JP3350380B2 - 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 - Google Patents
誘電体磁器組成物および誘電体共振器Info
- Publication number
- JP3350380B2 JP3350380B2 JP33561296A JP33561296A JP3350380B2 JP 3350380 B2 JP3350380 B2 JP 3350380B2 JP 33561296 A JP33561296 A JP 33561296A JP 33561296 A JP33561296 A JP 33561296A JP 3350380 B2 JP3350380 B2 JP 3350380B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- value
- ceramic composition
- dielectric ceramic
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
に係わり、例えば、マイクロ波、ミリ波集積回路等のマ
イクロ波、ミリ波帯域で用いられる回路素子用基板、誘
電体共振器用支持部材、誘電体共振器、誘電体導波路、
誘電体アンテナ等の材料として有用な誘電体磁器組成
物、並びに誘電体磁器を支持部材を介して基板に固定し
た誘電体共振器に関するものである。
る高周波回路素子では、誘電体磁器を支持部材を介して
基板に固定する構造が採用される場合がある。例えば、
誘電体共振器制御型マイクロ波発信器は、図1に示すよ
うに、誘電体磁器1を支持部材2を介して磁器基板3に
取り付け、誘電体共振器1の外部に漏れ出る磁界Hを利
用して磁器基板3に設けたストリップライン4に結合さ
せ、これらを金属ケース5に収容させた構造を有してい
る。
器1の電磁界が支持部材2を介して漏れるのを制御する
ことによって、無負荷Qの高い共振系が構成されること
になるため、支持部材2には比誘電率が低く誘電損失
(tanδ)が小さい(Q値が大きい)材料を使用する
必要がある。このため、従来、支持部材2の材料として
は比誘電率が約7、測定周波数10GHzでのQ値が約
15000のフォルステライトが採用され、また、磁器
基板3の材料としては主として比誘電率が約10、測定
周波数10GHzでのQ値が20000以上のアルミナ
磁器が採用されていた(例えば、特開昭62−1039
04号公報等参照)。
来、コージェライトが知られているが、焼成温度範囲が
きわめて狭いことから緻密な焼結体が得がたく、ガラス
材を添加することによって、比誘電率が4〜6、測定周
波数10GHzでのQ値が1000程度のガラスセラミ
ックとして使用されている(例えば、特開昭61−23
4128号公報等参照)。
いられていたアルミナ、及びフォルステライトの比誘電
率はそれぞれ約10及び約7程度であり、近年における
高周波数帯の誘電体共振器の普及にともない、より低誘
電率材料が求められていた。
ガラスセラミック等の磁器は比誘電率が約4〜6と小さ
いが、Q値が10GHzで1000程度であり、近年に
おける高周波数帯の誘電体共振器の普及に伴い、より高
Q値の低誘電率材料が求められていた。
れているアルミナ磁器は比誘電率が約10と高く、高イ
ンピーダンスのストリップラインを形成しようとする
と、ライン幅が小さくなりすぎて(通常1μm以下)、
断線が生じたり、相対的なライン幅のばらつきが大きく
なり、マイクロ波集積回路の不良率が増大するという問
題があった。
プラインのインピーダンスは、基板の厚さが一定であれ
ば、その比誘電率及びストリップラインの幅にそれぞれ
反比例するため、ライン幅を小さくする代わりに、比誘
電率の低い基板材料を使用することによってもインピー
ダンスを高めることができ、このため、より低誘電率材
料が求められていた。
て、金属元素としてMg、Al、Siからなる複合酸化
物であって、各金属元素の酸化物によるモル比組成式を
xMgO・yAl2 O3 ・zSiO2 と表した時、前記
x、y、zが10≦x≦40、10≦y≦40、20≦
z≦80、x+y+z=100を満足し、比誘電率が6
以下、かつ、測定周波数10GHzでのQ値が2000
以上である高周波用誘電体磁器組成物、および誘電体共
振器をすでに提案した(特願平7−195211号)。
ナ、フォルステライトよりも低い比誘電率を有し、か
つ、ガラスセラミックよりも高いQ値を有する優れたも
のであった。
成温度範囲が極めて狭いことから、緻密な焼結体が得が
たく、上記本発明者等が先に出願した高周波用誘電体磁
器組成物も例外ではなかった。また、例えば、コージェ
