高周波用誘電体磁器組成物、及び誘電体部品
【課題】より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を得ることができ、かつ焼成後の機械的強度が良好な高周波用誘電体磁器組成物、及び低温焼成と電極の密着強度の両立が可能な誘電体部品を実現する。
【解決手段】高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれている。また、誘電体部品としての誘電体アンテナは、磁器素体１が高周波用誘電体磁器組成物で形成され、また電極部２はめっき形成されている。
【解決手段】高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれている。また、誘電体部品としての誘電体アンテナは、磁器素体１が高周波用誘電体磁器組成物で形成され、また電極部２はめっき形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波用誘電体磁器組成物、及び誘電体部品に関し、より詳しくは、マイクロ波やミリ波帯等の高周波帯で使用される高周波用誘電体磁器組成物、及びこれを使用した誘電体アンテナ等の誘電体部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波帯等の高周波帯で使用される誘電体アンテナ等の誘電体部品では、比誘電率εrが低く、Ｑ値の大きい（誘電損失tanδの小さい）誘電体材料が要求される。そして、このような高周波用途に適合した誘電体材料として、従来より、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（Ｍｇ２ＳｉＯ４））が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、このフォルステライトは、完全に焼結させるためには１５００℃を超える高温で焼成させる必要があり、このため生産性に劣り、コスト高を招くという欠点があった。
【０００４】
このような欠点を解消する技術として、例えば、特許文献１には、一般式：ｘＭｇＯ−ｙＳｉＯ２（ただし、ｘ、ｙは各成分の重量百分率を表し、４０≦ｘ≦８５、１５≦ｙ≦６０、ｘ＋ｙ＝１００である）で表される組成を有する磁器組成物に、焼結することによりバリウム酸化物となる物質（Ｂａ源）及び焼結することによりストロンチウム酸化物となる物質（Ｓｒ源）の一方または両方を、それぞれＢａＣＯ３またはＳｒＣＯ３に換算して、その合量が０．３〜３．０重量％になるような割合で添加した高周波用誘電体磁器組成物が提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、主成分をフォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）の理論組成とするか、又は理論組成から若干ずらした組成とし、かつＢａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を炭酸塩に換算して０．３〜３．０重量％添加することにより、１３５０〜１４００℃の低温で焼成しても、１０ＧＨｚにおける比誘電率εrが６．４〜８．０と比較的低く、かつＱ値が３４００〜７２００と大きな値を得ることが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４６２４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１は、純粋なフォルステライト組成に比べると、１３５０〜１４００℃という低温での焼成を行うことが可能であるが、焼成温度の低温化が未だ十分ではなく、生産性に劣り、このため更なる低コスト化を図るべく改善が要求されている。
【０００８】
また、誘電体アンテナ等の誘電体部品では、一般に、磁器素体にめっき処理を行うことにより電極を形成している。そしてこの場合、電極と磁器素体との密着性を向上させる観点から、通常はめっき処理の前処理工程で、磁器素体を酸に浸漬し、エッチングを行って表面を粗化している（以下、この酸によるエッチングを「酸エッチング」と記す。）。
【０００９】
しかしながら、特許文献１の高周波用誘電体磁器組成物では、焼成後の磁器素体の緻密化が不十分であり、このため、磁器素体を酸に浸漬して酸エッチングを行うと、磁器素体の表面が酸で浸食されて脆化し、その結果電極の密着強度が低下するという問題があった。
【００１０】
この場合、磁器素体の緻密化のみに着目すると、焼成温度を高くすることにより解決することは可能であるが、焼成温度を高くすると、上述したように生産性が悪化し、コスト高を招くおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を得ることができ、かつ焼成後の機械的強度が良好な高周波用誘電体磁器組成物、及びこの高周波用磁器組成物を使用することにより、低コストでもって誘電特性と機械的強度の両立が可能な誘電体部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するためにＭｇ−Ｓｉ酸化物系材料について鋭意研究を行ったところ、ＭｇＯとＳｉＯ２とのモル比を所定範囲に限定し、かつＢａ及びＳｒのうちの少なくとも一方を添加すると共に、これら添加物の総量を所定範囲に限定することにより、より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を得ることができ、かつ焼成後の機械的強度が良好な高周波用誘電体磁器組成物を得ることができるという知見を得た。
【００１３】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る誘電体部品は、磁器素体の表面に電極部が形成された誘電体部品において、前記磁器素体が、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の誘電体部品は、前記電極部が、めっき処理により形成されていることを特徴としている。
【００１６】
さらに、本発明の誘電体部品は、前記電極部が、少なくとも放射電極と給電電極とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高周波用誘電体磁器組成物によれば、主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれているので、焼成温度のより一層の低温化が可能となる。
【００１８】
すなわち、ｘ／ｙを２．０未満とすることにより、主成分はＭｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３との混晶となる。そして、上述した範囲でＢａ及び／又はＳｒを主成分に添加させることにより、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｂａ及び／又はＳｒからなるガラス相が形成される。そして、このガラス相の作用により、焼成温度のより一層の低温化が可能となり、生産性が向上し、低コスト化が可能となる。
【００１９】
