JP3554147B2

JP3554147B2 - High frequency wiring board

Info

Publication number: JP3554147B2
Application number: JP20502397A
Authority: JP
Inventors: 健岡村; 哲也岸野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: JPH1149563A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用配線基板に関し、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、誘電体導波管線路等から構成された配線層を有する高周波用配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
マイクロ波、ミリ波等の高周波で用いられる高周波回路の基板においては比誘電率が低く誘電損失（ｔａｎδ）が小さい（Ｑ値が大きい）材料を使用する必要がある。このため、従来、誘電体の材料としては主として比誘電率が約１０、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２００００以上のアルミナ磁器が採用されていた（例えば、特開昭６２−１０３９０４号公報等参照）。
【０００３】
一方、比誘電率が低い材料としては、従来、コージェライトが知られているが、焼成温度範囲が極めて狭いことから緻密な焼結体が得難いため、ガラス材を添加することによって、比誘電率が４〜６、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が１０００程度のガラスセラミックスを作製し、これを用いることが知られている（例えば、特願昭６１−２３４１２８号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低誘電率材料として用いられているガラスセラミックス等の磁器は比誘電率が４〜６と小さいが、Ｑ値が１０ＧＨｚで１０００程度であり、近年における高周波数帯の誘電体共振器の普及にともない、より高いＱ値の低誘電率材料が求められていた。
【０００５】
一方、アルミナ磁器は１０ＧＨｚでのＱ値が２００００以上と高いが、比誘電率が約１０と比較的高いため、例えば、図１に示すような高インピーダンスのマイクロストリップラインを形成しようとすると、ライン幅が小さくなりすぎて断線が生じたり、相対的なライン幅のばらつきが大きくなりマイクロ波集積回路の不良率が増大するという問題があった。またライン間が狭くなることによりクロストークが発生するという問題があった。
【０００６】
他方、この種の磁器基板におけるマイクロストリップラインのインピーダンスは、基板の厚さが一定であれば、その比誘電率及びマイクロストリップラインの幅にそれぞれ反比例するため、ライン幅を小さくする代わりに、比誘電率の低い基板材料を使用することによってもインピーダンスを高めることができ、このため、より低誘電率材料が求められていた。さらに、マイクロ波からミリ波へと伝送周波数がより高周波化した場合、Ｑ値が低いと急激に伝送損失が大きくなることから、より低損失な材料が求められていた。
【０００７】
本発明は、絶縁基板材料として、低誘電率で、かつ高Ｑ値の焼結体を用いることにより、高周波伝送特性を向上できる高周波用配線基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波用配線基板は、絶縁基板の表面あるいは内部に、周波数１ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送可能な配線層を配設してなる高周波用配線基板において、前記絶縁基板が、金属元素としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉからなる複合酸化物であって、各金属元素の酸化物によるモル比組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＳｉＯ_２と表した時、前記ｘ、ｙ、ｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＧａをＧａ_２Ｏ_３換算で０．１〜１０重量部含有するものである。
【０００９】
また、絶縁基板の表面あるいは内部に、周波数１ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送可能な配線層を配設してなる高周波用配線基板において、前記絶縁基板が、金属元素としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉからなる複合酸化物であって、各金属元素の酸化物によるモル比組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＳｉＯ_２と表した時、前記ｘ、ｙ、ｚが、１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＺｒまたはＳｃのうちの少なくとも一種をそれぞれＺｒＯ_２、Ｓｃ2 Ｏ3 換算で０．１〜１５重量部含有するとともに、比誘電率が６以下、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上である。
【００１１】
【作用】
本発明の高周波用配線基板では、絶縁基板を、主成分と、主成分１００重量部に対して、ＧａをＧａ_２Ｏ_３換算で０．１〜１０重量部、または、Ｚｒおよび／またはＳｃをそれぞれＺｒＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３換算で０．１〜１５重量部含有する誘電体磁器により構成したので、焼成温度等の焼成温度を厳密に制御して得られた特性を大きく劣化させることなく、焼成条件を改善することができる。即ち、比誘電率が６以下、１０ＧＨｚにおけるＱ値が２０００以上の低誘電率の特性を得ることができるとともに、例えば、焼成温度幅が１０℃程度であったものを１００℃程度まで向上することができ、製造を容易にし、量産性を向上することができる。
