JP3220360B2 - アルミナ質磁器組成物およびその製造方法 - Google Patents

アルミナ質磁器組成物およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体共振器、マ
イクロ波導波路、マイクロ波コンデンサ、マイクロ波I
C基板、ICパッケージ、誘電体アンテナ等の電気通信
分野またはマイクロ波透過窓等の核融合関係設備分野な
どの高周波用として好適に利用されるアルミナ質磁器組
成物とその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年、通信網の急激な発展に伴って、通信
に使用する周波数が拡大すると同時に、マイクロ波領域
やミリ波領域などの高周波領域にまで及びつつある。一
方、誘電体磁器は、コンデンサなどの他に、誘電体共振
器や集積回路基板、誘電体アンテナ、各種高周波回路の
インピーダンス整合等に応用されており、これらについ
てもマイクロ波やミリ波に対しても適応可能なものが望
まれている。例えば、フィルタやガンまたはFETマイ
クロ波発振器の周波数安定化のために必要となり、その
需要が増大している。
【0003】マイクロ波回路素子の大きさは、電磁波の
波長が基準となっており、誘電体を用いたマイクロ波立
体回路内を電磁波が伝搬するときの真空中の波長をλ
、比誘電率をεとするとλ0 /ε1/2 となるため、
誘電率が高いほど小型化が可能である。
【0004】一方、セラミックスとして最も一般的に使
用されているアルミナ(Al2 3)は、サファイアの
場合、誘電率が10、誘電損失が10-5(8GHz)と
低損失であるが非常に高価である。アルミナ粉末に各種
の添加物を添加し焼結した磁器は、機械的強度が高く、
低コストであるためサファイアと同レベルの電気特性を
有するように改善が進められている。
【0005】さらに、素子を作製する場合には、その磁
器の焼結体を作製するための焼成温度はできるだけ低い
ことが望ましい。因みにアルミナ質焼結体では、150
0〜1600℃の温度で焼成することが必要である。
【0006】例えば、特公平2−61082号によれ
ば、Al2 3 にCaTiO3 を添加した低誘電率、高
Q値の組成物が提案されている。また、特公平2−11
10号によれば、Al2 3 にSiO2 、CaO、Mg
Oを添加したマイクロ波領域で低誘電損失の磁器組成物
が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ナを主成分とする磁器は、そもそも共振周波数の温度係
数(以下、τfと記す)が約−55ppm/℃と大きい
ため使用用途が極めて制限されるという問題があった。
共振周波数を制御する方法としては、τfが正の成分、
あるいは負の成分を適宜組み合わせることにより調整す
ることが可能であるが、誘電損失が大きくなるなど、高
周波における低損失を維持しつつ、τfを小さくするこ
とは困難であった。
【0008】また、誘電損失については、Al2 3
サファイアなどの単結晶の場合には誘電損失は非常に小
さいが、それ自体非常に高価であるため、安価なものが
要求される。しかし、助剤等を添加したアルミナ質焼結
体では、誘電損失が大きくなり優れた特性が得られない
のが現状であった。
【0009】さらに、特公平2−61082号の組成物
によれば、共振周波数の温度係数については何等検討さ
れておらず、また、特公平2−1110号に記載の磁器
によれば、誘電率が10以下と低く、素子の小型化には
不向きである。
【0010】従って、本発明は、マイクロ波領域におい
て、アルミナを主たる成分とし、高誘電率化を図るとと
もに、マイクロ波領域において低誘電損失および共振周
波数の温度係数の小さい磁器組成物を提供するととも
に、1300℃以下の低温で焼成可能な磁器組成物を提
供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、ア
ルミナのτfの絶対値を低下させるためには、アルミナ
と逆の温度係数を持つ化合物を添加する必要があること
を前提に種々検討した結果、アルミナへの添加物とし
て、TiO2 とCuOとを特定の範囲で組み合わせて添
加した結果、低誘電損失とτfの絶対値を低減できるこ
とに加え、1300℃以下での低温で焼成できることを
見いだし、本発明に至った。
