JP2002173368A

JP2002173368A - 誘電体磁器組成物

Info

Publication number: JP2002173368A
Application number: JP2000331431A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ito; 淳一伊藤; Motohiko Sato; 元彦佐藤; Takashi Kasashima; 崇笠島; Atsushi Otsuka; 淳大塚; Kazue Obayashi; 和重大林
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】チタン酸バリウムを主成分とし、大気雰囲気
中１１５０℃以下、好ましくは１０５０℃以下で焼成可
能で、かつ、優れた誘電特性を有する誘電体磁器組成物
を提供すること。特には、共振周波数１ＭＨｚから１Ｇ
Ｈｚの幅広い帯域において変動の少ない優れた誘電率の
周波数特性を有する誘電体磁器組成物を提供すること。【構成】チタン酸バリウムに副成分として少なくとも
アルカリ金属成分を含み、好ましくは更にＮｂ成分、Ｚ
ｎ成分、Ｂｉ成分、Ｃｕ成分、Ｚｒ成分、Ｃｏ成分、Ｓ
ｉ成分、Ｂ成分のうち少なくとも１種を添加して、大気
中１１５０℃以下で焼成する。その誘電率εが１０００
以上になるように組成、焼成条件等を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波領域における誘
電率εが高く、かつ、大気中にて１１５０℃以下、好ま
しくは１０５０℃以下で低温焼成可能な誘電体磁器組成
物に関する。大気中にて１１５０℃以下で焼成可能なた
め、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ等のＡｇ系金属を電
極材料に用いて同時焼成によりＩＣパッケージ等の配線
基板や、コンデンサ、カプラ、ローパスフィルタ、パワ
ーアンプ基板等の積層型電子部品を形成できる。他の低
誘電率絶縁体磁器組成物と共に積層、一体化して、コン
デンサを内蔵したセラミックパッケージや電子部品を形
成するのに好適である。

【０００２】

【従来の技術】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）は、
優れた誘電特性を有するペロブスカイト型化合物であ
り、積層コンデンサ等の電子部品材料として用いられて
いる。ＢａサイトやＴｉサイトに第三成分をドーピング
して、誘電特性を調整することができる。

【０００３】チタン酸バリウムを主成分とする誘電体材
料は、１３００〜１５００℃の高温下で焼成されるた
め、電極材料には融点の高いＰｄやＰｔ等の高価な貴金
属が用いられてきた。そこで、製造コストを抑える目的
で、Ｎｉや銅等の比較的安価な卑金属を内部電極に用い
ることが可能な還元雰囲気焼成型の誘電体材料が検討さ
れている。しかし、大気焼成可能で安価な貴金属である
Ａｇを主体とするＡｇ系金属（Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐ
ｔ、Ａｇ等）が使用できる温度（１１５０℃以下、好ま
しくは１０５０℃以下）で焼成可能な誘電体材料がより
好ましい。そこで、低温焼成化と高誘電率化の両立を目
標とした誘電体材料の開発が種々検討されている。

【０００４】チタン酸バリウムに焼結を容易にしたり誘
電特性を改良する副成分を添加した誘電体材料が種々検
討されている。Ｃｕ系の共融混合物を添加した誘電体材
料が特開昭５４−５３３００号公報に開示されている。
ＭｇＯ、ＭｎＯを添加した誘電体材料が特開昭５７−７
１８６６号公報に開示されている。ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｃ
ｕＯを添加した誘電体材料が特開昭６１−２５１５６１
号公報に開示されている。ＺｎＯ、Ｍｎ₂Ｏ₃、ＣｕＯを
添加した誘電体材料が特開平１−１９２７６２号公報に
開示されている。所定のＢａ−Ｂ−Ｌｉ−Ｓｉ系ガラス
を添加した誘電体材料が特開平５−６７１０号公報、特
開平５−６７１１号公報に開示されている。ＳｉＯ₂、
Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃等を添加した誘電体材料が特開平４−
２１８２０７号公報、特開平４−２６４３０５号公報、
特開平４−２６４３０６号公報に開示されている。チタ
ン酸バリウムの相対的添加量を減らして鉛（Ｐｂ）成分
や希土類元素等を添加して１０００〜１０５０℃程度で
焼成可能な誘電体材料が特開昭５７−１７０４０５号公
報、特開昭６０−１２４３０６号公報、特開平２−４４
６０９号公報、特開平５−１２０９１５号公報に開示さ
れている。

