(57)【要約】【課題】高周波数化に対応可能なＱ・ｆ値を有し、また、εｒが８〜１６であり、更に、加工性が優れた基板用マイクロ波誘電体磁器組成物を供給することを目的とする。【解決手段】本発明の誘電体磁器組成物は、組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の組成から成る固溶体、（但し、０≦ｘ≦２、０≦ｙ≦２）を主成分とすることを特徴とする。ＡはＮｉ及び／又はＺｎ、更に、Ｄは、Ｔａが好ましい。また、上記ｙは２、ｘは０が好ましい。組成物は、それぞれ加熱することにより酸化物となるＭｇ化合物粉末、Ａ化合物粉末、並びにＮｂ化合物粉末及び／又はＤ化合物粉末を組成式のそれぞれの金属元素が該組成式のモル比となるように混合し、その後、焼成して得られる。比誘電率は８〜１５、Ｑ・ｆ値が、２．０×１０４ＧＨｚ以上であることが好ましい。【選択図】　図１
2004107195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の組成から成る固溶体（但し、Ａは固溶体としてＭｇと置換可能な金属元素、Ｄは、Ｔａ及びＶのうちの少なくとも１種、０≦ｘ≦２、０≦ｙ≦２）を主成分とすることを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項２】
上記ＡはＮｉ及びＺｎのうちの少なくとも１種である請求項１に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項３】
上記Ｄは、Ｔａである請求項１又は２に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項４】
上記ｘは０である請求項３に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項５】
上記ｙは２である請求項３に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
誘電体磁器組成物。
【請求項６】
それぞれ加熱することにより酸化物となるＭｇ化合物粉末、Ａ化合物粉末（但し、Ａは組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の固溶体としてＭｇと置換可能な金属元素）、並びにＮｂ化合物粉末及び／又はＤ化合物粉末（但し、Ｄは、Ｔａ及びＶのうちの少なくとも１種）を該組成式のそれぞれの金属元素が該組成式のモル比となるように混合し、その後、焼成して得られることを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項７】
上記Ｄは、Ｔａである請求項６に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項８】
上記ｘは０である請求項７に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項９】
上記ｙは２である請求項７に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項１０】
比誘電率は８〜１６である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項１１】
Ｑ・ｆ値が、１．０×１０５ＧＨｚ上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のマイクロ波誘電体磁器組成物を基板用に用いることを特徴とする基板用誘電体磁器組成物。
【請求項１３】
組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成からなる固溶体（但し、０＜ｙ＜１．０である。）を主成分とすることを特徴とするマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項１４】
前記組成式におけるｙが、０＜ｙ≦０．５である、請求項１３記載のマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項１５】
それぞれ加熱することにより酸化物となる、Ｍｇ化合物粉末と、Ｎｂ化合物粉末と、Ｖ化合物粉末を、組成式（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）における金属元素のモル比となるように混合し、その後焼成して得られるマイクロ波誘電体磁器組成物。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の磁器組成物層を絶縁層として備える、誘電体基板。
【請求項１７】
誘電体基板の製造方法であって、
それぞれ加熱することにより酸化物となる、Ｍｇ化合物粉末と、Ｎｂ化合物粉末と、Ｖ化合物粉末を、組成式（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）における金属元素のモル比となるように含有する組成物を主成分とする層を形成する工程と、
電極を形成する工程と、
前記組成物層と前記電極とを同時に焼成する工程、
とを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板用マイクロ波誘電体磁器組成物に関し、特にＱ値が高く且つ誘電率が低い基板用マイクロ波誘電体磁器組成物に関する。本発明の基板用マイクロ波誘電体磁器組成物は、マイクロ波帯域等で作動する誘電体共振器、誘電体基板および高Ｑ・低誘電率セラミックス部材、高周波数のマイクロ波デバイス等に広く利用される。
