JP2006344407A - Composite dielectric material, prepreg using the same, metal foil painted object, molded compact, composite dielectric base board, multi-layered base board, and manufacturing method of composite dielectric material - Google Patents

Composite dielectric material, prepreg using the same, metal foil painted object, molded compact, composite dielectric base board, multi-layered base board, and manufacturing method of composite dielectric material Download PDF

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功 金田
Seirai Kuruma
声雷 車
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite dielectric material realizing high relative dielectric constant εr, having high Q-value, having the relative dielectric constant with small temperature changing rate. <P>SOLUTION: The composite dielectric material contains dielectric ceramics and organic polymeric material. The dielectric ceramics contains powder of oxide having a composition expressed by general formula: (M, Li, Bi, RE)<SB>x</SB>TiO<SB>3</SB>, (wherein, M denotes at least one kind selected from Ba, Sr, and Ca; RE denotes at least one kind selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y, Yb, and Dy; and 0.9≤x≤1.05). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体セラミックスと有機高分子材料とを複合化した複合誘電体材料に関する。また、係る複合誘電体材料を用い回路基板材料に適したプリプレグ、金属箔塗工物、成形体、複合誘電体基板、及び多層基板に関する。さらには、係る複合誘電体材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a composite dielectric material in which a dielectric ceramic and an organic polymer material are combined. Further, the present invention relates to a prepreg suitable for a circuit board material using such a composite dielectric material, a metal foil coated product, a molded product, a composite dielectric substrate, and a multilayer substrate. Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing such a composite dielectric material.

例えば、情報通信分野においては、使用周波数帯域が高周波数に移行する傾向にあり、衛星放送や衛星通信、携帯電話や自動車電話等の移動体通信では、ギガヘルツ(GHz)帯の高周波が使用されている。   For example, in the information communication field, the use frequency band tends to shift to a high frequency, and high frequency in the gigahertz (GHz) band is used in mobile communication such as satellite broadcasting, satellite communication, mobile phone and car phone. Yes.

前述のような高周波帯域で使用される機器に搭載される回路基板や電子部品等では、使用する誘電体材料は、Qが高く高周波伝送特性に優れた低損失材料であることが必要である。さらに、回路基板や電子部品の高性能化や小型化を図るためには、使用周波数帯域において高比誘電率εrを有する誘電体材料が必要である。特に小型化の点については、誘電体材料中の電磁波の波長が1/√εrによって短縮されるという原理に基づくものであり、比誘電率εrの大きい誘電体材料ほど回路基板や電子部品の小型化が可能である。また、コンデンサ機能を持たせた基板の要求もあることから、そのような誘電体材料を用いた高誘電率基板も必要とされている。   In circuit boards and electronic components mounted on devices used in the high frequency band as described above, the dielectric material to be used needs to be a low loss material having high Q and excellent high frequency transmission characteristics. Furthermore, in order to achieve high performance and miniaturization of circuit boards and electronic components, a dielectric material having a high relative dielectric constant εr in the used frequency band is required. In particular, the point of miniaturization is based on the principle that the wavelength of the electromagnetic wave in the dielectric material is shortened by 1 / √εr, and the smaller the dielectric material having a higher relative dielectric constant εr, the smaller the circuit board or electronic component. Is possible. In addition, since there is a demand for a substrate having a capacitor function, a high dielectric constant substrate using such a dielectric material is also required.

誘電体材料としては、無機材料である誘電体セラミックスが広く用いられており、必要な特性に応じて様々な組成を有する誘電体セラミックスが開発されている。ただし、前記誘電体セラミックスを回路基板や電子部品に用いる場合、バルク焼結体の形態で用いるのが一般的であり、高温での焼成が必要なことから、適用範囲が制約されるという問題がある。また、高温での焼成工程で生ずる収縮や変形、さらには例えば内部導体の酸化による特性劣化等も問題になる。   Dielectric ceramics, which are inorganic materials, are widely used as dielectric materials, and dielectric ceramics having various compositions according to required characteristics have been developed. However, when the dielectric ceramic is used for a circuit board or an electronic component, it is generally used in the form of a bulk sintered body, and since firing at a high temperature is necessary, there is a problem that the application range is restricted. is there. In addition, shrinkage and deformation that occur in the baking process at high temperatures, and further deterioration of characteristics due to oxidation of the internal conductor, for example, become a problem.

このような状況から、誘電体セラミックス粉末と有機高分子材料とを組み合わせた複合誘電体材料が提案されている(例えば、特許文献1や特許文献2等を参照)。複合誘電体材料は、高温での焼成が不要であることから、広範な用途に使用可能であり、バルク焼結体の製造工程の一つにある焼成工程において収縮や変形、内部導体の特性劣化の問題もない。また、有機高分子材料を含有することから形状加工性の自由度が増し、軽量で、誘電体セラミックス粉末の配合割合により比誘電率εr等を任意に変えることができる等の利点を有する。   Under such circumstances, a composite dielectric material in which a dielectric ceramic powder and an organic polymer material are combined has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). Since composite dielectric materials do not require firing at high temperatures, they can be used in a wide range of applications. Shrinkage and deformation during the firing process, one of the manufacturing processes for bulk sintered bodies, and deterioration of internal conductor properties There is no problem. In addition, since the organic polymer material is contained, the degree of freedom of shape workability is increased, the weight is light, and the relative permittivity εr and the like can be arbitrarily changed depending on the blending ratio of the dielectric ceramic powder.

例えば、特許文献1記載の発明には、樹脂(ポリビニルベンジルエーテル化合物)中にBaTiO系等のセラミックスを分散した複合誘電体が開示されている。特許文献1記載の発明においては、セラミックスの含有量を30体積%以上とすることで、10MHz以上の高周波数帯域で比誘電率10以上が実現されている。 For example, the invention described in Patent Document 1 discloses a composite dielectric in which a ceramic such as a BaTiO 3 system is dispersed in a resin (polyvinyl benzyl ether compound). In the invention described in Patent Document 1, a relative dielectric constant of 10 or more is realized in a high frequency band of 10 MHz or more by setting the ceramic content to 30% by volume or more.

一方、特許文献2は、誘電体起電流型アンテナ用複合材料に関するものであり、比誘電率の温度変化特性が正の誘電体セラミックスと、比誘電率の温度変化特性が負の誘電体セラミックスと、高分子材料とを、全体の比誘電率の温度変化が±50ppm/℃以下となるように混合した誘電体起電流型アンテナ用複合材料が開示されている。
特開2001−181027号公報 特開平4−161461号公報
On the other hand, Patent Document 2 relates to a composite material for a dielectric electromotive force antenna, and a dielectric ceramic having a positive relative dielectric constant temperature change characteristic and a dielectric ceramic having a negative relative dielectric constant temperature change characteristic. In addition, a composite material for a dielectric electromotive force antenna is disclosed in which a polymer material is mixed so that the temperature change of the relative dielectric constant is ± 50 ppm / ° C. or less.
JP 2001-181027 A JP-A-4-161461

ところで、複合誘電体材料に要求される特性としては、比誘電率εrが高いことの他、損失の指標となるQ値が高いこと、温度係数が小さいこと等を挙げることができる。そして、回路基板や電子部品のさらなる高性能化を実現するためには、用いる複合誘電体材料は、これらの特性のいずれもが基準を満たすことが必要になる。   By the way, as characteristics required for the composite dielectric material, in addition to a high relative dielectric constant εr, a high Q value as an index of loss, a low temperature coefficient, and the like can be mentioned. And in order to implement | achieve the further performance improvement of a circuit board or an electronic component, it is necessary for the composite dielectric material to be used to satisfy | fill all these characteristics.

このような観点から見たときに、例えば高い比誘電率εrを実現しながら高いQ値を得、さらには比誘電率εrの温度係数τεの絶対値を小さくすることは困難であり、いずれかの特性を犠牲にせざるを得ないのが実情である。例えば、特許文献1記載の発明では、ある程度の比誘電率εrは得られているが、Q値及び温度係数τεについては検討されていない。特許文献2記載の発明では、温度係数が重視されており、比誘電率εrについては、いずれの試料でも10以下である。Q値についても検討されていない。例えばアンテナ等の利得が重要なものには、高いQを有する低損失な誘電体材料が必要とされており、その改善が望まれる。   From this point of view, for example, it is difficult to obtain a high Q value while realizing a high relative dielectric constant εr, and further to reduce the absolute value of the temperature coefficient τε of the relative dielectric constant εr. The fact is that the characteristics of this must be sacrificed. For example, in the invention described in Patent Document 1, a certain degree of relative permittivity εr is obtained, but the Q value and the temperature coefficient τε are not studied. In the invention described in Patent Document 2, the temperature coefficient is emphasized, and the relative dielectric constant εr is 10 or less in any sample. The Q value has not been studied. For example, a low-loss dielectric material having a high Q is required for an antenna or the like where gain is important, and improvement thereof is desired.

本発明は、前述の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、高い比誘電率εrを実現し、高いQ値を有するとともに、比誘電率の温度変化率の小さな複合誘電体材料を提供することを目的とする。また、本発明は、前記複合誘電体材料の特性向上を利用して、例えば回路基板に使用した場合にこれを高性能化することが可能なプリプレグ、金属箔塗工物、成形体、複合誘電体基板、多層基板を提供することを目的とする。さらに、本発明は、優れた流動性を示し、例えば回路基板等の製造が容易な複合誘電体材料の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of the above circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a composite dielectric material that realizes a high relative dielectric constant εr, has a high Q value, and has a small temperature change rate of the relative dielectric constant. In addition, the present invention utilizes the improvement in characteristics of the composite dielectric material, for example, a prepreg, a metal foil coated product, a molded body, and a composite dielectric that can improve performance when used for a circuit board, for example. An object is to provide a body substrate and a multilayer substrate. Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for producing a composite dielectric material that exhibits excellent fluidity and is easy to produce, for example, a circuit board.

本発明者らは、前述の課題を解決するために長期に亘り鋭意研究を行った結果、チタン酸塩において、いわゆるAサイトにLiと希土類元素を同時に含有させることで正の温度特性τεを持たせることができることに着目し、BaTiO、SrTiO、CaTiO、Li1/2RE1/2TiO(REは希土類元素)等のチタン酸塩を適正な割合で固溶させることで、基本的に単相のペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体からなり、誘電率、Q特性、温度特性の各特性についてバランス良く良好な値を示す酸化物を開発した。さらなる研究の結果、この系において希土類元素REにイオン半径の最も大きいLaを使った場合に最も特性が良いが、Laの替りにイオン半径がLaに近いBiを使った場合、さらに高い比誘電率εとQ特性、温度特性の各特性を持つ材料が得られるとの知見を得た。そしてさらに検討を進めた結果、この材料を複合誘電体材料において有機高分子材料と組み合わせる誘電体セラミックスとして用いることで、誘電率、Q特性、温度特性の各特性について、バランス良く良好な値を示す複合誘電体材料が得られるとの知見を得、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies over a long period of time in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have a positive temperature characteristic τε by allowing Li and rare earth elements to be contained simultaneously in so-called A sites in titanate. Focusing on the fact that the titanate such as BaTiO 3 , SrTiO 3 , CaTiO 3 , Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 (RE is a rare earth element) is dissolved in an appropriate ratio, the basic In particular, we have developed an oxide that consists of an oxide dielectric having a single-phase perovskite structure and exhibits good values in a well-balanced manner for each of the dielectric constant, Q characteristic, and temperature characteristic. As a result of further research, this system has the best characteristics when using La, which has the largest ionic radius, as the rare earth element RE. However, when Bi, which has an ionic radius close to La, is used instead of La, the dielectric constant is even higher. The inventor has obtained knowledge that materials having ε, Q characteristics, and temperature characteristics can be obtained. As a result of further investigation, this material is used as a dielectric ceramic in combination with an organic polymer material in a composite dielectric material, so that the dielectric constant, the Q characteristic, and the temperature characteristic exhibit good values with good balance. The knowledge that a composite dielectric material can be obtained has been obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る複合誘電体材料は、誘電体セラミックスと有機高分子材料とを含有する複合誘電体材料であって、前記誘電体セラミックスとして、一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を含有することを特徴とする。 That is, the composite dielectric material according to the present invention is a composite dielectric material containing a dielectric ceramic and an organic polymer material, and the dielectric ceramic is represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x. TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y, Yb, and Dy. 0.9 ≦ x ≦ 1.05)), and an oxide powder having a composition represented by:

