JP2003146746A

JP2003146746A - 誘電体磁器およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003146746A
Application number: JP2001352458A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Sato; 元彦佐藤; Atsushi Otsuka; 淳大塚; Manabu Sato; 学佐藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】コンデンサをなす電極層に低抵抗率かつ低融
点のＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどを用いた場合においても、該
電極層と同時焼成される誘電体層におけるペロブスカイ
ト型酸化物よりなる結晶相の結晶性を向上させるととも
に、高周波信号に適した比誘電率および誘電損失等の誘
電特性を有する誘電体層となる誘電体磁器およびその製
造方法を提供する。【解決手段】配線基板に内蔵させた場合における、積
層型セラミックコンデンサ５０は、電極層１０と誘電体
層１から構成されるとともに、積層された電極層１０
は、交互にビア電極１１を介して電気的導通がなされ
る。また、電極層１０と誘電体層１は同時焼成される。
このような誘電体層１を、少なくともＢａ元素とＴｉ元
素を含む強誘電体となるペロブスカイト型酸化物から構
成されるペロブスカイト型結晶相と、アルカリチタン酸
塩から構成される副結晶相とを主に含有してなり、か
つ、１１００℃以下の焼成温度にて形成されてなる誘電
体磁器とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板に内蔵さ
れるセラミックコンデンサもしくは積層型セラミックコ
ンデンサ等のコンデンサにおける誘電体層に適した誘電
体磁器およびその製造方法に関し、特に、高周波信号に
適した誘電体磁器およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータや無線通信のデジタ
ル回路に代表されるように、情報通信分野におけるＩＣ
の高速化には目覚しいものがある。ところが、このよう
なＩＣの高速化、高密度化は機器誤動作の原因となる高
周波ノイズを増大させ、深刻な問題となっている。この
高周波ノイズは、論理素子の同時スイッチングにより生
じる電源電圧の低下に起因するもので、これを抑制する
ために、電源にエネルギーを供給する役目のコンデン
サ、いわゆるデカップリングコンデンサが用いられてい
る。このデカップリングコンデンサには、大エネルギー
を瞬時に供給できるよう高容量、低インダクタンス特性
が要求される。ここで、インダクタンスはコンデンサの
構造により決定され、一方、容量はコンデンサの構造
（電極面積、積層数、層厚等）と誘電体材料の誘電率と
により決まる。

【０００３】一方、デカップリングコンデンサの搭載形
態としては、配線基板上への実装や配線基板内への内蔵
が挙げられる。ここで、例えば、ＬＳＩやＩＣあるいは
ディスクリート部品などの半導体素子を搭載したり、あ
るいは基板内部に種々の厚膜印刷素子を作りこんだ配線
基板として、比較的高密度の配線が可能な多層配線基板
が多用されているが、本明細書においては、多層配線基
板も含め配線基板と総称する。高周波や高速パルスを取
り扱う場合、配線基板に実装される電子部品の動作電源
と電子部品とを繋ぐ配線が余剰のインダクタンスとして
寄与する。配線のインダクタンス成分の増加に伴い、動
作電源電圧の安定供給が困難となり、さらには、配線等
にノイズが重畳されることによる誤動作の発生、電子部
品の動作応答の遅延、または、高周波信号の伝送損失等
の不具合が生じることがある。また、該不具合は、上述
したように、高周波化や、配線の高密度化に伴い、さら
に顕著となる。以上から容易に理解できるように、配線
基板上への実装は近年のＩＣの高速化に対して十分な機
能を果たせなくなりつつあり、高周波用途の配線基板内
にセラミックコンデンサ又は積層型セラミックコンデン
サ（以下、これらをコンデンサと総称する。）をデカッ
プリングコンデンサとして内蔵した配線基板が種々検討
されている。また、コンデンサ等の電子部品をフリップ
チップ型の実装端子を有する電子部品として形成するこ
とで、電子部品と動作電源との配線長を短縮して余剰の
インダクタンス成分を低減して、高周波信号の伝送損失
低減等を図る提案が種々なされている。

