JPS5935483B2 - 基板用誘電体磁器組成物 - Google Patents
基板用誘電体磁器組成物Info
- Publication number
- JPS5935483B2 JPS5935483B2 JP52064015A JP6401577A JPS5935483B2 JP S5935483 B2 JPS5935483 B2 JP S5935483B2 JP 52064015 A JP52064015 A JP 52064015A JP 6401577 A JP6401577 A JP 6401577A JP S5935483 B2 JPS5935483 B2 JP S5935483B2
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- JP
- Japan
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- dielectric constant
- composition
- dielectric
- mol
- mgo
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は基板用誘電体磁器組成物に関するものである
。
。
誘電体の特性として重要なものには、誘電損失誘電率、
誘電率の温度係数（１／εに、ｄεに／ｄＴ）があり、
上記誘電損失は一般に誘電損失角（ｔａｎδ）をパラメ
ータとして示される。
誘電率の温度係数（１／εに、ｄεに／ｄＴ）があり、
上記誘電損失は一般に誘電損失角（ｔａｎδ）をパラメ
ータとして示される。
誘電体としては、上記誘電損失角、誘電率の温度係数の
いずれもできるだけ小さくすることが望まれており、ま
た上記誘電率は誘電体の用途によつて種々のものが要求
される。これらの特性を基板用誘電体についてみるに、
上記誘電損失角（ｔａｎδ）は、少なくとも１×１０−
３以下、誘電率の温度係数は−１００〜＋１００Ｆ／℃
の範囲内に入ることが望まれる。
いずれもできるだけ小さくすることが望まれており、ま
た上記誘電率は誘電体の用途によつて種々のものが要求
される。これらの特性を基板用誘電体についてみるに、
上記誘電損失角（ｔａｎδ）は、少なくとも１×１０−
３以下、誘電率の温度係数は−１００〜＋１００Ｆ／℃
の範囲内に入ることが望まれる。
また上記誘電率の値は、たとえばマイクロ波ＩＣのよう
に基板上にストリップラインを形成する場合には、誘電
率が極端に小さいと波長短縮率が小となり、回路の小型
化の点で不利となる。したがつて、誘電率が大となれば
なるほど波長短縮率が大となり、回路の小型化の点では
有利となるわけであるが、ストリップライン線路のイン
ピータツスと線路幅および基板の厚さとの関係、高次モ
ードの発生、表面波の励起の問題等から無制限に大きく
することはできない。以上の点の相互のかねあいから、
基板用誘電体としては、一般に比誘電率を１０前後とす
ることが望まれ、このよ’うな比誘電率の材料としては
、アルミナが従来から知られている。
に基板上にストリップラインを形成する場合には、誘電
率が極端に小さいと波長短縮率が小となり、回路の小型
化の点で不利となる。したがつて、誘電率が大となれば
なるほど波長短縮率が大となり、回路の小型化の点では
有利となるわけであるが、ストリップライン線路のイン
ピータツスと線路幅および基板の厚さとの関係、高次モ
ードの発生、表面波の励起の問題等から無制限に大きく
することはできない。以上の点の相互のかねあいから、
基板用誘電体としては、一般に比誘電率を１０前後とす
ることが望まれ、このよ’うな比誘電率の材料としては
、アルミナが従来から知られている。
このアルミナ基板で誘電損失角を小さくする為には、９
９．５重量パーセント以上の高純度にする必要がある。
この場合には焼結に要する温度が１７００℃以上となり
、通常のＳｉＣ（炭化シリコン）発熱体を用いた電気炉
では焼結が困難である。またこのようなアルミナ基板で
は、誘電率の温度係数が＋１２０ＶＢ／℃と比較的大き
な値になる欠点がある。
９．５重量パーセント以上の高純度にする必要がある。
この場合には焼結に要する温度が１７００℃以上となり
、通常のＳｉＣ（炭化シリコン）発熱体を用いた電気炉
