JP2016192627A - 伝送線路および電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させ、かつ高い無負荷Ｑ値を得ることが出来る伝送線路および該伝送線路を用いた共振器を備える電子部品を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の伝送線路は、第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部と、第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部とを備え、前記第１の誘電体は、半導体粒子と該半導体粒子間を絶縁化する粒界相を有する半導体磁器であることを特徴とし、前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は伝送線路および該伝送線路を用いた共振器を備える電子部品に関する。

近距離無線通信や移動体通信に、マイクロ波帯、特に１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯が多く利用されている。これらの通信に用いられる通信装置には、小型化、薄型化が強く求められ、その通信装置に用いられる電子部品にも小型化、薄型化が強く求められている。

通信装置に用いられる電子部品には、バンドパスフィルタのように共振器を含むものがある。この共振器には、分布定数線路を用いたものや、インダクタとキャパシタを用いたものなどがあるが、いずれも伝送線路を含んでいる。共振器には、無負荷Ｑ値が大きいことが求められ、共振器の無負荷Ｑ値は、共振器における損失を小さくすることによって大きくすることができる。

伝送線路の損失には、誘電体損、導体損および放射損がある。信号の周波数が高くなるほど、表皮効果が顕著になって、導体損は顕著に増大する。共振器における損失は、ほとんど導体損に起因する。そのため、共振器の無負荷Ｑ値を大きくするためには、導体損を小さくすることが効果的である。

従来の１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯用の伝送線路は、導体と誘電体を組み合わせた構造のものである。この伝送線路では、特許文献１，２に記載された技術のように導体の表面積を大きくする等の対策を行っても、導体損を大幅に小さくすることは困難である。そのため、この伝送線路を用いた共振器では、無負荷Ｑ値を大きくすることには限界がある。

一方、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波を伝搬させる伝送線路としては、誘電体線路
が知られている。例えば、特許文献３には、平行に配置された２つの平行導体板の間に高
誘電率テープを配置し、２つの平行導体板と高誘電率テープの間に、低誘電率材料よりな
る充填誘電体を配置して構成された伝送線路が記載されている。この伝送線路では、電磁
波の電界は充填誘電体内に分布する。特許文献３には、実際に作製された伝送線路が、
３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの周波数帯で低分散な特性であることが記載されている。

特開平４−４３７０３号公報 特開平１０−１３１１２号公報 特開２００７−２３５６３０号公報

前述のように、従来の１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯用の伝送線路は、導体で作製された電極を用いた線路を用いる構造のものである。この伝送線路では、特許文献１、２に記載された技術のように導体電極の表面積を大きくする等の対策を行っても、導体損を大幅に小さくすることは困難である。そのため、この伝送線路を用いた共振器では、無負荷Ｑ値を大きくすることには限界がある。

一方、前述のように、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波を伝搬させる誘電体線路は知られているが、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯の電磁波を伝搬させる誘電体線路は知られていない。

電磁波の波長は、周波数に反比例する。１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯の電磁波の波長は、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波の波長の５倍から５０倍程度になる。一般的に、従来の誘電体線路の大きさは、伝搬させる電磁波の波長が長くなるほど大きくなる。そのため、仮に、従来の誘電体線路を用いて、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯用の共振器等の電子部品を構成しようとしても、電子部品が大型化して、実用的な電子部品を実現することができない。

なお、誘電体線路を伝搬する電磁波の波長は、誘電体の波長短縮効果により、真空中を伝搬する電磁波の波長よりも短くなる。しかし、従来の誘電体線路では、大幅な波長短縮効果は得られない。例えば、特許文献３には、充填誘電体の比誘電率は例えば４以下であることが記載されている。比誘電率を４とすると、波長短縮率は０．５である。そのため、従来の誘電体線路を用いても、誘電体の波長短縮効果による電子部品の大幅な小型化はできない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させ、かつ高い無負荷Ｑ値を得ることが出来る伝送線路および該伝送線路を用いた共振器を備える電子部品を提供することを目的とする。