【０００４】上記コンデンサは、同時焼成される誘電体
層と電極層とから構成される。該コンデンサを高周波信
号に適したものとするには、材料特性面においては、誘
電体層をなす誘電体磁器が、高周波領域でも比誘電率が
高く、かつ誘電損失が低いことが要求され、他方、電極
層は、抵抗率の低い導電材料から形成されることが要求
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
極層を、低抵抗率のＣｕ、Ａｇ、Ａｕの一種以上を導電
材料にて形成する場合、該導電材料の融点が１１００℃
以下と低融点のため、電極層と誘電体層とを同時焼成す
るためには、その焼成温度が、少なくとも１１００℃以
下の低温焼成でなくてはならない。例えば、ＢａＴｉＯ
_３に代表される公知の強誘電体であるペロブスカイト型
酸化物（以下、単にペロブスカイト型酸化物とも称す
る）より構成させた組成物を、このような低温焼成条件
にて焼成すると、緻密で均一な結晶性を有する焼結体が
得られない問題がある。該焼結体を誘電体磁器とした場
合、高周波信号に適した所望の比誘電率および誘電損失
等の誘電特性を有さないものとなる。

【０００６】誘電体層を構成するペロブスカイト型酸化
物からなる組成物を、強誘電性が抑制されることなく、
１１００℃以下の低温焼成によって、電極層とともに同
時焼成するために、ペロブスカイト型酸化物に加えて副
成分を添加させた状態で焼成させる試みが種々なされて
いる。しかし、１１００℃以下の低温焼成で、誘電特性
に優れたペロブスカイト型酸化物の結晶相を有する焼結
体つまりは誘電体磁器を得るのは困難である。

【０００７】本発明は、かかる問題を考慮してなされた
ものである。すなわち、本発明は、コンデンサをなす電
極層に低抵抗率かつ低融点のＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどを用
いた場合においても、該電極層と同時焼成される誘電体
層におけるペロブスカイト型酸化物よりなる結晶相の結
晶性を向上させるとともに、高周波信号に適した比誘電
率および誘電損失等の誘電特性を有する誘電体層となる
誘電体磁器およびその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決するための本発明の誘電体磁器の製造方法は、
少なくともＢａ元素とＴｉ元素とを含む強誘電体となる
ペロブスカイト型酸化物から構成されるペロブスカイト
型結晶相と、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａから選ばれる少なくとも一
種のアルカリ金属元素をＭとする、組成式Ｍ_２ＴｉＯ_３
（該Ｍは前記アルカリ金属元素）で表されるアルカリチ
タン酸塩から構成される副結晶相とを含有する誘電体磁
器の製造方法であって、前記ペロブスカイト型酸化物の
原料粉末と、前記アルカリ金属元素を含む化合物とを有
する成型体を作製する成型体作製工程と、該成型体を、
１１００℃以下の焼成温度にて焼成するとともに、前記
ペロブスカイト型結晶相および前記副結晶相を析出させ
る焼成工程とを含むことを特徴とする。

【０００９】本発明の誘電体磁器の製造方法において
は、第一に少なくともＢａ元素とＴｉ元素とを含む強誘
電体となるペロブスカイト型酸化物（以下、単にペロブ
スカイト型酸化物とも称する）の原料粉末以外に、Ｌ
ｉ、Ｋ、Ｎａから選ばれる少なくとも一種のアルカリ金
属元素を含む化合物を含む形にて成形体を作製する。そ
の後、該成形体を１１００℃以下の焼成温度にて焼成さ
せることで、その焼成過程において、ペロブスカイト型
酸化物から構成されるペロブスカイト型結晶相に加え
て、組成式Ｍ_２ＴｉＯ_３（該Ｍは、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａから
選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属元素）で表され
るアルカリチタン酸塩から構成される副結晶相を析出さ
せる。該副結晶相を析出させることにより、ペロブスカ
イト型結晶相を、１１００℃以下の焼成温度にても、均
一な結晶性を有した形で焼結させることが可能となると
ともに、焼成される誘電体磁器を緻密な焼結体とするこ
とが可能となる。

