JP2009227483A - Dielectric ceramic composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric ceramic composition capable of being fired at a low temperature even when CuO is not contained and capable of improving a Q×f value. <P>SOLUTION: The dielectric ceramic composition includes a BaO-Nd<SB>2</SB>O<SB>3</SB>-TiO<SB>2</SB>based compound and 2MgO×SiO<SB>2</SB>as essential components and zinc oxide, boron oxide, alkaline earth metal oxide and a lithium compound as accessary components, wherein the content (c) of the lithium compound is 0.04 pts.mass<c<3.24 pts.mass per 100 pts.mass essential components when the lithium compound is expressed in terms of Li<SB>2</SB>O. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体磁器組成物に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic composition.

近年、需要が増加している携帯電話等の移動体通信機器では、数百MHz〜数GHz程度の準マイクロ波と呼ばれる高周波帯が使用されている。そのため、移動体通信機器に用いられるフィルタ、共振器、コンデンサ等の電子デバイスとして、高周波特性を有するデバイス(以下、「高周波デバイス」と記す。)が要求されている。また、近年の移動体通信機器の小型化に伴い、高周波デバイスにも小型化が要求されている。   2. Description of the Related Art In recent years, mobile communication devices such as mobile phones, for which demand is increasing, use a high frequency band called a quasi-microwave of about several hundred MHz to several GHz. Therefore, devices having high-frequency characteristics (hereinafter referred to as “high-frequency devices”) are required as electronic devices such as filters, resonators, and capacitors used in mobile communication equipment. In addition, with the recent miniaturization of mobile communication devices, miniaturization of high frequency devices is also required.

小型の高周波デバイスを実現するためには、高周波デバイスの材料として、使用周波数における比誘電率が高く、誘電損失が小さく、且つ共振周波数の温度特性の変化が小さい材料を用いることが要求される。このような材料としては、従来、BaO−希土類酸化物−TiO2系の誘電体磁器組成物(以下、「高誘電率材」と記す。)が用いられている。この高誘電率材を用いて高周波デバイスを形成する際は、高誘電率材と、高周波デバイス内部の電極や配線となる導体材とを同時焼成するため、導体材としては、高誘電率材の焼結温度よりも融点が高く、高誘電率材との同時焼成中に溶融しない材料を用いる必要があった。ところが、高誘電率材の焼結温度は1300〜1400℃と高温であるため、従来は、融点が高く、且つ高価なPdやPtを導体材に用いなければならなかった。一方、安価で、且つ低抵抗であるAg又はAgを主成分とする合金(以下、「Ag系金属」と記す。)は、融点が860〜1000℃程度であり、高誘電率材の焼結温度よりも低いため、導体材に用いることができなかった。 In order to realize a small high-frequency device, it is required to use a material having a high relative dielectric constant at a used frequency, a small dielectric loss, and a small change in temperature characteristics of a resonance frequency as a material for the high-frequency device. As such a material, a BaO-rare earth oxide-TiO 2 dielectric ceramic composition (hereinafter referred to as “high dielectric constant material”) has been used. When forming a high-frequency device using this high-dielectric constant material, the high-dielectric-constant material and the conductor material that becomes the electrode and wiring inside the high-frequency device are fired at the same time. It was necessary to use a material having a melting point higher than the sintering temperature and which does not melt during co-firing with a high dielectric constant material. However, since the sintering temperature of the high dielectric constant material is as high as 1300 to 1400 ° C., conventionally, expensive Pd or Pt having a high melting point has to be used for the conductor material. On the other hand, inexpensive and low-resistance Ag or an alloy containing Ag as a main component (hereinafter referred to as “Ag-based metal”) has a melting point of about 860 to 1000 ° C., and is sintered with a high dielectric constant material. Since it was lower than the temperature, it could not be used as a conductor material.

上記高誘電率材を用いた高周波デバイスを更に高特性化、小型化するために、高誘電率材から形成される高誘電率層と、これより比誘電率の低い誘電体磁器組成物(以下、低誘電率材)から形成される低誘電率層とを接合させた多層型デバイスが提案されている(特許文献1参照)。   In order to further enhance the characteristics and miniaturization of the high-frequency device using the high dielectric constant material, a high dielectric constant layer formed from the high dielectric constant material and a dielectric ceramic composition having a lower relative dielectric constant (hereinafter referred to as a dielectric ceramic composition) A multilayer device in which a low dielectric constant layer formed from a low dielectric constant material is joined has been proposed (see Patent Document 1).

上記多層型デバイスに用いられる低誘電率材としては、下記特許文献2に示すように、主成分として、比誘電率の高いxBaO・yNd・zTiOと、比誘電率の低い2MgO・SiOとを共に含む誘電体磁器組成物(以下、「複合材」と記す。)が挙げられる。 The low dielectric constant material used in the multilayer device, as shown in Patent Document 2, as a main component, the ratio and having a high dielectric constant xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2, low dielectric constant 2MgO · Examples thereof include a dielectric ceramic composition containing both SiO 2 (hereinafter referred to as “composite material”).

この複合材には、副成分(焼結助剤)として、ZnO、B、及びCuOが含まれているため、異材質であるxBaO・yNd・zTiOと2MgO・SiOとの間で、焼成収縮挙動、線膨張係数を一致させ、且つ異材質界面での過剰な反応を抑制し、両者を欠陥なく同時焼成することができる。 Since this composite material contains ZnO, B 2 O 3 , and CuO as subcomponents (sintering aids), xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 and 2MgO · SiO 2 which are different materials are included. The firing shrinkage behavior and the linear expansion coefficient are made to coincide with each other, and excessive reaction at the interface between different materials can be suppressed, and both can be fired simultaneously without defects.

また、複合材の焼結温度は、800〜950℃程度であり、従来の高誘電率材の焼結温度より低いため、PdやPtより融点が低く、低抵抗であり、且つ安価なAg系金属を導体材として用いることができる。すなわち、複合材は、導体材であるAg系金属の溶融を抑制できるほどの低温で、Ag系金属と同時焼成することが可能である。
特開平9−139320号公報 特開2006−124270号公報
The sintering temperature of the composite material is about 800 to 950 ° C., which is lower than the sintering temperature of the conventional high dielectric constant material. Therefore, the melting point is lower than that of Pd and Pt, the resistance is low, and the Ag type is inexpensive. A metal can be used as a conductor material. That is, the composite material can be co-fired with the Ag-based metal at a low temperature that can suppress melting of the Ag-based metal that is the conductor material.
JP-A-9-139320 JP 2006-124270 A

上記特許文献2に示す複合材に副成分として含まれるCuOには、複合材の焼結温度を低下させる効果があったが、本発明者は、鋭意研究の結果、複合材からCuOを除くことによって、複合材とAg系金属との同時焼成中に、Ag系金属の溶融をより確実に抑できることを見出した。   Although CuO contained as a subcomponent in the composite material shown in Patent Document 2 has an effect of lowering the sintering temperature of the composite material, the present inventor has removed CuO from the composite material as a result of earnest research. Thus, it was found that melting of the Ag-based metal can be more reliably suppressed during the simultaneous firing of the composite material and the Ag-based metal.

しかし、複合材にCuOを含有させない場合、複合材自体の焼結温度が上昇する傾向があり、複合材とAg系金属とを低温(Ag系金属の融点より低い温度)で同時焼成し難くなる傾向があることも、本発明者が同時に見出した。また、複合材にCuOを含有させない場合、複合材の誘電損失が大きくなり、Q・f値(単位:GHz)が小さくなる傾向があることも見出した。なお、Qは、誘電体における現実の電流と電圧の位相差と、理想の電流と電圧の位相差90度との差である損失角度δの正接tanδの逆数であり、fは共振周波数である。   However, when CuO is not included in the composite material, the sintering temperature of the composite material itself tends to increase, and it becomes difficult to simultaneously fire the composite material and the Ag-based metal at a low temperature (a temperature lower than the melting point of the Ag-based metal). The inventor has also found that there is a tendency. It was also found that when CuO is not contained in the composite material, the dielectric loss of the composite material increases and the Q · f value (unit: GHz) tends to decrease. Q is the reciprocal of the tangent tan δ of the loss angle δ, which is the difference between the actual current and voltage phase difference in the dielectric and the ideal current and voltage phase difference of 90 degrees, and f is the resonance frequency. .

上述のように、複合材との同時焼成中にAg系金属の融点が下がることを抑制するためには、複合材にCuOを含有させないことが望まれるが、複合材にCuOを含有させない場合、複合材自体の焼結温度が上昇して、低温(Ag系金属の融点より低い温度)での複合材の焼成が困難となり、またQ・f値が低下する傾向がある。   As described above, in order to prevent the melting point of the Ag-based metal from being lowered during co-firing with the composite material, it is desired that the composite material does not contain CuO, but when the composite material does not contain CuO, As the sintering temperature of the composite material itself increases, firing of the composite material at a low temperature (a temperature lower than the melting point of the Ag-based metal) becomes difficult, and the Q · f value tends to decrease.

