JPH10167812A - 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
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- JPH10167812A JPH10167812A JP8335612A JP33561296A JPH10167812A JP H10167812 A JPH10167812 A JP H10167812A JP 8335612 A JP8335612 A JP 8335612A JP 33561296 A JP33561296 A JP 33561296A JP H10167812 A JPH10167812 A JP H10167812A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比誘電率が７以下で、かつ、測定周波数１０Ｇ
Ｈｚ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。 【解決手段】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Ｙ2Ｓｉ2 Ｏ7 が存在するものであり、比誘電率
が７以下、かつ、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が３０
００以上の特性を有する。
Ｈｚ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。 【解決手段】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Ｙ2Ｓｉ2 Ｏ7 が存在するものであり、比誘電率
が７以下、かつ、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が３０
００以上の特性を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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。
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。
【０００２】
【従来技術】マイクロ波、ミリ波集積回路をはじめとす
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。
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。
【０００３】この種の高周波回路においては、誘電体磁
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）。
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）。
【０００４】一方、比誘電率が低い材料としては、従
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）。
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）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来用
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。
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。
【０００６】一方、低誘電率材料として用いられている
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。
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。
【０００７】また、共振器の磁器基板に主として使用さ
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。
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。
【０００８】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。
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。
【０００９】本出願人は上記問題を解決する一手段とし
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）。
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）。
【００１０】この高周波用誘電体磁器組成物はアルミ
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値を有する優れたも
のであった。
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。
【００１１】しかしながら、従来、コージェライトは焼
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。
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。
【００１２】本発明は、比誘電率が７以下で、かつ、測
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。
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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の誘電体磁器組成
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。
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。
【００１４】また、本発明の誘電体共振器は、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、
前記誘電体磁器組成物からなるものである。
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、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。
【００１５】
【作用】本発明の誘電体磁器組成物では、上記した主成
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。
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。
【００１６】即ち、本発明では、Ｙを助剤として所定量
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。
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。
【００１７】また、本発明では、焼結後の降温速度等を
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。
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。
【００１８】一方、上記した特公昭６１ー３４２０２号
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。
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。
【００１９】この点について、本発明者等は鋭意検討し
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。
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。
【００２０】また、このような低誘電率、高Ｑ値の誘電
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。
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。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の誘電体磁器組成物は、モ
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。
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。
【００２２】本発明の誘電体磁器組成物の主成分組成を
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。
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。
【００２３】また、Ａｌ2 Ｏ3 のモル百分率を示すｙを
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。
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。
【００２４】ＳｉＯ2 のモル百分率ｚを２０≦ｚ≦８０
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。
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。
【００２５】本発明によれば、上記主成分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。
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。
【００２６】本発明の誘電体磁器組成物は、Ｑ値を５０
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。
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。
【００２７】測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が３０００
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。
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。
【００２８】また、本発明の誘電体磁器組成物では、主
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。
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。
【００２９】また、他の結晶相として、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、
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。
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。
【００３０】また、本発明の誘電体共振器は、図１に示
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。
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。
【００３１】本発明の誘電体磁器は、原料粉末として、
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。
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。
【００３２】この時、Ｙ2 Ｏ3 の量比に応じて、降温速
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。
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。
【００３３】尚、本発明の誘電体磁器組成物は、金属元
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。
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。
【００３４】また、本発明の誘電体磁器組成物では、低
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。
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。
【００３５】
【実施例】原料粉末として純度９９％のＭｇＣＯ3 、純
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。
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。
【００３６】この試料を用いて誘電体円柱共振器法にて
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。
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。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】表１〜３によれば、本発明に係る誘電体磁
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。
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。
【００４１】また、Ｙ2 Ｏ3 を含有しないＮo.８９〜９
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。
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。
【００４２】さらに、本発明の試料については、Ｃｕ−
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。
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。
【００４３】尚、図２に試料Ｎo.４３のＸ線回折チャー
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。
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。
【００４４】
【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物では、添加し
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。
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。
【００４５】そして、本発明の誘電体磁器組成物を、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。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。
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。
【図１】高周波用回路素子の一例を示す誘電体共振器制
御型マイクロ波発信器の概略断面図である。
御型マイクロ波発信器の概略断面図である。
【図２】試料Ｎo.４３の結晶構造を示すＸ線回折図であ
る。
る。
【図３】比較例の試料Ｎo.９６の結晶構造を示すＸ線回
折図である。
折図である。
１・・・誘電体磁器 ２・・・支持部材 ３・・・磁器基板 ４・・・ストリップライン ５・・・金属ケース
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 true JPH10167812A (ja) | 1998-06-23 |
| JP3350380B2 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) |
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 |
| 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
Cited By (3)
| 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 |
| US6864764B2 (en) | 2000-03-28 | 2005-03-08 | Kyocera Corporation | Dielectric porcelain composition, and dielectric resonator and nonradiative dielectric strip using same |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3350380B2 (ja) | 2002-11-25 |
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