本発明の伝送線路は、第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部と、第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部とを備え、前記第１の誘電体は、半導体粒子と該半導体粒子間を絶縁化する粒界相を有する半導体磁器であることを特徴とし、前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいことを特徴とする。

前記第１の誘電体は、たとえばＳｒＴｉＯ_３系半導体磁器であり、一般式（１）
（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％） （１）
で表され、前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいことが好ましい。

前記第１の誘電体にさらにＭｎＯを含むことが好ましい。この場合、一般式（１）で表される成分を１００ｍｏｌ％としたとき、ＭｎＯ換算にて０．０２ｍｏｌ％以上０．２ｍｏｌ％以下の含有量で表される。

前記第１の誘電体にさらにＳｉＯ_２を含むことが好ましい。この場合、一般式（１）で表される成分を１００ｍｏｌ％としたとき、ＳｉＯ_２換算にて０．０１ｍｏｌ％以上０．１ｍｏｌ％以下の含有量で表される。

前記第２の比誘電率は前記第１の比誘電率の１／１０以下であることが好ましい。

本発明の電子部品は、本発明の伝送線路を含むものである。本発明の電子部品は、１Ｇ
Ｈｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させ、かつ、共振器を備え
ている。この共振器は、本発明の伝送線路を用いて構成されている。

本発明によれば、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させ、かつ高い無負荷Ｑ値を得ることが出来る伝送線路および該伝送線路を用いた共振器を備える電子部品を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る伝送線路および電子部品を示す斜視図である。 図１に示した電子部品の回路構成を示す回路図である。 第１の誘電体を表す半導体磁器を模式化した図面である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して 、本発明の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品の構造について説明する。図１は、本実施の形態に係る伝送線路および電子部品を示す斜視図である。

図１に示したように、本実施の形態に係る電子部品１は、本実施の形態に係る伝送線路２を含んでいる。伝送線路２は、第１の誘電体よりなる線路部１０と、第２の誘電体よりなる周囲誘電体部２０とを備えている。線路部１０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。周囲誘電体部２０は、線路部１０における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部１０の周囲に存在する。

周囲誘電体部２０は、Ｚ方向の両端に位置する上面２０ａおよび下面２０ｂと、Ｘ方向の両端に位置する２つの側面２０ｃ，２０ｄと、Ｙ方向の両端に位置する２つの側面２０ｅ，２０ｆを有している。

本実施の形態では、特に、周囲誘電体部２０の全体が、１種類の第２の誘電体によって構成されている 。

電子部品１は、更に、それぞれ周囲誘電体部２０の上面２０ａ、下面２０ｂ、側面２０ｅ，２０ｆに配置された導体層３，４，５，６を備えている。導体層３のＸ方向の長さは、上面２０ａのＸ方向の長さよりも小さい。導体層３のＹ方向の長さは、上面２０ａのＹ方向の長さと等しい。導体層３は、上面２０ａの一部のみを覆っている。導体層４のＸ方向の長さは、下面２０ｂのＸ方向の長さよりも小さい。導体層４のＹ方向の長さは、下面２０ｂのＹ方向の長さと等しい。導体層４は、下面２０ｂの一部のみを覆っている。導体層５は、側面２０ｅの全体を覆い、導体層３，４に電気的に接続されている。導体層６は、側面２０ｆの全体を覆い、導体層３，４に電気的に接続されている。導体層３，４，５，６は、グランドに接続される。

電子部品１は、更に、導体層４に対して所定の間隔をあけて対向するように周囲誘電体部２０の内部に配置された導体層７を備えている。導体層４と導体層７の間には、周囲誘電体部２０の一部が介在している。

線路部１０のＺ方向の一端は、導体層７に接続されている。導体層７は、周囲誘電体部２０の側面２０ｃに露出した端部７ａを有している。線路部１０のＺ方向の他端は、導体層３に接続されている。

導体層３，４，５，６，７は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属によって構成されている。なお、電子部品１は、導体層３の代わりに、第１の誘電体よりなる誘電体層を備えていてもよい。

