JP2014024916A - 誘電体用樹脂組成物および高周波誘電体デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高周波数領域において、比誘電率および誘電損失が十分に低い誘電体用樹脂組成物を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂中に分散された無機物質を含む誘電体用樹脂組成物であって、前記無機物質は、酸化マグネシウム微粒子を含み、当該誘電体用樹脂組成物は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃の温度において、比誘電率εが５以下であり、品質係数指標Ｑｆが５，０００ＧＨｚ以上であることを特徴とする誘電体用樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、誘電体用樹脂組成物および高周波誘電体デバイスに関する。

共振器、フィルタ、アンテナ、回路基板、および積層回路素子基板等の誘電体デバイスの分野では、近年の情報量の増大、通信技術の高度化、および利用周波数帯域の枯渇化に伴い、高周波数帯（センチメートル波〜ミリ波）の利用が進められている。

しかしながら、一般に、誘電体デバイスの寸法は、利用周波数および使用材料の比誘電率に依存することが知られている。従って、例えば、高周波数帯域において、比誘電率の高い材料を使用しようとすると、誘電体デバイスの設計寸法が極端に小さくなってしまうという問題が生じる。これは、誘電体デバイスの加工を難しくし、製造歩留まりの低下につながる。

また、信号の伝播速度は、デバイス使用材料の比誘電率の平方根に反比例することが知られている。このため、比誘電率が高い材料をデバイスに使用した場合、伝送遅延が生じ、信号の高速処理に支障が生じる。

さらに、デバイス使用材料の誘電損失は、周波数の増大とともに増加する。このため、高周波数帯において、誘電損失が高い材料をデバイスに使用した場合、信号の伝搬損失が許容できない値にまで上昇するおそれがある。

このように、高周波数帯域において誘電体デバイスを適用することを想定した場合、材料の誘電特性に関して、解決すべき多くの課題が存在する。また、このような背景から、近年、比誘電率が低く、誘電損失が低いマイクロ波誘電体材料の開発が進められている。

ところで、一般に、無機材料は、誘電損失が比較的低い傾向にあるが、比誘電率の低下を図ることは難しいという問題がある。逆に、有機材料には、比較的比誘電率の低いものが多く存在する。このため、無機材料と有機材料とを複合化することにより、高周波数帯域で使用可能な誘電体用材料を構成することが提案されている（特許文献１〜５）。

特開２０００−４０４２１号公報 特開２００５−８９６９１号公報 特開２００７−１２６６０５号公報 特開２００９−９６９７９号公報 国際公開第ＷＯ２０１０−４７３４９号

前述のように、特許文献１〜５には、樹脂系の有機材料に無機材料粒子または無機材料繊維を分散することにより構成された誘電体用材料が記載されている。

しかしながら、特許文献１〜５に開示されている誘電体材料においても、誘電特性は、未だ十分であるとは言い難い。特に、これらの文献に記載されている誘電体材料は、誘電損失が比較的大きいという問題がある。このため、現在においても、高周波数帯域において、比誘電率および誘電損失が十分に抑制された誘電体用樹脂組成物について、未だ大きな要望がある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、１ＧＨｚ以上の高周波数帯域において、比誘電率および誘電損失が十分に低い誘電体用樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような誘電体用樹脂組成物を含む高周波誘電体デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂中に分散された無機物質を含む誘電体用樹脂組成物であって、
前記無機物質は、酸化マグネシウム微粒子を含み、
当該誘電体用樹脂組成物は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃の温度において、
比誘電率εが５以下であり、
品質係数指標Ｑｆが５，０００ＧＨｚ以上であることを特徴とする誘電体用樹脂組成物が提供される。

ここで、本発明による誘電体用樹脂組成物において、前記熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃の温度において、比誘電率が４以下であり、品質係数指標が１，０００ＧＨｚ以上であっても良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物において、前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリ環状オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、５−メチルペンテン樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、フッ素化ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、サーモトロピック液晶ポリマー系樹脂、芳香族ポリサルホン系樹脂、および芳香族ポリエーテル系樹脂からなる群から選定された少なくとも１種を含んでも良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物において、前記熱硬化性樹脂は、トリアジン系樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル類、多官能スチレン系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、エポキシ系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選定された少なくとも１種を含んでも良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物において、前記酸化マグネシウム微粒子は、Ｘ線回折分析において、（２００）面に帰属されるピークの半価幅が０．１５゜以下であっても良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物において、前記酸化マグネシウムは、１００ｎｍ以上５０μｍ以下の粒子径を有しても良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物は、０℃〜８０℃の温度範囲において、共振周波数の温度依存性が±５０ｐｐｍ／℃の範囲内であっても良い。

