JP2001253775A - 低誘電率磁器の製造方法、低誘電率磁器および電子部品 - Google Patents

低誘電率磁器の製造方法、低誘電率磁器および電子部品

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JP2001253775A
JP2001253775A JP2000066042A JP2000066042A JP2001253775A JP 2001253775 A JP2001253775 A JP 2001253775A JP 2000066042 A JP2000066042 A JP 2000066042A JP 2000066042 A JP2000066042 A JP 2000066042A JP 2001253775 A JP2001253775 A JP 2001253775A
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JP
Japan
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dielectric constant
sio
powder
phase
low
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JP2000066042A
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English (en)
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Takeshi Obuchi
武志 大渕
Hideyuki Baba
英行 馬場
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】SiO2 系の誘電率が10以下の低誘電率磁器
を製造するのに際して、低誘電率磁器のQ値を向上さ
せ、あるいは、所望のQ値を得るのに必要な仮焼温度を
下げる。 【解決手段】SiO2 粉末を含む出発原料を仮焼して仮
焼体を得、この仮焼体を粉砕し、焼結することによっ
て、SiO2 系の誘電率が10以下の低誘電率磁器を製
造するのに際して、SiO2 粉末の50%平均粒子径が
3.0μm以下(好ましくは2.0μm以下)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、低誘電率磁器の製
造方法およびこれによって得られた低誘電率磁器に関す
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】こうした複合電子部品においては、SiO
2 系の誘電率が10以下の低誘電率磁器が使用されてい
る。低誘電率磁器を製造する際には、SiO2 粉末を含
む出発原料を仮焼して仮焼体を得、この仮焼体を粉砕
し、適宜ガラス粉末を添加した後に有機バインダー類、
有機溶剤と共に混合し、ドクターブレードによってグリ
ーンシートを成形し、このグリーンシートを積層し、焼
結している。この仮焼工程においては、仮焼温度をでき
るだけ下げることが望ましい。なぜなら、仮焼温度を下
げることによって、仮焼体の硬度が下がり、仮焼体の粉
砕が容易になるからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiO2 系の
誘電率が10以下の低誘電率磁器において、仮焼温度を
1000℃以下、更には950℃以下といった低温に下
げると、焼結体の誘電特性、特にQ値に対して寄与しな
い不要な結晶相が析出する傾向があり、これによって焼
結体のQ値が低下する傾向があった。例えば、SiO2
−BaO−Al23 の組成系の低誘電率磁器において
は、Ba2Si410またはBaSi25 相、BaC
rO4 相が好ましく、特にBa2 Si410またはBa
Si25 相がQ値向上に寄与する。一方、Ba2 Si
4 10またはBaSi25 相に対する異相であるBa
4 Si616相およびBa5Si821相が析出する
と、Q値がその分低下するので、これらの析出を抑制す
る必要がある。
【0006】ところが、仮焼温度を低下させると、Ba
4 Si616相およびBa5 Si821相が優先的に析
出する傾向があった。例えば、910−950℃といっ
た低温度域では、珪素が少ないBa4 Si616相およ
びBa5 Si8 21相が優先する傾向があり、1000
℃まで温度が上昇すると、珪素の割合が多い目的のBa
2 Si410またはBaSi25 相が生成する傾向が
あった。このため、仮焼温度の低下には限界があった。
【0007】本発明の課題は、SiO2 粉末を含む出発
原料を仮焼して仮焼体を得、この仮焼体を造粒し、焼結
することによって、SiO2 系の誘電率が10以下の低
誘電率磁器を製造するのに際して、低誘電率磁器のQ値
を向上させることである。
【0008】また、本発明の課題は、低温度域で仮焼し
た場合にも高いQ値が得られるようにすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、SiO2 粉末
を含む出発原料を仮焼して仮焼体を得、この仮焼体を造
粒し、焼結することによって、SiO2 系の誘電率が1
0以下の低誘電率磁器を製造するのに際して、SiO2
粉末の50%平均粒子径が3.0μm以下とすることを
特徴とする。
【0010】また、本発明は、この製造方法によって得
られた低誘電率磁器に係るものである。
【0011】本発明者は、50%平均粒子径が3.0μ
m以下のSiO2 粉末を使用することで、仮焼体におけ