【０００２】
【従来の技術】
この種の誘電体材料は、情報通信技術の発展により、通信回路の特性を決定する重要な材料である。比誘電率εｒ（以下、単にεｒとする。）が１００近傍の材料は、その波長短縮効果により携帯電話等の携帯情報端末の小型化に大きく貢献し、εｒが４０程度の誘電体材料は主として基地局に用いられており、このような情報通信の背景から、誘電体材料の開発は比較的高いεｒを有する材料を中心に共振周波数の温度係数τｆの０ｐｐｍ／℃化、Ｑ・ｆ値の向上が行われてきている。また近年では、情報通信の大情報量化・高速通信化が急速に進んでおり、高速無線ＬＡＮ等に代表される高速・大容量通信を目的とした電子部品やシステムの開発が進められ、積極的にミリ波が活用されている。そして高いＱ・ｆ値を有する誘電体磁器組成物は、共振器・フィルター、集積回路基板や積層化のためのＬＴＣＣ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）低温同時焼成基板等への用途が期待されている。一般に高周波回路では、基板上の導体パターンが分布定数回路として機能するため、誘電体材料の特性が重要である。特にミリ波帯では、比誘電率（εｒ）が高すぎると伝送遅延やインピーダンス不整合等の弊害が生じやすく、誘電損失（ｔａｎδ＝１／Ｑ：　Ｑ値の逆数）は、周波数の増加に比例して増加するため、回路上の損失を抑えるには、低損失な誘電体材料すなわち高いＱ・ｆ値を持つ材料が必要となる。このため、高周波帯で作動する共振器やフィルターに対し、高Ｑ・低誘電率の誘電体材料が求められる。さらにミリ波用モジュールの小型・高性能化のためには、銀（融点約９６０℃）や銅（融点約１０８０℃）を電極としたフィルターやインダクタを積層化する必要があり、このため低温同時焼成可能な高Ｑ材料が求められる。しかしながら、現段階では、アルミナに匹敵あるいはそれ以上に高いＱ・ｆ値を持つ高Ｑ・低誘電率材料および先述した低温焼成が可能な高Ｑ・ＬＴＣＣ材料の開発が遅れているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、高周波数化に伴う誘電体材料のＱの低下が高周波デバイスを構築する上での障害であり、現状のアルミナ以上の高Ｑを有する新規の高Ｑ・低誘電率材料の開発が求められている。しかしながら、現時点でアルミナに匹敵する特性を有する材料は見出されていない。更に、アルミナは、硬い材料であるので、加工が難しいという問題がある。また、情報通信の高度化のためには素子の高性能化が要求される為、積層化が可能な高Ｑ・ＬＴＣＣ材料が必要である。
【０００４】
本発明は、上記必要性を鑑みてなされたものであり、高周波数化に対応可能なアルミナと同程度のＱ・ｆ値を有し、更に、加工性が優れた基板用マイクロ波誘電体磁器組成物を供給することを目的とする。
また、本発明は、高いＱ・ｆ値を保持しつつ低温焼成可能な磁器組成物及び当該磁器組成物を用いた高Ｑ・ＬＴＣＣ材料を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板用マイクロ波誘電体磁器組成物は、Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９で示される組成物がアルミナと同様のコランダム型結晶構造となる。そこで、このＭｇ４Ｎｂ２Ｏ９のＭｇ及び／又はＮｂの一部又は全部が置換された固溶体を誘電体磁器組成物として用いると、優れたＱ値をとることができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。
本発明のマイクロ波誘電体磁器組成物は、組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の組成から成る固溶体（但し、Ａは固溶体としてＭｇと置換可能な金属元素、Ｄは、Ｔａ及びＶのうちの少なくとも１種、０≦ｘ≦２、０≦ｙ≦２）を主成分とすることを特徴とする。
また、上記ＡはＮｉ及びＺｎのうちの少なくとも１種とすることができる。更に、上記Ｄは、Ｔａとすることができる。また、上記ｙは２とすることができる。また、上記ｘは０とすることができる。
他の本発明の誘電体磁器組成物は、それぞれ加熱することにより酸化物となるＭｇ化合物粉末、Ａ化合物粉末（但し、Ａは上記組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の固溶体としてＭｇと置換可能な金属元素）、並びにＮｂ化合物粉末及び／又はＤ化合物粉末（但し、Ｄは、Ｔａ及びＶのうちの少なくとも１種）を該組成式のそれぞれの金属元素が該組成式のモル比となるように混合し、その後、焼成して得られることを特徴とする。また、上記Ｄは、Ｔａとすることができる。更に、上記ｙは２とすることができる。また、上記ｘは０とすることができる。
更に、比誘電率εｒは８〜１５とすることができる。更にＱ・ｆ値は１．０×１０５ＧＨｚ以上とすることができる。
また、本発明の基板用誘電体磁器組成物は、上記誘電体磁器組成物を基板用に用いたものであることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明によれば、以下の手段が提供される。すなわち、本発明のマイクロ波誘電体磁器組成物は、組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成からなる固溶体（但し、０＜ｙ＜１．０である。）を主成分とすることを特徴とする。
また、特に、前記組成式におけるｙは、０＜ｙ≦０．５とすることができる。