複合誘電体材料における誘電体セラミックスとして用いられる酸化物粉末は、Li1/2Bi1/2TiO、Li1/2RE1/2TiO(REは希土類元素)を含有することで、比誘電率εrの温度特性τεがフラットになる。また、式中Mとして例えばBa、Sr、Ca等を含むことで、高い比誘電率εrを示す。また、これら高い比誘電率εrをもたらすBa、Sr、Caのうち、特に、Caは高いQf値を持ち、BaやSrは、Caを越える高い比誘電率εrを持つ。したがって、例えばCaに対して、SrやBaを配合すること等により、高いQ特性と高い比誘電率εrを兼ね備えた酸化物粉末が実現される。 The oxide powder used as the dielectric ceramic in the composite dielectric material contains Li 1/2 Bi 1/2 TiO 3 , Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 (RE is a rare earth element). The temperature characteristic τε of the dielectric constant εr becomes flat. Further, by including, for example, Ba, Sr, Ca, etc. as M in the formula, a high relative dielectric constant εr is shown. Of these Ba, Sr, and Ca that cause the high relative dielectric constant εr, in particular, Ca has a high Qf value, and Ba and Sr have a high relative dielectric constant εr that exceeds Ca. Therefore, for example, by blending Sr or Ba with Ca, an oxide powder having both high Q characteristics and high relative dielectric constant εr is realized.

本発明では、以上のように比誘電率εr、温度特性τε及びQ特性のバランスのよい酸化物粉末を誘電体セラミックスとして用いる。前記酸化物粉末を有機高分子材料と複合化することで、例えば、比誘電率εrやQ特性が高く、比誘電率εrの温度特性τεが小さな複合誘電体材料が実現される。   In the present invention, as described above, oxide powder having a good balance of relative dielectric constant εr, temperature characteristic τε and Q characteristic is used as the dielectric ceramic. By compounding the oxide powder with an organic polymer material, for example, a composite dielectric material having a high relative dielectric constant εr and Q characteristic and a small temperature characteristic τε of relative dielectric constant εr is realized.

また、本発明に係る複合誘電体材料の製造方法は、原料組成物を所定の焼成温度で保持して焼成物を得る焼成工程と、前記焼成物を気流式粉砕機を用いて粉砕する粉砕工程とを経て一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を作製し、前記酸化物粉末を含む誘電体セラミックスと有機高分子材料とを混合することを特徴とする。 In addition, the method for producing a composite dielectric material according to the present invention includes a firing step for obtaining a fired product by holding the raw material composition at a predetermined firing temperature, and a grinding step for grinding the fired product using an airflow pulverizer. And general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y) , Yb, Dy, and 0.9 ≦ x ≦ 1.05), and a dielectric including the oxide powder is prepared. It is characterized by mixing a body ceramic and an organic polymer material.

誘電体セラミックスを作製するための粉砕の際、気流式粉砕機を用いることで、他の粉砕機を用いる場合に比べ極めて微細な粉末の発生が抑制され、極微細な粉末の含有量の少ない酸化物粉末が得られる。このような酸化物粉末を誘電体セラミックスとして用いると、有機高分子材料と混合した混合物において良好な流動性が発揮され、例えば回路基板の製造が容易となる。   Oxidation with a very fine powder content is suppressed by using an air-flow type pulverizer to produce dielectric ceramics, which suppresses the generation of extremely fine powder compared to other pulverizers. A product powder is obtained. When such an oxide powder is used as a dielectric ceramic, good fluidity is exhibited in a mixture mixed with an organic polymer material, and for example, manufacture of a circuit board is facilitated.

本発明によれば、一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を誘電体セラミックスとして用いることで、例えば、10以上の高い比誘電率εrを有し、200を超える高いQ値を有し、さらには比誘電率εrの温度変化率が±250ppm以内のような、優れた誘電特性を示す複合誘電体材料を提供することが可能である。 According to the present invention, the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents La, Ce, Pr, Nd, And at least one selected from Sm, Y, Yb, and Dy, and 0.9 ≦ x ≦ 1.05). For example, a composite having a high dielectric constant εr of 10 or more, a high Q value exceeding 200, and a temperature coefficient of change of the dielectric constant εr within ± 250 ppm. It is possible to provide a dielectric material.

また、本発明によれば、比誘電率εr、Q値及び比誘電率εrの温度変化率の各特性について優れた複合誘電体材料を用いることで、高性能なプリプレグ、金属箔塗工物、成形体、複合誘電体基板及び多層基板を提供することができる。   In addition, according to the present invention, a high-performance prepreg, a metal foil coated product, by using a composite dielectric material that is excellent with respect to each characteristic of the relative dielectric constant εr, the Q value and the temperature change rate of the relative dielectric constant εr, Molded bodies, composite dielectric substrates, and multilayer substrates can be provided.

さらに、本発明によれば、一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を作製する際に気流式粉砕機を使用することで、比誘電率εr、Q特性及び比誘電率εrの温度変化率のいずれの特性にも優れた複合誘電体材料を容易に製造することができる。 Furthermore, according to the present invention, the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents La, Ce, Pr, Represents at least one selected from Nd, Sm, Y, Yb, and Dy, and 0.9 ≦ x ≦ 1.05). By using the type pulverizer, a composite dielectric material excellent in any of the dielectric constant εr, the Q characteristic, and the temperature change rate of the dielectric constant εr can be easily manufactured.

以下、本発明に係る複合誘電体材料及びこれを用いたプリプレグ、金属箔塗工物、成形体、複合誘電体基板、多層基板、並びに複合誘電体材料の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a composite dielectric material according to the present invention and a prepreg, a metal foil coated product, a molded body, a composite dielectric substrate, a multilayer substrate, and a method for producing the composite dielectric material using the same will be described in detail.

本発明の複合誘電体材料は、誘電体セラミックスと有機高分子材料(樹脂)とを複合化したものである。ここで、先ず、誘電体セラミックスと組み合わせる有機高分子材料としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を挙げることができる。これら樹脂の中から所望の特性等に応じて任意の樹脂を選択すればよいが、例えば、熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、液晶ポリマー、及びこれらの混合物等を挙げることができる。前記熱可塑性樹脂は、高周波域において比較的低損失(高Q)の樹脂群である。   The composite dielectric material of the present invention is a composite of dielectric ceramics and an organic polymer material (resin). Here, first, examples of the organic polymer material combined with the dielectric ceramic include thermoplastic resins and thermosetting resins. Any resin may be selected from these resins depending on the desired properties. For example, as the thermoplastic resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyetherimide resin, polyethersulfone resin, Examples thereof include polyacetal resins, cyclopentadiene resins, liquid crystal polymers, and mixtures thereof. The thermoplastic resin is a resin group having a relatively low loss (high Q) in a high frequency range.

熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、マレイミド系樹脂、ポリフェノールのポリシアナート樹脂、ビニルベンジル系樹脂、及びこれらの混合物等を挙げることができる。これらの樹脂も、高周波域において比較的低損失(高Q)の樹脂群であるが、熱硬化性樹脂を用いた場合、はんだプロセス等での耐熱性に優れた複合誘電体材料となる。特に、ポリビニルベンジルエーテル化合物等のビニルベンジル系樹脂は、温度や吸湿性に依存しにくい誘電特性を有し、耐熱性にも優れた材料である。なお、熱硬化性樹脂を硬化させる際には硬化剤を存在させてもよく、例えば、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の公知のラジカル重合開始剤を使用することができる。   Examples of thermosetting resins include phenol resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, polyimide resins, maleimide resins, polyphenol polycyanate resins, vinyl benzyl resins, and mixtures thereof. Can be mentioned. These resins are also a resin group having a relatively low loss (high Q) in a high frequency range, but when a thermosetting resin is used, a composite dielectric material having excellent heat resistance in a soldering process or the like is obtained. In particular, a vinyl benzyl resin such as a polyvinyl benzyl ether compound is a material having a dielectric property that does not depend on temperature and hygroscopicity and excellent heat resistance. In addition, when hardening a thermosetting resin, you may make a hardening | curing agent exist, for example, well-known radical polymerization initiators, such as a benzoyl peroxide, a methyl ethyl ketone peroxide, a dicumyl peroxide, can be used.

一方、誘電体セラミックスとしては、一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を用いる。この酸化物粉末は、BaTiO、SrTiO、CaTiO、Li1/2RE1/2TiO(REは希土類元素)、Li1/2Bi1/2TiO等のチタン酸塩を所定の割合で固溶させたペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体の粉末である。 On the other hand, as dielectric ceramics, the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y, Yb, Dy is used, and an oxide powder having a composition represented by 0.9 ≦ x ≦ 1.05 is used. This oxide powder is made of a titanate such as BaTiO 3 , SrTiO 3 , CaTiO 3 , Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 (RE is a rare earth element), Li 1/2 Bi 1/2 TiO 3 or the like. It is an oxide dielectric powder having a perovskite structure in solid solution.

前記一般式(M,Li,Bi,RE)TiOで表される酸化物中、M、Li、Bi及びREの比率xは、0.9〜1.05とする。前記一般式においてxは基本的には1であるが、xが1以外の値をとる場合、すなわち化学量論組成からずれる場合もある。そこで本発明では、許容される化学量論組成からのズレの程度を規定する趣旨で、xを前記範囲に定めることとする。 In the oxide represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 , the ratio x of M, Li, Bi, and RE is set to 0.9 to 1.05. In the above general formula, x is basically 1, but sometimes x takes a value other than 1, that is, deviates from the stoichiometric composition. Therefore, in the present invention, x is set to the above range in order to define the degree of deviation from the allowable stoichiometric composition.

前記一般式(M,Li,Bi,RE)TiOで表される酸化物の基本組成は、aBaTiO−bSrTiO−cCaTiO−dLi1/2Bi1/2TiO−eLi1/2RE1/2TiO[ただし、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表し、a〜eは各成分の配合比率(モル%)を表す。]で表すことができる。各成分は、以下の条件を満たすことが好ましい。
0≦a≦5
0≦b≦20
10≦c≦45
a+b+c≦50
b+d/2≦33
c+d/2≦65
a+b+c+d+e=100
The basic composition of the oxide represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 is aBaTiO 3 —bSrTiO 3 —cCaTiO 3 —dLi 1/2 Bi 1/2 TiO 3 —eLi 1/2. RE 1/2 TiO 3 [wherein RE represents at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y, Yb, and Dy, and a to e represent the blending ratio (mol%) of each component. To express. ]. Each component preferably satisfies the following conditions.
0 ≦ a ≦ 5
0 ≦ b ≦ 20
10 ≦ c ≦ 45
a + b + c ≦ 50
b + d / 2 ≦ 33
c + d / 2 ≦ 65
a + b + c + d + e = 100

前記基本組成成分における、各成分の組成の限定理由について説明すると、先ず、BaTiOについては、比誘電率εrを向上する効果を有するが、BaTiOの配合比率aが5モル%を越えると、Q特性(Qf値)の低下が著しい。したがって、BaTiOの配合比率aは、5モル%以下とすることが好ましい。BaTiOの配合比率aは、場合によってはゼロであってもよい。 The reason for limiting the composition of each component in the basic composition component will be described. First, BaTiO 3 has an effect of improving the relative dielectric constant εr, but when the mixing ratio a of BaTiO 3 exceeds 5 mol%, The Q characteristic (Qf value) is significantly reduced. Therefore, the blending ratio a of BaTiO 3 is preferably 5 mol% or less. The mixing ratio a of BaTiO 3 may be zero in some cases.