さらに、本発明では、１ＧＨｚ以上の周波数帯域において使用される高周波誘電体デバイスであって、
当該高周波誘電体デバイスは、回路基板、伝送線路、誘電体フィルタ、誘電体アンテナ、誘電体共振器、キャパシタ、インダクタ、埋設デバイス、およびマルチチップモジュールのいずれか一つであり、
当該高周波誘電体デバイスは、前述のいずれかの特徴を有する誘電体用樹脂組成物を含むことを特徴とする高周波誘電体デバイスが提供される。

ここで、本発明による高周波誘電体デバイスは、さらに導体を有し、
該導体は、前記誘電体用樹脂組成物の表面または内部に配置されても良い。

本発明では、１ＧＨｚ以上の高周波数帯域において、比誘電率および誘電損失が十分に低い誘電体用樹脂組成物を提供することができる。また、本発明では、そのような誘電体用樹脂組成物を含む高周波誘電体デバイスを提供することができる。

本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された伝送線路の模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された別の伝送線路の模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用されたさらに別の伝送線路の模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された誘電体フィルタの模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された誘電体アンテナの模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された誘電体共振器の模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用されたキャパシタの模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用されたインダクタの模式図である。 本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された多層基板の模式図である。 酸化マグネシウム微粒子ＡのＸ線回折分析結果を示したチャートである。 酸化マグネシウム微粒子ＢのＸ線回折分析結果を示したチャートである。 酸化マグネシウム微粒子ＣのＸ線回折分析結果を示したチャートである。 酸化マグネシウム微粒子ＤのＸ線回折分析結果を示したチャートである。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明では、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂中に分散された無機物質を含む誘電体用樹脂組成物であって、
前記無機物質は、酸化マグネシウム微粒子を含み、
当該誘電体用樹脂組成物は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃の温度において、
比誘電率εが５以下であり、
品質係数指標Ｑｆが５，０００ＧＨｚ以上であることを特徴とする誘電体用樹脂組成物が提供される。

前述のように、特許文献１〜５に記載の誘電体材料は、高周波帯域で使用されるデバイスへの適用を考慮した場合、未だ十分な誘電特性を有するとは言い難い。特に、これらの文献に記載されている誘電体材料は、誘電損失が比較的大きいという問題がある。

これに対して、本発明による誘電体用樹脂組成物は、１ＧＨｚ以上の高周波帯域においても、有意に低い比誘電率、および有意に低い誘電損失を有するため、高周波帯域で使用されるデバイスに対しても、十分に適用することができる。

なお、本願では、材料の誘電損失を表すパラメータとして、「品質係数指標Ｑｆ」を使用する。

一般に、材料の誘電損失は、誘電正接（ｔａｎδ）を用いて表される。誘電正接（ｔａｎδ）は、誘電体内を伝播する電気信号が熱に変換されることにより損失する量を表すパラメータである。従って、誘電正接（ｔａｎδ）が小さい材料ほど、電気信号の損失が少なくなり、信号伝達率が向上する。

また、誘電正接（ｔａｎδ）の逆数は、品質係数Ｑと呼ばれ、Ｑ＝１／ｔａｎδで表される。この品質係数Ｑと周波数ｆの積が「品質係数指標Ｑｆ」となる。

品質係数指標Ｑｆは、比較的小さな周波数範囲では、周波数ｆによらず一定とみなすことができる。このため、品質係数指標Ｑｆは、材料の誘電損失を表すパラメータとして使用することができる。すなわち、品質係数指標Ｑｆが大きな材料ほど、誘電損失が低く、本願において好適な材料と言える。