さらに、本発明のマイクロ波誘電体磁器組成物は、それぞれ加熱することにより酸化物となる、Ｍｇ化合物粉末と、Ｎｂ化合物粉末と、Ｖ化合物粉末を、組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）における金属元素のモル比となるように混合し、その後焼成して得られることを特徴としている。
さらに、上記した特定組成の磁器組成物を含有するＬＴＣＣ材料も提供することができ、上記した特定組成の磁器組成物層を絶縁層として備える、誘電体基板も提供される。
また、本発明の誘電体基板の製造方法は、それぞれ加熱することにより酸化物となる、Ｍｇ化合物粉末と、Ｎｂ化合物粉末と、Ｖ化合物粉末を、組成式（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）における金属元素のモル比となるように含有する組成物を主成分とする層を形成する工程と、電極を形成する工程と、前記組成物層と前記電極とを同時に焼成する工程、
とを備えることを特徴としている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は、上記所定の組成式の固溶体を有するので、比誘電率が低く、且つＱ・ｆ値が高い、マイクロ波誘電体磁器組成物（以下、単に、誘電体磁器組成物という。）が得られる。これにより、誘電損失が小さい誘電体磁器組成物が得られる。また、この固溶体は、アルミナよりも軟らかいので、アルミナよりも加工性が優れている。
更に、このＤ元素をＴａとした場合は、よりＱ・ｆ値が高い誘電体磁器組成物が得られる。また、上記ＡはＮｉ及びＺｎのうちの少なくとも１種とした場合は、よりＱ・ｆ値が優れた誘電体磁器組成物が得られる。更に、上記ｙを２とした場合は、更にＱ・ｆ値が優れた誘電体磁器組成物が得られる。上記ｘを０とした場合は、より更にＱ・ｆ値が優れ、アルミナと同様な誘電特性を有する誘電体磁器組成物が得られる。
また、εｒが８〜１５である場合は、基板に用いるのに適した誘電体磁器組成物が得られる。
更に、Ｑ・ｆ値が２．０×１０４以上である場合は、基板に用いるのに適した誘電体磁器組成物が得られる。
さらに、組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成からなる化合物（但し、０＜ｙ＜１．０である。）を主成分とする磁器組成物では、焼成温度の低温化が顕著に認められると共に、特にｙ＜０．２５以下では高いＱ・ｆ値を示し、銅を電極とし用いることが可能な高Ｑ・ＬＴＣＣ材料が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の誘電体磁器組成物は、組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の組成から成る固溶体および化合物を主成分とすることを特徴とする。
上記「Ａ」元素は、本発明の誘電体磁器組成物において、誘電体磁器組成物組成式Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９で示される組成物のＭｇ元素の一部が置換されたものである。このＡ元素は、このＭｇと置換可能な元素であれば特に限定されず、例えば、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏ等が挙げられるが、通常、Ｚｎ及び／又はＮｉである。これらは、１種のみ含有しても良いし、２種以上含有しても良い。また、２種類以上含有する場合、Ｚｎ及びＮｉのうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。
【０００９】
上記「Ｄ」元素は、組成式Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９で示される組成物中のＮｂの一部又は全部を置換する元素である。ここで、上記「Ｄ」元素はＴａ及びＶのうちの少なくとも１種である。即ち、このＤ元素として、Ｔａのみを含有しても良いし、Ｖのみを含有しても良い。更に、Ｔａ及びＶの両方を含有することもできる。また、このＤ元素として、Ｔａが好ましい。Ｑ・ｆ値をより大きくすることができるからである。
上記「ｘ」は、Ａ元素の含有割合をモルで示したものである、また、Ｍｇの含有割合を上記「４−ｘ」としたのは、Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９のＭｇ元素がＡ元素に置換されたことを示している。
このｘの範囲は、０≦ｘ≦２とすることができる。即ち、Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９のうちＭｇが全くＡの置換されていなくても良い。このとき、ｘの値が２を超えると、コランダム型結晶構造を有する固溶体を得ることが困難であるため好ましくない。特に、Ｄ元素として、Ｔａを用いた場合、ｘ＝０であることが好ましい。より優れたＱ・ｆ値が得られるからである。
上記「ｙ」は、Ｄ元素の含有割合をモルで示したものである。また、Ｎｂの含有割合を上記「２−ｙ」としたのは、Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９のＮｂ元素がＤ元素に置換されたことを示している。このとき、ｙの範囲は本発明では、０≦ｙ≦２とすることができる。即ち、Ｍｇ４Ｎｂ２Ｏ９中の全てのＮｂ元素がＤ元素に置換されていても良いし、Ｎｂが全くＤ元素に置換されていなくても良いという意味である。特に、Ｄ元素として、Ｔａを用いた場合、ｙ＝２、即ち、Ｎｂの全てがＴａに置換され、Ｎｂを含有しないものが好ましい。より優れたＱ・ｆ値が得られるからである。