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、CuOを含有させなくても、低温での焼成が可能であり、且つQ・f値を向上させることができる誘電体磁器組成物を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and can be fired at a low temperature without containing CuO and can be improved in Q · f value. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明の誘電体磁器組成物は、主成分として、BaO−Nd23−TiO2系化合物、及び2MgO・SiO2を含み、副成分として、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、アルカリ土類金属酸化物、及びリチウム化合物を含み、リチウム化合物の質量をLiOに換算した場合に、リチウム化合物の含有量cが、主成分100質量部に対して、0.04質量部<c<3.24質量部、好ましくは0.10質量部≦c≦3.00質量部、より好ましくは0.20質量部≦c≦1.62質量部であることを特徴とする。 To achieve the above object, the dielectric ceramic composition of the present invention contains BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound and 2MgO · SiO 2 as main components, and zinc oxide, boron as subcomponents When an oxide, an alkaline earth metal oxide, and a lithium compound are included and the mass of the lithium compound is converted to Li 2 O, the lithium compound content c is 0.04 with respect to 100 parts by mass of the main component. Part by mass <c <3.24 parts by mass, preferably 0.10 parts by mass ≦ c ≦ 3.00 parts by mass, more preferably 0.20 parts by mass ≦ c ≦ 1.62 parts by mass .

上記組成によれば、リチウム化合物を含有することで、従来副成分として用いられていたCuOを含まなくても、誘電体磁器組成物とAg系金属との同時焼成中にAg系金属の融点を低下させず、低温(Ag系金属の融点より低い温度)での誘電体磁器組成物の焼成を可能とし、且つ誘電損失を小さくし、Q・f値を向上させる効果が得られるようになる。   According to the above composition, the melting point of the Ag-based metal can be reduced during the simultaneous firing of the dielectric ceramic composition and the Ag-based metal even if CuO that has been conventionally used as an auxiliary component is not included by including the lithium compound. The dielectric ceramic composition can be fired at a low temperature (a temperature lower than the melting point of the Ag-based metal) without lowering, and the dielectric loss can be reduced and the Q · f value can be improved.

なお、誘電体磁器組成物とは、誘電体磁器の原料組成物であり、誘電体磁器組成物を焼結させることによって、焼結体である誘電体磁器が得られる。また、焼結とは、誘電体磁器組成物を加熱すると、誘電体磁器組成物が焼結体と呼ばれる緻密な物体になる現象である。一般に、加熱前の誘電体磁器組成物に比べて、焼結体の密度、機械的強度等は大きくなる。また、焼結温度とは、誘電体磁器組成物が焼結する際の誘電体磁器組成物の温度である。また、焼成とは、焼結を目的とした加熱処理を意味し、焼成温度とは、加熱処理の際に誘電体磁器組成物が曝される雰囲気の温度である。   The dielectric ceramic composition is a raw material composition of a dielectric ceramic, and a dielectric ceramic that is a sintered body can be obtained by sintering the dielectric ceramic composition. Sintering is a phenomenon in which when a dielectric ceramic composition is heated, the dielectric ceramic composition becomes a dense object called a sintered body. In general, the density, mechanical strength, etc. of the sintered body are increased as compared with the dielectric ceramic composition before heating. The sintering temperature is the temperature of the dielectric ceramic composition when the dielectric ceramic composition is sintered. Further, firing means a heat treatment for the purpose of sintering, and the firing temperature is the temperature of the atmosphere to which the dielectric ceramic composition is exposed during the heat treatment.

また、上記本発明の誘電体磁器組成物を低温で焼成することが可能であるか否か(低温焼結性)の評価は、誘電体磁器組成物の焼成温度を徐々に下げて焼成し、所望の誘電体高周波特性が得られるレベルに誘電体磁器組成物が焼結しているかどうかで判断することができる。また、本発明の誘電体磁器組成物についての誘電特性は、Q・f値、温度変化による共振周波数の変化(共振周波数の温度係数τf)、及び比誘電率εrによって評価することができる。Q・f値、共振周波数の温度係数τf、及び比誘電率εrは、日本工業規格「マイクロ波用ファインセラミックスの誘電特性の試験方法」(JISR 1627 1996年度))に従って測定することができる。   The evaluation of whether or not the dielectric ceramic composition of the present invention can be fired at a low temperature (low temperature sinterability) is performed by gradually lowering the firing temperature of the dielectric ceramic composition, and firing. It can be judged by whether or not the dielectric ceramic composition is sintered to a level at which a desired dielectric high frequency characteristic can be obtained. In addition, the dielectric characteristics of the dielectric ceramic composition of the present invention can be evaluated by the Q · f value, the change in resonance frequency due to temperature change (temperature coefficient τf of resonance frequency), and the relative dielectric constant εr. The Q · f value, the temperature coefficient τf of the resonance frequency, and the relative dielectric constant εr can be measured according to Japanese Industrial Standard “Test Method for Dielectric Properties of Fine Ceramics for Microwaves” (JISR 1627 1996)).

本発明によれば、CuOを含有させなくても、低温での焼成が可能であり、且つQ・f値を向上させることができる誘電体磁器組成物を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it does not contain CuO, it becomes possible to provide the dielectric ceramic composition which can be baked at low temperature and can improve Q * f value.

以下、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

(誘電体磁器組成物)
本実施形態の誘電体磁器組成物は、主成分として、BaO−Nd23−TiO2系化合物、及び2MgO・SiO2を含み、副成分として、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、アルカリ土類金属酸化物、及びリチウム化合物を含む。リチウム化合物の質量をLiOに換算した場合に、リチウム化合物の含有量cは、主成分100質量部に対して、0.04質量部<c<3.24質量部である。
(Dielectric porcelain composition)
The dielectric ceramic composition of the present embodiment includes, as main components, a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound and 2MgO · SiO 2 , and zinc oxide, boron oxide, alkaline earth as subcomponents. Includes metal oxides and lithium compounds. When the mass of the lithium compound is converted to Li 2 O, the content c of the lithium compound is 0.04 parts by mass <c <3.24 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component.

<主成分>
本実施形態の誘電体磁器組成物に含まれる主成分は、組成式{α(xBaO・yNd・zTiO)+β(2MgO・SiO)}で表すことができる。組成式{α(xBaO・yNd・zTiO)+β(2MgO・SiO)}におけるαは、xBaO・yNd・zTiO成分の体積比率(体積%)を表し、βは、2MgO・SiO成分の体積比率を表す。また、α及びβは、α+β=100(体積%)の関係を満たす。
<Main component>
The main component contained in the dielectric ceramic composition of the present embodiment can be expressed by a composition formula {α (xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 ) + β (2MgO · SiO 2 )}. Α in the compositional formula {α (xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 ) + β (2MgO · SiO 2 )} represents a volume ratio (volume%) of the xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 component, and β is This represents the volume ratio of 2MgO.SiO 2 components. Α and β satisfy the relationship of α + β = 100 (volume%).

なお、主成分の一部として含有される2MgO・SiOは、フォルステライト結晶の形態で誘電体磁器組成物に含有されていることが好ましい。誘電体磁器組成物にフォルステライト結晶が含有されているか否かは、X線回折装置(XRD)によって確認することができる。 2MgO · SiO 2 contained as a part of the main component is preferably contained in the dielectric ceramic composition in the form of forsterite crystals. Whether or not a forsterite crystal is contained in the dielectric ceramic composition can be confirmed by an X-ray diffractometer (XRD).

BaO−Nd−TiO系化合物は、高い比誘電率εrを有し、その値は55〜105程度である。一方、2MgO・SiO(フォルステライト)は、単体で低いεrを有し、その値は6.8程度である。本実施形態では、誘電体磁器組成物に、主成分として、εrの高いBaO−Nd−TiO系化合物と、εrの低い2MgO・SiOとを含有させることで、誘電体磁器組成物のεrを下げることができる。 The BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound has a high relative dielectric constant εr, and its value is about 55 to 105. On the other hand, 2MgO.SiO 2 (forsterite) alone has a low εr, and its value is about 6.8. In the present embodiment, the dielectric ceramic composition includes, as main components, a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound having a high εr and a 2MgO · SiO 2 having a low εr as main components. Εr of an object can be lowered.

本実施形態の誘電体磁器組成物から形成される誘電体層を、従来のBaO−希土類酸化物−TiO2系誘電体磁器組成物(高誘電率材)から形成される誘電体層と接合して多層型デバイスを形成する場合、本実施形態の誘電体磁器組成物の比誘電率が、高誘電率材の比誘電率より低いほど多層型デバイスを高特性化できる。このような理由から、本実施形態の誘電体磁器組成物のεrは50以下であることが好ましく、40以下であることが好ましく、35以下であることが更に好ましく、25〜35であることが特に好ましい。 The dielectric layer formed from the dielectric ceramic composition of the present embodiment is joined to the dielectric layer formed from the conventional BaO-rare earth oxide-TiO 2 dielectric ceramic composition (high dielectric constant material). In the case of forming a multilayer device, the multilayer device can have higher characteristics as the dielectric constant of the dielectric ceramic composition of the present embodiment is lower than that of the high dielectric constant material. For these reasons, εr of the dielectric ceramic composition of the present embodiment is preferably 50 or less, preferably 40 or less, more preferably 35 or less, and preferably 25 to 35. Particularly preferred.

BaO−Nd−TiO系化合物は、正の共振周波数の温度係数τf(単位:ppm/K)を有する場合が多い。一方、2MgO・SiO(フォルステライト)は、単体で負のτfを有し、その値は−65(ppm/K)程度である。本実施形態では、誘電体磁器組成物に、主成分として、正のτfを有するBaO−Nd−TiO系化合物と、負のτfを有する2MgO・SiOとを含有させることで、正のτfと負のτfとが相殺され、誘電体磁器組成物のτfをゼロ近傍とすることができる。さらに、主成分中の2MgO・SiOの含有率を増減させることで、誘電体磁器組成物のτfを調整することができる。なお、温度係数τf、及び後述するQ・f値は、焼結後の誘電体磁器組成物、すなわち誘電体磁器が示す値である。 BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compounds often have a positive resonance frequency temperature coefficient τf (unit: ppm / K). On the other hand, 2MgO.SiO 2 (forsterite) alone has a negative τf, and the value is about −65 (ppm / K). In this embodiment, the dielectric ceramic composition contains, as main components, a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound having a positive τf and 2MgO · SiO 2 having a negative τf, The positive τf and the negative τf cancel each other, so that the τf of the dielectric ceramic composition can be in the vicinity of zero. Furthermore, τf of the dielectric ceramic composition can be adjusted by increasing or decreasing the content ratio of 2MgO · SiO 2 in the main component. The temperature coefficient τf and the Q · f value to be described later are values indicated by the sintered dielectric ceramic composition, that is, the dielectric ceramic.