しかも、このようにガラス相を形成しておくことにより、焼成後の磁器素体を酸に浸漬して酸エッチングを行っても、表面が酸に過度に浸食されて脆化するのを回避することができ、これにより機械的強度を確保することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の誘電体部品によれば、磁器素体の表面に電極部が形成された誘電体部品において、前記磁器素体が、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成されているので、より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を維持しつつ、機械的強度が良好な磁器素体を備えた誘電体部品を得ることができる。
【００２１】
また、前記電極部が、めっき処理により形成されているので、めっき処理の前処理工程で酸エッチングによる表面粗化処理を行っても、磁器素体の脆化を招くこともなく、良好な電極の密着強度を有する誘電体部品を得ることができる。
【００２２】
具体的には、焼成温度を１３５０℃未満の低温で行っても、高周波用途に適した所望の誘電特性を確保できると共に、電極の密着強度が高い誘電体部品を得ることができる。
【００２３】
このように本発明によれば、低温焼成化と密着強度の両立が可能な誘電体部品を安価に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２５】
本発明の一実施の形態としての高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が一般式（Ａ）で表される。
【００２６】
ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２…（Ａ）
ここで、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数であり、ｘ、ｙは数式（１）を満足している。
【００２７】
１．８≦ｘ／ｙ＜２．０…（１）
すなわち、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、フォルステライトであるＭｇ２ＳｉＯ４（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）とＭｇＳｉＯ３との混晶で形成されている。
【００２８】
そして、上記高周波用誘電体磁器組成物は、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれている。すなわち、ＢａＣＯ３の含有量α、及びＳｒＣＯ３の含有量βが、主成分１００重量部に対し、数式（２）を満足している。
【００２９】
３．０＜α＋β≦１０．０…（２）
そして、これにより１３５０℃未満の低温で焼成しても、良好な比誘電率εr及びＱ値を有し、かつ電極の密着強度の高い誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００３０】
その理由は以下の通りである。
【００３１】
主成分であるｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２は、ｘ／ｙが２．０の場合はＭｇ２ＳｉＯ４であるが、２．０未満の組成領域では、Ｍｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３の混晶となる。
【００３２】
そして、ｘ／ｙが２．０未満の組成領域において、Ｂａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を添加すると、これらＢａ及び／又はＳｒがＭｇＳｉＯ３と反応する。その結果、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｂａ及び／又はＳｒからなるガラス相（例えば、ＢａＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７、ＳｒＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７等）が形成される。そして、このガラス相の作用により１３５０℃未満の低温での焼成が可能となる。
【００３３】
また、誘電体部品を作製する場合、通常、誘電体磁器組成物を焼成して得られる磁器素体に対し、めっき処理を施し、これにより磁器素体の表面に電極を形成する。この場合、電極の密着強度を向上させるために、前処理として表面粗化処理が行われる。
【００３４】
しかしながら、ＭｇＳｉＯ３は焼成温度を低下させる作用を有するものの、ｘ／ｙを２．０未満として主成分をＭｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３の混晶としたのみでは、表面粗化処理での酸エッチングにより、磁器素体の表面が酸で過度に浸漬されるおそれがある。そしてその結果、磁器素体の表面が脆化し、めっき処理後の電極の密着強度が低下する。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、主成分にＢａ及び／又はＳｒを添加してガラス相を形成しておき、これにより酸エッチングを行っても磁器素体の表面が脆化するのを回避するようにしている。そしてその結果、磁器素体の表面にめっき処理を施して電極を形成しても、十分な密着強度を有する誘電体部品を得ることが可能となる。
【００３６】
以下、ｘ／ｙ、及び（α＋β）を数式（１）、（２）示す範囲に限定した理由を述べる。
【００３７】
（１）ｘ／ｙ
ｘ／ｙを２．０未満として主成分をＭｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３との混晶とすることにより、ＭｇＳｉＯ３はＢａ及び／又はＳｒと反応して低温焼成化に効果的なガラス相を形成する。
【００３８】
しかしながら、ｘ／ｙが１．８０未満になると、ＭｇＳｉＯ３の含有量が過剰となり、未反応のＭｇＳｉＯ３が残存し、その結果、酸エッチングにより磁器素体が浸食されてその表面が脆化し、電極を形成した場合に十分な密着強度を得ることができなくなる。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、ｘ／ｙが１．８≦ｘ／ｙ＜２．０となるように、ＭｇＯとＳｉＯ２のモル数を調製している。
【００４０】
（２）α＋β
上述したようにＢａ及び／又はＳｒを添加してＭｇＳｉＯ３と反応させることによりＭｇ−Ｓｉ−Ｂａ及び／又はＳｒからなるガラス相を形成することができ、これにより低温焼成と電極の密着強度の向上を両立させることが可能となる。
【００４１】
しかしながら、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３換算で、Ｂａ、Ｓｒの含有量の総計（α＋β）が、主成分１００重量部に対し３．０重量部以下の場合は、Ｂａ及び／又はＳｒの含有量が少ないため、十分にガラス相を形成することができず、低温での焼成が困難となる。また、未反応のＭｇＳｉＯ３が存在するため、酸エッチング時に磁器素体が浸食され易く、このため磁器素体の表面が過度に粗くなって脆化し、電極の密着強度も低下する。
【００４２】