次に、図２の回路図を参照して、本実施の形態に係る電子部品１の回路構成について説明する。本実施の形態に係る電子部品１は、並列に接続されたインダクタ３１とキャパシタ３２を有する共振器３０と、入出力端子３３とを備えている。インダクタ３１の一端とキャパシタ３２の一端は、入出力端子３３に電気的に接続されている。インダクタ３１の他端とキャパシタ３２の他端は、グランドに電気的に接続されている。インダクタ３１とキャパシタ３２は、並列共振回路を構成している。共振器３０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有している。

共振器３０は、伝送線路２を用いて構成されている。より具体的に説明すると、共振器３０を構成するインダクタ３１が、伝送線路２の線路部１０によって構成される。キャパシタ３２は、図１に示した導体層４，７と、その間の周囲誘電体部２０の一部によって構成されている。入出力端子３３は、図１に示した導体層７の端部７ａによって構成されている。なお、周囲誘電体部２０の側面２０ｃに、導体層７の端部７ａに接続した導体層を設け、この導体層を入出力端子３３としてもよい。

次に、本実施の形態に係る伝送線路２および電子部品１の作用について説明する。導体層７の端部７ａによって構成された入出力端子３３には、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数を含む任意の周波数の電力が供給される。この電力に起因して、導体層７に接続された線路部１０に電磁波が励起される。線路部１０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。線路部１０が伝搬させる電磁波の１つ以上の
周波数は、共振器３０の共振周波数を含む。共振器３０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数で共振する。入出力端子３３の電位は、入出力端子３３に供給される電力の周波数が共振周波数と一致するときに最大値になり、入出力端子３３に供給される電力の周波数が共振周波数から離れるに従って減少する。

ここで、伝送線路２において、線路部１０を形成する第１の誘電体は、半導体粒子と該半導体粒子間を絶縁化する粒界相を有する半導体磁器であることを特徴とする。この構造について図３を用いて具体的に説明をする。図３は、第１の誘電体である半導体磁器の構造を示した模式図である。半導体粒子４１の周りに粒界相４２が存在することで、半導体粒子と該半導体粒子間を絶縁化する粒界相とを有する半導体磁器の構造となる。この構造を確認する手法として、例えば半導体磁器の断面を走査電子顕微鏡によりｃｏｍｐｏ（組成）像観察することによって確認できる。この半導体磁器の組成は特に限定されず、半導体粒子の周りには絶縁化した粒界相が存在する微細構造になっている材料であれば、線路部１０として適する。例えば、一般式で（１００−ｘ−ｙ）・［Ｓｒ_{（１−Ａ−Ｂ）}，Ｂａ_（Ａ），Ｃａ_（Ｂ）］ＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、Ａ、Ｂは、０から１までの任意）で示される組成が適しており、中でも特に一般式（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％）で表される組成の特性が最適となり好ましい。
線路部１０を構成する第１の誘電体は第１の比誘電率を有し、また、周囲誘電体部２０を構成する第２の誘電体は第２の比誘電率を有するとした場合、第２の比誘電率は、第１の比誘電率よりも小さい関係となっている。これは、伝送線路および電子部品形状を形成した場合の無負荷Ｑ値について、従来は線路部１０にＡｇを使用した時の無負荷Ｑ値：Ｑｕ＝３００であるが、これよりも高いＱｕ値を得るためには、既述の発明が必要となる。これにより、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯で共振器を構成する伝送線路および電子部品を提供することが可能となる。

第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部１０は、一般式（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％）の場合に特性がより好ましくなるが、その理由は以下の通りである。
伝送線路および電子部品形状を形成した場合の無負荷Ｑ値が３００より大きくなるため
の条件として比誘電率が高く、誘電損失が小さいことが必要となる。このためには、ＳｒＴｉＯ_３の存在が必要であるが、常誘電体であるがゆえに本発明で求められる１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯においての比誘電率の劣化や誘電損失の劣化は生じないが、比誘電率が３００程度と低い問題があるため、比誘電率を高める必要がある。
そこで、ＳｒＴｉＯ_３系半導体磁器を用い、一般式（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％）とすることで、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯においての比誘電率を高くし、誘電損失を良好なものとすることができる。

