０００以上であり、しかも抗折強度を
向上できる高周波用誘電体磁器組成物を提供することを
目的とする。
ＨｚでのＱ値が１０００以上であり、しかも抗折強度を
向上できる高周波用誘電体磁器組成物を提供することを
目的とする。
【００１３】さらに本発明は、上記高周波用誘電体磁器
組成物を用いることにより、ＬＳＭモードの電磁波のＬ
ＳＥモードへの変換が少なく、従って小さい半径で、使
用周波数範囲が広い曲線部を作製でき、回路を小型化で
き、しかも加工が容易で自由度の高い高強度の非放射性
誘電体線路を提供することを目的とする。
組成物を用いることにより、ＬＳＭモードの電磁波のＬ
ＳＥモードへの変換が少なく、従って小さい半径で、使
用周波数範囲が広い曲線部を作製でき、回路を小型化で
き、しかも加工が容易で自由度の高い高強度の非放射性
誘電体線路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波用誘電体
磁器組成物は、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≦４
０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するも
のを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で０．１〜１
５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有するも
のである。ここで、希土類元素がＹｂであることが望ま
しい。
磁器組成物は、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≦４
０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するも
のを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で０．１〜１
５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有するも
のである。ここで、希土類元素がＹｂであることが望ま
しい。
【００１５】また、本発明の誘電体線路は、一対の平行
平板導体の間に誘電体ストリップを介装してなる誘電体
線路において、前記誘電体ストリップが上記高周波用誘
電体磁器組成物からなるものである。ここで、一対の平
行平板導体の間隔が、使用周波数の波長λの１／２以下
である非放射性誘電体線路であっても良い。
平板導体の間に誘電体ストリップを介装してなる誘電体
線路において、前記誘電体ストリップが上記高周波用誘
電体磁器組成物からなるものである。ここで、一対の平
行平板導体の間隔が、使用周波数の波長λの１／２以下
である非放射性誘電体線路であっても良い。
【００１６】
【作用】本発明の高周波用誘電体磁器組成物では、モル
比組成式がｘＭｇＯ・ｙＡｌ2Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 で表さ
れるものを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で０．
１〜１５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有
するので、比誘電率が４．５〜６、６０ＧＨｚにおける
Ｑ値が１０００以上の特性を得ることができるととも
に、ヤング率および抗折強度を向上することができる。
つまり、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有すること
により、誘電特性を劣化させることなく、磁器の剛性を
向上することができるのである。
比組成式がｘＭｇＯ・ｙＡｌ2Ｏ3 ・ｚＳｉＯ2 で表さ
れるものを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で０．
１〜１５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有
するので、比誘電率が４．５〜６、６０ＧＨｚにおける
Ｑ値が１０００以上の特性を得ることができるととも
に、ヤング率および抗折強度を向上することができる。
つまり、窒化ケイ素を０．１〜６０重量％含有すること
により、誘電特性を劣化させることなく、磁器の剛性を
向上することができるのである。
【００１７】また、上記した組成物を用いることによ
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。即ち、比誘電率が４．５〜６、測定周波数
６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上の低誘電率の特性を
得ることができるとともに、例えば、焼成温度幅が１０
℃程度であったものを１００℃程度まで向上することが
でき、製造を容易にし、量産性を向上することができ
る。
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。即ち、比誘電率が４．５〜６、測定周波数
６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上の低誘電率の特性を
得ることができるとともに、例えば、焼成温度幅が１０
℃程度であったものを１００℃程度まで向上することが
でき、製造を容易にし、量産性を向上することができ
る。
【００１８】また、このような低誘電率、高Ｑ値、高強
度の高周波用誘電体磁器組成物を、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。
度の高周波用誘電体磁器組成物を、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。
【００１９】さらに、本発明の非放射性誘電体線路は、
誘電体ストリップを、上記高周波用磁器誘電体組成物に
より構成したので、比誘電率が、テフロンなどの樹脂材
料よりも高く、アルミナよりも低い、４．５〜６程度と