一方、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３の含有量の総計（α＋β）が、主成分１００重量部に対し１０．０重量部を超えると、前記ガラス相が過剰となる。そしてこの場合も酸エッチングによる溶解量が過度に増加し、電極の密着強度の低下を招くおそれがある。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、主成分１００重量部に対するＢａＣＯ３の含有量α、ＳｒＣＯ３の含有量βの総計（α＋β）は、主成分１００重量部に対し、３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下となるように添加量を調製している。
【００４４】
尚、Ｂａ、Ｓｒは、少なくともいずれか一方が主成分１００重量部に対し、３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれていればよく、したがってＢａのみ、又はＳｒのみ、或いはＢａとＳｒの双方が含まれる場合がある。
【００４５】
次に、上記高周波用誘電体磁器組成物を使用した誘電体部品について説明する。
【００４６】
図１は誘電体部品の一実施の形態としての誘電体アンテナの斜視図であり、図２は縦断面図である。
【００４７】
すなわち、この誘電体アンテナは、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成された磁器素体１と、該磁器素体１の表面に形成された電極部２とを備えている。また、この電極部２は、電源を供給する給電電極２ａと、接地電極２ｂと、放射電極２ｃとを有し、これら各電極２ａ〜２ｃは互いに電気的に絶縁されている。
【００４８】
この誘電体アンテナは以下のようにして製造することができる。
【００４９】
まず、セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＢａＣＯ３及び／又はＳｒＣＯ３を用意する。
【００５０】
次に、主成分が一般式（Ａ）からなり、かつ上記数式（１）、（２）を満足するように、これらセラミック素原料を秤量する。そして、これら秤量物をジルコニアボール等の粉砕媒体や溶媒としての水と共にボールミルに投入し、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させて混合物を得る。次いで、この混合物を１１００℃程度の温度で２時間仮焼し、仮焼粉末を作製する。
【００５１】
次に、この仮焼粉末に適量のバインダを添加して造粒し、加圧してプレス成形し、所定寸法の成形体を作製する。
【００５２】
そしてこの後、この成形体を１３５０℃未満の温度下、所定時間保持して焼成し、これにより磁器素体１が得られる。
【００５３】
次に、この磁器素体１を硫酸や塩酸等の酸中に浸漬して酸エッチングを行い、該磁器素体１の表面粗化処理を行う。その後、無電解めっき法等でめっき処理を行い、電極部２を形成し、これにより誘電体アンテナが得られる。
【００５４】
このように上記誘電体アンテナは、磁器本体１が、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成されているので、１３５０℃未満の従来よりも低温で焼成を行っても結晶組織が緻密で所望の比誘電率やＱ値を有する誘電体アンテナを得ることができ、また生産性向上を図ることが可能となる。
【００５５】
また、めっき処理の前処理工程で酸エッチングによる表面粗化処理を行っても、磁器素体１の脆化を招くこともなく、したがって電極の密着強度が高く良好な機械的強度を有する誘電体アンテナを得ることができる。
【００５６】
すなわち、本実施の形態によれば、低温焼成と機械的強度の両立が可能な誘電体アンテナを低コストで得ることができる。
【００５７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態ではプレス加工して成形体を作製しているが、いわゆるシート工法により成形体を作製してもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、誘電体部品として誘電体アンテナについて、説明したが、他の誘電体部品、例えば回路素子用基板や誘電体共振器用支持台等にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【００５９】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００６０】
セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＢａＣＯ３を用意し、表１に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。尚、表１中、ＢａＣＯ３の含有量αは、主成分１００重量部に対する含有量を示している。
【００６１】
次に、これら秤量物をジルコニアボール及び水と共にボールミルに投入し、湿式粉砕を１２時間行った後、蒸発乾燥し、混合物を得た。そしてこの後、この混合物を１１００℃で２時間仮焼し、仮焼粉末を得た。
【００６２】
次に、この仮焼粉末に適量のバインダを添加して造粒し、加圧してプレス成形し、直径１５ｍｍ、厚み７．５ｍｍの成形体を得た。
【００６３】
次いで、この成形体を１３００又は１３６０℃で４時間保持して焼成し、試料番号１〜１３の磁器素体を作製した。
【００６４】
次に、これら試料番号１〜１３のうち、試料番号１、試料番号３、及び試料番号４について、Ｘ線回折装置を使用してＸ線回折を行った。
【００６５】
図３はその測定結果を示している。横軸は回折角２θ（°）、縦軸はＸ線強度（a.u.）である。また、図中、●印はＭｇ２ＳｉＯ４、▼印はＭｇＳｉＯ３、◇印はＢａＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７の検出点を示している。
【００６６】
試料番号１、３、及び４は、いずれもｘ／ｙが１．９０であり、またＢａＣＯ３の含有量が、主成分１００重量部に対し、それぞれ２．０、５．０、及び１０重量部の試料である。
【００６７】
この図３から明らかなように、試料番号１は、●印上のみならず▼印上にもＸ線強度のピークが発生しており、磁器素体中にＭｇＳｉＯ３が含有されているのが分かる。これはＢａＣＯ３の含有量が、主成分１００重量部に対し、２．０重量部と少ないため、ガラス相が十分に形成されず、ＭｇＳｉＯ３がＭｇ２ＳｉＯ４と共に残存しているものと思われる。
【００６８】
これに対し試料番号３、４は、●印上にはＸ線強度のピークが発生しているが、▼印上にはＸ線強度のピークが発生していない。すなわち、ＢａＣＯ３の含有量が、主成分１００重量部に対し、それぞれ５．０、及び１０重量部であり、試料番号１に比べて多く、このためＭｇＳｉＯ３がＢａと十分に反応し、その結果、ＭｇＳｉＯ３が消失したものと思われる。
【００６９】
また、試料番号４は、主成分１００重量部に対し、１０重量部のＢａＣＯ３が含有されており、このためＢａＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７のガラス相が顕著に存在している。
【００７０】
次に、試料番号１〜１３の各試料について、誘電体共振器法を使用し、１２ＧＨｚの共振周波数で比誘電率εr、及びＱ値を測定した。
【００７１】
また、これら試料番号１〜１３の各試料を硫酸に浸漬し、試料表面を酸エッチングし、その後無電解めっき法を使用し、厚み４μｍの銅電極を試料表面の全域に形成した。
【００７２】