第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいが、その理由は、伝送線路および電子部品形状を形成した場合の無負荷Ｑ値が３００より大きくなるための条件として伝送線路における損失を抑え、より効率的に電磁波を伝搬させることが可能にするためである。

本実施の形態において、一般式（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％）で表される第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部は、電子部品形状を形成した場合の無負荷Ｑ値において３００より大きくするために、ｘの範囲として、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％であり、より大きくするためには０．３ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％である。同様に、ｙの範囲として、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％であり、より大きくするためには０．３ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％である。また、第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいことが必要である。
また、それぞれの半導体磁器には、不純物として、以下のものを含有させても良い。不純物としては、特に限定されないが、たとえば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕの各元素の酸化物などが挙げられる。

本実施の形態において、特に、ＭｎＯをさらに添加することが好ましい。ＭｎＯの添加は焼結性を高める効果があり、これにより、無負荷Ｑ値を更により大きくする効果がある。
この場合、前記第１の誘電体にＭｎＯを含むことからなる線路部は、電子部品形状を形成した場合の無負荷Ｑ値をさらにより大きくするために、下記一般式を（１）としたとき
（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％） （１）
一般式（１）で表される成分（これを主成分とする）を１００ｍｏｌ％としたときにＭｎＯ換算にて０．０２ｍｏｌ％以上０．２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、ＭｎＯにて０．１ｍｏｌ％以上０．２ｍｏｌ％以下であることがより好ましいといえる。

本実施の形態において、特に、ＳｉＯ_２をさらに添加することが好ましい。ＳｉＯ_２の添加は焼結性を高める効果があり、これにより、無負荷Ｑ値を更により大きくする効果がある。この場合、前記第１の誘電体にＳｉＯ_２を含むことからなる線路部は、電子部品形状を形成した場合の無負荷Ｑ値をさらにより大きくするために、下記一般式を（１）としたとき
（１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５（但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％） （１）
一般式（１）で表される成分（これを主成分とする）を１００ｍｏｌ％としたときにＳｉＯ_２換算にて０．０１ｍｏｌ％以上０．１ｍｏｌ％以下であることが好ましく、ＳｉＯ_２にて０．０５ｍｏｌ％以上０．１ｍｏｌ％以下であることがより好ましいといえる。

本実施の形態において、前記第２の比誘電率は、第１の比誘電率の１／１０以下である
ことが好ましい。特にその値を１／１０以下とすることにより伝送線路における損失を抑
え、より効率的に電磁波を伝搬させることが可能になる。１／１０以下にする理由は以下である。誘電体線路理論に基づき、原理的に、伝送線路の電磁波エネルギを第１の誘電体へ集中させる事により、第１の誘電体内部へ電磁波を浸透させ、電磁波を進行させる際に発生する損失と、放射を、減少させることができるためである。なお第２の比誘電率の下限は求められないが、実用上２以下の比誘電率の材料を用いることは困難であることから、第２の比誘電率は２以上であることが好ましい。

第２の誘電体よりなる周囲誘電体部の材質については必ずしも限定されるわけではない
が、好ましい例としてはＳｒＴｉＯ_３、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）およびこれらの２種以上の組み合わせを用いることができる。

本発明の内容を実施例および比較例を参照にしてより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。

［実施例１］
まず、線路部を構成する誘電体粉末を作製した。ＳｒＴｉＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末を表１に示す質量比率に従って秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表１になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で還元雰囲気化の中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、焼結体を得た。その後、焼結体周辺部にＢｉ金属を含むペーストを塗布し、１０００℃大気中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第１の誘電体で構成された線路部となる焼結体を得た。

次に、周囲誘電体部を構成する誘電体粉末を作製した。ＭｇＣＯ_３、ＳｉＯ_２粉末をモル比で２、１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表１になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第２の誘電体で構成された周囲誘電体部となる焼結体を得た。