【００１２】
また、このような低誘電率、高Ｑ値の誘電体磁器を絶縁基板として用いることにより、高周波伝送特性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波用配線基板は、絶縁基板の表面あるいは内部に、周波数１ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送可能な配線層を配設してなるもので、例えば、図１に示すように、絶縁基板１の表面に配線層を形成して構成されている。即ち、絶縁基板１の下面に全面導体（グランド）２を、上面にマイクロストリップライン３を形成して構成されている。全面導体（グランド）２とマイクロストリップライン３とから配線層が構成される。この配線層には、高周波信号として、１ＧＨｚ以上、特には２０ＧＨｚ以上、さらには５０ＧＨｚ以上の高周波信号が伝送される。
【００１４】
図１では、絶縁基板１の表面にマイクロストリップ線路を形成した例について説明したが、例えば、ストリップ線路、コプレーナ線路、誘電体導波管線路を形成しても良い。これらの配線層は、絶縁基板と同時焼成により形成されることが望ましい。また、このような高周波用配線基板は、マイクロ波、ミリ波用等の高周波で用いられるパッケージ、誘電体共振器、ＬＣフィルター、コンデンサ、誘電体導波路、誘電体アンテナ等に用いることができる。
【００１５】
そして、本発明の高周波用配線基板では、絶縁基板１が、金属元素の酸化物によるモル比組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＳｉＯ_２と表した時、前記ｘ、ｙ、ｚが１０≦ｘ≦４０、１０≦ｙ≦４０、２０≦ｚ≦８０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００を満足するものを主成分とする。
【００１６】
絶縁基板１の主成分組成を前記範囲に限定したのは、次の理由による。すなわち、ＭｇＯのモル百分率を示すｘを１０〜４０としたのはｘが１０よりも小さい場合は良好な焼結体が得られずＱ値が低くなり、また４０を越えると比誘電率が高くなるからである。特にＭｇＯ量を示すｘは、Ｑ値を５０００以上とするという点から１５〜３５が望ましい。
【００１７】
また、Ａｌ_２Ｏ_３のモル百分率を示すｙを１０〜４０としたのはｙが１０よりも小さい場合は良好な焼結体が得られずＱ値が低くなり、また４０を越えると比誘電率が高くなるからである。特にＡｌ_２Ｏ_３量を示すｙは、Ｑ値を５０００以上とするという点から１７〜３５が望ましい。
【００１８】
ＳｉＯ_２のモル百分率を示すｚを２０〜８０としたのはｚが２０よりも小さい場合は比誘電率が高くなり、８０を越えると良好な焼結体が得られずＱ値が低くなる。特にＳｉＯ_２量を示すｚは、Ｑ値を５０００以上とするという点から３０〜６５が望ましい。
【００１９】
本発明によれば、主成分１００重量部に対して、ＧａをＧａ_２Ｏ_３換算で０．１〜１０重量部、または、Ｚｒおよび／またはＳｃをそれぞれＺｒＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３換算で０．１〜１５重量部含有する誘電体磁器により基板を構成したのは、Ｇａ、Ｚｒ、Ｓｃが上記酸化物換算で０．１重量部より少ない場合には緻密化焼成温度は広くならず、一方、Ｇａの場合には１０重量部、Ｚｒ、Ｓｃの場合には１５重量部よりも多い場合には、誘電損失が大きくなり、Ｑ値が低くなるためである。Ｇａ、Ｚｒ、Ｓｃの含有量を増加させるほど緻密化焼成温度は広くなるが、一方比誘電率が増加し、またＱ値が低下していくため、これらの特性と緻密化焼成温度とのかねあいで含有量を決定することが望ましい。
【００２０】
本発明の高周波用配線基板では、基板のＱ値を５０００以上とするためには１５≦ｘ≦３５、１７≦ｙ≦３５、３０≦ｚ≦７０を満足することが望ましく、さらにＱ値を７０００以上とするためには２０≦ｘ≦３０、１７≦ｙ≦３０、４０≦ｚ≦６０を満足することが望ましい。本発明では、特に、コージェライトの組成即ち、ｘ＝２２．２、ｙ＝２２．２、ｚ＝５５．６で、ＧａをＧａ_２Ｏ_３換算で０．１〜１０重量部、または、Ｚｒおよび／またはＳｃをそれぞれＺｒＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３換算で０．１〜１５重量部含有することが望ましい。
【００２１】
測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上を満足するようにしたのは、Ｑ値が２０００以上ある場合には、近年における高周波数帯の誘電体基板に十分対応することができるからである。Ｑ値は、高ければ高い程望ましいが、特には、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が５０００以上であることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の絶縁基板では、主相はコージェライトであり、他に結晶相として、ムライト、スピネル、プロトエンスタタイト、クリノエンスタタイト、フォルステライト、クリストバライト、トリジマイト、サファリン、クオーツ、Ｇａを含有する場合には、ＧａＡｌＯ_３、ＭｇＧａ _２Ｏ _４、ＺｒおよびＳｃの場合には、これらとＺｒおよびＳｃとが化合した酸化物が析出する場合があるが、組成によってその析出相が異なる。
【００２３】
本発明の絶縁基板を構成する誘電体磁器は、原料粉末として、例えば、ＭｇＣＯ_３粉末、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＳｉＯ_２粉末、Ｇａ _２Ｏ _３粉末、ＺｒＯ _２粉末、Ｓｃ_２Ｏ_３粉末を用い、所定の割合で秤量し、湿式混合した後乾燥し、この混合物を大気中において１１００〜１３００℃で仮焼した後、粉砕した。