なり、ＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換を
少なくすることができる。
誘電体ストリップを、上記高周波用磁器誘電体組成物に
より構成したので、比誘電率が、テフロンなどの樹脂材
料よりも高く、アルミナよりも低い、４．５〜６程度と
なり、ＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換を
少なくすることができる。
【００２０】また、使用周波数（６０ＧＨｚ）でのＱ値
が１０００以上の上記高周波用磁器組成物を用いること
により、伝送損失が少なく、かつ安価で高精度に誘電体
ストリップを作製することができる。
が１０００以上の上記高周波用磁器組成物を用いること
により、伝送損失が少なく、かつ安価で高精度に誘電体
ストリップを作製することができる。
【００２１】さらに、誘電体ストリップの比誘電率がテ
フロンなどの樹脂材料と比して高いので、これらの樹脂
材料を用いて、例えば、誘電体ストリップの支持用治具
や回路基板などを作製し、誘電体ストリップ近傍に配置
しても、その影響を受けにくくなる。このようにして、
より自由度が高く、小型で安価な非放射性誘電体線路を
構成することができる。
フロンなどの樹脂材料と比して高いので、これらの樹脂
材料を用いて、例えば、誘電体ストリップの支持用治具
や回路基板などを作製し、誘電体ストリップ近傍に配置
しても、その影響を受けにくくなる。このようにして、
より自由度が高く、小型で安価な非放射性誘電体線路を
構成することができる。
【００２２】そして、誘電体ストリップの強度が向上す
るため、誘電体ストリップの取扱上における折損や、平
行平板導体により挟持する際における破損を防止するこ
とができ、製造が容易となり、より量産性を向上でき
る。
るため、誘電体ストリップの取扱上における折損や、平
行平板導体により挟持する際における破損を防止するこ
とができ、製造が容易となり、より量産性を向上でき
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の高周波用誘電体磁器組成
物は、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≦８
０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するものを主成分とす
る。
物は、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≦８
０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するものを主成分とす
る。
【００２４】高周波用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としたのは、
ｘが１０よりも小さい場合は良好な焼結体が得られず、
Ｑ値が低くなり、また４０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値を向上す
るという点から１５〜３５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としたのは、
ｘが１０よりも小さい場合は良好な焼結体が得られず、
Ｑ値が低くなり、また４０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値を向上す
るという点から１５〜３５が望ましい。
【００２５】また、Ａｌ2 Ｏ3 のモル百分率を示すｙを
１０〜４０としたのは、ｙが１０よりも小さい場合は良
好な焼結体が得られず、Ｑ値が低くなり、また４０を越
えると比誘電率が高くなるからである。特にＡｌ2 Ｏ3
量を示すｙは、Ｑ値を向上するという点から１７〜３５
が望ましい。
１０〜４０としたのは、ｙが１０よりも小さい場合は良
好な焼結体が得られず、Ｑ値が低くなり、また４０を越
えると比誘電率が高くなるからである。特にＡｌ2 Ｏ3
量を示すｙは、Ｑ値を向上するという点から１７〜３５
が望ましい。
【００２６】ＳｉＯ2 のモル百分率を示すｚを２０〜８
０としたのはｚが２０よりも小さい場合は比誘電率が高
くなり、８０を越えると良好な焼結体が得られずＱ値が
低くなる。特にＳｉＯ2 量を示すｚは、Ｑ値を向上する
という点から３０〜６５が望ましい。
０としたのはｚが２０よりも小さい場合は比誘電率が高
くなり、８０を越えると良好な焼結体が得られずＱ値が
低くなる。特にＳｉＯ2 量を示すｚは、Ｑ値を向上する
という点から３０〜６５が望ましい。
【００２７】本発明によれば、希土類元素を酸化物換算
で０．１〜１５重量％含有したのは、希土類元素の含有
量が酸化物換算で０．１重量％より少ない場合は緻密化
焼成温度は広くならず、１５重量％より多い場合は誘電
損失が大きくなり、Ｑ値が低くなるためである。希土類
元素の含有量を増加させるほど緻密化焼成温度は広くな
るが、一方比誘電率が増加し、またＱ値が低下していく
ため、これらの特性と緻密化焼成温度とのかねあいで含
有量を決定することが望ましい。
で０．１〜１５重量％含有したのは、希土類元素の含有
量が酸化物換算で０．１重量％より少ない場合は緻密化
焼成温度は広くならず、１５重量％より多い場合は誘電
損失が大きくなり、Ｑ値が低くなるためである。希土類
元素の含有量を増加させるほど緻密化焼成温度は広くな
るが、一方比誘電率が増加し、またＱ値が低下していく
ため、これらの特性と緻密化焼成温度とのかねあいで含
有量を決定することが望ましい。
【００２８】希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕがあるが、このう
ち、Ｑ値を低下させずに低温焼成化できるという点か
ら、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが良
く、特にはＹｂが望ましい。
ｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕがあるが、このう