【０００５】しかし、これらの焼成温度は１３５０℃以
下と比較的高温であるため、融点が１０００℃以下の安
価な貴金属であるＡｇを主成分とするＡｇ／Ｐｄ、Ａｇ
／Ｐｔ、Ａｇ等のＡｇ系金属との同時焼成がしにくい問
題がある。そこで、更なる低温焼成化を目標とした誘電
体材料の開発が種々検討されている。チタン酸バリウム
にフッ化リチウムを添加して１０００℃以下で焼成可能
な誘電体材料が特開昭５７−１６０９６３号公報に開示
されている。しかし、ハロゲン元素を含有するため、電
極材料であるＡｇのイオンマイグレーションを誘発する
おそれがある。

【０００６】以上のように、鉛（Ｐｂ）成分やハロゲン
元素を添加することなく、ペロブスカイト型のチタン酸
バリウムを用いて１１５０℃以下、好ましくは１０５０
℃以下で焼成可能な誘電体材料を得るのは困難である。
しかし、工業的に安定した原材料の供給を考慮すると、
できれば市販のペロブスカイト型のチタン酸バリウムを
用いて１１５０℃以下、好ましくは１０５０℃以下で焼
成可能な誘電体材料を得ることができるのが好ましい。
また、高周波用途の電子部品の絶縁体材料に適用する場
合、ＭＨｚ帯の低周波域からＧＨｚ帯（１ＧＨｚ＝１０
００ＭＨｚ）の高周波帯にかけて誘電率の変動が少ない
高周波特性に優れた誘電体磁器組成物とすることが好ま
しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ペロブスカ
イト型のチタン酸バリウムを用いて大気中１１５０℃以
下、好ましくは１０５０℃以下で焼成可能で、かつ、優
れた誘電特性を有する誘電体磁器組成物を提供すること
を目的とする。特には、周波数１ＭＨｚから１ＧＨｚ
（１０００ＭＨｚ）における誘電率の周波数に対する変
化率が少ない（±１５％以下）高周波特性に優れた誘電
体磁器組成物に関する。本発明の誘電体磁器組成物は、
Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ等のＡｇ系金属を電極材
料として同時焼成が可能な配線基板、電子部品等の用途
に好適なものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の誘電体磁器組成
物は、大気雰囲気中１１５０℃以下、好ましくは１０５
０℃以下で焼成してなる、鉛（Ｐｂ）成分やハロゲン元
素を実質的に含有しないチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
₃）を主成分とする誘電体磁器組成物であって、特にそ
の誘電率ε及び主成分の結晶相を規定した誘電体磁器組
成物を要旨とする。以下に、各構成要件及び発明全体が
奏する効果について説明する。

【０００９】まず、大気雰囲気中１１５０℃以下、好ま
しくは１０５０℃以下で焼成可能な誘電体磁器組成物で
あることが必要である。大気雰囲気中で焼成するのは、
チタン酸バリウムの誘電特性を低下させないためであ
る。１０００℃以下で焼成するのは、Ａｕ、Ａｕ／Ｐ
ｔ、Ａｕ／Ｐｄ等のＡｕ系金属や、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｔ、
Ａｇ／Ｐｄ等のＡｇ系金属といった低抵抗な電極材料と
の同時焼成を可能にするためである。Ａｇを用いる場合
は、９６０℃以下がよい。好ましくは９５０℃以下、特
には９００℃以下がよい。

【００１０】尚、本発明の誘電体磁器組成物に用いる電
極材料としては、１１５０℃以下、好ましくは１０５０
℃以下で低温焼成でき、かつ、電気信号の伝送損失の低
減を抑制するために、Ｐｔ添加量やＰｄ添加量が３０質
量％以下、好ましくは２０質量％以下のＡｇ／ＰｔやＡ
ｇ／Ｐｄを用いるのがよい。１０００℃以下で低温焼成
する場合には、特にはＡｇ、Ａｕを用いるのがよい。内
層の配線導体にはＡｇを用い、表層の配線導体にはＡｇ
／Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕを用いるのがよい。表層の耐
ハンダ性を確保しながら、電気信号の伝送損失の低減が
可能だからである。

