JPH0948661A - 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 - Google Patents
高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器Info
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Abstract
それぞれ約10及び約7程度で高く、また、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2000以下と小さかった。 【解決手段】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≦4
0、20≦z≦80、x+y+z=100を満足すると
ともに、比誘電率が6以下で、かつ、測定周波数10G
HzでのQ値が2000以上の高周波用誘電体磁器組成
物であり、また該組成物を誘電体共振器の磁器基板や支
持部材として用いたものである。
Description
波,ミリ波等の高周波で用いられる高周波用誘電体磁器
組成物に係わり、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有用な高周波用誘電
体磁器組成物、並びに誘電体磁器を支持台を介して基板
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、第1図に示す
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、誘電体磁器1の外部に漏れ出る電磁界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−ス5に収容させた構造を有して
いる。
器1の電界が支持台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、支持台2には比誘電率が低く誘電損失(tan
δ)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、磁器基板の材料と
しては主として比誘電率が約10、測定周波数10GH
z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62−103904号公報等参
照)。
来、比誘電率が4〜6、測定周波数10GHzでのQ値
が2000以下のガラスセラミックが知られている(例
えば、特開昭61−234128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伴い、より低い比誘
電率の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
く、Q値が10GHzで2000以下であり、近年にお
ける高周波数帯の誘電体共振器の普及に伴い、より高い
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と比較的高
く、高インピ−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。他方、この種の磁器基板におけるス
トリップラインのインピ−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−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。
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値を有する高周波用誘電体磁器組成物を提供す
ることをことを目的とする。
を解決すべく鋭意検討した結果、金属元素として、M
g,Al,Siのみからなり、これらの元素の酸化物に
よるモル比組成式をxMgO−yAl2 O3 −zSiO
2 と表した時にx,y,zが一定の値である場合には、
アルミナ、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値を有する高
周波用誘電体磁器組成物を得ることができることを見い
出し、本発明に至った。
は、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を満足するとともに、比
誘電率が6以下で、かつ、測定周波数10GHzでのQ
値が2000以上のものである。
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、支持部材および/または基板が、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−y
Al2 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を満足するとともに、比誘電率が6以
下で、かつ、測定周波数10GHzでのQ値が2000
以上のものである。
〜6、測定周波数10GHzでのQ値が2000以上の
低誘電率および高Q値の誘電体磁器を、例えば、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。
物の成分組成を前記範囲に限定したのは、次の理由によ
る。即ち、MgOのモル百分率を示すxを10〜40と
したのは、10未満では良好な焼結体が得られずQ値が
低く、また40を越えると比誘電率が高くなるからであ
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が望ましい。
10〜40としたのは、Al2 O3量yが10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を越えると比誘電率が高くなるからであ
る。Al2 O3 量を示すyは、Q値を5000以上とす
るという点から15〜35が望ましい。
としたのは、zが20よりも小さい場合には比誘電率が
大きくなり、80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30〜70が望ましい。
値を5000以上とするためには15≦x≦35、15
≦y≦35、30≦z≦70を満足することが望まし
く、さらに、Q値を7000以上とするためには20≦
x≦30、17≦y≦30、40≦z≦60を満足する
ことが望ましい。
以上を満足するようにしたのは、Q値が2000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。
2に示すように、主結晶相がコージェライトであり、他
に結晶相として、ムライト,スピネル,プロトエンスタ
タイト,クリノエンスタタイト,フォルステライト,ク
リストバライト,トリジマイト,コランダム等が析出す
る場合があるが、組成によってその析出相が異なる。
ライトのみからなる結晶相であっても良い。
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。
例えば、MgCO3 粉末,Al2 O3 粉末,SiO2 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1300〜14
50℃で焼成することにより得られる。特に、コージェ
ライトを主結晶相とする誘電体磁器は難焼結性であるた
め、適正な焼成温度捜し出し、焼成温度を厳密に制御し
て焼成する必要がある。
素として、Mg,Al,Siのみからなるものである
が、例えば、粉砕ボールや原料粉末の不純物として、Z
r,Ni,Fe,Cr,Ca,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
粉末を用い、これらを焼結体が表1に示す組成となるよ
うに秤量し、15時間湿式混合した後、乾燥し、この混
合物を1200℃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100
0kg/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1300〜
1450℃で2時間焼成して誘電体磁器試料を得た。
周波数10GHzにおける比誘電率とQ値を測定し、そ
の結果を表1に示す。
体磁器組成物は、比誘電率が4〜6と低く、しかも測定
周波数10GHzでのQ値が2000以上と高い値を示
すことがわかる。
図を示す。この図2から、コージェライトの他に、プロ
トエンスタタイト,スピネルが析出していることが判
る。また、図3に本発明の組成範囲および試料の組成を
示す3元図を示す。
は、4〜6の低い比誘電率を有し、10GHzでのQ値
が2000以上の高いQ値を示す磁器が得られ、例え
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。
範囲を示す三元組成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】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 を満足するとともに、比誘電率が6以下、かつ、測定周
波数10GHzでのQ値が2000以上であることを特
徴とする高周波用誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】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、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 を満足するとともに、比誘電率が6以下、かつ、測定周
波数10GHzでのQ値が2000以上であることを特
徴とする誘電体共振器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP19521195A JP3220359B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP19521195A JP3220359B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器 |
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JPH0948661A true JPH0948661A (ja) | 1997-02-18 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6440883B2 (en) | 2000-03-28 | 2002-08-27 | Kyocera Corporation | Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonradiative dielectric strip using same |
CN115504776A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-23 | 隆地华创(浙江)科技有限公司 | 一种Y(3-x)RxMgAl3SiO12石榴石型微波介质陶瓷材料及其制备方法 |
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1995
- 1995-07-31 JP JP19521195A patent/JP3220359B2/ja not_active Expired - Fee Related
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DE10114030B4 (de) * | 2000-03-28 | 2005-02-03 | Kyocera Corp. | Dielektrische Porzellanzusammensetzung für Hochfrequenzanwendungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Dielektrischen Porzellanzusammenzetzung zur Herstellung von Dielektrischen Resonatoren und Streifenleitungen |
US6864764B2 (en) | 2000-03-28 | 2005-03-08 | Kyocera Corporation | Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonradiative dielectric strip using same |
DE10114030B8 (de) * | 2000-03-28 | 2005-06-09 | Kyocera Corp. | Dielektrische Porzellanzusammensetzung für Hochfrequenzanwendungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der dielektrischen Porzellanzusammensetzung zur Herstellung von dielektrischen Resonatoren und Streifenleitungen |
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