なお、誘電体磁器組成物の共振周波数の温度係数τf(単位:ppm/K)は下記式(1)で算出される。   The temperature coefficient τf (unit: ppm / K) of the resonance frequency of the dielectric ceramic composition is calculated by the following formula (1).

τf=〔f−fref/fref(T−Tref)〕×10(ppm/K)・・・式(1) τf = [f T −f ref / f ref (T−T ref )] × 10 6 (ppm / K) (1)

ここでfは温度Tにおける共振周波数(kHz)を表し、frefは基準温度Trefにおける共振周波数(kHz)を表す。τfの絶対値の大きさは、温度変化に対する誘電体磁器組成物の共振周波数の変化量の大きさを意味する。コンデンサ、誘電体フィルタ等の高周波デバイスでは、温度による共振周波数の変化を小さくする必要があるため、誘電体磁器組成物のτfの絶対値を小さくすることが要求される。 Here, f T represents the resonance frequency (kHz) at the temperature T, and f ref represents the resonance frequency (kHz) at the reference temperature T ref . The magnitude of the absolute value of τf means the magnitude of change in the resonance frequency of the dielectric ceramic composition with respect to temperature change. In high-frequency devices such as capacitors and dielectric filters, it is necessary to reduce the change in resonance frequency due to temperature, and therefore it is required to reduce the absolute value of τf of the dielectric ceramic composition.

本実施形態の誘電体磁器組成物のτfは、−40(ppm/K)〜+40(ppm/K)であることが好ましく、−28(ppm/K)〜+28(ppm/K)であることがより好ましく、−20(ppm/K)〜+20(ppm/K)であることが更に好ましい。τfを上記の好適範囲内とすることによって、誘電体磁器組成物を誘電体共振器に利用する場合、誘電体共振器の共振周波数の温度変化を小さくすることができ、誘電体共振器を高特性化することができる。   Τf of the dielectric ceramic composition of the present embodiment is preferably −40 (ppm / K) to +40 (ppm / K), and is −28 (ppm / K) to +28 (ppm / K). Is more preferable, and −20 (ppm / K) to +20 (ppm / K) is still more preferable. By setting τf within the above preferable range, when the dielectric ceramic composition is used for a dielectric resonator, the temperature change of the resonance frequency of the dielectric resonator can be reduced, and the dielectric resonator can be made high. Can be characterized.

BaO−Nd−TiO系化合物のQ・f値(単位:GHz)は、2000〜8000GHz程度である。一方、2MgO・SiO(フォルステライト)単体のQ・f値は、200000GHz程度であり、2MgO・SiOの誘電損失は、BaO−Nd−TiO系化合物の誘電損失に比べて小さい。本実施形態では、誘電体磁器組成物に、主成分として、BaO−Nd−TiO系化合物と、BaO−Nd−TiO系化合物に比べて誘電損失の小さいフォルステライトとを含有させることで、誘電損失の小さい誘電体磁器組成物を得ることができる。 The Q · f value (unit: GHz) of the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound is about 2000 to 8000 GHz. On the other hand, the Q · f value of 2MgO · SiO 2 (forsterite) alone is about 200000 GHz, and the dielectric loss of 2MgO · SiO 2 is smaller than the dielectric loss of BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compounds. . In this embodiment, the dielectric ceramic composition includes, as main components, a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound, and forsterite having a dielectric loss smaller than that of a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound. By containing, a dielectric ceramic composition having a small dielectric loss can be obtained.

なお、誘電体磁器組成物のQ・f値(単位:GHz)とは、誘電損失の大きさを表し、現実の電流と電圧の位相差と、理想の電流と電圧の位相差90度との差である損失角度δの正接tanδの逆数Q(Q=1/tanδ)と、共振周波数fとの積である。   The Q · f value (unit: GHz) of the dielectric ceramic composition represents the magnitude of the dielectric loss, and is the difference between the actual current and voltage phase difference and the ideal current and voltage phase difference of 90 degrees. This is the product of the reciprocal Q (Q = 1 / tan δ) of the tangent tan δ of the loss angle δ, which is the difference, and the resonance frequency f.

理想的な誘電体磁器に交流を印加すると、電流と電圧は90度の位相差をもつ。しかしながら、交流の周波数が高くなり高周波となると、誘電体磁器の電気分極又は極性分子の配向が高周波の電場の変化に追従できず、あるいは電子又はイオンが伝導することにより、電束密度が電場に対して位相の遅れ(位相差)をもち、現実の電流と電圧は90度以外の位相をもつことになる。このような位相差に起因して、高周波のエネルギーの一部が熱となって放散する現象を、誘電損失と呼ぶ。誘電損失の大きさは、上述のQ・f値で表される。誘電損失が小さくなればQ・f値は大きくなり、誘電損失が大きくなればQ・f値は小さくなる。誘電損失は高周波デバイスの電力損失を意味し、高周波デバイスでは高特性化を実現するために誘電損失が小さいことが要求されるため、Q・f値の大きい誘電体磁器組成物が求められる。   When alternating current is applied to an ideal dielectric ceramic, the current and voltage have a phase difference of 90 degrees. However, when the AC frequency is increased and the frequency becomes high, the electric polarization of the dielectric ceramic or the orientation of the polar molecules cannot follow the change of the electric field of the high frequency, or the electric flux density is changed to the electric field by conduction of electrons or ions. On the other hand, there is a phase lag (phase difference), and the actual current and voltage have a phase other than 90 degrees. A phenomenon in which part of high-frequency energy is dissipated as heat due to such a phase difference is called dielectric loss. The magnitude of the dielectric loss is represented by the above-mentioned Q · f value. The Q · f value increases as the dielectric loss decreases, and the Q · f value decreases as the dielectric loss increases. Dielectric loss means power loss of a high-frequency device, and a high-frequency device is required to have a low dielectric loss in order to achieve high performance. Therefore, a dielectric ceramic composition having a large Q · f value is required.

本実施形態の誘電体磁器組成物のQ・f値は、4000GHz以上であることが好ましく、4500GHz以上であることがより好ましい。   The Qf value of the dielectric ceramic composition of the present embodiment is preferably 4000 GHz or more, and more preferably 4500 GHz or more.

xBaO・yNd・zTiO成分の体積比率αは、15≦α≦75であることが好ましく、25≦α≦65であることがより好ましく、35≦α≦55であることが更に好ましい。 The volume ratio α of the xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 component is preferably 15 ≦ α ≦ 75, more preferably 25 ≦ α ≦ 65, and still more preferably 35 ≦ α ≦ 55. .

また、2MgO・SiO成分の体積比率βは、25≦β≦85であることが好ましく、35≦β≦75であることがより好ましく、45≦β≦65であることが更に好ましい。 The volume ratio β of the 2MgO · SiO 2 component is preferably 25 ≦ β ≦ 85, more preferably 35 ≦ β ≦ 75, and still more preferably 45 ≦ β ≦ 65.

αが75を超えて、βが25未満となると、誘電体磁器組成物のεrが大きくなる傾向があり、従来の高誘電率材と接合した多層型デバイスの高特性化が難しくなる傾向がある。またαが75を超えて、βが25未満となると、τfが正方向へ大きくなる傾向があり、温度によって高周波デバイスの共振周波数が変動しやすくなる傾向がある。一方、αが15未満となり、βが85を超えると、誘電体磁器組成物のτfが負方向へ大きくなる傾向があり、温度によって高周波デバイスの共振周波数が変動しやすくなる傾向がある。そこで、xBaO・yNd・zTiO成分の体積比率α、及び2MgO・SiO成分の体積比率βを、上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制することができる。 If α exceeds 75 and β is less than 25, εr of the dielectric ceramic composition tends to increase, and it is difficult to improve the characteristics of the multilayer device bonded to the conventional high dielectric constant material. . When α exceeds 75 and β is less than 25, τf tends to increase in the positive direction, and the resonance frequency of the high-frequency device tends to fluctuate easily depending on the temperature. On the other hand, when α is less than 15 and β exceeds 85, τf of the dielectric ceramic composition tends to increase in the negative direction, and the resonance frequency of the high-frequency device tends to vary with temperature. Therefore, by setting the volume ratio α of the xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 component and the volume ratio β of the 2MgO · SiO 2 component within the above-mentioned preferable ranges, these tendencies can be suppressed.

主成分の組成式{α(xBaO・yNd・zTiO)+β(2MgO・SiO)}におけるx、y、及びzは、それぞれBaO、Nd、及びTiOのモル比率(モル%)を表し、x+y+z=100(モル%)の関係を満たす。 In the composition formula of the main component {α (xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 ) + β (2MgO · SiO 2 )}, x, y and z are respectively the molar ratios of BaO, Nd 2 O 3 and TiO 2 ( Mol%) and satisfies the relationship of x + y + z = 100 (mol%).