次に、SrTiOの配合比率bであるが、SrTiOも比誘電率εrを向上する効果を有している。SrTiOの配合比率bが20モル%を越えると、Q特性の低下が著しくなることから、前記SrTiOの配合比率bは、20モル%以下とすることが好ましい。SrTiOの配合比率bは、場合によってはゼロであってもよい。 Next, a blending ratio b of SrTiO 3, SrTiO 3 also has the effect of improving the dielectric constant .epsilon.r. When the blending ratio b of SrTiO 3 exceeds 20 mol%, the Q characteristic is remarkably deteriorated. Therefore, the blending ratio b of SrTiO 3 is preferably 20 mol% or less. The blending ratio b of SrTiO 3 may be zero depending on circumstances.

CaTiOは、各単元材の中で最も高いQf値(13000GHz)と比較的に高い比誘電率εr(170)を持っているため、Q特性の向上に効果があり、比誘電率εrについても、ある程度高い値をもたらす効果を有する。ただし、CaTiOが多すぎると、誘電率の温度特性τεが悪くなるおそれがある。したがって、これらの観点から、CaTiOの配合比率cは、10モル%以上、45モル%以下とすることが好ましい。CaTiOの配合比率cが45モル%を越えると、温度特性τεが劣化するおそれがある。CaTiOの配合比率cが10モル%未満であると、Qf値が低下するおそれがある。 Since CaTiO 3 has the highest Qf value (13000 GHz) and a relatively high relative dielectric constant εr (170) of each unit material, it is effective in improving the Q characteristics. , Has the effect of producing a certain high value. However, if there is too much CaTiO 3 , the temperature characteristic τε of the dielectric constant may be deteriorated. Therefore, from these viewpoints, the CaTiO 3 blending ratio c is preferably 10 mol% or more and 45 mol% or less. If the blending ratio c of CaTiO 3 exceeds 45 mol%, the temperature characteristic τε may be deteriorated. If the mixing ratio c of CaTiO 3 is less than 10 mol%, there is a possibility that Qf value decreases.

また、これらアルカリ土類金属(Ba,Sr,Ca)のチタン酸塩に関しては、その総量(a+b+c)についても考慮する必要がある。Ba,Sr,Caのチタン酸塩はすべてマイナスの誘電率温度特性τεを示すため、前記総量(a+b+c)が多すぎると、温度特性τεはマイナス方向での絶対値が大きくなる。したがって、前記総量(a+b+c)は、50モル%以下とする必要がある。逆に、前記総量(a+b+c)が少なすぎると、比誘電率εrやQ特性が低下するおそれがある。このため、前記総量(a+b+c)は、20モル%以上とすることが好ましい。   Further, regarding the titanate of these alkaline earth metals (Ba, Sr, Ca), it is necessary to consider the total amount (a + b + c). Since all of the titanates of Ba, Sr, and Ca show a negative dielectric constant temperature characteristic τε, if the total amount (a + b + c) is too large, the absolute value of the temperature characteristic τε increases in the negative direction. Therefore, the total amount (a + b + c) needs to be 50 mol% or less. Conversely, if the total amount (a + b + c) is too small, the relative dielectric constant εr and the Q characteristics may be degraded. For this reason, the total amount (a + b + c) is preferably 20 mol% or more.

Li1/2Bi1/2TiOは、Li1/2RE1/2TiOよりも温度特性τεを制御する機能が強いが、Q特性の低下もLi1/2RE1/2TiOよりは激しい。したがって、その配合比率dは、複合誘電体材料の温度特性τεを考慮して設定すればよいが、あまりその配合比率dが大きすぎるとQ特性が悪くなり、小さすぎると比誘電率εrが低くなることから、5モル%以上、50モル%以下とすることが好ましい。 Li 1/2 Bi 1/2 TiO 3 has a stronger function of controlling the temperature characteristic τε than Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 , but the deterioration of the Q characteristic is also Li 1/2 RE 1/2 TiO 3. More intense. Therefore, the blending ratio d may be set in consideration of the temperature characteristic τε of the composite dielectric material. However, if the blending ratio d is too large, the Q characteristic is deteriorated, and if it is too small, the relative permittivity εr is low. Therefore, the content is preferably 5 mol% or more and 50 mol% or less.

また、Li1/2RE1/2TiOは、主に複合誘電体材料の温度特性τεの制御に寄与し、その配合比率eを大きくするほど温度特性τεは改善されるが、比誘電率εrやQ特性は低下する。一方、前記配合比率eが小さすぎると、温度特性τεはマイナス方向での絶対値が大きくなる。したがって、Li1/2RE1/2TiOの配合比率eは、3モル%以上、75モル%以下とすることが好ましい。 Further, Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 mainly contributes to control of the temperature characteristic τε of the composite dielectric material, and the temperature characteristic τε is improved as the blending ratio e is increased, but the relative dielectric constant is increased. εr and Q characteristics are reduced. On the other hand, if the blending ratio e is too small, the absolute value of the temperature characteristic τε in the minus direction increases. Therefore, the blending ratio e of Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 is preferably 3 mol% or more and 75 mol% or less.

一方、b+d/2は、前記基本組成におけるSrとBiとの合計量を表すものである。前記SrとBiとの合計量(b+d/2)が過剰となると、Q特性が悪化する。したがって、b+d/2は33モル%以下とする必要がある。また、SrとBiとの合計量が少なすぎると温度特性の絶対値がマイナス側に大きくなるおそれがあるため、b+d/2を10モル%以上とすることが好ましい。   On the other hand, b + d / 2 represents the total amount of Sr and Bi in the basic composition. When the total amount (b + d / 2) of Sr and Bi is excessive, the Q characteristic is deteriorated. Therefore, b + d / 2 needs to be 33 mol% or less. In addition, if the total amount of Sr and Bi is too small, the absolute value of the temperature characteristic may increase to the minus side, and therefore b + d / 2 is preferably set to 10 mol% or more.

また、c+d/2は、前記基本組成におけるCaとBiとの合計量を表すものである。前記CaとBiとの合計量(c+d/2)が過剰となると、温度特性τεが悪化する。したがって、c+d/2は、65モル%以下とする必要がある。また、CaとBiとの合計量が少なすぎるとQ特性が低下するおそれがあるため、c+d/2を15モル%以上とすることが好ましい。   C + d / 2 represents the total amount of Ca and Bi in the basic composition. When the total amount (c + d / 2) of Ca and Bi becomes excessive, the temperature characteristic τε is deteriorated. Therefore, c + d / 2 needs to be 65 mol% or less. Moreover, since there exists a possibility that Q characteristic may fall when there is too little total amount of Ca and Bi, it is preferable that c + d / 2 shall be 15 mol% or more.

また、前記酸化物粉末においては、前記基本組成成分のうち、Li1/2RE1/2TiOにおいて、REとしてはNdであることが好ましく、さらにはその一部がランタニド族元素(La,Ce,Pr,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種)によって置換されていてもよい。REをNdとすることで、比誘電率ε、Q特性と温度特性の各特性のバランスが良いうえ、特性と材料コストのバランスも良好なものとなる。また、Ndの一部を、La,Ce,Pr等、イオン半径がNdより大きな元素で置換することで、比誘電率εrをより一層高くすることができる。Ndの一部を、Sm,Y,Yb,Dy等、イオン半径がNdよりも小さな元素で置換することで、Qf値を高くすることができる。 In the oxide powder, among the basic composition components, in Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 , RE is preferably Nd, and further, a part thereof is a lanthanide group element (La, And at least one selected from Ce, Pr, Sm, Y, Yb, and Dy). By setting RE to Nd, the dielectric constant ε, the Q characteristic and the temperature characteristic are well balanced, and the balance between the characteristic and the material cost is also good. Further, by substituting a part of Nd with an element having an ionic radius larger than Nd, such as La, Ce, or Pr, the relative dielectric constant εr can be further increased. By replacing a part of Nd with an element having an ion radius smaller than Nd, such as Sm, Y, Yb, or Dy, the Qf value can be increased.

ところで、誘電体セラミックスとして用いる酸化物粉末の比表面積は、有機高分子材料と混合した後の混合物の流動性に影響を及ぼす。酸化物粉末の比表面積を低下させると、混合物の流動性が向上し、Q特性の向上効果や、例えば基板等を製造する際に成形性を向上させ、製造を容易とする効果等が得られる。こうした観点から、酸化物粉末の比表面積(SSA)は9m/cm以下であることが好ましい。 By the way, the specific surface area of the oxide powder used as the dielectric ceramic affects the fluidity of the mixture after being mixed with the organic polymer material. When the specific surface area of the oxide powder is reduced, the fluidity of the mixture is improved, and the Q characteristics are improved, for example, the moldability is improved when manufacturing a substrate or the like, and the manufacturing is facilitated. . From such a viewpoint, the specific surface area (SSA) of the oxide powder is preferably 9 m 2 / cm 3 or less.

なお、本発明における比表面積は、密度の異なる粒子(粉末)同士の比較を行うため、下記式(1)に基づいて単位体積あたりの値に換算して示している。   In addition, the specific surface area in this invention is converted into the value per unit volume based on following formula (1), in order to compare the particle | grains (powder) from which a density differs.

SSA(m/cm)=SSA(m/g)×ρ(g/cm) …(1)
SSA(m/g):BET法により測定した粒子の比表面積
ρ:比重ビンを用いて測定した粒子の密度
SSA (m 2 / cm 3 ) = SSA (m 2 / g) × ρ (g / cm 3 ) (1)
SSA (m 2 / g): Specific surface area of particles measured by BET method ρ: Density of particles measured using specific gravity bottle

本発明の複合誘電体材料において、酸化物粉末の粒径について特に制限はないが、有機高分子材料との混合を考えると適正に選定することが好ましい。例えば、使用する誘電体セラミックスの粒径が小さくなりすぎると、有機高分子材料との混練が困難になるおそれがある。逆に、誘電体セラミックスの粒径が大きくなりすぎると、有機高分子材料との混合状態が不均一になり、誘電特性も不均一になるおそれがある。また、誘電体セラミックスの含有量が多い場合には、緻密な複合誘電体材料が得られなくなる可能性がある。これらの事項を考慮して、誘電体セラミックスとして用いる酸化物粉末の平均粒子径は、0.2μm以上、100μm以下とすることが好ましい。   In the composite dielectric material of the present invention, there is no particular limitation on the particle size of the oxide powder, but it is preferable to select appropriately in view of mixing with the organic polymer material. For example, if the particle size of the dielectric ceramic used is too small, kneading with the organic polymer material may be difficult. On the other hand, when the particle size of the dielectric ceramic becomes too large, the mixed state with the organic polymer material becomes non-uniform and the dielectric characteristics may become non-uniform. Further, when the content of dielectric ceramics is large, there is a possibility that a dense composite dielectric material cannot be obtained. Considering these matters, the average particle diameter of the oxide powder used as the dielectric ceramic is preferably 0.2 μm or more and 100 μm or less.

以下、前記のような構成の複合誘電体材料の製造方法について説明する。先ず、誘電体セラミックスとして使用する、一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を作製する。 Hereinafter, a method for manufacturing the composite dielectric material having the above-described configuration will be described. First, a general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents La, Ce, and Pr used as dielectric ceramics). , Nd, Sm, Y, Yb, Dy, and 0.9 ≦ x ≦ 1.05).