【００２４】
得られた粉末に適量のバインダを加えて成形し、この成形体を大気中１２５０〜１４５０℃で焼成することにより得られる。特に、コージェライトを主結晶相とする誘電体磁器は難焼結性であるため、適正な焼成温度を探しだし、焼成温度を厳密に制御して焼成する必要がある。
【００２５】
尚、本発明の絶縁基板を構成する誘電体磁器は、金属元素として、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａまたは、ＺｒおよびＳｃの少なくとも一種からなるものであるが、例えば、粉砕ボールや原料粉末の不純物として、Ｃａ、Ｂａ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｐ、Ｎａ、Ｔｉ等が混入する場合があるが、この場合も、上記組成を満足する限り低誘電率で、高Ｑ値の磁器を得ることができる。
【００２６】
【実施例】原料粉末として純度９９％のＭｇＣＯ_３、純度９９．７％のＡｌ_２Ｏ_３、純度９９．４％のＳｉＯ_２粉末、純度９９．９９％のＧａ_２Ｏ_３粉末、ＺｒＯ_２粉末、Ｓｃ _２Ｏ _３粉末を用い、これらを焼結体が表１〜４に示す組成となるように秤量し、１５時間湿式混合した後、乾燥し、この混合物を１２００℃２時間仮焼した後粉砕した。得られた粉末に適量のバインダを加えて造粒し、これを１０００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力の下で成形して直径６０ｍｍ厚さ５ｍｍの成形体を得た。この成形体を大気中１２７０〜１５５０℃で２時間焼成して直径５０ｍｍ厚さ０．２ｍｍに研磨し絶縁基板とした。この絶縁基板の一面にＣｕからなる全面電極（グランド）を、他面に０．３ｍｍ幅のＣｕからなるマイクロストリップラインを形成し、伝送損失を測定した。
【００２７】
比誘電率、Ｑ値は、直径１０ｍｍ、厚さ約５ｍｍの焼結体を作製して、誘電体共振器法にて１０ＧＨｚで測定した。その結果を表１〜４に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
【表３】

【００３２】
表１〜３によれば、本発明の絶縁基板は、比誘電率が６以下と低く、しかも測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上と高い値を示すことがわかる。さらに周波数約２０ＧＨｚにおいて伝送損失１５ｄＢ／ｍ以下を示した。
【００３３】
比較例として、比誘電率が５．６であり、測定周波数１０ＧＨｚでのＱ値が１０００であるガラスセラミックスからなる絶縁基板を用い、図１に示す高周波用配線基板を作製し、周波数約２０ＧＨｚにおいて伝送損失を測定したところ２４ｄＢ／ｍであった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の高周波用配線基板では、絶縁基板が、モル比組成式をｘＭｇＯ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＳｉＯ_２で示される特定の主成分１００重量部に対して、ＧａをＧａ_２Ｏ_３換算で０．１〜１０重量部、またはＺｒおよび／またはＳｃをそれぞれＺｒＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３換算で０．１〜１５重量部含有したので、６以下の低い比誘電率を有し、１０ＧＨｚでのＱ値が２０００以上の高いＱ値を有し、これにより、高周波伝送特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用配線基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基板
２・・・全面電極（グランド）
３・・・マイクロストリップライン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency wiring board, and more particularly to a high-frequency wiring board having a wiring layer including a strip line, a microstrip line, a coplanar line, a dielectric waveguide line, and the like.
[0002]
[Prior art]
It is necessary to use a material having a low relative dielectric constant and a small dielectric loss (tan δ) (a large Q value) for a substrate of a high-frequency circuit used at high frequencies such as microwaves and millimeter waves. For this reason, conventionally, as a dielectric material, alumina porcelain having a relative dielectric constant of about 10 and a Q value at a measurement frequency of 10 GHz of 20,000 or more has been adopted (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-103904). ).
[0003]
