JPH05267805A - 複合誘電体およびプリント回路用基板 - Google Patents

複合誘電体およびプリント回路用基板

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JPH05267805A
JPH05267805A JP6423892A JP6423892A JPH05267805A JP H05267805 A JPH05267805 A JP H05267805A JP 6423892 A JP6423892 A JP 6423892A JP 6423892 A JP6423892 A JP 6423892A JP H05267805 A JPH05267805 A JP H05267805A
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Michimasa Tsuzaki
通正 津崎
Kiyotaka Komori
清孝 古森
Akiyoshi Nozue
明義 野末
Seishiro Yamakawa
山河清志郎
Kazumitsu Abe
一允 安倍
Masashi Aoki
昌史 青木
Kazuhisa Hidaka
一久 日高
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な誘電率があって、高周波域での誘電損
失が小さく、しかも、公害上の心配のない複合誘電体を
提供する。 【構成】 樹脂中に無機誘電体粒子が分散されてなる複
合誘電体において、前記無機誘電体粒子は、 (Lax Ba1-x a (Ti1-y Zry b 3 但し: 0.12≦x≦0.17 0.07≦y≦0.12 0.19≦x+y≦0.265 0.97≦a/b≦1.00 なる組成をもつ無機化合物が基本構成要素となっている
ことを特徴とする複合誘電体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複合誘電体およびプリ
ント回路用基板に関する。
【0002】
【従来の技術】高度情報化社会を迎え、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されようとしている。一
方、移動無線やニューメディアでは、機器の小型化が推
進されている。これに伴って、誘電体共振器等のマイク
ロ波回路素子も小型化が強く望まれている。
【0003】マイクロ波回路素子の大きさは、使用電磁
波の波長が基準になる。比誘電率ε r の誘電体中を伝搬
する電磁波の波長λは、真空中の伝搬波長をλ0 とする
とλ=λ0 /(εr 0.5 となる。したがって、素子は
使用される複合誘電体の誘電率が大きいほど小型化でき
る。このような誘電率向上のため、樹脂中に無機誘電体
粒子を分散させてなる複合誘電体が注目され、具体的な
ものも提案されている(例えば、特開昭63-96309号公
報)。この複合誘電体を用いたプリント回路用基板など
の場合、価格や後加工(切断、孔開、接着等)等にも優
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この無機誘電
体粒子含有の複合誘電体として、高い誘電率であって、
しかも、高周波での誘電損失が大きいというように両性
能共に優れているものが中々ない。一般的にマイクロ波
用とされている無機誘電体粒子を複合誘電体に用いて
も、複合誘電体での誘電率はさほど高くならない。例え
ば、前記の特開昭63-96309号公報に記載の無機誘電体粒
子は、誘電率の温度特性が良く高周波での誘電損失が小
さいが、誘電率そのものが小さく、実用性が低い。これ
は、無機誘電体粒子を単独で焼結させた時の誘電率が小
さいためである。この場合、具体的には焼結体で84以
下である。
【0005】誘電率を上昇させるためには、焼結体で誘
電率の高い無機誘電体粒子を用いる必要がある。無機誘
電体として良く知られるBaTiO3 焼結体で500〜
2000程度の誘電率があり、複合誘電体の誘電率を向
上させる効果はあるが、高周波での誘電損失が大きくな
る。また、最近研究開発がなされているPb含有の無機
誘電体粒子も優れた誘電体ではあるが、後加工での切
断、孔開などの際、有害なPbを含む無機誘電体粒子の
飛散が起こり、公害上の問題を起こすため、やはり実用
的ではない。
【0006】この発明は、上記事情に鑑み、十分な誘電
率があって、高周波域での誘電損失が小さく、しかも、
公害が起こる心配のない複合誘電体およびプリント回路
用基板を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかる複合誘電体では、樹脂中に分散さ
れている無機誘電体粒子は、 (Lax Ba1-x a (Ti1-y Zry b 3 但し: 0.12≦x≦0.17 0.07≦y≦0.12 0.19≦x+y≦0.265 0.97≦a/b≦1.00 なる組成をもつ無機化合物(以下、適宜「基本無機化合
物」と言う)が基本構成要素となっており、この発明に
かかるプリント回路用基板では上記の複合誘電体が基板
材料となっている。
【0008】上の基本無機化合物におけるx,y,x+
y,a/bの数値範囲の限定事由は、以下の通りであ
る。「x」に関しては、0.12〜0.17の範囲だけ
が適当な誘電率と高周波域での低誘電損失の双方を同時
に満足させる。0.17を越えるとLaが固溶しなくな
るために誘電率の低下が著しくなり、0.12未満だと
誘電損失の増大が著しくなる。
【0009】「y」に関しては、0.07〜0.12の
範囲だけが適当な誘電率と高周波域での低誘電損失の双
方を同時に満足させる。0.12を越えると誘電率の低
下が著しくなり、0.07未満だと誘電率の低下と誘電
損失の増大が著しくなる。「x+y」に関しては、0.
