JP2002104870A - 誘電体磁器および積層体 - Google Patents
誘電体磁器および積層体Info
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- JP2002104870A JP2002104870A JP2000296945A JP2000296945A JP2002104870A JP 2002104870 A JP2002104870 A JP 2002104870A JP 2000296945 A JP2000296945 A JP 2000296945A JP 2000296945 A JP2000296945 A JP 2000296945A JP 2002104870 A JP2002104870 A JP 2002104870A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】収縮開始温度をＡｇやＣｕ導体層に近づけるこ
とができ、ＡｇやＣｕを主成分とする導体層と同時焼成
が可能な低誘電率の誘電体磁器および積層体を提供す
る。 【解決手段】Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉによるモル比による組成
式を （１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3 と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．８を満足する主成分
と、該主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換
算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重
量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、Ｍｇ以
外のアルカリ土類金属を酸化物換算で１〜５重量部含有
する誘電体磁器を、誘電体層を複数積層してなる誘電体
基板の内部および／または表面に、Ａｇおよび／または
Ｃｕを主成分とする導体層を被着形成してなる積層体に
おける前記誘電体層のうち少なくとも一層を上記の誘電
体磁器から構成する。
とができ、ＡｇやＣｕを主成分とする導体層と同時焼成
が可能な低誘電率の誘電体磁器および積層体を提供す
る。 【解決手段】Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉによるモル比による組成
式を （１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3 と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．８を満足する主成分
と、該主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換
算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重
量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、Ｍｇ以
外のアルカリ土類金属を酸化物換算で１〜５重量部含有
する誘電体磁器を、誘電体層を複数積層してなる誘電体
基板の内部および／または表面に、Ａｇおよび／または
Ｃｕを主成分とする導体層を被着形成してなる積層体に
おける前記誘電体層のうち少なくとも一層を上記の誘電
体磁器から構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高周波領域において、高いＱ値を有する誘電体磁
器に関するものであり、例えば、マイクロ波やミリ波な
どの高周波領域において使用される種々の共振器用磁器
やＭＩＣ用誘電体基板、誘電体導波路や積層型セラミッ
クコンデンサ等に用いることができる誘電体磁器および
積層体に関するものである。
波等の高周波領域において、高いＱ値を有する誘電体磁
器に関するものであり、例えば、マイクロ波やミリ波な
どの高周波領域において使用される種々の共振器用磁器
やＭＩＣ用誘電体基板、誘電体導波路や積層型セラミッ
クコンデンサ等に用いることができる誘電体磁器および
積層体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、誘電体磁器は、マイクロ波やミリ波
等の高周波領域において、誘電体共振器、ＭＩＣ用誘電
体基板や導波路等に広く利用されている。そして、近年
においては、携帯電話をはじめとする移動体通信等の発
達および普及に伴い、電子回路基板や電子部品の材料と
して誘電体セラミックスの需要が増大しつつある。
等の高周波領域において、誘電体共振器、ＭＩＣ用誘電
体基板や導波路等に広く利用されている。そして、近年
においては、携帯電話をはじめとする移動体通信等の発
達および普及に伴い、電子回路基板や電子部品の材料と
して誘電体セラミックスの需要が増大しつつある。
【０００３】電子回路基板や電子部品において、誘電体
セラミックスと内部導体を同時焼成するに際しては、従
来の誘電体セラミックスの焼成温度が１１００℃以上と
いう高温であったため、導体材料としては、比較的高融
点であるＰｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ等が使用されていた。こ