前記酸化物粉末を作製する際には、先ず、主成分の原料粉末を所定量秤量し、これらを混合して原料組成物を得る。主成分の原料粉末としては、酸化物粉末の他、加熱により酸化物となる化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩等の粉末を用いることができる。この場合、1種類の金属の酸化物(化合物)に限らず、例えば2種類以上の金属を含む複合酸化物の粉末を原料粉末としてもよい。また、仮焼成物を原料組成物とすることができる。仮焼成物は、最終組成になるように秤量した原料粉末を所定温度に保持することにより仮焼成したものである。なお、仮焼成物に添加物等の副成分を添加し、これを原料組成物としてもよい。各原料粉末の平均粒径は、例えば0.1μm〜3.0μmの範囲内で適宜選択すればよい。   When producing the oxide powder, first, a predetermined amount of the main component raw material powder is weighed and mixed to obtain a raw material composition. As the raw material powder of the main component, oxide powders and compounds that become oxides upon heating, such as carbonates, hydroxides, oxalates, nitrates, and the like can be used. In this case, not only one kind of metal oxide (compound) but also a composite oxide powder containing two or more kinds of metals may be used as the raw material powder. Moreover, a temporarily fired product can be used as a raw material composition. The calcined product is obtained by calcining the raw material powder weighed so as to have a final composition at a predetermined temperature. In addition, subcomponents, such as an additive, are added to a temporary baked material, and it is good also as a raw material composition. What is necessary is just to select the average particle diameter of each raw material powder suitably in the range of 0.1 micrometer-3.0 micrometers, for example.

次に、原料組成物を焼成する焼成工程を行う。その焼成温度及び保持時間は、酸化物粉末の組成等に応じて適宜設定すればよい。   Next, a firing step for firing the raw material composition is performed. The firing temperature and holding time may be appropriately set according to the composition of the oxide powder.

焼成工程の後、粉砕工程を行う。焼成工程で得られた焼成物を粉砕することにより、酸化物粉末が得られる。   After the firing step, a pulverization step is performed. The oxide powder is obtained by pulverizing the fired product obtained in the firing step.

ところで一般に、粉砕により得られる粉末(粉砕物)の粒径は不均一であり、粉砕物には極微細な粉末も含まれている。酸化物粉末を作製する際に例えばボールミル等を用いた場合、この極微細な粉末をさらに繰り返し粉砕してしまうため、粉砕物中に極微細な粉末が比較的大量に含まれることになり、比表面積の増大を招く。結果として、粉砕物である酸化物粉末と有機高分子材料とを混合したとき、混合物の流動性を悪化させるおそれがある。   By the way, in general, the particle size of the powder (pulverized product) obtained by pulverization is non-uniform, and the pulverized product includes extremely fine powder. When, for example, a ball mill or the like is used when producing the oxide powder, the ultrafine powder is repeatedly pulverized, so that the pulverized product contains a relatively large amount of ultrafine powder. Increases surface area. As a result, when the oxide powder that is a pulverized product and the organic polymer material are mixed, the fluidity of the mixture may be deteriorated.

そこで本発明では、粉砕機として気流式粉砕機を使用することが好ましい。気流式粉砕機は、一般に分級機能を備えているため、極微細な粉末の過剰な粉砕を抑制することができる。なお、粉砕工程においては、気流式粉砕機を使用する粉砕(微粉砕)に先立ち、粗粉砕を行ってもよい。   Therefore, in the present invention, it is preferable to use an airflow pulverizer as the pulverizer. Since an airflow type pulverizer generally has a classification function, excessive pulverization of ultrafine powder can be suppressed. In the pulverization step, coarse pulverization may be performed prior to pulverization (fine pulverization) using an airflow pulverizer.

以上のように、焼成工程及び粉砕工程を1回行うことで、誘電体セラミックスとしての酸化物粉末を得ることができるが、本発明では、1回目の焼成及び粉砕の後、焼成及び粉砕を再度行うことが好ましい。すなわち、焼成工程及び粉砕工程を繰り返すことが好ましい。最終的に得られる酸化物粉末の比表面積を小さくし、有機高分子材料と混合した混合物の流動性を良好なものとすることができる。結果として、複合誘電体材料を用いた基板等の製造が容易となり、また、Q特性等の向上を図ることができる。   As described above, the oxide powder as the dielectric ceramic can be obtained by performing the firing step and the grinding step once. However, in the present invention, after the first firing and grinding, the firing and grinding are performed again. Preferably it is done. That is, it is preferable to repeat the firing step and the pulverization step. The specific surface area of the finally obtained oxide powder can be reduced, and the fluidity of the mixture mixed with the organic polymer material can be improved. As a result, it is easy to manufacture a substrate or the like using the composite dielectric material, and it is possible to improve the Q characteristic and the like.

また、焼成工程及び粉砕工程を繰り返し行う場合、さらなる誘電特性の向上を図る観点から、1回目の焼成工程における焼成温度を相対的に高温に設定し、2回目以降の焼成工程における焼成温度をそれより低温とすることが好ましい。   In addition, when the firing process and the pulverization process are repeated, the firing temperature in the first firing process is set to a relatively high temperature from the viewpoint of further improving the dielectric properties, and the firing temperature in the second and subsequent firing processes is set to that. A lower temperature is preferable.

このように焼成温度を制御する場合、1回目の焼成工程における焼成温度は、比較的高温に設定することができる。1回目の焼成工程における焼成温度は、酸化物粉末の組成等に応じて適宜設定すればよいが、例えば1100℃〜1300℃とすることができる。その保持時間は、酸化物粉末の組成等に応じて適宜設定すればよい。   Thus, when controlling a calcination temperature, the calcination temperature in the 1st baking process can be set to comparatively high temperature. The firing temperature in the first firing step may be appropriately set according to the composition of the oxide powder, and can be set to 1100 ° C. to 1300 ° C., for example. The holding time may be appropriately set according to the composition of the oxide powder.

2回目以降の焼成工程では、その焼成温度を1回目の焼成工程における焼成温度より低くする。2回目以降の焼成工程における焼成温度は、1回目より低温であればよいが、例えば1050℃〜1250℃とすることができる。その保持時間は、酸化物粉末の組成等に応じて適宜設定すればよい。   In the second and subsequent firing steps, the firing temperature is set lower than the firing temperature in the first firing step. The firing temperature in the second and subsequent firing steps may be lower than that in the first firing step, and may be, for example, 1050 ° C. to 1250 ° C. The holding time may be appropriately set according to the composition of the oxide powder.

例えば1回目の焼成工程において、前述のような比較的高温で焼成を行った場合、粉砕して得られる粉砕物には極微細な粉末が多量に含まれる。極微細な粉末が発生しやすい理由は、高温の焼成により得られる焼成物が硬く、粉砕に過大なエネルギーが必要となるからである。粉砕物中に極微細な粉末が多量に含まれる結果、得られる粉砕物(酸化物粉末)の比表面積が9m/cmを大きく上回り、有機高分子材料と混合したときに流動性の悪化を招くおそれがある。粉砕時に気流式粉砕機を用いた場合であっても、こうした比表面積の増大を解消することは難しい。 For example, in the first firing step, when firing is performed at a relatively high temperature as described above, the pulverized product obtained by pulverization contains a large amount of ultrafine powder. The reason why an extremely fine powder is likely to be generated is that a fired product obtained by high-temperature firing is hard and excessive energy is required for pulverization. As a result of containing a large amount of ultrafine powder in the pulverized product, the specific surface area of the obtained pulverized product (oxide powder) greatly exceeds 9 m 2 / cm 3 and the fluidity deteriorates when mixed with the organic polymer material. May be incurred. Even when an airflow type pulverizer is used at the time of pulverization, it is difficult to eliminate such an increase in specific surface area.

そこで、1回目の粉砕工程後、相対的に低温な焼成温度で2回目の焼成を行う。低温で再度焼成を行うことで、1回目の粉砕工程で発生した酸化物の極微細な粉末は、それよりも粒径の大きい酸化物の粉末に一体化する。2回目の粉砕工程でこの一体化した焼成物を再度粉砕することとなるが、2回目の焼成温度を相対的に低温としているので、2回目の焼成工程で得られる焼成物の硬度は1回目に比べて低く、相対的に小さなエネルギーで粉砕することができる。したがって、2回目の粉砕では極微細な粉末の発生が抑制され、例えば比表面積が9m/cm以下の酸化物粉末を容易に得ることができる。焼成工程及び粉砕工程をさらに繰り返すことで、より高い効果を得ることができる。 Therefore, after the first pulverization step, the second firing is performed at a relatively low firing temperature. By firing again at a low temperature, the ultrafine oxide powder generated in the first pulverization step is integrated into an oxide powder having a larger particle size. In the second pulverization step, the integrated baked product is pulverized again, but since the second baking temperature is relatively low, the hardness of the baked product obtained in the second calcination step is the first time. It can be pulverized with relatively low energy. Therefore, in the second pulverization, generation of ultrafine powder is suppressed, and for example, an oxide powder having a specific surface area of 9 m 2 / cm 3 or less can be easily obtained. A higher effect can be obtained by further repeating the firing step and the pulverization step.

このとき、1回目の焼成工程における焼成温度と2回目以降の焼成工程における焼成温度との差を50℃以上とすることが好ましい。焼成温度の差が50℃未満である場合、比表面積の低下やQ特性の向上効果が不十分となるおそれがある。1回目の焼成工程における焼成温度と2回目以降の焼成工程における焼成温度との差を100℃以上とすることがより好ましい。   At this time, it is preferable that the difference between the firing temperature in the first firing step and the firing temperature in the second and subsequent firing steps is 50 ° C. or more. When the difference in firing temperature is less than 50 ° C., there is a fear that the specific surface area is lowered and the effect of improving the Q characteristic is insufficient. More preferably, the difference between the firing temperature in the first firing step and the firing temperature in the second and subsequent firing steps is 100 ° C. or higher.

さらに、焼成工程及び粉砕工程を繰り返し行う場合、最後に行う焼成工程における焼成温度を、酸化物粉末中にパイロクロア相が生成する温度域より高温とすることが好ましい。本発明で用いる一般式(M,Li,Bi,RE)TiOで表される組成を有する酸化物粉末は、Biを含有しない場合に比べて、誘電特性低下の原因となるパイロクロア相を生成し易いという問題を有している。そこで、このように焼成温度を制御することで、ほぼ単相のペロブスカイト構造を持つ酸化物粉末が得られる。そしてこの酸化物粉末を誘電体セラミックスとして用いることで、複合誘電体材料においてさらなる誘電特性の向上が可能となる。 Furthermore, when repeating a baking process and a grinding | pulverization process, it is preferable to make the calcination temperature in the baking process performed last higher than the temperature range which a pyrochlore phase produces | generates in oxide powder. The oxide powder having a composition represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 used in the present invention generates a pyrochlore phase that causes a decrease in dielectric properties as compared with the case where Bi is not contained. It has the problem of being easy to do. Thus, by controlling the firing temperature in this way, an oxide powder having a substantially single-phase perovskite structure can be obtained. By using this oxide powder as a dielectric ceramic, it is possible to further improve the dielectric characteristics of the composite dielectric material.