19〜0.265の範囲だけが適当な誘電率と高周波域
での低誘電損失の双方を同時に満足させる。0.265
を越えると誘電率の低下が著しくなり、0.19未満だ
と高周波での誘電損失の増大が著しくなる。
【0010】「a/b」に関しては、0.97≦a/b
≦1.00(好ましくは0.98≦a/b≦1.00)
が適当であって、1.00を越えるとアルカリ塩が無機
誘電体粒子に析出し易く耐水性が低下する。0.97未
満だとペロブスカイト相以外の相の割合が増え誘電率の
低下が顕著となる。この発明の複合誘電体における無機
誘電体粒子は、全体が上の基本無機化合物からなる粒子
であってもよいし、基本無機化合物以外の無機化合物を
若干量含んでいるようであってもよい。例えば、無機誘
電体粒子がMnO2 を構成要素として、基本無機化合物
100 mol%に対し0.05〜5.0 mol%(好ましく
は0.05〜1.0 mol%)程度含んでいてもよい。
【0011】このMnO2 は、絶縁性改善(絶縁抵抗を
高くすること)と低周波域での誘電損失の低減のために
加えるものであるが、含有量が5.0 mol%を越すと誘
電率の低下が大きくなる傾向が出てくるし、0.05 m
ol%未満の含有量では適切な添加効果が得にくい。無機
誘電体粒子の形状は特別のものである必要はなく、普
通、平均粒径0.1〜30μm程度のものが樹脂との複
合に適している。
【0012】複合誘電体に用いる樹脂としては、特定の
樹脂である必要はなく、使用条件に応じて適当に選択さ
れるが、高周波用途では、高周波域での誘電損失の小さ
い樹脂が好ましく、例えば、PPO(ポリフェニレンオ
キサイド)樹脂、フッ素樹脂(例えば、通称テフロンの
様なポリフッ化エチレン系樹脂)、ポリカーボネイト、
ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン、あるいは、これらの樹脂中から
選んだ2種以上の混合物、前記の各樹脂の変成品などが
あり、例えば、特公平01-016409 号公報に示されたもの
が挙げられる。これ以外に、誘電損失の点では多少劣る
が、ポリエステルあるいはエポキシなどの樹脂も挙げら
れる。
【0013】また、この発明の複合誘電体は、ガラスク
ロス等の補強材で強化されていてもよい。この場合、機
械的強度の高いものとなる。なお、この発明の複合誘電
体における樹脂と無機誘電体粒子の割合は、普通、樹脂
25〜95vol%、無機誘電体粒子5〜75vol%
であり、補強材を併用する場合、普通、補強材の占める
割合は70vol%以下である。
【0014】この発明の複合誘電体の用途としては、高
周波用のプリント回路用基板が挙げられるが、これに限
らず他の用途に用いられてもよいことは言うまでもな
い。
【0015】
【作用】この発明の複合誘電体およびこれを用いたプリ
ント回路用基板では、樹脂中の無機誘電体粒子が、(L
x Ba1-x a (Ti1-y Zry b 3 〔但し、
0.12≦x≦0.17,0.07≦y≦0.12,
0.19≦x+y≦0.265,0.97≦a/b≦
1.00〕なる組成をもつ無機化合物が基本構成要素で
あるため、誘電率が高く、しかも、高周波域での誘電損
失が少なく、その結果、複合誘電体自体も誘電率が高く
て高周波域での誘電損失が少ないものとなっている。
【0016】それに、上記の基本無機化合物はPbを含
まないため、この発明の複合誘電体は、切断や孔開けな
どの後加工において、公害上の問題を起こすという心配
もない。無機誘電体粒子にMnO2 が含まれていると絶
縁性が良くて低周波域での誘電損失も少なくなる。
【0017】複合誘電体が補強材で強化されている場合
には、機械的強度が高いという利点が加わる。
【0018】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例1〜12,比較例1〜9− まず、原料であるBaCO3 、La2 3 、TiO2
ZrO2 、MnO2 をそれぞれ表1に示す割合で配合し
乾式法で混合し、焼成して焼結体を得た。ついで、この
焼結体を粉砕し、平均粒径が約1μmの無機誘電体粒子
を得た。
【0019】ついで、得られた無機誘電体粒子が39.