また得られた第１の誘電体よりなる線路部の焼結体と第２の誘電体よりなる周囲誘電体部の焼結体を用いて、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。

［実施例２〜１６］
誘電体粉末の各々の組成を表１に示すように調整したこと以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を作製した。作製した各々の組成を表１に示す。

［実施例１７］
まず、線路部を構成する誘電体粉末を作製した。ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｎＯ粉末を表２に示す質量比率に従って秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表２になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で還元雰囲気化の中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、焼結体を得た。その後、焼結体周辺部にＢｉ金属を含むペーストを塗布し、１０００℃大気中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第１の誘電体で構成された線路部となる焼結体を得た。

次に、周囲誘電体部を構成する誘電体粉末を作製した。ＭｇＣＯ_３、ＳｉＯ_２粉末をモル比で２、１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表２になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第２の誘電体で構成された周囲誘電体部となる焼結体を得た。

また得られた第１の誘電体よりなる線路部の焼結体と第２の誘電体よりなる周囲誘電体部の焼結体を用いて、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。

［実施例１８および１９］
誘電体粉末の各々の組成を表２に示すように調整したこと以外は、実施例１７と同様の方法で焼結体を作製した。作製した各々の組成を表２に示す。

［実施例２０］
まず、線路部を構成する誘電体粉末を作製した。ＳｒＴｉＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｎＯ粉末を表３に示す質量比率に従って秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表３になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で還元雰囲気化の中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、焼結体を得た。その後、焼結体周辺部にＢｉ金属を含むペーストを塗布し、１０００℃大気中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第１の誘電体で構成された線路部となる焼結体を得た。

次に、周囲誘電体部を構成する誘電体粉末を作製した。ＭｇＣＯ_３、ＳｉＯ_２粉末をモル比で２、１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表３になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第２の誘電体で構成された周囲誘電体部となる焼結体を得た。

また得られた第１の誘電体よりなる線路部の焼結体と第２の誘電体よりなる周囲誘電体部の焼結体を用いて、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。

［実施例２１〜３３］
誘電体粉末の各々の組成を表３に示すように調整したこと以外は、実施例２０と同様の方法で焼結体を作製した。作製した各々の組成を表３に示す。

［実施例３４］
まず、線路部を構成する誘電体粉末を作製した。ＳｒＴｉＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２粉末を表４に示す質量比率に従って秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表４になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で還元雰囲気化の中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、焼結体を得た。その後、焼結体周辺部にＢｉ金属を含むペーストを塗布し、１０００℃大気中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第１の誘電体で構成された線路部となる焼結体を得た。

次に、周囲誘電体部を構成する誘電体粉末を作製した。ＭｇＣＯ_３、ＳｉＯ_２粉末をモル比で２、１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表４になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第２の誘電体で構成された周囲誘電体部となる焼結体を得た。

また得られた第１の誘電体よりなる線路部の焼結体と第２の誘電体よりなる周囲誘電体部の焼結体を用いて、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。

［実施例３５〜４７］
誘電体粉末の各々の組成を表４に示すように調整したこと以外は、実施例３４と同様の方法で焼結体を作製した。作製した各々の組成を表４に示す。

［実施例４８および４９］
誘電体粉末の各々の組成を表５に示すように調整したこと以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を作製した。作製した各々の組成を表５に示す。
また、周囲誘電体部としては、実施例１に記載したフォルステライト粉末を作製し、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。作製した各々の組成を表５に示す。

［実施例５０］
誘電体粉末の各々の組成を表６に示すように調整したこと以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を作製した。作製した各々の組成を表６に示す。

次に、周囲誘電体部を構成する誘電体粉末を作製した
一つ目として、ＭｇＣＯ_３、ＳｉＯ_２粉末をモル比で２、１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をし、フォルステライトＭｇ_２ＳｉＯ_４を得た。