本発明の複合誘電体材料は、前述した一般式(M,Li,Bi,RE)TiOで表される酸化物粉末を含有する誘電体セラミックスと有機高分子材料(樹脂)とを混合することにより得られる。このとき、誘電体セラミックスの混合割合は、任意に設定することができるが、20体積%以上、70体積%未満とすることが好ましい。有機高分子材料の混合割合は、30体積%以上、80体積%未満である。誘電体セラミックスの割合が20体積%未満であると、比誘電率εrが高い前記酸化物を含有させることの効果を十分に発現させることができなくなるおそれがある。逆に、誘電体セラミックスの割合が70体積%以上になると、得られる複合誘電体材料の緻密性が悪くなり、例えば水分の侵入が容易となって誘電特性が劣化する等の問題が生ずるおそれがある。 In the composite dielectric material of the present invention, the dielectric ceramic containing the oxide powder represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 and the organic polymer material (resin) are mixed. Can be obtained. At this time, the mixing ratio of the dielectric ceramics can be arbitrarily set, but is preferably 20% by volume or more and less than 70% by volume. The mixing ratio of the organic polymer material is 30% by volume or more and less than 80% by volume. If the ratio of the dielectric ceramic is less than 20% by volume, the effect of containing the oxide having a high relative dielectric constant εr may not be sufficiently exhibited. On the contrary, when the ratio of the dielectric ceramic becomes 70% by volume or more, the density of the obtained composite dielectric material is deteriorated, and there is a possibility that problems such as deterioration of dielectric characteristics due to easy penetration of moisture, for example. is there.

また、誘電体セラミックス粉末と有機高分子材料の混合に際しては、最終的に得られる複合誘電体材料の比誘電率εrを考慮して、その配合を設定することが好ましい。具体的には、複合誘電体材料のマイクロ波域での比誘電率εrが10以上となるように配合比を調整することが好ましく、誘電体セラミックス粉末の割合は、40体積%以上、70体積%未満であることがより好ましい。これにより、誘電体セラミックスとして用いる酸化物粉末が有する誘電特性を、複合誘電体材料において十分に発揮させることが可能である。   Further, when mixing the dielectric ceramic powder and the organic polymer material, it is preferable to set the blending in consideration of the relative dielectric constant εr of the finally obtained composite dielectric material. Specifically, the blending ratio is preferably adjusted so that the relative dielectric constant εr in the microwave region of the composite dielectric material is 10 or more, and the ratio of the dielectric ceramic powder is 40% by volume or more and 70% by volume. More preferably, it is less than%. As a result, the dielectric properties of the oxide powder used as the dielectric ceramic can be sufficiently exhibited in the composite dielectric material.

本発明の複合誘電体材料は、誘電体セラミックスのみからなるバルク焼結体とは異なり、誘電体セラミックスの粉末を有機高分子材料と複合化することにより構成される。したがって、比重を小さくすることができ、材料の軽量化を図ることが可能である。また、200℃程度の低温で複合誘電体材料を作製できることから、高温での焼成によって生ずる収縮や変形等は見られず、例えば銀や銅等からなる内部導体の特性劣化も防ぐことができる。   Unlike the bulk sintered body made only of dielectric ceramics, the composite dielectric material of the present invention is constituted by compositing dielectric ceramic powder with an organic polymer material. Therefore, the specific gravity can be reduced and the weight of the material can be reduced. Further, since the composite dielectric material can be produced at a low temperature of about 200 ° C., shrinkage or deformation caused by firing at a high temperature is not observed, and deterioration of the characteristics of the internal conductor made of, for example, silver or copper can be prevented.

以上の構成を有する複合誘電体材料は、例えば回路基板や回路基板用プリプレグ、各種電子部品等に用いることができる。例えば、回路基板に用いる場合には、いわゆるベースとなる基板に前記複合誘電体材料を用い、この上に配線パターンを形成し、必要な部品を実装することで、高周波用回路基板を構築することができる。また、前記複合誘電体材料からなる基板を複数層積層することで、多層基板とすることも可能である。例えば、前記複合誘電体材料をプリプレグとして用い、これを介して複合誘電体材料からなる基板を積層すれば、高性能な多層基板を構築することが可能である。   The composite dielectric material having the above configuration can be used for, for example, a circuit board, a prepreg for a circuit board, various electronic components, and the like. For example, when used for a circuit board, a high-frequency circuit board is constructed by using the composite dielectric material for a so-called base board, forming a wiring pattern thereon, and mounting necessary components. Can do. Further, a multilayer substrate can be formed by laminating a plurality of layers of substrates made of the composite dielectric material. For example, a high-performance multilayer substrate can be constructed by using the composite dielectric material as a prepreg and laminating a substrate made of the composite dielectric material through the prepreg.

以下、本発明の複合誘電体材料の使用形態としてのプリプレグや金属箔塗工物、成形体、さらにはこれらを用いた複合誘電体基板、多層基板について説明する。   Hereinafter, a prepreg, a metal foil coated product, a molded product, and a composite dielectric substrate and a multilayer substrate using these will be described as usage forms of the composite dielectric material of the present invention.

先ず、プリプレグを作製する場合についての好ましい方法について述べる。プリプレグを作製するには、有機高分子材料として、例えばポリビニルベンジルエーテル化合物を用い、質量百分率で表して、40〜60%の溶液を調製する。この時に使用する溶剤はトルエン、キシレン、メチルエチルケトン等の揮発性溶剤が好ましい。その後、混合攪拌機にて前記誘電体セラミックス粉末を添加混合する。混合はボールミル等での混合も可能で、最終的には粘度調整のためにトルエン等の揮発性溶剤を加え、混合攪拌機にて10〜20分撹拌する。この時、脱気しながら撹拌することが望ましい。これにより、複合誘電体基板材料組成溶液(スラリー)を得ることができる。   First, a preferred method for producing a prepreg will be described. In order to produce a prepreg, for example, a polyvinyl benzyl ether compound is used as an organic polymer material, and a 40 to 60% solution is prepared in terms of mass percentage. The solvent used at this time is preferably a volatile solvent such as toluene, xylene or methyl ethyl ketone. Thereafter, the dielectric ceramic powder is added and mixed with a mixing stirrer. Mixing can also be performed with a ball mill or the like. Finally, a volatile solvent such as toluene is added to adjust the viscosity, and the mixture is stirred with a mixing stirrer for 10 to 20 minutes. At this time, it is desirable to stir while degassing. Thereby, a composite dielectric substrate material composition solution (slurry) can be obtained.

このようにして得られた複合誘電体材料組成物溶液(スラリー)をガラスクロス等のクロス基材に塗工する。特に、クロス基材としては、ガラスクロスの使用が好ましい。ガラスクロスは市販されている布質量40g/m以下、厚み50μm以下のもの(例えば、商品名旭シュエーベル等)が、誘電体セラミックス粉末の充填率を向上する上で好ましい。布質量の下限及び厚みの下限に特に制限はないが、それぞれ25g/m及び30μm程度である。 The composite dielectric material composition solution (slurry) thus obtained is applied to a cloth substrate such as a glass cloth. In particular, it is preferable to use a glass cloth as the cloth substrate. A glass cloth having a cloth mass of 40 g / m 2 or less and a thickness of 50 μm or less (for example, trade name Asahi Schwer, etc.) is preferable for improving the filling rate of the dielectric ceramic powder. Although there is no restriction | limiting in particular in the minimum of cloth mass and the minimum of thickness, They are about 25 g / m < 2 > and 30 micrometers, respectively.

前記ガラスクロスは、電気的な特性に応じてEガラスクロス、Dガラスクロス、Hガラスクロス等を使い分けることができる。また、層間密着力向上等の目的で、ガラスクロスに対してカップリング処理等を行ってもよい。なお、クロス基材としては、前記ガラスクロスの他に、ヤーンを織ったアラミドやポリエステル等の不織布等を用いて強化材としてもよい。この場合、厚み等はガラスクロスと同様とすればよい。   As the glass cloth, an E glass cloth, a D glass cloth, an H glass cloth, or the like can be properly used according to electrical characteristics. Further, for the purpose of improving interlayer adhesion, etc., a coupling treatment or the like may be performed on the glass cloth. In addition to the glass cloth, the cloth base material may be a reinforcing material using a nonwoven fabric such as aramid or polyester woven from yarn. In this case, the thickness or the like may be the same as that of the glass cloth.

前記塗工の際の塗工厚みとしては、現実的には、Bステージ化した後の厚みで50〜200μmとすることが好ましいが、板厚、フィラー含有率に従い適時選択することが可能である。また、塗工方法は、縦型塗工機で所定の厚みに塗工する方法、ドクターブレードコート法によりクロス基材に塗工する方法等、公知のいずれの方法であってもよく、用途に応じた生産法を選択することができる。このため生産性が高い。このような方法でフィルム化されたものを100〜120℃、0.5〜3時間熱処理し、プリプレグ(Bステージ)を得る。この際の条件は、樹脂コンテント、所望の流動性等によって適時選択すればよい。   As the coating thickness at the time of the coating, it is practically preferable to set the thickness after the B-stage to 50 to 200 μm, but it is possible to select the coating timely according to the plate thickness and filler content. . Further, the coating method may be any known method such as a method of applying a predetermined thickness with a vertical coating machine, a method of applying to a cloth substrate by a doctor blade coating method, etc. A production method can be selected according to the method. For this reason, productivity is high. A film formed by such a method is heat-treated at 100 to 120 ° C. for 0.5 to 3 hours to obtain a prepreg (B stage). The conditions at this time may be selected as appropriate depending on the resin content, desired fluidity, and the like.

ここで得られたプリプレグを使用し、例えば両面銅箔基板を作製する場合について説明すると、所定厚みとなるように、プリプレグを重ね、その積層体の両面を銅箔で挟持して成形する。成形方法は、熱プレス等の公知の方法にて行う。成形条件は100〜200℃、9.8×10〜7.8×10Pa、0.5〜10時間が好ましく、必要に応じてステップキュアしてもよい。 The case where a prepreg obtained here is used to produce a double-sided copper foil substrate, for example, will be described. The prepreg is stacked so as to have a predetermined thickness, and both sides of the laminate are sandwiched between copper foils and molded. The forming method is performed by a known method such as hot pressing. The molding conditions are preferably 100 to 200 ° C., 9.8 × 10 5 to 7.8 × 10 6 Pa, 0.5 to 10 hours, and may be step-cured as necessary.

このときに使用する金属箔は、一般的には銅を用いるが、これに限らず、例えば金、銀、アルミ等から選択することも可能である。また、ピール強度を確保したい場合は電解箔を、高周波特性を重視したい場合は表面凹凸による表皮効果の少ない圧延箔を使用することが好ましい。金属箔の厚みに関しては、8〜70μmであり、用途、要求特性(パターン幅及び精度、直流抵抗等)に応じて適正な厚さのものを選定して使用すればよい。   The metal foil used at this time is generally copper, but is not limited thereto, and can be selected from gold, silver, aluminum, and the like. In addition, it is preferable to use an electrolytic foil when securing peel strength, and using a rolled foil with less skin effect due to surface irregularities when emphasizing high-frequency characteristics. The thickness of the metal foil is 8 to 70 μm, and a metal foil having an appropriate thickness may be selected and used according to the application and required characteristics (pattern width and accuracy, DC resistance, etc.).

また、前述のような銅箔等の金属箔上に前記の複合誘電体材料組成物溶液をドクターブレードコート法等により塗工し、乾燥し、金属箔塗工物を得てもよく、これにより複合誘電体基板を作製してもよい。この場合の塗工厚みは、前記のプリプレグと同様にすればよい。乾燥は、100〜120℃で0.5〜3時間程度とすればよい。   In addition, the above-mentioned composite dielectric material composition solution may be coated on a metal foil such as a copper foil as described above by a doctor blade coating method or the like and dried to obtain a metal foil coated product. A composite dielectric substrate may be produced. The coating thickness in this case may be the same as that of the prepreg. Drying may be performed at 100 to 120 ° C. for about 0.5 to 3 hours.