On the other hand, cordierite is conventionally known as a material having a low relative dielectric constant. However, since the firing temperature range is extremely narrow, it is difficult to obtain a dense sintered body. It is known that a glass ceramic having a Q value of 4 to 6 and a Q value at a measurement frequency of 10 GHz of about 1000 is used and used (for example, see Japanese Patent Application No. 61-234128).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, porcelain such as glass ceramics used as a low dielectric constant material has a relative dielectric constant as small as 4 to 6, but a Q value of about 1000 at 10 GHz. Accordingly, a low dielectric constant material having a higher Q value has been demanded.
[0005]
On the other hand, alumina porcelain has a high Q value of 20,000 or more at 10 GHz, but has a relatively high relative dielectric constant of about 10. For example, when forming a high-impedance microstrip line as shown in FIG. There has been a problem that the width becomes too small to cause disconnection, and a variation in relative line width increases, thereby increasing the failure rate of the microwave integrated circuit. In addition, there is a problem that the crosstalk occurs due to the narrow line interval.
[0006]
On the other hand, the impedance of a microstrip line in this type of porcelain substrate is inversely proportional to the relative dielectric constant and the width of the microstrip line, respectively, when the substrate thickness is constant. By using a substrate material having a low dielectric constant, the impedance can be increased, and therefore, a material having a lower dielectric constant has been demanded. Furthermore, when the transmission frequency increases from microwaves to millimeter waves, the transmission loss increases rapidly when the Q value is low, so that a material with a lower loss has been required.
[0007]
An object of the present invention is to provide a high-frequency wiring board that can improve high-frequency transmission characteristics by using a sintered body having a low dielectric constant and a high Q value as an insulating substrate material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The high-frequency wiring board according to the present invention is a high-frequency wiring board in which a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal having a frequency of 1 GHz or higher is provided on or in an insulating substrate. , Al, Si, and when the molar ratio composition formula of the oxide of each metal element is expressed as xMgO.yAl ₂ O ₃ .zSiO ₂ , x, y, and z are 10 ≦ x ≦ 40, 10 ≦ y ≦ 40, 20 ≦ z ≦ 80, x + y + z = 100, and 0.1 to 10 parts by weight of Ga with respect to 100 parts by weight of the main component in terms of Ga ₂ O _3. It contains.