【0012】即ち、本発明のアルミナ質磁器組成物は、
Al23、TiO2およびCuOからなり、各成分のモ
ル比による組成比が、図1のAl23−TiO2−Cu
O3成分組成図における下記点A、B、C、D、E による線分A−B−C−D−E−Aの点を結ぶ線分で表
した範囲内にあることを特徴とするものであり、さらに
は、結晶相として、少なくともα−Al23とTiO2
を含み、測定周波数8GHzにおける誘電損失が1×1
-3以下、共振周波数の25〜85℃における温度係数
の絶対値|τf|が30ppm以下の優れた誘電特性を
有するものであり、しかも1300℃以下の低温で焼結
できるものである。
【0013】
【作用】Al2 3 のτfの絶対値を低下させるためA
2 3 と逆の符号である正の温度係数を持つTiO2
と複合化させることがよい。しかし、Al2 3 にTi
2 を添加し焼成すると、TiO2 はAl2 3 と反応
しAl2 TiO5 が析出する。このAl2 TiO5 が多
量に析出すると、誘電損失が増加し、τfの絶対値の減
少効果は望めない。
【0014】ところが、本発明に基づき、Al2 3
TiO2 の系に対して、さらにCuOを添加すると、A
2 TiO5 の析出を抑制しTiO2 を優先的に析出さ
せることができる。その結果、TiO2 相の析出によっ
て温度係数τfを正側に移行させることができる。しか
も、測定周波数8GHzにおいて誘電損失が1×10-3
以下を維持しつつ、τfの絶対値を30ppm/℃以下
に制御することが可能となり、これにより高周波領域の
電気通信分野での広範囲の利用できるようになり、特に
誘電率が高いことから素子の小型化を促進できる。
【0015】また、Al2 3 に対して、TiO2 とC
uOとを複合して添加するとこれらの添加成分による液
相生成温度が下がり、1300℃以下の低温で焼成する
ことが可能となり、磁器の製造コストの低減が可能とな
る。
【0016】なお、Al2 3 量が、上記の組成範囲よ
りも過剰となるとτfが負に大きくなるとともに焼成温
度が1300℃を越え、逆に上記の組成範囲よりも少な
いとτfは正に大きくなるか、あるいは誘電損失が1×
10-3を越えてしまう。また、アルミナ含有量が範囲内
であっても、CuOとTiO2 との比率が上記組成範囲
を逸脱すると、Al2 TiO5 の析出またはAlTaO
4 が過剰に析出し、誘電損失が1×10-3を越えてしま
うか、共振周波数の温度係数の絶対値が30ppm/℃
を越えてしまうか、または1300℃以下では緻密化で
きなくなる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明のアルミナ質磁器組成物
は、Al2 3 、TiO2 およびCuO、あるいは焼成
により前記酸化物を形成しえる炭酸塩、硝酸塩などの塩
を用いて、図1の組成範囲になるように秤量混合した
後、これを所望の成形手段、例えば、ドクターブレード
法などのシート成形法、金型プレス法、冷間静水圧プレ
ス法、押出し成形法、圧延法等により任意の形状に成形
する。その後、この成形体を、大気などの酸化性雰囲気
中で1300℃以下、特に900〜1250℃の低温で
焼成することにより相対密度98%以上に緻密化するこ
とができる。
【0018】なお、本発明の磁器組成物は、Al23
TiO2、CuOの3成分からなるものであるが、例え
ば、Mg、Si、Fe、Ca、Na、Gaなどの元素が
不可避不純物あるいは製造工程中において混入する場合
がある。これらの成分は、酸化物換算で全量中0.2%
以下であれば、とりわけ本発明の効果に影響を及ぼすこ
とはない。
【0019】
【実施例】純度99.9%のAl2 3 粉末、TiO2
粉末およびCuO粉末を表1の組成となるように秤量
し、この混合粉末を、純度99.9%のアルミナボー
ル、イソプロピルアルコール(IPA)と共に500m
lポリポットに投入し、24時間回転ミルにて混合し
た。混合後のスラリーを80℃大気中にて乾燥し80メ
ッシュを通し評価粉末を得た。
【0020】この粉末を金型プレスにて1000kg/
cm2 で直径20mm、厚み10mmに成形し、その後
3000kg/cm2 で冷間静水圧成形(CIP)を行
って成形した。そして、成形体は大気中、表1に示す温
度で2時間焼成した。
【0021】得られた焼結体を直径15mm、厚み7.