る不要な結晶相、例えばBa4 Si616相およびBa
5 Si821相の生成を抑制することができ、これによ
って焼結体のQ値を向上させ得ることを発見した。
【0012】特に、仮焼温度を低温にしても、不要な結
晶相が生成しにくくなった点が注目される。即ち、従来
は、低温度域では、珪素が少ないBa4 Si6 16相お
よびBa5 Si821相が優先する傾向があり、100
0℃まで温度が上昇すると、珪素の割合が多い目的のB
2 Si410またはBaSi25 相が生成する傾向
があった。ところが、本発明では、低温領域において珪
素の割合が多い目的のBa2 Si410またはBaSi
25 相が生成し、かつ珪素が少ないBa4 Si616
相およびBa5 Si821相が生成しにくかった。
【0013】本発明において、SiO2 粉末の全体が結
晶質であってよい。しかし、一部または全部が非晶質の
SiO2 粉末を使用すると、焼結体のQ値が一層向上す
るし、また仮焼温度を一層低減することが可能である。
【0014】本発明の低誘電率磁器の組成系は限定され
ないが、BaO−Al23 −SiO2 系の他、MgO
−Al23 −SiO2 系、CaO−Al23−Si
2 系が好ましい。
【0015】BaO−Al23 −SiO2 系において
は、特に下記の組成が好ましい。 BaO:35−70重量%(好ましくは40−65重量
%) SiO2 :25−46重量%(好ましくは30−40重
量%) Al23 :0.1−20重量%(好ましくは2−15
重量%)
【0016】これにはZnO、Cr23 を下記の割合
で含有させることができる。 ZnO:0.5−20重量%(好ましくは1.0−15
重量%) Cr23 :0.1−3.5重量%(好ましくは0.5
−2.5重量%)
【0017】この他、下記の金属酸化物成分を、合計で
0.1−30重量%(好ましくは20重量%以下)含有
させることができる。 MnO、Al23 、SrO、TiO2 、Y23 、Z
rO2 、La23 、Nd23 、Ce23 、Sm2
3 、Gd23 、Bi23
【0018】また、ZnO−SiO2 −B23 系のガ
ラス成分を、合計で0.1−10重量%添加することが
できる。
【0019】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、誘電体カップラー、誘電体複合
モジュール等がある。
【0020】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 、B23 およびZnOからなるガラス
粉末とを使用して、グリーンシートを作製し、グリーン
シートを850−920℃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。例えば、銀の材料としては、硝酸
銀、銀金属、酸化銀を好適に使用できる。
【0021】仮焼体の結晶相は、主としてBa2 Si4
10またはBaSi2 5 相、BaCrO4 相およびS
iO2 相からなることが好ましい。特に好ましくは、仮
焼体の結晶相が主としてBa2 Si410またはBaS
25 相およびBaCrO4 相からなる。この際、B
4 Si616相およびBa5 Si821相は存在しな
いか、あるいは存在する場合にも反射ピーク強度が小さ
いことが好ましい。
【0022】出発原料の仮焼温度は限定されないが、仮
焼体の硬度を下げるためには1000℃以下が好まし
く、975℃以下が更に好ましく、950℃以下が一層
好ましい。仮焼温度の下限は特にないが、Q値を向上さ
せるという観点からは900℃以上が好ましく、910
℃以上が更に好ましい。
【0023】Q値の向上と仮焼温度の低下という観点か
らは、SiO2 粉末の50%平均粒子径を2.0μm以
下とすることが好ましい。この平均粒子径の下限は特に
ないが、粉末の取り扱い易さという観点からは0.1μ
m以上とすることが好ましい。
【0024】
【実施例】(実験1)炭酸バリウム、アルミナ、酸化珪
素、酸化亜鉛、酸化クロムをそれぞれ秤量し、湿式混合
することによって、混合粉末を得、混合粉末を、表1−
表4に示す各温度で仮焼し、仮焼体を得た。仮焼体を粉
砕し、粉末X線回折装置によって、仮焼体の結晶相と、
Ba2 Si410またはBaSi25 相の310面反
射ピーク強度とを測定し、測定結果を表1−表4に示し
た。また、仮焼体を粉砕し、仮焼粉末をボールミルに
て、所定粒度まで粉砕し、乾燥させ、セラミック粉末を
得た。
【0025】酸化亜鉛、酸化ホウ素、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。
【0026】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、乾燥し、得られた粉体を金型プレスにて所定の形状
に成形し、所定温度にて焼成し、加工した。3GHzで
のQ値を測定し、表1−表4に示した。
【0027】SiO2 粉末としては、全部が非晶質の場
合と、一部が非晶質の場合とが、全部が結晶質の場合と
がある。また、前記平均粒子径は0.1−4.0μmの
間で種々変更した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】番号1−6においては、非晶質のSiO2
粉末を使用した。前記平均粒子径が2.0μm以下であ
ると、1000℃以下の温度域ではいずれも仮焼体に不
要な結晶相が生成しておらず、焼結体のQ値も高い。前
記平均粒子径が3.0μmでも同様の効果は得られる
が、仮焼温度が925℃ではBa4 Si6 16相が若干