【００１１】本発明の誘電体磁器組成物は、鉛（Ｐｂ）
成分やハロゲン元素を実質的に含有しないことが重要で
ある。鉛（Ｐｂ）成分としては、ＰｂＯ、Ｐｂ₃Ｏ₄ある
いはこれらを含むガラス成分等がある。近年の鉛規制に
鑑みて、鉛（Ｐｂ）成分は含有しないことが好ましい。
ハロゲン元素としては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等がある
が、このいずれも好ましくない。ハロゲン元素（例え
ば、Ｆ）が存在すると、湿度や印加電圧が加わった際
に、電極材料に用いたＡｇがイオンとしてイオンマイグ
レーション（移行）しやすくなって、絶縁信頼性を低下
させやすいからである。ここにいう「実質的に含有しな
い」とは、誘電体磁器組成物１００質量％に含まれる鉛
（Ｐｂ）成分やハロゲン元素の含有量が１質量％以下で
あることをいう。好ましくは０．５質量％以下、更には
０．２質量％以下がよい。ここにいう「実質的に含有し
ない」範囲であれば、鉛（Ｐｂ）成分やハロゲン元素を
含んでいてもよい。

【００１２】本発明の誘電体磁器組成物は、その主成分
がペロブスカイト型のチタン酸バリウムであることが重
要である。ここにいう「ペロブスカイト型のチタン酸バ
リウム」とは、ＢａとＴｉとＯのモル比率が略１：１：
３であるものをいう。「略１：１：３」としたのは、必
ずしも化学両論組成（１：１：３）の場合ばかりとはい
えないからである。例えば、Ｂａ／Ｔｉのモル比が１ち
ょうどでない場合（例：０．９５〜１．０５）である。
また、第三成分の添加により、Ｂａサイトの一部をＭ
ｇ、Ｓｒ、Ｃａ等で置換したり、Ｔｉサイトの一部をＮ
ｂ、Ｚｒ、Ｓｎ等で置換した場合もある。

【００１３】原料として用いるペロブスカイト型のチタ
ン酸バリウムには、Ｎｂ₂Ｏ₅を２質量％以下含むものを
用いるのがよい。更にＣｏＯやＮｉＯを０．１５質量％
以下含むものを用いるのがよい。また、ＺｎＯを０．５
質量％以下含むものを用いるのがよい。これらの成分が
少なくとも１種含まれているペロブスカイト型のチタン
酸バリウム原料粉末を用いるとよい。誘電特性の向上を
図ることができる。

【００１４】電極材料との同時焼成時に熱拡散した金属
の影響で誘電特性や同時焼結性が不安定になる問題を回
避するためにも、原料段階から主成分がペロブスカイト
型のチタン酸バリウムを用いるのがよい。Ａｇ等の電極
材料と同時焼成しても、安定した誘電特性や同時焼結性
が得られるからである。

【００１５】従来、鉛（Ｐｂ）成分やハロゲン元素を実
質的に含有しないチタン酸バリウムを８０質量％以上含
む誘電体磁器組成物において、１１５０℃以下（特には
１０５０℃以下）の焼成により周波数１ＭＨｚにおいて
誘電率ε１０００以上が得られる場合は知られていな
い。しかし、本発明のペロブスカイト型のチタン酸バリ
ウムを主結晶とする誘電体磁器組成物は、鉛（Ｐｂ）成
分やハロゲン元素を実質的に含有しないにもかかわら
ず、１１５０℃以下、好ましくは１０５０℃以下で焼成
した場合においても周波数１ＭＨｚにおいて１０００以
上の誘電率εを得ることができるものである。本発明の
誘電体磁器組成物の周波数１ＭＨｚにおける誘電率εと
しては、好ましくは１５００以上、より好ましくは２０
００以上、さらに好ましくは２５００以上、特には３０
００以上である。

【００１６】また、周波数１ＭＨｚにおける誘電率をε
_(1M)、周波数１ＧＨｚにおける誘電率をε_(1G)とした場
合において、以下の（式１）より得られる誘電率の周波
数に対する変化率Δεが±１５％以下の誘電体磁器組成
物とするのがよい。メガヘルツ帯からギガヘルツ帯の広
い帯域において誘電率εの周波数依存性が少ない材料と
することで、種々の帯域用途に適用可能な電子部品を作
製することができる。誘電率の周波数に対する変化率Δ
εとしては、好ましくは±１０％以下、より好ましくは
±８％以下、更に好ましくは±５％以下、特には±３％
以下である。