ち、Ｑ値を低下させずに低温焼成化できるという点か
ら、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが良
く、特にはＹｂが望ましい。
【００２９】また、本発明によれば、窒化ケイ素を０．
１〜６０重量％含有したのは、窒化ケイ素の含有量が
０．１重量％より少ない場合はヤング率、坑折強度の添
加効果がなく、６０重量％より多い場合は比誘電率が６
より大きくなるためである。窒化ケイ素の含有量を増加
させるほどヤング率、坑折強度は大きくなるが、一方比
誘電率が増加していくため、これらの特性とのかねあい
で含有量を決定することが望ましい。
１〜６０重量％含有したのは、窒化ケイ素の含有量が
０．１重量％より少ない場合はヤング率、坑折強度の添
加効果がなく、６０重量％より多い場合は比誘電率が６
より大きくなるためである。窒化ケイ素の含有量を増加
させるほどヤング率、坑折強度は大きくなるが、一方比
誘電率が増加していくため、これらの特性とのかねあい
で含有量を決定することが望ましい。
【００３０】また、本発明の高周波用誘電体磁器組成物
は、主相はコージェライトであり、他に結晶相として、
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、フォルステライト、クリストバライト、
トリジマイト、サファリン、クオーツ、Ｓｉ3 Ｎ4 、シ
リコンオキシナイトライド等が析出し、さらに、希土類
元素と主成分元素との酸化化合物、例えば、ＲＥ2 Ｓｉ
2 Ｏ7 （ＲＥは希土類元素）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。
は、主相はコージェライトであり、他に結晶相として、
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、フォルステライト、クリストバライト、
トリジマイト、サファリン、クオーツ、Ｓｉ3 Ｎ4 、シ
リコンオキシナイトライド等が析出し、さらに、希土類
元素と主成分元素との酸化化合物、例えば、ＲＥ2 Ｓｉ
2 Ｏ7 （ＲＥは希土類元素）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。
【００３１】本発明の非放射性誘電体線路は、図１で示
したように、使用周波数の波長λに対して、間隔がλ／
２以下である一対の平行平板導体１の間に誘電体ストリ
ップ２を介装して構成されている。尚、平行平板導体の
間隔がλ／２よりも大きい場合であっても良い。
したように、使用周波数の波長λに対して、間隔がλ／
２以下である一対の平行平板導体１の間に誘電体ストリ
ップ２を介装して構成されている。尚、平行平板導体の
間隔がλ／２よりも大きい場合であっても良い。
【００３２】誘電体ストリップとして、上記高周波用誘
電体磁器組成物を用いる。この高周波用誘電体磁器組成
物は、上記したように、比誘電率が４．５〜６である。
このような比誘電率を有する高周波用誘電体磁器組成物
を用いたのは、比誘電率が４．５より低いと、上記した
ようなＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換が
大きくなるからであり、比誘電率が６よりも大きくなる
と、５０ＧＨｚ以上の周波数で使用する際、誘電体スト
リップの幅を細くしなければならず、加工精度や強度の
点で問題が生じるからである。
電体磁器組成物を用いる。この高周波用誘電体磁器組成
物は、上記したように、比誘電率が４．５〜６である。
このような比誘電率を有する高周波用誘電体磁器組成物
を用いたのは、比誘電率が４．５より低いと、上記した
ようなＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換が
大きくなるからであり、比誘電率が６よりも大きくなる
と、５０ＧＨｚ以上の周波数で使用する際、誘電体スト
リップの幅を細くしなければならず、加工精度や強度の
点で問題が生じるからである。
【００３３】また、誘電体ストリップとしては、周波数
６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上が望ましいが、これ
は、近年におけるマイクロ波、ミリ波帯で使用される伝
送線路として十分対応することができる低損失性を有す
るからである。
６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上が望ましいが、これ
は、近年におけるマイクロ波、ミリ波帯で使用される伝
送線路として十分対応することができる低損失性を有す
るからである。
【００３４】尚、本発明の高周波用誘電体磁器組成物
を、基板上に支持部材を介して誘電体磁器を固定した誘
電体共振器の、前記支持部材および／または基板に用い
ても良い。
を、基板上に支持部材を介して誘電体磁器を固定した誘
電体共振器の、前記支持部材および／または基板に用い
ても良い。
【００３５】本発明の高周波用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、ＳｉＯ2 粉末、Ｙｂ2 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、粉砕す
る。得られた粉末にＳｉ3 Ｎ4 粉末を所定の割合で秤量
混合し、適量のバインダを加えて成形し、この成形体を
窒素中１２００〜１４５０℃で焼成することにより得ら
れる。
料粉末として、例えば、ＭｇＣＯ3粉末、Ａｌ2 Ｏ3 粉
末、ＳｉＯ2 粉末、Ｙｂ2 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、粉砕す
る。得られた粉末にＳｉ3 Ｎ4 粉末を所定の割合で秤量
混合し、適量のバインダを加えて成形し、この成形体を
窒素中１２００〜１４５０℃で焼成することにより得ら
れる。
【００３６】尚、本発明の高周波用誘電体磁器組成物
は、金属元素としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、希土類元素、Ｎ