【００１０】従来、１１００℃以下の焼成温度となる低
温焼成で形成された誘電体磁器は、緻密に焼結すること
ができず、また、均一な結晶性を有さないものであっ
た。しかし、上記本発明の誘電体磁器の製造方法を用い
て製造される誘電体磁器は、含有するペロブスカイト型
結晶相の結晶性が均一で、緻密な焼結体とすることがで
きるので、強誘電性に優れたものとなる。その結果、該
誘電体磁器は、高周波信号に適した比誘電率および誘電
損失等の誘電特性に優れたものとなる。

【００１１】上記ペロブスカイト型結晶相をなすペロブ
スカイト型酸化物としては、ＡＴｉＯ_３（Ａ：アルカリ
土類金属元素）の化学式で表され、Ａのサイトを、アル
カリ土類金属元素であるＢａまたは、Ｂａと、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒのうち１種もしくは２種以上とより構成したも
の、さらには、上記ＡＴｉＯ_３のＴｉサイトの一部をＺ
ｒもしくはＨｆで置換したものを挙げることができる。

【００１２】さらに、上記ぺロブスカイト型結晶相をな
すぺロブスカイト型酸化物としては、特に、ＢａＴｉＯ
_３を選択することで、さらに一層、本発明の製造方法に
て製造される誘電体磁器を、高周波信号に適した誘電特
性を有するものとすることができる。なお、ペロブスカ
イト型結晶相中にＮｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、希土類など
の元素を固溶させた場合、誘電率の大きさや温度特性が
変化することが知られており、上記ペロブスカイト型結
晶相に目的に応じてこれらの元素が微量含まれるよう
に、上記成型体作製工程において、ペロブスカイト型酸
化物の原料粉末とともにＮｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、希土
類などの元素を添加させてもよい。また、上記ペロブス
カイト型結晶相を、上記焼成工程にて、さらに緻密に焼
結させるために、上記成型体工程において、Ｓｉ、Ｂ、
Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｕなどの成分を微量添加させてもよい。

【００１３】上述したように、本発明の誘電体磁器の製
造方法においては、１１００℃以下の焼成温度となる焼
成工程でのぺロブスカイト型結晶相の焼結性を向上させ
るために、アルカリチタン酸塩から構成される副結晶相
を析出させている。このような機能を有する副結晶相に
含有されるアルカリ金属元素は、焼成形成される誘電体
磁器における酸化物換算での含有量として、０．１〜１
０質量％の範囲とするのがよい。該含有量が０．１質量
％より小さくなると、焼成工程において、ぺロブスカイ
ト型結晶相を析出させることが困難となり、他方。含有
量が１０質量％より大きくなると、焼成形成される誘電
体磁器の高周波領域での比誘電率を抑制することとなる
からである。

【００１４】上記したアルカリ金属元素の含有量は、上
記成型体作製工程でのアルカリ金属元素を含む化合物の
添加量にて調整できる。また、本発明において、アルカ
リ金属元素は、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａから選ばれる少なくとも
一種とされるが、その中でも、焼成工程においてぺロブ
スカイト型結晶相の焼結性を保つつ焼成温度の低温化を
より可能とするものとして、ＬｉまたはＬｉを主とした
ものが好適である。

【００１５】また、本発明の焼成工程における焼成雰囲
気は、特に限定されないが、作業効率の観点より大気雰
囲気で焼成工程を行うのが望ましい。

【００１６】次に、本発明の誘電体磁器の製造方法とし
ては、その焼成工程において、ぺロブスカイト型結晶お
よびアルカリチタン酸塩から構成される副結晶相以外に
Ｂａ _２Ｔｉ_５Ｏ_１２およびＢａ_２ＴｉＯ_４から選ばれる
少なくとも1種から構成される第三結晶相を析出させる
ことを特徴とする。