【００１７】

【数１】 Δε＝100×[ε_(1M)−ε_(1G)]／ε_(1M) （式１）

【００１８】本発明の誘電体磁器組成物は、特に副成分
としてアルカリ金属成分を含有する誘電体磁器組成物と
するとよい。鉛（Ｐｂ）成分やハロゲン元素を実質的に
含有しないペロブスカイト型のチタン酸バリウムを主成
分とする誘電体磁器組成物を大気雰囲気中１１５０℃以
下、好ましくは１０５０℃以下で焼成可能とし、かつ、
その誘電率εを１０００以上にするのには、アルカリ金
属成分の副成分の添加が効果的である。誘電体の誘電特
性を調整する目的で、更にアルカリ金属成分以外の副成
分を含んでもよい。

【００１９】副成分の添加形態としては、酸化物、炭酸
塩、有機金属、有機酸塩等の形態で添加する。酸化物、
炭酸塩、有機酸塩での添加が好ましい。特には、酸化
物、炭酸塩である。基本的には、大気雰囲気中の焼成に
より、酸化物になる形態で添加すればよい。ただし、焼
結助剤としての効果が得られれば、必ずしも酸化物であ
る必要はない。また、あらかじめＢ成分やＳｉ成分と共
にガラス化して、ガラス成分の一部として添加するのも
よい。また、副成分をゾルゲル法によりチタン酸バリウ
ム表面にコーティングしてもよい。

【００２０】副成分の好ましい組合わせとしては、アル
カリ金属成分を含有する組成系がよい。具体的には、ア
ルカリ金属成分系、Ｌｉ成分を必須とするアルカリ金属
成分系、アルカリ金属成分＋Ｎｂ成分系、アルカリ金属
成分＋Ｚｎ成分系、アルカリ金属成分＋Ｎｂ成分＋Ｚｎ
成分系である。アルカリ金属成分は、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａが
よい。特にはＬｉである。Ｌｉ成分を主体としてＫ、Ｎ
ａを複合添加するのもよい。

【００２１】副成分について最も好ましくは、アルカリ
金属成分を必須するとともに、更にＮｂ成分及びＺｎ成
分のうち少なくとも１種を含有するのがよい。特にはア
ルカリ金属成分がＬｉであるのがよい。低温下での焼成
が可能となるのみならず、優れた誘電率εの周波数特性
と低いｔａｎδを有する誘電体磁器組成物が得られる。

【００２２】本発明の誘電体磁器組成物は、副成分とし
て少なくともアルカリ金属を含み、更にＮｂ成分、アル
カリ土類金属成分、Ｂｉ成分、Ｚｎ成分、Ｃｕ成分、Ｚ
ｒ成分、Ｓｉ成分、Ｂ成分及びＣｏ成分のうち少なくと
も１種を含有する誘電体磁器組成物とするとよい。更に
Ｎｉ成分、Ｍｎ成分等の遷移金属成分を含んでいるとよ
い。

【００２３】これらの副成分を含有させることにより、
誘電体磁器組成物の低温焼成化及び誘電特性の更なる向
上を図ることができる。アルカリ土類金属成分として
は、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、Ｓｒ成分がよい。これらの成
分がチタン酸バリウムのＢａサイトの一部を置換するこ
とにより、誘電体磁器組成物の特性向上を促進するもの
と推察される。Ｂｉ成分、Ｚｎ成分、Ｃｕ成分、Ｚｒ成
分、Ｃｏ成分の添加によっても、誘電特性の向上を図る
ことができる。また、Ｓｉ成分、Ｂ成分の添加によって
更なる低温焼成化が可能になる。

【００２４】これらの副成分は、各成分を酸化物、炭酸
塩、有機金属、有機酸塩、ホウ化物、ケイ化物等の形態
で添加する。酸化物、炭酸塩、有機酸塩での添加が好ま
しい。特には、酸化物、炭酸塩である。基本的には、大
気雰囲気中の焼成により、酸化物になる形態で添加すれ
ばよい。ただし、焼結助剤としての効果が得られれば、
必ずしも酸化物である必要はない。また、あらかじめこ
れらの副成分をアルカリ金属成分と共にガラス化して、
ガラス成分の一部として添加するのもよい。また、副成
分をゾルゲル法によりチタン酸バリウム表面にコーティ
ングしてもよい。

