JPH11209174A - Porcelain composition for high frequency and production of porcelain for high frequency - Google Patents

Porcelain composition for high frequency and production of porcelain for high frequency

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JPH11209174A
JPH11209174A JP10012771A JP1277198A JPH11209174A JP H11209174 A JPH11209174 A JP H11209174A JP 10012771 A JP10012771 A JP 10012771A JP 1277198 A JP1277198 A JP 1277198A JP H11209174 A JPH11209174 A JP H11209174A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a colored porcelain for high frequency having a small dielectric loss in a high frequency region of >=30 GHz and a relative dielectric constant regulable in the range of 5-80 by firing at 800-1,000 deg.C. SOLUTION: A compsn. prepd. by adding 0.04-20 wt.% B2 o3 and 0.01-10 wt.% CuO or 0.05-30 wt.% glass contg. SiO2 and B2 O3 , and 0.05-10 wt.% CuO to a multiple oxide whose entire compsn. by atomic ratio is represented by n(Zn1-x Mgx ).(Ti1-y Siy ) (where 0<xh0.75, 0<y<1.0 and 0.14<=n<=3.5) as a principal component is compacted and fired at 800-1,000 deg.C to obtain the objective brownish-colored porcelain contg. a willemite type crystal phase 2 and at least one among an i-menite type crystal phase 1, a spinel type crystal, phase, a TiO2 crystal phase and an Sin. crystal phase and having such high-frequency characteristics as a dielectric constant of 5-80 and <=20×10<-4> dielectric loss at 30-60 GHz.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波用磁器組成
物および高周波用磁器の製造方法に関するものであり、
特に、銅や銀と同時焼成が可能であり、マイクロ波、ミ
リ波用等の高周波で用いられる配線基板、誘電体共振
器、LCフィルター、コンデンサ、誘電体導波路および
誘電体アンテナに用いることのできる高周波用磁器組成
物、および高周波用磁器の製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-frequency porcelain composition and a method for producing a high-frequency porcelain.
In particular, it can be co-fired with copper and silver, and can be used for wiring boards, dielectric resonators, LC filters, capacitors, dielectric waveguides and dielectric antennas used at high frequencies such as microwaves and millimeter waves. The present invention relates to a high frequency porcelain composition and a method for manufacturing the high frequency porcelain.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、高度情報化時代を迎え、情報伝送は
より高速化・高周波化が進行する傾向にある。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(無線LAN、自動車用
衝突防止レーダー)では、高周波化が推し進められてお
り、これに伴い誘電体共振器等従来のマイクロ波用回路
素子に対してもより高周波化が強く望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the era of advanced information technology, information transmission tends to be faster and higher in frequency. New media (wireless LAN, automobile anti-collision radar) such as mobile radio such as car phone and personal radio, satellite broadcasting, satellite communication, CATV, etc., are being driven to higher frequencies. It is strongly desired that the microwave circuit element has a higher frequency.

【0003】このようなマイクロ波用回路素子において
誘電体の誘電損失ばかりではなく導体の損失を考慮し回
路形成のための導体としては、銅や銀などの低抵抗金属
を使用することが望まれている。
In such a microwave circuit element, it is desired to use a low-resistance metal such as copper or silver as a conductor for forming a circuit in consideration of not only the dielectric loss of the dielectric but also the loss of the conductor. ing.

【0004】そこで、上述した低損失化等の要求を満足
するため、例えば、特開平5−225825号公報に示
すように、複合ぺロブスカイト型化合物系の誘電体磁器
組成物からなる回路用基板等が提案されている。
Therefore, in order to satisfy the above-mentioned requirement for low loss and the like, for example, as disclosed in JP-A-5-225825, a circuit board or the like made of a composite perovskite type compound-based dielectric ceramic composition is disclosed. Has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−225825号公報に示されるようなペロブスカイ
ト型化合物系の材料や、従来のアルミナを絶縁基板とし
て用いた回路基板では、焼成温度が1300〜1600
℃と高温であるため、銅、銀等を配線導体として用いた
多層化や微細な配線化ができないという問題があった。
However, in the case of a perovskite type compound material as disclosed in JP-A-5-225825 or a conventional circuit board using alumina as an insulating substrate, the firing temperature is 1300 to 1600.
Since the temperature is as high as ° C., there has been a problem that multilayering and fine wiring using copper, silver or the like as a wiring conductor cannot be performed.

【0006】また従来のガラスセラミック材料は、銅、
銀等の低抵抗金属との同時焼成が可能であり、また多層
化も可能であるが、そのほとんどが誘電損失が10GH
zのマイクロ波領域においては20×10-4以上と大き
く、高周波用の機器の低誘電損失化の点では満足すべき
特性は得られていない。また、従来のガラスセラミック
スは、1000℃以下での焼成が可能である反面、この
ような低温焼成を可能とするためには、少なくともガラ
スを30重量%以上配合する必要とするために、得られ
る磁器の特性がガラスの性質に大きく依存してしまう結
果、フィラー成分の優れた特性が発揮できないという問
題があった。
Conventional glass ceramic materials include copper,
Simultaneous firing with a low-resistance metal such as silver is possible, and multi-layering is possible, but most of them have a dielectric loss of 10 GHz.
In the microwave region of z, it is as large as 20 × 10 −4 or more, and satisfactory characteristics have not been obtained in terms of reducing the dielectric loss of high-frequency equipment. Further, conventional glass ceramics can be fired at 1000 ° C. or lower, but are required to be blended with at least 30% by weight of glass to enable such low-temperature firing. As a result, the properties of the porcelain greatly depend on the properties of the glass, so that there is a problem that the excellent properties of the filler component cannot be exhibited.

【0007】また、誘電体磁器においては、色ムラなど
の発生によって製品としての外観不良が生じ歩留りの低
下を招く場合がある。そこで、従来より種々の着色剤を
添加して磁器を着色することが行われているが、その場
合には、着色剤が磁器が有する誘電特性を劣化させてし
まうという問題があるために、誘電特性を劣化させずに
いかにして着色するかが技術的課題となっている。
Further, in the case of dielectric porcelain, the appearance of a product may be poor due to the occurrence of color unevenness or the like, and the yield may be reduced. Therefore, porcelain has been conventionally colored by adding various coloring agents, but in this case, there is a problem that the coloring agent deteriorates the dielectric characteristics of the porcelain, so that the A technical problem is how to color without deteriorating the characteristics.

【0008】従って、本発明は、800〜1000℃で
の焼成が可能であり、特に30GHz以上の高周波領域
において5〜80で調整可能な比誘電率と、低い誘電損
失を有するとともに着色可能な高周波用磁器組成物と、
着色された高周波用磁器の製造方法を提供することを目
的とする。
Accordingly, the present invention is capable of firing at 800 to 1000 ° C., and in particular, has a relative dielectric constant adjustable from 5 to 80 in a high frequency range of 30 GHz or more, and a high frequency which has a low dielectric loss and can be colored. A porcelain composition for
An object of the present invention is to provide a method for producing colored high-frequency porcelain.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
を鋭意検討した結果、Zn、Mg、TiおよびSiを特
定組成で含む複合酸化物に対して、焼結助剤として、C
uOとB2 3 、またはCuOと少なくともSiO2
2 3 を含むガラスを特定比率で添加することにより
複合酸化物中から生成するZnを主とする液相とB(ホ
ウ素)成分による液相反応が生じ、僅かな助剤量によ
り、800〜1000℃の温度で焼成でき、しかもを焼
成によって、結晶相として、少なくともZn、Mgおよ
びSiを含むウイレマイト型結晶相、Mg、Znおよび
Tiを含むイルメナイト型結晶相、ZnおよびTiを含
むスピネル型結晶相を析出させることにより、5〜80
で調整可能な比誘電率と低い誘電損失を有する茶系統に
着色された磁器を得ることができることを知見し、本発
明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of diligent studies on the above problems, the present inventor has found that a composite oxide containing Zn, Mg, Ti and Si in a specific composition has a C content as a sintering aid.
uO and B 2 O 3 , or CuO and at least SiO 2 ,
By adding the glass containing B 2 O 3 at a specific ratio, a liquid phase reaction mainly composed of Zn generated from the composite oxide and a liquid phase reaction by a B (boron) component occur, and the amount of 800 Can be fired at a temperature of up to 1000 ° C., and by firing, as a crystal phase, a willemite type crystal phase containing at least Zn, Mg and Si, an ilmenite type crystal phase containing Mg, Zn and Ti, and a spinel type crystal phase containing Zn and Ti By precipitating the crystal phase, 5-80
The present inventors have found that it is possible to obtain a porcelain colored in a tea system having a relative permittivity and a low dielectric loss which can be adjusted by the method described above, and have led to the present invention.