【００１７】上記第三結晶相を焼成過程において析出さ
せることで、ぺロブスカイト型結晶相を緻密に焼結させ
るための焼成温度をより低温にすることが可能となる。
また、成型体作製工程において、第三結晶相を構成する
Ｂａ_２Ｔｉ_５Ｏ_１２およびＢａ_２ＴｉＯ_４から選ばれる
少なくとも1種の原料粉末を有した形で成型体を作製す
ることで、第三結晶相をより確実に焼成工程において析
出させることができる。

【００１８】次に、上記成型体作製工程における成型体
が有する、アルカリ金属元素を含む化合物としては、炭
酸塩、酸化物、水酸化物、有機酸塩およびハロゲン化物
から選ばれる少なくとも一種を用いることで、焼成工程
において、組成式Ｍ_２ＴｉＯ _３（該Ｍはアルカリ金属元
素）で表されるアルカリチタン酸塩から構成される副結
晶相を結晶性が安定した状態で析出させることが可能と
なる。上記アルカリ金属元素を含む化合物は、焼成工程
において、酸化され酸化物となる。よって、焼成工程に
おいて、副結晶を結晶性がより安定した状態で析出させ
るために、特に、上記アルカリ金属元素を含む化合物と
しては、炭酸塩、酸化物を用いるのがよく、さらには、
酸化物を用いるのが好適である。該酸化物を用いること
により、焼成形成される誘電体磁器は、さらに、高周波
信号に適した比誘電率および誘電損失等の誘電特性に優
れたものとなる。

【００１９】上述してきた本発明の誘電体磁器の製造方
法を用いて製造される誘電体磁器は、１１００℃以下の
焼成温度にて焼成されるが、１ＭＨｚ以上の高周波領域
における比誘電率を１０００以上とすることができるま
た、さらに、１ＧＨｚにおける比誘電率をεｒ（１ＧＨ
ｚ）、１ＭＨｚにおける比誘電率をεｒ（１ＭＨｚ）と
し、比誘電率の周波数に対する変化率（％）を（（εｒ
（１ＭＨｚ）―εｒ（１ＧＨｚ））／εｒ（１ＭＨ
ｚ））×１００）と定義したとき、該変化率を１７％以
下とすることができる。

【００２０】上記のような比誘電率および、周波数に対
する変化率を有する誘電体磁器は、高周波信号に適した
高比誘電率となるばかりではなく、高周波信号がある幅
をもった場合においても、その時に発生する比誘電率の
変化率を抑制することが可能であり、種々の高周波信号
に対応可能なものとなる。なお、本明細書における高周
波とは、１ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下のものを指す。

【００２１】本発明の誘電体磁器の製造方法を用いて製
造される誘電体磁器を、コンデンサを構成する誘電体層
に適用することで、該誘電体層は、高誘電率等の高周波
信号に適した誘電特性を有するとともに、１１００℃以
下の焼成温度にて焼成可能である。そのため、コンデン
サを構成する電極層に低抵抗率のＣｕ、Ａｇ等の導電材
料を用いることが可能である。その結果、このようなコ
ンデンサは、さらに、高周波信号に適したものとなる。