【００２５】本発明の誘電体磁器組成物は、誘電体磁器
組成物に含まれる上記副成分の含有量を以下の所定範囲
に規定するとよい。誘電体磁器組成物に含まれるチタン
酸バリウムの含有量を１００質量％に対して、副成分を
酸化物換算にて１０質量％以下含有するとよい。酸化物
換算であるから、Ｓｉ成分はＳｉＯ₂、Ｂ成分はＢ
₂Ｏ ₃、アルカリ金属成分はＭ₂Ｏ（但し、Ｍはアルカリ
金属元素）、アルカリ土類金属成分はＲＯ（但し、Ｒは
アルカリ土類金属元素）、Ｎｂ成分はＮｂ₂Ｏ₅、Ｂｉ成
分はＢｉ₂Ｏ₃、Ｚｎ成分はＺｎＯ、Ｃｕ成分はＣｕＯ、
Ｚｒ成分はＺｒＯ₂、Ｃｏ成分はＣｏＯとして換算す
る。

【００２６】上記副成分の酸化物換算における含有量
は、含まれる各成分の合計量を示す。副成分の酸化物換
算における含有量の上限値を１０質量％以下に規定した
理由は、副成分の含有量が１０質量％を越えると、ｔａ
ｎδが増大するため好ましくないからである。この含有
量はより少ない方が、ｔａｎδの増大を最小限に抑える
ことができる。副成分の好ましい含有量としては、５質
量％以下、より好ましくは４質量％以下、更には３質量
％以下である。

【００２７】１ＭＨｚ帯から１ＧＨｚ（１０００ＭＨ
ｚ）帯にかけての誘電率の低下を効果的に防止するに
は、副成分の含有量の合計量を４質量％以下に抑えるの
がよい。好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質
量％以下、特には１．５質量％以下である。前述した
（式１）より得られる誘電率の周波数に対する変化率Δ
εが±１５％以下の誘電体が容易に得られる。

【００２８】以下に各副成分の好ましい含有量について
説明するが、最終的には、副成分の合計量が上記の好ま
しい範囲になるように、各成分の好ましい含有量の比率
を決定する。尚、請求項４の構成成分（ｄ）〜（ｇ）に
示す上限値を単純に合計すると２５質量％となるが、実
際の組み合わせとしては、構成成分（ｄ）〜（ｇ）の酸
化物換算における含有量の合計量が１０質量％以下（但
し、アルカリ金属成分は必須の構成成分であるため、０
質量％は除く。）になる範囲で組成を決定する。

【００２９】Ｓｉ成分を必須にする副成分については、
Ｓｉ成分の含有量の好ましい範囲は、５質量％以下であ
る。より好ましくは３質量％以下、更に好ましくは１質
量％以下である。Ｓｉ成分の含有量が５質量％を越える
と、所望する特性の一つであるｔａｎδが劣化するので
好ましくない。また、１ＭＨｚ帯から１ＧＨｚ帯にかけ
ての誘電率の低下を効果的に防止するには、Ｓｉ成分の
含有量を０．５質量％以下に抑えるのがよい。好ましく
は０．３質量％以下、より好ましくは０．２質量％以
下、特には０．１質量％以下である。

【００３０】Ｂ成分を必須にする副成分については、Ｂ
成分の含有量の好ましい範囲としては、７質量％以下が
よい。より好ましくは３質量％以下、更に好ましくは１
質量％以下である。Ｂ成分の含有量が７質量％を越える
と、焼結助剤成分が発泡を起こす等、焼結が不安定にな
るので好ましくない。１ＭＨｚ帯から１ＧＨｚ帯にかけ
ての誘電率の低下を効果的に防止するには、Ｂ成分の含
有量を０．１５質量％以下に抑えるのがよい。好ましく
は０．１質量％以下である。

【００３１】アルカリ金属成分を必須にする副成分につ
いては、アルカリ金属成分の好ましい含有量の範囲とし
ては、１０質量％以下（但し、０質量％は除く。）がよ
い。好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．
２〜３質量％、更に好ましくは０．５〜２質量％がよ
い。アルカリ金属成分の含有量が１０質量％を越える
と、絶縁抵抗が低くなるとともに、ｔａｎδが劣化する
ので好ましくない。１ＭＨｚ帯から１ＧＨｚ帯にかけて
の誘電率の低下を効果的に防止するには、アルカリ金属
成分の含有量を０．５〜１質量％、好ましくは０．５〜
１質量％にするとよい。アルカリ金属成分としては、Ｌ
ｉ成分を必須成分にして更にＫ成分やＮａ成分との混合
系にするか、Ｌｉ成分のみの系を用いるのがよい。誘電
特性の低下を効果的に防止できる。