析出した。前記平均粒子径が4.0μmであると、仮焼
温度を1000℃まで上げないと不要な結晶相が析出す
るし、また全体にQ値が本発明内の番号1−5よりも低
い。
【0033】番号7−12においては、非晶質と結晶質
とが混在したSiO2 粉末を使用した。前記平均粒子径
が2.0μm以下であると、1000℃以下の温度域で
はいずれも仮焼体に不要な結晶相が生成しておらず、焼
結体のQ値も高い。前記平均粒子径が3.0μmでも同
様の効果は得られるが、仮焼温度が925℃ではBa4
Si616相が若干析出した。前記平均粒子径が4.0
μmであると、仮焼温度を1000℃まで上げないと不
要な結晶相が析出するし、また全体にQ値が本発明内の
番号7−11よりも低い。
【0034】番号13−18においては、結晶質のSi
2 粉末を使用した。前記平均粒子径が0.3μm以下
であると、1000℃以下の温度域ではいずれも仮焼体
に不要な結晶相が生成しておらず、焼結体のQ値も高
い。前記平均粒子径が2.0μm以下でも同様の効果は
得られるが、仮焼温度が925℃ではSiO 2 相が若干
析出した。前記平均粒子径が3.0μmであると、仮焼
温度が925℃、950℃では不要な結晶相が析出す
る。前記平均粒子径が4.0μmでは、各仮焼温度にお
いて不要な結晶相が析出するし、Q値も全体に低い。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、S
iO2 粉末を含む出発原料を仮焼して仮焼体を得、この
仮焼体を粉砕し、焼結することによって、SiO 2 系の
誘電率が10以下の低誘電率磁器を製造するのに際し
て、低誘電率磁器のQ値を向上させることができ、ある
いは、所望のQ値を得るのに必要な仮焼温度を下げるこ
とができる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4G030 AA10 AA22 AA32 AA36 AA37 BA01 BA12 GA08 GA09 GA11 5E001 AE00 AE02 AH09 AJ02 5G303 AA10 AB06 AB08 BA09 BA12 CA01 CB01 CB03 CB10 CB30 DA04 DA05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SiO2 粉末を含む出発原料を仮焼して仮
    焼体を得、この仮焼体を粉砕し、焼結することによっ
    て、SiO2 系の誘電率が10以下の低誘電率磁器を製
    造するのに際して、前記SiO2 粉末の50%平均粒子
    径を3.0μm以下とすることを特徴とする、低誘電率
    磁器の製造方法。
  2. 【請求項2】前記SiO2 粉末が非晶質SiO2 粉末と
    結晶質SiO2 粉末との混合物であることを特徴とす
    る、請求項1記載の低誘電率磁器の製造方法。
  3. 【請求項3】前記SiO2 粉末が非晶質SiO2 粉末か
    らなることを特徴とする、請求項1記載の低誘電率磁器
    の製造方法。
  4. 【請求項4】前記出発原料が、バリウムをBaOに換算
    して35−70重量%、珪素をSiO2 に換算して25
    −46重量%、およびアルミニウムをAl23に換算
    して0.1−20重量%含有することを特徴とする、請
    求項1−3のいずれか一つの請求項に記載の低誘電率磁
    器の製造方法。
  5. 【請求項5】前記仮焼体の結晶相が主としてBa2 Si
    410またはBaSi25 相、BaCrO4 相および
    SiO2 相からなることを特徴とする、請求項4記載の
    低誘電率磁器の製造方法。
  6. 【請求項6】前記仮焼体の結晶相が主としてBa2 Si
    410またはBaSi25 相およびBaCrO4 相か
    らなることを特徴とする、請求項4記載の低誘電率磁器
    の製造方法。
  7. 【請求項7】前記出発原料が、他の金属酸化物成分を
    0.1−30重量%含有していることを特徴とする、請
    求項4記載の低誘電率磁器の製造方法。
  8. 【請求項8】前記出発原料を1000℃以下の温度で仮
    焼することを特徴とする、請求項1−7のいずれか一つ
    の請求項に記載の低誘電率磁器の製造方法。
  9. 【請求項9】請求項1−8のいずれか一つの請求項に記
    載の製造方法によって得られたことを特徴とする、低誘
    電率磁器。
  10. 【請求項10】請求項9記載の低誘電率磁器を基材とす
    る電子部品。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010079696A1 (ja) * 2009-01-07 2010-07-15 株式会社村田製作所 低温焼結セラミック材料およびセラミック基板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010079696A1 (ja) * 2009-01-07 2010-07-15 株式会社村田製作所 低温焼結セラミック材料およびセラミック基板
US8383533B2 (en) 2009-01-07 2013-02-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-temperature sintering ceramic material and ceramic substrate

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