【００２２】上記コンデンサを構成する電極層としての
低抵抗率の導電材料としては、銀系（銀単体、銀−金属
酸化物（マンガン、バナジウム、ビスマス、アルミニウ
ム、ケイ素、銅等の酸化物）、銀−ガラス添加、銀−パ
ラジウム、銀−白金、銀−ロジウム等）、金系（金単
体、金−金属酸化物、金−パラジウム、金−白金、金−
ロジウム等）、銅系（銅単体、銅−金属酸化物、銅−パ
ラジウム、銅−白金、銅−ロジウム等）等を用いること
が可能である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の誘電体磁器の製造
方法についての詳細と、該製造方法を用いて製造される
本発明の誘電体磁器が適用される実施形態とについて図
面を併用して説明をおこなう。本発明の誘電体磁器の製
造方法における最大の特徴は、１１００℃以下の焼成温
度となる焼成工程にて、組成式Ｍ_２ＴｉＯ_３（該Ｍは前
記アルカリ金属元素）で表されるアルカリチタン酸塩か
ら構成される副結晶相を析出させることで、強誘電体と
なるペロブスカイト型結晶相の結晶性を向上させること
ができる点である。よって、製造される誘電体磁器は、
ペロブスカイト型結晶相とアルカリチタン酸塩から構成
される副結晶相とを含有したものとなる。このような結
晶相を含有する誘電体磁器を製造するための工程の一実
施形態としては、まず、少なくともＢａ元素とＴｉ元素
とを含むペロブスカイト型酸化物の原料粉末と、Ｌｉ、
Ｋ、Ｎａから選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属元
素を含む化合物とを秤量するとともに混合させて混合物
を作製する。次に、該混合物と分散剤とを溶剤としての
メチルエチルケトンとトルエン（または、エタノールと
トルエン）に溶解させるとともに、ポットミル中で、１
５時間程度、分散混合させる。その後、該分散混合させ
たスラリーに、溶剤としてのメチルエチルケトンとトル
エン（または、エタノールとトルエン）に溶解させた樹
脂（アクリル系、ブチラール系）等からなる混合溶液を
加えて、さらに、４時間程度混合させてキャスティング
用のスラリーを作製する。そして、該スラリーを用いて
ドクターブレード等のシートキャスティング装置を用い
て厚さ３〜２００μmのシートを作製するとともに、得
られたシートを所定の厚みとなるように積層し、所定の
大きさに切断することで所定の寸法形状を有する成型体
を作製する（成型体作製工程）。該成型体を１１００℃
以下の焼成温度にて焼成させるとともに、その焼成過程
においてペロブスカイト型結晶相および副結晶相を析出
させる（焼成工程）。

【００２４】上記した製造工程を経て、ペロブスカイト
型結晶相とアルカリチタン酸塩から構成される副結晶相
とを含有した誘電体磁器が製造される。

【００２５】上記スラリーを作製するために用いられ
る、樹脂、分散剤および溶剤は、特に限定されないが、
上記したものも含めて、樹脂としては、アクリル系樹脂
（例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリｔ−ブチル
メタクリレート）、セルロースアセテートブチレート、
ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ブチラール系樹
脂（例えば、ポリビニルブチラール）など、溶剤として
は、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトン、メチ
ルイソブチルケトン、ベンゼン、ブロムクロロメタン、
エタノール、ブタノール、プロパノール、トルエン、キ
シレンなど）等を挙げることができる。

【００２６】また、上記焼成工程における焼成温度は、
使用するペロブスカイト型酸化物等により適宜調整され
るものであるが、１１００℃以下、さらには、９００℃
以下とすることが可能である。

【００２７】次に、本発明の誘電体磁器の製造方法を用
いて製造された誘電体磁器が適用される実施形態につい
て述べる。図１は、配線基板に内蔵される公知の積層型
セラミックコンデンサ５０（以下、単にコンデンサ５０
と称する）のみを示した一実施形態の概略断面図であ
る。該コンデンサ５０は、電極層１０と誘電体層１から
構成されるとともに、積層された電極層１０は、交互に
ビア電極１１を介して電気的導通がなされる。このよう
なコンデンサ５０は、配線基板において高周波信号に対
応したものとして内蔵されてなる。高周波信号に対応し
たコンデンサ５０とするためには、その誘電体層１が、
高周波領域において比誘電率が高く、かつ誘電損失が低
いことが要求され、かつ電極層１０およびビア電極１１
が低抵抗率であることが要求される。しかし、従来、電
極層１０およびビア電極１１に低抵抗率のＣｕやＡｇを
主とする導電材料を用いる場合、該導電材料が１１００
℃以下の低融点であるために、電極層１０、ビア電極１
１と誘電体層１を、１１００℃以下の低温焼成にて同時
焼成させ、かつ誘電体層１の高周波領域における比誘電
率を高く（１０００以上）することは困難であった。そ
こで、本発明の誘電体磁器を誘電体層１とすることで、
図１に示すようなコンデンサ５０は、電極層１０、ビア
電極１１および誘電体層１とを１１００℃以下の焼成温
度にて同時焼成すことで形成可能であり、かつ高周波信
号に適した誘電特性および電気特性を有するものとな
る。また、図１以外のコンデンサ５０以外として、図２
に示すようなセラミックコンデンサ５１（以下、単にコ
ンデンサ５１と称する）の誘電体層１にも本発明の誘電
体磁器は優位に適用される。

