JP2003112971A

JP2003112971A - 誘電体磁器

Info

Publication number: JP2003112971A
Application number: JP2002145408A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Fujii; 一幸藤井; Eiji Kodera; 英司小寺; Makoto Baba; 誠馬場; Manabu Sato; 学佐藤; Hidetoshi Mizutani; 秀俊水谷
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】Ａｇ系金属及びＣｕ系金属等の低抵抗導体と
同時焼結が可能であり、機械的強度に優れ、且つ、ＧＨ
ｚ帯において優れた誘電特性を得ることができる誘電体
磁器を提供する。【解決手段】Ｓｉを２０〜３０質量％、Ｂを５〜３０
質量％、Ａｌを２０〜３０質量％、Ｃａを１０〜２０質
量％、Ｚｎを１０〜２０質量％、Ｌｉ、Ｋ及びＮａのう
ちの少なくとも１種のアルカリ金属を０．２〜５質量％
含有する混合粉末を調合し、この混合粉末を溶融させた
後、急冷してガラスフリットを得る。その後、ガラスフ
リットを粉末状にし、無機フィラー粉末であるガーナイ
トフィラーとチタニアフィラーとを混合する。次いで、
バインダ等を投入してスラリー状にした誘電体磁器用組
成物を得、その後、これを成形し、１０００℃以下の温
度で焼成して得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘電体磁器に関す
る。更に詳しくは、低温焼結性及び機械的強度に優れ、
且つ、ＧＨｚ帯において優れた誘電特性を有する誘電体
磁器に関する。本発明の誘電体磁器は、電子部品及び電
子部品を実装する配線基板、なかでも、多層に形成され
る多層配線基板等として利用することができる。特に、
ＧＨｚ帯において使用される高周波用途の電子部品やそ
のパーケージ及び多層配線基板等として好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種の電子部品や、電子部品
を実装する配線基板等として誘電体磁器が使用されてい
る。このような用途で用いられる誘電体磁器には、１０
００℃以下という低温において焼成できること、及び、
機械的強度が大きいこと等が必要とされる。これまで、
このような要求を充足できる誘電体磁器として主にガラ
ス（軟化点が５００〜８００℃程度であり、アルミノ硼
珪酸をベースとして酸化鉛、アルカリ土類金属酸化物、
アルカリ金属酸化物及び酸化亜鉛等を含有するガラス
粉）と無機フィラー（アルミナ、ムライト、コーディエ
ライト、チタン、ジルコン、フォルステライト、ジルコ
ニア及び石英等）とから得られるものが用いられてき
た。

【０００３】このような誘電体磁器は、特開昭５３−６
０９１４号公報、特開昭６０−２３５７４４号公報、特
開昭６３−２３９８９２号公報、特開平３−３３０２６
号公報、特開平７−１３５３７９号公報及び特開平９−
２０８２５８号公報等に開示されている。これらの誘電
体の誘電損失は１ＭＨｚにおいて６×１０^−４〜２０×
１０^−４程度である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年は、その使用が増
えているＧＨｚ帯における誘電損失が小さいことが特に
求められている。このため、Ａｇ系金属及びＣｕ系金属
等の低抵抗導体と１０００℃以下で同時焼成することが
でき、機械的強度が高く、且つ、得られた焼結体におい
て反りが少ない（反りが少ないことで、寸法安定性がよ
くなりＧＨｚ帯域での使用においても伝送損失を抑える
ことができる）誘電体磁器が必要とされている。