また、プレス成形によって板状の成形体を作製する場合は、混合方法等は前述した方法と同じであるが、混合したスラリーを90〜120℃で乾燥し、混合体の固まりを作製する。さらに、この固まりを乳鉢または公知の方法で粉砕し、混合体の粉末を得る。この混合粉末を金型にて100〜150℃、9.8×10〜7.8×10Pa、0.1〜3時間でプレス成形し板状成形体を得る。板状成形体の厚みとしては、0.05〜5mmであることが好ましく、所望の板厚、誘電体セラミックス粉末含有率に応じて適時選択する。この成形体を100〜200℃、9.8×10〜7.8×10Pa、0.5〜10時間硬化させる。また、必要に応じてステップキュアしてもよい。 Moreover, when producing a plate-shaped molded object by press molding, although the mixing method etc. are the same as the method mentioned above, the mixed slurry is dried at 90-120 degreeC, and the lump of a mixture is produced. Furthermore, this lump is pulverized by a mortar or a known method to obtain a mixed powder. This mixed powder is press-molded in a mold at 100 to 150 ° C., 9.8 × 10 5 to 7.8 × 10 6 Pa, for 0.1 to 3 hours to obtain a plate-shaped molded body. The thickness of the plate-shaped molded body is preferably 0.05 to 5 mm, and is appropriately selected according to the desired plate thickness and dielectric ceramic powder content. The molded body is cured at 100 to 200 ° C., 9.8 × 10 5 to 7.8 × 10 6 Pa, for 0.5 to 10 hours. Further, step cure may be performed as necessary.

以上のようにして作製したプリプレグ、銅箔等の金属箔塗工物、板状の成形体や、銅箔等の金属箔、ガラスクロス等のクロス基材等を適宜組み合わせて成形を行い、複合誘電体基板を作製する。成形条件は、100〜200℃、9.8×10〜7.8×10Pa、30〜120分とする。あるいは、前記プリプレグ、金属箔塗工物、成形体や、銅箔等の金属箔、ガラスクロス等のクロス基材等、さらにはこれらによって作製される複合誘電体基板等を積層要素とし、多層に重ねて積層することで、多層基板を構築することも可能である。 A composite made by appropriately combining the prepreg produced as described above, a metal foil coated product such as copper foil, a plate-shaped molded body, a metal foil such as copper foil, and a cloth base material such as glass cloth. A dielectric substrate is produced. The molding conditions are 100 to 200 ° C., 9.8 × 10 5 to 7.8 × 10 6 Pa, and 30 to 120 minutes. Alternatively, the prepreg, metal foil coated product, molded product, metal foil such as copper foil, cloth base material such as glass cloth, etc., and composite dielectric substrate produced by these, etc. are used as laminated elements, and in multiple layers It is also possible to construct a multilayer substrate by stacking layers.

以上の他、本発明の複合誘電体材料は、多層コンデンサや共振器、インダクタ、アンテナ等、種々の電子部品にも使用することが可能である。例えば、共振器の場合、前記複合誘電体材料からなる積層体の表面や積層体間に、ストリップ線路やグランドプレーン、外部導体、内部導体等を形成し、必要箇所を電気的に接続すればよい。本発明の複合誘電体材料を用いた共振器は、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ等の各種フィルタや、これらフィルタを組み合わせた分波フィルタ、ディプレクサ、電圧制御発振器等に応用が可能である。また、本発明の複合誘電体基板及び多層基板は、500MHz以上の高周波帯域で用いられて好適である。なお、本発明の複合誘電体材料をこれら電子部品に使用する場合、誘電体セラミックスと有機高分子材料の配合比を調整することにより、使用環境に合わせて比誘電率εrの温度変化係数τεを制御することも可能である。   In addition to the above, the composite dielectric material of the present invention can be used for various electronic components such as multilayer capacitors, resonators, inductors, and antennas. For example, in the case of a resonator, a strip line, a ground plane, an external conductor, an internal conductor, or the like may be formed between the surface of the laminate made of the composite dielectric material or between the laminates, and the necessary portions may be electrically connected. . The resonator using the composite dielectric material of the present invention is used in various filters such as a high-pass filter, a low-pass filter, a band-pass filter, a band elimination filter, a demultiplexing filter, a diplexer, a voltage-controlled oscillator, etc. that combine these filters. Application is possible. The composite dielectric substrate and multilayer substrate of the present invention are suitable for use in a high frequency band of 500 MHz or higher. When the composite dielectric material of the present invention is used for these electronic components, the temperature change coefficient τε of the relative dielectric constant εr is adjusted according to the usage environment by adjusting the mixing ratio of the dielectric ceramics and the organic polymer material. It is also possible to control.

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。   Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described based on experimental results.

<複合誘電体材料の作製>
誘電体セラミックス粉末と有機高分子材料(ポリビニルベンジルエーテル化合物)の体積比が所定の比率(誘電体セラミックス粉末40体積%)となるように、誘電体セラミックス(平均粒子径2.5μm〜3.6μm)とポリビニルベンジルエーテル化合物を秤量し、トルエン中で十分に混合した。これを110℃で乾燥した後に粉砕して、誘電体セラミックスとポリビニルベンジルエーテル化合物の混合粉末を得た。この粉末を金型に入れて、200℃で熱硬化し、板状の複合誘電体を作製した。そして、棒状試料(1mm×1mm×9mm)を切り出し、測定試料とした。
<Production of composite dielectric material>
Dielectric ceramics (average particle diameter: 2.5 μm to 3.6 μm) so that the volume ratio of the dielectric ceramic powder and the organic polymer material (polyvinylbenzyl ether compound) is a predetermined ratio (dielectric ceramic powder 40% by volume). ) And the polyvinylbenzyl ether compound were weighed and mixed thoroughly in toluene. This was dried at 110 ° C. and then pulverized to obtain a mixed powder of dielectric ceramic and polyvinyl benzyl ether compound. This powder was put in a mold and thermally cured at 200 ° C. to produce a plate-shaped composite dielectric. Then, a rod-like sample (1 mm × 1 mm × 9 mm) was cut out and used as a measurement sample.

<評価>
作製した各試料について、空洞共振器摂動法(使用測定器:ヒューレットパッカード社製、商品名83620A、8757C、及び恒温槽デスパッチ製900シリーズ)により、2GHzでの比誘電率εrとQを温度20℃で測定した。また、比誘電率εrについて、−30℃〜+85℃の温度範囲で測定を行い、温度特性τεを求めた。
<Evaluation>
About each produced sample, the relative dielectric constant εr and Q at 2 GHz are set to 20 ° C. by the cavity resonator perturbation method (measurement device used: manufactured by Hewlett-Packard Co., Ltd., trade names: 83620A and 8757C, and 900 series manufactured by a constant temperature bath despatch). Measured with Further, the relative dielectric constant εr was measured in the temperature range of −30 ° C. to + 85 ° C. to obtain the temperature characteristic τε.

<実験1:誘電体セラミックスの組成の検討>
先ず、複合誘電体材料に使用する誘電体セラミックスを以下のように作製した。
原料粉末として、LiCO、CaCO、SrCO、BaCO、Bi、La(OH)、Nd(OH)、Sm(OH)、TiO等を用意した。これら原料粉末を所定のモル比で所定の値となるように秤量し、湿式ボールミルを使用して16時間混合した。この混合物を1000℃で2時間保持し、仮焼成を行った。仮焼成後、得られた仮焼成物を湿式ボールミルを使用して16時間粉砕し、得られた粉砕物を原料組成物とした。
<Experiment 1: Examination of composition of dielectric ceramics>
First, dielectric ceramics used for the composite dielectric material were produced as follows.
As raw powders, LiCO 3 , CaCO 3 , SrCO 3 , BaCO 3 , Bi 2 O 3 , La (OH) 3 , Nd (OH) 3 , Sm (OH) 3 , TiO 2, and the like were prepared. These raw material powders were weighed to a predetermined value at a predetermined molar ratio and mixed for 16 hours using a wet ball mill. This mixture was held at 1000 ° C. for 2 hours and pre-baked. After the calcination, the obtained calcination product was pulverized for 16 hours using a wet ball mill, and the obtained pulverization product was used as a raw material composition.

次に、焼成工程を行った。この焼成工程では、原料組成物(粉砕物)を1190℃、4時間保持する熱処理を行った。焼成工程後、粉砕工程を行った。粉砕工程では、目開き1mmのメッシュを通過するまで乳鉢を用いて焼成物の粗粉砕を行い、それから気流式粉砕機を用いて微粉砕を行った。   Next, the baking process was performed. In this firing step, a heat treatment was performed in which the raw material composition (pulverized product) was held at 1190 ° C. for 4 hours. After the firing step, a pulverization step was performed. In the pulverization step, the fired product was coarsely pulverized using a mortar until it passed through a mesh having an opening of 1 mm, and then finely pulverized using an airflow pulverizer.

前記粉砕工程を終了した後、さらに、2回目の焼成工程、2回目の粉砕工程、3回目の焼成工程、3回目の粉砕工程を順次行った。すなわち、粉砕工程、焼成工程を3回繰り返した。なお、2回目以降の焼成工程における焼成条件は、焼成温度1080℃、保持時間2時間とした。以上の手順に従い、誘電体セラミックス粉末として用いられる一般式(M,Li,Bi,RE)TiOで表される酸化物粉末を得た。 After finishing the pulverization step, a second baking step, a second pulverization step, a third calcination step, and a third pulverization step were sequentially performed. That is, the pulverization step and the firing step were repeated three times. The firing conditions in the second and subsequent firing steps were a firing temperature of 1080 ° C. and a holding time of 2 hours. According to the above procedure, an oxide powder represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 used as the dielectric ceramic powder was obtained.

得られた酸化物粉末を誘電体セラミックスとして用い、前記複合誘電体材料の作製に関する説明に従って、表1に示すサンプル1〜サンプル38及び表2に示すサンプル39〜サンプル45の試料を作製した。なお、サンプル45で用いた酸化物粉末は、原料組成物として、チタン酸塩を主成分とした仮焼成物に表1に示す添加物(SiO等)を添加した混合物を用いたものである。表1及び表2に誘電体セラミックスとして用いた酸化物粉末の組成を示す。 Using the obtained oxide powder as dielectric ceramics, Samples 1 to 38 shown in Table 1 and Samples 39 to 45 shown in Table 2 were prepared according to the description relating to the production of the composite dielectric material. The oxide powder used in Sample 45 is a mixture obtained by adding an additive (SiO 2 or the like) shown in Table 1 to a pre-baked material mainly composed of titanate as a raw material composition. . Tables 1 and 2 show the composition of the oxide powder used as the dielectric ceramic.

そして、これらサンプルについて、誘電特性を評価した。結果を表1及び表2に併せて示す。   And about these samples, the dielectric property was evaluated. The results are shown in Table 1 and Table 2 together.

Figure 2006344407
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Figure 2006344407
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表1及び表2から明らかなように、誘電体セラミックスとして一般式(M,Li,Bi,RE)TiOで表される酸化物粉末(サンプル1〜サンプル42)を使用することで、比誘電率εr、Qf及び温度特性τεの全てにおいてバランス良い特性が得られている。これに対し、希土類元素RE及びBiを含有しないサンプル43〜サンプル45ではQf又は温度特性τεが大幅に悪化している。 As is clear from Tables 1 and 2, the oxide ceramics (sample 1 to sample 42) represented by the general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 are used as the dielectric ceramics. Balanced characteristics are obtained in all of the dielectric constants εr, Qf and the temperature characteristic τε. On the other hand, in the samples 43 to 45 not containing the rare earth elements RE and Bi, the Qf or the temperature characteristic τε is greatly deteriorated.

表1に示すサンプル1〜サンプル38は、基本組成をaBaTiO−bSrTiO−cCaTiO−dLi1/2Bi1/2TiO−eLi1/2RE1/2TiOで表したとき、各成分が好ましい範囲内とされた酸化物粉末を誘電体セラミックスとして用いており、これら全てのサンプルにおいて、10を越える高い比誘電率εr、200以上のQf、±250ppm/℃以内の温度特性τεが達成されている。このように、前記基本組成における各成分を好ましい範囲内とすることにより、優れた誘電特性を示す複合誘電体材料が実現されることがわかる。 Samples 1 to 38 shown in Table 1 each have a basic composition represented by aBaTiO 3 —bSrTiO 3 —cCaTiO 3 —dLi 1/2 Bi 1/2 TiO 3 —eLi 1/2 RE 1/2 TiO 3. Oxide powders whose components are within the preferred range are used as dielectric ceramics, and all these samples have a high relative dielectric constant εr exceeding 10, a Qf of 200 or more, and a temperature characteristic τε within ± 250 ppm / ° C. Has been achieved. Thus, it can be seen that a composite dielectric material exhibiting excellent dielectric properties can be realized by setting each component in the basic composition within a preferable range.