本発明による誘電体用樹脂組成物において、品質係数指標Ｑｆは、１００００ＧＨｚ以上であることが好ましい。

（本発明による誘電体用樹脂組成物の構成）
次に、本発明による誘電体用樹脂組成物に含まれる各材料について、詳しく説明する。

（酸化マグネシウム粒子）
本発明による誘電体用樹脂組成物は、無機物質として、酸化マグネシウム微粒子を含む。

本発明による誘電体用樹脂組成物に使用される酸化マグネシウム微粒子は、いかなる方法で製造されたものであっても良い。酸化マグネシウム微粒子は、特に、高純度の金属マグネシウム蒸気と酸素との気相酸化反応を利用する気相法で製造することが好ましい。この方法では、純度が高く、欠陥が少ない良好な結晶性を有する酸化マグネシウム微粒子を製造することができる。

良好な結晶性を有する酸化マグネシウム微粒子を使用することにより、最終的に得られる誘電体用樹脂組成物の比誘電率εおよび品質係数指標Ｑｆを、よりいっそう低下させることができる。

なお、本願において、酸化マグネシウム微粒子の結晶性は、酸化マグネシウム微粒子自身、または酸化マグネシウム微粒子を含む誘電体用樹脂組成物のＸ線回折分析により評価することができる。より具体的には、ＣｕＫα線での回折結果において、２θ≒４２．９°の位置に現われる回折ピークの半価幅（ピーク高さの半分の高さにおける線幅）の値により、酸化マグネシウム微粒子の結晶性を判断することができる。なお、このピークは、酸化マグネシウムの結晶構造の（２００）面に相当する。半価幅が狭いほど、酸化マグネシウム微粒子の結晶性は、高くなる。半価幅は、例えば、０．１５゜以下であることが好ましい。

酸化マグネシウム微粒子の粒径は、特に限られないが、例えば、５０ｎｍ〜５０μｍの範囲である。酸化マグネシウム微粒子の粒径は、１００ｎｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。酸化マグネシウム微粒子の粒径が５０ｎｍ未満の場合、最終的に得られる誘電体用樹脂組成物の誘電損失が増大し、品質係数指標Ｑｆ値が低下する可能性がある。また、酸化マグネシウム微粒子の粒径が５０μｍを越えると、樹脂を加えて成形体を製造したときに、表面の平滑性が低下する可能性がある。

なお、本願において、「（微粒子の）粒径」とは、微粒子の平均粒径を意味するものとする。ここで、微粒子の平均粒径は、以下のように計測される。電子顕微鏡によって個々の粒子を観察し、最長部分を該粒子の粒径とする。このような方法で、１００個以上の粒子について、粒径を計測する。得られた粒径計測結果を小さい順に並べた際に、中央に位置する値（中央値）を平均粒径とする。

酸化マグネシウム微粒子には、本発明の目的に反しない範囲で、表面処理を実施しても良い。

なお、以下、酸化マグネシウム微粒子の比誘電率をε_１とし、誘電正接をｔａｎδ_１（＝１／Ｑ_１）とし、品質係数指標をＱ_１ｆとする。

（樹脂材料）
本発明では、誘電体用樹脂組成物に使用される樹脂材料として、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂が使用される。

本発明による誘電体用樹脂組成物に使用される熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂の種類は、最終的に得られる誘電体用樹脂組成物が前述の比誘電率εおよび品質係数指標Ｑｆを満たす限り、特に限られない。

ただし、一般に、酸化マグネシウムは、樹脂材料よりも高い比誘電率を有する（ε_１＝約９程度）。そのため、両者を複合化して得られる誘電体用樹脂組成物の比誘電率εは、通常、樹脂材料の比誘電率（ε_２とする）よりも大きくなる。従って、誘電体用樹脂組成物の比誘電率εを低下させるには、樹脂材料の比誘電率ε_２は低い方が好ましい。

同様に、樹脂材料の品質係数指標（Ｑ_２ｆとする）は、できるだけ高いことが好ましい。なお、品質係数の場合は、樹脂材料と酸化マグネシウムとを複合化することにより、両者よりも高い品質係数指標Ｑｆを有する樹脂組成物を形成することは、理論上不可能ではない。しかしながら、樹脂材料自体の品質係数指標Ｑ_２ｆが低すぎると、樹脂組成物の品質係数指標Ｑｆを十分に高くすることは難しくなる。ここで、樹脂材料の誘電正接をｔａｎδ_２（＝１／Ｑ_２）としている。