BaOのモル比率xは、9≦x≦22であることが好ましく、10≦x≦19であることがより好ましく、14≦x≦19であることが更に好ましい。   The molar ratio x of BaO is preferably 9 ≦ x ≦ 22, more preferably 10 ≦ x ≦ 19, and still more preferably 14 ≦ x ≦ 19.

xが9未満となると、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向があり、また高周波デバイスの電力損失が大きる傾向がある。一方、xが22を超えると、低温での焼結性が損なわれて誘電体磁器を形成できなくなる傾向があり、さらには誘電損失が大きくなり、Q・f値が大きく低下して、高周波デバイスの電力損失が大きくなる傾向がある。そこで、BaOのモル比率xを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制することができる。   When x is less than 9, the dielectric loss increases, the Q · f value tends to decrease, and the power loss of the high-frequency device tends to increase. On the other hand, if x exceeds 22, the sinterability at low temperature is impaired and the dielectric porcelain cannot be formed. Further, the dielectric loss increases, and the Q · f value is greatly reduced. The power loss tends to increase. Therefore, these tendencies can be suppressed by setting the molar ratio x of BaO within the above preferred range.

Ndのモル比率yは、9≦y≦29であることが好ましく、9≦y≦22であることがより好ましく、12≦y≦17であることが更に好ましい。 The molar ratio y of Nd 2 O 3 is preferably 9 ≦ y ≦ 29, more preferably 9 ≦ y ≦ 22, and still more preferably 12 ≦ y ≦ 17.

yが9未満となると、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向があり、また高周波デバイスの電力損失が大きくなる傾向がある。一方、yが29を超えると、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向があると共に、τfも負方向へ大きくなる傾向がある。そのため、高周波デバイスの電力損失が大きくなり、温度によって高周波デバイスの共振周波数が変動しやすくなる傾向がある。そこで、Ndのモル比率yを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制することができる。 When y is less than 9, the dielectric loss increases, the Q · f value tends to decrease, and the power loss of the high-frequency device tends to increase. On the other hand, when y exceeds 29, the dielectric loss increases, the Q · f value tends to decrease, and τf also tends to increase in the negative direction. For this reason, the power loss of the high-frequency device increases, and the resonance frequency of the high-frequency device tends to fluctuate depending on the temperature. Therefore, these tendencies can be suppressed by setting the molar ratio y of Nd 2 O 3 within the above-mentioned preferable range.

TiOのモル比率zは、61≦z≦74であることが好ましく、61.5≦z≦74であることがより好ましく、65≦z≦71であることが更に好ましい。 The molar ratio z of TiO 2 is preferably 61 ≦ z ≦ 74, more preferably 61.5 ≦ z ≦ 74, and still more preferably 65 ≦ z ≦ 71.

zが61未満となると、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向があると共に、τfも負方向へ大きくなってしまう傾向がある。従って、高周波デバイスの電力損失が大きくなり、温度によって高周波デバイスの共振周波数が変動しやすくなる傾向がある。一方、zが74を超えると、低温焼結性が損なわれ、誘電体磁器を形成できなくなるという傾向がある。そこで、TiOのモル比率zを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制することができる。 When z is less than 61, the dielectric loss increases, the Q · f value tends to decrease, and τf also tends to increase in the negative direction. Therefore, the power loss of the high-frequency device increases, and the resonance frequency of the high-frequency device tends to fluctuate depending on the temperature. On the other hand, if z exceeds 74, the low-temperature sinterability is impaired, and there is a tendency that a dielectric ceramic cannot be formed. Therefore, by setting the molar ratio z of TiO 2 within the above preferable range, these tendencies can be suppressed.

<副成分>
本実施形態の誘電体磁器組成物は、上記主成分(BaO−Nd−TiO系化合物及び2MgO・SiO2)に対する副成分として、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、アルカリ土類金属酸化物、及びリチウム化合物を含む。なお、誘電体磁器組成物は、本発明の効果を損なわない程度の量であれば、副成分としてCuOを更に含有してもよいが、CuOを含有しないことが好ましい。
<Subcomponent>
The dielectric ceramic composition of the present embodiment includes zinc oxide, boron oxide, alkaline earth metal oxide as subcomponents for the main components (BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound and 2MgO · SiO 2 ). And lithium compounds. The dielectric ceramic composition may further contain CuO as a subcomponent as long as it does not impair the effects of the present invention, but preferably does not contain CuO.

上記の各副成分を誘電体磁器組成物に含有させることによって、誘電体磁器組成物の焼結温度が低下するため、Ag系金属からなる導体材の融点より低い温度で、誘電体磁器組成物をAg系金属と同時に焼成することが可能となる。   Since the sintering temperature of the dielectric ceramic composition is reduced by including each of the subcomponents in the dielectric ceramic composition, the dielectric ceramic composition is at a temperature lower than the melting point of the conductor material made of Ag-based metal. Can be fired simultaneously with the Ag-based metal.

副成分の一種である亜鉛酸化物の含有量は、亜鉛酸化物の質量をZnOに換算した場合の値a(単位:質量部)が、主成分100質量部に対して、0.1≦a≦12.0であることが好ましく、0.5≦a≦9.0であることがより好ましく、1.0≦a≦7.0であることが更に好ましい。   The content of zinc oxide as a kind of subcomponent is such that the value a (unit: part by mass) when the mass of zinc oxide is converted to ZnO is 0.1 ≦ a with respect to 100 parts by mass of the main component. ≦ 12.0 is preferable, 0.5 ≦ a ≦ 9.0 is more preferable, and 1.0 ≦ a ≦ 7.0 is further more preferable.

aが0.1未満となると、低温焼結効果(より低い温度での誘電体磁器組成物の焼結を可能とする効果)が不充分なものとなる傾向がある。一方、aが12.0を超えると、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向がある。そこで、亜鉛酸化物の含有量aを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制できる。なお、具体的な亜鉛酸化物としては、ZnO等が挙げられる。   When a is less than 0.1, the low-temperature sintering effect (effect that enables sintering of the dielectric ceramic composition at a lower temperature) tends to be insufficient. On the other hand, when a exceeds 12.0, the dielectric loss increases and the Q · f value tends to decrease. Therefore, these tendencies can be suppressed by setting the zinc oxide content a within the above-mentioned preferred range. Specific examples of the zinc oxide include ZnO.

副成分の一種であるホウ素酸化物の含有量は、ホウ素酸化物の質量をBに換算した場合の値b(単位:質量部)が、主成分100質量部に対して、0.1≦b≦12.0であることが好ましく、0.5≦b≦9.0であることがより好ましく、1.0≦b≦7.0であることが更に好ましい。 The content of boron oxide which is a kind of subcomponent is such that the value b (unit: part by mass) when the mass of the boron oxide is converted to B 2 O 3 is 0. It is preferable that 1 ≦ b ≦ 12.0, more preferably 0.5 ≦ b ≦ 9.0, and still more preferably 1.0 ≦ b ≦ 7.0.

bが0.1未満となると、低温焼結効果が不充分なものとなる傾向がある。一方で、bが12.0を超えると、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向がある。そこで、ホウ素酸化物の含有量bを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制できる。なお、具体的なホウ素酸化物としては、B等が挙げられる。 When b is less than 0.1, the low-temperature sintering effect tends to be insufficient. On the other hand, when b exceeds 12.0, the dielectric loss increases, and the Q · f value tends to decrease. Therefore, these tendencies can be suppressed by setting the content b of the boron oxide within the above preferable range. As a specific boron oxide, B 2 O 3 and the like.

副成分の一種であるリチウム化合物の含有量は、リチウム化合物の質量をLiOに換算した場合の値c(単位:質量部)が、主成分100質量部に対して、0.04<c<3.24であり、0.10≦c≦3.00であることが好ましく、0.20≦c≦1.62であることがより好ましい。 The content of the lithium compound as a kind of subcomponent is such that the value c (unit: part by mass) when the mass of the lithium compound is converted to Li 2 O is 0.04 <c with respect to 100 parts by mass of the main component. <3.24, preferably 0.10 ≦ c ≦ 3.00, and more preferably 0.20 ≦ c ≦ 1.62.

cが0.04以下となると、低温焼結効果が不充分なものとなる傾向がある。一方、cが3.24以上となると、Q・f値が向上し難い傾向がある。そこで、リチウム化合物の含有量cを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制でき、誘電体磁器組成物がCuOを含有させなくても、誘電体磁器組成物の低温での焼成が可能であり、且つQ・f値を向上させることができる。具体的なリチウム化合物としては、上記効果を得やすいという理由から、LiOを用いることが好ましい。 When c is 0.04 or less, the low-temperature sintering effect tends to be insufficient. On the other hand, when c is 3.24 or more, the Q · f value tends to be difficult to improve. Therefore, by setting the content c of the lithium compound within the above preferable range, these tendencies can be suppressed, and even if the dielectric ceramic composition does not contain CuO, the dielectric ceramic composition is fired at a low temperature. And the Q · f value can be improved. As a specific lithium compound, Li 2 O is preferably used because the above effect is easily obtained.