次に、直径０．５ｍｍの貫通穴が形成された縦１．３ｍｍ、横１．６ｍｍ、厚み１．５ｍｍの金属端子を用意した。そして、該金属端子の一方の面にはんだペーストを塗布し、該金属端子を銅電極の形成された試料表面に載置し、リフロー炉に通過させて加熱し、金属端子と試料とをはんだ接合した。
【００７３】
そして、金属端子の貫通穴に金属製ワイヤーを通し、引っ張り試験機により各試料と金属製ワイヤーを引っ張り、金属端子と試料とが離れたときの引張力を測定し、これにより電極の密着強度を評価した。
【００７４】
表１は試料番号１〜１３の組成、及び測定結果を示している。すなわち、比誘電率εr及びＱ値は共振周波数１２ＧＨｚにおける測定値であり、密着密度は、面積２．０８ｍｍ２（縦１．３ｍｍ、横１．６ｍｍ）での測定値である。
【００７５】
【表１】
【００７６】
試料番号１は、焼成温度が１３００℃で比誘電率εrは６．４、Ｑ値は３５００、焼成温度が１３６０℃で比誘電率εrは６．９、Ｑ値は４８００と誘電特性は良好である。しかしながら、電極の密着強度は、焼成温度が１３００℃で５５Ｎ、焼成温度を１３６０℃に上昇させても７５Ｎと低い。これは、ＢａＣＯ３が主成分１００重量部に対し２．０重量部と少ないため、ＭｇＳｉＯ３が消失せずに残存し（図３参照）、このため酸エッチングを行うと、磁器素体が酸に浸食されて磁器素体の表面が脆化し、その結果電極の密着強度が低くなったものと思われる。
【００７７】
試料番号５は、ｘ／ｙは１．９０であるが、ＢａＣＯ３が主成分１００重量部に対し１５．０重量部と過剰であるため、電極の密着強度が焼成温度１３００℃で５７Ｎ、焼成温度を１３６０℃に上昇させても５５Ｎと低くなった。これはＢａＣＯ３の含有量が多くなると、Ｂａにより形成されるガラス相が過剰となり、この場合も酸エッチングにより溶解量が増加して表面が脆化し、その結果電極の密着強度が低下したためと思われる。
【００７８】
試料番号７〜９は、ＢａＣＯ３の含有量は主成分１００重量部に対し３．１〜１０．０であるが、ｘ／ｙが２．００と大きいため、焼成温度を１３６０℃に上昇させると電極の密着強度は８０Ｎ以上となるが、焼成温度を１３００℃に低くした場合は、５３〜６１Ｎに低下した。これは磁器素体の組成がＭｇ２ＳｉＯ４（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）であり、ガラス相が形成されていないため、低温での焼結性が低下し、焼成温度を１３００℃に低下させた場合、磁器素体が緻密化せず、このため密着強度の低下を招いたものと思われる。
【００７９】
試料番号１３は、ｘ／ｙが１．７５と低く、ＭｇＳｉＯ３の含有量が過剰であるため、電極の密着強度が８０Ｎ以下となり、またＱ値も低下した。
【００８０】
これに対し試料番号２〜４、６、１０〜１２は、ｘ／ｙが１．８０≦ｘ／ｙ＜２．００、ＢａＣＯ３の含有量が主成分１００重量部に対し３．１〜１０．０重量部と本発明の範囲内であるため、焼成温度を１３００℃の低温にしても、比誘電率εrが６．７〜７．１、Ｑ値が２７００〜３３００の良好な誘電特性と、８０Ｎ以上の密着強度を得ることができ、低温焼成と密着強度の両立した誘電体部品の得られることが分かった。
【実施例２】
【００８１】
セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｒＣＯ３を用意し、表２に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。尚、表２中、ＳｒＣＯ３の含有量βは、主成分１００重量部に対する含有量を示している。
【００８２】
そして、その後は〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号２１〜２３の試料を作製した。尚、焼成温度は１３００℃で行った。また、ＳｒＣＯ３の含有量は、いずれも主成分１００重量部に対し５重量部である。
【００８３】
次に、試料番号２１〜２３の各試料について、〔実施例１〕と同様、誘電特性（比誘電率εr、Ｑ値）、及び電極の密着強度を測定した。
【００８４】
表２は試料番号２１〜２３の各試料の組成、及び測定結果を示している。
【００８５】
【表２】
【００８６】
試料番号２２は、ｘ／ｙが２．００である。すなわち、誘電体磁器の組成がＭｇ２ＳｉＯ４（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）であり、ＭｇＳｉＯ３が含まれていないため、ガラス相が形成されず、低温での焼結性が低下し、電極の密着強度が６３Ｎとなって８０Ｎ未満に低下することが分かった。
【００８７】
これに対し試料番号２１、２３は、ｘ／ｙが１．９０又は１．８０であり、また、ＳｒＣＯ３の含有量も主成分１００重量部に対し５．０重量部と本発明の範囲内であるため、焼成温度を１３００℃の低温にしても、比誘電率εrが６．８〜６．９、Ｑ値が２６００〜２９００の良好な誘電特性と８０Ｎ以上の密着強度を得ることができ、低温焼成と密着強度が両立した誘電体部品の得られることが分かった。
【実施例３】
【００８８】
セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３を用意し、表３に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。尚、表３中、ＢａＣＯ３の含有量α、及びＳｒＣＯ３の含有量βは、主成分１００重量部に対する含有量をそれぞれ示している。
【００８９】
そして、その後は〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号３１、３２の試料を作製した。尚、焼成温度は１３００℃で行った。また、ｘ／ｙは、１．９０とした。
【００９０】
次に、試料番号３１、３２の各試料について、〔実施例１〕と同様、誘電特性（比誘電率εr、Ｑ値）、及び電極の密着強度を測定した。
【００９１】
表３は試料番号３１、３２の各試料の組成、及び測定結果を示している。
【００９２】
【表３】
【００９３】
この表３から明らかなように、試料番号３１、３２は、ＢａＣＯ３及びＳｒＣＯ３の総計が、主成分１００重量部に対し５．１又は５．０重量部であり、本発明範囲内であるので、焼成温度を１３００℃の低温にしても、比誘電率εrが６．８〜６．９、Ｑ値が２８００の良好な誘電特性と８０Ｎ以上の密着強度を得ることができ、低温焼成と密着強度が両立した誘電体部品の得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る誘電体部品としての誘電体アンテナの一実施の形態を示す斜視図である
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】実施例１の試料番号１、３、及び４のＸ線回折線図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 磁器素体
２ 電極部
２ａ 給電電極