従って、使用される樹脂材料は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃において、比誘電率ε_２が４以下であり、品質係数指標Ｑ_２ｆが１０００ＧＨｚ以上であることが好ましい。

この場合、前述の範囲の比誘電率εおよび品質係数指標Ｑｆを有する誘電体用樹脂組成物を、比較的容易に得ることができる。

本発明による誘電体用樹脂組成物に使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ環状オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、５−メチルペンテン樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、フッ素化ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、サーモトロピック液晶ポリマー系樹脂、芳香族ポリサルホン系樹脂、および芳香族ポリエーテル系樹脂が挙げられる。これらは、単独で使用しても、２種以上を組み合わせて使用しても良い。

これらの熱可塑性樹脂は、いずれも、前述の要求を満たし、すなわち１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃において、比誘電率ε_２が４以下であり、品質係数指標Ｑ_２ｆが１０００ＧＨｚ以上である。

本発明による誘電体用樹脂組成物に使用される熱硬化性樹脂としては、例えば、トリアジン系樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル類、多官能スチレン系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、エポキシ系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂が挙げられる。これらは、単独で使用しても、２種以上を組み合わせて使用しても良い。

これらの熱硬化性樹脂は、いずれも、前述の要求を満たし、すなわち１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃において、比誘電率ε_２が４以下であり、品質係数指標Ｑ_２ｆが１０００ＧＨｚ以上である。

前述の熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とは、混合して使用しても良い。

（誘電体用樹脂組成物）
本発明による誘電体用樹脂組成物は、前述の樹脂材料中に酸化マグネシウム微粒子を分散させることにより製造される。

例えば、混練機または攪拌機等を用いて、樹脂材料中に酸化マグネシウム微粒子を直接分散させることにより、誘電体用樹脂組成物を製造しても良い。あるいは、樹脂材料を溶剤中に溶解させた後、この溶液に酸化マグネシウム微粒子を加えて混合しても良い。その後、溶剤を除去することにより、樹脂組成物が製造される。

この他にも、各種方法で本発明による誘電体用樹脂組成物を製造することができる。

なお、本発明による誘電体用樹脂組成物において、酸化マグネシウム微粒子の含有率は、５体積％以上９０体積％未満であることが好ましい。

酸化マグネシウム微粒子の含有率が５体積％未満の場合、十分に良好な特性が得られない場合がある。また、酸化マグネシウム微粒子の含有率が９０体積％以上の場合、樹脂組成物の成形が難しくなる場合がある。

本発明による誘電体用樹脂組成物には、本発明の目的に反しない範囲で、難燃剤、安定剤、可塑化剤、および／または強化剤等の添加剤をさらに加えても良い。

本発明による誘電体用樹脂組成物の提供形態は、特に限られない。本発明による誘電体用樹脂組成物は、例えば、成形体の状態で提供しても良い。

そのような成形体は、これに限られるものではないが、例えば、射出成形、圧縮成形、押出成形、および注型成形等の公知の方法により、製造することができる。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物は、共振周波数の温度依存性が小さいことが好ましい。本発明による誘電体用樹脂組成物を実際のデバイスに適用することを想定した場合、共振周波数が温度に対する影響を受けにくい方が、デバイスとして安定した特性を発揮することができるからである。例えば、本発明による誘電体用樹脂組成物は、０℃〜８０℃の温度範囲において、共振周波数の温度係数ＴＣｆが±５０ｐｐｍ／℃の範囲であっても良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物は、熱膨張係数が小さいことが好ましい。

本発明による誘電体用樹脂組成物は、以下に述べるように、導体（金属）や半導体部品と組み合わせて、各種高周波誘電体デバイスとして用いることができる。その際、金属や半導体と誘電体用樹脂組成物の間で熱膨張係数が大きく異なると、温度変化が与えられた場合に熱膨張係数の差異に由来するひずみが生じ、接合が剥がれてしまう等の不具合が生じるおそれがある。一般に、樹脂材料は、金属に比べて熱膨張係数が大きい。熱膨張係数の小さい酸化マグネシウムと複合化することにより、樹脂組成物の熱膨張係数を樹脂材料の値よりも小さくすることができる。