れら高融点の導体材料は導通抵抗が大きいため、従来の
電子回路基板において、共振回路やインダクタンスのＱ
値が小さくなってしまい、導体線路の伝送損失が大きく
なる等の問題があった。
セラミックスと内部導体を同時焼成するに際しては、従
来の誘電体セラミックスの焼成温度が１１００℃以上と
いう高温であったため、導体材料としては、比較的高融
点であるＰｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ等が使用されていた。こ
れら高融点の導体材料は導通抵抗が大きいため、従来の
電子回路基板において、共振回路やインダクタンスのＱ
値が小さくなってしまい、導体線路の伝送損失が大きく
なる等の問題があった。
【０００４】そこで、係る問題点を解決すべく、導通抵
抗の小さいＡｇ、Ｃｕ等と同時焼成可能な低温焼成の誘
電体セラミックスが提案されている。例えば、本出願人
が先に出願した特開平８−２０８３３０号公報に開示さ
れた誘電体磁器組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ2と
Ｂ2Ｏ3、Ｌｉ2ＣＯ3からなるものであり、９００〜１０
５０℃の比較的低温でＡｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時に
焼成でき、誘電体磁器の比誘電率εｒが１８以上、測定
周波数７ＧＨｚでのＱ値が２０００以上の優れた特性を
有し、高周波電子部品の小型化と高性能化を実現できる
ものであった。
抗の小さいＡｇ、Ｃｕ等と同時焼成可能な低温焼成の誘
電体セラミックスが提案されている。例えば、本出願人
が先に出願した特開平８−２０８３３０号公報に開示さ
れた誘電体磁器組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ2と
Ｂ2Ｏ3、Ｌｉ2ＣＯ3からなるものであり、９００〜１０
５０℃の比較的低温でＡｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時に
焼成でき、誘電体磁器の比誘電率εｒが１８以上、測定
周波数７ＧＨｚでのＱ値が２０００以上の優れた特性を
有し、高周波電子部品の小型化と高性能化を実現できる
ものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平８
−２０８３３０号公報に開示された誘電体磁器組成物
は、焼結温度がまだ高く、さらに焼結における収縮開始
温度が８４５〜９６０℃と高温であるため、導体材料と
の収縮挙動のマッチングが悪く、焼成された基板や電子
部品が反る、歪む等の問題があった。
−２０８３３０号公報に開示された誘電体磁器組成物
は、焼結温度がまだ高く、さらに焼結における収縮開始
温度が８４５〜９６０℃と高温であるため、導体材料と
の収縮挙動のマッチングが悪く、焼成された基板や電子
部品が反る、歪む等の問題があった。
【０００６】即ち、導体としては、Ａｇおよび／または
Ｃｕを主成分とするもの、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、あるい
はＡｇ、Ｃｕに対してガラス成分やセラミック成分、Ｐ
ｔ、Ｐｄ等の金属を添加したものがあるが、これらの導
体は、焼成時における収縮開始温度が高くとも６５０℃
程度であるため、上記誘電体磁器組成物の収縮開始温度
との差が大きく、これにより、基板等が変形する等の問
題があった。
Ｃｕを主成分とするもの、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、あるい
はＡｇ、Ｃｕに対してガラス成分やセラミック成分、Ｐ
ｔ、Ｐｄ等の金属を添加したものがあるが、これらの導
体は、焼成時における収縮開始温度が高くとも６５０℃
程度であるため、上記誘電体磁器組成物の収縮開始温度
との差が大きく、これにより、基板等が変形する等の問
題があった。
【０００７】また、上記公報に開示された誘電体磁器組
成物では、比誘電率εｒが１８以上と高いため、この誘
電体磁器組成物を用いて高周波用のモジュール基板を作
製すると、例えば、容量を必要としない配線間、線路
間、配線と線路間等に浮遊容量（寄生容量）が発生し、
高周波特性が劣化したり、回路上の制約が生じるという
問題があった。
成物では、比誘電率εｒが１８以上と高いため、この誘
電体磁器組成物を用いて高周波用のモジュール基板を作
製すると、例えば、容量を必要としない配線間、線路
間、配線と線路間等に浮遊容量（寄生容量）が発生し、
高周波特性が劣化したり、回路上の制約が生じるという
問題があった。
【０００８】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
焼成温度を従来よりもさらに低下させることができ、収
縮開始温度を低くして、導体層の収縮開始温度に近づけ
ることができ、ＡｇやＣｕを主成分とする導体と同時焼
成した場合でも反りや歪みを抑制できるとともに、比誘
電率が低く、誘電損失の小さい誘電体磁器および積層体
を提供することを目的とする。
焼成温度を従来よりもさらに低下させることができ、収
縮開始温度を低くして、導体層の収縮開始温度に近づけ
ることができ、ＡｇやＣｕを主成分とする導体と同時焼
成した場合でも反りや歪みを抑制できるとともに、比誘
電率が低く、誘電損失の小さい誘電体磁器および積層体
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の誘電体磁器は、
Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉのモル比による組成式を （１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3 と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．８を満足する主成分
と、該主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換
算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重
量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、Ｓｉを
ＳｉＯ2換算で０〜３０重量部、Ｍｇ以外のアルカリ土
類金属を酸化物換算で１〜５重量部含有することを特徴
とするものである。
Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉのモル比による組成式を （１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3 と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．８を満足する主成分
と、該主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換
算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重
量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、Ｓｉを
ＳｉＯ2換算で０〜３０重量部、Ｍｇ以外のアルカリ土
類金属を酸化物換算で１〜５重量部含有することを特徴
とするものである。
【００１０】本発明によれば、上記のような組成物によ
り、比誘電率が４．９〜１５で、測定周波数１４ＧＨｚ
でのＱ値が１０００以上であり、かつ、焼成温度を８７
０〜９２０℃、収縮開始温度を７６０〜８６０℃とする
ことが可能となる。従って、基板や電子部品において、
Ａｇ、Ｃｕを主成分とする導体層と同時焼成した場合で
も反りや歪み等の発生を抑制することができる。
り、比誘電率が４．９〜１５で、測定周波数１４ＧＨｚ
でのＱ値が１０００以上であり、かつ、焼成温度を８７
０〜９２０℃、収縮開始温度を７６０〜８６０℃とする
ことが可能となる。従って、基板や電子部品において、
Ａｇ、Ｃｕを主成分とする導体層と同時焼成した場合で
も反りや歪み等の発生を抑制することができる。
【００１１】また、主成分１００重量部に対して、さら
にＭｎをＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含有すること
が望ましい。これにより、誘電体磁器の焼結性をさらに
向上できる。
にＭｎをＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含有すること
が望ましい。これにより、誘電体磁器の焼結性をさらに
向上できる。
【００１２】また、本発明の積層体は、誘電体層を複数
積層してなる誘電体基板の内部および／または表面に、
Ａｇおよび／またはＣｕを主成分とする導体層を有する
積層体であって、前記誘電体層のうち少なくとも一層が
上記誘電体磁器からなるものである。
積層してなる誘電体基板の内部および／または表面に、
Ａｇおよび／またはＣｕを主成分とする導体層を有する
積層体であって、前記誘電体層のうち少なくとも一層が
上記誘電体磁器からなるものである。
【００１３】このような構成を採用することにより、内
部導体としてＡｇおよび／またはＣｕを主成分とする導
体を使用しても積層体の変形がなく、高い高周波特性を
有するとともに、低温焼成ができ、さらに、誘電体層が
低誘電率であるため、容量を必要としない配線間、線路
間、配線と線路間等における浮遊容量の発生を抑制でき
る。
部導体としてＡｇおよび／またはＣｕを主成分とする導
体を使用しても積層体の変形がなく、高い高周波特性を
有するとともに、低温焼成ができ、さらに、誘電体層が
低誘電率であるため、容量を必要としない配線間、線路
間、配線と線路間等における浮遊容量の発生を抑制でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の誘電体磁器は、フォルス
テライト結晶粒子、または該フォルステライト結晶粒子
と、金属元素として少なくともＭｇとＴｉを含有する複
合酸化物からなる結晶粒子とを含むとともに、粒界に、
元素としてＡｌ、Ｂ、Ｌｉおよびアルカリ土類金属が存
在するものである。
テライト結晶粒子、または該フォルステライト結晶粒子
と、金属元素として少なくともＭｇとＴｉを含有する複
合酸化物からなる結晶粒子とを含むとともに、粒界に、
元素としてＡｌ、Ｂ、Ｌｉおよびアルカリ土類金属が存
在するものである。
【００１５】本発明の誘電体磁器は、少なくともＭｇ、
Ｓｉ、あるいはＭｇ、ＳｉおよびＴｉを主成分の成分と
して含有するものであって、かかる元素のモル比による
組成式を（１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3と表
した時、ｘが、０≦ｘ≦０．８を満足する主成分と、該