【００３２】他のＮｂ成分、アルカリ土類金属成分、Ｂ
ｉ成分、Ｚｎ成分、Ｃｕ成分、Ｚｒ成分及びＣｏ成分か
ら選ばれる少なくとも１種の含有量については、５質量
％以下がよい。好ましくは３質量％以下である。１ＭＨ
ｚ帯から１ＧＨｚ帯にかけての誘電率の低下を効果的に
防止するには、２．５質量％以下がよい。

【００３３】副成分の添加形態については、既に説明し
た内容と同様のため、ここでは省略する。

【００３４】本発明の誘電体磁器組成物は、アルカリ金
属成分を必須成分として、更に他のＮｂ成分、Ｓｉ成
分、Ｂ成分、アルカリ土類金属成分、Ｂｉ成分、Ｚｎ成
分、Ｃｕ成分、Ｚｒ成分及びＣｏ成分から選ばれる少な
くとも１種を特定量含有する誘電体磁器組成物とすると
よい。１１５０℃以下、好ましくは１０５０℃以下での
低温焼結性及び誘電特性をバランスよく両立することが
できる。

【００３５】各必須成分の酸化物換算における含有量
は、原則としては前述した範囲でよいが、最終的には、
各成分の合計量が前述した好ましい範囲内に収まるよう
に各成分の比率を調整すればよい。１ＭＨｚ帯から１Ｇ
Ｈｚ帯にかけての誘電率の低下を効果的に防止するに
は、各副成分の含有量を抑えた組成がよい。周波数１Ｍ
Ｈｚにおける誘電率をε_(1M)、周波数１ＧＨｚにおける
誘電率をε_(1G)とした場合において、前述の（式１）よ
り得られる誘電率の周波数に対する変化率Δεが±１５
％以下の誘電体磁器組成物を得るには、Ｓｉ成分を０．
５質量％以下、Ｂ成分を０．１５質量％以下、Ｌｉ成分
を３質量％以下（好ましくは０．２〜３質量％、より好
ましくは０．５〜２質量％、更に好ましくは０．５〜
１．５質量％、特には０．５〜１質量％。）、Ｚｎ成分
を０．５質量％以下、Ｚｒ成分を０．０５質量％以下、
Ｎｂ成分を１．５質量％以下、Ｃｏ成分を０．３質量％
以下（副成分の合計量は４質量％以下）となる誘電体磁
器組成物とするのがよい。例えば、以下の〜を例示
することができる。：Ｓｉ成分を０．１質量％、アル
カリ金属（Ｌｉ）成分を０．８質量％、Ｚｎ成分を０．
３質量％、Ｚｒ成分を０．０３質量％、Ｎｂ成分を１．
４質量％、Ｃｏ成分を０．１質量％（副成分の合計量は
２．７３質量％）。：Ｓｉ成分を０．１質量％、アル
カリ金属（Ｌｉ）成分を０．６質量％、Ｚｎ成分を０．
３質量％、Ｚｒ成分を０．０３質量％、Ｎｂ成分を１．
４質量％、Ｃｏ成分を０．１質量％（副成分の合計量は
２．５３質量％）。：Ｓｉ成分を０．１質量％、アル
カリ金属（Ｌｉ）成分を０．６質量％、Ｚｎ成分を０．
３質量％、Ｚｒ成分を０．０３質量％、Ｎｂ成分を１．
４質量％、Ｃｏ成分を０．１質量％、Ｂ成分を０．１質
量％（副成分の合計量は２．６３質量％）。

【００３６】副成分の添加形態については、既に説明し
た内容と同様のため、ここでは省略する。

【００３７】

【実施例】本発明の誘電体磁器組成物を実施例を用いて
説明する。実施例１は、組成を振って誘電特性（１ＭＨ
ｚ、２５℃における誘電率ε_r及びｔａｎδ）を検討し
た実施例である。実施例２は、誘電率εの周波数特性
（１Ｍ〜１ＧＨＺ、２５℃における誘電率εの変動）を
検討した実施例である。