【０００５】しかし、優れた低温焼結性、機械的強度及
びＧＨｚ帯における優れた誘電特性を同時に達成するこ
とは困難であった。本発明は、上記課題を解決するもの
であり、Ａｇ系金属及びＣｕ系金属等の低抵抗導体と同
時焼成が可能であり、機械的強度に優れ、且つ、ＧＨｚ
帯において優れた誘電特性を発揮する誘電体磁器を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の誘電体磁器は、
無機フィラーとガラスとを含有する誘電体磁器用組成物
を１０００℃以下で焼成してなる誘電体磁器であって、
該誘電体磁器用組成物には、該無機フィラーと該ガラス
との合計量を１００質量％とした場合に、該無機フィラ
ーが２０〜６０質量％含有され、該ガラスが４０〜８０
質量％含有され、更に、該ガラスは、該ガラス全体を１
００質量％とした場合に、各々酸化物換算で、Ｓｉが２
０〜３０質量％、Ｂが５〜３０質量％、Ａｌが２０〜３
０質量％、Ｃａが１０〜２０質量％、Ｚｎが１０〜２０
質量％、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうちの少なくとも１種のア
ルカリ金属が合計で０．２〜５質量％含有されることを
特徴とする。また、上記無機フィラーは、ガーナイトフ
ィラー（ガーナイトからなるフィラー）及びチタニアフ
ィラー（チタニアからなるフィラー）とすることができ
る。更に、上記ガラスのガラス転移点Ｔｇは５６０〜６
７０℃とすることができる。また、上記ガラスのガラス
転移点Ｔｇと屈伏点Ｍｇとの温度差は３０〜４５℃とす
ることができる。更に、３ＧＨｚにおける誘電損失を５
０×１０^−４以下とすることができる。また、３ＧＨｚ
における比誘電率を６〜１３とすることができる。更
に、２５〜４００℃における熱膨張係数は５〜１０ｐｐ
ｍ／℃とすることができる。また、抗折強度は１８５Ｍ
Ｐａ以上とすることができる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の誘電体磁器によると、Ａｇ系金
属及びＣｕ系金属等の低抵抗導体と同時焼成が可能であ
り、機械的強度に優れ、且つ、ＧＨｚ帯において優れた
誘電特性を得ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
上記「無機フィラー」は、その種類及び含有量等によ
り、誘電体磁器の誘電特性及び機械的特性を変化させる
ことができるものである。無機フィラーを構成する材質
としては、例えば、ガーナイト、チタニア、アルミナ、
チタン酸塩（チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウ
ム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等）、
ムライト、ジルコニア、石英、コーディエライト、フォ
ルステライト、ワラストナイト、アノーサイト、エンス
タタイト、ジオプサイト、アーケルマナイト、ゲーレナ
イト及びスピネル等を挙げることができる。これらのう
ち、高周波帯域（特にＧＨｚ帯域）における比誘電率
（以下、単に「ε_ｒ」という）を大きくすることができ
るためガーナイト、チタニア、チタン酸塩、アルミナが
好ましい。また、機械的強度を向上させることができる
ためガーナイト、チタニア、ジルコニア、アルミナが好
ましい。これらは１種のみであっても、２種以上であっ
てもよい。

【０００９】更に、誘電体磁器の各種特性(誘電特性及
び機械的強度等)を調整するために２種以上を組合せて
用いることができる。例えば、誘電特性のうち高周波帯
域（特にＧＨｚ帯域）における共振周波数の温度依存性
（以下、単に「τ_ｆ」という）を低く抑える（τ_ｆの絶
対値を小さく抑える）ために、τ_ｆが負の値になる無機
フィラーと正の値になる無機フィラーとを組み合わせて
用いることができる。この組合せとしては、ガーナイト
とチタニア、ガーナイトとチタン酸塩、アルミナとチタ
ン酸塩、ガーナイトとアルミナとチタン酸塩等を挙げる
ことができる。なかでも、ガーナイトフィラーとチタニ
アフィラーとの組合せは、十分な機械的強度を発揮させ
且つ焼成による反りを防止しつつ、高周波帯域（ＧＨｚ
帯域）における大きなε_ｒ及び絶対値の小さいτ_ｆを得
ることができる。

【００１０】無機フィラーは、無機フィラーとガラスと
の合計を１００質量％とした場合に２０〜６０質量％
（より好ましくは３０〜６０質量％、更に好ましくは４
０〜５５質量％）が含有される。２０質量％未満である
と、ガラスが融出し焼成治具と反応する場合があり、ま
た、十分な抗折強度が得られ難い場合もあり好ましくな
い。一方、６０質量％を超えると１０００℃以下での焼
成が困難となる場合があり、低抵抗導体との同時焼成が
達成できなくなる場合がある。

【００１１】また、ガーナイトフィラーとチタニアフィ
ラーとが併用される場合、無機フィラー全体に占めるガ
ーナイトフィラーとチタニアフィラーとの合計量は５０
質量％以上（より好ましくは８０質量％、更に好ましく
は９０質量％、１００質量％であってもよい）とするこ
とが好ましい。５０質量％未満であるとガーナイトフィ
ラーとチタニアフィラーとを含有する効果が十分に発揮
され難い傾向にある。更に、ガーナイトフィラーの含有
量ｍ_Ｇ（質量換算）に対するチタニアフィラーの含有量
ｍ_Ｔ（質量換算）の比であるｍ_Ｔ／ｍ_Ｇは０．１〜１．
５であることが好ましく、０．４〜１．０であることが
より好ましく、０．６〜０．９であることが更に好まし
い。０．１未満であるとτ_ｆの絶対値を小さく抑える効
果が得られ難くなる傾向にある。

【００１２】この無機フィラーの形状は特に限定され
ず、例えば、粒子状、鱗片状、繊維状（特にウィスカ）
等種々の形状とすることができるが、通常、粒子状であ
る。また、誘電体磁器組成物中にはこれらの集合体であ
る粉末として配合される。更に、無機フィラーの大きさ
も特に限定されないが、通常、その大きさは１〜１０μ
ｍ（粒子形状の場合には平均粒径）とすることが好まし
い。粒径が１０μｍを超えて大きいとグリーンシートを
製造する際に不具合を生じる場合があるため好ましくな
い。また、１μｍ未満であると製造時に粉砕に要する時
間が長くなると共に、取り扱いも困難となり好ましくな
い。尚、無機フィラーは、通常、誘電体磁器の製造時に
添加された形状及び大きさのままで誘電体磁器中に存在
する。しかし、一部が焼成時にガラスに溶解し、誘電体
磁器中のガラスとして存在していてもよい。