例えば、本発明による誘電体用樹脂組成物は、１５ｐｐｍ／℃〜１２０ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨張係数を有しても良い。

また、本発明による誘電体用樹脂組成物は、熱伝導率が大きいことが好ましい。

前述のように、本発明による誘電体用樹脂組成物は、導体（金属）や半導体部品と組み合わせて、各種高周波誘電体デバイスとして用いることができる。そのようなデバイスを駆動させた場合、導体や半導体に発熱が生じる。発生した熱を効率的に散逸させることは、デバイスを安定して動作させる上で重要である。誘電体用樹脂組成物の熱伝導率が大きい場合、デバイスからより効果的に熱を散逸させることが可能になる。

例えば、本発明による誘電体用樹脂組成物は、０．２Ｗ／ｍＫ〜５．０Ｗ／ｍＫの範囲の熱伝導率を有しても良い。

（本発明による誘電体用樹脂組成物の適用例）
本発明による誘電体用樹脂組成物は、１ＧＨｚ以上の周波数帯域で使用される各種高周波誘電体デバイスに適用することができる。

そのような高周波誘電体デバイスには、例えば、回路基板、伝送線路、誘電体フィルタ、誘電体アンテナ、誘電体共振器、キャパシタ、インダクタ、埋設デバイス、およびマルチチップモジュール等が含まれる。

以下、本発明による誘電体用樹脂組成物を有する高周波誘電体デバイスの一例について説明する。

図１には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された伝送線路の模式図（斜視図）を示す。伝送線路（マイクロストリップ線路）１００において、両導体１１０、１２０の間に、本発明による誘電体用樹脂組成物１８０が配置されている。

図２には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された別の伝送線路の模式図（斜視図）を示す。伝送線路（コプレーナ線路）２００において、上部導体２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃと下部導体２２０の間に、本発明による誘電体用樹脂組成物２８０が配置されている。

図３には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用されたさらに別の伝送線路の模式図（斜視図）を示す。伝送線路３００（スロット線路）において、上部導体３１０ａ、３１０ｂと下部導体３２０の間に、本発明による誘電体用樹脂組成物３８０が配置されている。

図４には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された誘電体フィルタの模式図（斜視図）を示す。誘電体フィルタ（帯域透過フィルタ）４００において、上部導体４１０ａ〜４１０ｄと下部導体４２０の間に、本発明による誘電体用樹脂組成物４８０が配置されている。

図５には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された誘電体アンテナの模式図（斜視図）を示す。誘電体アンテナ（パッチアンテナ）５００において、給電点５１５を有する上部導体５１０と下部導体５２０の間に、本発明による誘電体用樹脂組成物５８０が配置されている。

図６には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された誘電体共振器の模式図（斜視図）を示す。誘電体共振器（リング共振器）６００において、リング導体６１０と下部導体６２０の間に、本発明による誘電体用樹脂組成物６８０が配置されている。

図７には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用されたキャパシタの模式図（上面図）を示す。キャパシタ（インターディジタルキャパシタ）７００において、櫛形導体７１０ａおよび７１０ｂが本発明による誘電体用樹脂組成物７８０上に配置されている。

図８には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用されたインダクタの模式図（上面図）を示す。インダクタ（スパイラルインダクタ）８００において、スパイラル状の導体８１０ａが本発明による誘電体用樹脂組成物８８０上に配置されている。

図９には、本発明による誘電体用樹脂組成物が適用された多層基板の模式図（断面図）を示す。多層基板９００は、本発明による誘電体用樹脂組成物９８０（９８０ａ〜９８０ｄ）を複数積層することにより構成される。各誘電体用樹脂組成物９８０ａ〜９８０の表面、底面、および／または内部には、多層基板９００の最表面に配置された半導体部品９５０と電気的に接合された配線９１０ａ、および半導体部品９５０と電気的に接合されていない配線９１０ｂ等が設置される。

前述のように、本発明による誘電体用樹脂組成物は、高周波帯域においても、有意に低い比誘電率、および有意に低い誘電損失を有する。

従って、本発明による誘電体用樹脂組成物１８０〜９８０を備える高周波誘電体デバイス１００〜９００は、１ＧＨｚ以上の高周波帯域においても、信号の伝送遅延および信号の損失が有意に抑制され、適正に作動させることができる。