等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、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、高強
度の磁器を得ることができる。
は、金属元素としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、希土類元素、Ｎ
等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、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、高強
度の磁器を得ることができる。
【００３７】また、本発明の高周波用誘電体磁器組成物
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。
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。
【００３８】
【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％の希土類元素酸化物粉末を用い、
これらを焼結体が表１、２に示す組成となるように秤量
し、１５時間湿式混合した後、乾燥し、この混合物を１
２００℃２時間仮焼した後粉砕した。
度９９．７％のＡｌ2 Ｏ3 、純度９９．４％のＳｉＯ2
粉末、純度９９．９％の希土類元素酸化物粉末を用い、
これらを焼結体が表１、２に示す組成となるように秤量
し、１５時間湿式混合した後、乾燥し、この混合物を１
２００℃２時間仮焼した後粉砕した。
【００３９】得られた粉末に純度９９％の窒化ケイ素粉
末を焼結体が表１、２に示す組成と成るように秤量し、
１５時間湿式混合した後、乾燥し、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
成形体を窒素雰囲気中２時間１２００〜１４５０℃の温
度で焼成して、直径５ｍｍ厚さ２．２５ｍｍに研磨し、
試料を得た。
末を焼結体が表１、２に示す組成と成るように秤量し、
１５時間湿式混合した後、乾燥し、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
成形体を窒素雰囲気中２時間１２００〜１４５０℃の温
度で焼成して、直径５ｍｍ厚さ２．２５ｍｍに研磨し、
試料を得た。
【００４０】この試料を用いて誘電体円柱共振器法にて
周波数約６０ＧＨｚにおいて比誘電率およびＱ値を測定
した。さらに、室温でのヤング率を測定し、抗折強度を
ＪＩＳＲ１６０１に基づき４点曲げ抗折強度試験により
求めた。
周波数約６０ＧＨｚにおいて比誘電率およびＱ値を測定
した。さらに、室温でのヤング率を測定し、抗折強度を
ＪＩＳＲ１６０１に基づき４点曲げ抗折強度試験により
求めた。
【００４１】また、セラミック板からの削り出しで半径
３．９ｍｍの９０°の曲線部を有する誘電体ストリップ
を作製し、これらの誘電体ストリップと、平行平板導体
として表面を鏡面加工した銅板を用いて図２に示すよう
な非放射性誘電体線路を形成し、比誘電率と誘電体スト
リップの形状により決定されるＬＳＭモードとＬＳＥモ
ードの分散特性において２つのモードの分散曲線がβ／
β0 ＝０でどの程度離れているかについて求めた（βは
誘電体ストリップ中での伝搬定数、β0 は真空中での伝
搬定数）。その結果も表１、２に記載する。
３．９ｍｍの９０°の曲線部を有する誘電体ストリップ
を作製し、これらの誘電体ストリップと、平行平板導体
として表面を鏡面加工した銅板を用いて図２に示すよう
な非放射性誘電体線路を形成し、比誘電率と誘電体スト
リップの形状により決定されるＬＳＭモードとＬＳＥモ
ードの分散特性において２つのモードの分散曲線がβ／
β0 ＝０でどの程度離れているかについて求めた（βは
誘電体ストリップ中での伝搬定数、β0 は真空中での伝
搬定数）。その結果も表１、２に記載する。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】表１、２によれば、本発明に係る高周波用
誘電体磁器組成物は、比誘電率が４．５〜６、測定周波
数６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上と高く、さらに、
ＬＳＭモードとＬＳＥモードの分散特性において、２つ
のモードの分散曲線がβ／β0 ＝０で１３ＧＨｚ以上離
れていることが判る。
誘電体磁器組成物は、比誘電率が４．５〜６、測定周波
数６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上と高く、さらに、
ＬＳＭモードとＬＳＥモードの分散特性において、２つ
のモードの分散曲線がβ／β0 ＝０で１３ＧＨｚ以上離
れていることが判る。
【００４５】さらに、Ｓｉ3 Ｎ4 が増加するにつれてヤ
ング率および抗折強度が向上していくことが判る。
ング率および抗折強度が向上していくことが判る。
【００４６】表１の試料Ｎo.８〜１４について、Ｙｂ含
有量に対する焼成温度範囲を表３に記載した。
有量に対する焼成温度範囲を表３に記載した。
【００４７】
【表３】
【００４８】この表３によると、焼成温度の範囲もＹｂ
含有量が増加するに従って拡大していることが判る。
含有量が増加するに従って拡大していることが判る。
【００４９】
【発明の効果】本発明の高周波用誘電体磁器組成物で
は、モル比組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ2Ｏ3 ・ｚＳｉＯ
2 で示される特定の主成分と、希土類元素を酸化物換算
で０．１〜１５重量％含有し、窒化ケイ素を０．１〜６
０重量％含有するので、焼成温度範囲が広く、４．５〜
６の低い比誘電率を有し、６０ＧＨｚでのＱ値が１００
０以上の高いＱ値を有し、しかも、高強度、高ヤング率
となる。
は、モル比組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ2Ｏ3 ・ｚＳｉＯ
2 で示される特定の主成分と、希土類元素を酸化物換算