【００１３】上記「ガラス」は、その組成及び添加量等
により、誘電体磁器の焼成温度及び誘電特性を変化させ
ることができる成分である。このガラスは、無機フィラ
ーとガラスとの合計量を１００質量％とした場合に４０
〜８０質量％（より好ましくは４０〜７０質量％、更に
好ましくは５０〜６０質量％）である。このガラスが４
０質量％未満であると、焼成温度を１０００℃以下とす
ることが困難となり好ましくなく、８０質量％を超える
と、機械的強度が低下し、高周波域における誘電特性も
十分なものでなくなる傾向にある。特にε_ｒが小さくな
るため好ましくない。

【００１４】このガラスは、少なくともＳｉ元素、Ｂ元
素、Ａｌ元素、Ｃａ元素及びＺｎ元素と、Ｌｉ元素、Ｎ
ａ元素及びＫ元素のうちの少なくとも１種のアルカリ金
属元素（以下、単に「Ｘ」として表す）とを含有する。
これらがガラス中でどのような化合物として含有される
かは特に限定されない。

【００１５】本発明における上記「酸化物換算」は、Ｓ
ｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｃａ及びＺｎ及びＸの各々がガラス中で
どのような化合物として存在しているかに関係なく、Ｓ
ｉはＳｉＯ_２として、ＢはＢ_２Ｏ_３として、ＡｌはＡｌ
_２Ｏ_３として、ＣａはＣａＯとして、ＺｎはＺｎＯとし
て、ＸはＸ_２Ｏとして各々換算するものとする。

【００１６】また、ガラス全体を１００質量％とした場
合に、これらの各元素の各々の含有量は、Ｓｉは酸化物
換算で２０〜３０質量％（より好ましくは２０〜２７質
量％、更に好ましくは２１〜２５質量％）である。Ｓｉ
の含有量が２０質量％未満であると、ガラスの軟化温度
が低くなり過ぎ、低抵抗導体との同時焼結性が十分でな
くなり反りを生じる場合があるため好ましくなく、ま
た、誘電体磁器のε_ｒが過度に大きくなる場合があるた
め好ましくない。一方、３０質量％を超えると、ε_ｒは
適度な値とすることができるが、焼成に要する温度が高
くなるため、このままでは低抵抗配線との同時焼成が困
難となる場合がある。これに対して、ガラス成分の配合
割合を増加させて焼結させることができるが、こんどは
誘電損失が過度に増加する傾向にあるため好ましくな
い。

【００１７】Ｂは酸化物換算で５〜３０質量％である。
Ｂの含有量が５質量％未満であると、焼結できる温度が
高くなり過ぎ、低抵抗導体との同時焼結性が十分でなく
なり反りを生じることが多くなるため好ましくない。一
方、３０質量％を超えると、ガラスの軟化温度が低くな
り過ぎ、低抵抗導体との同時焼結性が十分でなくなり反
りを生じる場合がある。また、誘電体磁器中におけるガ
ラスの化学的安定性が低下し、耐薬品性が十分に得られ
なくなる場合があるため好ましくない。

【００１８】このＢの含有量を１０〜３０質量％とする
ことにより、焼成温度を７５０〜９５０℃の範囲で幅広
く調整できるものとなる。また、１５〜３０質量％とす
ることにより、上記に加えて、低抵抗導体との同時焼結
性が特に良好となり、反りの発生を特に効果的に防止で
きるものとなる。更に、２０〜３０質量％とすることに
より、上記に加えて、誘電体磁器の耐薬品性が特に高く
なり、例えば、多層配線基板の製造時のメッキ工程にお
いて、誘電体磁器の溶解及び侵食を効果的に防止できる
ものとなる。

【００１９】更に、Ａｌの含有量は酸化物換算で２０〜
３０質量％（より好ましくは２１〜２９質量％、更に好
ましくは２２〜２６質量％）である。Ａｌの含有量が２
０質量％未満であると、誘電体の機械的強度が十分に得
られなくなり、特に１０質量％未満ではガラスの安定性
が損なわれる傾向にあり好ましくない。一方、３０質量
％を超えると、焼結できる温度が高くなり過ぎて好まし
くない。

【００２０】また、Ｃａの含有量は酸化物換算で１０〜
２０質量％（より好ましくは１２〜２０質量％、更に好
ましくは１５〜１８質量％）である。Ｃａの含有量が１
０質量％未満であると、ガラスの溶融性が十分に向上し
ないことがあるため好ましくない。一方、２０質量％を
超えると、熱膨張係数が大きくなり過ぎる場合があり好
ましくない。