なお、図１〜図９に示した高周波誘電体デバイスは、単なる一例であって、本発明による誘電体用樹脂組成物は、他の高周波誘電体デバイスに適用されても良い。

以下、本発明による実施例について説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。

（例１）
以下の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル１」と称する）を製造し、その特性を評価した。

（サンプル１の製造）
まず、酸化マグネシウム微粒子Ａ（宇部マテリアル社製２０００Ａ）を準備した。この酸化マグネシウム微粒子Ａの平均粒径は、０．２μｍである。

図１０には、酸化マグネシウム微粒子ＡのＸ線回折分析結果を示す。分析には、株式会社リガク製のＸ線回折装置ＲＩＮＴ２５５０を使用した。

図１０から、この酸化マグネシウム微粒子Ａの（２００）ピーク（２θ≒４２．９゜）における半値幅は、約０．１゜であることがわかる。

また、熱可塑性樹脂として、アイソタクティックポリプロピレン（商品名：ノバテックＰＰ ＭＡ３、日本ポリケム株式会社製）（以下、「ｉＰＰ」と称する）を準備した。

次に、小型二軸混練機（ＴｈｅｒｍｏＨＡＡＫＥ社製ＭｉｎｉＬａｂ）を用い、この熱可塑性樹脂中に酸化マグネシウム微粒子Ａを混合し、２００℃で溶融混練を行った。酸化マグネシウム微粒子Ａの混合量は、全体に対して１０ｖｏｌ％とした。

その後、混合物を押出処理し、熱可塑性樹脂中に酸化マグネシウム微粒子Ａが分散されたサンプル１を製造した。

なお、サンプル１の形状は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ１ｍｍの板状、および全長１０ｍｍ×直径５ｍｍφの円柱状とした。

以下の表１の「サンプル１」の欄には、使用樹脂、使用酸化マグネシウム微粒子の種類および物性値、ならびに酸化マグネシウム微粒子の混合比をまとめて示した。

（サンプル１の評価）
得られたサンプル１を用いて、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、および共振周波数の温度依存性の測定には、板状サンプル１を使用した。比誘電率εおよび誘電正接ｔａｎδは、ＪＩＳ Ｒ １６４１に準拠し、２５℃において、１２ＧＨｚの空洞共振器をネットワークアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製８７２０ＥＳ Ｓパラメータ・ベクトル・ネットワーク・アナライザ）に接続し、空洞共振法で測定した。

得られた誘電正接ｔａｎδの値から、サンプル１の品質係数Ｑを算出した。また、この品質係数Ｑと共振周波数の積から、サンプル１の品質係数指標Ｑｆを算定した。

サンプル１の共振周波数の温度依存性は、同様の装置により、０℃と８０℃における共振周波数を測定し、両者の差異を求めることにより評価した。

熱膨張係数の測定には、円柱状サンプル１を使用し、ブルカー・エイエックスエス株式会社製熱膨張計ＴＤ５２００ＳＡを用いて測定を行った。

熱伝導率の測定には、英弘精機株式会社製熱伝導率測定装置ＨＣ−１１０を用い、１枚法により実施した。測定には、板状サンプル１を使用した。

前述の表１の「サンプル１」の欄には、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、品質係数指標Ｑｆ、共振周波数の温度係数ＴＣｆ、熱膨張係数、および熱伝導率の各種測定結果をまとめて示した。

（例２）
前述の例１の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル２」と称する）を製造し、その特性を評価した。

ただし、この例２では、酸化マグネシウム微粒子Ａの混合量は、全体に対して１５ｖｏｌ％とした。その他の製造条件は、例１の場合と同様である。

得られたサンプル２を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル２」の欄には、サンプル２の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例３）
前述の例１の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル３」と称する）を製造し、その特性を評価した。

ただし、この例３では、酸化マグネシウム微粒子Ａの混合量は、全体に対して２０ｖｏｌ％とした。その他の製造条件は、例１の場合と同様である。

得られたサンプル３を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル３」の欄には、サンプル３の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例４）
前述の例１の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル４」と称する）を製造し、その特性を評価した。