２ｃ 放射電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波用誘電体磁器組成物、及び誘電体部品に関し、より詳しくは、マイクロ波やミリ波帯等の高周波帯で使用される高周波用誘電体磁器組成物、及びこれを使用した誘電体アンテナ等の誘電体部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波帯等の高周波帯で使用される誘電体アンテナ等の誘電体部品では、比誘電率εrが低く、Ｑ値の大きい（誘電損失tanδの小さい）誘電体材料が要求される。そして、このような高周波用途に適合した誘電体材料として、従来より、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（Ｍｇ２ＳｉＯ４））が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、このフォルステライトは、完全に焼結させるためには１５００℃を超える高温で焼成させる必要があり、このため生産性に劣り、コスト高を招くという欠点があった。
【０００４】
このような欠点を解消する技術として、例えば、特許文献１には、一般式：ｘＭｇＯ−ｙＳｉＯ２（ただし、ｘ、ｙは各成分の重量百分率を表し、４０≦ｘ≦８５、１５≦ｙ≦６０、ｘ＋ｙ＝１００である）で表される組成を有する磁器組成物に、焼結することによりバリウム酸化物となる物質（Ｂａ源）及び焼結することによりストロンチウム酸化物となる物質（Ｓｒ源）の一方または両方を、それぞれＢａＣＯ３またはＳｒＣＯ３に換算して、その合量が０．３〜３．０重量％になるような割合で添加した高周波用誘電体磁器組成物が提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、主成分をフォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）の理論組成とするか、又は理論組成から若干ずらした組成とし、かつＢａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を炭酸塩に換算して０．３〜３．０重量％添加することにより、１３５０〜１４００℃の低温で焼成しても、１０ＧＨｚにおける比誘電率εrが６．４〜８．０と比較的低く、かつＱ値が３４００〜７２００と大きな値を得ることが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４６２４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１は、純粋なフォルステライト組成に比べると、１３５０〜１４００℃という低温での焼成を行うことが可能であるが、焼成温度の低温化が未だ十分ではなく、生産性に劣り、このため更なる低コスト化を図るべく改善が要求されている。
【０００８】
また、誘電体アンテナ等の誘電体部品では、一般に、磁器素体にめっき処理を行うことにより電極を形成している。そしてこの場合、電極と磁器素体との密着性を向上させる観点から、通常はめっき処理の前処理工程で、磁器素体を酸に浸漬し、エッチングを行って表面を粗化している（以下、この酸によるエッチングを「酸エッチング」と記す。）。
【０００９】
しかしながら、特許文献１の高周波用誘電体磁器組成物では、焼成後の磁器素体の緻密化が不十分であり、このため、磁器素体を酸に浸漬して酸エッチングを行うと、磁器素体の表面が酸で浸食されて脆化し、その結果電極の密着強度が低下するという問題があった。
【００１０】
この場合、磁器素体の緻密化のみに着目すると、焼成温度を高くすることにより解決することは可能であるが、焼成温度を高くすると、上述したように生産性が悪化し、コスト高を招くおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を得ることができ、かつ焼成後の機械的強度が良好な高周波用誘電体磁器組成物、及びこの高周波用磁器組成物を使用することにより、低コストでもって誘電特性と機械的強度の両立が可能な誘電体部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するためにＭｇ−Ｓｉ酸化物系材料について鋭意研究を行ったところ、ＭｇＯとＳｉＯ２とのモル比を所定範囲に限定し、かつＢａ及びＳｒのうちの少なくとも一方を添加すると共に、これら添加物の総量を所定範囲に限定することにより、より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を得ることができ、かつ焼成後の機械的強度が良好な高周波用誘電体磁器組成物を得ることができるという知見を得た。
【００１３】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る誘電体部品は、磁器素体の表面に電極部が形成された誘電体部品において、前記磁器素体が、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の誘電体部品は、前記電極部が、めっき処理により形成されていることを特徴としている。
【００１６】
さらに、本発明の誘電体部品は、前記電極部が、少なくとも放射電極と給電電極とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高周波用誘電体磁器組成物によれば、主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれているので、焼成温度のより一層の低温化が可能となる。
【００１８】
すなわち、ｘ／ｙを２．０未満とすることにより、主成分はＭｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３との混晶となる。そして、上述した範囲でＢａ及び／又はＳｒを主成分に添加させることにより、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｂａ及び／又はＳｒからなるガラス相が形成される。そして、このガラス相の作用により、焼成温度のより一層の低温化が可能となり、生産性が向上し、低コスト化が可能となる。
【００１９】
しかも、このようにガラス相を形成しておくことにより、焼成後の磁器素体を酸に浸漬して酸エッチングを行っても、表面が酸に過度に浸食されて脆化するのを回避することができ、これにより機械的強度を確保することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の誘電体部品によれば、磁器素体の表面に電極部が形成された誘電体部品において、前記磁器素体が、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成されているので、より低温で焼成を行っても所望の比誘電率やＱ値を維持しつつ、機械的強度が良好な磁器素体を備えた誘電体部品を得ることができる。
【００２１】
また、前記電極部が、めっき処理により形成されているので、めっき処理の前処理工程で酸エッチングによる表面粗化処理を行っても、磁器素体の脆化を招くこともなく、良好な電極の密着強度を有する誘電体部品を得ることができる。
【００２２】
具体的には、焼成温度を１３５０℃未満の低温で行っても、高周波用途に適した所望の誘電特性を確保できると共に、電極の密着強度が高い誘電体部品を得ることができる。
【００２３】
このように本発明によれば、低温焼成化と密着強度の両立が可能な誘電体部品を安価に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２５】
本発明の一実施の形態としての高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が一般式（Ａ）で表される。