また、ｘ＝０（即ちＡ元素を含まない。）且つＤ元素がＴａの場合、ｙ範囲は、好ましくは１．２５≦ｙ≦２、より好ましくは１．７５≦ｙ≦２とすることができる。
【００１０】
低温焼成化に際しては（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９の中でも、本発明の磁器組成物としては、組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成からなる化合物を主成分とすることが好ましい。すなわち、上記した組成式において上記「Ｄ」元素をバナジウム（Ｖ）とし、０＜ｙ＜１．０とすることが好ましい。なお、本磁器組成物は、当該化合物を主相とし、第２相としてＭｇ３（ＶＯ４）２相を有している。
第２相であるＭｇ３（ＶＯ４）２の生成により、１１００℃以下の低温焼成であっても適切な密度を得ることができ、高いＱ・ｆ値を持つ磁器組成物を得ることができる。　特に１５００００ＧＨｚ以上のＱ・ｆ値を得る為には、前記組成式におけるｙが、０＜ｙ≦０．５であることが好ましい。また、ｙは０．２５以下であることがより好ましい。さらにｙが０．１２５以下の磁器組成物では、１０７５℃以下で１５００００ＧＨｚのＱｆ値を得ることができ、電極として銅を用いることが可能なＬＴＣＣ材料が得ることができる。
【００１１】
なお、上記「主成分」とは、誘電体磁器組成物の全質量を１００質量％と場合、上記固溶体を８０質量％以上含むことを意味し、更に、この固溶体が１００質量％であることが好ましい。
【００１２】
本発明の誘電体磁器組成物は、Ｍｇ化合物粉末、Ａ化合物粉末、並びにＮｂ化合物粉末及び／又はＤ化合物粉末をそれぞれの元素の割合が上記組成式（Ｍｇ４−ｘＡｘ）（Ｎｂ２−ｙＤｙ）Ｏ９のモル比となるように混合し、その後、焼成することにより得られるものである。尚、上記「Ａ化合物粉末」上記「Ｄ化合物粉末」は、それぞれ上記Ａ元素及び上記Ｄ元素から成る化合物粉末という意味であり、このＡ元素及びＤ元素は、前記説明をそのまま適用することができる。
なお、上記した低温焼成に適した磁器組成物を得るには、組成式　Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）のモル比となるようにＮｂ化合物粉末とＶ化合物粉末とを混合し、その後焼成するようにする。本組成式において好ましいｙの数値範囲は、そのまま本原料粉末に適用することができる。
【００１３】
各々の上記「Ｍｇ化合物粉末」、上記「Ａ化合物粉末」、上記「Ｎｂ化合物粉末」及び上記「Ｄ化合物粉末」は、加熱して各々の金属の酸化物となるものであれば特に限定されないが、各金属の炭酸塩粉末、炭酸水素塩粉末、水酸化物粉末、硝酸塩粉末等が挙げられる。これら各金属酸化物粉末等は、１種のみを用いることもできるし、２種類以上を併用することもできる。また、これらの化合物粉末の粒径は、３２μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下とすることができる。このとき、上記粒径の粉末は、上記各化合物粉末をナイロンメッシュによってふるいをかけることによって得られる。
上記「焼成」の回数は、１回でも良いし、２回以上でも良い。また、この焼成は２回行うことが好ましい。
また、焼成を２回行う場合、まず、１０００〜１２００℃にて１０〜３０時間仮焼成を行い、その後、その仮焼体を造粒し、次いで、１０００〜１５００℃、好ましくは１２００〜１４００℃にて５〜３０時間、好ましくは５〜１５時間、本焼成を行うことによって本発明の誘電体磁器組成物が得られる。
【００１４】
なお、組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）のモル比となるようにＮｂ化合物粉末とＶ化合物粉末とを混合して得られる原料粉末を焼成する場合には、仮焼成は、後述する本焼成温度より低ければよいが、好ましくは７００℃以上１０００℃以下で行う。さらに好ましくは、７５０℃以上８５０℃以下で仮焼する。
【００１５】
また、本焼成は、１０００００ＧＨｚ以上のＱ・ｆ値を得る為には、１１００℃以下で行うことが好ましく、０＜ｙ≦０．２５の範囲においてＱ・ｆ値が１５００００ＧＨｚ以上で電極として銅を用いる為には、１０８０℃未満で行うことが好ましい。０＜ｙ≦１の範囲において１１００℃を超えると、誘電特性が低下、具体的にはＱ・ｆ値が低下するからである。なお、１１００℃を超える焼成の場合、原料粉末を焼成した際に生成するＭｇ３（ＶＯ４）２の分解によりＭｇおよびＶを含む液相が生成することが示唆されている。本発明を特に拘束するものではないが、本発明者らは、当該Ｍｇ３（ＶＯ４）２相が８００℃近傍の温度で生成し、粒成長が促進することにより磁器組成物の密度がある程度維持されるため、低温においても比較的高いＱ・ｆ値を保持することが可能であると考えている。以上のことから、本焼成の条件は、焼成に伴って生成するＭｇ３（ＶＯ４）２相の液相への分解を抑制し、高い密度をある程度維持できるような範囲で行うように設定することが好ましいということもできる。
なお、１０８０℃を超えると、電極材料の一種である銅との同時焼成も困難になるという不都合もある。また、本焼成温度は高い密度と高いＱ・ｆ値を得るために、１０００℃以上であることが好ましい。
焼成時間は、仮焼成には、１０〜３０時間とすることができ、本焼成には５〜３０時間、好ましくは５〜１５時間とすることができる。
【００１６】