【００２１】更に、Ｚｎの含有量は酸化物換算で１０〜
２０質量％（より好ましくは１０〜１８質量％、更に好
ましくは１１〜１６質量％）である。Ｚｎの含有量が１
０質量％未満であると、低抵抗導体との同時焼結性が十
分でなくなり反りを生じるため好ましくない。一方、２
０質量％を超えると、誘電体磁器の耐薬品性が十分に得
られなくなる場合があるため好ましくない。

【００２２】また、Ｘの含有量は酸化物換算で０．２〜
５質量％である。Ｘの含有量が０．２質量％未満である
と、ガラスのガラス転移点が高くなりすぎる場合があ
り、このような場合に焼結性を阻害する恐れを生じるた
め好ましくない。一方、５質量％を超えるとガラスのガ
ラス転移点が過度に低くなる場合があり、このような場
合にガラスのみが過焼結となるため好ましくない。

【００２３】更に、ＸはＬｉ、Ｎａ及びＫのうちの少な
くもいずれかにより、上記範囲となっていればよい。し
かし、多層配線基板等に低抵抗導体としてＡｇ系金属を
用いる場合、Ｌｉは含有しないことが好ましい。これに
より、Ａｇのマイグレーションの発生を極めて効果的に
抑制することができる。

【００２４】上述のこれらの各元素の酸化物換算におけ
る好ましい含有量は、各々の組み合わせとすることがで
きる。即ち、例えば、Ｓｉの含有量が２０〜２７質量％
であり、Ｂの含有量が１０〜３０質量％であり、Ａｌの
含有量が２１〜２９質量％であり、Ｃａの含有量が１２
〜２０質量％であり、Ｚｎの含有量が１０〜１８質量％
であり、且つ、Ｘの含有量が０．２〜５質量％であるも
のとすることができる。更に、Ｓｉの含有量が２１〜２
５質量％であり、Ｂの含有量が１５〜３０質量％であ
り、Ａｌの含有量が２２〜２６質量％であり、Ｃａの含
有量が１５〜１８質量％であり、Ｚｎの含有量が１１〜
１６質量％であり、且つ、Ｘの含有量は０．２〜５質量
％であるものとすることができる。

【００２５】また、このガラスのガラス転移点Ｔｇは特
に限定されないが５６０〜６７０℃（より好ましくは５
７０〜６６０℃、更に好ましくは５７０〜６４０℃）で
あることが好ましい。この範囲であれば、Ａｇ系金属
（Ａｇ単体、Ａｇ／Ｐｄ合金、Ａｇ／Ｐｔ合金、Ａｇ／
Ｃｕ合金、Ａｇ／Ａｕ合金等）及びＣｕ系金属（Ｃｕ単
体に少量の他元素を含有するもの等）などの低抵抗導体
との同時焼結性を特に良好に保つことができる。加え
て、焼成による反りを特に効果的に抑制することもでき
る。

【００２６】更に、このガラスの屈服点Ｍｇは特に限定
されないが、Ｔｇとの温度差が３０〜４５℃（より好ま
しくは３０〜４０℃、更に好ましくは３０〜３８℃）で
あることが好ましい。ＴｇとＭｇとの温度差がこの範囲
内であれば焼成による収縮のバラツキを効果的に抑制す
ることができる。従って、高い寸法精度で電子部品や配
線基板の設計を行うことができる。

【００２７】このガラスの形状は特に限定されないが、
通常、粉末として用いられる。また、その大きさも特に
限定さないが、通常１〜１０μｍ（粒子形状の場合には
平均粒径）であることが好ましい。大きさが１０μｍを
超えて大きいとグリーンシートを製造する際に不具合を
生じる場合があるため好ましくない。また、１μｍ未満
であると製造時に粉砕に要する時間が長くなると共に、
取り扱いも困難となり好ましくない。また、ガラスとし
て添加された成分は、通常、誘電体磁器中においてその
全量がガラスとして存在するが、一部が結晶化して析出
し、誘電体磁器中に無機フィラーとして存在してよい。
このような析出により形成される無機フィラーとして
は、例えば、アノーサイトフィラー、スピネルフィラー
及びガーナイトフィラー等を挙げることができる。

【００２８】上記「誘電体磁器用組成物」は、前記無機
フィラーと上記ガラスとを含有する。この誘電体磁器用
組成物は、無機フィラー及びガラスのみからなってもよ
く、これら以外に、例えば、バインダ、溶剤、可塑剤及
び分散剤等を含有することもできる。この誘電体磁器用
組成物の性状は特に限定されず、例えば、粉末状、スラ
リー状及びペースト状等とすることができる。更に、こ
の誘電体磁器用組成物は、これらの粉末、スラリー及び
ペースト等を各種成形法（粉末は圧粉、ＣＩＰ、ＨＩＰ
等、スラリー及びペーストはドクターブレード法、スク
リーン印刷法、プレス成形法等）を用いて成形した成形
体であってもよい。