【００２６】
ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２…（Ａ）
ここで、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数であり、ｘ、ｙは数式（１）を満足している。
【００２７】
１．８≦ｘ／ｙ＜２．０…（１）
すなわち、本発明の高周波用誘電体磁器組成物は、主成分が、フォルステライトであるＭｇ２ＳｉＯ４（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）とＭｇＳｉＯ３との混晶で形成されている。
【００２８】
そして、上記高周波用誘電体磁器組成物は、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれている。すなわち、ＢａＣＯ３の含有量α、及びＳｒＣＯ３の含有量βが、主成分１００重量部に対し、数式（２）を満足している。
【００２９】
３．０＜α＋β≦１０．０…（２）
そして、これにより１３５０℃未満の低温で焼成しても、良好な比誘電率εr及びＱ値を有し、かつ電極の密着強度の高い誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００３０】
その理由は以下の通りである。
【００３１】
主成分であるｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２は、ｘ／ｙが２．０の場合はＭｇ２ＳｉＯ４であるが、２．０未満の組成領域では、Ｍｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３の混晶となる。
【００３２】
そして、ｘ／ｙが２．０未満の組成領域において、Ｂａ及びＳｒの少なくともいずれか一方を添加すると、これらＢａ及び／又はＳｒがＭｇＳｉＯ３と反応する。その結果、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｂａ及び／又はＳｒからなるガラス相（例えば、ＢａＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７、ＳｒＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７等）が形成される。そして、このガラス相の作用により１３５０℃未満の低温での焼成が可能となる。
【００３３】
また、誘電体部品を作製する場合、通常、誘電体磁器組成物を焼成して得られる磁器素体に対し、めっき処理を施し、これにより磁器素体の表面に電極を形成する。この場合、電極の密着強度を向上させるために、前処理として表面粗化処理が行われる。
【００３４】
しかしながら、ＭｇＳｉＯ３は焼成温度を低下させる作用を有するものの、ｘ／ｙを２．０未満として主成分をＭｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３の混晶としたのみでは、表面粗化処理での酸エッチングにより、磁器素体の表面が酸で過度に浸漬されるおそれがある。そしてその結果、磁器素体の表面が脆化し、めっき処理後の電極の密着強度が低下する。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、主成分にＢａ及び／又はＳｒを添加してガラス相を形成しておき、これにより酸エッチングを行っても磁器素体の表面が脆化するのを回避するようにしている。そしてその結果、磁器素体の表面にめっき処理を施して電極を形成しても、十分な密着強度を有する誘電体部品を得ることが可能となる。
【００３６】
以下、ｘ／ｙ、及び（α＋β）を数式（１）、（２）示す範囲に限定した理由を述べる。
【００３７】
（１）ｘ／ｙ
ｘ／ｙを２．０未満として主成分をＭｇ２ＳｉＯ４とＭｇＳｉＯ３との混晶とすることにより、ＭｇＳｉＯ３はＢａ及び／又はＳｒと反応して低温焼成化に効果的なガラス相を形成する。
【００３８】
しかしながら、ｘ／ｙが１．８０未満になると、ＭｇＳｉＯ３の含有量が過剰となり、未反応のＭｇＳｉＯ３が残存し、その結果、酸エッチングにより磁器素体が浸食されてその表面が脆化し、電極を形成した場合に十分な密着強度を得ることができなくなる。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、ｘ／ｙが１．８≦ｘ／ｙ＜２．０となるように、ＭｇＯとＳｉＯ２のモル数を調製している。
【００４０】
（２）α＋β
上述したようにＢａ及び／又はＳｒを添加してＭｇＳｉＯ３と反応させることによりＭｇ−Ｓｉ−Ｂａ及び／又はＳｒからなるガラス相を形成することができ、これにより低温焼成と電極の密着強度の向上を両立させることが可能となる。
【００４１】
しかしながら、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３換算で、Ｂａ、Ｓｒの含有量の総計（α＋β）が、主成分１００重量部に対し３．０重量部以下の場合は、Ｂａ及び／又はＳｒの含有量が少ないため、十分にガラス相を形成することができず、低温での焼成が困難となる。また、未反応のＭｇＳｉＯ３が存在するため、酸エッチング時に磁器素体が浸食され易く、このため磁器素体の表面が過度に粗くなって脆化し、電極の密着強度も低下する。
【００４２】
一方、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３の含有量の総計（α＋β）が、主成分１００重量部に対し１０．０重量部を超えると、前記ガラス相が過剰となる。そしてこの場合も酸エッチングによる溶解量が過度に増加し、電極の密着強度の低下を招くおそれがある。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、主成分１００重量部に対するＢａＣＯ３の含有量α、ＳｒＣＯ３の含有量βの総計（α＋β）は、主成分１００重量部に対し、３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下となるように添加量を調製している。
【００４４】
尚、Ｂａ、Ｓｒは、少なくともいずれか一方が主成分１００重量部に対し、３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれていればよく、したがってＢａのみ、又はＳｒのみ、或いはＢａとＳｒの双方が含まれる場合がある。
【００４５】
次に、上記高周波用誘電体磁器組成物を使用した誘電体部品について説明する。
【００４６】
図１は誘電体部品の一実施の形態としての誘電体アンテナの斜視図であり、図２は縦断面図である。
【００４７】
すなわち、この誘電体アンテナは、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成された磁器素体１と、該磁器素体１の表面に形成された電極部２とを備えている。また、この電極部２は、電源を供給する給電電極２ａと、接地電極２ｂと、放射電極２ｃとを有し、これら各電極２ａ〜２ｃは互いに電気的に絶縁されている。
【００４８】
この誘電体アンテナは以下のようにして製造することができる。
【００４９】
まず、セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＢａＣＯ３及び／又はＳｒＣＯ３を用意する。