【００２８】図１および図２に示す、誘電体層１に本発
明の誘電体磁器を適用したコンデンサ５０およびコンデ
ンサ５１は、配線基板と同時焼成にて形成させること
で、コンデンサ内蔵配線基板としてもよいし、コンデン
サ５０およびコンデンサ５１自体を電子部品として、配
線基板に内蔵させコンデンサ内蔵配線基板を形成しても
よい。このようなコンデンサ内蔵配線基板の母体である
配線基板は公知のものに適用可能である。また、配線基
板に半導体素子等の電子部品を実装させたものや、半導
体素子、光半導体素子等の電子部品を収容させたパッケ
ージ基板としての配線基板にも適用可能である。

【００２９】図３は、公知の面実装型セラミックコンデ
ンサを示す概略断面図である。該面実装型セラミックコ
ンデンサ４０は、誘電体層１と配線層６とが交互に積層
されるとともに、誘電体層１を隔てて対向する配線層６
が、誘電体層１を貫くビア電極１１、１１’により電気
的に接続された構造を有する。配線層６は、誘電体層１
を介して対向するコンデンサ電極としての電極層１０を
含み、該対向する電極層１０の一方がビア電極１１と、
他方がビア電極１１’と電気的に導通される。そして、
ビア電極１１とビア電極１１’とには、それぞれこれら
に選択的に導通するフリップチップ型の接続端子３１
が、面実装型セラミックコンデンサ４０の片側の主表面
に形成され、それぞれ表面実装用の金属バンプ３２が設
けられている。このような形態をなすコンデンサにおけ
る誘電体層１にも本発明の誘電体磁器は、優位に適用さ
れる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行なっ
た実験結果について説明する。

【００３１】（実施例１〜９）ペロブスカイト型酸化物
の原料粉末として、市販のＢａＴｉＯ_３原料粉末を用い
て、上記した本発明の製造方法に従い、種々のアルカリ
金属元素を含む化合物、焼成温度にて誘電体磁器を焼成
形成した。各実施例における、ペロブスカイト型酸化物
の主構成元素とアルカリ金属元素を含む化合物の種類
と、および、そのアルカリ金属元素の酸化物換算での焼
成形成される誘電体磁器に対する原料仕込み時の添加量
（質量％）と、使用した樹脂および可塑剤と、焼成温度
とを表１に示す。なお、表１中のＤＯＰは、フタル酸ジ
オクチルである。また、実施例すべてにおいて、その焼
成時間を３時間とし、焼成雰囲気を大気中とした。

【００３２】

【表１】

【００３３】（比較例１〜３）比較例１では、アルカリ
金属元素を含む化合物を用いず、焼成形成される誘電体
磁器がアルカリチタン酸塩から構成される副結晶相を含
有しないようにした以外は、実施例と同様の製造方法に
て誘電体磁器を焼成形成した。比較例２では、焼成温度
を実施例のものより低温の８００℃として以外は、実施
例と同様の製造方法にて誘電体磁器を焼成形成した。比
較例３では、アルカリ金属元素の酸化物換算での焼成形
成される誘電体磁器に対する原料仕込み時の添加量（質
量％）を実施例のものより過度に多くした以外は、実施
例と同様の製造方法にて誘電体磁器を焼成形成した。各
比較例における、アルカリ金属元素を含む化合物の種
類、焼成温度等を表１に示すが、本実施例および比較例
においては、誘電率の温度特性制御などのために、さら
に、形成される焼結体に対する原料仕込み時の酸化物換
算で、Ｎｂを１．４質量％、Ｃｏを０．１質量％、Ｚｎ
を０．３質量％、Ｓｉを０．５質量％添加している。