【００２９】上記「焼成」は１０００℃以下（通常、７
５０℃以上）で行うことにより、前記Ａｇ系金属及び前
記Ｃｕ系金属等の低抵抗導体との同時焼成を行うことが
できる。また、焼成後にこれらの低抵抗導体を備える場
合であっても反りのない誘電体磁器を得ることができ
る。また、更に８００〜９９０℃においても焼結させる
ことが可能であり、特に８５０〜９９０℃において焼結
させることが可能であり、とりわけ９００〜９８０℃に
おいて焼結させることが可能である。１０００℃を超え
る温度においては、多くの低抵抗導体との同時焼成が困
難となるため好ましくない。

【００３０】本発明の誘電体磁器によると、１〜１５Ｇ
Ｈｚ（特に３〜１０ＧＨｚ）における誘電損失を５０×
１０^−４以下（更には４０×１０^−４以下、特に３５×
１０ ^−４以下、通常２０×１０^−４以上）とすることが
できる。一般に、誘電損失は使用周波数が高くなるに従
い大きくなるが、本発明の誘電体磁器においてはＧＨｚ
帯における誘電損失を上記のように小さく抑えることが
できる。この誘電損失はガラスの組成だけでなく、無機
フィラーによっても変化させることができる。このた
め、製造時に添加する無機フィラーの組成及び量、並び
に焼成温度等の焼成条件により調整することができる。

【００３１】また、１〜１５ＧＨｚ（特に３〜１０ＧＨ
ｚ）におけるε_ｒを７〜１３（更には６〜１３、特に３
〜１３）とすることができる。一般に、ε_ｒは、使用周
波数が高くなるに従い低くなる。このε_ｒが小さくなり
すぎると、ＧＨｚ帯域で使用するためにはそれだけ大き
な誘電体磁器を得る必要があるため、小型化を図ること
が困難となる。上記範囲の値であれば、各種の電子部品
等を小型化することができる。

【００３２】更に、１〜１５ＧＨｚ（特に３〜１０ＧＨ
ｚ）におけるτ_ｆ（温度範囲：２５〜８０℃）を−２０
〜１０ｐｐｍ／℃（更には−１０〜１０ｐｐｍ／℃、特
に−５〜５ｐｐｍ／℃）とすることができる。また、一
般に、共振周波数の温度係数は、使用周波数が高くなる
につれて絶対値が負側に大きくなる。絶対値が負側に大
きいとパッケージ基板として使用する場合にバンドパス
フィルターを内蔵することが困難となり、電気的な信頼
性が低下することとなる。従って、ＧＨｚ帯域での使用
を考えるとτ_ｆの絶対値が小さいことが好ましい。これ
により、ＧＨｚ帯域で使用する場合にも各種の電子部品
を安定して作動させることができる。

【００３３】また、２５℃から４００℃まで昇温させた
場合の熱膨張係数を５〜１０ｐｐｍ／℃とすることがで
きる。一般に、近年使用されているプリント配線基板の
熱膨張係数は１３〜１４ｐｐｍ／℃程度であり、また、
ＩＣ等の半導体部品の熱膨張係数は３〜４ｐｐｍ／℃程
度である。従って、誘電体磁器を多層配線基板等として
使用する場合には、これらプリント配線板の熱膨張係数
と半導体部品の熱膨張係数との両方により近い熱膨張係
数を有することが必要であり、本発明の誘電体磁器はこ
れを満足するものである。

【００３４】更に、抗折強度を１６０ＭＰａ以上（更に
は１８０ＭＰａ以上、特に１９０ＭＰａ以上）とするこ
とができる。抗折強度が１６０ＭＰａ以上であれば、本
発明の誘電体磁器から得られる多層配線基板や電子部品
等の製品を落下させた場合にも、その衝撃による破損を
抑えることができる。更に、ＧＨｚ帯域で使用される多
層配線基板や電子部品等には、電磁シールドのためにシ
ールリング等の金具がロー付けされることがあるが、こ
のロー付け工程に課される熱応力による破損を抑えるこ
とができる。

【００３５】本発明の誘電体磁器では、１〜１５ＧＨｚ
（特に３〜１０ＧＨｚ）における誘電損失が５０×１０
^−４以下であり、ε_ｒが６〜１３であり、τ_ｆが−２０
〜１０ｐｐｍ／℃であり、２５〜４００℃における熱膨
張係数が５〜１０ｐｐｍ／℃であり、且つ、抗折強度が
１６０ＭＰａ以上である誘電体磁器を得ることができ
る。更に、１〜１５ＧＨｚ（特に３〜１０ＧＨｚ）にお
ける誘電損失が４０×１０^−４以下であり、ε_ｒが７〜
１３であり、τ_ｆが−１０〜１０ｐｐｍ／℃であり、２
５〜４００℃における熱膨張係数が５〜１０ｐｐｍ／℃
であり、且つ、抗折強度が１８０ＭＰａ以上である誘電
体磁器を得ることができる。

