JP2000211969A - 低温焼成磁器およびこれを備えた電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＢａＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系の低温焼成磁
器において、誘電率εｒが１０以下であり、品質係数Ｑ
が２５００以上である高強度の低温焼成磁器を提供す
る。 【解決手段】低温焼成磁器が、バリウム成分をＢａＯに
換算して４０−６５重量％、珪素成分をＳｉＯ₂ に換算
して２５−４６重量％、アルミニウム成分をＡｌ ₂ Ｏ₃
に換算して０．１−２０重量％、ホウ素成分をＢ₂ Ｏ₃
に換算して０．３−１．５重量％、および亜鉛成分をＺ
ｎＯに換算して０．５−２０重量％含有しており、低温
焼成磁器の誘電率εｒが１０以下であり、品質係数Ｑが
２５００以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電率が低く、品
質係数Ｑが大きい低温焼成磁器、およびこれを用いた電
子部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機等の高周波回路無線機器にお
いては、高周波回路フィルターとして、例えばトップフ
ィルター、送信用段間フィルター、ローカルフィルタ
ー、受信用段間フィルター等として、積層型誘電体フィ
ルターが使用されている。こうした誘電体積層フィルタ
ーの例は、例えば特開平５−２４３８１０号公報に開示
されている。

【０００３】誘電体積層フィルターを製造するために
は、誘電体を構成するセラミックス粉末の成形体を複数
作製し、各成形体に対して、所定の導体ペーストを塗布
することによって所定の電極パターンを各成形体に作製
する。次いで、各成形体を積層して積層体を得、この積
層体を焼成することによって、導体ペースト層と各成形
体とを同時に焼成し、緻密化させる。

【０００４】この際、電極は一般的に銀系導体、銅系導
体、ニッケル系導体のような低融点金属の導体を使用し
ているが、これらの融点は例えば１１００℃以下であ
り、９３０℃程度まで低下する場合もある。このため、
電極を構成する低融点金属よりも低い焼成温度で誘電体
を焼結させることが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ストレー容量
を低減し、遅延時間を低減し、内蔵共振器およびコンデ
ンサーの高周波損失を低減するために、低温焼成磁器の
誘電率εｒを低くし、かつ品質係数Ｑを増加させること
が望まれている。ところが、現在のところ、１０００℃
以下の最適焼成温度を有する低温焼成磁器において、誘
電率εｒが１０以下であり、品質係数Ｑが２５００以上
である低温焼成磁器は提供されていない。

【０００６】例えば特公平７−９８６７９号公報におい
ては、低温焼成可能であって、最適焼成温度範囲が広
く、絶縁抵抗が高く、誘電率εｒが低い低温焼成磁器を
提供するために、アルミニウム成分をＡｌ₂ Ｏ₃ に換算
して２．０−１０．０重量％、バリウム成分をＢａＣＯ
₃ に換算して２０．０−５０．０重量％、珪素成分をＳ
ｉＯ₂ に換算して４０．０−７０．０重量％、ホウ素成
分をＢ₂ Ｏ₃に換算して１．０−３．０重量％、クロム
をＣｒ₂ Ｏ₃ に換算して０．３−３．０重量％、および
カルシウムをＣａＣＯ₃ に換算して０．３−３．０重量
％含有する低温焼成磁器を提案している。しかし、低温
焼成磁器の品質係数Ｑを２５００以上に制御する方法は
認識されておらず、かつこれと共に１０００℃以下の最
適焼成温度で焼成可能な磁器は実現されていない。

【０００７】本発明の課題は、ＢａＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ
₂ Ｏ₃ 系の低温焼成磁器において、誘電率εｒが１０以
下であり、品質係数Ｑが２５００以上である高強度の低
温焼成磁器を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る低温焼成磁
器は、バリウム成分をＢａＯに換算して４０−６５重量
％、珪素成分をＳｉＯ₂ に換算して２５−４６重量％、
アルミニウム成分をＡｌ₂ Ｏ₃ に換算して０．１−２０
重量％、ホウ素成分をＢ₂ Ｏ₃ に換算して０．３−１．
５重量％、および亜鉛成分をＺｎＯに換算して０．５−
２０重量％含有しており、誘電率εｒが１０以下であ
り、品質係数Ｑが２５００以上であることを特徴とす
る。

【０００９】亜鉛成分をＺｎＯに換算して０．５重量％
以上含有させることによって、低温焼成磁器の熱膨張係
数が減少し、焼結し易くなることから、低温焼成が可能
となる。これを２０重量％以下とすることによって、品
質係数Ｑの減少を防止できる。

