JPH02225358A - 複合誘電体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、無機誘電体粉末と樹脂とからなる複合誘電
体に関する。

〔従来の技術〕

高度情報化時代を迎え、情報伝送はより高速化・高周波
化の傾向にある。自動車電話やパーソナル無線等の移動
無線、衛星放送、衛星通信やＣＡＴＶ等のニューメディ
アも実用化の段階にある。

このような状況の中でのマイクロ波半導体素子およびマ
イクロ波集積回路技術の著しい進歩に伴って、最近、マ
イクロ波回路基板として使われる誘電体基板に対する小
型化の要求が強まってきている。

通常、誘電体基板としてセラミック基板が用いられるこ
とが多い。セラミック基板として最も普及しているのが
、Ａｌ□０．基板である。これは、比誘電率はやや小さ
い（９，８）が、通常の樹脂基板に比べれば大きく、素
子小型化や電磁波漏れの点で有利だからである。

マイクロ波半導体素子では、素子の大きさは、使用電磁
波の波長が基準となる。比誘電率εｒの誘電体中を伝播
する電磁波の波長λは、真空中の伝播波長をλ、とする
と、λ＝λ、／εｒ″５の関係にある。そのため、素子
は、使用される誘電体基板の比誘電率が高いほど小型に
なり、さらに、やはり比誘電率が高いほど、電磁エネル
ギーが基板内に集中し電磁波の漏れが少なくなって好都
合となる。

しかし、上記のセラミック基板は、後加工（孔明けや切
断）が容易でない、放熱板の圧着が難しい、生産性が低
い（大面積化が困難なため、回路板作成の際、いわゆる
多数個取りの個数が少ない）といった問題がある。

これらの問題を解決するものとして、複合誘電体（例え
ば、第２図にみるような無＋７３１　ｉＦｉ電体粉末２
′と樹脂（有機樹脂）３′からなる複合誘電体１’）が
提案されている。

」二足の回路基板用誘電体としての複合誘電体には、適
当な配合において適度に大きな比誘電率（εｒ−１０〜
３０程度）を有するとともにマイクロ波領域での誘電損
失が少ないことが要求される具体的には、以下のような
複合誘電体が提案されている。

■　樹脂と（粒状）カーボン粉末が混合されてなる複合
誘電体（特公昭５５−２０４４号公報）。

■　樹脂と無機誘電体粉末とからなる複合誘電体（特開
昭６２−２００６０３号公報、特開昭６３−８６３０９
号公、報特開昭６３−２５９９０３号公報）■　樹脂、
無機誘電体粉末および（粒状）カーボン粉末が混合され
てなる複合誘電体（特開昭５７−１３４８０６号公報）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記■〜■の複合誘電体は以下の点で実
用性に欠けている。

■の複合誘電体は、誘電率は増大するが、誘電損失が大
きすぎる。■の複合誘電体は、高比誘電率の無機粉末を
加えているにもかかわらず比誘電率が思ったほど高くな
い。■の複合誘電体は、やはり誘電損失が改善されず、
今ひとつ実用性に欠ける。

この発明は、上記事情に鑑み、十分な比誘電率を有し、
誘電損失が低く実用性に富む複合誘電体を提供すること
を課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、この発明の複合誘電体１は、
第１図にみるように、樹脂３と併用される無機誘電体粉
末粒子２の粒径を実質的に３〜１５μの範囲に揃えるよ
うにしている。ここでいう粒径が実質的に３〜１５μ霞
の範囲に揃う状態の極めて好ましい態様は、全無機誘電
体粉末粒子の９Ｏ％以上の粒子が、３〜１５μｍの範囲
の粒径をもっている状態である。

この発明の複合誘電体に使われる樹脂としては例えば、
ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）樹脂、テフロン樹脂
、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、
ポリエチレン樹脂、Ｐ■ＤＦ（ポリふっ化ビニリデン）
樹脂等が挙げられる。

無１ａ誘電体粉末としては、Ｐ　ｂＴ　ｔｘ　Ｚ　ｒ＋
−ＸＯｓ　、ＰｂＴｉＯｓ　、Ｔｉ１ｔ−、ＢａＴｉＯ
ｓ、ＰｂＮｂ０１、さらには、温度および周波数依存性
改善のための改質を施したチタン酸バリウム系組成物、
各種の３成分系ペロブスカイト系組成物等からなる粉末
が挙げられる。

複合誘電体における樹脂と無機誘電体粉末の配合比率（
容積比率）は、通常、下記の数値範囲にある。

樹脂：誘電体粉末−９＝１〜２：８ 樹脂や無機誘電体粉末は、勿論、上記例示のものに躍ら
ない。また、複合誘電体が樹脂と無機誘電体粉末の外に
性状向上用の他成分をさらに含んでいてもよい。