【００３６】特に、無機フィラーとしてガーナイトフィ
ラーとチタニアフィラーとの両方が含有される場合に
は、３〜１０ＧＨｚにおけるε_ｒが９〜１３であり、τ
_ｆが−１５〜０ｐｐｍ／℃であり、且つ、抗折強度が１
８０ＭＰａ以上である誘電体磁器を得ることができる。
更に、ガーナイトフィラーとチタニアフィラーとの両方
を含有し、且つこれら無機フィラーとガラスとの合計を
１００質量％とした場合に、無機フィラーを３０〜６０
質量％となるように含有する場合には、３〜１０ＧＨｚ
におけるε_ｒが９〜１３であり、τ_ｆが−１５〜０ｐｐ
ｍ／℃であり、且つ、抗折強度が１９０ＭＰａ以上であ
る誘電体磁器を得ることができる。

【００３７】また、ガーナイトフィラーとチタニアフィ
ラーとの両方を含有し、これら無機フィラーとガラスと
の合計を１００質量％とした場合に、無機フィラーを３
０〜６０質量％となるように含有し、且つ、ｍ_Ｔ／ｍ_Ｇ
が０．６以上となるように含有する場合には、３〜１０
ＧＨｚにおけるε_ｒが１０〜１３であり、τ_ｆが−３〜
０ｐｐｍ／℃であり、且つ、抗折強度が１９０ＭＰａ以
上である誘電体磁器を得ることができる。尚、本発明に
おける誘電損失、ε_ｒ、τ_ｆ、熱膨張係数及び抗折強度
は、いずれも後述する実施例における測定方法と同様な
方法によるものである。

【００３８】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。［１］ガーナイトフィラーを含有しない誘電体磁器（１）ガラスの調製表１に示す割合で、ＳｉＯ_２粉末、Ｂ_２Ｏ_３粉末、Ａｌ
_２Ｏ_３粉末、ＣａＯ粉末、ＺｎＯ粉末、Ｎａ_２ＣＯ_３粉
末、Ｋ_２ＣＯ_３粉末等の他、ＭｇＯ粉末、ＢａＯ粉末、
ＳｒＯ粉末及びＺｒＯ粉末を混合して原料粉末を調合し
た。得られた原料粉末を加熱溶融させた後、水に投入し
て急冷すると共に水砕させてガラスフリットを得た。こ
のガラスフリットをボールミルにて更に粉砕して、平均
粒径３μｍのガラス１０種（ガラスＮｏ１〜１０）を得
た。

【００３９】

【表１】但し、表１中の「＊」は本発明の範囲外であることを表
す。

【００４０】（２）ガラスのＴｇ及びＭｇ測定上記（１）で得られたガラス１０種のＴｇ及びＭｇを、
示差熱測定装置（株式会社リガク製、形式「ＴＨＥＲＭ
ＯＦＬＥＸＴＡＳ３００ＴＧ８１０Ｄ」）により
測定し、表２にＴｇ、Ｍｇ及びＭｇ−Ｔｇの値を各々示
した。

【００４１】

【表２】但し、表２中の「＊」は本発明の範囲外であることを表
す。

【００４２】（３）グリーンシート（誘電体磁器用組成
物）の製造上記（２）までに得られたガラス１０種の各々と、無機
フィラーであるアルミナフィラーとを、表１に示すよう
に各々５０質量％の割合となるように秤量し、ボールミ
ルにて混合して混合粉末を得た。得られた混合粉末に、
バインダ（アクリル樹脂）、可塑剤｛ジブチルフタレー
ト（ＤＢＰ）｝及び溶剤（トルエン）を添加し、混練し
てスラリー１０種を調合した。得られた各スラリーをド
クターブレード法により、焼成後の厚みが１００μｍに
なるようにシート状に成形して１０種類のグリーンシー
トを得た。

【００４３】（４）第１測定用磁器（誘電特性測定用）
の製造及び誘電特性の測定上記（３）で得られた１０種類のグリーンシートを各々
所定形状に打ち抜いたシート片を１０枚づつ熱圧着によ
り積層し、次いで、９００℃において１５分間焼成して
磁器を得た。得られた各磁器を縦５０ｍｍ、横５０ｍ
ｍ、厚さ０．６３５ｍｍの板状に研磨加工して、第１測
定用磁器１０種を得た。この第１測定用磁器を用い、誘
電体共振器摂動法により２５℃、３ＧＨｚにおいて誘電
損失及びε _ｒを測定した。その結果を表３に示した。

【００４４】

【表３】但し、表３中の「＊」は本発明の範囲外であることを表
す。

【００４５】（５）第２測定用磁器（熱膨張係数測定
用）の製造及び熱膨張係数の測定上記（３）で得られた１０種のグリーンシートを所定形
状に打ち抜いたシート片を２０枚づつ熱圧着により積層
し、次いで、９００℃において１５分間焼成して磁器を
得た。得られた磁器を縦３ｍｍ、横３ｍｍ、高さ１．６
ｍｍの柱状に研磨加工して、第２測定用磁器１０種を得
た。この第２測定用磁器を用い、２５℃から４００℃ま
で昇温させた時の熱膨張係数を示差膨張式熱機械分析装
置（株式会社リガク社製、型式「ＴＭＡ８１４０Ｃ」）
を用いて測定した。その結果を表３に併記した。