【００１０】珪素成分をＳｉＯ₂ に換算して２５重量％
以上含有させることによって、誘電率εｒを１０以下に
制御できる。これを４６重量％以下とすることによっ
て、磁器の低温焼成が可能となる。

【００１１】アルミニウム成分をＡｌ₂ Ｏ₃ に換算して
０．１重量％以上（特に好ましくは２重量％以上）とす
ることによって、磁器中に強度の高いセルシアン相を増
やし、磁器からなる基板の強度を２０００ｋｇ／ｃｍ²
以上とできた。これを２０重量％以下（特に好ましくは
１５重量％以下）とすることによって、低温焼成を可能
とした。

【００１２】ホウ素成分をＢ₂ Ｏ₃ に換算して１．５重
量％以下（特に好ましくは１．０重量％以下）とするこ
とによって、磁器の品質係数Ｑを２５００以上とするこ
とができた。このように、ＢａＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ
₃ 系の低温焼成磁器において、ホウ素成分の含有量を少
なくすることで、磁器の品質係数Ｑを増大させ得ること
は知られていない。ホウ素成分をＢ₂ Ｏ₃ に換算して
０．３重量％以上（特に好ましくは０．５重量％以上）
とすることによって、磁器の低温焼成が可能となる。

【００１３】このように、本発明においては、ホウ素成
分と亜鉛成分とをそれぞれ添加し、かつ各成分の添加量
を適切に組み合わせることによって、誘電率εｒの低い
低温焼成磁器において、低温での焼結性を保持しつつ、
磁器の品質係数Ｑを２５００以上に高く保持することに
成功した。

【００１４】更に、本発明の低温焼成磁器は、主として
亜鉛成分の添加によって、磁器の熱膨張係数が減少し、
かつ５００℃−８００℃の温度範囲における焼成収縮率
が、より誘電率εｒの高い低温焼成磁器と近くなってい
る。この結果、本発明の低温焼成磁器からなる低誘電率
層のグリーンシートと、誘電率εｒが１０−１５０の低
温焼成磁器からなる他の誘電体層のグリーンシートとを
積層して積層体を得、この積層体を焼成して接合体を得
たときに、焼成後の基板の反りや接合界面の剥離が見ら
れない。

【００１５】他の誘電体層を構成する低温焼成磁器は、
以下のものが特に好ましい。 ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −ＺｎＯ−ＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｎｄ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ−
ＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −Ｓｍ₂ Ｏ
₃ −ＺｎＯ−ＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ ＭｇＯ−ＣａＯ−ＴｉＯ₂ −ＺｎＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃

【００１６】本発明の対象となる電子部品は特に限定さ
れないが、例えば積層誘電体フィルターの他、多層配線
基板、誘電体アンテナ、誘電体カプラー、誘電体複合モ
ジュールがある。

【００１７】本発明の低温焼成磁器を製造する際には、
好ましくは、各金属成分の原料を所定比率で混合して混
合粉末を得、混合粉末を１０００−１２００℃で仮焼
し、仮焼体を粉砕し、セラミック粉末を得る。そして、
好ましくは、セラミック粉末と、ＳｉＯ₂ 、Ｂ₂ Ｏ₃ お
よびＺｎＯからなるガラス粉末をとを使用して、グリー
ンシートを作製し、グリーンシートを８５０−９３０℃
で焼成する。各金属成分の原料としては、各金属の酸化
物、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩などを使用できる。

【００１８】

【実施例】酸化亜鉛、アルミナ、炭酸バリウム、酸化珪
素をそれぞれ秤量し、湿式混合することによって、混合
粉末を得、混合粉末を１０００−１２００℃で仮焼し、
仮焼体を粉砕し、セラミック粉末を得た。

【００１９】一方、酸化亜鉛、酸化ホウ素および酸化珪
素の各粉末を秤量し、乾式混合し、混合粉末を白金ルツ
ボ中で溶融させ、溶融物を水中に投下して急速冷却し、
塊状のガラスを得た。このガラスを湿式粉砕し、低融点
ガラス粉末を得た。

【００２０】得られたセラミック粉末とガラス粉末と
を、有機バインダー、可塑剤、分散剤および有機溶剤と
共に、アルミナポット、アルミナボールを使用して混合
し、スラリーを得た。このスラリーを用いて、ドクター
ブレード装置によって、厚さ０．０３−２ｍｍのグリー
ンシートを成形した。