では焼結が困難である。またこのようなアルミナ基板で
は、誘電率の温度係数が＋１２０ＶＢ／℃と比較的大き
な値になる欠点がある。
また従来においては、上記アルミナの焼結の困難さを除
くために、他の酸化物を添加する試みはすでになされて
いるが、現在までのところ、焼結温度の低下はあつても
、誘電損失角の増大や誘電率の温度係数の増大等の問題
があつた。
くために、他の酸化物を添加する試みはすでになされて
いるが、現在までのところ、焼結温度の低下はあつても
、誘電損失角の増大や誘電率の温度係数の増大等の問題
があつた。
この発明は、上記実情を改善すべくなされたものであり
、比誘電率および誘電損失角は高純度アルミナ基板とほ
ぼ同等であり、誘電率の温度係数はより低くできるとと
もに、焼結については高純度アルミナの場合よりもはる
かに低い１４００℃〜１５００℃で行なえる基板用誘電
体磁器組成物の提供を目的とする。
、比誘電率および誘電損失角は高純度アルミナ基板とほ
ぼ同等であり、誘電率の温度係数はより低くできるとと
もに、焼結については高純度アルミナの場合よりもはる
かに低い１４００℃〜１５００℃で行なえる基板用誘電
体磁器組成物の提供を目的とする。
すなわち、この発明に係る基板用誘電体磁器組成物は、
Ａｔ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＴｉＯ２−ＣａＯの４成分系組成
物であり、各組成がＡｔ２Ｏ３：４０〜９０モル％ ＭｇＯ： ４〜５９．２モル％ ＴｉＯ２：０．４〜３５モル％ ＣａＯ：０．４〜２．０モル％ の範囲内にあり、ＭｇＯ／ＴｉＯ２のモル比が０．７２
以上で限定される範囲内にあることを特徴としている。
Ａｔ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＴｉＯ２−ＣａＯの４成分系組成
物であり、各組成がＡｔ２Ｏ３：４０〜９０モル％ ＭｇＯ： ４〜５９．２モル％ ＴｉＯ２：０．４〜３５モル％ ＣａＯ：０．４〜２．０モル％ の範囲内にあり、ＭｇＯ／ＴｉＯ２のモル比が０．７２
以上で限定される範囲内にあることを特徴としている。
次に各成分の限定理由を説明する。
先ずＡｔ２Ｏ３の組成範囲を決定するために、一定の組
成比のＭｇＯ，ＴｉＯ２，ＣａＯの混合物に対して、Ａ
ｔ２Ｏ３をＯモル％から１００モル％まで変化させて得
られた磁器組成物についての比誘電率を第１図に、誘電
率の温度係数を第２図にそれぞれ示す。
成比のＭｇＯ，ＴｉＯ２，ＣａＯの混合物に対して、Ａ
ｔ２Ｏ３をＯモル％から１００モル％まで変化させて得
られた磁器組成物についての比誘電率を第１図に、誘電
率の温度係数を第２図にそれぞれ示す。
この第１図で、一点鎖線、実線、および破線は、Ａｔ２
Ｏ３以外の酸化物であるＭｇＯ，ＴｌＯ２，ＣａＯのモ
ル比を順に５０：４８：２，６７：３１：２，および８
０：１８：２としたときを示している。また第２図では
、ＭｇＯ，ＴｉＯ２，ＣａＯのモル比を６７：３１：２
で常に一定としている。ここで第１図から明らかなよう
に、Ａｔ２Ｏ３の含有量が４０モル％未満では比誘電率
をアルミナ基板と同程度の１０前後に設定することが困
難となる。
Ｏ３以外の酸化物であるＭｇＯ，ＴｌＯ２，ＣａＯのモ
ル比を順に５０：４８：２，６７：３１：２，および８
０：１８：２としたときを示している。また第２図では
、ＭｇＯ，ＴｉＯ２，ＣａＯのモル比を６７：３１：２
で常に一定としている。ここで第１図から明らかなよう
に、Ａｔ２Ｏ３の含有量が４０モル％未満では比誘電率
をアルミナ基板と同程度の１０前後に設定することが困
難となる。
したがつて、Ａｔ２Ｏ，の含有量の下限値を４０モル％
とする。またＡｔ２Ｏ３の含有量が９０モル％を越える
と、焼結温度が高くなり焼結工程が困難になるとともに
、第２図に示すように誘電率の温度係数が約１０５Ｐ／
℃以上となつて改善効果が減少する。したがつてＡｔ２
Ｏ３の含有量の上限値を９０モル％とする。次に第３図
はＭｇＯ−ＴｉＯ２の混合モル比と比誘電率との関係を
示すグラフである。
とする。またＡｔ２Ｏ３の含有量が９０モル％を越える
と、焼結温度が高くなり焼結工程が困難になるとともに
、第２図に示すように誘電率の温度係数が約１０５Ｐ／
℃以上となつて改善効果が減少する。したがつてＡｔ２