【００３４】上記実施例および比較例にて得られた誘電
体磁器に対して、誘電特性評価、および粉末Ｘ線回折測
定を行なった。誘電特性評価は、得られた誘電体磁器
を、７．５〜８．０ｍｍ×０．５〜２．０ｍｍの表面積
となるように成型した後、その両表面にＡｇからなる導
電ペーストを印刷塗布にて焼き付けることで電極層を形
成させ評価サンプルとするとともに、インピーダンスア
ナライザーを用いて、周波数１ＭＨｚ（アジレントテク
ノロジー社製 HP4194A）および１ＧＨｚ（アジレント
テクノロジー社製 HP4287A）、基準温度２５℃にて静
電容量を測定した。粉末Ｘ線回折測定は、得られた誘電
体磁器を粉砕したものを用いて測定を行なった。

【００３５】上記誘電特性評価にて得られた静電容量お
よび評価サンプルの寸法から見積もられる比誘電率と、
粉末Ｘ線回折測定より得られたピークパターンより同定
された、主にペロブスカイト型酸化物（ＢａＴｉＯ_３）
により構成されるペロブスカイト型結晶相以外の、アル
カリチタン酸塩による副結晶および、第三結晶相を構成
する結晶を表２に示す。さらに、表２においては、周波
数１ＧＨｚにおける比誘電率をεｒ（１ＧＨｚ）、周波
数１ＭＨｚにおける比誘電率をεｒ（１ＭＨｚ）とし、
比誘電率の周波数に対する変化率（％）を（（εｒ（１
ＭＨｚ）―εｒ（１ＧＨｚ））／εｒ（１ＭＨｚ））×
１００）としたときの該変化率（％）と、周波数１ＭＨ
ｚ、基準温度２５℃にて得られた誘電損失ｔａｎδも合
わせて示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表１および表２により明らかであるが、実
施例において形成させた誘電体磁器は、少なくとも１１
００℃以下の焼成温度にて焼成可能であり、かつ、１Ｍ
Ｈｚ以上の高周波領域における比誘電率が１０００以
上、変化率が１７％以下と、高周波領域における誘電特
性に優れたものであることが確認された。さらに、該変
化率の結果より、実施例において形成された誘電体磁器
は、少なくとも３ＧＨｚまでの高周波領域において、そ
の比誘電率を１０００以上に維持できることが分かる。
また、実施例6を除く実施例において焼成形成される誘電
体磁器の焼成温度は、９５０℃以下であるので、該誘電
体磁器、つまりは、本発明の誘電体磁器をコンデンサの
誘電体層に適用した場合、その電極層をＡｇより構成さ
せるとともに同時焼成が可能となる。なお、比較例２に
より、本発明の製造方法においては、その焼成温度の下
限値は８００℃程度である。実施例と比較例３の結果よ
り、誘電体磁器が含有するアルカリ金属元素の酸化物換
算での含有量を、０．１〜１０質量％の範囲とすること
で、誘電体磁器の誘電特性が優れたものとなることを確
認した。

【００３８】また、使用したアルカリ金属元素のうち、
特にＬｉ用いることにより、焼成温度を低くすることが
でき、かつ焼成形成される誘電体磁器の誘電特性を優れ
たものとできることが確認された。さらに、アルカリ金
属元素を含む化合物としては、特に酸化物を用いること
により、焼成形成される誘電体磁器は、さらに、誘電特
性が優れたものとなることが分かった。

【００３９】比較例１の結果より、誘電体磁器がアルカ
リチタン酸塩からなる副結晶を有さない場合、焼成温度
は１２５０℃と高温となり、かつ、比誘電率の変化率の
結果より、周波数が高周波化するに従い、比誘電率が急
激に減少することが分かった。