【００３８】（実施例１）・誘電体の作製及び評価市販のＢａＴｉＯ₃粉末と副成分である各種添加物の粉
末とを表１に示す組成になるように混合する。この混合
粉末に樹脂バインダーとＭＥＫ（メチルエチルケトン）
とトルエンを加えて、ポットミルを用いて混合してスラ
リを得る。得られたスラリからドクターブレード法にて
厚さ０．３ｍｍのシートを作製する。得られたシートを
積層し、□１０ｍｍとなるように切断した後、表２に示
す条件で焼成する。焼成後の積層体の寸法は、□８〜
８．５ｍｍ×厚み０．５〜２ｍｍである。この積層体の
両面に銀（Ａｇ）からなる導電ペーストを印刷、塗布し
て焼き付けて電極を形成したものを評価用サンプルとす
る。

【００３９】インピーダンスアナライザー（ヒューレッ
トパッカード社製ＨＰ４１９４Ａ）を用いて、周波数
１ＭＨｚ、基準温度２５℃にて静電容量を測定する。得
られた静電容量及び試料寸法から誘電率εを算出する。
結果を表２に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】いずれの試料も、誘電率εが１０００以上
と良好な結果である。１１５０℃以下の低温焼成化が可
能であることがわかる。１０００℃以下の低温焼成条件
下においても、おおよそ１０００〜３５００程度の誘電
率が得られていることがわかる。試料番号２８を見る
と、Ｌｉ成分の酸化物換算の添加量が５質量％になって
もｔａｎδは０．０１５以下であることがわかる。Ｌｉ
成分はｔａｎδの低下を抑制しつつ、１０００℃以下の
低温焼成化を促進することがわかる。一方、試料番号６
及び試料番号１５を比較すると、副成分の含有量の合計
が１０質量％を超えると（試料番号６は１２．４３質量
％、試料番号１５は９．０３質量％）、誘電率εは上昇
するものの、逆にｔａｎδは０．０５を超えてしまうこ
とがわかる。

【００４３】（実施例２）・誘電体の誘電率の周波数特性の評価市販のＢａＴｉＯ₃粉末および各種副成分の原料粉末
（但し秤量は酸化物換算）を表３に示す組成になるよう
に混合する。この混合粉末と樹脂バインダと溶媒（メチ
ルエチルケトン及びトルエン）をポットミルに投入して
混合して、スラリを得る。このスラリからドクターブレ
ード法により厚み０．３ｍｍのシートを作製する。焼成
後の厚みが１ｍｍになるようにシートを積層し、表４に
示す条件にて焼成する。焼成した積層体の菱面に電極と
なる導電ペーストを塗布して焼き付けた後、電極面積が
□０．３ｍｍになるように試料を切り出し、評価用サン
プルとする。ここで、評価用サンプルの電極間隔は１ｍ
ｍである。静電容量の測定には、アジレント・テクノロ
ジー社製４２８７Ａを用いる。

【００４４】１ＭＨｚ及び１ＧＨｚ（１０００ＭＨｚ）
において得られた各静電容量及び試料寸法から、以下の
（式２）を用いて誘電率ε_(1M）及びε_(1G)を算出す
る。尚、（式２）中、ε_rは求めるべき誘電率ε_(1M）又
はε_(1G)、ε₀は真空の誘電率（8.854×10⁻¹²F/m）、
ｄは評価試料の厚み（電極間隔）、Ｃは静電容量の測定
値である。また、式１を用いて誘電率の周波数に対する
変化率Δεを算出する。周波数１ＭＨｚにおける誘電率
を１として規格化した場合の誘電率ε_rのプロットを図
１に示す。尚、図１中の「ε_r(Norm.)」は上記の「規格
化された誘電率」を示す。結果を表４に示す。