【0010】即ち、本発明の高周波用磁器組成物は、少
なくともZn、Mg、TiおよびSiを含み、該金属の
原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からなる主成分
70〜99.95重量%と、B2 3 0.04〜20重
量%とCuO0.01〜10重量%とからなることを特
徴とする。
That is, the high frequency ceramic composition of the present invention contains at least Zn, Mg, Ti and Si, and has a composition according to the atomic ratio of the metal of n (Zn 1-x Mg x ) · (Ti 1-y Si y ), 0 <x ≦ 0.75, 0 <y <1.0, 0.
70 to 99.95% by weight of a main component composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5, 0.04 to 20% by weight of B 2 O 3, and 0.01 to 10% by weight of CuO. Features.

【0011】また、本発明の他の高周波用磁器組成物
は、少なくともZn、Mg、TiおよびSiを含み、該
金属の原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からなる主成分
60〜99.9重量%と、少なくともSiO2 、B2
3 を含むガラス0.05〜30重量%と、CuO0.0
5〜10重量%とからなることを特徴とするものであ
る。
Another high frequency porcelain composition of the present invention contains at least Zn, Mg, Ti and Si, and has a composition according to the atomic ratio of the metal of n (Zn 1-x Mg x ) · (Ti 1- y Si y ), 0 <x ≦ 0.75, 0 <y <1.0, 0.
60 to 99.9% by weight of a main component composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5, and at least SiO 2 , B 2 O
0.05 to 30% by weight of glass containing 3
5 to 10% by weight.

【0012】また、上記組成物においては、少なくとも
Zn、MgおよびSiを含むウイレマイト型結晶相を含
むことを特徴とするもので、さらには、少なくともZ
n、MgおよびTiを含むイルメナイト型結晶相、少な
くともZnおよびTiを含むスピネル型結晶相、TiO
2 結晶相およびSiO2 結晶相のうちの少なくとも1種
を含むことを特徴とする。
The above composition is characterized in that it contains a willemite type crystal phase containing at least Zn, Mg and Si.
ilmenite type crystal phase containing n, Mg and Ti, spinel type crystal phase containing at least Zn and Ti, TiO
It is characterized by containing at least one of two crystal phases and SiO 2 crystal phase.

【0013】また、特性上は、30〜60GHzでの誘
電率(εr)が5〜80の範囲で調整可能で、誘電損失
が20×10-4以下の優れた特性を有するものである。
In terms of characteristics, the dielectric constant (εr) at 30 to 60 GHz can be adjusted within a range of 5 to 80, and the dielectric loss is 20 × 10 −4 or less.

【0014】また、本発明の高周波用磁器の製造方法
は、前記の組成物を所定形状に成形後、800〜100
0℃で焼成することを特徴とするものである。
The method for producing a high-frequency porcelain according to the present invention comprises the steps of:
It is characterized by firing at 0 ° C.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の高周波用磁器組成物は、
第1の形態として、少なくともZn、Mg、Tiおよび
Siを含む複合酸化物からなる主成分70〜99.95
重量%と、焼結助剤としてB2 3 0.04〜20重量
%と、CuO0.01〜10重量%とからなるものであ
る。上記の主成分は、複合酸化物を構成する前記金属の
原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からからなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The high frequency porcelain composition of the present invention comprises:
As a first embodiment, a main component of a composite oxide containing at least Zn, Mg, Ti and Si is 70 to 99.95.
% By weight, and B 2 O 3 0.04-20 wt% as a sintering aid, is made of a CuO0.01~10 wt%. When the composition of the main component is represented by n (Zn 1-x Mg x ) · (Ti 1-y Si y ) according to the atomic ratio of the metal constituting the composite oxide, 0 <x ≦ 0.75 , 0 <y <1.0, 0.
It is composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5.

【0016】上記の主成分組成によれば、Znの一部を
Mgによって置換することにより、イルメナイト型結晶
相を安定に析出させると同時に、誘電損失を低減する作
用を有する。しかし、その置換量xが0.75を越える
とZnの絶対量が不十分となり、焼結助剤中のB成分と
液相を形成することが困難となり、焼結助剤を多量に添
加しないと磁器を緻密化できず、それに伴い、誘電特性
が大きく劣化してしまう。Znに対するMgの置換量x
は0.1≦x≦0.4が望ましい。
According to the above-mentioned main component composition, by substituting a part of Zn with Mg, it has an effect of stably depositing an ilmenite type crystal phase and reducing dielectric loss. However, when the substitution amount x exceeds 0.75, the absolute amount of Zn becomes insufficient, it becomes difficult to form a liquid phase with the B component in the sintering aid, and a large amount of the sintering aid is not added. However, the porcelain cannot be densified, and accordingly, the dielectric properties are greatly deteriorated. Substitution amount x of Mg for Zn
Is preferably 0.1 ≦ x ≦ 0.4.

【0017】また、上記主成分組成における(Ti+S
i)に対する(Zn+Mg)の比率n値を0.14≦n
≦3.5としたのは、nが0.14より小さいと、Zn
O相が過剰となり誘電特性が劣化し、nが3.5を越え
るとTiO2 相が過剰となり焼結性が劣化し、焼結助剤
を多量に添加しないと焼結できず、その結果、誘電特性
が劣化してしまうためである。nは特に0.5≦n≦
1.5が望ましい。
In the above main component composition, (Ti + S
The ratio n value of (Zn + Mg) to i) is 0.14 ≦ n
The reason for ≦ 3.5 is that if n is smaller than 0.14, Zn
If the O phase becomes excessive and the dielectric properties deteriorate, and if n exceeds 3.5, the TiO 2 phase becomes excessive and the sinterability deteriorates, and sintering cannot be performed unless a large amount of sintering aid is added. This is because the dielectric characteristics deteriorate. n is particularly 0.5 ≦ n ≦
1.5 is desirable.

【0018】また、上記主成分組成において、Tiおよ
びSi量を変化させ、Ti量を増加させると、誘電率を
増大させ、Si量を増加させると誘電率を低下させるこ
とができ、その結果、yを0<y<1.0の範囲で変化
させることにより、誘電率を5〜80の範囲で任意に制
御することが可能となる。
Further, in the above-mentioned main component composition, the dielectric constant can be increased by changing the amounts of Ti and Si and increasing the amount of Ti, and the dielectric constant can be decreased by increasing the amount of Si. By changing y in the range of 0 <y <1.0, the dielectric constant can be arbitrarily controlled in the range of 5 to 80.