主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換算で
０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重量
部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳ
ｉＯ2換算で０〜３０重量部、Ｍｇ以外のアルカリ土類
金属を酸化物換算で１〜５重量部含有するものである。
Ｓｉ、あるいはＭｇ、ＳｉおよびＴｉを主成分の成分と
して含有するものであって、かかる元素のモル比による
組成式を（１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3と表
した時、ｘが、０≦ｘ≦０．８を満足する主成分と、該
主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換算で
０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重量
部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳ
ｉＯ2換算で０〜３０重量部、Ｍｇ以外のアルカリ土類
金属を酸化物換算で１〜５重量部含有するものである。
【００１６】ここで、Ｍｇ2ＳｉＯ4とＭｇＴｉＯ3のモ
ル比ｘを、０≦ｘ≦０．８としたのは、ｘが０．８を越
える場合には、高誘電率のＭｇＴｉＯ3の割合が増加す
るため、比誘電率が大きくなるからである。とりわけ誘
電体磁器の比誘電率を小さくするという点からｘは０≦
ｘ≦０．５が好ましい。さらに、例えば、本発明の誘電
体層とＭｇＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3系の誘電体層との積層
体を作製する場合には、焼成収縮挙動を近くするという
点からｘは０＜ｘ≦０．５が望ましい。
ル比ｘを、０≦ｘ≦０．８としたのは、ｘが０．８を越
える場合には、高誘電率のＭｇＴｉＯ3の割合が増加す
るため、比誘電率が大きくなるからである。とりわけ誘
電体磁器の比誘電率を小さくするという点からｘは０≦
ｘ≦０．５が好ましい。さらに、例えば、本発明の誘電
体層とＭｇＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3系の誘電体層との積層
体を作製する場合には、焼成収縮挙動を近くするという
点からｘは０＜ｘ≦０．５が望ましい。
【００１７】Ａｌ量を上記範囲に限定したのは、Ａｌ2
Ｏ3換算量が０．１重量部未満の場合にはＱ値の向上及
び耐水性の改善には効果が無く、逆に１２重量部を越え
る場合には、焼結性が低下すると共に、Ｑ値が低下する
からである。よって焼結性を維持し、高いＱ値と耐水性
を得るという観点からＡｌはＡｌ2Ｏ3換算で０．５〜５
重量部含有することが望ましい。
Ｏ3換算量が０．１重量部未満の場合にはＱ値の向上及
び耐水性の改善には効果が無く、逆に１２重量部を越え
る場合には、焼結性が低下すると共に、Ｑ値が低下する
からである。よって焼結性を維持し、高いＱ値と耐水性
を得るという観点からＡｌはＡｌ2Ｏ3換算で０．５〜５
重量部含有することが望ましい。
【００１８】また、Ｂ量を上記範囲に限定したのは、Ｂ
2Ｏ3換算量が３重量部未満の場合には１１００℃でも焼
結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同時焼成
ができなくなり、逆に２０重量部を越える場合には、焼
結体中のガラス相の割合が増加して、Ｑ値が低下するか
らである。よって、焼結性を維持し、高いＱ値を得ると
いう観点からＢはＢ2Ｏ3換算で５〜１５重量部含有する
ことが望ましい。硼素含有化合物としては、金属硼素
（Ｂ）、Ｂ2Ｏ3、コレマイト、ＣａＢ2Ｏ4、ホウケイ酸
ガラス、ホウケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸アルカ
リ土類ガラス等がある。
2Ｏ3換算量が３重量部未満の場合には１１００℃でも焼
結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同時焼成
ができなくなり、逆に２０重量部を越える場合には、焼
結体中のガラス相の割合が増加して、Ｑ値が低下するか
らである。よって、焼結性を維持し、高いＱ値を得ると
いう観点からＢはＢ2Ｏ3換算で５〜１５重量部含有する
ことが望ましい。硼素含有化合物としては、金属硼素
（Ｂ）、Ｂ2Ｏ3、コレマイト、ＣａＢ2Ｏ4、ホウケイ酸
ガラス、ホウケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸アルカ
リ土類ガラス等がある。
【００１９】また、Ｌｉ量を上記範囲に限定したのは、
Ｌｉ2ＣＯ3換算量が１重量部未満の場合には１１００℃
でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同
時焼成ができなくなり、逆に１０重量部を越える場合に
は、Ｑ値が低下するからである。焼結性と誘電体磁器の
Ｑ値の観点からＬｉのＬｉ2ＣＯ3換算量は４〜９重量部
が望ましい。
Ｌｉ2ＣＯ3換算量が１重量部未満の場合には１１００℃
でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同
時焼成ができなくなり、逆に１０重量部を越える場合に
は、Ｑ値が低下するからである。焼結性と誘電体磁器の