ライトにY2 O3 を添加して焼成温度範囲を広げる試み
もなされているが(特公昭61ー34202号公報)、
Y2 O3 の添加によりガラス相が生成されるため、高周
波領域でのQ値が低下してしまうといった問題点があっ
た。
定周波数10GHzにおけるQ値が3000以上を有す
るとともに、焼成条件を改善できる誘電体磁器組成物お
よび誘電体共振器を提供することを目的とする。
物は、金属元素としてMg、AlおよびSiからなる複
合酸化物であって、各金属元素酸化物のモル比による組
成式を、xMgO・yAl2 O3 ・zSiO2 と表した
時、前記x、yおよびzが10≦x≦40、10≦y≦
40、20≦z≦80、x+y+z=100を満足する
主成分60〜99.9重量%と、YをY2 O3 換算で
0.1〜40重量%とからなり、結晶相として少なくと
もY2 Si2 O7 が存在するものである。本発明では、
比誘電率が7以下、かつ測定周波数10GHzでのQ値
が3000以上の特性を有する。
支持部材を介して誘電体磁器を固定してなる誘電体共振
器において、前記基板および/または前記支持部材が、
前記誘電体磁器組成物からなるものである。
分に対して、Yを所定量含有させることにより、焼成温
度等の焼成条件を厳密に制御して得られた特性を大きく
劣化させることなく、焼成条件を改善することができ
る。
含有させることにより、例えば、焼成温度幅が10℃程
度であったものを100℃程度まで向上することがで
き、製造を容易にし、量産性を向上することができる。
調整し、YとSiの化合物を結晶として析出させること
によって、焼成温度等の焼成条件を厳密に制御して得ら
れた特性を大きく劣化させることなく、焼成条件を改善
することができるのである。
公報に開示された誘電体磁器組成物では、コージェライ
ト粉末に8重量%以下のY2 O3 を添加し焼成されるこ
とが記載され、降温速度については記載がないため、一
般的な降温速度300℃/h程度で冷却されると考えら
れるが、この場合には、コージェライト相の粒界のガラ
ス相にY2 O3 が存在しており、このガラスのため誘電
損失が大きくなり、高周波領域でのQ値が低いと考えら
れる。
た結果、添加したY2 O3 を低誘電率、高Q値のY2 S
i2 O7 として析出するように降温速度を制御すること
により、測定周波数10GHzにおける比誘電率が7以
下、Q値が3000以上を達成でき、しかも焼成温度幅
を100℃程度まで広げることができることを知見し、
本発明に至ったのである。
体磁器を、例えば、誘電体共振器の支持部材および/ま
たは基板に用いる事により、高インピーダンスのマイク
ロ波用集積回路などの高周波用回路素子を信頼性を損な
うことなく製造することができる。
ル比の組成式をxMgO・yAl2 O3 ・zSiO2 と
表した時に、x、y、zが、10≦x≦40、10≦y
≦40、20≦z≦80、x+y+z=100を満足す
るものを主成分とする。
前記範囲に限定したのは、次の理由による。すなわち、
MgOのモル百分率を示すxを10〜40モル%とした
のは10モル%未満では良好な焼結体が得られずQ値が
低く、また40モル%を越えると比誘電率が高くなった
り、Q値が低下するからである。特にMgO量を示すx
は、Q値を5000以上とするという点から15〜35
モル%が望ましい。
10〜40モル%としたのはAl2O3 量yが10モル
%よりも小さい場合には、良好な焼結体が得られず、ま
たQ値が低くなり、40モル%を越えるとQ値が低下す
るからである。Al2 O3 量を示すyは、Q値を500
0以上とするという点から15〜35モル%が望まし
い。
モル%としたのは、zが20モル%よりも小さい場合に
は比誘電率が大きくなり、80モル%を越えると良好な
焼結体が得られずQ値が低くなる。SiO2 量を示すz
はQ値を5000以上とするという点から30〜65モ
ル%が望ましい。
9重量%と、YをY2 O3 換算で0.1〜40重量%と
からなるものであるが、このように限定したのは、Y2
O3の含有量が0.1重量%より少ない場合(主成分が
99.9重量%よりも多い場合)緻密化焼成温度範囲は
広くならず、Yが40重量%より多い場合(主成分が6
0重量%よりも少ない場合)は、焼成温度範囲がかえっ
て狭くなるからである。Y2 O3 の含有量を増加させる
ほど焼成温度が低くなるが、一方比誘電率が大きくなる
ため、これらの特性と緻密化焼成温度とのかねあいで、
Y2 O3 の含有量を決定することが望ましいが、特に
は、降温条件の厳密な制御がそれほど必要でない範囲で
ある10〜40重量%が望ましい。
00以上とするためには15≦x≦35、15≦y≦3
5、30≦z≦65を満足することが望ましい。本発明
では、特に、コージェライトの組成、即ちx=22.