副成分の一種であるアルカリ土類金属酸化物の含有量は、アルカリ土類金属酸化物の質量をRO(Rはアルカリ土類金属元素)に換算した場合の値d(単位:質量部)が、主成分100質量部に対して、0.2≦d≦5.0であることが好ましく、0.5≦d≦3.5であることがより好ましく、1.0≦d≦3.0であることが更に好ましい。アルカリ土類金属酸化物を誘電体磁器組成物に含有させることによって、誘電体磁器組成物の低温焼結効果が顕著となる。   The content of the alkaline earth metal oxide, which is a kind of subcomponent, is the value d (unit: parts by mass) when the mass of the alkaline earth metal oxide is converted to RO (R is an alkaline earth metal element). Further, it is preferable that 0.2 ≦ d ≦ 5.0, more preferably 0.5 ≦ d ≦ 3.5, and 1.0 ≦ d ≦ 3.0 with respect to 100 parts by mass of the main component. More preferably. By including the alkaline earth metal oxide in the dielectric ceramic composition, the low-temperature sintering effect of the dielectric ceramic composition becomes remarkable.

dが0.2未満となると、低温焼結効果十分に得られなくなる傾向がある。一方、dが5.0を超えると、低温焼結効果は顕著となるものの、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向がある。そこで、アルカリ土類金属酸化物の含有量dを上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制できる。   When d is less than 0.2, the low-temperature sintering effect tends to be insufficient. On the other hand, when d exceeds 5.0, the low-temperature sintering effect becomes remarkable, but the dielectric loss increases and the Q · f value tends to decrease. Therefore, these tendencies can be suppressed by setting the content d of the alkaline earth metal oxide within the above-mentioned preferable range.

なお、アルカリ土類金属であるRとしては、Ba、Sr、Caのいずれかが好ましく、これらの2種以上を混合して用いてもよい。アルカリ土類金属RとしてBaを用いた場合、アルカリ土類金属酸化物の含有量dは、BaO換算で0.5≦d≦3.5であることが好ましい。また、アルカリ土類金属RとしてSrを用いた場合、アルカリ土類金属酸化物の含有量dは、SrO換算で0.4≦d≦2.5であることが好ましい。また、アルカリ土類金属RとしてCaを用いた場合、アルカリ土類金属酸化物の含有量dは、CaO換算で0.2≦d≦1.5であることが好ましい。具体的なアルカリ土類金属酸化物ROとしては、BaO、SrO、CaO等が挙げられる。   In addition, as R which is an alkaline-earth metal, either Ba, Sr, or Ca is preferable, and these 2 types or more may be mixed and used. When Ba is used as the alkaline earth metal R, the content d of the alkaline earth metal oxide is preferably 0.5 ≦ d ≦ 3.5 in terms of BaO. When Sr is used as the alkaline earth metal R, the content d of the alkaline earth metal oxide is preferably 0.4 ≦ d ≦ 2.5 in terms of SrO. When Ca is used as the alkaline earth metal R, the content d of the alkaline earth metal oxide is preferably 0.2 ≦ d ≦ 1.5 in terms of CaO. Specific examples of the alkaline earth metal oxide RO include BaO, SrO, and CaO.

本実施形態の誘電体磁器組成物は、副成分として、上記副成分以外にAgを更に含有することが好ましい。これにより、誘電体磁器組成物の低温焼結効果がより顕著となり、安定した静電容量や絶縁抵抗値を有する誘電体磁器を得ることが可能となる。また、誘電体磁器組成物に副成分としてAgを含有させることにより、内部導体にAg系金属を使用した場合に、内部導体から誘電体素地中へのAgの拡散を抑制することができる。   The dielectric ceramic composition of the present embodiment preferably further contains Ag as a subcomponent in addition to the subcomponent. Thereby, the low-temperature sintering effect of the dielectric ceramic composition becomes more prominent, and a dielectric ceramic having a stable capacitance and insulation resistance value can be obtained. In addition, by containing Ag as a subcomponent in the dielectric ceramic composition, when an Ag-based metal is used for the inner conductor, diffusion of Ag from the inner conductor into the dielectric substrate can be suppressed.

誘電体磁器組成物に、副成分としてAgを更に含有させる場合、Agの含有量e(単位:質量部)は、主成分100質量部に対して、0.3≦e≦3.0であることが好ましく、1.0≦e≦2.0であることがより好ましい。   When the dielectric ceramic composition further contains Ag as a subcomponent, the Ag content e (unit: part by mass) is 0.3 ≦ e ≦ 3.0 with respect to 100 parts by mass of the main component. It is preferable that 1.0 ≦ e ≦ 2.0.

eが0.3未満となると、低温焼結効果が十分に得られなくなる傾向があり、また、誘電体素地中へのAgの拡散を十分に抑制できない傾向がある。誘電体素地中へのAgの拡散を十分に抑制できない場合、誘電体内のAgの含有量が不均一化して誘電率のバラツキが発生したり、または内部導体中のAgの含有量が低減することによって内部導体と誘電体素地との間で空隙が発生したり、または外部との接続部分における内部導体の引き込みによって導体不良が発生したりする傾向がある。一方で、eが3.0を超えると、低温焼結効果は得られるものの、誘電損失が大きくなり、Q・f値が下がる傾向がある。また、誘電体素地中へ拡散したAgの量が、誘電体が許容できるAgの取り込み量を超えてしまい、誘電体素地中においてAgが偏析しやすくなり、高周波デバイス等における電圧負荷寿命等の信頼性が低下する傾向がある。そこで、副成分であるAの含有量を、上記の好適範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制することができる。   When e is less than 0.3, the low-temperature sintering effect tends to be insufficient, and the diffusion of Ag into the dielectric substrate tends not to be sufficiently suppressed. When the diffusion of Ag into the dielectric substrate cannot be sufficiently suppressed, the content of Ag in the dielectric becomes uneven and the dielectric constant varies, or the content of Ag in the inner conductor decreases. As a result, there is a tendency that a gap is generated between the inner conductor and the dielectric substrate, or a defective conductor is generated due to the drawing of the inner conductor at a connection portion with the outside. On the other hand, when e exceeds 3.0, the low-temperature sintering effect is obtained, but the dielectric loss increases and the Q · f value tends to decrease. In addition, the amount of Ag diffused into the dielectric substrate exceeds the amount of Ag that can be accepted by the dielectric, making it easier for Se to segregate in the dielectric substrate, and reliability such as voltage load life in high frequency devices and the like. Tend to decrease. Thus, these tendencies can be suppressed by setting the content of A, which is a subcomponent, within the above-mentioned preferred range.

上記本実施形態では、従来副成分として用いられていたCuOに代えて、リチウム化合物を含有するため、誘電体磁器組成物とAg系金属との同時焼成中に、Ag系金属の融点の低下を一層抑制できる。また、上記組成を有する本発明の誘電体磁器組成物は、CuOを含有しなくても、低温(Ag系金属の融点より低い温度)で焼成することが可能であり、且つ誘電損失を小さくし、Q・f値を向上させることができる。   In the present embodiment, since a lithium compound is contained instead of CuO that has been conventionally used as an auxiliary component, the melting point of the Ag-based metal is reduced during the simultaneous firing of the dielectric ceramic composition and the Ag-based metal. It can be further suppressed. Further, the dielectric ceramic composition of the present invention having the above composition can be fired at a low temperature (a temperature lower than the melting point of the Ag-based metal) without containing CuO, and the dielectric loss is reduced. , Q · f value can be improved.

上記本実施形態では、誘電体磁器組成物の主成分は、BaO−Nd23−TiO2系化合物を含むため、従来のBaO−希土類酸化物−TiO2系の誘電体磁器組成物(高誘電率材)の材質と類似している。そのため、本実施形態の誘電体磁器組成物の焼成時における収縮挙動および線膨張係数が、高誘電率材と同等となる。従って、本実施形態の誘電体磁器組成物と高誘電率材とを接合し、焼成して、多層型デバイスを製造することによって、接合面に欠陥が生じ難く、高特性の多層型デバイスを得ることができる。 In the present embodiment, since the main component of the dielectric ceramic composition includes a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound, the conventional BaO—rare earth oxide—TiO 2 dielectric ceramic composition (high It is similar to the material of the dielectric constant material. Therefore, the shrinkage behavior and the linear expansion coefficient during firing of the dielectric ceramic composition of the present embodiment are equivalent to those of the high dielectric constant material. Therefore, the dielectric ceramic composition of the present embodiment and the high dielectric constant material are joined and baked to produce a multilayer device, whereby a highly characteristic multilayer device is obtained with less defects on the joint surface. be able to.

(誘電体磁器組成物の製造方法)
次に、本実施形態の誘電体磁器組成物の製造方法の一例について説明する。
(Manufacturing method of dielectric ceramic composition)
Next, an example of a method for producing the dielectric ceramic composition of the present embodiment will be described.

誘電体磁器組成物の主成分及び副成分の各原料としては、例えば、BaO−Nd−TiO2系化合物、2MgO・SiO2、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、リチウム酸化物、及びアルカリ土類金属酸化物、又は焼成(後述する仮焼等の熱処理)によってこれらの酸化物となる化合物を用いることができる。焼成(後述する仮焼等の熱処理)により上記酸化物となる化合物としては、例えば、炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、水酸化物、硫化物、有機金属化合物等が例示される。 Examples of raw materials for the main component and subcomponent of the dielectric ceramic composition include, for example, BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compounds, 2MgO · SiO 2 , zinc oxide, boron oxide, lithium oxide, and alkali. An earth metal oxide or a compound that becomes these oxides by firing (heat treatment such as calcination described later) can be used. Examples of the compound that becomes the oxide by firing (heat treatment such as calcination described later) include carbonates, nitrates, oxalates, hydroxides, sulfides, organometallic compounds, and the like.

誘電体磁器組成物の製造では、例えば、主成分の原料の一部となる炭酸バリウム、水酸化ネオジム及び酸化チタンをそれぞれ所定量秤量して混合する。この混合の際は、得られる誘電体磁器組成物の主成分の組成式xBaO・yNd・zTiOにおけるモル比x、y及びzが、上述の好適範囲内となるように、各原料を秤量する。 In the production of the dielectric ceramic composition, for example, barium carbonate, neodymium hydroxide, and titanium oxide, which are a part of the main component raw materials, are weighed and mixed in predetermined amounts. In this mixing, each raw material is adjusted so that the molar ratios x, y and z in the composition formula xBaO.yNd 2 O 3 .zTiO 2 of the main component of the obtained dielectric ceramic composition are within the above-mentioned preferred range. Weigh.

炭酸バリウム、水酸化ネオジム及び酸化チタンの混合は、乾式混合又は湿式混合等の混合方式で行うことができ、例えば、純水、エタノール等の溶媒を用いたボールミルにより行えばよい。混合時間は4〜24時間程度とすればよい。   Mixing of barium carbonate, neodymium hydroxide, and titanium oxide can be performed by a mixing method such as dry mixing or wet mixing, and may be performed by, for example, a ball mill using a solvent such as pure water or ethanol. The mixing time may be about 4 to 24 hours.

炭酸バリウム、水酸化ネオジム及び酸化チタンの混合物を、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜140℃で、12〜36時間程度乾燥させた後、仮焼する。この仮焼によって、BaO−Nd−TiO系化合物を合成する。仮焼温度は、1100〜1500℃であることが好ましく、1100〜1350℃であることがより好ましい。また、仮焼は1〜24時間程度行うことが好ましい。 The mixture of barium carbonate, neodymium hydroxide and titanium oxide is preferably dried at about 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours, followed by calcination. A BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound is synthesized by this calcination. The calcination temperature is preferably 1100 to 1500 ° C, and more preferably 1100 to 1350 ° C. The calcination is preferably performed for about 1 to 24 hours.

合成されたBaO−Nd−TiO系化合物は、粉砕して粉末とした後、乾燥する。これにより、BaO−Nd−TiO系化合物の粉末を得る。粉砕は、乾式粉砕又は湿式粉砕等の粉砕方式で行うことができ、例えば、純水、エタノール等の溶媒を用いたボールミルにより行うことができる。粉砕時間は4〜24時間程度とすればよい。粉末の乾燥は、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜140℃の乾燥温度で、12〜36時間程度行えばよい。 The synthesized BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound is pulverized into a powder and then dried. Thereby, a powder of a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound is obtained. The pulverization can be performed by a pulverization method such as dry pulverization or wet pulverization. For example, the pulverization can be performed by a ball mill using a solvent such as pure water or ethanol. The pulverization time may be about 4 to 24 hours. The powder may be dried at a drying temperature of preferably 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours.

また、主成分である2MgO・SiO(フォルステライト)の原料である酸化マグネシウムと酸化シリコンとをそれぞれ所定量秤量して混合する。酸化マグネシウムと酸化シリコンの混合は、乾式混合又は湿式混合等の混合方式で行うことができ、例えば、純水、エタノール等の溶媒を用いたボールミルにより行うことができる。混合時間は4〜24時間程度とすればよい。 Also, magnesium oxide and silicon oxide, which are raw materials of 2MgO.SiO 2 (forsterite), which is the main component, are weighed in predetermined amounts and mixed. The mixing of magnesium oxide and silicon oxide can be performed by a mixing method such as dry mixing or wet mixing, for example, by a ball mill using a solvent such as pure water or ethanol. The mixing time may be about 4 to 24 hours.

酸化マグネシウムと酸化シリコンとの混合物を、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜140℃で、12〜36時間程度乾燥させた後、仮焼する。この仮焼によって、2MgO・SiO(フォルステライト結晶)を合成する。仮焼温度は、1100〜1500℃であることが好ましく、1100〜1350℃であることが好ましい。また、仮焼は1〜24時間程度行うことが好ましい。 The mixture of magnesium oxide and silicon oxide is preferably dried at about 100 to 200 ° C., more preferably at 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours, followed by calcination. By this calcination, 2MgO.SiO 2 (forsterite crystal) is synthesized. The calcination temperature is preferably 1100 to 1500 ° C, and preferably 1100 to 1350 ° C. The calcination is preferably performed for about 1 to 24 hours.

合成されたフォルステライト結晶を、粉砕して粉末とした後に乾燥する。これにより、2MgO・SiO(フォルステライト結晶)の粉末を得る。粉砕は乾式粉砕又は湿式粉砕等の粉砕方式でおこなうことができ、例えば、純水、エタノール等の溶媒を用いたボールミルにより行うことができる。粉砕時間は4〜24時間程度とすればよい。粉末の乾燥は、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜140℃の乾燥温度で、12〜36時間程度行えばよい。 The synthesized forsterite crystals are pulverized into powder and then dried. Thereby, a powder of 2MgO.SiO 2 (forsterite crystal) is obtained. The pulverization can be performed by a pulverization method such as dry pulverization or wet pulverization. For example, the pulverization can be performed by a ball mill using a solvent such as pure water or ethanol. The pulverization time may be about 4 to 24 hours. The powder may be dried at a drying temperature of preferably 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours.

なお、上述のように、マグネシウム含有原料及びシリコン含有原料からフォルステライト結晶を合成するのではなく、市販のフォルステライトを用いてもよい。すなわち、市販のフォルステライトを、上述した方法で粉砕し、乾燥してフォルステライトの粉末を得ても良い。   In addition, as mentioned above, you may use a commercially available forsterite instead of synthesizing a forsterite crystal from a magnesium containing raw material and a silicon containing raw material. That is, commercially available forsterite may be pulverized by the method described above and dried to obtain forsterite powder.

次に、得られたBaO−Nd−TiO系化合物の粉末と、2MgO・SiO(フォルステライト結晶)の粉末とを、上述の体積比率α:βで配合することによって、誘電体磁器組成物の主成分が得られる。このように、BaO−Nd−TiO系化合物と2MgO・SiO(フォルステライト)とを配合することにより、BaO−Nd−TiO系化合物単独を主成分とする場合に比べて、誘電体磁器組成物のεrを下げることができ、共振周波数の温度係数をゼロ近傍とすることができると共に、誘電損失を小さくすることができる。 Next, the obtained BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound powder and 2MgO · SiO 2 (forsterite crystal) powder are blended at the volume ratio α: β described above, thereby obtaining a dielectric. The main component of the porcelain composition is obtained. In this way, when the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound and 2MgO · SiO 2 (forsterite) are blended, the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound alone is the main component. In comparison, εr of the dielectric ceramic composition can be lowered, the temperature coefficient of the resonance frequency can be made near zero, and the dielectric loss can be reduced.

なお、上述の2MgO・SiO(フォルステライト結晶)の添加効果を大きくするためには、フォルステライト中に含まれる未反応の原料成分を少なくする必要があるため、酸化マグネシウムと酸化シリコンとの混合物を調製する際は、マグネシウムのモル数がシリコンのモル数の2倍となるように、酸化マグネシウムと酸化シリコンとを混合することが好ましい。 In order to increase the effect of adding 2MgO.SiO 2 (forsterite crystal) described above, it is necessary to reduce unreacted raw material components contained in the forsterite, and therefore, a mixture of magnesium oxide and silicon oxide. When preparing the above, it is preferable to mix magnesium oxide and silicon oxide so that the number of moles of magnesium is twice that of silicon.

次に、得られた誘電体磁器組成物の主成分の粉末と、誘電体磁器組成物の副成分の原料である亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、リチウム酸化物、及びアルカリ土類金属炭酸塩とを、それぞれ所定量秤量した後、これらを混合して原料混合粉末とする。なお、副成分の各原料の秤量は、完成後の誘電体磁器組成物において、各副成分の含有量が、主成分に対して所望の上記比率(質量部)となるように行う。また、混合は、乾式混合又は湿式混合等の混合方式で行うことができ、例えば、純水、エタノール等の溶媒を用いたボールミルにより行うことができる。混合時間は4〜24時間程度とすればよい。   Next, the powder of the main component of the obtained dielectric ceramic composition, and zinc oxide, boron oxide, lithium oxide, and alkaline earth metal carbonate, which are raw materials of subcomponents of the dielectric ceramic composition, Are weighed in predetermined amounts, and then mixed to obtain a raw material mixed powder. In addition, the weighing of each raw material of the subcomponent is performed so that the content of each subcomponent is a desired ratio (part by mass) with respect to the main component in the completed dielectric ceramic composition. Moreover, mixing can be performed by mixing methods, such as dry mixing or wet mixing, for example, can be performed with the ball mill using solvents, such as a pure water and ethanol. The mixing time may be about 4 to 24 hours.

原料混合粉末を、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜140℃の乾燥温度で12〜36時間程度乾燥する。   The raw material mixed powder is preferably dried at a drying temperature of 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours.

次に、原料混合粉末を、後述する焼成温度(860〜1000℃)以下の温度、例えば700〜800℃で、1〜10時間程度仮焼する。このように仮焼を焼成温度以下の温度で行うことによって、原料混合粉末中のフォルステライトが融解することを抑制でき、完成後の誘電体磁器組成物中に、結晶の形でフォルステライトを含有させることができる。   Next, the raw material mixed powder is calcined for about 1 to 10 hours at a temperature not higher than the firing temperature (860 to 1000 ° C.) described below, for example, 700 to 800 ° C. By carrying out calcination at a temperature lower than the firing temperature in this way, it is possible to suppress the forsterite in the raw material mixed powder from melting, and the finished dielectric ceramic composition contains forsterite in the form of crystals. Can be made.