ただし、この例４では、酸化マグネシウム微粒子Ａの混合量は、全体に対して２５ｖｏｌ％とした。その他の製造条件は、例１の場合と同様である。

得られたサンプル４を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル４」の欄には、サンプル４の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例５）
前述の例１の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル５」と称する）を製造し、その特性を評価した。

ただし、この例５では、酸化マグネシウム微粒子Ａの混合量は、全体に対して３０ｖｏｌ％とした。その他の製造条件は、例１の場合と同様である。

得られたサンプル５を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル５」の欄には、サンプル５の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例６）
前述の例１の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル６」と称する）を製造し、その特性を評価した。

ただし、この例６では、酸化マグネシウム微粒子Ａの混合量は、全体に対して４０ｖｏｌ％とした。その他の製造条件は、例１の場合と同様である。

得られたサンプル６を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル６」の欄には、サンプル６の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例７）
前述の例３の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル７」と称する）を製造し、その特性を評価した。

なお、この例７では、酸化マグネシウム微粒子Ａの代わりに、酸化マグネシウム微粒子Ｂ（宇部マテリアル社製ＲＦ１０Ｃ）を準備した。この酸化マグネシウム微粒子Ｂの平均粒径は、６．５μｍである。

図１１には、酸化マグネシウム微粒子ＢのＸ線回折分析結果を示す。分析には、株式会社リガク製のＸ線回折装置ＲＩＮＴ２５５０を使用した。

図１１から、この酸化マグネシウム微粒子Ｂの（２００）ピーク（２θ≒４２．９゜）における半値幅は、約０．１２２゜であることがわかる。

その他の製造条件は、例３の場合と同様である。

得られたサンプル７を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル７」の欄には、サンプル７の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例８）
前述の例３の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル８」と称する）を製造し、その特性を評価した。

なお、この例８では、酸化マグネシウム微粒子Ａの代わりに、酸化マグネシウム微粒子Ｃ（宇部マテリアル社製ＲＦ９８）を準備した。この酸化マグネシウム微粒子Ｃの平均粒径は、９μｍである。

図１２には、酸化マグネシウム微粒子ＣのＸ線回折分析結果を示す。分析には、株式会社リガク製のＸ線回折装置ＲＩＮＴ２５５０を使用した。

図１２から、この酸化マグネシウム微粒子Ｃの（２００）ピーク（２θ≒４２．９゜）における半値幅は、約０．０８２゜であることがわかる。

その他の製造条件は、例３の場合と同様である。

得られたサンプル８を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル８」の欄には、サンプル８の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

（例９）
前述の例３の場合と同様の方法で、誘電体用樹脂組成物（以下、「サンプル９」と称する）を製造し、その特性を評価した。

なお、この例９では、酸化マグネシウム微粒子Ａの代わりに、酸化マグネシウム微粒子Ｄ（宇部マテリアル社製５００Ａ）を準備した。この酸化マグネシウム微粒子Ｄの平均粒径は、０．０５μｍである。

図１３には、酸化マグネシウム微粒子ＤのＸ線回折分析結果を示す。分析には、株式会社リガク製のＸ線回折装置ＲＩＮＴ２５５０を使用した。

図１３から、この酸化マグネシウム微粒子Ｃの（２００）ピーク（２θ≒４２．９゜）における半値幅は、約０．１９６゜であることがわかる。

その他の製造条件は、例３の場合と同様である。

得られたサンプル９を用いて、例１の場合と同様の方法で、比誘電率ε、誘電正接ｔａｎδ、共振周波数の温度依存性、熱膨張係数、および熱伝導率の各種特性を評価した。

前述の表１の「サンプル９」の欄には、サンプル９の製造条件と、各種評価結果とをまとめて示した。

表１に示すように、今回製造した誘電体用樹脂組成物（サンプル１〜サンプル９）は、いずれも、低い比誘電率ε（２．７〜４．３）および高い品質係数指標Ｑｆ（８８４２ＧＨｚ〜２５６４１ＧＨｚ）を示した。特に、使用した酸化マグネシウム微粒子の（２００）面に帰属されるピークの半価幅が０．１５゜以下であるサンプル１〜サンプル８では、品質係数指標Ｑｆは、１００００ＧＨｚを超えており、極めて良好な品質係数指標Ｑｆが得られることがわかった。