2、y=22.2、z=55.6でY2 O3 を0.1〜
40重量%含有することが望ましい。
以上を満足するようにしたのは、Q値が3000以上あ
る場合には、近年における高周波数帯の誘電体共振器に
も十分対応することができるからである。Q値は、高け
れば高い程望ましいが、特には、測定周波数10GHz
でのQ値が5000以上であることが望ましい。
結晶相がコージェライトであり、Y2 O3 の添加量や焼
成条件に応じた量比でY2 Si2 O7 が析出する。高Q
値とするためには、Y2 Si2 O7 相として析出する量
が多い程良い。Y2 Si2 O7 として析出する量は、X
線源としてCu−Kα線を用いたX線回折測定のピーク
強度から推定できるが、2θ=27.5度付近にあるY
2 Si2 O7 のピーク強度が、2θ=29.5度付近に
あるコージェライトの主ピークの強度に対して、5%以
上であることが望ましい。
ネル、プロトエンスタタイト、クリノエンスタタイト、
クリストバライト、フォルステライト、トリジマイト、
サファリン等が析出する場合があるが、組成によってそ
の析出相が異なる。
すように、基板3上に支持部材2を介して誘電体磁器1
を固定してなり、支持部材2または基板3、或いは支持
部材2及び基板3が、上記誘電体磁器組成物からなるも
のである。この場合、誘電体磁器1としては、周知の材
料が用いられる。誘電体磁器1として、本発明の誘電体
磁器組成物を用いても良い。
例えば、MgCO3 粉末,Al2 O3 粉末,SiO2 粉
末、Y2 O3 粉末を用い、所定の割合で秤量し、湿式混
合した後乾燥し、この混合物を大気中において1100
〜1300℃で仮焼した後、粉砕した。得られた粉末に
適量のバインダを加えて成形し、この成形体を大気中1
250〜1450℃で焼成することにより得られる。
度を調整して、Y2 Si2 O7 が析出するようにする必
要がある。特にY2 O3 の添加量が8重量%以下の場合
では、100℃/h以下の速度で降温する必要がある。
また、Y2 O3 の添加量が8重量%よりも多い場合は降
温速度が100℃/h以上、例えば、300〜500℃
/hでもY2 Si2 O7 が析出するが、降温速度を遅く
した方がより高いQ値を得ることができる。いずれにし
ても、Y2 Si2 O7 の量が多い程、即ち、降温速度を
遅いほど高Q値が得られるため、Q値向上の点からY2
O3 の添加量が8重量%よりも多い場合でも降温速度は
100℃/h以下が望ましい。
素として、Mg、Al、Si、Y、からなるものである
が、例えば、粉砕ボールのボール成分や原料粉末の不純
物として、Ca、Ba、Zr,Ni,Fe,Cr,P,
Na,Ti等が混入する場合があるが、この場合も、上
記組成を満足する限り低誘電率で、高Q値の磁器を得る
ことができる。
誘電率および高Q値が求められるものであれば、例え
ば、回路素子用基板,誘電体共振器の誘電体磁器,誘電
体導波路,誘電体アンテナ等、どのようなものでも適用
できるが、上記したように、誘電体共振器の支持部材ま
たは基板に最適である。
度99.7%のAl2 O3 、純度99.4%のSiO2
粉末、純度99.9%のY2 O3 を用い、これらを焼結
体が表1〜3に示す組成となるように秤量し、ZrO2
ボールを用いたボールミルにより15時間湿式混合した
後、乾燥し、この混合物を1200℃で2時間仮焼した
後、粉砕した。得られた粉末に適量のバインダを加えて
造粒し、これを1000kg/cm2 の圧力の下で成形
して直径12mm厚さ8mmの成形体を得た。この成形
体を大気中において表1に示す温度で2時間焼成し、こ
の後、表1〜3に示すような降温速度で冷却し、誘電体
磁器試料を得た。
周波数10GHz(室温)における比誘電率とQ値を測
定し、その結果を表1〜3に示す。
器組成物は、比誘電率が7以下と低く、しかも測定周波
数10GHz(室温)でのQ値が3200以上と高い値
を示すことがわかる。特に、xが15〜35モル%、y
が15〜35モル%、zが30〜65モル%を満足する
試料では、Q値が5000以上、最大10000程度の
優れた特性を有することが判る。
1から焼成温度幅が10℃であり、Y2 O3 が45重量
%の時5〜10℃程度であった。
Kα線を用いたX線回折測定を行った結果、2θ=2
7.5度付近にあるY2 Si2 O7 のピーク強度が、2
θ=29.5度付近にあるコージェライトの主ピークの
強度に対して、5%以上であった。
ト図を示す。この図2から、2θ=29.5度付近にコ
ージェライトの主ピークが、2θ=27.5度付近にY
2 Si2 O7 の主ピークがあることが判る。一方、図3
に試料No.96の比較例のX線回折チャート図を示す。
この図3から、Y2 Si2 O7 が析出していないことか
ら、Yはガラスとして存在しており、降温速度が300
℃/hの場合には、助剤としての役割は果たすが、Q値
が大きく低下することが判る。
たY2 O3 をY2 Si2 O7 として析出させることによ
り、助剤としてのY2 O3 により焼成温度等の焼成条件
を厳密に制御して得られた特性を大きく劣化させること
なく、焼成条件を改善でき、7以下の低誘電率を有し、
10GHzでのQ値が3000以上の高Q値を示す磁器
を得ることができる。
えば、誘電体共振器の支持部材または基板に用いること
により、高インピーダンスのマイクロ波用集積回路など
の高周波用回路素子を信頼性を損なうことなく製造する
ことができる。また、低誘電率および高Q値であるた
め、例えば、マイクロ波,ミリ波集積回路等のマイクロ
波,ミリ波帯域で用いられる回路素子用基板,誘電体共
振器用支持台,誘電体共振器,誘電体導波路,誘電体ア
ンテナ等の材料としても最適である。
御型マイクロ波発信器の概略断面図である。
る。
折図である。
Claims (3)
- 【請求項1】金属元素としてMg、AlおよびSiから
なる複合酸化物であって、各金属元素酸化物のモル比に
よる組成式を xMgO・yAl2 O3 ・zSiO2 と表した時、前記x、yおよびzが 10≦x≦40 10≦y≦40 20≦z≦80 x+y+z=100 を満足する主成分60〜99.9重量%と、YをY2 O
3 換算で0.1〜40重量%とからなり、結晶相として
少なくともY2 Si2 O7 が存在することを特徴とする
誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】比誘電率が7以下、かつ、測定周波数10