【００２１】表１に示す実験番号１−２１の各組成につ
いて、適正焼成温度、誘電率εｒ、品質係数Ｑおよび強
度を測定した。各グリーンシートにコンデンサー電極や
共振器パターンをスクリーン印刷し、所定枚数のグリー
ンシートを積層し、焼成し、加工して試験試料を得、各
試験試料について誘電率εｒと品質係数Ｑとを測定し
た。適正焼成温度は、焼成温度の変化に対する誘電率ε
ｒの変化が０．１／℃以内となる温度とした。また、各
試験試料について、に従って強度を測定した。これらの
測定結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】実験番号１−５においては、主として酸化
亜鉛の量を変更した。実験番号１では、酸化亜鉛の量が
０．３重量％であるが、適正焼成温度が高い。実験番号
５では、酸化亜鉛の量が２５重量％であるが、誘電率ε
ｒが高い。

【００２４】実験番号６−９においては、主として酸化
アルミニウムの量を変更した。実験番号１０−１３にお
いては、主として酸化バリウムの量を変更した。実験番
号１４−１８において、主として酸化珪素の量を変更し
たが、実験番号１８では適正焼成温度が高い。実験番号
１８−２１においては、主として酸化ホウ素の量を変更
したが、この量を減らすのにしたがって、適正焼成温度
が上昇するのと共に、品質係数Ｑが著しく上昇すること
を見いだした。

【００２５】次いで、前記の各試験試料について、２５
−８００℃における熱膨張係数（／℃）を測定した。

【００２６】また、ＺｎＯ０．３重量％、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ３．５重量％、ＢａＯ５２重量％、ＳｉＯ₂ ４３重量
％、Ｂ₂ Ｏ₃ １．２重量％の組成を有する、接合用の他
の低温焼成磁器のグリーンシートを作製した。このグリ
ーンシートを所定枚数積層し、９２０℃で焼成し、焼成
体を加工して試験試料を得、この試験試料について２５
−８００℃における熱膨張係数（／℃）を測定した。そ
して、本発明の各試験番号の低温焼成磁器の熱膨張係数
と、接合用の他の低温焼成磁器の熱膨張係数との差を算
出した。

【００２７】また、実験番号１−２１の各グリーンシー
トと、接合用の低温焼成磁器のグリーンシートとについ
て、それぞれ、室温−８００℃の間の焼成収縮率を熱膨
張計で測定し、焼成収縮率の差の最大値を測定した。ま
た、実験番号１−２１の各グリーンシートと、接合用の
低温焼成磁器のグリーンシートとを積層し、８５０−９
３０℃で焼成することによって、各積層焼結体を得、各
積層焼結体について、反りと、各層の界面におるけクラ
ックや剥離の有無を検出した。これらの結果を表２に示
す。

【００２８】

【表２】

【００２９】このように、本発明の範囲内の低温焼成磁
器を使用すると、積層焼結体を製造する際に、反り、剥
離、クラックが生じない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｂ
ａＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂Ｏ₃ 系の低温焼成磁器におい
て、誘電率εｒが１０以下であり、品質係数Ｑが２５０
０以上である高強度の低温焼成磁器を提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｇ 4/12 ３５８ Ｃ０４Ｂ 35/16 Ｚ (72)発明者 馬場 英行 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G030 AA10 AA32 AA35 AA36 AA37 BA01 BA09 BA20 GA08 GA20 5E001 AB03 AD04 AE00 AE02 AE04 AH05 AH09 AJ02 5G303 AA05 AB05 AB15 BA11 CA03 CB01 CB02 CB03 CB30 CB38

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バリウム成分をＢａＯに換算して４０−
   ６５重量％、 珪素成分をＳｉＯ₂ に換算して２５−４６重量％、 アルミニウム成分をＡｌ₂ Ｏ₃ に換算して０．１−２０
   重量％、 ホウ素成分をＢ₂ Ｏ₃ に換算して０．３−１．５重量
   ％、および亜鉛成分をＺｎＯに換算して０．５−２０重
   量％含有しており、 誘電率εｒが１０以下であり、品質係数Ｑが２５００以
   上であることを特徴とする、低温焼成磁器。
2. 【請求項２】前記低温焼成磁器の出発原料として、Ｓｉ
   Ｏ₂ 、Ｂ₂ Ｏ₃ およびＺｎＯからなるガラスが使用され
   ていることを特徴とする、請求項１記載の低温焼成磁
   器。
3. 【請求項３】少なくとも一部が請求項１または２記載の
   低温焼成磁器からなることを特徴とする、電子部品。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の低温焼成磁器から
   なる低誘電率層と、この低誘電率層と接合されている他
   の誘電体層とを備えており、他の誘電体層が、誘電率ε
   ｒが１０−１５０の低温焼成磁器からなることを特徴と
   する、請求項３記載の電子部品。