また、本焼成を行うとき、仮焼体を造粒した粉末にバインダーを添加しても良い。このバインダーしては、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。尚、このバインダーは１種のみ用いても良いし２種以上を併用しても良い。
【００１７】
本発明の誘電体磁器組成物は、Ｑ・ｆ値が、２．０×１０４ＧＨｚ以上、好ましくは５．０×１０４以上、より好ましくは１．０×１０５ＧＨｚ以上、更に好ましくは３．０×１０５ＧＨｚ以上とすることができる。また、本発明の誘電体磁器組成物は、実施例の方法によって測定されたεｒが８〜１６、好ましくは、８〜１３、より好ましくは８〜１２とすることができる。ここで、これらのＱ・ｆ値及びεｒは、ＪＩＳ　Ｒ１６２７−１９９６による誘電体共振器法にて測定することができる。
【００１８】
また、本発明の誘電体磁器組成物のうち焼成を２回行ったものは、ｘ＝０（即ちＡ元素を含まない。）且つＤ元素がＴａの場合、（１）ｙの範囲が０≦ｙ≦２のとき、Ｑ・ｆ値は、１．８×１０５ＧＨｚ〜３．５×１０５ＧＨｚ、εｒは、８〜１６とすることができる。（２）１．２５≦ｙ≦２の場合、Ｑ・ｆ値は、２．１×１０５ＧＨｚ〜３．５×１０５ＧＨｚ、εｒは、１１．１〜１１．８とすることができる。（３）更に、１．７５≦ｙ≦２のとき、Ｑ・ｆ値は、２．９×１０５ＧＨｚ〜３．５×１０５ＧＨｚ、εｒは、１１．１〜１１．８とすることができる。また、共振周波数の温度係数（以下、単にτｆとも言う）は、−６１〜−７１とすることができる。更に、相対密度は、９０〜９５％とすることができる。
【００１９】
また、ＡがＮｉ、ｙ＝０（即ち、Ｄ元素を含まない。）、且つ本焼成の焼成温度が１２９５℃〜１３１５℃の場合は、Ｑ・ｆ値は２．８×１０４〜６．８×１０４ＧＨｚ、εｒは、１１〜ｌ３とすることができる。また、（１）０．２５≦ｘ≦０．９２又は１．３８≦ｘ１．８７の場合、Ｑ・ｆ値は３．９×１０４〜６．８×１０４ＧＨｚ、εｒは１１．３〜１３とすることができる。また、（２）０．２５≦ｘ≦０．８５の場合、４．８×１０４〜６．８×１０４ＧＨｚ、εｒは、１１．８〜１３．０とすることができる。
更に、ＡがＮｉ、ｙ＝０（即ち、Ｄ元素を含まない。）、且つ本焼成の焼成温度が１３２５℃〜１３７５℃の場合は、Ｑ・ｆ＝２．７×１０４〜８．４×１０４ＧＨｚ、εｒは１１．５〜１３とすることができる。特に、（１）０．２５≦ｘ≦０．９３又は１．３８≦ｘ１．８８のとき、Ｑ・ｆ値は３．９×１０４〜８．４×１０４ＧＨｚ比誘電率εｒは１２〜１３とすることができる。また、更に、（３）０．２５≦ｘ≦０．８５の場合、Ｑ・ｆ値は５．０×１０４〜８．４×１０４ＧＨｚ比誘電率εｒは１１．５〜１３とすることができる。
【００２０】
また、ＡがＺｎ、ｙ＝０（即ち、Ｄ元素を含まない。）且つ本焼成の温度が１２９５℃〜１３１５℃の場合は、（１）０≦ｘ≦２のとき、５．１×１０４〜８．１×１０４ＧＨｚ（２）０＜ｘ≦１の場合、Ｑ・ｆ値は、６．８×１０４ＧＨｚ〜８．１×１０４ＧＨｚ、εｒは、１３〜１４．３とすることができる。
【００２１】
Ａ元素がＮｉ又はＺｎのうちの少なくとも１種、Ｄ元素がＴａ、ｘの範囲が０≦ｘ≦２、ｙが２（即ち、Ｎｂを含まない。）の場合、Ｑ・ｆ値は、１．０×１０５ＧＨｚ以上、εｒは、１１．１〜１１．８とすることができる。
更に、ｘ＝０（即ち、Ａ元素を含有しない。）、且つＤがＶの場合、Ｑ・ｆ値は、５．０×１０４〜８．０×１０４ＧＨｚ、且つ、比誘電率εｒは、８〜１４、好ましくはＱ・ｆ値は、６．７×１０４〜８．０×１０４ＧＨｚ、比誘電率は、８〜１１とすることができる。
【００２２】
さらに、ｘ＝０であり、かつＤがＶであり、０＜ｙ＜１．０のときには、Ｑ・ｆ値は、１０．０×１０４〜２２．０×１０４ＧＨｚ、且つ、比誘電率εｒは、８〜１４とすることができる。また、０．１２５≦ｙ≦０．５のときには、Ｑ・ｆ値は、１２．０×１０４〜２０．０×１０４ＧＨｚ（好ましくは、１３．０×１０４〜１９．０×１０４ＧＨｚ）、かつ、比誘電率εｒは、８〜１４（好ましくは、９〜１３）とすることができる。
【００２３】
本発明の誘電体磁器組成物は、基板用として用いることができる。このとき、上記誘電体磁器組成物からなる基板の表面及び／又は内部に電極（導体層）パターンを形成した素子を作製することができる。このときの電極の材質は、金、銀、銅、銀パラジウム合金等を主成分とするものが挙げられるが、特に限定されない。
【００２４】
本発明の誘電体基板は、組成式Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成からなる組成物（但し、０＜ｙ＜１．０である。）を主成分とする磁器組成物又はそれぞれ加熱することにより酸化物となる、Ｍｇ化合物粉末と、Ｎｂ化合物粉末と、Ｖ化合物粉末を、組成式Ｍｇ（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９（但し、０＜ｙ＜１．０である。）における金属元素のモル比となるように混合し、その後焼成して得られる磁器組成物層を絶縁層として備えることを特徴としている。本誘電体基板は、電極材料の一種である銅の融点より低温で焼成可能であるため、電極との同時焼成工程を経る低温焼成基板に適している。なお、本誘電体基板は、特にその存在形態を限定するものではないが、素子としての役割を担うのに必要な形状であることが好ましい。
【００２５】
誘電体基板の製造方法は、従来公知の方法を特に限定しないで採用することができる。好ましくは、予め仮焼成した原料粉末を用いて構成する。低温焼成基板の場合、仮焼成の温度条件は、上記したとおり、好ましくは、７００℃以上１０００℃以下であり、さらに好ましくは、７５０℃以上８５０℃以下とする。仮焼時間は、上記した時間範囲を参考にして設定することができる。