【００４５】

【数２】 ε_r＝［（ｄ×Ｃ）／（ε₀×Ｓ）］（式２）

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】結果より、試料番号４２〜試料番号４４で
は、１０００〜１０３０℃で１時間という低温かつ短時
間の焼成条件でありながら、良好な誘電特性を示すこと
がわかる。周波数が１ＭＨｚから１ＧＨｚ（１０００Ｍ
Ｈｚ）に至っても、誘電率の変化率Δが１０％未満と良
好で、高周波用途に適した誘電体磁器組成物が得られる
ことがわかる。また、Ｂ成分の酸化物換算における含有
量が０．１５質量％を超える試料番号４５及び試料番号
４６では、１０３０℃×１時間の焼成条件で低温焼成で
きる利点がある。しかし、誘電率の変化率Δが２０〜２
５％と高めであるため、高周波用途には最適とはいえな
い。一方、アルカリ金属成分をまったく含まない比較例
である試料番号３９〜試料番号４１では、焼成温度が１
３１０℃と高く、低温焼成できない。また、誘電率の変
化率Δも２９％を超えている。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、ペロブスカイト型のチ
タン酸バリウムを用いて大気中１１５０℃以下で焼成可
能で、かつ、誘電率の周波数特性に優れた誘電体磁器組
成物を提供することができる。特には、副成分の含有量
を所定の範囲に規定することで、周波数１ＭＨｚにおけ
る誘電率をε_(1M)、周波数１ＧＨｚにおける誘電率をε
_(1G)とした場合において、前述の（式１）より得られる
誘電率の周波数に対する変化率Δεが±１５％以下の高
周波用途に適した誘電体磁器組成物を得ることができ
る。１１５０℃以下、特には１０５０℃以下で焼成可能
なため、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ等のＡｇ系金属
を電極材料に用いて同時焼成が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２における誘電体の規格化された誘電率
ε_r（Norm．）の周波数特性の変化を示す説明図。

【符号の説明】

１実施例２における試料番号４２の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。２実施例２における試料番号４３の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。３実施例２における試料番号４４の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。４実施例２における試料番号４５の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。５実施例２における試料番号４６の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。６実施例２における試料番号３９の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。７実施例２における試料番号４１の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。８実施例２における試料番号４０の規格化された
誘電率ε（Norm．）の周波数特性の変化のプロット。

フロントページの続き (72)発明者大塚淳愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (72)発明者大林和重愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 4G031 AA01 AA02 AA06 AA11 AA12 AA14 AA22 AA25 AA26 AA28 AA30 AA35 BA09 CA01 5E001 AB03 AE02 AE03 AE04 AH09 AJ02 5G303 AA01 AA05 AB06 AB15 BA12 CA01 CB02 CB03 CB05 CB09 CB11 CB21 CB30 CB35 CB38 CB39 DA05 5J006 HC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を主
成分とし、大気雰囲気中１１５０℃以下で焼成してなる
誘電体磁器組成物であって、以下の（ａ）乃至（ｃ）の
要件を具備することを特徴とする誘電体磁器組成物。（ａ）該誘電体磁器組成物の主結晶がペロブスカイト型
である。（ｂ）周波数１ＭＨｚにおける誘電率εが１０００以上
である。（ｃ）副成分として少なくともアルカリ金属成分を含有
する。
【請求項２】上記要件（ｃ）が以下のようであること
を特徴とする請求項１に記載の誘電体磁器組成物。（ｃ）副成分として少なくともアルカリ金属成分と、Ｎ
ｂ成分、アルカリ土類金属成分、Ｂｉ成分、Ｚｎ成分、
Ｃｕ成分、Ｚｒ成分、Ｓｉ成分、Ｂ成分及びＣｏ成分の
うち少なくとも１種を含有する。
【請求項３】上記チタン酸バリウム１００質量％に対
して、上記副成分を酸化物換算にて１０質量％以下（但
し、０質量％は除く。）含有することを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】上記副成分の酸化物換算における含有量
が、以下の（ｄ）乃至（ｇ）の要件を具備することを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の誘電
体磁器組成物。但し、副成分の酸化物換算における合計
量は１０質量％以下であり、且つ０質量％になる場合は
除く。（ｄ）上記Ｓｉ成分の含有量がＳｉＯ₂換算にて５質量
％以下。（ｅ）上記Ｂ成分の含有量がＢ₂Ｏ₃換算にて７質量％以
下。（ｆ）上記アルカリ金属成分の含有量がＭ₂Ｏ換算にて
１０質量％以下（但し、０質量％は除く。）。ただし、
Ｍはアルカリ金属元素を示す。（ｇ）上記Ｎｂ成分、アルカリ土類金属成分、Ｂｉ成
分、Ｚｎ成分、Ｃｕ成分、Ｚｒ成分及びＣｏ成分のうち
少なくとも１種の含有量が酸化物換算にて５質量％以
下。
【請求項５】周波数１ＭＨｚにおける誘電率を
ε_(1M)、周波数１ＧＨｚ（１０００ＭＨｚ）における誘
電率をε_(1G)とした場合において、以下の（式１）より
得られる誘電率の周波数に対する変化率Δεが±１５％
以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載の誘電体磁器組成物。 Δε＝100×[ε_(1M)−ε_(1G)]／ε_(1M) （式１）