【００４６】（６）第３測定用磁器（同時焼結性測定
用）の製造及び同時焼結性の評価上記（３）で得られた１０種のグリーンシートの所定位
置にＡｇペーストをスクリーン印刷法により厚さ１５μ
ｍで印刷した。更に、このＡｇペースト層上に別のグリ
ーンシートを熱圧着により積層した後、このグリーンシ
ート上にも同様にＡｇペーストを印刷し、更に同様な作
業を繰り返してグリーンシート５枚が積層され、各層間
にＡｇペーストが所定のパターン形状で印刷された未焼
成積層体を得た。この未焼成積層体を直径４ｃｍの大き
さに打ち抜き、９００℃で１５分焼成して低抵抗導体が
配設された第３測定用磁器１０種を得た。

【００４７】焼成による反りの評価得られた１０種の第３測定用磁器を平面上に静置し、平
面からの最高位置と最低位置（平面との接触位置）との
差を計測し、その差が５０μｍ未満（実使用上問題のな
い程度の反り）又は反りを生じていない場合には「◎」
と示し、５０μｍを超えるものには「×」と各々表４に
示した。

【００４８】

【表４】但し、表４中の「＊」は本発明の範囲外であることを表
す。

【００４９】焼成によるＡｇの拡散の有無得られた１０種の第３測定用磁器を積層方向へ切断し、
その切断面をＥＰＭＡ（電子プローブ・マイクロアナラ
イザ）により分析した。その結果、Ａｇの磁器内への拡
散が認められるもののうち、その拡散距離が５μｍ未満
のものは「◎」、拡散距離が５〜１０μｍのものは
「○」、拡散距離が１０μｍを超えるものは「×」と判
定し、表４に併記した。

【００５０】（７）抗折強度の測定上記（３）で得られたグリーンシートのうち、実験例
１、２及び４にあたるものを所定形状に打ち抜いたシー
ト片を１０枚づつ熱圧着により積層し、次いで、９００
℃において１５分間焼成して磁器を得た。得られた磁器
を縦４ｍｍ、横３ｍｍ、長さ３６ｍｍの柱状に研磨加工
して、第４測定用磁器３種を得た。この第４測定用磁器
を用いＪＩＳＲ１６０１に従い、その抗折強度（３
点曲げ）を測定した。この結果を表４に併記した。

【００５１】（８）実験例１〜１０の効果表１〜４の結果より、実験例３〜１０はいずれも９００
℃の低温において焼結することができ、ある程度の誘電
特性は発揮できる。しかし、ガラス粉末の熱特性が良好
でないために誘電体磁器に反りを生じたり、いずれかの
誘電特性が十分に得られないものや、焼成により低抵抗
導体の拡散を生じたり、抗折強度が十分に得られない場
合があるなど、各特性を十分にバランスよく備えるもの
が得られていない。これに対して、本発明品である実験
例１及び２ではいずれも温度９００℃で低抵抗導体と同
時焼結でき、且つ、全ての誘電特性において良好な値
（誘電損失３８〜４０×１０^−４、ε_ｒ７．２〜７．
４、抗折強度２１０〜２６０ＭＰａ）を示している。ま
た、低抵抗導体を構成する成分の拡散及び基板の反りが
認められず、十分に大きな抗折強度が得られていること
が分かる。更に、熱膨張係数も６．１〜６．２ｐｐｍ／
℃であり配線基板として用いるに好適な特性を示してい
る。

【００５２】［２］ガーナイトフィラーを含有する誘電
体磁器（１）第５測定用磁器（誘電体特性測定用）の製造及び
誘電特性の測定ガラスとして上記［１］（１）で得られたガラスＮｏ
１、Ｎｏ２、Ｎｏ４、Ｎｏ６及びＮｏ９を用い、無機フ
ィラーとしてガーナイトフィラー、チタニアフィラー及
びチタン酸カルシウムフィラーを用い、表５に示す組合
せ及び割合で混合し、上記［１］（３）と同様にしてグ
リーンシートを得た。その後、上記［１］（４）と同様
に焼成し、研磨加工を行い第５測定用磁器１１種を得
た。得られた誘電体磁器のうち焼成時に発泡した実験例
１１、反りを生じた実験例１９〜２１を除く７種につい
て、上記［１］（４）と同様にして、３ＧＨｚにおける
比誘電率ε_ｒ、温度２５〜８０℃における共振周波数の
温度係数τ_ｆを測定した。その結果を表５に併記した。