次に、そのままの原料粉末あるいは仮焼粉末と適当なバインダー等を用いて造粒等した絶縁層用組成物を調製し、成形等する（例えば、基板を構成する形態を有するに成形する）。さらに、電極を構成する金属材料を公知の方法で付与し、必要に応じてさらに前記絶縁層用組成物を積層する。
【００２６】
次いで、このようにして得られた基板用積層体を焼成する。すなわち、前記絶縁層用組成物層と前記導体層とを同時に焼成する。焼成温度は、既に記載した本焼成温度、好ましくは、１０００℃以上１１００℃以下、より好ましくは、１１００℃未満で行う。特に、銅を導体材料として使用する場合には、１０８０℃未満で行うことが好ましい。当該低温焼成により、低融点材料による導体層パターンを維持しつつ適切な誘電特性を備えた絶縁層を備える配線基板を製造することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。
実施例１：Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＴａｙ）Ｏ９固溶体からなる誘電体磁器組成物
（１）実施例１の誘電体磁器組成物を製造及び性能の評価
高純度のＭｇＯ、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５粉末を組成式（２）Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＴａｙ）Ｏ９のモル数に基づいて秤量し、湿式混合した後１１００℃で２０時間仮焼成した。仮焼成後の粉末を粉砕し、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）をバインダーとして添加・混合後、３００メッシュに通し造粒した。直径１２ｍｍ高さ７ｍｍのペレットを一軸加圧にて成形し、得られた試料をアルミナシート上で所定温度、１０時間大気中にて焼成した。焼成後のペレットを直径と高さの比が２：１に成るように鏡面研磨し、８５０℃、２時間大気中にてひずみ除去を行った。
このペレット粉末を、リートベルト法による粉末Ｘ線回折で測定した。この測定では、Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＴａｙ）Ｏ９固溶体においてｙ＝０のとき、格子定数がａ＝０．５６１２ｎｍ、ｃ＝１．４０２８ｎｍの規則正しいコランダム結晶を有することに基づいて精密化した。その結果を図１に示す。マイクロ波誘電特性をＪＩＳ　Ｒ１６２７−１９９６による誘電体共振器法にて評価した。また、共振周波数の温度係数τｆは２０℃および８０℃における共振周波数より求めた。更に、Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＴａｙ）Ｏ９固溶体のマイクロ波誘電特性及び相対密度の測定結果を表１に示す。また、ｙの値と、その誘電特性の関係のグラフを図２に示す。尚、このグラフにおいて、Ｑ・ｆ値を●でプロットして実線で結び、更に、εｒを■でプロットして点線で結んだ。
【００２８】
【表１】
2004107195.tif 000003
【００２９】
（２）実施例１の効果
粉末Ｘ線回折で測定した結果、図１に示されるように、ピークの位置及び強度が略同じである。これにより、０≦ｙ≦２の範囲において、単相の固溶体であり、更に、ＮｂがＴａに置換されたときに格子定数の変化がほとんどないことが判る。
また、表１に示されるように、１１．２〜１２．９であり、適切な誘電率を示していることが判る。また、ｘを増加させるとεｒは低下することが判る。一方、全組成域で２０１３５９ＧＨｚ以上の非常に優れたＱ・ｆ値を示し、ｙ＝２で約３４７３３７ＧＨｚの最大値が得られており、ＴａにおけるＮｂ置換が高Ｑ化に有効であることが判る。このＱ・ｆ値はアルミナに匹敵する特性値であり、誘電体材料の中でも高Ｑの領域に位置している。これにより、組成式Ｍｇ４−ｘ（Ｎｂ２−ｙＴａｙ）Ｏ９において、ｘ＝０、０≦ｙ≦２である固溶体からなる誘電体磁器組成物は、非常に高いＱ・ｆ値を有することが判る。また、τｆは−７０．５〜−６１．０ｐｐｍ／℃に及んでいる。従って、高周波数のマイクロ波デバイスや、マイクロ波高温超伝導デバイスとして利用するのに最適であると考えられる。また、本実施例の誘電体磁器組成物は、表１に示されるように、（１）ｙが１．２５≦ｙ≦２の場合、Ｑ．ｆ値は２３９５１４〜３４７３３７ＧＨｚ、εｒは、１１．２〜１１．７とすることができる。また、（２）１．７５≦ｙ≦２の場合、Ｑ・ｆ値３０３５０３ＧＨｚ〜３４７３３７ＧＨｚ、εｒは１１．２〜１１．５とすることができ、Ｑ・ｆ値及びεｒの両方とも優れていることが判る。
【００３０】
実施例２：（Ｍｇ４−ｘＮｉｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体からなる誘電体磁器組成物
（１）実施例１の誘電体磁器組成物を製造及び性能の評価