5mmに加工研磨した。そして、測定周波数8GHzで
の測定によって、誘電率(εr)、誘電損失(tan
δ)、および25〜85℃における共振周波数の温度係
数(τf)を測定した。また、波長λ=1.5418Å
のCuKα線によるX線回折により試料の結晶相を同定
した。これらの測定結果は、表1に示した。
【0022】
【表1】
【0023】表1の結果から明らかなように、Al2
3 含有量が過多の試料No.9では、τfの絶対値が30
ppm/℃を越え、Al2 3 含有量が上記組成範囲よ
り少ない試料No.11、12、13もτfの絶対値が3
0ppm/℃を越えるものであった。また、TiO2
CuOの比率が本発明の範囲を逸脱する試料No.10、
14、15、16では、τfの絶対値がいずれも30p
pm/℃を越えるか、あるいは誘電損失が大きいもので
あった。
【0024】CuOを無添加の試料No.10では、結晶
相としてAl2 TiO5 が析出し、これにより誘電損失
およびτfともに大きくなり、焼成温度も1300℃を
越えるものであった。
【0025】これに対して、本発明における組成範囲の
試料は、いずれも結晶相としてα−Al2 3 と、Ti
2 が析出しており、誘電率10〜15、測定周波数8
GHzにおける誘電損失が1×10-3以下、共振周波数
の25〜85℃における温度係数の絶対値|τf|が3
0ppm以下の優れた特性を示した。
【0026】これらの中でも、なお、上記の焼結体中に
は、ICP発光分析結果によれば、Mg、Ca、Si、
Fe、Na、Gaなどの元素が酸化物換算で0.2%以
下含まれていた。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁器組成
物は、Al2 3 に対して、TiO2およびCuOを所
定の関係を満足するように配合することにより、低温焼
成化とともに、マイクロ波領域での低誘電損失、共振周
波数の温度係数の絶対値を低減することができ、これに
より、アルミナ質磁器のマイクロ波やミリ波に適応した
誘電体共振器、マイクロ波導波路、マイクロ波コンデン
サ、マイクロ波IC基板、ICパッケージ、誘電体アン
テナ等への応用が拡大されるとともに、製造コストの低
減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアルミナ質磁器組成物のAl2 3
TiO2 、CuOの含有量を表す三成分系組成図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/62 - 35/632 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Al23、TiO2およびCuOからな
    り、各成分のモル比による組成比が、図1のAl23
    TiO2−CuO3成分組成図における下記点A、B、
    C、D、E による線分A−B−C−D−E−Aの点を結ぶ線分で表
    した範囲内にあることを特徴とするアルミナ質磁器組成
    物。
  2. 【請求項2】結晶相として、少なくともα−Al23
    TiO2を含み、測定周波数8GHzにおける誘電損失
    が1×10-3以下、共振周波数の25〜85℃における
    温度係数の絶対値|τf|が30ppm以下の請求項1
    記載のアルミナ質磁器組成物。
  3. 【請求項3】Al23、TiO2およびCuOからな
    り、各成分のモル比による組成比が、図1のAl23
    TiO2−CuO3成分組成図における下記点A、B、
    C、D、E による線分A−B−C−D−E−Aの点を結ぶ線分で表
    した範囲内になるように調合した混合物を成形後、13
    00℃以下の酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とす
    るアルミナ質磁器組成物の製造方法。
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JP3562454B2 (ja) * 2000-09-08 2004-09-08 株式会社村田製作所 高周波用磁器、誘電体アンテナ、支持台、誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置
JP5231304B2 (ja) * 2009-03-26 2013-07-10 日本碍子株式会社 アルミナ質多孔体及びその製造方法
US9377912B2 (en) * 2012-12-11 2016-06-28 Gtat Corporation Mobile electronic device comprising a modified sapphire
CN115571915A (zh) * 2022-10-08 2023-01-06 昆明理工大学 一种钽酸铝粉体及其制备方法以及一种钽酸铝陶瓷及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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