【００５０】
次に、主成分が一般式（Ａ）からなり、かつ上記数式（１）、（２）を満足するように、これらセラミック素原料を秤量する。そして、これら秤量物をジルコニアボール等の粉砕媒体や溶媒としての水と共にボールミルに投入し、湿式で十分に混合粉砕し、蒸発乾燥させて混合物を得る。次いで、この混合物を１１００℃程度の温度で２時間仮焼し、仮焼粉末を作製する。
【００５１】
次に、この仮焼粉末に適量のバインダを添加して造粒し、加圧してプレス成形し、所定寸法の成形体を作製する。
【００５２】
そしてこの後、この成形体を１３５０℃未満の温度下、所定時間保持して焼成し、これにより磁器素体１が得られる。
【００５３】
次に、この磁器素体１を硫酸や塩酸等の酸中に浸漬して酸エッチングを行い、該磁器素体１の表面粗化処理を行う。その後、無電解めっき法等でめっき処理を行い、電極部２を形成し、これにより誘電体アンテナが得られる。
【００５４】
このように上記誘電体アンテナは、磁器本体１が、上記高周波用誘電体磁器組成物で形成されているので、１３５０℃未満の従来よりも低温で焼成を行っても結晶組織が緻密で所望の比誘電率やＱ値を有する誘電体アンテナを得ることができ、また生産性向上を図ることが可能となる。
【００５５】
また、めっき処理の前処理工程で酸エッチングによる表面粗化処理を行っても、磁器素体１の脆化を招くこともなく、したがって電極の密着強度が高く良好な機械的強度を有する誘電体アンテナを得ることができる。
【００５６】
すなわち、本実施の形態によれば、低温焼成と機械的強度の両立が可能な誘電体アンテナを低コストで得ることができる。
【００５７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態ではプレス加工して成形体を作製しているが、いわゆるシート工法により成形体を作製してもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、誘電体部品として誘電体アンテナについて、説明したが、他の誘電体部品、例えば回路素子用基板や誘電体共振器用支持台等にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【００５９】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００６０】
セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＢａＣＯ３を用意し、表１に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。尚、表１中、ＢａＣＯ３の含有量αは、主成分１００重量部に対する含有量を示している。
【００６１】
次に、これら秤量物をジルコニアボール及び水と共にボールミルに投入し、湿式粉砕を１２時間行った後、蒸発乾燥し、混合物を得た。そしてこの後、この混合物を１１００℃で２時間仮焼し、仮焼粉末を得た。
【００６２】
次に、この仮焼粉末に適量のバインダを添加して造粒し、加圧してプレス成形し、直径１５ｍｍ、厚み７．５ｍｍの成形体を得た。
【００６３】
次いで、この成形体を１３００又は１３６０℃で４時間保持して焼成し、試料番号１〜１３の磁器素体を作製した。
【００６４】
次に、これら試料番号１〜１３のうち、試料番号１、試料番号３、及び試料番号４について、Ｘ線回折装置を使用してＸ線回折を行った。
【００６５】
図３はその測定結果を示している。横軸は回折角２θ（°）、縦軸はＸ線強度（a.u.）である。また、図中、●印はＭｇ２ＳｉＯ４、▼印はＭｇＳｉＯ３、◇印はＢａＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７の検出点を示している。
【００６６】
試料番号１、３、及び４は、いずれもｘ／ｙが１．９０であり、またＢａＣＯ３の含有量が、主成分１００重量部に対し、それぞれ２．０、５．０、及び１０重量部の試料である。
【００６７】
この図３から明らかなように、試料番号１は、●印上のみならず▼印上にもＸ線強度のピークが発生しており、磁器素体中にＭｇＳｉＯ３が含有されているのが分かる。これはＢａＣＯ３の含有量が、主成分１００重量部に対し、２．０重量部と少ないため、ガラス相が十分に形成されず、ＭｇＳｉＯ３がＭｇ２ＳｉＯ４と共に残存しているものと思われる。
【００６８】
これに対し試料番号３、４は、●印上にはＸ線強度のピークが発生しているが、▼印上にはＸ線強度のピークが発生していない。すなわち、ＢａＣＯ３の含有量が、主成分１００重量部に対し、それぞれ５．０、及び１０重量部であり、試料番号１に比べて多く、このためＭｇＳｉＯ３がＢａと十分に反応し、その結果、ＭｇＳｉＯ３が消失したものと思われる。
【００６９】
また、試料番号４は、主成分１００重量部に対し、１０重量部のＢａＣＯ３が含有されており、このためＢａＭｇ２Ｓｉ２Ｏ７のガラス相が顕著に存在している。
【００７０】
次に、試料番号１〜１３の各試料について、誘電体共振器法を使用し、１２ＧＨｚの共振周波数で比誘電率εr、及びＱ値を測定した。
【００７１】
また、これら試料番号１〜１３の各試料を硫酸に浸漬し、試料表面を酸エッチングし、その後無電解めっき法を使用し、厚み４μｍの銅電極を試料表面の全域に形成した。
【００７２】
次に、直径０．５ｍｍの貫通穴が形成された縦１．３ｍｍ、横１．６ｍｍ、厚み１．５ｍｍの金属端子を用意した。そして、該金属端子の一方の面にはんだペーストを塗布し、該金属端子を銅電極の形成された試料表面に載置し、リフロー炉に通過させて加熱し、金属端子と試料とをはんだ接合した。
【００７３】
そして、金属端子の貫通穴に金属製ワイヤーを通し、引っ張り試験機により各試料と金属製ワイヤーを引っ張り、金属端子と試料とが離れたときの引張力を測定し、これにより電極の密着強度を評価した。
【００７４】
表１は試料番号１〜１３の組成、及び測定結果を示している。すなわち、比誘電率εr及びＱ値は共振周波数１２ＧＨｚにおける測定値であり、密着密度は、面積２．０８ｍｍ２（縦１．３ｍｍ、横１．６ｍｍ）での測定値である。
【００７５】
【表１】
【００７６】
試料番号１は、焼成温度が１３００℃で比誘電率εrは６．４、Ｑ値は３５００、焼成温度が１３６０℃で比誘電率εrは６．９、Ｑ値は４８００と誘電特性は良好である。しかしながら、電極の密着強度は、焼成温度が１３００℃で５５Ｎ、焼成温度を１３６０℃に上昇させても７５Ｎと低い。これは、ＢａＣＯ３が主成分１００重量部に対し２．０重量部と少ないため、ＭｇＳｉＯ３が消失せずに残存し（図３参照）、このため酸エッチングを行うと、磁器素体が酸に浸食されて磁器素体の表面が脆化し、その結果電極の密着強度が低くなったものと思われる。
【００７７】
試料番号５は、ｘ／ｙは１．９０であるが、ＢａＣＯ３が主成分１００重量部に対し１５．０重量部と過剰であるため、電極の密着強度が焼成温度１３００℃で５７Ｎ、焼成温度を１３６０℃に上昇させても５５Ｎと低くなった。これはＢａＣＯ３の含有量が多くなると、Ｂａにより形成されるガラス相が過剰となり、この場合も酸エッチングにより溶解量が増加して表面が脆化し、その結果電極の密着強度が低下したためと思われる。
【００７８】