<実験2:誘電体セラミックスの焼成温度の検討>
実験2では、実験1のサンプル6に用いた酸化物粉末の組成を例にとり、酸化物粉末の最適な焼成温度について検討を行った。
<Experiment 2: Examination of firing temperature of dielectric ceramics>
In Experiment 2, the composition of the oxide powder used in Sample 6 of Experiment 1 was taken as an example, and the optimum firing temperature of the oxide powder was examined.

先ず、パイロクロア相が生成する温度域を確認した。実験1と同様にして原料組成物を作製し、この原料組成物を焼成工程に供した。焼成工程では、原料組成物を1190℃、4時間保持した。焼成工程後、粉砕工程を行った。粉砕工程では、目開き1mmのメッシュを通過するまで乳鉢を用いて焼成物の粗粉砕を行い、それから気流式粉砕機を用いて微粉砕を行った。   First, the temperature range in which the pyrochlore phase was generated was confirmed. A raw material composition was prepared in the same manner as in Experiment 1, and this raw material composition was subjected to a firing step. In the firing step, the raw material composition was held at 1190 ° C. for 4 hours. After the firing step, a pulverization step was performed. In the pulverization step, the fired product was coarsely pulverized using a mortar until it passed through a mesh having an opening of 1 mm, and then finely pulverized using an airflow pulverizer.

前記粉砕工程を終了した後、さらに、900℃〜1100℃の範囲で焼成温度を変えて熱処理を行った。その後、粉砕を行い、得られた酸化物粉末をX線回折装置(XRD)を用いて分析した。分析の結果得られる回折パターンより、パイロクロア相のメインピークの強度を求めた。結果を図1に示す。なお、図1中、パイロクロア相のメインピーク強度を、パイロクロア相のピークである2θ=30°付近に現れるピークをペロブスカイト相のピークである2θ=33°付近に現れるピーク強度に対する相対強度として表した。   After finishing the pulverization step, heat treatment was further performed by changing the firing temperature in the range of 900 ° C to 1100 ° C. Then, it grind | pulverized and analyzed the obtained oxide powder using the X-ray-diffraction apparatus (XRD). The intensity of the main peak of the pyrochlore phase was determined from the diffraction pattern obtained as a result of the analysis. The results are shown in FIG. In FIG. 1, the main peak intensity of the pyrochlore phase is expressed as the relative intensity with respect to the peak intensity appearing near 2θ = 33 °, which is the peak of the perovskite phase, and the peak appearing near 2θ = 30 °, which is the peak of the pyrochlore phase. .

図1に示すように、2回目の熱処理を900℃〜1060℃で行った場合、パイロクロア相の生成が認められた。これに対し、2回目の熱処理を1070℃以上で行った場合、パイロクロア相のメインピークはほとんど消失しており、パイロクロア相の生成は認められなかった。   As shown in FIG. 1, when the second heat treatment was performed at 900 ° C. to 1060 ° C., generation of a pyrochlore phase was observed. On the other hand, when the second heat treatment was performed at 1070 ° C. or higher, the main peak of the pyrochlore phase disappeared, and the generation of the pyrochlore phase was not observed.

次に、前述のパイロクロア相が生成する温度域の知見に基づき、下記表3に示すように焼成条件を変化させてサンプル6の組成を有する酸化物粉末を作製した。具体的には、パイロクロア相の生成しない温度(1080℃)又はパイロクロア相の生成した温度(1000℃)に2回目以降の焼成温度を設定するとともに、焼成工程の実施回数を表3に示すように変化させた。なお表3中、例えば「1190℃4h」とは、焼成温度を1190°とし、保持温度を4時間としたことを示す。   Next, based on the knowledge of the temperature range where the pyrochlore phase was generated, the firing conditions were changed as shown in Table 3 below to produce an oxide powder having the composition of Sample 6. Specifically, the second and subsequent firing temperatures are set to a temperature at which no pyrochlore phase is generated (1080 ° C.) or a temperature at which the pyrochlore phase is generated (1000 ° C.), and the number of firing steps is as shown in Table 3. Changed. In Table 3, for example, “1190 ° C. 4 h” indicates that the firing temperature is 1190 ° and the holding temperature is 4 hours.

また、仮焼成後の原料組成物及び各酸化物粉末をX線回折装置(XRD)を用いて分析した。分析の結果得られた回折パターンを図2及び図3に示す。なお、図2及び図3中、黒丸はパイロクロア相のピークを表す。分析の結果得られる回折パターンよりパイロクロア相のメインピークの強度を求めた。   Moreover, the raw material composition and each oxide powder after preliminary firing were analyzed using an X-ray diffractometer (XRD). The diffraction patterns obtained as a result of the analysis are shown in FIGS. In FIGS. 2 and 3, black circles represent the peak of the pyrochlore phase. The intensity of the main peak of the pyrochlore phase was determined from the diffraction pattern obtained as a result of the analysis.

さらに、得られた酸化物粉末と有機高分子材料との混合物の流動性を評価した。流動性は、混合物の最低熔融粘度で評価した。誘電体セラミックス粉末と有機高分子材料として熱硬化性樹脂とからなる混合物の温度を室温から上げていくと、熱硬化性樹脂の部分において粘度が低下していくが、樹脂の硬化温度に達すると増大に転じる。最低熔融粘度は、前記過程における混合物の最低の粘度のことである。具体的には、酸化物粉末をビニルベンジル樹脂に対して体積比で40%添加した後に、最低熔融粘度を測定した。そして、これらサンプルについて、誘電特性を評価した。誘電特性の評価結果を、酸化物粉末の粉体特性、最低熔融粘度及びパイロクロア相のメインピーク強度の評価結果等を併せて表3に示す。   Furthermore, the fluidity of the mixture of the obtained oxide powder and organic polymer material was evaluated. The fluidity was evaluated by the minimum melt viscosity of the mixture. When the temperature of the mixture composed of the dielectric ceramic powder and the thermosetting resin as the organic polymer material is raised from room temperature, the viscosity decreases in the thermosetting resin portion, but when the curing temperature of the resin is reached Turn to increase. The lowest melt viscosity is the lowest viscosity of the mixture in the process. Specifically, the minimum melt viscosity was measured after adding 40% of the oxide powder to the vinylbenzyl resin in a volume ratio. And about these samples, the dielectric property was evaluated. The evaluation results of the dielectric properties are shown in Table 3 together with the evaluation results of the powder properties of the oxide powder, the minimum melt viscosity, the main peak strength of the pyrochlore phase, and the like.

Figure 2006344407
Figure 2006344407

表3から明らかなように、焼成と粉砕とを繰り返すことで酸化物粉末の比表面積が低下し、酸化物粉末と樹脂との混合物の流動性が向上している。   As is apparent from Table 3, the specific surface area of the oxide powder is reduced by repeating firing and pulverization, and the fluidity of the mixture of the oxide powder and the resin is improved.

また図2に示すように、1回目の焼成後の酸化物粉末にはパイロクロア相の生成は認められなかった。また、図3に示すように、2回目以降の焼成温度を1080℃に設定した場合も、パイロクロア相の生成は認められなかった。ところが2回目以降の焼成温度を1000℃に設定した場合、2回目及び3回目の焼成後にパイロクロア相の生成が確認された。表3に示すように、2回目以降の焼成温度を全て1000℃に設定した場合、目標とする誘電特性は満たすものの、2回目以降の焼成・粉砕工程における最後の焼成温度を1080℃に設定した場合に比べて誘電特性が悪化する傾向にある。   In addition, as shown in FIG. 2, no pyrochlore phase was observed in the oxide powder after the first firing. In addition, as shown in FIG. 3, no pyrochlore phase was observed when the second and subsequent firing temperatures were set to 1080 ° C. However, when the second and subsequent firing temperatures were set to 1000 ° C., the formation of a pyrochlore phase was confirmed after the second and third firings. As shown in Table 3, when all the second and subsequent firing temperatures were set to 1000 ° C., the final firing temperature in the second and subsequent firing / pulverization steps was set to 1080 ° C., although the target dielectric properties were satisfied. Compared with the case, the dielectric properties tend to deteriorate.

以上、実験2の結果から、酸化物粉末を作製する際、焼成工程と粉砕工程とを繰り返すことで、酸化物粉末と樹脂との混合物の流動性が向上し、例えば回路基板等の電子部品の製造が容易となることがわかる。また、2回目以降の焼成・粉砕工程における最後の焼成温度をパイロクロア相が生成する温度域より高温とすることによって、複合誘電体材料の誘電特性のさらなる向上が可能となることがわかる。   As described above, from the results of Experiment 2, when the oxide powder is produced, the fluidity of the mixture of the oxide powder and the resin is improved by repeating the firing process and the pulverization process. It turns out that manufacture becomes easy. It can also be seen that the dielectric properties of the composite dielectric material can be further improved by setting the final firing temperature in the second and subsequent firing / pulverization steps to be higher than the temperature range in which the pyrochlore phase is generated.

<実験3:クロス基材塗工プリプレグ及びこれを用いた複合誘電体基板の作製>
実験1のサンプル6及びサンプル25で使用した各種の誘電体セラミックス粉末と有機高分子材料(ポリビニルベンジルエーテル化合物)を体積比が所定の比率となるように、トルエン中で十分に混合した。このスラリーを布質量40g/m、厚み50μmのガラスクロス(旭シュエーベル製)に塗工機で塗工し、110℃で乾燥した後、これをプリプレグとした。このプリプレグの厚みは160μmであった。
<Experiment 3: Fabrication of Cross Base Material Coated Prepreg and Composite Dielectric Substrate Using This>
Various dielectric ceramic powders used in Sample 6 and Sample 25 of Experiment 1 and an organic polymer material (polyvinylbenzyl ether compound) were sufficiently mixed in toluene so that the volume ratio was a predetermined ratio. This slurry was applied to a glass cloth (manufactured by Asahi Schwer) having a cloth mass of 40 g / m 2 and a thickness of 50 μm with a coating machine, dried at 110 ° C., and then used as a prepreg. The thickness of this prepreg was 160 μm.

次に、作製したプリプレグ10枚を重ねて150℃でプレス圧4.0×10Paの加圧をした後、200℃で熱硬化を行い、厚み1.4mmの複合誘電体基板を作製した。そして、棒状試料(1.4mm×1.4mm×9mm)を切り出し、測定試料とした。 Next, 10 sheets of the prepared prepregs were stacked and pressed at 150 ° C. with a press pressure of 4.0 × 10 6 Pa, followed by thermosetting at 200 ° C. to prepare a composite dielectric substrate having a thickness of 1.4 mm. . Then, a rod-shaped sample (1.4 mm × 1.4 mm × 9 mm) was cut out and used as a measurement sample.

これら試料について、比誘電率εr、Q値及び温度特性τεを評価した。結果を表4に示す。   These samples were evaluated for relative dielectric constant εr, Q value, and temperature characteristic τε. The results are shown in Table 4.

Figure 2006344407
Figure 2006344407

プリプレグを用いて作製された複合誘電体基板においても、比誘電率εr、Q値、温度特性τの各特性について、優れた特性が発揮されている。   Even in a composite dielectric substrate manufactured using a prepreg, excellent characteristics are exhibited with respect to each characteristic of relative permittivity εr, Q value, and temperature characteristic τ.