[0009]
Further, in a high-frequency wiring board in which a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal of a frequency of 1 GHz or more is provided on or in the surface of the insulating substrate, the insulating substrate is made of a composite material including Mg, Al, and Si as metal elements. When the molar ratio composition formula of the oxide of each metal element is represented by xMgO.yAl ₂ O ₃ .zSiO ₂ , x, y, and z are 10 ≦ x ≦ 40 and 10 ≦ y ≦ 40, 20 ≦ z ≦ 80, x + y + z = 100, and at least one of Zr and Sc is 0.1 to 15 in terms of ZrO ₂ and Sc 2 O 3 with respect to 100 parts by weight of the main component. It has a relative dielectric constant of 6 or less and a Q value of 2000 or more at a measurement frequency of 10 GHz while containing parts by weight.
[0011]
[Action]
In the high-frequency wiring board according to the present invention, the insulating substrate is composed of 0.1 to 10 parts by weight of Ga in terms of Ga ₂ O ₃ , or Zr and / or Sc based on 100 parts by weight of the main component and the main component. Since each is composed of dielectric porcelain containing 0.1 to 15 parts by weight in terms of ZrO ₂ and Sc ₂ O ₃ , characteristics obtained by strictly controlling the firing temperature such as the firing temperature are not significantly deteriorated, The firing conditions can be improved. That is, it is possible to obtain a low-dielectric characteristic having a relative dielectric constant of 6 or less and a Q value of 2000 or more at 10 GHz, and to improve the firing temperature range from about 10 ° C. to about 100 ° C. This facilitates production and improves mass productivity.
[0012]
Further, by using such a dielectric ceramic having a low dielectric constant and a high Q value as an insulating substrate, high-frequency transmission characteristics can be improved.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The high-frequency wiring board according to the present invention is provided with a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal of a frequency of 1 GHz or more on the surface or inside of the insulating substrate. For example, as shown in FIG. Is formed by forming a wiring layer on the surface thereof. That is, the entire surface conductor (ground) 2 is formed on the lower surface of the insulating substrate 1 and the microstrip line 3 is formed on the upper surface. A wiring layer is composed of the entire surface conductor (ground) 2 and the microstrip line 3. A high-frequency signal of 1 GHz or more, particularly 20 GHz or more, and furthermore, 50 GHz or more is transmitted to this wiring layer as a high-frequency signal.
[0014]
FIG. 1 illustrates an example in which the microstrip line is formed on the surface of the insulating substrate 1. However, for example, a strip line, a coplanar line, and a dielectric waveguide line may be formed. These wiring layers are desirably formed by simultaneous firing with the insulating substrate. Further, such a high-frequency wiring board can be used for a package, a dielectric resonator, an LC filter, a capacitor, a dielectric waveguide, a dielectric antenna, and the like used at a high frequency such as a microwave and a millimeter wave.
[0015]
In the high-frequency wiring board of the present invention, when the insulating substrate 1 expresses the molar ratio composition formula of the oxide of the metal element as xMgO.yAl ₂ O ₃ .zSiO ₂ , x, y, and z are 10 ≦. Those satisfying x ≦ 40, 10 ≦ y ≦ 40, 20 ≦ z ≦ 80, and x + y + z = 100 are the main components.
[0016]
The main component composition of the insulating substrate 1 is limited to the above range for the following reason. That is, x indicating the molar percentage of MgO was set to 10 to 40. When x was smaller than 10, a good sintered body was not obtained and the Q value was low, and when x exceeded 40, the relative dielectric constant was high. Because it becomes. In particular, x indicating the amount of MgO is preferably 15 to 35 from the viewpoint that the Q value is 5000 or more.
[0017]
Further, the value of y, which represents the molar percentage of Al ₂ O ₃ , is set to 10 to 40. When y is less than 10, a good sintered body cannot be obtained and the Q value becomes low. This is because the rate increases. Particularly, y indicating the amount of Al ₂ O ₃ is preferably 17 to 35 from the viewpoint that the Q value is 5000 or more.