Ｑ値の観点からＬｉのＬｉ2ＣＯ3換算量は４〜９重量部
が望ましい。
【００２０】また、主成分１００重量部に対して、Ｍｇ
以外のアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）の少なく
とも一種を酸化物換算で１〜５重量部含有したのは、こ
れらが酸化物換算で１重量部未満の場合には、誘電体磁
器の焼結過程における収縮開始温度が約８７０℃と高
く、添加効果が得られない。一方、５重量部を越える
と、誘電体磁器のＱ値が低下する。とりわけ誘電体磁器
の焼結性とＱ値の観点からはアルカリ土類金属は酸化物
（ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ）換算で合計１．５〜３．５
重量部含有することが好ましい。アルカリ土類金属はＢ
ａ、Ｃａが高Ｑ値となるという点から望ましい。
以外のアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）の少なく
とも一種を酸化物換算で１〜５重量部含有したのは、こ
れらが酸化物換算で１重量部未満の場合には、誘電体磁
器の焼結過程における収縮開始温度が約８７０℃と高
く、添加効果が得られない。一方、５重量部を越える
と、誘電体磁器のＱ値が低下する。とりわけ誘電体磁器
の焼結性とＱ値の観点からはアルカリ土類金属は酸化物
（ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ）換算で合計１．５〜３．５
重量部含有することが好ましい。アルカリ土類金属はＢ
ａ、Ｃａが高Ｑ値となるという点から望ましい。
【００２１】またさらにＳｉを上記範囲に限定したの
は、ＳｉＯ2換算量が３０重量部を越えると、ガラス相
の割合が減少してＱ値が低下するからである。誘電体磁
器のＱ値の観点からは、ＳｉのＳｉＯ2換算量は１０重
量部以下含有することが望ましい。
は、ＳｉＯ2換算量が３０重量部を越えると、ガラス相
の割合が減少してＱ値が低下するからである。誘電体磁
器のＱ値の観点からは、ＳｉのＳｉＯ2換算量は１０重
量部以下含有することが望ましい。
【００２２】さらに、本発明の誘電体磁器では、焼結性
を改善する点から、主成分１００重量部に対して、さら
にＭｎをＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含有すること
が望ましい。ＭｎをＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含
有せしめたのは、０．１重量部よりも少ない場合にはそ
の添加効果が小さく、さらに５重量部よりも多い場合に
は誘電特性が悪化するからである。ＭｎはＭｎＯ2換算
で１．２〜１．８重量部含有することが望ましい。
を改善する点から、主成分１００重量部に対して、さら
にＭｎをＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含有すること
が望ましい。ＭｎをＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含
有せしめたのは、０．１重量部よりも少ない場合にはそ
の添加効果が小さく、さらに５重量部よりも多い場合に
は誘電特性が悪化するからである。ＭｎはＭｎＯ2換算
で１．２〜１．８重量部含有することが望ましい。
【００２３】本発明の誘電体磁器は、原料粉末として、
例えば、Ｍｇ2ＳｉＯ4粉末と、ＭｇＴｉＯ3粉末と、Ａ
ｌ2Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉末、ＳｉＯ2粉
末、アルカリ土類酸化物粉末（ＣａＯ，ＳｒＯ，Ｂａ
Ｏ）を準備し、これらを上記した組成比となるように秤
量し、ＺｒＯ2ボールにより粉砕混合し、この混合粉末
を６５０〜８５０℃で仮焼した後、再度ＺｒＯ2ボール
により粉砕粒径が２．５μｍ以下になるまで粉砕、混合
する。
例えば、Ｍｇ2ＳｉＯ4粉末と、ＭｇＴｉＯ3粉末と、Ａ
ｌ2Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉末、ＳｉＯ2粉
末、アルカリ土類酸化物粉末（ＣａＯ，ＳｒＯ，Ｂａ
Ｏ）を準備し、これらを上記した組成比となるように秤
量し、ＺｒＯ2ボールにより粉砕混合し、この混合粉末
を６５０〜８５０℃で仮焼した後、再度ＺｒＯ2ボール
により粉砕粒径が２．５μｍ以下になるまで粉砕、混合
する。
【００２４】この仮焼粉末をプレス成形やドクターブレ
ード法等の公知の方法により所定形状に成形し、大気
中、酸素雰囲気中または窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気
において８７０〜９２０℃で０．５〜２時間焼成するこ
とにより得られる。原料粉末は、焼成により酸化物を生
成する水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の金属塩を用いても
良い。本発明の誘電体磁器中には、不可避不純物とし
て、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｓｎ等が含まれることもある。
ード法等の公知の方法により所定形状に成形し、大気
中、酸素雰囲気中または窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気
において８７０〜９２０℃で０．５〜２時間焼成するこ