また、サンプル１〜サンプル７は、いずれも、共振周波数の温度係数ＴＣｆが小さく（最大８．９６ｐｐｍ／℃以下）、熱膨張係数が小さく（最大１１２ｐｐｍ／℃以下）、熱伝導率が高い（最小０．２４Ｗ／ｍＫ以上）ことがわかった。

このような特徴を有する誘電体用樹脂組成物は、高周波誘電体デバイス等に好適に用いることができる。

本発明は、例えば、回路基板、伝送線路、誘電体フィルタ、誘電体アンテナ、誘電体共振器、キャパシタ、インダクタ、埋設デバイス、およびマルチチップモジュール等の誘電体デバイスに適用することができる。

１００ 伝送線路
１１０ 導体
１２０ 導体
１８０ 誘電体用樹脂組成物
２００ 伝送線路
２１０ａ〜２１０ｃ 上部導体
２２０ 下部導体
２８０ 誘電体用樹脂組成物
３００ 伝送線路
３１０ａ、３１０ｂ 上部導体
３２０ 下部導体
３８０ 誘電体用樹脂組成物
４００ 誘電体フィルタ
４１０ａ〜４１０ｄ 上部導体
４２０ 下部導体
４８０ 誘電体用樹脂組成物
５００ 誘電体アンテナ
５１０ 上部導体
５１５ 給電点
５２０ 下部導体
５８０ 誘電体用樹脂組成物
６００ 誘電体共振器
６１０ リング導体
６２０ 下部導体
６８０ 誘電体用樹脂組成物
７００ キャパシタ
７１０ａ、７１０ｂ 櫛形導体
７８０ 誘電体用樹脂組成物
８００ インダクタ
８１０ａ 導体
８８０ 誘電体用樹脂組成物
９００ 多層基板
９１０ａ、９１０ｂ 配線
９５０ 半導体部品
９８０ａ〜９８０ｄ 誘電体用樹脂組成物

Claims (9)

1. 熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂中に分散された無機物質を含む誘電体用樹脂組成物であって、
   前記無機物質は、酸化マグネシウム微粒子を含み、
   当該誘電体用樹脂組成物は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃の温度において、
   比誘電率εが５以下であり、
   品質係数指標Ｑｆが５，０００ＧＨｚ以上であることを特徴とする誘電体用樹脂組成物。
2. 前記熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂は、１ＧＨｚ以上の周波数および２５℃の温度において、
   比誘電率が４以下であり、品質係数指標が１，０００ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体用樹脂組成物。
3. 前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリ環状オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、５−メチルペンテン樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、フッ素化ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、サーモトロピック液晶ポリマー系樹脂、芳香族ポリサルホン系樹脂、および芳香族ポリエーテル系樹脂からなる群から選定された少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の誘電体用樹脂組成物。
4. 前記熱硬化性樹脂は、トリアジン系樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル類、多官能スチレン系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、エポキシ系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選定された少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の誘電体用樹脂組成物。
5. 前記酸化マグネシウム微粒子は、Ｘ線回折分析において、（２００）面に帰属されるピークの半価幅が０．１５゜以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の誘電体用樹脂組成物。
6. 前記酸化マグネシウムは、１００ｎｍ以上５０μｍ以下の粒子径を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の誘電体用樹脂組成物。
7. ０℃〜８０℃の温度範囲において、共振周波数の温度依存性が±５０ｐｐｍ／℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の誘電体用樹脂組成物。
8. １ＧＨｚ以上の周波数帯域において使用される高周波誘電体デバイスであって、
   当該高周波誘電体デバイスは、回路基板、伝送線路、誘電体フィルタ、誘電体アンテナ、誘電体共振器、キャパシタ、インダクタ、埋設デバイス、およびマルチチップモジュールのいずれか一つであり、
   当該高周波誘電体デバイスは、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の誘電体用樹脂組成物を含むことを特徴とする高周波誘電体デバイス。
9. さらに導体を有し、
   該導体は、前記誘電体用樹脂組成物の表面または内部に配置されることを特徴とする請求項８に記載の高周波誘電体デバイス。

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