二つ目として、ＳｒＴｉＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末をモル比で９９．６、０．３、０．１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼を行った。前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、誘電体粉末を調整した。前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で還元雰囲気化の中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、焼結体を得た。その後、焼結体周辺部にＢｉ金属を含むペーストを塗布し、１０００℃大気中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、ＳｒＴｉＯ_３系半導体となった焼結体を粉砕することで粉末を得た。

フォルステライトとＳｒＴｉＯ_３系半導体となった粉末について、所望の第２の誘電体よりなる周囲誘電体部として機能させる割合として、実施例４５においては、フォルステライト９５質量部に対して、ＳｒＴｉＯ_３系半導体を５質量部秤量し純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第２の誘電体で構成された周囲誘電体部となる焼結体を得た。

また得られた第１の誘電体よりなる線路部と第２の誘電体よりなる周囲誘電体部を用いて、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。

［実施例５１〜５５］
線路部については、誘電体粉末の各々の組成を表６に示すように調整したこと以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を作製した。
また、周囲誘電体部としては、実施例５０に記載したフォルステライトとＳｒＴｉＯ_３系半導体となった粉末について所望の割合で混合することで作製し、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。作製した各々の組成を表６に示す。

［比較例１〜１３］
誘電体粉末の各々の組成を表７に示すように調整したこと以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を作製し、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。作製した各々の組成を表７に示す。

［比較例１４］
線路部を構成する誘電体粉末を作製した。ＳｒＴｉＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末を表１に示す質量比率に従って秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表１になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で大気雰囲気の中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、焼結体を得た。その後、焼結体周辺部にＢｉ金属を含むペーストを塗布し、１０００℃大気中で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第１の誘電体で構成された線路部となる焼結体を得た。

次に、周囲誘電体部を構成する誘電体粉末を作製した。ＭｇＣＯ_３、ＳｉＯ_２粉末をモル比で２、１の割合で秤量し、純水と市販のアニオン系分散剤と共に、ボールミルで２４時間混合を行い、混合スラリーを得た。混合スラリーを１２０℃で加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、アルミナ坩堝に入れ１２００〜１２４０℃の温度範囲内で２時間仮焼をした。

前記の仮焼粉を分取し、エタノールと一緒にボールミルで２４時間混合を行った。混合スラリーを８０℃〜１２０℃で段階的に加熱乾燥した後、瑪瑙乳鉢で解砕し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し組成が表１になるように誘電体粉末を調整した。

前記の方法で得られた誘電体粉末に市販のアクリル樹脂系ラッカー溶液を誘電体粉末質量に対して樹脂固形分８質量％添加した後、瑪瑙乳鉢にて混練し、＃３００メッシュふるいを通過させ整粒し、造粒粉を得た。この造粒粉を金型に入れ、加圧成形し、円柱状の成形体試料を得た。この試料を空気中にて３５０℃で脱バインダー処理を施した後、１４００℃で一定時間熱処理をして、室温まで冷却して焼成し、第２の誘電体で構成された周囲誘電体部となる焼結体を得た。

また得られた第１の誘電体よりなる線路部の焼結体と第２の誘電体よりなる周囲誘電体部の焼結体を用いて、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した。

＜評価＞
得られた焼結体の比誘電率、誘電損失値、図１に示した伝送線路および電子部品形状を形成した場合の共振周波数と無負荷Ｑ値について、各々算出した。

［誘電特性の測定］
本実施形態に係る焼結体についての誘電特性は、Ｑ・ｆ値及び比誘電率εｒによって評価することができる。比誘電率、誘電損失は、日本工業規格「マイクロ波用ファインセラミックスの誘電特性の試験方法」（ＪＩＳ Ｒ１６２７ １９９６年度）に従って測定することができる。
誘電特性の評価として、両端短絡形誘電体共振器法により共振周波数とＱ値を求めた。焼成体（焼結体）の寸法と共振周波数とＱ値より、比誘電率および誘電損失を算出した。
なお、表１から表７まで記載した比誘電率および誘電損失はそれぞれ以下を意味する。
第１の誘電体よりなる線路部の比誘電率は、第１の比誘電率と表中には省略記載している。
第１の誘電体よりなる線路部の誘電損失は、第１の誘電損失と表中には省略記載している。
第２の誘電体よりなる周囲誘電体部は、第２の比誘電率と表中には省略記載している。