で０．１〜１５重量％含有し、窒化ケイ素を０．１〜６
０重量％含有するので、焼成温度範囲が広く、４．５〜
６の低い比誘電率を有し、６０ＧＨｚでのＱ値が１００
０以上の高いＱ値を有し、しかも、高強度、高ヤング率
となる。
【００５０】このような高周波用誘電体磁器組成物を、
誘電体線路の誘電体ストリップに用いることにより、Ｌ
ＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換を少なくす
ることができ、急峻な曲線部やその他の部品を小型化で
きる。また、伝送損失が少なく、かつ安価で高精度な誘
電体ストリップを用いた非放射性誘電体線路を作製する
ことができる。さらに、例えば、樹脂材料で誘電体スト
リップの支持用治具や回路基板などを作製し、誘電体ス
トリップ近傍に配置しても、その影響を受けにくくな
る。そして、誘電体ストリップが高強度となるので、誘
電体線路の製造工程中における破損を防止することがで
きる。
誘電体線路の誘電体ストリップに用いることにより、Ｌ
ＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換を少なくす
ることができ、急峻な曲線部やその他の部品を小型化で
きる。また、伝送損失が少なく、かつ安価で高精度な誘
電体ストリップを用いた非放射性誘電体線路を作製する
ことができる。さらに、例えば、樹脂材料で誘電体スト
リップの支持用治具や回路基板などを作製し、誘電体ス
トリップ近傍に配置しても、その影響を受けにくくな
る。そして、誘電体ストリップが高強度となるので、誘
電体線路の製造工程中における破損を防止することがで
きる。
【図１】一般的な非放射性誘電体線路の構成を示す斜視
図である。
図である。
【図２】一般的な非放射性誘電体線路の曲線部の構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】比誘電率２．１の誘電体を誘電体ストリップと
した非放射性誘電体線路の分散関係を表す図である。
した非放射性誘電体線路の分散関係を表す図である。
１・・・平行平板導体 ２・・・誘電体ストリップ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA11 AA36 AA37 AA52 BA09 BA20 5G303 AA02 AA05 AA10 AB06 AB08 AB12 BA12 CA01 CB01 CB08 CB15 CB17 CB19 CB22 CB26 CB30 CB41 CB43 5J006 HC03 HC07 HC11 LA02 LA18 NA10
Claims (4)
- 【請求項１】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 を満足するものを主成分とし、希土類元素を酸化物換算
で０．１〜１５重量％、窒化ケイ素を０．１〜６０重量
％含有することを特徴とする高周波用誘電体磁器組成
物。 - 【請求項２】希土類元素がＹｂであることを特徴とする
請求項１記載の高周波用誘電体磁器組成物。 - 【請求項３】一対の平行平板導体の間に誘電体ストリッ
プを介装してなる誘電体線路において、前記誘電体スト
リップが請求項１または２記載の高周波用誘電体磁器組
成物からなることを特徴とする誘電体線路。 - 【請求項４】一対の平行平板導体の間隔が、使用周波数
の波長λの１／２以下であることを特徴とする請求項３
記載の誘電体線路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10371172A JP2000191367A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体線路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10371172A JP2000191367A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体線路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000191367A true JP2000191367A (ja) | 2000-07-11 |
Family
ID=18498270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10371172A Pending JP2000191367A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体線路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000191367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044829A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-28 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体セラミック組成物およびセラミック基板 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP10371172A patent/JP2000191367A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044829A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-28 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体セラミック組成物およびセラミック基板 |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050802 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051227 |