【0019】また、焼結助剤として、B2 3 量及びC
uO量を上記の比率に限定したのは、CuOとB2 3
の合計量が0.05重量%より少ないか、言い換えれ
ば、少なくともZn、Mg、Ti、Siを含む複合酸化
物からなる主成分量が99.95重量%より多いと、8
00〜1000℃の低温で十分に緻密化することができ
ず、この組成物を用いて作製される基板特性において、
磁器が緻密化しないため誘電率が低下し、また誘電損失
は増大してしまうためである。
Further, as a sintering aid, the amount of B 2 O 3 and C
The reason for limiting the uO amount to the above ratio is that CuO and B 2 O 3
Is less than 0.05% by weight, in other words, when the amount of the main component composed of a composite oxide containing at least Zn, Mg, Ti, and Si is more than 99.95% by weight, 8
The composition cannot be sufficiently densified at a low temperature of 00 to 1000 ° C., and in the characteristics of a substrate manufactured using this composition,
This is because the porcelain is not densified, so that the dielectric constant decreases and the dielectric loss increases.

【0020】一方、CuOとB2 3 の合計量が30重
量%より多いか、言い換えれば前記主成分量が70重量
%より少ないと、700℃以下の低温で液相が流失し磁
器の形状を損ない製品形状を保てず、また磁器特性の点
から30〜60GHzの高周波領域における誘電損失が
20×10-4以上と高くなるためである。上記の複合酸
化物からなる主成分とCuOとB2 3 との好ましい組
成範囲は、前記主成分が85〜99重量%、B2 3
0.5〜10重量%、CuOが0.5〜5重量%であ
る。
On the other hand, if the total amount of CuO and B 2 O 3 is more than 30% by weight, in other words, if the amount of the main component is less than 70% by weight, the liquid phase flows away at a low temperature of 700 ° C. or less, and the shape of the porcelain is reduced. This is because the product shape cannot be maintained, and the dielectric loss in the high frequency region of 30 to 60 GHz becomes as high as 20 × 10 −4 or more from the viewpoint of porcelain characteristics. A preferred composition range of the main component and CuO and B 2 O 3 consisting of the above composite oxide, the main component is 85 to 99 wt%, B 2 O 3 is 0.5 to 10 wt%, CuO is 0. 5 to 5% by weight.

【0021】なお、B2 3 は焼結助剤として不可欠の
成分であり、B2 3 が0.04重量%よりも少ない
と、CuO量を増加させても緻密化することは難しく、
逆に20重量%を越えると、誘電特性を劣化させてしま
う。
B 2 O 3 is an indispensable component as a sintering aid. If B 2 O 3 is less than 0.04% by weight, it is difficult to densify even if the amount of CuO is increased.
Conversely, if it exceeds 20% by weight, the dielectric properties will be degraded.

【0022】また、CuOは、B2 3 と同様に焼結性
を高める作用をなすとともに、誘電特性を劣化させるこ
となく茶系統に着色可能な成分であり、CuOが0.0
5重量%より少ないと十分な着色効果が得られず、10
重量%を越えると誘電損失が増大し、特性を劣化させて
しまう。
CuO is a component capable of enhancing sinterability similarly to B 2 O 3, and is a component which can be colored into a brown system without deteriorating the dielectric properties.
If the content is less than 5% by weight, a sufficient coloring effect cannot be obtained, and
Exceeding the percentage by weight increases the dielectric loss and degrades the characteristics.

【0023】また、本発明の高周波用磁器組成物におけ
る第2の形態としては、少なくともZn、Mg、Tiお
よびSiを含む前述した複合酸化物からなる主成分60
〜99.9重量%と、焼結助剤として少なくともSiO
2 およびB2 3 を含有するガラス0.05〜30重量
%と、CuO0.05〜10重量%とからなるものであ
る。
The second embodiment of the high-frequency ceramic composition of the present invention includes a main component 60 composed of the above-described composite oxide containing at least Zn, Mg, Ti and Si.
-99.9% by weight and at least SiO 2 as a sintering aid.
Glass 0.05 to 30 wt% containing 2 and B 2 O 3, is made of a CuO0.05~10 wt%.

【0024】ここで、前記ガラス量を上記の比率に限定
したのは、上記ガラスとCuOの合計量が0.1重量%
より少ないか、言い換えれば、少なくともZnとMg、
TiおよびSiを含む複合酸化物からなる主成分量が9
9.9重量%より多いと、800〜1000℃の低温で
十分に緻密化することができず、この組成物を用いて作
製される基板特性において、磁器が緻密化しないため誘
電率が低下し、また誘電損失は増大してしまうためであ
る。
The reason why the amount of the glass is limited to the above ratio is that the total amount of the above glass and CuO is 0.1% by weight.
Less or, in other words, at least Zn and Mg,
The main component amount of the composite oxide containing Ti and Si is 9
If the content is more than 9.9% by weight, the composition cannot be sufficiently densified at a low temperature of 800 to 1000 ° C., and in the characteristics of a substrate produced using this composition, the dielectric constant decreases because the porcelain is not densified. This is because the dielectric loss increases.

【0025】また、上記CuOとB2 3 の合計量が4
0重量%より多いか、言い換えれば前記主成分量が60
重量%より少ないと、600℃以下の低温で液相が流失
し磁器の形状を損ない製品形状を保てず、また磁器特性
の点から30〜60GHzの高周波領域における誘電損
失が20×10-4以上と高くなるためである。上記の複
合酸化物からなる主成分と上記ガラスとの好ましい組成
範囲は、前記主成分が80〜99重量%、B2 3
0.5〜15重量%、CuO0.5〜5重量%である。
The total amount of CuO and B 2 O 3 is 4
0% by weight, in other words, the amount of the main component is 60% by weight.
If less than the weight%, 600 ° C. and a low temperature liquid phase of erosion following not be maintained the product shape impair the shape of the porcelain, also dielectric loss 20 × 10 in a high frequency region of 30~60GHz terms porcelain characteristic -4 This is because it is higher than the above. A preferred composition range of the main component and the glass comprising the above composite oxide, the main component is 80 to 99 wt%, B 2 O 3 is 0.5 to 15 wt%, in CuO0.5~5 wt% is there.

【0026】なお、上記ガラスは、焼結助剤として不可
欠の成分であり、ガラス量が0.05重量%よりも少な
いと、CuO量を増加させても緻密化することは難し
く、逆に30重量%を越えると、誘電特性を劣化させて
しまう。
The above glass is an indispensable component as a sintering aid. If the amount of glass is less than 0.05% by weight, it is difficult to densify even if the amount of CuO is increased. If the content exceeds% by weight, the dielectric properties deteriorate.

【0027】また、CuOは、上記ガラスと同様に焼結
性を高める作用をなすとともに、誘電特性を劣化させる
ことなく茶系統に着色可能な成分であり、CuOが0.
05重量%より少ないと十分な着色効果が得られず、1
0重量%を越えると誘電損失が増大し、特性を劣化させ
てしまう。
CuO is a component that enhances the sinterability similarly to the above glass, and is a component that can be colored into a brown system without deteriorating the dielectric properties.
If it is less than 05% by weight, a sufficient coloring effect cannot be obtained, and
If it exceeds 0% by weight, the dielectric loss increases, and the characteristics deteriorate.

【0028】また、本発明の高周波用磁器組成物は、第
1および第2の形態のいずれの組成物も、大気などの酸
化性雰囲気、あるいは窒素、アルゴンなどの非酸化性雰
囲気中で800〜1000℃の温度範囲での焼成によっ
て、相対密度95%以上まで緻密化することができる。
The high frequency porcelain composition of the present invention can be used in any of the first and second embodiments in an oxidizing atmosphere such as air or a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon. By baking in a temperature range of 1000 ° C., it is possible to densify to a relative density of 95% or more.