[0018]
The reason why z representing the molar percentage of SiO ₂ is set to 20 to 80 is that when z is smaller than 20, the relative dielectric constant increases, and when it exceeds 80, a good sintered body cannot be obtained and the Q value decreases. In particular, z indicating the amount of SiO ₂ is preferably 30 to 65 from the viewpoint that the Q value is 5000 or more.
[0019]
According to the present invention, Ga is 0.1 to 10 parts by weight in terms of Ga ₂ O ₃ , or Zr and / or Sc is 0 in terms of ZrO ₂ and Sc ₂ O ₃ with respect to 100 parts by weight of the main component. The reason why the substrate was composed of a dielectric porcelain containing 0.1 to 15 parts by weight is that when the content of Ga, Zr and Sc is less than 0.1 part by weight in terms of the above oxide , the densification firing temperature does not become wide, while This is because when the content is more than 10 parts by weight in the case of Ga, and more than 15 parts by weight in the case of Zr and Sc, the dielectric loss increases and the Q value decreases. As the contents of Ga, Zr, and Sc are increased, the densification firing temperature increases, but the relative dielectric constant increases and the Q value decreases. Therefore, a balance between these characteristics and the densification firing temperature is obtained. It is desirable to determine the content by using.
[0020]
In the high-frequency wiring board of the present invention, in order to make the Q value of the board 5000 or more, it is preferable that 15 ≦ x ≦ 35, 17 ≦ y ≦ 35, 30 ≦ z ≦ 70, and the Q value be 7000 In order to achieve the above, it is desirable to satisfy 20 ≦ x ≦ 30, 17 ≦ y ≦ 30, and 40 ≦ z ≦ 60. In the present invention, in particular, the composition of cordierite, that is, x = 22.2, y = 22.2, z = 55.6, and Ga is 0.1 to 10 parts by weight in terms of Ga ₂ O ₃ or Zr And / or Sc in an amount of 0.1 to 15 parts by weight in terms of ZrO ₂ and Sc ₂ O ₃ , respectively.
[0021]
The reason why the Q value at the measurement frequency of 10 GHz satisfies 2000 or more is that when the Q value is 2000 or more, it can sufficiently cope with recent high frequency band dielectric substrates. The Q value is preferably as high as possible. In particular, it is preferable that the Q value at a measurement frequency of 10 GHz be 5000 or more.
[0022]
Further, in the insulating substrate of the present invention, the main phase is cordierite, and additionally contains mullite, spinel, protoenstatite, clinoenstatite, forsterite, cristobalite, tridymite, safarin, quartz, and Ga as crystal phases. In such a case, in the case of GaAlO ₃ , MgGa ₂ O ₄ , Zr and Sc, an oxide in which these are combined with Zr and Sc may be precipitated, but the precipitated phase differs depending on the composition.
[0023]
The dielectric porcelain constituting the insulating substrate of the present invention uses, for example, MgCO ₃ powder, Al ₂ O ₃ powder, SiO ₂ powder, Ga ₂ O ₃ powder, ZrO ₂ powder , Sc ₂ O ₃ powder as raw material powder. The mixture was weighed at a predetermined ratio, wet-mixed and dried, and the mixture was calcined at 1100 to 1300 ° C. in the air and then pulverized.
[0024]
It is obtained by adding an appropriate amount of a binder to the obtained powder and molding, and firing this molded body at 1250 to 1450 ° C. in the air. In particular, since dielectric porcelain having cordierite as a main crystal phase is difficult to sinter, it is necessary to find an appropriate firing temperature, and to fire at a strictly controlled firing temperature.
[0025]
The dielectric porcelain constituting the insulating substrate of the present invention is made of at least one of Mg, Al, Si, Ga or Zr and Sc as a metal element. In some cases, Ca, Ba, Ni, Fe, Cr, P, Na, Ti and the like may be mixed. In this case, too, a ceramic having a low dielectric constant and a high Q value can be obtained as long as the above composition is satisfied. it can.