とにより得られる。原料粉末は、焼成により酸化物を生
成する水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の金属塩を用いても
良い。本発明の誘電体磁器中には、不可避不純物とし
て、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｓｎ等が含まれることもある。
【００２５】Ａｌ2Ｏ3とアルカリ土類金属は、ガラスフ
リットとして添加することが焼結性向上の点から望まし
い。例えば、Ａｌ2Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉
末、ＳｉＯ2粉末、アルカリ土類金属酸化物粉末を用い
てガラスフリットを作製して添加する。この際、Ａｌ2
Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉末、ＳｉＯ2粉末、
アルカリ土類酸化物粉末として添加される量は、上記ガ
ラスフリットで用いられた量を差し引いた量であること
は言うまでもない。
リットとして添加することが焼結性向上の点から望まし
い。例えば、Ａｌ2Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉
末、ＳｉＯ2粉末、アルカリ土類金属酸化物粉末を用い
てガラスフリットを作製して添加する。この際、Ａｌ2
Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉末、ＳｉＯ2粉末、
アルカリ土類酸化物粉末として添加される量は、上記ガ
ラスフリットで用いられた量を差し引いた量であること
は言うまでもない。
【００２６】本発明の誘電体磁器では、フォルステライ
ト結晶粒子を主結晶粒子とし、これに必要に応じて金属
元素として少なくともＭｇとＴｉを含有する複合酸化物
からなる結晶粒子、主には（Ｍｇ，Ｔｉ）2（ＢＯ3）Ｏ
が析出し、組成によってはＭｇＴｉＯ3が析出する場合
もある。
ト結晶粒子を主結晶粒子とし、これに必要に応じて金属
元素として少なくともＭｇとＴｉを含有する複合酸化物
からなる結晶粒子、主には（Ｍｇ，Ｔｉ）2（ＢＯ3）Ｏ
が析出し、組成によってはＭｇＴｉＯ3が析出する場合
もある。
【００２７】尚、アルカリ土類金属は、ＭｇＴｉＯ3の
Ａサイトに固溶したり、あるいはガラスとなって、焼結
性を向上させることになる。本発明の誘電体磁器では平
均結晶粒径が１〜５μｍのものである。
Ａサイトに固溶したり、あるいはガラスとなって、焼結
性を向上させることになる。本発明の誘電体磁器では平
均結晶粒径が１〜５μｍのものである。
【００２８】本発明の積層体は、誘電体層を複数積層し
てなる誘電基板の内部および／または表面に、Ａｇおよ
び／またはＣｕを主成分とする導体層を有する積層体で
あって、誘電体層のうち少なくとも一層が上記誘電体磁
器からなるものであり、例えば、本発明の低誘電率の誘
電体層と高誘電率のＭｇＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3系の誘電
体層との積層体を作製すると、高誘電率が要求されるコ
ンデンサ、フィルタ等を高誘電率のＭｇＴｉＯ3−Ｃａ
ＴｉＯ3系の誘電体層で形成し、配線間等の浮遊容量を
発生させたくない配線等については、本発明の低誘電率
の誘電体層で形成することができる。
てなる誘電基板の内部および／または表面に、Ａｇおよ
び／またはＣｕを主成分とする導体層を有する積層体で
あって、誘電体層のうち少なくとも一層が上記誘電体磁
器からなるものであり、例えば、本発明の低誘電率の誘
電体層と高誘電率のＭｇＴｉＯ3−ＣａＴｉＯ3系の誘電
体層との積層体を作製すると、高誘電率が要求されるコ
ンデンサ、フィルタ等を高誘電率のＭｇＴｉＯ3−Ｃａ
ＴｉＯ3系の誘電体層で形成し、配線間等の浮遊容量を
発生させたくない配線等については、本発明の低誘電率
の誘電体層で形成することができる。
【００２９】このような積層体では、内部導体としてＡ
ｇおよび／またはＣｕを主成分とする導体層を使用して
も積層体の変形がなく、高い高周波特性を有するととも
に、低温焼成ができ、さらに、誘電体層のうち少なくと
も一層が本発明の低誘電率の誘電体磁器からなるため、
この誘電体層を利用して電極、線路等を形成することに
より、容量を必要としない配線間、線路間、配線と線路
間等における浮遊容量の発生を抑制できる。
ｇおよび／またはＣｕを主成分とする導体層を使用して
も積層体の変形がなく、高い高周波特性を有するととも
に、低温焼成ができ、さらに、誘電体層のうち少なくと
も一層が本発明の低誘電率の誘電体磁器からなるため、
この誘電体層を利用して電極、線路等を形成することに
より、容量を必要としない配線間、線路間、配線と線路
間等における浮遊容量の発生を抑制できる。
【００３０】
【実施例】Ａｌ2Ｏ3粉末、Ｂ2Ｏ3粉末、Ｌｉ2ＣＯ3粉
末、ＳｉＯ2粉末、アルカリ土類酸化物（ＣａＯ，Ｓｒ
Ｏ，ＢａＯ）粉末、ＭｎＯ2粉末を表１に示すような組
成で添加し、これを用いて作製されたガラスフリット
と、原料として純度９９％以上のＭｇ2ＳｉＯ4、ＭｇＴ
ｉＯ3粉末を表１に示す割合となるように秤量し、純水
を媒体とし、ＺｒＯ2ボールを用いたボールミルにて２
０時間湿式混合した。
末、ＳｉＯ2粉末、アルカリ土類酸化物（ＣａＯ，Ｓｒ
Ｏ，ＢａＯ）粉末、ＭｎＯ2粉末を表１に示すような組
成で添加し、これを用いて作製されたガラスフリット