【００５３】

【表５】但し、表５中の「＊」は本発明の範囲外であることを表
す。

【００５４】（２）第６測定用磁器（同時焼結性測定
用）の製造及び同時焼結性の評価上記［１］（６）と同様にして反りを測定し、同じ評価
基準により表５に、「◎」又は「×」を示した。（３）第７測定用磁器（抗折強度測定用）の製造及び抗
折強度の測定上記［２］（１）及び（２）において発泡及び反りを生
じなかった磁器を得ることができた上記［２］（１）の
グリーンシートを用いた以外は、上記［１］（７）と同
様にして第７測定用磁器７種を得た。その後、同様の測
定方法により抗折強度を測定し、表５に併記した。

【００５５】（４）実験例１１〜２１の効果表５の結果より、実験例１２〜１８はいずれも９００℃
の低温において焼結することができた。これに対して、
実験例１１では、ガラスと無機フィラーとの割合が本発
明の範囲外であったために、焼成時に発泡し、誘電体磁
器として使用できないものであった。また、実験例１９
〜２１では反りを生じていた。更に、ガラスだけの場合
ε_ｒは、通常、６程度である。これに対して、無機フィ
ラーがガーナイトフィラーとチタニアフィラーとである
誘電体磁器（実験例１２〜１６及び１８）のε_ｒは９．
５〜１０．７と大きくすることができた。更に、τ_ｆも
−１５〜１ｐｐｍ／℃と絶対値の小さい値を得ることが
できた。一方、無機フィラーがガーナイトフィラーとチ
タン酸カルシウムフィラーとである誘電体磁器（実験例
１７）でもε_ｒは１１．２と大きくすることができ、同
時にτ_ｆも７ｐｐｍ／℃と絶対値の小さな値を得ること
ができた。更に、無機フィラーがガーナイトフィラーと
チタン酸カルシウムフィラーである誘電体磁器では１６
５ＭＰａの抗折強度が得られた。また、特に、無機フィ
ラーがガーナイトフィラーとチタニアフィラーである誘
電体磁器では１８０〜２２０ＭＰａの極めて優れた抗折
強度が得られた。

【００５６】また、磁器全体を１００質量％とした場合
に、ガーナイトフィラーとチタニアフィラーとを合計で
４１〜４７質量％含有し、更には、ガーナイトフィラー
（ｍ _Ｇ）とチタニアフィラー（ｍ_Ｔ）との比ｍ_Ｔ／ｍ_Ｇ
が０．７１〜０．７６である場合に、１０．３以上の大
きなε_ｒを保持し、１９０ＭＰａ以上の高い抗折強度を
保持しながら、τ_ｆは−３〜１ｐｐｍ／℃と非常に小さ
い値に抑えられた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬場誠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)発明者佐藤学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)発明者水谷秀俊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） 4G030 AA02 AA03 AA04 AA08 AA16 AA32 AA35 AA36 AA37 BA09 BA20 BA24 GA27 HA25 5G303 AA05 AB06 AB07 AB12 AB15 AB17 BA12 CA03 CB01 CB02 CB06 CB14 CB16 CB20 CB30 CB35 CB38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機フィラーとガラスとを含有する誘電
体磁器用組成物を１０００℃以下で焼成してなる誘電体
磁器であって、該誘電体磁器用組成物には、該無機フィ
ラーと該ガラスとの合計量を１００質量％とした場合
に、該無機フィラーが２０〜６０質量％含有され、該ガ
ラスが４０〜８０質量％含有され、更に、該ガラスは、
該ガラス全体を１００質量％とした場合に、各々酸化物
換算で、Ｓｉが２０〜３０質量％、Ｂが５〜３０質量
％、Ａｌが２０〜３０質量％、Ｃａが１０〜２０質量
％、Ｚｎが１０〜２０質量％、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち
の少なくとも１種のアルカリ金属が合計で０．２〜５質
量％含有されることを特徴とする誘電体磁器。
【請求項２】上記無機フィラーは、ガーナイトフィラ
ー及びチタニアフィラーである請求項１記載の誘電体磁
器。
【請求項３】上記ガラスのガラス転移点Ｔｇは５６０
〜６７０℃である請求項１又は２に記載の誘電体磁器。
【請求項４】上記ガラスのガラス転移点Ｔｇと屈伏点
Ｍｇとの温度差が３０〜４５℃である請求項１乃至３の
うちのいずれか１項に記載の誘電体磁器。
【請求項５】３ＧＨｚにおける誘電損失が５０×１０
^−４以下である請求項１乃至４のうちのいずれか１項に
記載の誘電体磁器。
【請求項６】３ＧＨｚにおける比誘電率が６〜１３で
ある請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の誘電
体磁器。
【請求項７】２５〜４００℃における熱膨張係数が５
〜１０ｐｐｍ／℃である請求項１乃至６のうちのいずれ
か１項に記載の誘電体磁器。
【請求項８】抗折強度が１８５ＭＰａ以上である請求
項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の誘電体磁器。