【0029】このようにして作製される高周波用磁器
は、少なくともZn、MgおよびSiを含むウイレマイ
ト型結晶相を含み、さらには、少なくともZn、Mgお
よびTiを含むイルメナイト型結晶相、少なくともZn
およびTiを含むスピネル型結晶相、TiO2 結晶相お
よびSiO2 結晶相のうちの少なくとも1種を含む。
The high frequency porcelain produced in this manner contains a willemite-type crystal phase containing at least Zn, Mg and Si, and further contains an ilmenite-type crystal phase containing at least Zn, Mg and Ti.
And at least one of a spinel crystal phase containing Ti and Ti, a TiO 2 crystal phase and a SiO 2 crystal phase.

【0030】例えば、図1、図2および図3に示される
ような組織構造を有する。図1は、少なくともZn、M
gおよびTiを含むイルメナイト型結晶相1と、少なく
ともZn、MgおよびSiを含むウイレマイト型結晶相
2と、非晶質の粒界相3から構成されるものである。
For example, it has a tissue structure as shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. FIG. 1 shows that at least Zn, M
It is composed of an ilmenite type crystal phase 1 containing g and Ti, a willemite type crystal phase 2 containing at least Zn, Mg and Si, and an amorphous grain boundary phase 3.

【0031】図2は、少なくともZn、MgおよびTi
を含むイルメナイト型結晶相1と、少なくともZn、M
gおよびSiを含むウイレマイト型結晶相2と、少なく
ともZnおよびTiを含むスピネル型結晶相4と、非晶
質の粒界相3とから構成される。
FIG. 2 shows that at least Zn, Mg and Ti
Ilmenite type crystal phase 1 containing at least Zn, M
It comprises a willemite-type crystal phase 2 containing g and Si, a spinel-type crystal phase 4 containing at least Zn and Ti, and an amorphous grain boundary phase 3.

【0032】図3は、少なくともZn、MgおよびTi
を含むイルメナイト型結晶相1と、少なくともZn、M
gおよびSiを含むウイレマイト型結晶相2と、少なく
ともZnおよびTiを含むスピネル型結晶相4と、Ti
2 結晶相5と、SiO2 結晶相6と、非晶質の粒界相
3とから構成される。
FIG. 3 shows that at least Zn, Mg and Ti
Ilmenite type crystal phase 1 containing at least Zn, M
a willemite type crystal phase 2 containing g and Si, a spinel type crystal phase 4 containing at least Zn and Ti,
It is composed of an O 2 crystal phase 5, an SiO 2 crystal phase 6, and an amorphous grain boundary phase 3.

【0033】イルメナイト型結晶とは、FeTiO3
代表される三方格子に属する結晶構造を呈し、本発明の
磁器では、前記FeがZnに置き換わったものと推定さ
れる。また、ウイレマイト型結晶相は、Zn2 SiO4
と推定される。
The ilmenite type crystal has a crystal structure belonging to a trigonal lattice represented by FeTiO 3. In the porcelain of the present invention, it is presumed that Fe is replaced by Zn. The willemite-type crystal phase is Zn 2 SiO 4
It is estimated to be.

【0034】このように本発明によれば、磁器中に、少
なくともZn、MgおよびSiを含むウイレマイト型結
晶相、さらには、少なくともZn、MgおよびTiを含
むイルメナイト型結晶相、少なくともZnおよびTiを
含むスピネル型結晶相、TiO2 結晶相およびSiO2
結晶相のうちの少なくとも1種を析出させることによ
り、比誘電率を5〜80の間で調整でき、低い誘電損失
を得ることができるのである。
As described above, according to the present invention, in a porcelain, a willemite type crystal phase containing at least Zn, Mg and Si, and further, an ilmenite type crystal phase containing at least Zn, Mg and Ti, at least Zn and Ti, Containing spinel type crystal phase, TiO 2 crystal phase and SiO 2
By depositing at least one of the crystal phases, the relative dielectric constant can be adjusted between 5 and 80, and a low dielectric loss can be obtained.

【0035】上記非晶質の粒界相3は、焼結助剤として
2 3 を用いた第1の形態の場合には、ZnおよびB
を含み、焼結助剤としてSiO2 およびB2 3 を含む
ガラスを用いた第2の形態の場合には、Si、Znおよ
びBを含むものから構成される。
In the case of the first embodiment using B 2 O 3 as a sintering aid, the amorphous grain boundary phase 3 contains Zn and B
In the case of the second embodiment using glass containing SiO 2 and B 2 O 3 as a sintering aid, the second embodiment is made of a material containing Si, Zn and B.

【0036】なお、本発明における磁器成分として含ま
れるCuOの磁器中での存在箇所は明確ではないが、上
記スピネル型結晶相中に固溶しているか、上記結晶相の
粒界に金属、又は酸化物として存在しているものと推察
される。
Although the location of CuO contained in the porcelain contained as a porcelain component in the present invention is not clear, it is either dissolved in the spinel-type crystal phase or a metal or It is presumed that they exist as oxides.

【0037】上記の本発明の第2の形態において用いる
SiO2 、B2 3 を含むガラスとしては、一般にホウ
ケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ホウケイ酸
鉛ガラスなどが挙げられるが、特にSiO2 を5〜80
重量%、B2 3 を4〜50重量%の割合でそれぞれ含
み、他の成分としてAl2 3 を30重量%以下、アル
カリ金属酸化物を20重量%以下の割合で含むものが好
適に使用され、これらの酸化物成分を所定割合で配合し
たものを溶融、冷却し、ガラス化したものが使用され
る。
As the glass containing SiO 2 and B 2 O 3 used in the second embodiment of the present invention, borosilicate glass, zinc borosilicate glass, lead borosilicate glass and the like are generally mentioned. the SiO 2 5~80
%, B 2 O 3 at a ratio of 4 to 50% by weight, and other components containing Al 2 O 3 at a ratio of 30% by weight or less and an alkali metal oxide at a ratio of 20% by weight or less are preferably used. A mixture of these oxide components in a predetermined ratio is melted, cooled, and vitrified.

【0038】本発明の高周波用磁器を製造する方法とし
ては、主成分原料として、ZnO、TiO2 、MgO、
SiO2 の各酸化物粉末、あるいはこれらの2種以上の
複合化合物(例えば、ZnTiO3 、Zn2 TiO4
MgTiO3 、Mg2 TiO4 、MgSiO3 、Mg2
SiO4 、ZnSiO3 、Zn2 SiO4 、(Zn,C
u)2 TiO4 )など、さらには、酸化物以外に焼結過
程で酸化物を形成し得る炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩等の形
態で用いることができる。この主成分原料は、それら金
属の原子比が上記主成分組成を満足するように秤量混合
される。
The method of manufacturing the high-frequency porcelain of the present invention is as follows: ZnO, TiO 2 , MgO,
Each oxide powder of SiO 2 or a composite compound of two or more thereof (for example, ZnTiO 3 , Zn 2 TiO 4 ,
MgTiO 3 , Mg 2 TiO 4 , MgSiO 3 , Mg 2
SiO 4 , ZnSiO 3 , Zn 2 SiO 4 , (Zn, C
u) 2 TiO 4 ), etc., and further, in addition to oxides, carbonates, acetates, nitrates, etc. which can form oxides during the sintering process. The main component raw materials are weighed and mixed so that the atomic ratio of the metals satisfies the above main component composition.

【0039】本発明の第1の形態に基づくと、上記の主
成分原料に対して、焼結助剤としてB2 3 粉末あるい
は焼結過程で酸化物を形成し得るB2 3 、H2
3 、BN、B4 C等をB2 3 として、主成分原料7
0〜99.95重量%、B2 30.04〜20重量
%、CuO0.01〜10重量%、となるように添加混
合する。
According to the first embodiment of the present invention, B 2 O 3 powder or B 2 S 3 , H capable of forming an oxide during the sintering process is used as a sintering aid for the above main component materials. 2 B
O 3 , BN, B 4 C, etc., as B 2 O 3 ,
From 0 to 99.95% by weight, B 2 O 3 from 0.04 to 20 wt%, is added and mixed so CuO0.01~10 wt%, and.

【0040】また、本発明の第2の形態に基づくと、上
記の主成分原料に対して、焼結助剤として前述したよう
なSiO2 、B2 3 を含むガラス粉末を、主成分原料
60〜99.9重量%、SiO2 、B2 3 を含むガラ
ス0.1〜30重量%、CuO0.05〜10重量%と
なるように添加混合する。
Further, according to the second embodiment of the present invention, a glass powder containing SiO 2 and B 2 O 3 as a sintering aid as described above is added to the above-mentioned main component material. 60 to 99.9 wt%, 0.1 to 30 wt% glass containing SiO 2, B 2 O 3, is added and mixed so that CuO0.05~10 wt%.

【0041】なお、上記原料粉末は、分散性を高め安定
した誘電率や低い誘電損失を得るために平均粒径がいず
れも2.0μm以下、特に1.0μm以下の微粉末であ
ることが望ましい。
The raw material powder is preferably a fine powder having an average particle diameter of 2.0 μm or less, particularly 1.0 μm or less, in order to enhance dispersibility and obtain stable dielectric constant and low dielectric loss. .

【0042】次に、上記のような割合で添加混合した混
合粉末に適宜バインダーを添加した後、例えば、金型プ
レス、冷間静水圧プレス、押し出し成形、ドクターブレ
ード法、圧延法等により任意の形状に成形後、N2 、A
r等の非酸化性雰囲気中、または空気中などの酸化性雰
囲気中で800〜1000℃、特に900〜1000℃
の温度で0.1〜5時間焼成することにより相対密度9
5%以上に緻密化することができる。この時の焼成温度
が800℃より低いと、磁器が十分に緻密化せず、10
00℃を越えると緻密化は可能であるが、銅、銀などの
導体と同時焼成ができなくなる。因みに、同時焼成時
に、導体として銅を用いる場合には非酸化性雰囲気と
し、銀を用いる場合には非酸化性または酸化性雰囲気で
焼成することが必要である。
Next, after appropriately adding a binder to the mixed powder added and mixed at the above ratio, any desired powder is obtained by, for example, a die press, a cold isostatic press, an extrusion molding, a doctor blade method, a rolling method, or the like. After molding into shape, N 2 , A
800 to 1000 ° C., particularly 900 to 1000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as r or in an oxidizing atmosphere such as air.
Baking at a temperature of 0.1 to 5 hours to obtain a relative density of 9
It can be densified to 5% or more. If the firing temperature at this time is lower than 800 ° C., the porcelain will not be sufficiently densified, and
If the temperature exceeds 00 ° C., densification is possible, but simultaneous firing with conductors such as copper and silver cannot be performed. Incidentally, at the time of simultaneous firing, it is necessary to fire in a non-oxidizing atmosphere when copper is used as the conductor and in a non-oxidizing or oxidizing atmosphere when using silver as the conductor.

【0043】本発明の上記方法によれば、Zn、Mg、
TiおよびSiからなる複合酸化物とCuOとB
2 3 、またはCuO、SiO2 、B2 3 を含むガラ
スを組み合わせることにより、複合酸化物から生成する
Znを主とする液相とB(ホウ素)成分のより活性な液
相反応が生じる結果、少ない焼結助剤量で磁器を緻密化
することができる。そのために、誘電損失を増大させる
要因となる粒界の非晶質相の量を最小限に押さえること
ができる。このため高周波領域においてより低い誘電損
失を得ることができるのである。
According to the method of the present invention, Zn, Mg,
Composite oxide composed of Ti and Si, CuO and B
By combining 2 O 3 or a glass containing CuO, SiO 2 , and B 2 O 3 , a more active liquid phase reaction of a liquid phase mainly composed of Zn and a B (boron) component generated from the composite oxide occurs. As a result, the porcelain can be densified with a small amount of the sintering aid. Therefore, the amount of the amorphous phase at the grain boundary, which causes an increase in dielectric loss, can be minimized. Therefore, a lower dielectric loss can be obtained in a high frequency region.

【0044】また、本発明における磁器組成物は、80
0〜1000℃で焼成可能であることから、特に金、
銀、銅などを配線する配線基板の絶縁基板として用いる
ことができる。かかる磁器組成物を用いて配線基板を作
製する場合には、例えば、上記のようにして調合した混
合粉末を公知のテープ成形法、例えばドクターブレード
法、圧延法等に従い、絶縁層形成用のグリーンシートを
作製した後、そのシートの表面に配線回路層用として、
金、銀および銅のうちの少なくとも1種の金属、特に、
銅粉末を含む導体ペーストを用いて、グリーンシート表
面に配線パターンにスクリーン印刷法、グラビア印刷法
等によって回路パターン状に印刷し、場合によってはシ
ートにスルーホールやビアホール形成後、上記導体ペー
ストを充填する。その後、複数のグリーンシートを積層
圧着した後、上述した条件で焼成することにより、配線
層と絶縁層とを同時に焼成することができる。
Further, the porcelain composition according to the present invention comprises:
Since it can be fired at 0 to 1000 ° C., especially gold,
It can be used as an insulating substrate of a wiring board for wiring silver, copper, or the like. In the case of manufacturing a wiring board using such a porcelain composition, for example, according to a known tape forming method, for example, a doctor blade method, a rolling method, or the like, the mixed powder prepared as described above is used to form an insulating layer forming green. After making the sheet, on the surface of the sheet for the wiring circuit layer,
At least one metal of gold, silver and copper, in particular,
Using a conductive paste containing copper powder, print the wiring pattern on the surface of the green sheet in a circuit pattern by screen printing, gravure printing, etc. In some cases, fill the above conductive paste after forming through holes and via holes in the sheet I do. After that, a plurality of green sheets are stacked and pressed, and then fired under the above-described conditions, whereby the wiring layer and the insulating layer can be fired simultaneously.

【0045】[0045]

【実施例】実施例1 平均粒径が1μm以下のB2 3 、1μm以下のCu
O、平均粒径が1μm以下のZn2 TiO4 、MgTi
3 、Zn2 SiO4 、TiO2 、SiO2 を表1、2
の組成に従い混合した。そして、この混合物に有機バイ
ンダー、可塑剤、トルエンを添加し、ドクターブレード
法により厚さ300μmのグリーンシートを作製した。
そして、このグリーンシートを5枚積層し、50℃の温
度で100kg/cm2 の圧力を加えて熱圧着した。一
部の組成について得られた積層体を水蒸気含有/窒素雰
囲気中で、500〜700℃で脱バインダーした後、乾
燥窒素中で表1、2の条件において焼成して多層基板用
磁器を得た。また、他の組成について積層体を大気中、
500〜700℃で脱バインダーした後、大気中で表
1、2の条件において焼成して多層基板用磁器を得た。
EXAMPLES Example 1 B 2 O 3 having an average particle size of 1 μm or less, Cu having an average particle size of 1 μm or less
O, Zn 2 TiO 4 , MgTi having an average particle size of 1 μm or less
O 3, Zn 2 SiO 4, TiO 2, SiO 2 and Tables 1 and 2
Was mixed according to the composition of Then, an organic binder, a plasticizer, and toluene were added to the mixture, and a green sheet having a thickness of 300 μm was prepared by a doctor blade method.
Then, five green sheets were laminated and thermocompression-bonded at a temperature of 50 ° C. by applying a pressure of 100 kg / cm 2 . After debinding the laminate obtained for a part of the composition at 500 to 700 ° C. in a steam-containing / nitrogen atmosphere, the laminate was fired in dry nitrogen under the conditions shown in Tables 1 and 2 to obtain a porcelain for a multilayer substrate. . In addition, for other compositions, the laminate is exposed to air,
After removing the binder at 500 to 700 ° C., it was fired in the air under the conditions shown in Tables 1 and 2 to obtain a porcelain for a multilayer substrate.

【0046】得られた焼結体について誘電率、誘電損失
を以下の方法で評価した。測定は、形状直径1〜5m
m、厚み2〜3mmの試料を切り出し、60GHzにて
ネットワークアナライザー、シンセサイズドスイーパー
を用いて誘電体円柱共振器法により行った。測定では、
NRDガイド(非放射性誘電体線路)で、誘電体共振器
の励起を行い、TE021、TE031モードの共振特
性より誘電率、誘電損失を算出し結果を表1、2に示し
た。また、X線回折測定から、磁器の構成相を同定し、
試料No.7、21のX線回折チャートを図4、図5に示
した。
The dielectric constant and dielectric loss of the obtained sintered body were evaluated by the following methods. The measurement is 1-5m in shape diameter
A sample having a thickness of m and a thickness of 2 to 3 mm was cut out and subjected to a dielectric cylinder resonator method at 60 GHz using a network analyzer and a synthesized sweeper. In the measurement,
Excitation of the dielectric resonator was performed by an NRD guide (non-radiative dielectric line), and the dielectric constant and the dielectric loss were calculated from the resonance characteristics of the TE021 and TE031 modes, and the results are shown in Tables 1 and 2. Also, the constituent phases of the porcelain were identified from the X-ray diffraction measurement,
The X-ray diffraction charts of Sample Nos. 7 and 21 are shown in FIGS.

【0047】また、比較例として、Zn2 TiO4 、M
gTiO3 、Zn2 SiO4 に代わり、BaTiO3
Al6 Si2 13(ムライト) を用いて同様に焼結体を
作製し評価した(試料No.38、39)。
As a comparative example, Zn 2 TiO 4 , M
Instead of gTiO 3 and Zn 2 SiO 4 , BaTiO 3 ,
Similarly, a sintered body was prepared using Al 6 Si 2 O 13 (mullite) and evaluated (samples Nos. 38 and 39).

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】表1、2の結果から明らかなように、結晶
相として、イルメナイト型結晶相((Zn、Mg)Ti
3 )、ウイレマイト型結晶相((Zn,Mg)2 Si
4)、あるいは、スピネル型結晶相(Zn2 Ti
4 )が主として析出した本発明の磁器は、いずれも誘
電率が5〜80で調整可能で、60GHzでの誘電損失
が20×10-4以下の優れた特性値を示し、800〜1
000℃で焼結することができた。なお、本発明品の磁
器の結晶粒界相をX線マイクロアナライザーによって分
析した結果、粒界相中からZn、BおよびCu元素が検
出された。
As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, the ilmenite type crystal phase ((Zn, Mg) Ti
O 3 ), Willemite-type crystal phase ((Zn, Mg) 2 Si
O 4 ) or a spinel type crystal phase (Zn 2 Ti
The porcelain of the present invention, in which O 4 ) is mainly deposited, has a dielectric constant of 5 to 80 and can be adjusted, has a dielectric loss at 60 GHz of 20 × 10 -4 or less, and has an excellent characteristic value of 800 to 1
It could be sintered at 000 ° C. As a result of analyzing the crystal grain boundary phase of the porcelain of the present invention by an X-ray microanalyzer, Zn, B and Cu elements were detected from the grain boundary phase.

【0051】これに対して、B2 3 量が0.04重量
%未満である試料No.32では、焼成温度を1300℃
まで高めないと緻密化することができず、本発明の目的
に適さないものであった。一方、CuOとB2 3 の合
計量が30重量%を越える試料No.28は液相量が多い
ため、誘電損失が増大し60GHzにおいて誘電特性が
評価できなかった。
On the other hand, in Sample No. 32 in which the amount of B 2 O 3 was less than 0.04% by weight, the firing temperature was set to 1300 ° C.
Unless it is increased, it cannot be densified, and is not suitable for the purpose of the present invention. On the other hand, in Sample No. 28 in which the total amount of CuO and B 2 O 3 exceeded 30% by weight, the dielectric loss was increased due to the large amount of liquid phase, and the dielectric characteristics could not be evaluated at 60 GHz.

【0052】また、(Zn+Mg)に対して(Ti+S
i)の比率が少ない(3.5<n)試料No.11では過
剰なZnO相が析出し、このため誘電損失が増大し60
GHzにおいて誘電特性が評価できなかった。(Zn+
Mg)に対して(Ti+Si)の比率が多い(n<0.
14)試料No.15ではB2 3 量を20重量%を越え
て添加しないと磁器を緻密化することができず、B2
3 を20重量%を越えて添加すると、液相が過剰となり
磁器の誘電損失が増大した。
Further, (Ti + S) with respect to (Zn + Mg)
In sample No. 11 in which the ratio of i) was small (3.5 <n), an excessive ZnO phase was precipitated, thereby increasing the dielectric loss and
Dielectric properties could not be evaluated at GHz. (Zn +
Mg) to (Ti + Si) (n <0.
14) can not be densified porcelain unless Sample No.15 in the amount of B 2 O 3 was added in excess of 20 wt%, B 2 O
When 3 was added in excess of 20% by weight, the liquid phase became excessive and the dielectric loss of the porcelain increased.

【0053】x>0.75である試料No.28ではZn
量が不十分であるため、B2 3 中のB成分と液相を形
成することが困難となり、CuOとB2 3 の合計量を
30重量%を越えて添加しなければ磁器が緻密化でき
ず、誘電特性が劣化した。
In sample No. 28 where x> 0.75, Zn
Since the amount is insufficient, B 2 O 3 in the B component and the liquid phase becomes difficult to form a dense porcelain to be added exceeds 30% by weight of the total amount of CuO and B 2 O 3 And the dielectric properties deteriorated.

【0054】また、比較例として、BaTiO3 やAl
6 Si2 13(ムライト) を用いた試料No.38、39
では誘電損失が高く60GHzでは測定不可能であっ
た。
As comparative examples, BaTiO 3 and Al
6 Si 2 O 13 sample No.38,39 using (mullite)
In this case, the dielectric loss was so high that measurement was impossible at 60 GHz.

【0055】なお、CuOを0.01重量%以上含有す
る磁器は、いずれも茶褐色からこげ茶色を呈するもので
あった。
The porcelain containing 0.01% by weight or more of CuO exhibited a brown to dark brown color.

【0056】実施例2 平均粒径が1μm以下の表3に示すガラス粉末、平均粒
径が1μm以下のCuO、平均粒径が1μm以下のZn
2 TiO4 、MgTiO3 、Zn2 SiO4 を表4、5
の組成に従い混合した。そして、この混合物を用いて実
施例1と同様にしてグリーンシートを作製した。そし
て、このグリーンシートを5枚積層し、50℃の温度で
100kg/cm2 の圧力を加えて熱圧着した。一部の
組成について得られた積層体を水蒸気含有/窒素雰囲気
中で、500〜700℃で脱バインダーした後、乾燥窒
素中で表4、5の条件において焼成して多層基板用磁器
を得た。また、他の組成について積層体を大気中、50
0〜700℃で脱バインダーした後、大気中で表4、5
の条件において焼成して多層基板用磁器を得た。得られ
た焼結体について、実施例1と同様な方法で誘電率、誘
電損失を評価し結果を表4、5に示した。
Example 2 Glass powder shown in Table 3 having an average particle size of 1 μm or less, CuO having an average particle size of 1 μm or less, and Zn having an average particle size of 1 μm or less.
2 TiO 4 , MgTiO 3 , Zn 2 SiO 4 are shown in Tables 4 and 5
Was mixed according to the composition of Then, a green sheet was produced in the same manner as in Example 1 using this mixture. Then, five green sheets were laminated and thermocompression-bonded at a temperature of 50 ° C. by applying a pressure of 100 kg / cm 2 . After debinding the laminate obtained for a part of the composition at 500 to 700 ° C. in a water vapor-containing / nitrogen atmosphere, the laminate was fired in dry nitrogen under the conditions shown in Tables 4 and 5 to obtain a ceramic for a multilayer substrate. . In addition, for other compositions, the laminate was placed in the air at 50
After debinding at 0 to 700 ° C, Tables 4 and 5
Was fired under the conditions described above to obtain a ceramic for a multilayer substrate. The dielectric constant and dielectric loss of the obtained sintered body were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0057】[0057]

【表3】 [Table 3]

【0058】[0058]

【表4】 [Table 4]

【0059】[0059]

【表5】 [Table 5]

【0060】表4、5の結果から明らかなように、結晶
相として、イルメナイト型結晶相((Zn,Mg)Ti
3 )、ウイレマイト結晶相((Zn,Mg)2 SiO
4 )、あるいは、スピネル型結晶相(Zn2 TiO4
が主として析出した本発明の磁器は、いずれも誘電率が
5〜80、60GHzでの誘電損失が20×10-4以下
の優れた特性値を示し、800〜1000℃で焼結する
ことができた。なお、本発明品の磁器の結晶粒界相をX
線マイクロアナライザーによって分析した結果、いずれ
も粒界相中から、Zn、BおよびCu元素が検出され
た。
As is clear from the results of Tables 4 and 5, the ilmenite type crystal phase ((Zn, Mg) Ti
O 3 ), Willemite crystal phase ((Zn, Mg) 2 SiO
4 ) Or spinel type crystal phase (Zn 2 TiO 4 )
Are mainly deposited, the dielectric constant is 5 to 80, the dielectric loss at 60 GHz shows excellent characteristic value of 20 × 10 -4 or less, and can be sintered at 800 to 1000 ° C. Was. The grain boundary phase of the porcelain of the present invention is represented by X
As a result of analysis by a line microanalyzer, Zn, B and Cu elements were detected in the grain boundary phase.

【0061】これに対して、CuOとガラスの合計量が
0.1重量%未満である試料No.65では、焼成温度を
1300℃まで高めないと緻密化することができず、本
発明の目的に適さないものであった。一方、CuOとガ
ラスの合計量が40重量%を越える試料No.71は液相
量が多いため、誘電損失が増大し60GHzにおいて誘
電特性が評価できなかった。
On the other hand, in the sample No. 65 in which the total amount of CuO and glass is less than 0.1% by weight, densification cannot be achieved unless the firing temperature is increased to 1300 ° C. Was unsuitable for On the other hand, in Sample No. 71, in which the total amount of CuO and glass exceeded 40% by weight, the dielectric loss increased due to the large amount of liquid phase, and the dielectric characteristics could not be evaluated at 60 GHz.

【0062】また、(Zn+Mg)に対して(Ti+S
i)の比率が少ない(n>3.5)試料No.75では過
剰なZnO相が析出し、このため誘電損失が増大し60
GHzにおいて誘電特性が評価できなかった。(Zn+
Mg)に対して(Ti+Si)の比率が多い(n<0.
14)試料No.72では磁器の誘電損失が増大し測定で
きなかった。
Further, (Ti + S) with respect to (Zn + Mg)
In sample No. 75, in which the ratio of i) is small (n> 3.5), an excessive ZnO phase is precipitated, thereby increasing the dielectric loss and increasing the dielectric loss.
Dielectric properties could not be evaluated at GHz. (Zn +
Mg) to (Ti + Si) (n <0.
14) In sample No. 72, the dielectric loss of the porcelain increased, and measurement was not possible.

【0063】x>0.75である試料No.71ではZn
量が不十分であるため、ガラス中のB成分と液相を形成
することが困難となり、CuOとガラスの合計量がを4
0重量%を越えて添加しなければ磁器が緻密化できず、
誘電特性が劣化した。
In the sample No. 71 where x> 0.75, Zn
Since the amount is insufficient, it is difficult to form a liquid phase with the B component in the glass, and the total amount of CuO and the glass becomes 4%.
Unless added in excess of 0% by weight, the porcelain cannot be densified,
The dielectric properties have deteriorated.

【0064】なお、CuOが0.01重量%以上含有す
る磁器は、いずれも茶褐色からこげ茶色を呈していた。
Each porcelain containing 0.01% by weight or more of CuO exhibited a brownish to dark brown color.

【0065】実施例3 各種の磁器について、直径1〜30mm、厚み2〜15
mmの円柱サンプルa)を作製し、誘電率および誘電損
失の周波数との関係について測定し図6および図7に示
した。図6および図7において、1、2は、上記実施例
1中のNo.7、14の磁器、3は上記実施例2中のNo.
41の磁器、また比較として、4は、汎用品のコージェ
ライト系ガラスセラミックス(硼珪酸ガラス75重量
%、Al23 25重量%)、5は汎用のアルミナ磁器
(Al2 3 95重量%、CaO、MgO5重量%)で
ある。各磁器について、1GHz、10GHz、20G
Hz、30GHzおよび60GHzの高周波、マイクロ
波、ミリ波領域において、誘電体円柱共振器法により誘
電率と誘電損失を測定した。
Example 3 For various porcelain, the diameter was 1 to 30 mm and the thickness was 2 to 15
A cylindrical sample a) of mm was prepared, and the relationship between the permittivity and the frequency of the dielectric loss was measured. The results are shown in FIGS. 6 and 7. 6 and 7, reference numerals 1 and 2 denote the porcelains of Nos. 7 and 14 in the first embodiment, and reference numeral 3 denotes No. 7 in the second embodiment.
41 porcelain, and as comparison, 4, general-purpose products of cordierite glass ceramic (borosilicate glass 75 wt%, Al 2 O 3 25 wt%), 5 generic alumina ceramic (Al 2 O 3 95 wt% , CaO, MgO 5% by weight). For each porcelain, 1GHz, 10GHz, 20G
The dielectric constant and the dielectric loss were measured by the dielectric cylinder resonator method in the high frequency of 30 Hz, 30 GHz and 60 GHz, the microwave, and the millimeter wave region.