と、原料として純度９９％以上のＭｇ2ＳｉＯ4、ＭｇＴ
ｉＯ3粉末を表１に示す割合となるように秤量し、純水
を媒体とし、ＺｒＯ2ボールを用いたボールミルにて２
０時間湿式混合した。
【００３１】次に、この混合物を乾燥（脱水）し、８０
０℃で１時間仮焼した。この仮焼物を粉砕粒径が１．４
μｍ以下になるように粉砕し、誘電特性評価用の試料と
して直径０．０１ｍ、高さ０．００８ｍの円柱状に１０
０００ｔｏｎ／ｍ2の圧力でプレス成形し、これを表１
に示す温度で２時間焼成し、直径０．００８ｍ、高さ
０．００６ｍの円柱状の試料を得た。なお、各組成物に
ついて、ＴＭＡ分析における熱収縮曲線から、収縮がは
じまる時の温度（収縮開始温度）を測定した。
０℃で１時間仮焼した。この仮焼物を粉砕粒径が１．４
μｍ以下になるように粉砕し、誘電特性評価用の試料と
して直径０．０１ｍ、高さ０．００８ｍの円柱状に１０
０００ｔｏｎ／ｍ2の圧力でプレス成形し、これを表１
に示す温度で２時間焼成し、直径０．００８ｍ、高さ
０．００６ｍの円柱状の試料を得た。なお、各組成物に
ついて、ＴＭＡ分析における熱収縮曲線から、収縮がは
じまる時の温度（収縮開始温度）を測定した。
【００３２】尚、本発明者等は、Ｘ線回折測定およびＸ
線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により、本発明の
試料では主結晶粒子がフォルステライト結晶粒子であ
り、場合によって、（Ｍｇ，Ｔｉ）2（ＢＯ3）Ｏで表さ
れる結晶粒子が存在し、粒界に、元素としてＢ、アルカ
リ土類金属が存在することを確認した。
線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により、本発明の
試料では主結晶粒子がフォルステライト結晶粒子であ
り、場合によって、（Ｍｇ，Ｔｉ）2（ＢＯ3）Ｏで表さ
れる結晶粒子が存在し、粒界に、元素としてＢ、アルカ
リ土類金属が存在することを確認した。
【００３３】誘電特性の評価は、前記試料を用いて誘電
体円柱共振器法にて周波数１４ＧＨｚにおける比誘電率
とＱ値を測定した。
体円柱共振器法にて周波数１４ＧＨｚにおける比誘電率
とＱ値を測定した。
【００３４】
【表１】
【００３５】この表１から、本発明の誘電体磁器では、
モル比による組成式（１−ｘ）Ｍｇ 2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴ
ｉＯ3においてｘが、０≦ｘ≦０．８を満足し、Ａｌを
Ａｌ2Ｏ3換算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で
３〜２０重量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量
部、ＳｉをＳｉＯ2換算で０〜３０重量部、アルカリ土
類金属を酸化物換算で１〜５重量部含有する場合には、
比誘電率が４．９〜１５で、測定周波数１４ＧＨｚでの
Ｑ値が１０００以上であり、かつ、焼成温度を８７０〜
９２０℃、収縮開始温度を７６０〜８６０℃とできるこ
とが判る。これにより、基板や電子部品において、Ａ
ｇ、Ｃｕを主成分とする導体と同時焼成した場合でも反
りや歪み等の発生を抑制することができる。
モル比による組成式（１−ｘ）Ｍｇ 2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴ
ｉＯ3においてｘが、０≦ｘ≦０．８を満足し、Ａｌを
Ａｌ2Ｏ3換算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で
３〜２０重量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量
部、ＳｉをＳｉＯ2換算で０〜３０重量部、アルカリ土
類金属を酸化物換算で１〜５重量部含有する場合には、
比誘電率が４．９〜１５で、測定周波数１４ＧＨｚでの
Ｑ値が１０００以上であり、かつ、焼成温度を８７０〜
９２０℃、収縮開始温度を７６０〜８６０℃とできるこ
とが判る。これにより、基板や電子部品において、Ａ
ｇ、Ｃｕを主成分とする導体と同時焼成した場合でも反
りや歪み等の発生を抑制することができる。
【００３６】一方、Ｌｉを含有しない場合には、試料Ｎ
ｏ．７に示すように、焼成温度が１１５０℃、収縮開始
温度が９５０℃と高くなり、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする
導体と同時焼成できないことが判る。さらに、Ｍｇ以外
のアルカリ土類金属を含有しない場合には、試料Ｎｏ．
１１に示すように、焼成温度が８８０℃、収縮開始温度
が８７０℃と高くなることが判る。
ｏ．７に示すように、焼成温度が１１５０℃、収縮開始
温度が９５０℃と高くなり、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする
導体と同時焼成できないことが判る。さらに、Ｍｇ以外
のアルカリ土類金属を含有しない場合には、試料Ｎｏ．
１１に示すように、焼成温度が８８０℃、収縮開始温度
が８７０℃と高くなることが判る。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、フ
ォルステライト本来のＱ値をそれほど劣化させることな
く、９２０℃以下の低温焼成が可能となるとともに、フ
ォルステライト自体が低誘電率であるため、比誘電率を
１５以下にできる。