Ｏ３の含有量の上限値を９０モル％とする。次に第３図
はＭｇＯ−ＴｉＯ２の混合モル比と比誘電率との関係を
示すグラフである。
この第３図から明らかなように、ＭｇＯの量が４２モル
％未満の範囲においては、比誘電率が２０以上となり、
またこのような範囲のモル比のＭｇＯ−ＴｉＯ２混合物
に他の成分を加えても、比誘電率を１０前後の値とする
ことが困難になる。したがつて、組成物中のＭｇＯとＴ
ｉＯ２とのモル比は、の条件を満たすことが必要となる
。
％未満の範囲においては、比誘電率が２０以上となり、
またこのような範囲のモル比のＭｇＯ−ＴｉＯ２混合物
に他の成分を加えても、比誘電率を１０前後の値とする
ことが困難になる。したがつて、組成物中のＭｇＯとＴ
ｉＯ２とのモル比は、の条件を満たすことが必要となる
。
また、ＴｉＯ２は、最終の組成物に対する含有量が０．
４モル％以下では焼結性が低下するため、下限値を０．
４モル％とする。以上のＭｇＯ−ＴｉＯ２の混合比、お
よびＡｌ２Ｏ３の添加量範囲より、ＭｇＯは４〜５９．
２モル％、ＴｉＯ２は０．４〜３５モル％の組成範囲に
決定される。次に第４図および第５図は、Ａｔ２Ｏ３，
ＭｇＯ，ＴｉＯ２の混合物に対してＣａＯの添加量を変
化させて得られた磁器組成物の特性を示すもので、第４
図はＣａＯの含有量に対する誘電率の温度係数、第５図
はＣａＯの含有量に対する比誘電率をそれぞれ表わして
いる。
４モル％以下では焼結性が低下するため、下限値を０．
４モル％とする。以上のＭｇＯ−ＴｉＯ２の混合比、お
よびＡｌ２Ｏ３の添加量範囲より、ＭｇＯは４〜５９．
２モル％、ＴｉＯ２は０．４〜３５モル％の組成範囲に
決定される。次に第４図および第５図は、Ａｔ２Ｏ３，
ＭｇＯ，ＴｉＯ２の混合物に対してＣａＯの添加量を変
化させて得られた磁器組成物の特性を示すもので、第４
図はＣａＯの含有量に対する誘電率の温度係数、第５図
はＣａＯの含有量に対する比誘電率をそれぞれ表わして
いる。
ここでＣａＯの添加によつて組成物の特性に与える影響
は、他の成分の組成いかんにかかわらずほぼ同様の傾向
を示し、添加量が増大するほど誘電率の温度係数が小さ
くなり、比誘電率が大きくなる。したがつて、これら第
４図および第５図から、ＣａＯの含有量は、０．４〜２
．０モル％とすることが決定される。ところで、ＣａＯ
の含有量は、０．４〜２．０モル％と少なく、また変化
の範囲も狭いことより、このＣａＯ以外の成分であるＡ
ｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＴｉＯ２についての組成範囲を図示
すると、第６図の斜線部のようになる。
は、他の成分の組成いかんにかかわらずほぼ同様の傾向
を示し、添加量が増大するほど誘電率の温度係数が小さ
くなり、比誘電率が大きくなる。したがつて、これら第
４図および第５図から、ＣａＯの含有量は、０．４〜２
．０モル％とすることが決定される。ところで、ＣａＯ
の含有量は、０．４〜２．０モル％と少なく、また変化
の範囲も狭いことより、このＣａＯ以外の成分であるＡ
ｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＴｉＯ２についての組成範囲を図示
すると、第６図の斜線部のようになる。
この第６図の各点Ａ−Ｌは後述する基板用誘電体磁器組
成物の試料の組成（ただしＡｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＴｉＯ
２の３成分についてのみ）を示す点である。以下、本発
明の組成範囲内にあるいくつかの実施例について、従来
例とも対比させながら説明する。
成物の試料の組成（ただしＡｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＴｉＯ
２の３成分についてのみ）を示す点である。以下、本発
明の組成範囲内にあるいくつかの実施例について、従来
例とも対比させながら説明する。
まず純度９９．９９（！Ｉ以上のＡｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，
ＴｉＯ２，ＣａＣＯ３の各粉末を用意する。次に各粉末
を、それぞれ所望のモル％の組成となるように秤量し、