GHz(室温)でのQ値が3000以上であることを特
徴とする請求項1記載の誘電体磁器組成物。 - 【請求項3】基板上に支持部材を介して誘電体磁器を固
定してなる誘電体共振器において、前記基板および/ま
たは前記支持部材が、請求項1記載の誘電体磁器組成物
からなることを特徴とする誘電体共振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33561296A JP3350380B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33561296A JP3350380B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10167812A JPH10167812A (ja) | 1998-06-23 |
JP3350380B2 true JP3350380B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=18290541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33561296A Expired - Fee Related JP3350380B2 (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3350380B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3559495B2 (ja) | 2000-03-28 | 2004-09-02 | 京セラ株式会社 | 誘電体磁器組成物およびそれを用いた誘電体共振器並びに非放射性誘電体線路 |
JP2007137764A (ja) * | 2006-11-29 | 2007-06-07 | Kyocera Corp | 誘電体磁器組成物およびそれを用いた誘電体共振器、非放射性誘電体線路並びに高周波用配線基板 |
-
1996
- 1996-12-16 JP JP33561296A patent/JP3350380B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10167812A (ja) | 1998-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3393776B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3393775B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3350380B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP4808837B2 (ja) | 高周波用アルミナ質焼結体 | |
JP3393774B2 (ja) | 誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3398281B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3347576B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3220359B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3330005B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP4038109B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3336179B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3309048B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JP3377910B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JPH0952761A (ja) | アルミナ質磁器組成物およびその製造方法 | |
JP3510948B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 | |
JPH0952762A (ja) | アルミナ質磁器組成物 | |
JPH11100258A (ja) | 高周波用配線基板 | |
JP2000327412A (ja) | 高周波用誘電体セラミック組成物及び誘電体共振器 | |
JP3510946B2 (ja) | コーディエライト質焼結体及びその製造方法並びに誘電体共振器 | |
JP3523464B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器並びに誘電体導波路 | |
JP3623078B2 (ja) | 高周波用配線基板 | |
JP4484297B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
JP3523463B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器並びに誘電体導波路 | |
JPH0952760A (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
JP3554136B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070913 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080913 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090913 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090913 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100913 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |