JP2004256332A - 誘電体磁器組成物およびこれを用いた積層セラミック部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＡｇやＣｕ等の低抵抗導体との同時焼成による内挿化、多層化ができる７７５℃〜１０００℃の温度で焼成でき、かつ比誘電率εｒが８〜２０程度で、Ｑ×ｆ０値が大きく、且つ熱伝導性に優れ、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下で調整も容易な誘電体磁器組成物を提供する。
【解決手段】一般式ｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、ｘが０．０７５≦ｘ≦０．９２５、ａが０．３≦ａ≦１．０の範囲内である主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
【選択図】 なし
【解決手段】一般式ｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、ｘが０．０７５≦ｘ≦０．９２５、ａが０．３≦ａ≦１．０の範囲内である主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比誘電率εｒが８〜２０程度で、マイクロ波やミリ波などの高周波領域でのＱ値が大きく、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値も小さく、且つ熱伝導性に優れ、更に低抵抗導体であるＡｇやＣｕ等との同時焼成が可能な誘電体磁器組成物、およびそれを用いた積層誘電体フィルターや積層誘電体基板等の積層セラミック部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信網の急激な発展に伴い、通信に使用する周波数が拡大すると同時にマイクロ波領域やミリ波領域などの高周波領域に及んでいる。高周波用の誘電体磁器組成物としては、無負荷Ｑ値が大きく、熱伝導性に優れ、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が小さい材料が求められている。一方、マイクロ波回路やミリ波回路の大きさは、比誘電率εｒが大きくなるほど小型化が可能である。しかし、マイクロ波領域以上の高周波領域に関しては、比誘電率εｒが大き過ぎると、回路が小さくなりすぎ加工精度の要求が厳しくなるため、比誘電率εｒは８から２０程度の適切な範囲のものが要求されている。
【０００３】
また最近、誘電体磁器組成物を積層した積層誘電体フィルターや積層誘電体基板等の積層セラミック部品が開発されており、誘電体磁器組成物と内部電極との同時焼成による積層化が行われている。このような用途で使用される誘電体磁器組成物には電極材料として低抵抗導体で、且つ安価な銀（Ａｇ）、Ａｇ−Ｐｄ、およびＣｕ等を使用して、１０００℃以下の低温で同時焼成が可能な誘電体磁器組成物が求められ、特に基板を用途とするものには熱伝導性の優れた材料が求められている。
【０００４】
従来、Ｑ値が大きく、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が小さい誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＭｇＯ−ＷＯ３系材料（特許文献１参照）や、ＭｇＴｉＯ３−ＣａＴｉＯ３系材料（特許文献２参照）などが提案されている。しかし、これら磁器組成物は、焼成温度が１３００℃以上と高いため内部電極との同時焼成を行うことは困難な面があり、積層化構造とするためには電極材料として高温に耐える白金（Ｐｔ）等の高価な材料に限定されていた。
【０００５】
一方、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は、比誘電率εｒが１０で、高周波特性、及び熱伝導性に優れる磁器組成物として知られている。しかし、共振周波数の温度依存性（τｆ）が−６０ｐｐｍ／℃とマイナス側に大きいため、誘電体共振器や誘電体フィルターなどの温度依存性が小さいことが求められる用途への適用は制限されている。また、焼成温度が１５００℃以上と高いため、内部電極との同時焼成を行うことは困難な面があった。
【０００６】
また、低温焼結が可能な誘電体磁器組成物としては、ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶とα−ＳｉＯ２結晶およびＺｎＳｉＯ４結晶並びにガラス層からなる磁器材料が、適度な誘電率で焼成温度も低いことが知られている（特許文献３参照）が、この材料は、機械的強度を重視しており、高周波用誘電体磁器組成物としては、Ｑ値も十分でなく、共振周波数ｆ０の温度係数τｆ、及び熱伝導率の記載もない。
【０００７】
また、他の誘電体磁器組成物として、ＺｎＴｉＯ３とガラスからなりＺｎＴｉＯ３を８５〜９５重量％含有する誘電体磁器組成物が、９００℃〜１０００℃の温度で焼成可能であり、３０ＧＨｚ以上の高周波においても高い誘電率（εｒ＝３０程度）と低い誘電正接を示すことが開示されている（特許文献４参照）が、εｒ＝８〜２０程度の低い誘電率と、誘電正接の逆数であらわされるＱ値もさらに大きい値が要求され、共振周波数の温度依存性τｆ、及び熱伝導率に関する記載もない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２３６７０８号公報（第１１頁段落番号（００３３）、表１〜８参照）。
【特許文献２】
特開平６−１９９５６８号公報（第５頁段落番号（００１８）、表１〜３参照）。
【特許文献３】
特開２００２−３３８３４１号公報（第１０頁段落番号（００５０）、表４等参照）。
【特許文献４】
特開平１０−１０１４１６号公報（第２頁段落番号（０００８）、（０００９）、表２、表３参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、ＡｇやＣｕ等の低抵抗導体との同時焼成による内挿化、多層化ができる７７５℃〜１０００℃の温度で焼成でき、かつ比誘電率εｒが８〜２０程度で、Ｑ×ｆ０値が大きく、且つ熱伝導性に優れ、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下で調整も容易な誘電体磁器組成物を提供することにある。また、このような誘電体磁器組成物からなる誘電体層とＡｇ或いはＣｕを主成分とする内部電極を有する積層フィルターや積層誘電体基板等の積層セラミック部品を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般式がｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、ｘが０．０７５≦ｘ≦０．９２５、ａが０．３≦ａ≦１．０の範囲内である主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする誘電体磁器組成物に関する。
【００１１】
前記ガラス粉末の成分としてはＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラス、およびＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯの群から選択される２種以上の金属酸化物からなるガラスのうち少なくとも一種以上であることが好ましい。
【００１２】
更に本発明は複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備える積層セラミック部品において、前記誘電体層が前記請求項１又は２記載の誘電体磁器組成物を焼成して得られる誘電体磁器にて構成され、前記内部電極がＣｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料にて形成されていることを特徴とする積層セラミック部品に関する。
【００１３】
本発明における誘電体磁器組成物は、優れた熱伝導性を示し、１０００℃以下の焼成温度で焼結ができるため、低抵抗導体であるＡｇやＣｕ等と同時焼成が可能な磁器を提供することができる。また、本発明における誘電体磁器組成物は共振周波数ｆ０（ＧＨｚ）とＱ値の積であるＱ×ｆ０値が１５０００（ＧＨｚ）以上と大きい値を示し、誘電損失の小さい磁器を提供することができる。そして、本発明における誘電体磁器組成物は、共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下であり、温度による影響の少ない磁器が提供できる。更に、比誘電率εｒが８〜２０程度で、本発明の誘電体磁器組成物を用いた高周波用素子や回路は小さくなりすぎることはなく適度な大きさに保つことが可能になり，加工精度や生産性の面で優れている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の誘電体磁器組成物について具体的に説明する。
【００１５】
本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とからなる、または、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３およびＺｎ２ＴｉＯ４とからなる磁器組成物であって、一般式がｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、Ｓｉ３Ｎ４のモル分率ｘが０．０７５〜０．９２５の範囲であり、ＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計したモル分率が（１−ｘ）、即ち、０．０７５〜０．９２５の範囲にある。
【００１６】
また、ＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計量に占めるＺｎＴｉＯ３の含有量の割合（モル比）ａは、０．３〜１．０の範囲であり、同様にＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計量に占めるＺｎ２ＴｉＯ４の割合（モル比）、即ち、（１−ａ）は、０〜０．７の範囲である。
【００１７】
本発明の誘電体磁器組成物は、前記主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする。ここで、ガラスとは非結晶質の固体物質で、溶融により得られたものをいい、粉末ガラスまたはガラス粉末とはガラスを粉砕して粉末状にしたものを指す。なお、ガラスの中に一部結晶化したものを含む結晶化ガラスもガラスに含まれる。本発明に用いるガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラス、その他金属酸化物からなるガラスが挙げられる。ＰｂＯ系ガラスは、ＰｂＯを含有するガラスであり、ＰｂＯ−ＳｉＯ２、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ−Ｐ２Ｏ５を含有するガラスや、Ｒ２Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２，Ｒ２Ｏ−ＣａＯ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ−ＺｎＯ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ−ＳｉＯ２を含有するガラス（但しここでＲはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）などが例示される。ＺｎＯ系ガラスは、ＺｎＯを含有するガラスであり、ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＳｉＯ２、ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ−ＳｉＯ２、などが例示される。ＳｉＯ２系ガラスは、ＳｉＯ２を含有するガラスであり、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ、などが例示される。
【００１８】
さらに、本発明に用いるガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラスの他にも、各種金属酸化物からなるガラスも使用することができ、ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｎＯ２の群から選択される２種以上の金属酸化物からなるガラスも用いられる。ガラスは非晶質ガラスや結晶質ガラスのどちらを用いてもよい。ＰｂＯを含有すると焼成温度は低下する傾向にあるが、無負荷Ｑ値が低下する傾向にあり、ガラス中のＰｂＯ成分の含有量は、４０重量％以下が好ましい。また、ガラス中にＺｎＯとＡｌ２Ｏ３とＢａＯとＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３を成分とするガラスは、高い無負荷Ｑ値を得ることができる点から本発明に用いるガラスとして特に好適である。
【００１９】
次に本発明における組成の限定理由について説明する。本発明の誘電体磁器組成物は，セラミックスの母材となる前記主成分１００重量部に対して、ガラス成分量が５重量部未満では焼成温度が１０００℃以上と高くなり、１５０重量部を超える場合にはガラスが溶出して良好な焼結体を得ることができなくなるため好ましくない。
【００２０】
また、前記主成分におけるＳｉ３Ｎ４のモル分率ｘの値が０．０７５より少ないと、Ｑ×ｆ０値が１５０００より低くなり、且つ熱伝導性が低下し、共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃より大きくなるため好ましくない。また、Ｓｉ３Ｎ４のモル分率ｘの値が０．９２５を超えると共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃より大きくなるため好ましくない。また主成分である母材組成中のＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計量に占めるＺｎＴｉＯ３の含有量の割合（モル比）ａが０．３より小さいと共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃より大きくなり、モル分率ｘによってはＱ×ｆ０値が１５０００より低くなる事があるため好ましくない。本発明の誘電体磁器組成物には、これら主要成分以外にも、本発明の目的を損なわない範囲で他成分を含めることが可能である。
【００２１】
前記主成分の一般式中、ａが１であると、本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、ｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）ＺｎＴｉＯ３（ただし、０．０７５≦ｘ≦０．９２５）と表されるが、この２成分系の主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有する誘電体磁器組成物においても上記の本発明の効果を有する。本発明の誘電体磁器組成物を７５０〜１０００℃で焼成して得られる誘電体磁器は、主成分のＳｉ３Ｎ４の結晶とＺｎＴｉＯ３の結晶が存在し、その間にガラス相または結晶化ガラスが入り込んだ組織をしている。
【００２２】
本発明の誘電体磁器組成物の最も望ましい実施形態としては、本発明の組成範囲内にあって、Ｓｉ３Ｎ４−ＺｎＴｉＯ３−Ｚｎ２ＴｉＯ４の３成分の主成分化合物とガラス成分からなる誘電体磁器組成物が挙げられる。本発明の誘電体磁器組成物を７５０〜１０００℃で焼成して得られる誘電体磁器は、主成分のＳｉ３Ｎ４の結晶とＺｎＴｉＯ３の結晶およびＺｎ２ＴｉＯ４の結晶が存在し、その間にガラス相または結晶化ガラスが入り込んだ組織をしている。
【００２３】
本実施形態で示される３成分の主成分化合物とガラス成分からなる誘電体磁器組成物は、前記Ｓｉ３Ｎ４−ＺｎＴｉＯ３の２成分の主成分化合物およびガラス成分からなる誘電体磁器組成物に比べて、Ｚｎ２ＴｉＯ４が加えられている事により焼成温度を更に下げることができる利点がある。
【００２４】
本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造方法の一例を次に示す。前記主成分を構成する各母材原料は、例えば、それぞれ次のようにして得られる。ＺｎＴｉＯ３は、ＺｎＯとＴｉＯ２とを１：１のモル比で混合し、また、Ｚｎ２ＴｉＯ４は、ＺｎＯとＴｉＯ２とを２：１のモル比で混合し、仮焼することで得られる。なお、亜鉛、チタンの原料としては、ＺｎＯ、ＴｉＯ２の酸化物の他に、仮焼時に酸化物となる炭酸塩、水酸化物、有機金属化合物等を使用することができる。
【００２５】
このようなＳｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４のうち必要な母材原料とガラス粉末を所定量ずつ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコールを除去した後、得られた粉末にポリビニルアルコールの如き有機バインダーおよび水を混合して均質にし、乾燥、粉砕して、例えば圧力１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２程度で、加圧成形する。そして得られた成型物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて８５０〜９２５℃で焼成することにより上記組成式で表わされる誘電体磁器組成物が得られる。
【００２６】
このようにして得られた誘電体磁器組成物は、適当な形状、およびサイズに加工することにより誘電体共振器として利用できる。また、混合、仮焼、粉砕等の工程を経て得られる誘電体粉末にポリビニルブチラール等の樹脂、フタル酸ジブチル等の可塑剤、およびトルエン等の有機溶剤とを混合した後、ドクターブレード法等によるシート成形を行い、得られたシートと導体とを積層化、一体焼成することにより、各種積層セラミック部品の材料として利用できる。積層セラミック部品としては積層セラミックコンデンサ、ＬＣフィルター、誘電体基板などが挙げられる。
【００２７】
本発明の積層セラミック部品は、複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備えており、前記誘電体層が前記誘電体磁器組成物を焼成して得られる誘電体磁器にて構成され、前記内部電極がＣｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料にて形成されている。本発明の積層セラミック部品は、誘電体磁器組成物を含有する誘電体層と、Ｃｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料とを、同時焼成することにより得られる。
【００２８】
上記積層セラミック部品の実施形態の一例として、例えば図１に示したトリプレートタイプの共振器が挙げられる。
【００２９】
図１は、本発明に係る実施形態の一例であるトリプレートタイプの共振器を示す斜視図である。図１に示すように、トリプレートタイプの共振器は、複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極２と、該内部電極に電気的に接続された外部電極３とを備える積層セラミック部品である。トリプレートタイプの共振器は、内部電極２を中央部に配置して複数枚の誘電体セラミックス層１を積層して得られる。内部電極２は、図１に示した第１の面Ａからこれに対向する第２の面Ｂまで貫通するように形成されており、第１の面Ａのみ開放面で、第１の面Ａを除く共振器の５面には外部電極３が形成されており、第２の面Ｂにおいて内部電極２と外部電極３が接続されている。内部電極２の材料は、ＣｕまたはＡｇあるいは、それらを主成分として構成されている。本発明の誘電体磁器組成物では低温で焼成が可能なため、これらの内部電極の材料が使用できる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
ＺｎＯとＴｉＯ２のモル比が１：１の割合になるように各粉末を秤量した後、エタノール、ＺｒＯ２ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した後に溶媒を脱媒乾燥した。続いて、各々の乾燥後の混合粉末を大気雰囲気中にて１０００℃の温度で２時間仮焼してＺｎＴｉＯ３の結晶粉末を得た。
【００３１】
続いて、Ｓｉ３Ｎ４が９０．０ｍｏｌ％、ＺｎＴｉＯ３が１０．０ｍｏｌ％となるように秤量し主成分母材とした。さらに、この主成分母材１００重量部に対して、ＳｉＯ２が６．０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が１１．０ｗｔ％、ＺｎＯが４７．０ｗｔ％、ＢａＯが４．０ｗｔ％、ＳｒＯが０．２ｗｔ％、ＣａＯが０．２ｗｔ％、ＳｎＯ２が０．２ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が３０．０ｗｔ％で構成されているガラス粉末が３０重量部となるように、前記主成分母材の粉末と前記ガラス粉末とを所定量（全量として１５０ｇ）を秤量し、エタノール、ＺｒＯ２ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した後、溶媒を脱媒乾燥した。
【００３２】
得られた混合粉を粉砕した後、適量のポリビニルアルコール溶液を加えて乾燥した後に直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気中、９２５℃の温度で２時間焼成して本発明の組成を有する誘電体セラミックスを得た。
【００３３】
こうして得られた磁器組成物のセラミックスを、直径８ｍｍ、厚み４ｍｍの大きさに加工した後、誘電共振法によって測定し、共振周波数９〜１３ＧＨｚにおけるＱ×ｆ０値、比誘電率εｒ、共振周波数の温度係数τｆ及び熱伝導率λを求めた。その結果を表２に示す。
【００３４】
また、前記主成分母材とガラス粉末とを混合、脱媒して得られた乾燥混合粉１００ｇに対して、結合剤としてポリビニルブチラール９ｇ、可塑剤としてフタル酸ジブチル６ｇおよび溶剤としてトルエン６０ｇとイソプロピルアルコール３０ｇを添加しドクターブレード法により厚さ１００μｍのグリーンシートを作製した。そして、このグリーンシートを、６５℃の温度で２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加える熱圧着により、２０層積層した。その際、内部電極としてＡｇを印刷した層が厚み方向の中央部にくるように配置した。得られた積層体を９２５℃で２時間焼成した後、幅５．０ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、長さ９．５ｍｍに加工し、外部電極を形成して図１に示すようなトリプレートタイプの共振器を作製した。得られたトリプレートタイプの共振器について共振周波数２．５ＧＨｚで無負荷Ｑ値を評価した。その結果を表２に示す。
【００３５】
実施例２〜６
実施例１と同様の方法にて、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３の各粉末とガラス粉末を表１に示した組成比になるように配合し、混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表１に示したように８７５℃〜９００℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００３６】
比較例１〜２
実施例１と同様の方法で、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３の各粉末とガラス粉末を表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において表２に示したように９００℃〜９５０℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００３７】
実施例１と比較例１との比較により、Ｓｉ３Ｎ４の含有量が多すぎると、共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値がより大きくなることがわかる。また、実施例２と比較例２とを比較することにより、Ｓｉ３Ｎ４の含有量が少ないと、比誘電率εｒが大きくなり、Ｑ×ｆ０値が小さく、且つ熱伝導性が低下し、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が大きくなることが分かる。
【００３８】
実施例７
ＺｎＯとＴｉＯ２のモル比が２：１の割合になるように各粉末を秤量した後、エタノール、ＺｒＯ２ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した後に溶媒を脱媒乾燥した。続いて混合乾燥した粉末を大気雰囲気中にて１０００℃の温度で２時間仮焼してＺｎ２ＴｉＯ４の結晶粉末を得た。また、実施例１と同様にして、ＺｎＴｉＯ３の各粉末を得た。
【００３９】
続いて、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４の各粉末とガラス粉末とを表１に示した配合量で実施例１と同一条件で混合、成形し、空気雰囲気下において８５０℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００４０】
実施例８〜１５
実施例７と同様の方法で、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４の各粉末とガラス粉末とを表１に示した組成比になるように配合し、混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表２に示したように７７５℃〜８５０℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００４１】
比較例３〜６
実施例７と同様の方法で、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４の各粉末とガラス粉末とを表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において表２に示したように８５０℃〜１０００℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００４２】
比較例３，４より、ＺｎＴｉＯ３の含有量が少ないと、Ｑ×ｆ０値が小さく、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が大きくなることが分かる。また、比較例５，６より、ガラス量が適切な範囲外では、好ましい焼結体が得られないことが分かる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、１０００℃以下の焼成温度で焼結が可能であり、且つ熱伝導性に優れ、比誘電率εｒが８〜２０程度で、高周波領域でのＱ値が大きく、更に共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下の誘電体磁器組成物を提供することができる。１０００℃以下の焼成温度で焼結ができるため、焼成に要する電力費が低減されるとともに、比較的安価で低抵抗導体であるＡｇやＣｕ等と同時焼成が可能であり、さらにこれを内部電極とした積層部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層セラミック部品の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１ 誘電体セラミック層
２ 内部電極
３ 外部電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、比誘電率εｒが８〜２０程度で、マイクロ波やミリ波などの高周波領域でのＱ値が大きく、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値も小さく、且つ熱伝導性に優れ、更に低抵抗導体であるＡｇやＣｕ等との同時焼成が可能な誘電体磁器組成物、およびそれを用いた積層誘電体フィルターや積層誘電体基板等の積層セラミック部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信網の急激な発展に伴い、通信に使用する周波数が拡大すると同時にマイクロ波領域やミリ波領域などの高周波領域に及んでいる。高周波用の誘電体磁器組成物としては、無負荷Ｑ値が大きく、熱伝導性に優れ、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が小さい材料が求められている。一方、マイクロ波回路やミリ波回路の大きさは、比誘電率εｒが大きくなるほど小型化が可能である。しかし、マイクロ波領域以上の高周波領域に関しては、比誘電率εｒが大き過ぎると、回路が小さくなりすぎ加工精度の要求が厳しくなるため、比誘電率εｒは８から２０程度の適切な範囲のものが要求されている。
【０００３】
また最近、誘電体磁器組成物を積層した積層誘電体フィルターや積層誘電体基板等の積層セラミック部品が開発されており、誘電体磁器組成物と内部電極との同時焼成による積層化が行われている。このような用途で使用される誘電体磁器組成物には電極材料として低抵抗導体で、且つ安価な銀（Ａｇ）、Ａｇ−Ｐｄ、およびＣｕ等を使用して、１０００℃以下の低温で同時焼成が可能な誘電体磁器組成物が求められ、特に基板を用途とするものには熱伝導性の優れた材料が求められている。
【０００４】
従来、Ｑ値が大きく、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が小さい誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＭｇＯ−ＷＯ３系材料（特許文献１参照）や、ＭｇＴｉＯ３−ＣａＴｉＯ３系材料（特許文献２参照）などが提案されている。しかし、これら磁器組成物は、焼成温度が１３００℃以上と高いため内部電極との同時焼成を行うことは困難な面があり、積層化構造とするためには電極材料として高温に耐える白金（Ｐｔ）等の高価な材料に限定されていた。
【０００５】
一方、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は、比誘電率εｒが１０で、高周波特性、及び熱伝導性に優れる磁器組成物として知られている。しかし、共振周波数の温度依存性（τｆ）が−６０ｐｐｍ／℃とマイナス側に大きいため、誘電体共振器や誘電体フィルターなどの温度依存性が小さいことが求められる用途への適用は制限されている。また、焼成温度が１５００℃以上と高いため、内部電極との同時焼成を行うことは困難な面があった。
【０００６】
また、低温焼結が可能な誘電体磁器組成物としては、ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶とα−ＳｉＯ２結晶およびＺｎＳｉＯ４結晶並びにガラス層からなる磁器材料が、適度な誘電率で焼成温度も低いことが知られている（特許文献３参照）が、この材料は、機械的強度を重視しており、高周波用誘電体磁器組成物としては、Ｑ値も十分でなく、共振周波数ｆ０の温度係数τｆ、及び熱伝導率の記載もない。
【０００７】
また、他の誘電体磁器組成物として、ＺｎＴｉＯ３とガラスからなりＺｎＴｉＯ３を８５〜９５重量％含有する誘電体磁器組成物が、９００℃〜１０００℃の温度で焼成可能であり、３０ＧＨｚ以上の高周波においても高い誘電率（εｒ＝３０程度）と低い誘電正接を示すことが開示されている（特許文献４参照）が、εｒ＝８〜２０程度の低い誘電率と、誘電正接の逆数であらわされるＱ値もさらに大きい値が要求され、共振周波数の温度依存性τｆ、及び熱伝導率に関する記載もない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２３６７０８号公報（第１１頁段落番号（００３３）、表１〜８参照）。
【特許文献２】
特開平６−１９９５６８号公報（第５頁段落番号（００１８）、表１〜３参照）。
【特許文献３】
特開２００２−３３８３４１号公報（第１０頁段落番号（００５０）、表４等参照）。
【特許文献４】
特開平１０−１０１４１６号公報（第２頁段落番号（０００８）、（０００９）、表２、表３参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、ＡｇやＣｕ等の低抵抗導体との同時焼成による内挿化、多層化ができる７７５℃〜１０００℃の温度で焼成でき、かつ比誘電率εｒが８〜２０程度で、Ｑ×ｆ０値が大きく、且つ熱伝導性に優れ、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下で調整も容易な誘電体磁器組成物を提供することにある。また、このような誘電体磁器組成物からなる誘電体層とＡｇ或いはＣｕを主成分とする内部電極を有する積層フィルターや積層誘電体基板等の積層セラミック部品を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般式がｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、ｘが０．０７５≦ｘ≦０．９２５、ａが０．３≦ａ≦１．０の範囲内である主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする誘電体磁器組成物に関する。
【００１１】
前記ガラス粉末の成分としてはＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラス、およびＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯの群から選択される２種以上の金属酸化物からなるガラスのうち少なくとも一種以上であることが好ましい。
【００１２】
更に本発明は複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備える積層セラミック部品において、前記誘電体層が前記請求項１又は２記載の誘電体磁器組成物を焼成して得られる誘電体磁器にて構成され、前記内部電極がＣｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料にて形成されていることを特徴とする積層セラミック部品に関する。
【００１３】
本発明における誘電体磁器組成物は、優れた熱伝導性を示し、１０００℃以下の焼成温度で焼結ができるため、低抵抗導体であるＡｇやＣｕ等と同時焼成が可能な磁器を提供することができる。また、本発明における誘電体磁器組成物は共振周波数ｆ０（ＧＨｚ）とＱ値の積であるＱ×ｆ０値が１５０００（ＧＨｚ）以上と大きい値を示し、誘電損失の小さい磁器を提供することができる。そして、本発明における誘電体磁器組成物は、共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下であり、温度による影響の少ない磁器が提供できる。更に、比誘電率εｒが８〜２０程度で、本発明の誘電体磁器組成物を用いた高周波用素子や回路は小さくなりすぎることはなく適度な大きさに保つことが可能になり，加工精度や生産性の面で優れている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の誘電体磁器組成物について具体的に説明する。
【００１５】
本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とからなる、または、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３およびＺｎ２ＴｉＯ４とからなる磁器組成物であって、一般式がｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、Ｓｉ３Ｎ４のモル分率ｘが０．０７５〜０．９２５の範囲であり、ＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計したモル分率が（１−ｘ）、即ち、０．０７５〜０．９２５の範囲にある。
【００１６】
また、ＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計量に占めるＺｎＴｉＯ３の含有量の割合（モル比）ａは、０．３〜１．０の範囲であり、同様にＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計量に占めるＺｎ２ＴｉＯ４の割合（モル比）、即ち、（１−ａ）は、０〜０．７の範囲である。
【００１７】
本発明の誘電体磁器組成物は、前記主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする。ここで、ガラスとは非結晶質の固体物質で、溶融により得られたものをいい、粉末ガラスまたはガラス粉末とはガラスを粉砕して粉末状にしたものを指す。なお、ガラスの中に一部結晶化したものを含む結晶化ガラスもガラスに含まれる。本発明に用いるガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラス、その他金属酸化物からなるガラスが挙げられる。ＰｂＯ系ガラスは、ＰｂＯを含有するガラスであり、ＰｂＯ−ＳｉＯ２、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ−Ｐ２Ｏ５を含有するガラスや、Ｒ２Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２，Ｒ２Ｏ−ＣａＯ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ−ＺｎＯ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２、Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ−ＳｉＯ２を含有するガラス（但しここでＲはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）などが例示される。ＺｎＯ系ガラスは、ＺｎＯを含有するガラスであり、ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＳｉＯ２、ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ−ＳｉＯ２、などが例示される。ＳｉＯ２系ガラスは、ＳｉＯ２を含有するガラスであり、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ、などが例示される。
【００１８】
さらに、本発明に用いるガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラスの他にも、各種金属酸化物からなるガラスも使用することができ、ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｎＯ２の群から選択される２種以上の金属酸化物からなるガラスも用いられる。ガラスは非晶質ガラスや結晶質ガラスのどちらを用いてもよい。ＰｂＯを含有すると焼成温度は低下する傾向にあるが、無負荷Ｑ値が低下する傾向にあり、ガラス中のＰｂＯ成分の含有量は、４０重量％以下が好ましい。また、ガラス中にＺｎＯとＡｌ２Ｏ３とＢａＯとＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３を成分とするガラスは、高い無負荷Ｑ値を得ることができる点から本発明に用いるガラスとして特に好適である。
【００１９】
次に本発明における組成の限定理由について説明する。本発明の誘電体磁器組成物は，セラミックスの母材となる前記主成分１００重量部に対して、ガラス成分量が５重量部未満では焼成温度が１０００℃以上と高くなり、１５０重量部を超える場合にはガラスが溶出して良好な焼結体を得ることができなくなるため好ましくない。
【００２０】
また、前記主成分におけるＳｉ３Ｎ４のモル分率ｘの値が０．０７５より少ないと、Ｑ×ｆ０値が１５０００より低くなり、且つ熱伝導性が低下し、共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が２０ｐｐｍ／℃より大きくなるため好ましくない。また、Ｓｉ３Ｎ４のモル分率ｘの値が０．９２５を超えると共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃より大きくなるため好ましくない。また主成分である母材組成中のＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４との合計量に占めるＺｎＴｉＯ３の含有量の割合（モル比）ａが０．３より小さいと共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃より大きくなり、モル分率ｘによってはＱ×ｆ０値が１５０００より低くなる事があるため好ましくない。本発明の誘電体磁器組成物には、これら主要成分以外にも、本発明の目的を損なわない範囲で他成分を含めることが可能である。
【００２１】
前記主成分の一般式中、ａが１であると、本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、ｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）ＺｎＴｉＯ３（ただし、０．０７５≦ｘ≦０．９２５）と表されるが、この２成分系の主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有する誘電体磁器組成物においても上記の本発明の効果を有する。本発明の誘電体磁器組成物を７５０〜１０００℃で焼成して得られる誘電体磁器は、主成分のＳｉ３Ｎ４の結晶とＺｎＴｉＯ３の結晶が存在し、その間にガラス相または結晶化ガラスが入り込んだ組織をしている。
【００２２】
本発明の誘電体磁器組成物の最も望ましい実施形態としては、本発明の組成範囲内にあって、Ｓｉ３Ｎ４−ＺｎＴｉＯ３−Ｚｎ２ＴｉＯ４の３成分の主成分化合物とガラス成分からなる誘電体磁器組成物が挙げられる。本発明の誘電体磁器組成物を７５０〜１０００℃で焼成して得られる誘電体磁器は、主成分のＳｉ３Ｎ４の結晶とＺｎＴｉＯ３の結晶およびＺｎ２ＴｉＯ４の結晶が存在し、その間にガラス相または結晶化ガラスが入り込んだ組織をしている。
【００２３】
本実施形態で示される３成分の主成分化合物とガラス成分からなる誘電体磁器組成物は、前記Ｓｉ３Ｎ４−ＺｎＴｉＯ３の２成分の主成分化合物およびガラス成分からなる誘電体磁器組成物に比べて、Ｚｎ２ＴｉＯ４が加えられている事により焼成温度を更に下げることができる利点がある。
【００２４】
本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造方法の一例を次に示す。前記主成分を構成する各母材原料は、例えば、それぞれ次のようにして得られる。ＺｎＴｉＯ３は、ＺｎＯとＴｉＯ２とを１：１のモル比で混合し、また、Ｚｎ２ＴｉＯ４は、ＺｎＯとＴｉＯ２とを２：１のモル比で混合し、仮焼することで得られる。なお、亜鉛、チタンの原料としては、ＺｎＯ、ＴｉＯ２の酸化物の他に、仮焼時に酸化物となる炭酸塩、水酸化物、有機金属化合物等を使用することができる。
【００２５】
このようなＳｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４のうち必要な母材原料とガラス粉末を所定量ずつ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続いて、水、アルコールを除去した後、得られた粉末にポリビニルアルコールの如き有機バインダーおよび水を混合して均質にし、乾燥、粉砕して、例えば圧力１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２程度で、加圧成形する。そして得られた成型物を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下にて８５０〜９２５℃で焼成することにより上記組成式で表わされる誘電体磁器組成物が得られる。
【００２６】
このようにして得られた誘電体磁器組成物は、適当な形状、およびサイズに加工することにより誘電体共振器として利用できる。また、混合、仮焼、粉砕等の工程を経て得られる誘電体粉末にポリビニルブチラール等の樹脂、フタル酸ジブチル等の可塑剤、およびトルエン等の有機溶剤とを混合した後、ドクターブレード法等によるシート成形を行い、得られたシートと導体とを積層化、一体焼成することにより、各種積層セラミック部品の材料として利用できる。積層セラミック部品としては積層セラミックコンデンサ、ＬＣフィルター、誘電体基板などが挙げられる。
【００２７】
本発明の積層セラミック部品は、複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備えており、前記誘電体層が前記誘電体磁器組成物を焼成して得られる誘電体磁器にて構成され、前記内部電極がＣｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料にて形成されている。本発明の積層セラミック部品は、誘電体磁器組成物を含有する誘電体層と、Ｃｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料とを、同時焼成することにより得られる。
【００２８】
上記積層セラミック部品の実施形態の一例として、例えば図１に示したトリプレートタイプの共振器が挙げられる。
【００２９】
図１は、本発明に係る実施形態の一例であるトリプレートタイプの共振器を示す斜視図である。図１に示すように、トリプレートタイプの共振器は、複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極２と、該内部電極に電気的に接続された外部電極３とを備える積層セラミック部品である。トリプレートタイプの共振器は、内部電極２を中央部に配置して複数枚の誘電体セラミックス層１を積層して得られる。内部電極２は、図１に示した第１の面Ａからこれに対向する第２の面Ｂまで貫通するように形成されており、第１の面Ａのみ開放面で、第１の面Ａを除く共振器の５面には外部電極３が形成されており、第２の面Ｂにおいて内部電極２と外部電極３が接続されている。内部電極２の材料は、ＣｕまたはＡｇあるいは、それらを主成分として構成されている。本発明の誘電体磁器組成物では低温で焼成が可能なため、これらの内部電極の材料が使用できる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
ＺｎＯとＴｉＯ２のモル比が１：１の割合になるように各粉末を秤量した後、エタノール、ＺｒＯ２ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した後に溶媒を脱媒乾燥した。続いて、各々の乾燥後の混合粉末を大気雰囲気中にて１０００℃の温度で２時間仮焼してＺｎＴｉＯ３の結晶粉末を得た。
【００３１】
続いて、Ｓｉ３Ｎ４が９０．０ｍｏｌ％、ＺｎＴｉＯ３が１０．０ｍｏｌ％となるように秤量し主成分母材とした。さらに、この主成分母材１００重量部に対して、ＳｉＯ２が６．０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が１１．０ｗｔ％、ＺｎＯが４７．０ｗｔ％、ＢａＯが４．０ｗｔ％、ＳｒＯが０．２ｗｔ％、ＣａＯが０．２ｗｔ％、ＳｎＯ２が０．２ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３が３０．０ｗｔ％で構成されているガラス粉末が３０重量部となるように、前記主成分母材の粉末と前記ガラス粉末とを所定量（全量として１５０ｇ）を秤量し、エタノール、ＺｒＯ２ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した後、溶媒を脱媒乾燥した。
【００３２】
得られた混合粉を粉砕した後、適量のポリビニルアルコール溶液を加えて乾燥した後に直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのペレットに成形し、空気雰囲気中、９２５℃の温度で２時間焼成して本発明の組成を有する誘電体セラミックスを得た。
【００３３】
こうして得られた磁器組成物のセラミックスを、直径８ｍｍ、厚み４ｍｍの大きさに加工した後、誘電共振法によって測定し、共振周波数９〜１３ＧＨｚにおけるＱ×ｆ０値、比誘電率εｒ、共振周波数の温度係数τｆ及び熱伝導率λを求めた。その結果を表２に示す。
【００３４】
また、前記主成分母材とガラス粉末とを混合、脱媒して得られた乾燥混合粉１００ｇに対して、結合剤としてポリビニルブチラール９ｇ、可塑剤としてフタル酸ジブチル６ｇおよび溶剤としてトルエン６０ｇとイソプロピルアルコール３０ｇを添加しドクターブレード法により厚さ１００μｍのグリーンシートを作製した。そして、このグリーンシートを、６５℃の温度で２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加える熱圧着により、２０層積層した。その際、内部電極としてＡｇを印刷した層が厚み方向の中央部にくるように配置した。得られた積層体を９２５℃で２時間焼成した後、幅５．０ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、長さ９．５ｍｍに加工し、外部電極を形成して図１に示すようなトリプレートタイプの共振器を作製した。得られたトリプレートタイプの共振器について共振周波数２．５ＧＨｚで無負荷Ｑ値を評価した。その結果を表２に示す。
【００３５】
実施例２〜６
実施例１と同様の方法にて、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３の各粉末とガラス粉末を表１に示した組成比になるように配合し、混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表１に示したように８７５℃〜９００℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００３６】
比較例１〜２
実施例１と同様の方法で、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＴｉＯ３の各粉末とガラス粉末を表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において表２に示したように９００℃〜９５０℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００３７】
実施例１と比較例１との比較により、Ｓｉ３Ｎ４の含有量が多すぎると、共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値がより大きくなることがわかる。また、実施例２と比較例２とを比較することにより、Ｓｉ３Ｎ４の含有量が少ないと、比誘電率εｒが大きくなり、Ｑ×ｆ０値が小さく、且つ熱伝導性が低下し、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が大きくなることが分かる。
【００３８】
実施例７
ＺｎＯとＴｉＯ２のモル比が２：１の割合になるように各粉末を秤量した後、エタノール、ＺｒＯ２ボールと共にボールミルに入れ、２４時間湿式混合した後に溶媒を脱媒乾燥した。続いて混合乾燥した粉末を大気雰囲気中にて１０００℃の温度で２時間仮焼してＺｎ２ＴｉＯ４の結晶粉末を得た。また、実施例１と同様にして、ＺｎＴｉＯ３の各粉末を得た。
【００３９】
続いて、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４の各粉末とガラス粉末とを表１に示した配合量で実施例１と同一条件で混合、成形し、空気雰囲気下において８５０℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００４０】
実施例８〜１５
実施例７と同様の方法で、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４の各粉末とガラス粉末とを表１に示した組成比になるように配合し、混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において、表２に示したように７７５℃〜８５０℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００４１】
比較例３〜６
実施例７と同様の方法で、Ｓｉ３Ｎ４とＺｎＴｉＯ３とＺｎ２ＴｉＯ４の各粉末とガラス粉末とを表１に示した配合量で混合後、実施例１と同一条件で成形し、空気雰囲気下において表２に示したように８５０℃〜１０００℃の温度にて２時間焼成して誘電体セラミックスを作製し、実施例１と同様な方法で特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００４２】
比較例３，４より、ＺｎＴｉＯ３の含有量が少ないと、Ｑ×ｆ０値が小さく、更に共振周波数ｆ０の温度係数τｆの絶対値が大きくなることが分かる。また、比較例５，６より、ガラス量が適切な範囲外では、好ましい焼結体が得られないことが分かる。
【００４３】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明によれば、１０００℃以下の焼成温度で焼結が可能であり、且つ熱伝導性に優れ、比誘電率εｒが８〜２０程度で、高周波領域でのＱ値が大きく、更に共振周波数の温度変化率（τｆ）の絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下の誘電体磁器組成物を提供することができる。１０００℃以下の焼成温度で焼結ができるため、焼成に要する電力費が低減されるとともに、比較的安価で低抵抗導体であるＡｇやＣｕ等と同時焼成が可能であり、さらにこれを内部電極とした積層部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層セラミック部品の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１ 誘電体セラミック層
２ 内部電極
３ 外部電極
Claims (3)
- 一般式ｘＳｉ３Ｎ４−（１−ｘ）（ａＺｎＴｉＯ３−（１−ａ）Ｚｎ２ＴｉＯ４）で表され、ｘが０．０７５≦ｘ≦０．９２５、ａが０．３≦ａ≦１．０の範囲内である主成分１００重量部に対して、ガラス成分を５重量部以上１５０重量部以下含有することを特徴とする誘電体磁器組成物。
- 前記ガラス成分が、ＰｂＯ系ガラス、ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２系ガラス、およびＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯの群から選択される２種以上の金属酸化物からなるガラスから選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の誘電体磁器組成物。
- 複数の誘電体層と、該誘電体層間に形成された内部電極と、該内部電極に電気的に接続された外部電極とを備える積層セラミック部品において、前記誘電体層が前記請求項１又は２記載の誘電体磁器組成物を焼成して得られる誘電体磁器にて構成され、前記内部電極がＣｕ単体若しくはＡｇ単体、又はＣｕ若しくはＡｇを主成分とする合金材料にて形成されていることを特徴とする積層セラミック部品。
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