ボールミルで湿式混合処理した後、乾燥し、約１０００
ｋｆ／Ｃｒ！ｉの圧力で加圧成型し、１１００〜１２０
０℃で約１時間、空気中で仮焼する。これを乳ばち等で
粉砕後、再びボールミルで混合処理し、乾燥した後、約
１５００炸／Ｃｄの圧力で加圧成型し、１４００〜１５
００℃で約２時間、空気中で焼成する。こうして得られ
た磁器組成物を切断し、円板状試料として両面を研摩し
・、Ａｔ極を蒸着形成する。この試料を用いて、１ＭＨ
ｚで−５０〜＋１２５℃の温度範囲で誘電率の温度係数
を、１ＭＨｚおよび１０ＭＨｚで誘電率および誘電損失
角（Ｔａｎδ）を測定した。この測定結果を第１表およ
び第２表に示す。なお、上記誘電率および誘電損失角は
、センチメートル波周波数（ＳＨＦ）程度までほとんど
変化しない。これらの第１表および第２表において、試
料Ａ〜Ｅは本発明の組成範囲内の基板用誘電体磁器組成
物試料を示し、試料Ｆ−Ｍは本発明の範囲外の試料を示
す。また試料Ｌは市販の高純度アルミナ基板を、試料Ｍ
は添加物（不明）を含んだ市販のアルミナ基板をそれぞ
れ試料として使用した例である。これら第１表および第
２表からも明らかなように、本発明の範囲外の組成の試
料Ｆ−Ｍは、誘電率が大となりすぎるか、誘電率の温度
係数を低下させるという改善効果がほとんどなくなるか
、あるいは焼結温度が高くなつて焼結性が低下する等の
欠点があり、本発明の目的とは合致しなくなる。
ＴｉＯ２，ＣａＣＯ３の各粉末を用意する。次に各粉末
を、それぞれ所望のモル％の組成となるように秤量し、
ボールミルで湿式混合処理した後、乾燥し、約１０００
ｋｆ／Ｃｒ！ｉの圧力で加圧成型し、１１００〜１２０
０℃で約１時間、空気中で仮焼する。これを乳ばち等で
粉砕後、再びボールミルで混合処理し、乾燥した後、約
１５００炸／Ｃｄの圧力で加圧成型し、１４００〜１５
００℃で約２時間、空気中で焼成する。こうして得られ
た磁器組成物を切断し、円板状試料として両面を研摩し
・、Ａｔ極を蒸着形成する。この試料を用いて、１ＭＨ
ｚで−５０〜＋１２５℃の温度範囲で誘電率の温度係数
を、１ＭＨｚおよび１０ＭＨｚで誘電率および誘電損失
角（Ｔａｎδ）を測定した。この測定結果を第１表およ
び第２表に示す。なお、上記誘電率および誘電損失角は
、センチメートル波周波数（ＳＨＦ）程度までほとんど
変化しない。これらの第１表および第２表において、試
料Ａ〜Ｅは本発明の組成範囲内の基板用誘電体磁器組成
物試料を示し、試料Ｆ−Ｍは本発明の範囲外の試料を示
す。また試料Ｌは市販の高純度アルミナ基板を、試料Ｍ
は添加物（不明）を含んだ市販のアルミナ基板をそれぞ
れ試料として使用した例である。これら第１表および第
２表からも明らかなように、本発明の範囲外の組成の試
料Ｆ−Ｍは、誘電率が大となりすぎるか、誘電率の温度
係数を低下させるという改善効果がほとんどなくなるか
、あるいは焼結温度が高くなつて焼結性が低下する等の
欠点があり、本発明の目的とは合致しなくなる。
これに対して、本発明の範囲内の組成を満足する基板用
誘電体磁器組成物の試料Ａ−Ｅは、比誘電率が約１０と
なつてアルミナ基板とほぼ同じであり、誘電損失角も高
純度アルミナ基板と同様に極めて小さく、誘電率の温度
係数はより小さくなる。しかも焼結温度については、高
純度アルミナ基板に比較してはるかに低くなつているこ
とがわかる。したがつて、本発明の目的を達成したとこ
ろの基板用誘電体磁器組成物が提供できる。
誘電体磁器組成物の試料Ａ−Ｅは、比誘電率が約１０と
なつてアルミナ基板とほぼ同じであり、誘電損失角も高
純度アルミナ基板と同様に極めて小さく、誘電率の温度
係数はより小さくなる。しかも焼結温度については、高
純度アルミナ基板に比較してはるかに低くなつているこ
とがわかる。したがつて、本発明の目的を達成したとこ
ろの基板用誘電体磁器組成物が提供できる。
第１図はＭｇＯ−ＴｉＯ２−ＣａＯの混合比を一定にし
て、この混合物に対してＡｔ２Ｏ３を添加したときのＡ
ｔ２Ｏ３の含有量と組成物の比誘電率との関係を示すグ
ラフ、第２図はＭｇＯ−ＴｉＯ２−ＣａＯの混合比を固
定したときのＡｔ２Ｏ３の含有量と組成物の誘電率の温
度係数との関係を示すグラフ、第３図はＭｇＯとＴｌＯ
２との組成比の限定理由を説明するためのグラフ、第４
図および第５図はそれぞれ組成物の比誘電率および誘電
率の温度係数に与えるＣａＯの添加の効果を説明するた
めのグラフ、第６図はＡｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＴｉＯ２の
３成分についての組成範囲を示す状態図である。
て、この混合物に対してＡｔ２Ｏ３を添加したときのＡ
ｔ２Ｏ３の含有量と組成物の比誘電率との関係を示すグ
ラフ、第２図はＭｇＯ−ＴｉＯ２−ＣａＯの混合比を固
定したときのＡｔ２Ｏ３の含有量と組成物の誘電率の温
度係数との関係を示すグラフ、第３図はＭｇＯとＴｌＯ
２との組成比の限定理由を説明するためのグラフ、第４
図および第５図はそれぞれ組成物の比誘電率および誘電
率の温度係数に与えるＣａＯの添加の効果を説明するた
めのグラフ、第６図はＡｔ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＴｉＯ２の
３成分についての組成範囲を示す状態図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ａｌ＿２Ｏ＿３−ＭｇＯ−ＴｉＯ＿２−ＣａＯ系組
成物であり、かつＡｌ＿２Ｏ＿３をＡモル％、ＭｇＯを
Ｂモル％、ＴｉＯ＿２をＣモル％、ＣａＯをＤモル％と
するとき、４０≦Ａ≦９０ ４≦Ｂ≦５９．２ ０．４≦Ｃ≦３５ ０．４≦Ｄ≦２．０ Ｂ／Ｃ≧０．７２ ただしＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００ の条件を満足する範囲内の組成物であることを特徴とす
る基板用誘電体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52064015A JPS5935483B2 (ja) | 1977-06-02 | 1977-06-02 | 基板用誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52064015A JPS5935483B2 (ja) | 1977-06-02 | 1977-06-02 | 基板用誘電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53149696A JPS53149696A (en) | 1978-12-27 |
| JPS5935483B2 true JPS5935483B2 (ja) | 1984-08-29 |
Family
ID=13245911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52064015A Expired JPS5935483B2 (ja) | 1977-06-02 | 1977-06-02 | 基板用誘電体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935483B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2568722B1 (fr) * | 1984-08-03 | 1987-10-23 | Thomson Csf | Substrat en ceramique dielectrique et procede d'obtention |
| JPS61276350A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-06 | クセラム | 電子コンポ−ネント用アルミナ相互接続基板および製造法 |
| JP4808953B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2011-11-02 | 京セラ株式会社 | 誘電体磁器組成物およびそれを用いたパッチアンテナ |
-
1977
- 1977-06-02 JP JP52064015A patent/JPS5935483B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53149696A (en) | 1978-12-27 |
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