原料として高純度のＭｇＯ、ＮｉＯおよびＮｂ２Ｏ５粉末試薬を使用し、（Ｍｇ４−ｘＮｉｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体からなる誘電体磁器組成物の製造および誘電特性の評価を行った。（Ｍｇ４−ｘＮｉｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体では、粉末Ｘ線回折より明らかとされた固溶体形成領域である０＜ｘ≦２の組成域において各固溶体の製造および特性評価を行った。なお、その製造方法および評価方法は実施例１と同様である。表２に（Ｍｇ４−ｘＮｉｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体の誘電特性を示す。また、その誘電特性と組成比ｘとの関係を、焼成温度が１３００℃のものを図３、焼成温度が１３５０℃のものを図４に示す。図３及び図４では、Ｑ・ｆ値を●でプロットして実線で結び、更に、εｒを■でプロットして点線で結んだ。
【００３１】
【表２】
2004107195.tif 000004
【００３２】
（２）実施例２の効果
表２、図３及び図４によれば、比誘電率εｒは実施例１と同様には１１．１〜ｌ２．８の小さい値を示した。
また、図２及び図３によれば、ｘが０．７５及び１．７５においてＱ・ｆ値及び比誘電率εｒがピークとなる意外な挙動を示した。また、図３及び表２によれば、焼成温度が１３５０℃の場合、Ｑ・ｆ値はｘが０．２５のとき最大となった。
また、Ｑ・ｆ値は、１３００℃で焼成した固溶体では６７３８１〜２７７０３ＧＨｚ、１３５０℃で焼成したものでは８３１４４〜２６６６４ＧＨｚであり、ＮｉのＭｇ置換では組成ｘの増加に伴いＱ・ｆ値が大きく減少する傾向を示した。これにより、このｘが小さいほど、誘電特性が優れているといえる。更に、τｆはｘ＝２、ｙ＝０における（Ｍｇ２−ｘＮｉｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体において−６９．６ｐｐｍ／℃であり、優れていた。
また、実施例２の誘電体磁器組成物は、図３に示されるように、焼成温度が１３００℃の場合は、１．３８≦ｘ１．８７の場合、Ｑ・ｆ値は４００００〜４９９４０ＧＨｚ、εｒは１１．５〜１２．８とすることができる。更に、０．２５≦ｘ≦０．９２の場合、Ｑ・ｆ値は４００００〜６７３８１ＧＨｚ、εｒは１１．５〜１２．８とすることができる。更に、０．２５≦ｘ≦０．８５の場合、５００００〜６７３３８１ＧＨｚ、εｒは、１１．５〜１２．８とすることができる。
また、焼成温度が１３５０℃の場合は、図４に示されるように、０．２５≦ｘ≦０．９１の場合、Ｑ・ｆ値は４００００〜８３１４４ＧＨｚ、εｒは１２．０〜１２．８、とすることができる。更に、１．５６≦ｘ１．８４の場合、Ｑ・ｆ値は４００００〜４７３８７ＧＨｚ、εｒは１２．０〜１２．３とすることができる。また、０．２５≦ｘ≦０．８３の場合、Ｑ・ｆ値は５００００〜８３１４４ＧＨｚ、εｒは、１２．０〜１２．８とすることができる。
【００３３】
実施例３：（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体からなる誘電体磁器組成物
（１）実施例３の誘電体磁器組成物を製造及び性能の評価
原料として高純度のＭｇＯ、ＺｎＯおよびＮｂ２Ｏ５粉末試薬を使用し、（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体の製造および誘電特性評価を行った。（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体では、粉末Ｘ線回折より明らかとされた固溶体形成領域である０．２５≦ｘ≦２，ｙ＝０の組成域において各固溶体の製造および特性評価を行った。尚、その製造方法および評価方法は前記実施例１と同様である。得られた（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｎｂ２Ｏ９固溶体のマイクロ波誘電特性を表３に示すまた、その誘電特性と組成比ｘとの関係を、焼成温度が１３００℃のものを図５、焼成温度が１４００℃のものを図６に示す。図５及び図６ではＱ・ｆ値を●でプロットして実線で結び、更に、εｒを■でプロットして点線で結んだ。
【００３４】
【表３】
2004107195.tif 000005
【００３５】
（２）実施例３の効果
表３、図５及び図６によれば、εｒは、Ｚｎの置換量ｘが増加するに連れ１２〜１５に若干増加する傾向を示している。一方、Ｑ・ｆ値は、実施例２と同様に組成ｘの増加に依存して減少する傾向を示し、２７９７８〜８０２４５ＧＨｚに及んでいる。また、焼成温度が１３００℃の場合、表３及び図５に示されるように、０．２５≦ｘ≦１のとき、Ｑ・ｆ値は６８２７７〜８０２４５ＧＨｚ、εｒは、１２．８〜１４．１とすることができる。更に焼成温度が１４００℃の場合は、表３及び図６に示されるように、０．２５≦ｘ≦１のとき、Ｑ・ｆ値は４１０００〜６２６５７ＧＨｚ、εｒは、１３．１〜１４．０することができる。
更に、τｆは、ｘ＝２、ｙ＝０における（Ｍｇ２Ｚｎ２）Ｎｂ２Ｏ９固溶体において−９４．１ｐｐｍ／℃の大きな負の値を示し、優れていることが判る。
【００３６】
実施例４：（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｔａ２Ｏ９固溶体からなる誘電体磁器組成物
原料として高純度のＭｇＯ、ＺｎＯ及びＴａ２Ｏ５粉末試薬を使用し、（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｔａ２Ｏ９固溶体の製造および誘電特性評価を行った。尚、その製造方法および評価方法は前記実施例１と同様である。
【００３７】
【表４】
2004107195.tif 000006
【００３８】
（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）Ｔａ２Ｏ９固溶体のマイクロ波誘電特性を表４に示す。εｒは１１．８〜１３．２の値を示しており、Ｑ・ｆ値は１０００００ＧＨｚ好ましくは１１７２３０以上、より好ましくは１４３３１９の優れた特性が得られる。