8vol%(体積%)、PPO系樹脂組成物が60.2
vol%となるように秤量した。PPO系樹脂組成物
は、PPOが25wt%、SBS(スチレンブタジエンコ
ポリマ)が25wt%、TAIC(トリアリルイソシアネ
ート)が50wt%、パーヘキシン25B(2・5−ジメ
チル−2・5−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)ヘキシ
ン−3:日本油脂社製の開始剤)が2wt%、KBM50
3(アクリル系シランカップリング剤:信越化学社製の
カップリング剤)が2wt%という配合のものである。そ
して、PPO系樹脂組成物の4倍のトリクレンを添加し
PPO系樹脂組成物を完全に溶解させたワニスを得た。
【0020】このようにして得たワニスを、平織ガラス
クロス(厚み100μm、繊維径7μm、織密度:25
mm当たり 縦60本 横55本)に含浸させ、80℃
で乾燥した。得られたワニス含浸ガラスクロスにおける
樹脂と無機誘電体粒子混合体の割合は80vol%であ
った。このワニス含浸ガラスクロスを4枚重ね、上下に
銅箔(厚み17μm)を配して、180℃、30kg/
cm2 、100分間の成形条件で成形し、複合誘電体
(プリント回路用基板)を得た。成形にあたっては熱融
着と架橋が同時に起こっている。
【0021】−実施例13− 無機誘電体粒子が実施例1と同じもの、PPO系樹脂組
成物の代わりにポリスチレン樹脂、トリクレンの代わり
にトルエンをポリスチレン樹脂の3.5倍の量で使用す
るようにするとともに、150℃、30kg/cm2
30分間の成形条件で成形するようにした他は、実施例
1と同様にして複合誘電体(プリント回路用基板)を得
た。
【0022】実施例および比較例の複合誘電体について
誘電特性と絶縁抵抗を測定した。1kHzおよび1MHzの
誘電特性はインピーダンスアナライザ(HP4194
A)で測定し、1GHzの誘電特性はインピーダンスアナ
ライザ(HP4191A)で測した。絶縁抵抗は500
V/mmの条件で測定した。測定結果を表2,3に示
す。
【0023】さらに、全実施例および比較例1〜3,5
〜9における無機誘電体粉末に関し焼結体状態での高周
波域での誘電特性を測定した。測定結果を表4,5に示
す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】表2,3にみるように、各実施例の複合誘
電体は十分な誘電率を有するとともに高周波域での誘電
損失が低い。また、実施例1と実施例6のデータを比べ
れば無機誘電体粒子がMnO2 を含んでいることが絶縁
性を高めるものであることがよく分かる。また、表2,
3の各比較例の複合誘電体のデータを見れば、この発明
における基本無機化合物の組成から外れると適切な誘電
特性が得られないことも良く分かる。また、表4,5の
データは、実施例の高周波域での誘電損失の低減が無機
誘電体粉末の高周波域での誘電損失の低減に起因するも
のであることを示している。
【0030】
【発明の効果】この発明の複合誘電体およびプリント回
路用基板では、樹脂中の無機誘電体粒子が、誘電率の高
い高周波域での誘電損失の少ないものであるため、複合
誘電体自体も誘電率が高くて高周波域での誘電損失が少
ないものとなっており、しかも、無機誘電体粒子を構成
する基本無機化合物がPbを含まないため、この発明の
複合誘電体は、切断や孔開けなどの後加工において、公
害上の問題を起こすという心配もなく、したがって、非
常に実用的である。
【0031】また、上に加えて、無機誘電体粒子にMn
2 が含まれていると絶縁性が高くて低周波域での誘電
損失も少なくなるという利点が加わる。さらに、上に加
えて、複合誘電体が補強材で強化されている場合には、
機械的強度が高いという利点が加わる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野末 明義 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 山河清志郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 安倍 一允 大阪府堺市戎之町西1丁1番23号堺化学工 業株式会社内 (72)発明者 青木 昌史 大阪府堺市戎之町西1丁1番23号堺化学工 業株式会社内 (72)発明者 日高 一久 大阪府堺市戎之町西1丁1番23号堺化学工 業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂中に無機誘電体粒子が分散されてな
    る複合誘電体において、前記無機誘電体粒子は、 (Lax Ba1-x a (Ti1-y Zry b 3 但し: 0.12≦x≦0.17 0.07≦y≦0.12 0.19≦x+y≦0.265 0.97≦a/b≦1.00 なる組成をもつ無機化合物が基本構成要素となっている
    ことを特徴とする複合誘電体。
  2. 【請求項2】 無機誘電体粒子が、MnO2 を構成要素
    として含む請求項1記載の複合誘電体。
  3. 【請求項3】 MnO2 の含有量が、基本構成要素の無
    機化合物100 mol%に対し0.05〜5.0 mol%で
    ある請求項2記載の複合誘電体。
  4. 【請求項4】 補強材で強化されてなる請求項1から3
    までのいずれかに記載の複合誘電体。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の複合誘電体を用いた
    プリント回路用基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137797A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-17 Universiti Kebangsaan Malaysia Microstrip bandstop spurline filter

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WO2015137797A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-17 Universiti Kebangsaan Malaysia Microstrip bandstop spurline filter

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