ォルステライト本来のＱ値をそれほど劣化させることな
く、９２０℃以下の低温焼成が可能となるとともに、フ
ォルステライト自体が低誘電率であるため、比誘電率を
１５以下にできる。
【００３８】特に、モル比による組成式を、（１−ｘ）
Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3と表した時、ｘが、０≦
ｘ≦０．８を満足する主成分と、該主成分１００重量部
に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換算で０．１〜１２重量部、
ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換
算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ2換算で０〜３０重
量部、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属を酸化物換算で１〜
５重量部含有する誘電体磁器では、比誘電率が４．９〜
１５で、測定周波数１４ＧＨｚでのＱ値が１０００以上
であり、かつ、焼成温度を８７０〜９２０℃、収縮開始
温度を７６０〜８６０℃とすることができ、基板や電子
部品において、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする導体と同時焼
成した場合でも反りや歪み等の発生を抑制することがで
きる。
Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3と表した時、ｘが、０≦
ｘ≦０．８を満足する主成分と、該主成分１００重量部
に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3換算で０．１〜１２重量部、
ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０重量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換
算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ2換算で０〜３０重
量部、Ｍｇ以外のアルカリ土類金属を酸化物換算で１〜
５重量部含有する誘電体磁器では、比誘電率が４．９〜
１５で、測定周波数１４ＧＨｚでのＱ値が１０００以上
であり、かつ、焼成温度を８７０〜９２０℃、収縮開始
温度を７６０〜８６０℃とすることができ、基板や電子
部品において、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする導体と同時焼
成した場合でも反りや歪み等の発生を抑制することがで
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） Ｈ０１Ｐ 7/10 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｑ Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ Ｃ０４Ｂ 35/04 Ａ Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA05 AA07 AA16 AA25 AA35 AA36 AA37 BA09 GA09 GA36 5E001 AB03 AC09 AE00 AE03 AE04 AH05 AH09 AJ01 AJ02 5E346 AA13 AA15 AA33 BB20 CC16 CC32 CC39 5G303 AA02 AA05 AA10 AB06 AB08 AB15 BA12 CA01 CB01 CB02 CB16 CB17 CB18 CB30 CB35 5J006 HC07
Claims (3)
- 【請求項１】Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉによるモル比による組成
式を （１−ｘ）Ｍｇ2ＳｉＯ4・ｘＭｇＴｉＯ3 と表した時、前記ｘが、０≦ｘ≦０．８を満足する主成
分と、該主成分１００重量部に対して、ＡｌをＡｌ2Ｏ3
換算で０．１〜１２重量部、ＢをＢ2Ｏ3換算で３〜２０
重量部、ＬｉをＬｉ2ＣＯ3換算で１〜１０重量部、Ｍｇ
以外のアルカリ土類金属を酸化物換算で１〜５重量部、
ＳｉをＳｉＯ2換算で０〜３０重量部含有することを特
徴とする誘電体磁器。 - 【請求項２】主成分１００重量部に対して、さらにＭｎ
をＭｎＯ2換算で０．１〜５重量部含有することを特徴
とする請求項１記載の誘電体磁器。 - 【請求項３】誘電体層を複数積層してなる誘電体基板の
内部および／または表面に、Ａｇおよび／またはＣｕを
主成分とする導体層を被着形成してなる積層体であっ
て、前記誘電体層のうち少なくとも一層が、請求項１ま
た請求項２のうちいずれかに記載の誘電体磁器からなる
ことを特徴とする積層体。
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|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000296945A patent/JP4535592B2/ja not_active Expired - Fee Related
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