【0066】図6および図7の結果、汎用品のコージェ
ライト系ガラスセラミックスは誘電率が5と低く、汎用
の低純度アルミナは誘電率は9であることがわかる。こ
れに対して、本発明品は誘電率が17、73および5.
5と幅広い値であった。汎用品のガラスセラミックスは
低周波領域において誘電損失は低いが、高周波領域にな
るに従い特性が劣化してしまい30GHz以上では20
×10-4を越えてしまう。また、汎用のアルミナ磁器も
60GHzで40×10-4と高くなった。一方、本発明
の1、2、3は、60GHzでの高周波領域においても
誘電損失は15×10-4以下と低いものであった。
As shown in FIGS. 6 and 7, it can be understood that the cordierite-based glass ceramic, which is a general-purpose product, has a dielectric constant as low as 5, and the general-purpose low-purity alumina has a dielectric constant of 9. In contrast, the product of the present invention has a dielectric constant of 17, 73 and 5.
It was a wide value of 5. General-purpose glass ceramics have low dielectric loss in the low-frequency region, but their characteristics deteriorate as the frequency becomes higher.
It will exceed × 10 -4 . Also, general-purpose alumina porcelain increased to 40 × 10 −4 at 60 GHz. On the other hand, in Examples 1, 2 and 3 of the present invention, the dielectric loss was as low as 15 × 10 −4 or less even in the high frequency region at 60 GHz.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高周波用磁
器組成物は、800〜1000℃の温度で緻密化できる
ことから、金、銀、銅などの配線と同時に焼成すること
ができる。しかも、上記組成物を焼成して得られる磁器
は、茶系統の色を呈し、30GHz以上の高周波帯にお
いて低い誘電損失を示すために、マイクロ波、ミリ波用
回路素子等において低損失化が可能となり、しかも磁器
として色ムラによる外観不良がなく歩留りよく製造する
ことができる。
As described in detail above, the high frequency porcelain composition of the present invention can be densified at a temperature of 800 to 1000 ° C., so that it can be fired simultaneously with wiring of gold, silver, copper and the like. Moreover, the porcelain obtained by firing the above composition exhibits a brownish color and shows a low dielectric loss in a high frequency band of 30 GHz or more, so that it is possible to reduce the loss in circuit elements for microwaves and millimeter waves. In addition, the porcelain can be manufactured with a good yield without appearance defects due to color unevenness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高周波用磁器の組織の一例を示す概略
図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a structure of a high-frequency porcelain of the present invention.

【図2】本発明の高周波用磁器の組織の他の例を示す概
略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing another example of the structure of the high frequency porcelain of the present invention.

【図3】本発明の高周波用磁器の組織のさらに他の例を
示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing still another example of the structure of the high frequency porcelain of the present invention.

【図4】本発明の高周波用磁器の(実施例1中試料No.
7)のX線回折チャート図である。
FIG. 4 shows a sample of the high frequency porcelain of the present invention (sample No. 1 in Example 1).
It is an X-ray-diffraction chart figure of 7).

【図5】本発明の高周波用磁器の(実施例1中試料No.
21)のX線回折チャート図である。
FIG. 5 is a diagram showing a high frequency porcelain (sample No. 1 in Example 1) of the present invention.
It is an X-ray-diffraction chart figure of 21).

【図6】本発明の磁器と従来の磁器との誘電率εと周波
数f0 との関係を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the dielectric constant ε and the frequency f 0 of the porcelain of the present invention and a conventional porcelain.

【図7】本発明の磁器と従来の磁器との誘電損失tan
δと周波数f0 との関係を示した図である。
FIG. 7 shows a dielectric loss tan between a porcelain of the present invention and a conventional porcelain.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between δ and a frequency f 0 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イルメナイト型結晶相(I) 2 ウイレマイト型結晶相(ZS) 3 粒界相(G) 4 スピネル型結晶相(SP) 5 TiO2 結晶相(T) 6 SiO2 結晶相(S)Reference Signs List 1 Ilmenite type crystal phase (I) 2 Willemite type crystal phase (ZS) 3 Grain boundary phase (G) 4 Spinel type crystal phase (SP) 5 TiO 2 crystal phase (T) 6 SiO 2 crystal phase (S)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともZn、Mg、TiおよびSiを
含み、該金属の原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からなる主成分
70〜99.95重量%と、B2 3 0.04〜20重
量%と、CuO0.01〜10重量%とからなることを
特徴とする高周波用磁器組成物。
1. The composition contains at least Zn, Mg, Ti and Si, and when the composition according to the atomic ratio of the metal is expressed as n (Zn 1-x Mg x ) · (Ti 1-y Si y ), 0 <x ≦ 0.75, 0 <y <1.0, 0.
70 to 99.95% by weight of a main component composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5; 0.04 to 20% by weight of B 2 O 3 ; and 0.01 to 10% by weight of CuO. A porcelain composition for high frequencies, characterized by the following.
【請求項2】少なくともZn、Mg、TiおよびSiを
含み、該金属の原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からなる主成分
60〜99.9重量%と、少なくともSiO2 、B2
3 を含むガラス0.05〜30重量%と、CuO0.0
5〜10重量%とからなることを特徴とする高周波用磁
器組成物。
2. The composition contains at least Zn, Mg, Ti and Si, and when the composition according to the atomic ratio of the metal is represented by n (Zn 1-x Mg x ) · (Ti 1-y Si y ), 0 <x ≦ 0.75, 0 <y <1.0, 0.
60 to 99.9% by weight of a main component composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5, and at least SiO 2 , B 2 O
0.05 to 30% by weight of glass containing 3
A high frequency porcelain composition comprising 5 to 10% by weight.
【請求項3】少なくともZn、MgおよびSiを含むウ
イレマイト型結晶相を含むことを特徴とする請求項1ま
たは請求項2記載の高周波用磁器組成物。
3. The high frequency ceramic composition according to claim 1, comprising a willemite-type crystal phase containing at least Zn, Mg and Si.
【請求項4】少なくともZn、MgおよびTiを含むイ
ルメナイト型結晶相、少なくともZnおよびTiを含む
スピネル型結晶相、TiO2 結晶相およびSiO2 結晶
相のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求
項3記載の高周波用磁器組成物。
4. An ilmenite type crystal phase containing at least Zn, Mg and Ti, a spinel type crystal phase containing at least Zn and Ti, at least one of a TiO 2 crystal phase and a SiO 2 crystal phase. The high frequency porcelain composition according to claim 3, wherein
【請求項5】30〜60GHzでの誘電率(εr)が5
〜80であり、且つ誘電損失が20×10-4以下である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記
載の高周波用磁器組成物。
5. Dielectric constant (εr) at 30 to 60 GHz is 5
The high frequency ceramic composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the dielectric composition has a dielectric loss of 20 to 10-4 or less.
【請求項6】少なくともZn、Mg、TiおよびSiを
含み、該金属の原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からなる主成分
70〜99.95重量%と、B2 3 0.04〜20重
量%と、CuO0.01〜10重量%とからなる組成物
を所定形状に成形後、800〜1000℃で焼成するこ
とを特徴とする高周波用磁器の製造方法。
6. The composition contains at least Zn, Mg, Ti and Si, and when the composition according to the atomic ratio of the metal is represented by n (Zn 1-x Mg x ) · (Ti 1-y Si y ), 0 <x ≦ 0.75, 0 <y <1.0, 0.
Composition composed of 70 to 99.95% by weight of a main component composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5, 0.04 to 20% by weight of B 2 O 3, and 0.01 to 10% by weight of CuO A method for producing a high-frequency porcelain, wherein the article is formed into a predetermined shape and then fired at 800 to 1000 ° C.
【請求項7】少なくともZn、Mg、TiおよびSiを
含み、該金属の原子比による組成を n(Zn1-x Mgx )・(Ti1-y Siy ) と表した時、0<x≦0.75、0<y<1.0、0.
14≦n≦3.5を満足する複合酸化物からなる主成分
60〜99.9重量%と、少なくともSiO2 、B2
3 を含むガラス0.05〜30重量%と、CuO0.0
5〜10重量%とからなる組成物を所定形状に成形後、
800〜1000℃で焼成することを特徴とする高周波
用磁器の製造方法。
7. The composition contains at least Zn, Mg, Ti and Si, and when the composition according to the atomic ratio of the metal is expressed as n (Zn 1 -x Mg x ) · (Ti 1 -y Si y ), 0 <x ≦ 0.75, 0 <y <1.0, 0.
60 to 99.9% by weight of a main component composed of a composite oxide satisfying 14 ≦ n ≦ 3.5, and at least SiO 2 , B 2 O
0.05 to 30% by weight of glass containing 3
After shaping the composition comprising 5 to 10% by weight into a predetermined shape,
A method for producing a high-frequency porcelain characterized by firing at 800 to 1000C.
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