仮焼後の原料混合粉末に対して粉砕を行った後に、原料混合粉末を乾燥して、誘電体磁器組成物が得られる。粉砕は乾式粉砕又は湿式粉砕等の粉砕方式でおこなうことができ、例えば、純水、エタノール等の溶媒を用いたボールミルにより行うことができる。粉砕時間は4〜24時間程度とすればよい。粉砕後の原料混合粉末の乾燥は、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜140℃の処理温度で、12〜36時間程度行えばよい。   After pulverizing the raw material mixed powder after calcination, the raw material mixed powder is dried to obtain a dielectric ceramic composition. The pulverization can be performed by a pulverization method such as dry pulverization or wet pulverization. For example, the pulverization can be performed by a ball mill using a solvent such as pure water or ethanol. The pulverization time may be about 4 to 24 hours. Drying of the raw material mixed powder after pulverization is preferably performed at a processing temperature of 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours.

上述ように各原料を混合する以前の時点と、各原料を混合して原料混合粉末とした後の時点で、計2回の仮焼及び粉砕を行うことにより、誘電体磁器組成物の主成分と副成分とが均一に混合されて、材質が均一な誘電体磁器組成物を得ることができる。   As described above, the main component of the dielectric ceramic composition is obtained by performing calcination and pulverization twice in total at a time before mixing each raw material and after mixing each raw material into a raw material mixed powder. And a subcomponent are uniformly mixed to obtain a dielectric ceramic composition having a uniform material.

なお、誘電体磁器組成物に副成分としてAgを更に含有させる場合、例えば、仮焼前の原料混合粉末に、Agを含有する原料を加えればよい。Agを含有する原料としては、金属状態のAg(以下、「金属Ag」と記す。)、又は仮焼により金属Agとなる化合物が用いられる。仮焼により金属Agとなる化合物としては、例えば、硝酸銀(AgNO)、酸化銀(AgO)、又は塩化銀(AgCl)等が挙げられる。 When the dielectric ceramic composition further contains Ag as an auxiliary component, for example, a raw material containing Ag may be added to the raw material mixed powder before calcination. As a raw material containing Ag, Ag in a metal state (hereinafter referred to as “metal Ag”) or a compound that becomes metal Ag by calcination is used. Examples of the compound that becomes metal Ag by calcination include silver nitrate (AgNO 3 ), silver oxide (Ag 2 O), silver chloride (AgCl), and the like.

また、誘電体磁器組成物に副成分としてAgを更に含有させる場合、仮焼前の原料混合粉末ではなく、仮焼後の原料混合粉末に金属Agを更に添加した後、原料混合粉末の粉砕及び乾燥を行ってもよい。   In addition, when the dielectric ceramic composition further contains Ag as a subcomponent, after adding the metal Ag to the raw material mixed powder after calcination instead of the raw material mixed powder before calcination, Drying may be performed.

上述した本実施形態の誘電体磁器組成物は、例えば、高周波デバイスの一種である多層型デバイスの製造に用いることができる。多層型デバイスは、内部にコンデンサ、インダクタ等の誘電デバイスを一体的に作りこまれた複数のセラミック層からなる多層セラミック基板から作られる。この多層セラミック基板は、互いに誘電特性が異なる誘電体磁器組成物から形成されるグリーンシートを複数枚用意し、内部電極となる導体材をグリーンシート間に配し、または各グリーンシートにスルーホールを形成した後に、グリーンシートを複数積層し、これらを同時焼成して製造される。   The dielectric ceramic composition of the present embodiment described above can be used, for example, for manufacturing a multilayer device that is a kind of high-frequency device. A multilayer device is made from a multilayer ceramic substrate composed of a plurality of ceramic layers in which dielectric devices such as capacitors and inductors are integrally formed. In this multilayer ceramic substrate, a plurality of green sheets formed of dielectric ceramic compositions having different dielectric properties are prepared, and a conductor material serving as an internal electrode is arranged between the green sheets, or through holes are formed in each green sheet. After the formation, a plurality of green sheets are stacked and fired simultaneously.

多層型デバイスの製造においては、本実施形態の誘電体磁器組成物に、ポリビニルアルコール系、アクリル系、又はエチルセルロース系等の有機バインダー等を混合した後、得られた混合物をシート状に成型してグリーンシートを得る。グリーンシートの成型方法としては、シート法や印刷法等の湿式成型法を用いてもよく、プレス成型等の乾式成型を用いてもよい。   In the production of the multilayer device, after mixing the dielectric ceramic composition of the present embodiment with an organic binder such as polyvinyl alcohol, acrylic or ethyl cellulose, the resulting mixture is molded into a sheet. Get a green sheet. As a green sheet molding method, a wet molding method such as a sheet method or a printing method may be used, or dry molding such as press molding may be used.

次に、得られたグリーンシートと、これとば誘電特性が異なる他のグリーンシートとを、その間に内部電極となる導体材のAg系金属を配した状態で交互に複数積層し、この積層体を所望の寸法に切断してグリーンチップを形成する。得られたグリーンチチップに脱バインダー処理を施した後に、グリーンチップを焼成して、焼結体を得る。焼成は、例えば、空気中のような酸素雰囲気にて行うことが好ましい。また、焼成温度は、導体材として用いるAg系金属の融点以下であることが好ましく、具体的には、860〜1000℃であることが好ましく、870〜940℃であることがより好ましい。得られた焼結体に外部電極等を形成することにより、Ag系金属からなる内部電極を備える多層型デバイスが得られる。   Next, a plurality of the obtained green sheets and other green sheets having different dielectric properties are alternately laminated in a state in which an Ag-based metal serving as an internal electrode is disposed between the green sheets. Is cut to a desired dimension to form a green chip. After subjecting the obtained green chip to a binder removal treatment, the green chip is fired to obtain a sintered body. Firing is preferably performed, for example, in an oxygen atmosphere such as in air. Moreover, it is preferable that it is below the melting point of Ag type metal used as a conductor material, specifically, it is preferable that it is 860-1000 degreeC, and it is more preferable that it is 870-940 degreeC. By forming an external electrode or the like on the obtained sintered body, a multilayer device including an internal electrode made of an Ag-based metal can be obtained.

このように、本実施形態の誘電体磁器組成物を用いて得られる多層型デバイス等の電子デバイスにおいて、内部電極中のCu又はZnの含有率は、6質量%以下であることが好ましい。このような内部電極は、焼成中に溶融し難いため、得られる電子デバイスにおいてショート不良等を抑制できる。なお、本発明において、誘電体磁器組成物、および誘電体磁器組成物を用いて形成される電子デバイスは、Cuを含有しないことが好ましいが、本発明の効果を損なわない程度の量であれば、Cuを含有してもよい。   Thus, in an electronic device such as a multilayer device obtained using the dielectric ceramic composition of the present embodiment, the content of Cu or Zn in the internal electrode is preferably 6% by mass or less. Since such an internal electrode is difficult to melt during firing, short-circuit defects and the like can be suppressed in the obtained electronic device. In the present invention, the dielectric porcelain composition and the electronic device formed using the dielectric porcelain composition preferably do not contain Cu, but if the amount does not impair the effects of the present invention. , Cu may be contained.

以上、本発明に係る誘電体磁器組成物の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiments of the dielectric ceramic composition according to the present invention have been described above, but the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments.

例えば、本発明に係る誘電体磁器組成物は、低温での焼成を可能とし、且つQ・f値の向上させる効果を阻害しない範囲内で、他の化合物が含まれていてもよい。例えば、誘電体磁器組成物の主成分に対してマンガン酸化物を含有させることにより、誘電損失を小さく抑えることができる。   For example, the dielectric ceramic composition according to the present invention may contain other compounds within a range that allows firing at a low temperature and does not hinder the effect of improving the Q · f value. For example, a dielectric loss can be suppressed small by containing manganese oxide with respect to the main component of a dielectric ceramic composition.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.

[試料No.1〜49]
誘電体磁器組成物の主成分100質量部に対するLiOの含有量(質量部)を表1に示す値となるようにそれぞれ変化させて、試料No.1〜49の誘電体磁器組成物をそれぞれ作製した。そして、得られた誘電体磁気組成物を用いて測定用試料をそれぞれ作製し、これらのfr、εr、Q・f値、及び焼結密度を測定した。また、試料No.7、14、21、28、30〜35、42、49については、τfの測定も行った。これらの測定結果を表1に示す。誘電体磁気組成物の作製方法、測定用試料の作製方法及びその評価方法は、表1に示した条件(LiO含有量、焼結温度)を変化させたこと以外は、全て以下に例として示す試料No.21における場合と同様とした。
[Sample No. 1-49]
The content (parts by mass) of Li 2 O with respect to 100 parts by mass of the main component of the dielectric ceramic composition was changed so that the values shown in Table 1 were obtained. 1 to 49 dielectric ceramic compositions were prepared. And the sample for a measurement was each produced using the obtained dielectric magnetic composition, and these fr, (epsilon) r, Q * f value, and the sintered density were measured. Sample No. For 7, 14, 21, 28, 30 to 35, 42, 49, τf was also measured. These measurement results are shown in Table 1. The dielectric magnetic composition preparation method, measurement sample preparation method, and evaluation method thereof are all the following examples, except that the conditions (Li 2 O content, sintering temperature) shown in Table 1 were changed. Sample No. shown as 21.