さらに、この発明の複合誘電体は回路基板用として好適
であるが、他の用途に用いられてもよいことはいうまで
もない。

〔作　　　用〕

複合誘電体において、無機誘電体粉末粒子の粒径が実質
的に３〜１５μ璽の範囲の大きなものとなっていると、
低誘電損失が維持され、かつ、十分な比誘電率となる。

従来は、粒径が実質的に１〜２μ勤の小さな範囲に揃っ
ている無機誘電体粉末（例えばＢ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３粉
末）が使われており、この場合、個々の無υ（誘電粉末
粒子がひとつのコンデンサと想定すると、多数のコンデ
ンサが直列に接続されたかたうとなるために、その結果
、比誘電率が低下していたのである。また、無機誘電体
粉末粒子が小さいと粒子間の接触抵抗が大きくなり、こ
れも原因のひとつであるものと推察している。これに対
し、この発明の複合誘電体のように無機誘電体粉末粒子
の粒径が大きいと、直列結合の数自体が減少するととも
に、粉末粒子間の接触抵抗が小さくなり、その結果、比
誘電率が高まるようになる。

無機誘電体粉末粒子の粒径が３μ重以下であると、十分
な比誘電率向上効果がなく、逆に１５ｎを上回ると、複
合誘電体内における無機誘電体粉末の分散が不均一とな
ったり、粒子脱落による回路断線が顕著となったり、あ
るいは、パンチング方式のスルボール孔明は加工の際、
刃物損傷の程度が著しいという問題を生じ、実用性がな
くなってしまう。

（実　施　例〕 以下、実施例および比較例の説明を行う。

一実施例１− まず、無機誘電体粉末を以下のようにして作成した。

ＢａＴｉ＊、ｔ。Ｚｒｅ、１４０１の組成となるように
、ＢａＣＯｘ　、ＴｉＯｘ　、Ｚｒ０ｔを秤量配合しボ
ットミルを用いて、水を加えての湿式粉砕混合を行い、
乾燥した後、１１００℃、１時間の仮焼きを行ってＢａ
Ｔｉ０．成分が合成されるようにした。このようにして
得た仮焼物にＰＶＡ水溶液を仮焼物に対し工重量％（Ｐ
ＶＡ固形分で）添加し粉砕するとともに途中で水を加え
１００ｃｐｓの粘度の無機スラリを作った。

続いて、この無機スラリをスプレードライヤーを用いて
、その吐出量、圧力、乾燥温度、風量を適当に設定して
、粒径５〜２０Ｊ１１の範囲の無機乾燥粉末を得た。こ
の無機乾燥粉末をＺｒ０ｔプレート板上に拡げ、１３０
０℃の温度で２時間焼成した。焼成後、ゴムシートで覆
って、その上から軽く押さえつけ解砕して、粒径が実質
的に３〜１５　ｔｒｍの範囲に揃っている無機誘電体粉
末を作成した。

なお、この無機誘電体粉末は、各粒子内部が十分な焼結
状態にあるとともに、粒子間の結合が殆どないことをｇ
１認した。

つぎに、ＰＰＯ樹脂に上記無機誘電体粉末を、容積比率
で樹脂２に対し誘電体粉末工の割合で配合し混合した。

この混合物を金型にセットし、２Ｏｋｇ　／　ｃＡで成
形し、圧力をかけたまま室温まで冷却して複合誘電体を
得た。なお、金型内では混合物がＣｕＴ５間にセットし
、出来上がった複合誘電体の両面にはＣｕ箔が接合され
ているようにしたＧ　ｆｉｚであり、ＩＩ＋定の際の雰
囲気温度は２５゛ｃである。

測定結果を第１表に記す。

−実施例２− Ｐｌ）０樹脂と無機誘電体粉末の配合比率（容積比率）
を１：１とした他は実施例１と同様にして複合誘電体を
得た。

比較例１ 実施例１の仮焼物の粉末をそのままＺ　ｒ　Ｏｔルツボ
中に入れ、１３００℃の温度下、２時間焼成した後、焼
成物を鉄乳鉢で予め粗粉砕しておいて、さらにアルミナ
ボットミルで平均粒径１，５μに微粉砕した。このよう
にして得た無機誘電体粉末とｐｐｏ樹脂を容積比率１：
１で配合し、実施例１と同様にして複合誘電体を得た。

そして、実施例１．２および比較例１の複合誘電体の比
誘電率εｒおよび誘電損失特性（誘電正接；　　ｔａｎ
δ）を測定した。なお、測定周波数は１３・・・樹脂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　無機誘電体粉末と樹脂とからなる複合誘電体におい
   て、前記無機誘電体粉末粒子の粒径が、実質的に３〜１
   ５μｍの範囲に揃っていることを特徴とする複合誘電体
   。