【００３９】
実施例５；Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９固溶体を主成分とする誘電体磁器組成物
原料として高純度のＭｇＯ、ＺｎＯ及びＶ２Ｏ５粉末を使用し、（Ｍｇ４−ｘＺｎｘ）（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成割合となるようにこれらの粉末を混合して誘電体磁器組成物を製造した。尚、その製造方法および評価方法は前記実施例１と同様である。その後、その誘電体磁器組成物の粉末Ｘ線回折による測定を行った。その結果を図７に示す。その後、その誘電体磁器組成物の誘電特性評価を行った。Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９固溶体のマイクロ波誘電特性を表４に示す。
【００４０】
【表５】
2004107195.tif 000007
【００４１】
図７に示されるように、この実施例５の誘電体磁器組成物は、単相ではなく第２相としてＭｇ３（ＶＯ４）２の相が形成されている。εｒは１０．３〜１０．８の値を示しており、Ｑ・ｆ値は６７３４５〜７８７１０ＧＨｚの優れた特性が得られる。
【００４２】
実施例６；Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９固溶体を主成分とする誘電体磁器組成物その２
原料として高純度のＭｇＯ、ＺｎＯ及びＶ２Ｏ５粉末を使用し、以下の表６に示すＭｇ（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９の組成割合となるようにこれらの粉末を混合して誘電体磁器組成物を製造した。その製造方法は以下のとおりであった。すなわち、上記原料粉末を湿式混合した後、８００℃、２０時間、大気中で仮焼成した。仮焼成後の組成物を、粉砕し、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）をバインダーとして添加・混合後、３００メッシュに通し造粒した。直径１２ｍｍ高さ７ｍｍのペレットを一軸加圧にて成形し、得られた試料をアルミナシート上で所定温度、１０時間大気中にて表６にそれぞれ示す温度で本焼成した。本焼成後のペレットを直径と高さの比が２：１に成るように鏡面研磨し、８５０℃、２時間大気中にてひずみ除去を行った。
このペレットについて、マイクロ波誘電特性をＪＩＳ　Ｒ１６２７−１９９６による誘電体共振器法にて評価した。また、共振周波数の温度係数τｆは２０℃および８０℃における共振周波数より求めた。更に、Ｍｇ４（Ｎｂ２−ｙＶｙ）Ｏ９組成物のマイクロ波誘電特性及び相対密度の測定結果を表６、図８に示す。尚、評価方法は前記実施例１と同様である。
【表６】
2004107195.tif 000008
【００４３】
表６に示すように、ｙが０超え０．２５未満の組成物においては１０２５℃以上の焼成温度にて比較的高い密度が得られる。
また、比誘電率εｒは０．０６２５≦ｙ≦０．１２５の組成範囲において、１０２５℃以上で焼成することにより、１１〜１３程度の値を示した。また、０．２５≦ｙ≦０．５の組成範囲でも１０５０℃以上の温度にてほぼ同様のεｒが得られることが明らかとなった。
また、ｙの増加に伴い、εｒおよびＱ・ｆ値は減少することがわかった。この要因としては密度の低下が支配的であると考えられ、好ましいεｒを維持する為には、ｙが０．５以下であることが好ましい。
また、τｆは、組成ｙの増加に伴い、負の方へ増加することが明らかとなっている。
以上のことから、ｙが１．０未満の範囲においては、１１００℃未満の低温焼成によっても、優れた誘電特性を備えた磁器を得られることが判明し、特にｙが０．２５以下の範囲では、１０２５℃の低温でもその誘電特性が維持できることがわかった。
【００４４】
なお、Ｑ・ｆ値は、ｙが１．０未満の範囲では、１０００００ＧＨｚ以上のＱ・ｆ値が得られることが明らかとなった。さらに、０．０６２５≦ｙ≦０．１２５かつ焼成温度が１０２５℃および１０５０℃の焼成条件下にて、１４００００ＧＨｚ以上のＱ・ｆ値が得られ、かつ、比誘電率εｒは、１１〜１３とすることができることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の誘電体磁器組成物粉末のＸ線回折のチャートを示す説明図である。
【図２】実施例１において誘電特性と組成比ｙとの関係を示すグラフである。
【図３】実施例２において焼成温度が１３００℃の場合におけるその誘電特性と組成比ｘとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例２において焼成温度が１３５０℃の場合におけるその誘電特性と組成比ｘとの関係を示すグラフである。
【図５】実施例３において焼成温度が１３００℃の場合におけるその誘電特性と組成比ｘとの関係を示すグラフである。
【図６】実施例３において焼成温度が１４００℃の場合におけるその誘電特性と組成比ｘとの関係を示すグラフである。
【図７】実施例５の誘電体磁器組成物粉末のＸ線回折のチャートを示す説明図である。
【図８】実施例６において各組成ｙでの誘電特性と焼成温度との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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