酸化物粉末の熱処理温度と、酸化物粉末のパイロクロア相のメインピーク強度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the heat processing temperature of oxide powder, and the main peak intensity | strength of the pyrochlore phase of oxide powder. 仮焼成物及び表3上段の焼成条件により得られた酸化物粉末のX線回折パターンである。It is a X-ray-diffraction pattern of the oxide powder obtained by the pre-baking thing and the baking conditions of Table 3 upper stage. 仮焼成物及び表3下段の焼成条件により得られた酸化物粉末のX線回折パターンである。It is an X-ray-diffraction pattern of the oxide powder obtained by the temporary baking thing and the baking conditions of the lower stage of Table 3.

Claims (34)

誘電体セラミックスと有機高分子材料とを含有する複合誘電体材料であって、
前記誘電体セラミックスとして、一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を含有することを特徴とする複合誘電体材料。
A composite dielectric material containing a dielectric ceramic and an organic polymer material,
As the dielectric ceramic, a general formula (M, Li, Bi, RE) x TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents La, Ce, Pr, Nd, And at least one selected from Sm, Y, Yb, and Dy, and 0.9 ≦ x ≦ 1.05). Composite dielectric material.
前記酸化物粉末の基本組成成分が、aBaTiO−bSrTiO−cCaTiO−dLi1/2Bi1/2TiO−eLi1/2RE1/2TiO[ただし、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表し、a〜eは各成分の配合比率(モル%)を表す。]で表され、
0≦a≦5
0≦b≦20
10≦c≦45
a+b+c≦50
b+d/2≦33
c+d/2≦65
a+b+c+d+e=100
であることを特徴とする請求項1記載の複合誘電体材料。
The basic composition component of the oxide powder is aBaTiO 3 —bSrTiO 3 —cCaTiO 3 —dLi 1/2 Bi 1/2 TiO 3 —eLi 1/2 RE 1/2 TiO 3 [where RE is La, Ce, Pr , Nd, Sm, Y, Yb, Dy are represented, and a to e represent the blending ratio (mol%) of each component. ],
0 ≦ a ≦ 5
0 ≦ b ≦ 20
10 ≦ c ≦ 45
a + b + c ≦ 50
b + d / 2 ≦ 33
c + d / 2 ≦ 65
a + b + c + d + e = 100
The composite dielectric material according to claim 1, wherein:
前記基本組成成分のうち、Li1/2RE1/2TiOにおいて、REがNdであることを特徴とする請求項2記載の複合誘電体材料。 3. The composite dielectric material according to claim 2, wherein RE is Nd in Li 1/2 RE 1/2 TiO 3 among the basic composition components. 前記Ndの一部がLa,Ce,Pr,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種によって置換されていることを特徴とする請求項3記載の複合誘電体材料。   4. The composite dielectric material according to claim 3, wherein a part of the Nd is substituted with at least one selected from La, Ce, Pr, Sm, Y, Yb, and Dy. 前記酸化物粉末の比表面積が9m/cm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の複合誘電体材料。 5. The composite dielectric material according to claim 1, wherein the oxide powder has a specific surface area of 9 m 2 / cm 3 or less. 前記有機高分子材料が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の複合誘電体材料。   The composite dielectric material according to claim 1, wherein the organic polymer material is a thermoplastic resin. 前記有機高分子材料が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の複合誘電体材料。   6. The composite dielectric material according to claim 1, wherein the organic polymer material is a thermosetting resin. 前記熱硬化性樹脂がビニルベンジル系樹脂であることを特徴とする請求項7記載の複合誘電体材料。   8. The composite dielectric material according to claim 7, wherein the thermosetting resin is a vinyl benzyl resin. 前記ビニルベンジル系樹脂は、ポリビニルベンジルエーテル化合物を主体とするものであることを特徴とする請求項8記載の複合誘電体材料。   9. The composite dielectric material according to claim 8, wherein the vinyl benzyl resin is mainly composed of a polyvinyl benzyl ether compound. 請求項1から9のいずれか1項記載の複合誘電体材料を溶剤に分散させたスラリーがクロス基材に塗工され、乾燥されてなるプリプレグ。   A prepreg obtained by applying a slurry obtained by dispersing the composite dielectric material according to any one of claims 1 to 9 in a solvent to a cloth substrate and drying the slurry. 前記クロス基材がガラスクロスであることを特徴とする請求項10記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 10, wherein the cloth substrate is a glass cloth. 前記ガラスクロスは、布質量が40g/m以下であり、厚みが50μm以下であることを特徴とする請求項11記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 11, wherein the glass cloth has a cloth mass of 40 g / m 2 or less and a thickness of 50 μm or less. 請求項1から9のいずれか1項記載の複合誘電体材料を溶剤に分散させたスラリーが金属箔上に塗工され、乾燥されてなる金属箔塗工物。   A metal foil coated product obtained by coating a slurry obtained by dispersing the composite dielectric material according to any one of claims 1 to 9 on a metal foil and drying the slurry. 前記金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項13記載の金属箔塗工物。   The metal foil coated product according to claim 13, wherein the metal foil is a copper foil. 請求項1から9のいずれか1項記載の複合誘電体材料を溶剤に分散させたスラリーを乾燥し、成形したことを特徴とする成形体。   10. A molded article obtained by drying and molding a slurry in which the composite dielectric material according to any one of claims 1 to 9 is dispersed in a solvent. 請求項1から9のいずれか1項記載の複合誘電体材料を用いたことを特徴とする複合誘電体基板。   A composite dielectric substrate comprising the composite dielectric material according to claim 1. 請求項10から12のいずれか1項記載のプリプレグを加熱及び加圧することにより形成されたことを特徴とする請求項16記載の複合誘電体基板。   The composite dielectric substrate according to claim 16, wherein the composite dielectric substrate is formed by heating and pressurizing the prepreg according to claim 10. 請求項10から12のいずれか1項記載のプリプレグを金属箔間に挟み込んだ状態で加熱及び加圧することにより形成され、両面に金属箔を有することを特徴とする請求項16記載の複合誘電体基板。   The composite dielectric according to claim 16, which is formed by heating and pressing the prepreg according to any one of claims 10 to 12 in a state of being sandwiched between metal foils, and has metal foils on both sides. substrate. 前記金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項18記載の複合誘電体基板。   19. The composite dielectric substrate according to claim 18, wherein the metal foil is a copper foil. 請求項13又は14記載の金属箔塗工物がクロス基材の両面にそれぞれ塗工面が接するように貼り合わされ、この状態で加熱及び加圧することにより形成され、両面に金属箔を有することを特徴とする請求項16記載の複合誘電体基板。   The metal foil coated product according to claim 13 or 14 is bonded to both surfaces of the cloth substrate so that the coated surfaces are in contact with each other, and is formed by heating and pressing in this state, and has a metal foil on both surfaces. The composite dielectric substrate according to claim 16. 前記クロス基材がガラスクロスであることを特徴とする請求項20記載の複合誘電体基板。   21. The composite dielectric substrate according to claim 20, wherein the cloth substrate is a glass cloth. 前記ガラスクロスは、布質量が40g/m以下であり、厚みが50μm以下であることを特徴とする請求項21記載の複合誘電体基板。 The composite dielectric substrate according to claim 21, wherein the glass cloth has a cloth mass of 40 g / m 2 or less and a thickness of 50 µm or less. 請求項15記載の成形体を加熱及び加圧することにより形成されたことを特徴とする請求項16記載の複合誘電体基板。   The composite dielectric substrate according to claim 16, wherein the composite dielectric substrate is formed by heating and pressing the molded body according to claim 15. 請求項15記載の成形体を金属箔間に挟み込んだ状態で加熱及び加圧することにより形成され、両面に金属箔を有することを特徴とする請求項16記載の複合誘電体基板。   The composite dielectric substrate according to claim 16, wherein the composite dielectric substrate is formed by heating and pressurizing the molded body according to claim 15 while being sandwiched between the metal foils, and has metal foil on both sides. 前記金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項24記載の複合誘電体基板。   The composite dielectric substrate according to claim 24, wherein the metal foil is a copper foil. 500MHz以上の高周波帯域で用いられることを特徴とする請求項16から25のいずれか1項記載の複合誘電体基板。   26. The composite dielectric substrate according to claim 16, wherein the composite dielectric substrate is used in a high frequency band of 500 MHz or more. 請求項10から12のいずれか1項記載のプリプレグ、請求項13又は14記載の金属箔塗工物、請求項15記載の成形体、請求項16から26のいずれか1項記載の複合誘電体基板から選択される少なくとも1種を積層要素とし、当該積層要素を含む多層構造を有することを特徴とする多層基板。   The prepreg according to any one of claims 10 to 12, the coated metal foil according to claim 13 or 14, the molded body according to claim 15, and the composite dielectric according to any one of claims 16 to 26. A multilayer substrate having a multilayer structure including at least one selected from substrates as a multilayer element, the multilayer element including the multilayer element. 500MHz以上の高周波帯域で用いられることを特徴とする請求項27記載の多層基板。   28. The multilayer substrate according to claim 27, wherein the multilayer substrate is used in a high frequency band of 500 MHz or more. 原料組成物を所定の焼成温度で保持して焼成物を得る焼成工程と、前記焼成物を気流式粉砕機を用いて粉砕する粉砕工程とを経て一般式(M,Li,Bi,RE)TiO(ただし、MはBa,Sr,Caから選択される少なくとも1種を表し、REはLa,Ce,Pr,Nd,Sm,Y,Yb,Dyから選択される少なくとも1種を表す。また、0.9≦x≦1.05である。)で表される組成を有する酸化物粉末を作製し、
前記酸化物粉末を含む誘電体セラミックスと有機高分子材料とを混合することを特徴とする複合誘電体材料の製造方法。
A general formula (M, Li, Bi, RE) x through a firing step of obtaining a fired product by holding the raw material composition at a predetermined firing temperature and a grinding step of grinding the fired product using an airflow grinder. TiO 3 (where M represents at least one selected from Ba, Sr, and Ca, and RE represents at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y, Yb, and Dy. 0.9 ≦ x ≦ 1.05)), and an oxide powder having a composition represented by:
A method for producing a composite dielectric material, comprising mixing a dielectric ceramic containing the oxide powder and an organic polymer material.
前記焼成工程及び前記粉砕工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項29記載の複合誘電体材料の製造方法。   30. The method for producing a composite dielectric material according to claim 29, wherein the firing step and the crushing step are repeated. 最後に行う焼成工程における焼成温度を、前記酸化物粉末中にパイロクロア相が生成する温度域より高温とすることを特徴とする請求項30記載の複合誘電体材料の製造方法。   31. The method for producing a composite dielectric material according to claim 30, wherein a firing temperature in the last firing step is set higher than a temperature range in which a pyrochlore phase is generated in the oxide powder. 2回目以降の焼成工程における焼成温度を1回目の焼成工程における焼成温度より低温とすることを特徴とする請求項30又は31記載の複合誘電体材料の製造方法。   32. The method for producing a composite dielectric material according to claim 30, wherein the firing temperature in the second and subsequent firing steps is lower than the firing temperature in the first firing step. 1回目の焼成工程における焼成温度と2回目以降の焼成工程における焼成温度との差を50℃以上とすることを特徴とする請求項32記載の複合誘電体材料の製造方法。   The method for producing a composite dielectric material according to claim 32, wherein a difference between a firing temperature in the first firing step and a firing temperature in the second and subsequent firing steps is 50 ° C or more. 1回目の焼成工程における焼成温度と2回目以降の焼成工程における焼成温度との差を100℃以上とすることを特徴とする請求項33記載の複合誘電体材料の製造方法。   The method for producing a composite dielectric material according to claim 33, wherein a difference between a firing temperature in the first firing step and a firing temperature in the second and subsequent firing steps is 100 ° C or higher.
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