試料番号７〜９は、ＢａＣＯ３の含有量は主成分１００重量部に対し３．１〜１０．０であるが、ｘ／ｙが２．００と大きいため、焼成温度を１３６０℃に上昇させると電極の密着強度は８０Ｎ以上となるが、焼成温度を１３００℃に低くした場合は、５３〜６１Ｎに低下した。これは磁器素体の組成がＭｇ２ＳｉＯ４（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）であり、ガラス相が形成されていないため、低温での焼結性が低下し、焼成温度を１３００℃に低下させた場合、磁器素体が緻密化せず、このため密着強度の低下を招いたものと思われる。
【００７９】
試料番号１３は、ｘ／ｙが１．７５と低く、ＭｇＳｉＯ３の含有量が過剰であるため、電極の密着強度が８０Ｎ以下となり、またＱ値も低下した。
【００８０】
これに対し試料番号２〜４、６、１０〜１２は、ｘ／ｙが１．８０≦ｘ／ｙ＜２．００、ＢａＣＯ３の含有量が主成分１００重量部に対し３．１〜１０．０重量部と本発明の範囲内であるため、焼成温度を１３００℃の低温にしても、比誘電率εrが６．７〜７．１、Ｑ値が２７００〜３３００の良好な誘電特性と、８０Ｎ以上の密着強度を得ることができ、低温焼成と密着強度の両立した誘電体部品の得られることが分かった。
【実施例２】
【００８１】
セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＳｒＣＯ３を用意し、表２に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。尚、表２中、ＳｒＣＯ３の含有量βは、主成分１００重量部に対する含有量を示している。
【００８２】
そして、その後は〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号２１〜２３の試料を作製した。尚、焼成温度は１３００℃で行った。また、ＳｒＣＯ３の含有量は、いずれも主成分１００重量部に対し５重量部である。
【００８３】
次に、試料番号２１〜２３の各試料について、〔実施例１〕と同様、誘電特性（比誘電率εr、Ｑ値）、及び電極の密着強度を測定した。
【００８４】
表２は試料番号２１〜２３の各試料の組成、及び測定結果を示している。
【００８５】
【表２】
【００８６】
試料番号２２は、ｘ／ｙが２．００である。すなわち、誘電体磁器の組成がＭｇ２ＳｉＯ４（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）であり、ＭｇＳｉＯ３が含まれていないため、ガラス相が形成されず、低温での焼結性が低下し、電極の密着強度が６３Ｎとなって８０Ｎ未満に低下することが分かった。
【００８７】
これに対し試料番号２１、２３は、ｘ／ｙが１．９０又は１．８０であり、また、ＳｒＣＯ３の含有量も主成分１００重量部に対し５．０重量部と本発明の範囲内であるため、焼成温度を１３００℃の低温にしても、比誘電率εrが６．８〜６．９、Ｑ値が２６００〜２９００の良好な誘電特性と８０Ｎ以上の密着強度を得ることができ、低温焼成と密着強度が両立した誘電体部品の得られることが分かった。
【実施例３】
【００８８】
セラミック素原料として、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３を用意し、表３に示すような組成となるように、これらセラミック素原料を秤量した。尚、表３中、ＢａＣＯ３の含有量α、及びＳｒＣＯ３の含有量βは、主成分１００重量部に対する含有量をそれぞれ示している。
【００８９】
そして、その後は〔実施例１〕と同様の方法・手順で試料番号３１、３２の試料を作製した。尚、焼成温度は１３００℃で行った。また、ｘ／ｙは、１．９０とした。
【００９０】
次に、試料番号３１、３２の各試料について、〔実施例１〕と同様、誘電特性（比誘電率εr、Ｑ値）、及び電極の密着強度を測定した。
【００９１】
表３は試料番号３１、３２の各試料の組成、及び測定結果を示している。
【００９２】
【表３】
【００９３】
この表３から明らかなように、試料番号３１、３２は、ＢａＣＯ３及びＳｒＣＯ３の総計が、主成分１００重量部に対し５．１又は５．０重量部であり、本発明範囲内であるので、焼成温度を１３００℃の低温にしても、比誘電率εrが６．８〜６．９、Ｑ値が２８００の良好な誘電特性と８０Ｎ以上の密着強度を得ることができ、低温焼成と密着強度が両立した誘電体部品の得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る誘電体部品としての誘電体アンテナの一実施の形態を示す斜視図である
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】実施例１の試料番号１、３、及び４のＸ線回折線図である。
【符号の説明】
【００９５】
１ 磁器素体
２ 電極部
２ａ 給電電極
２ｃ 放射電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、
前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、
かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれていることを特徴とする高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項２】
磁器素体の表面に電極部が形成された誘電体部品において、
前記磁器素体が、請求項１記載の高周波用誘電体磁器組成物で形成されていることを特徴とする誘電体部品。
【請求項３】
前記電極部は、めっき処理により形成されていることを特徴とする請求項２記載の誘電体部品。
【請求項４】
前記電極部は、少なくとも放射電極と給電電極とを有していることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の誘電体部品。
【請求項１】
主成分が、一般式ｘＭｇＯ・ｙＳｉＯ２（ただし、ｘはＭｇＯのモル数、ｙはＳｉＯ２のモル数を示す。）で表されると共に、
前記ｘとｙの比ｘ／ｙが、１．８≦ｘ／ｙ＜２．０を満足し、
かつ、Ｂａ及びＳｒのうちの少なくともいずれか一方が、前記主成分１００重量部に対し、炭酸塩に換算して総計で３．０重量部を超え、かつ１０．０重量部以下の含有量で含まれていることを特徴とする高周波用誘電体磁器組成物。
【請求項２】
磁器素体の表面に電極部が形成された誘電体部品において、
前記磁器素体が、請求項１記載の高周波用誘電体磁器組成物で形成されていることを特徴とする誘電体部品。
【請求項３】
前記電極部は、めっき処理により形成されていることを特徴とする請求項２記載の誘電体部品。
【請求項４】
前記電極部は、少なくとも放射電極と給電電極とを有していることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の誘電体部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２７４８９２（Ｐ２００９−２７４８９２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５９４７（Ｐ２００８−１２５９４７）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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