【００４０】実施例にて焼成形成させた誘電体磁器を粉
末Ｘ線回折測定した際に得られる、主にＢａＴｉＯ_３酸
化物から構成されるペロブスカイト型結晶相に起因した
ピークパターンは、ピーク強度および半値幅も狭く、焼
成形成されたペロブスカイト型結晶相が、緻密で均一は
結晶性を有した状態で焼結していることも合わせて確認
した。最後に、焼成温度を８２０℃にした以外は、実施
例１と同条件にて誘電体磁器を焼成させ、上記同様の誘
電特性評価を行なったが、実施例１と同様の誘電特性を
有することを確認した。このように、第三結晶相とし
て、Ｂａ_２Ｔｉ_５Ｏ_１２またはＢａ_２ＴｉＯ_４を形成す
ることで、誘電特性を抑制することなく焼成温度を下げ
ることが可能となる。

【００４１】上記実施例および比較例の結果より、本発
明の誘電体磁器の製造方法にて焼成形成された誘電体磁
器は、１１００℃以下で焼成可能である、かつ高周波領
域においても誘電特性に優れたものであることが確認さ
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体磁器の製造方法にて製造される
誘電体磁器が適用される積層型セラミックコンデンサの
一実施形態を示す概略断面図。

【図２】本発明の誘電体磁器の製造方法にて製造される
誘電体磁器が適用されるセラミックコンデンサの一実施
形態を示す概略断面図。

【図３】本発明の誘電体磁器の製造方法にて製造される
誘電体磁器が適用される面実装型コンデンサの一実施形
態を示す概略断面図。

【符号の説明】

１誘電体磁器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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Ｆターム(参考） 4G031 AA01 AA06 AA11 BA09 CA01 CA08 GA04 GA06 GA09 GA11 5E001 AB03 AE02 AE03 AH01 AH09 AJ02 5G303 AA01 AB06 AB07 AB10 AB15 BA12 CA01 CB03 CB14 CB16 CB20 CB35 DA05 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともＢａ元素とＴｉ元素とを含む
強誘電体となるペロブスカイト型酸化物から構成される
ペロブスカイト型結晶相と、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａから選ばれ
る少なくとも一種のアルカリ金属元素をＭとする、組成
式Ｍ_２ＴｉＯ_３（該Ｍは前記アルカリ金属元素）で表さ
れるアルカリチタン酸塩から構成される副結晶相とを含
有する誘電体磁器の製造方法であって、前記ペロブスカ
イト型酸化物の原料粉末と、前記アルカリ金属元素を含
む化合物とを有する成型体を作製する成型体作製工程
と、該成型体を、１１００℃以下の焼成温度にて焼成すると
ともに、前記ペロブスカイト型結晶相および前記副結晶
相を析出させる焼成工程とを含むことを特徴とする誘電
体磁器の製造方法。
【請求項２】前記焼成工程において、さらに、Ｂａ_２
Ｔｉ_５Ｏ_１２およびＢａ_２ＴｉＯ_４から選ばれる少なく
とも1種から構成される第三結晶相を析出させることを
特徴とする請求項１記載の誘電体磁器の製造方法。
【請求項３】前記成型体は、前記第三結晶相を構成す
るＢａ_２Ｔｉ_５Ｏ_１２およびＢａ_２ＴｉＯ_４から選ばれ
る少なくとも1種の原料粉末を有してなることを特徴と
する請求項２に記載の誘電体磁器の製造方法。
【請求項４】前記アルカリ金属元素を含む化合物は、
炭酸塩、酸化物、水酸化物、有機酸塩およびハロゲン化
物から選ばれる少なくとも一種を用いることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれか1項に記載の誘電体磁器
の製造方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の誘電体磁器の製造方法により製造される誘電体磁器で
あって、１ＭＨｚ以上の高周波領域における比誘電率が１０００
以上であることを特徴とする誘電体磁器。
【請求項６】１ＧＨｚにおける比誘電率をεｒ（１Ｇ
Ｈｚ）、１ＭＨｚにおける比誘電率をεｒ（１ＭＨｚ）
とし、比誘電率の周波数に対する変化率（％）を（（ε
ｒ（１ＭＨｚ）―εｒ（１ＧＨｚ））／εｒ（１ＭＨ
ｚ））×１００）と定義するとき、該変化率が１７％以
下であることを特徴とする請求項５に記載の誘電体磁
器。