［誘電体線路および電子部品形状を形成した場合の共振周波数と無負荷Ｑ値］
図１に示したように、本実施の形態に係る電子部品１は、本実施の形態に係る誘電体線路２を含んでいる。伝送線路２は、第１の誘電体よりなる線路部１０と、第２の誘電体よりなる周囲誘電体部２０とを備えている。前記実施例において得られた誘電体を用いて、この形状を形成し、電子部品としての共振周波数と無負荷Ｑ値を各々測定し、表１から表８に記した。表１から表８には、線路部１０に従来の伝送線路で使用されてきた金属Ａｇ単体の導体電極を使用した場合の無負荷Ｑ値：Ｑｕ＝３００と比較し、良否の判定を行った結果も記載した。

［粒界相の有無観察］
半導体磁器の断面を走査電子顕微鏡（商品名：ＪＳＭ−Ｔ３００、日本電子データム社製）によりｃｏｍｐｏ（組成）像を５０００倍で観察し、粒界相の有無を観察し、半導体磁器かどうかを判定した。

表１から表６の結果から、実施例１から実施例５５は、発明の範囲内にあるため、線路部に金属Ａｇ単体の導体電極を使用した場合の電子部品としてのＱｕ値：３００より大きくできることがわかる。

表７および表８の結果から、比較例１から比較例１４は、発明の範囲外にあるため、線路部に金属Ａｇ単体の導体電極を使用した場合の電子部品としてのＱｕ値：３００より大きくはできないことがわかる。

１ 電子部品
２ 伝送線路
３ 導体層
４ 導体層
５ 導体層
６ 導体層
７ 導体層
７ａ 導体層の端部
１０ 線路部
２０ 周囲誘電体部
２０ａ 上面
２０ｂ 下面
２０ｃ 側面
２０ｄ 側面
２０ｅ 側面
２０ｆ 側面
３０ 共振器
３１ インダクタ
３２ キャパシタ
３３ 入出力端子
４１ 半導体粒子
４２ 粒界相

Claims (6)

1. 第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部と、第２の比誘電率を有する第２
   の誘電体よりなる周囲誘電体部とを備え、
   前記第１の誘電体は、半導体粒子と該半導体粒子間を絶縁化する粒界相を有する半導体磁器であることを特徴とし、前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいことを特徴とする伝送線路。
2. 前記第１の誘電体は、ＳｒＴｉＯ_３系半導体磁器であることを特徴とし、
   一般式（１）
   （１００−ｘ−ｙ）・ＳｒＴｉＯ_３＋ｘ・Ｙ_２Ｏ_３＋ｙ・Ｎｂ_２Ｏ_５
   （但し、０．１ｍｏｌ％≦ｘ≦０．４ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％≦ｙ≦０．４ｍｏｌ％） （１）
   で表され、前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さいことを特徴とする前記請求項１に記載の伝送線路。
3. 前記第１の誘電体にさらにＭｎＯを含み、前記一般式（１）で表される成分を１００ｍｏｌ％としたとき、ＭｎＯ換算にて０．０２ｍｏｌ％以上０．２ｍｏｌ％以下を含有することを特徴とする請求項２記載の伝送線路。
4. 前記第１の誘電体にさらにＳｉＯ_２を含み、前記一般式（１）で表される成分を１００ｍｏｌ％としたとき、ＳｉＯ_２換算にて０．０１ｍｏｌ％以上０．１ｍｏｌ％以下を含有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の伝送線路。
5. 前記第２の比誘電率は前記第１の比誘電率の１／１０以下であることを特徴とする請求項２から請求項４いずれか１項に記載の伝送線路。
6. 前記線路部は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬さ
   せ、かつ、共振器を備え、前記共振器は、請求項２から請求項５いずれか１項に記載の伝送線路を用いて構成されている電子部品。
   

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