[0026]
EXAMPLES As raw material powders, MgCO _{3 of} 99% purity, Al ₂ O _{3 of} 99.7% purity, SiO ₂ powder of 99.4% purity, Ga ₂ O ₃ powder of 99.99% purity, ZrO ₂ powder , Sc ₂ O ₃ powders were weighed so that the sintered bodies had the compositions shown in Tables 1 to 4, wet-mixed for 15 hours, dried, and calcined at 1200 ° C. for 2 hours. Crushed. The obtained powder was granulated by adding an appropriate amount of a binder, and the obtained powder was molded under a pressure of 1000 kg / cm ² to obtain a molded body having a diameter of 60 mm and a thickness of 5 mm. The molded body was fired in the air at 1270 to 1550 ° C. for 2 hours and polished to a diameter of 50 mm and a thickness of 0.2 mm to obtain an insulating substrate. A full-surface electrode (ground) made of Cu was formed on one surface of the insulating substrate, and a microstrip line made of Cu having a width of 0.3 mm was formed on the other surface, and transmission loss was measured.
[0027]
The relative permittivity and the Q value were measured at 10 GHz by preparing a sintered body having a diameter of 10 mm and a thickness of about 5 mm by a dielectric resonator method. The results are shown in Tables 1 to 4.
[0028]
[Table 1]

[0029]
[Table 2]

[0030]
[Table 3]

[0032]
Tables 1 to 3 show that the insulating substrate of the present invention has a low relative dielectric constant of 6 or less and a high Q value at a measurement frequency of 10 GHz of 2000 or more. Further, the transmission loss was 15 dB / m or less at a frequency of about 20 GHz.
[0033]
As a comparative example, a high-frequency wiring board shown in FIG. 1 was manufactured using an insulating substrate made of glass ceramic having a relative dielectric constant of 5.6 and a Q value of 1000 at a measurement frequency of 10 GHz. When the transmission loss was measured, it was 24 dB / m.
[0034]
【The invention's effect】
In the high-frequency wiring board according to the present invention, the insulating substrate has a Ga content of 0 in terms of Ga ₂ O ₃ with respect to 100 parts by weight of a specific main component represented by a molar ratio composition formula of xMgO.yAl ₂ O ₃ .zSiO _2. 0.1 to 15 parts by weight , or 0.1 to 15 parts by weight of ZrO and / or Sc in terms of ZrO ₂ and Sc ₂ O ₃ respectively , so that it has a low relative dielectric constant of 6 or less and has a Q of 10 GHz. It has a high Q value of 2000 or more, which can improve high-frequency transmission characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a high-frequency wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... insulating substrate 2 ... whole surface electrode (ground)
3 ... Micro strip line

Claims

In a high-frequency wiring board having a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal having a frequency of 1 GHz or higher disposed on or in the surface of an insulating substrate, the insulating substrate is made of a composite oxide made of Mg, Al, or Si as a metal element. When the molar ratio composition formula of each metal element oxide is expressed as xMgO.yAl ₂ O ₃ .zSiO ₂ , x, y, and z are 10 ≦ x ≦ 40.
10 ≦ y ≦ 40
20 ≦ z ≦ 80
x + y + z = 100
A high-frequency wiring board, characterized by containing 0.1 to 10 parts by weight of Ga in terms of Ga ₂ O ₃ with respect to 100 parts by weight of the main component satisfying the following conditions.

In a high-frequency wiring board having a wiring layer capable of transmitting a high-frequency signal having a frequency of 1 GHz or higher disposed on or in the surface of an insulating substrate, the insulating substrate is made of a composite oxide made of Mg, Al, or Si as a metal element. Wherein the molar ratio composition formula of the oxide of each metal element is xMgO.yAl ₂ O ₃ .zSiO ₂
Where x, y, and z are 10 ≦ x ≦ 40.
10 ≦ y ≦ 40
20 ≦ z ≦ 80
x + y + z = 100
And 0.1 to 15 parts by weight of Zr or Sc in terms of ZrO ₂ or Sc ₂ O ₃ , respectively, based on 100 parts by weight of the main component and relative dielectric constant. And a Q value at a measurement frequency of 10 GHz is 2,000 or more .