(試料No.21)
組成式{α(xBaO・yNd・zTiO)+β(2MgO・SiO)}で表され、α=55(体積%)、β=45(体積%)、x=18.5(モル%)、y=15.4(モル%)、z=66.1(モル%)である主成分と、主成分100質量部に対して、6.0質量部のZnOと、2.0質量部のBと、0.6質量部のCaOと、0.20質量部のLiOと、1.0質量部のAgとを副成分として含有する試料No.21の誘電体磁器組成物を、以下に示す手順で作製した。
(Sample No. 21)
It is represented by the composition formula {α (xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 ) + β (2MgO · SiO 2 )}, α = 55 (volume%), β = 45 (volume%), x = 18.5 (mol) %), Y = 15.4 (mol%), z = 66.1 (mol%), and 6.0 parts by mass of ZnO and 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component. Part B 2 O 3 , 0.6 part by mass of CaO, 0.20 part by mass of Li 2 O, and 1.0 part by mass of Ag as subcomponents. 21 dielectric ceramic compositions were prepared by the following procedure.

まず、主成分の原料であるBaCO、Nd(OH)、及びTiOを、これらを仮焼した後に得られるxBaO・yNd・zTiOにおけるモル比x、y及びzが上記の値となるようにそれぞれ秤量した。 First, BaCO 3 , Nd (OH) 3 , and TiO 2 , which are main component raw materials, are molar ratios x, y, and z in xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 obtained after calcining these are the above-mentioned Each was weighed to a value.

秤量した原料に純水を加えて、スラリー濃度が25質量%であるスラリーを調製した。このスラリーを、ボールミルにて16時間湿式混合した後、120℃で24時間乾燥して、粉末を得た。この粉末を、空気中で、4時間、1200℃で仮焼して、組成式xBaO・yNd・zTiO(x=18.5(モル%)、y=15.4(モル%)、z=66.1(モル%))で表されるBaO−Nd−TiO2系化合物を得た。このBaO−Nd−TiO2系化合物に純水を加えて、スラリー濃度が25質量%であるスラリーを調製した。このスラリーを、ボールミルにて16時間粉砕した後、120℃で24時間乾燥し、BaO−NdTiO系化合物の粉末を製造した。 Pure water was added to the weighed raw materials to prepare a slurry having a slurry concentration of 25% by mass. This slurry was wet mixed in a ball mill for 16 hours and then dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain a powder. The powder was calcined in air at 1200 ° C. for 4 hours to obtain a composition formula xBaO.yNd 2 O 3 .zTiO 2 (x = 18.5 (mol%), y = 15.4 (mol%)). , Z = 66.1 (mol%)), a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 -based compound was obtained. Pure water was added to the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound to prepare a slurry having a slurry concentration of 25 mass%. This slurry was pulverized with a ball mill for 16 hours and then dried at 120 ° C. for 24 hours to produce a BaO—Nd 2 O 3 TiO 2 -based compound powder.

次に、主成分の他の原料であるMgO、及びSiOを、マグネシウム原子のモル数がケイ素原子のモル数の2倍となるようにそれぞれ秤量した。秤量した原料に純水を加え、スラリー濃度が25質量%であるスラリーを調製した。このスラリーを、ボールミルにて16時間湿式混合した後、120℃で24時間乾燥して、粉末を得た。この粉末を、空気中で、3時間、1200℃で仮焼して、フォルステライト結晶(2MgO・SiO)を得た。このフォルステライト結晶に純水を加えて、スラリー濃度が25%であるスラリーを調製した。このスラリーを、ボールミルにて16時間粉砕した後、120℃で24時間乾燥して、フォルステライト結晶の粉末を製造した。 Next, MgO and SiO 2 which are other raw materials of the main component were weighed so that the number of moles of magnesium atoms was twice the number of moles of silicon atoms. Pure water was added to the weighed raw materials to prepare a slurry having a slurry concentration of 25% by mass. This slurry was wet mixed in a ball mill for 16 hours and then dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain a powder. This powder was calcined in air at 1200 ° C. for 3 hours to obtain forsterite crystals (2MgO · SiO 2 ). Pure water was added to the forsterite crystals to prepare a slurry having a slurry concentration of 25%. The slurry was pulverized with a ball mill for 16 hours and then dried at 120 ° C. for 24 hours to produce forsterite crystal powder.

次に、得られたBaO−NdTiO系化合物の粉末と、フォルステライト結晶の粉末とを、55:45の体積比率で混合した混合物に対して、誘電体磁器組成物の副成分の原料であるZnO、B、CaCO、及びLiOをそれぞれ配合した後、更に純水を加えて、スラリー濃度が25質量%であるスラリーを作製した。このスラリーをボールミルにて16時間湿式混合した後、120℃で24時間乾燥して、原料混合粉末を得た。得られた原料混合粉末を、空気中で、2時間、750℃で仮焼して、仮焼粉末を得た。得られた仮焼粉末に、誘電体磁器組成物の副成分である金属Agを配合した。次に、金属Agを配合した仮焼粉末に純水を加えて、スラリー濃度が25質量%であるスラリーを調製した。このスラリーを、ボールミルにて16時間湿式粉砕した後、120℃で24時間乾燥して、試料No.21の誘電体磁器組成物の粉末を得た。なお、BaO−Nd−TiO系化合物の粉末とフォルステライト結晶の粉末との混合物に対するZnO、B、CaCO、LiO、及び金属Agの各配合量は、完成後の誘電体磁器組成物において、主成分100質量部に対して、ZnOが6.0質量部、Bが2.0質量部、CaOが0.6質量部、LiOが0.20質量部、金属Agが1.0質量部それぞれ含有されるように調整した。 Next, with respect to the mixture obtained by mixing the obtained BaO—Nd 2 O 3 TiO 2 -based compound powder and forsterite crystal powder in a volume ratio of 55:45, subcomponents of the dielectric ceramic composition After mixing ZnO, B 2 O 3 , CaCO 3 , and Li 2 O as raw materials, pure water was further added to prepare a slurry having a slurry concentration of 25 mass%. This slurry was wet mixed in a ball mill for 16 hours and then dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain a raw material mixed powder. The obtained raw material mixed powder was calcined at 750 ° C. for 2 hours in the air to obtain a calcined powder. To the obtained calcined powder, metal Ag, which is a subcomponent of the dielectric ceramic composition, was blended. Next, pure water was added to the calcined powder containing metal Ag to prepare a slurry having a slurry concentration of 25% by mass. This slurry was wet pulverized with a ball mill for 16 hours and then dried at 120 ° C. for 24 hours. 21 dielectric ceramic composition powders were obtained. Each amount of the BaO-Nd 2 O 3 ZnO for a mixture of powder of powder and forsterite crystals -TiO 2 based compound, B 2 O 3, CaCO 3 , Li 2 O, and metallic Ag after completion In this dielectric ceramic composition, ZnO is 6.0 parts by mass, B 2 O 3 is 2.0 parts by mass, CaO is 0.6 parts by mass, and Li 2 O is 0. It adjusted so that 20 mass parts and 1.0 mass part of metal Ag might be contained, respectively.

試料No.21の誘電体磁器組成物の粉末に、バインダーとしてポリビニルアルコール水溶液を加えて造粒したものを、直径12mm×高さ6mmの円柱状に成型し、これを920℃の焼成温度で1時間焼成して、試料No.21の誘電体磁器を得た。次に、誘電体磁器の表面を削り、直径10mm×高さ5mmの円柱ペレットを作成して試料No.21の測定用試料を得た。   Sample No. A powder of 21 dielectric ceramic composition added with a polyvinyl alcohol aqueous solution as a binder and granulated is molded into a cylindrical shape having a diameter of 12 mm and a height of 6 mm, and this is fired at a firing temperature of 920 ° C. for 1 hour. Sample No. 21 dielectric ceramics were obtained. Next, the surface of the dielectric ceramic was shaved to produce a cylindrical pellet having a diameter of 10 mm and a height of 5 mm. 21 measurement samples were obtained.

試料No.21の測定用試料の誘電特性を示すεr、Q・f値(単位:GHz)、及びτf(単位:ppm/K)を、日本工業規格「マイクロ波用ファインセラミックスの誘電特性の試験方法」(JISR 1627 1996年度)に従って測定した。また、アルキメデス法により、試料No.21の測定用試料の焼結体密度(単位:g/cm)を測定した。これらの測定結果を表1に示す。なお、εr、Q・f値、及びτfの測定に際して、測定周波数は7.5GHzとした。また共振周波数fを−40〜85℃の温度範囲で測定し、τf=〔f−fref/fref(T−Tref)〕×10(ppm/K)・・・式(1)によりτfを算出した。また、式(1)におけるTは85℃とし、基準温度Trefは−40℃とした。また、表1に示すfrは20℃における共振周波数である。また、焼結体密度は高いほど好ましく、特に4.0g/cmを超えることが好ましい。 Sample No. The εr, Q · f value (unit: GHz), and τf (unit: ppm / K) indicating the dielectric properties of 21 measurement samples are measured according to Japanese Industrial Standard “Test Method for Dielectric Properties of Microwave Fine Ceramics” ( JISR 1627 (1996). In addition, the sample No. The sintered body density (unit: g / cm 3 ) of 21 measurement samples was measured. These measurement results are shown in Table 1. In the measurement of εr, Q · f value, and τf, the measurement frequency was 7.5 GHz. The resonance frequency f is measured in the temperature range of −40 to 85 ° C., and τf = [f T −f ref / f ref (T−T ref )] × 10 6 (ppm / K) (1) Was used to calculate τf. Moreover, T in Formula (1) was 85 degreeC , and reference temperature Tref was -40 degreeC. Further, fr shown in Table 1 is a resonance frequency at 20 ° C. The sintered body density is preferably as high as possible, and particularly preferably over 4.0 g / cm 3 .

Figure 2009227483
Figure 2009227483

試料No.15〜21の測定結果から、LiOの含有量が主成分100質量部に対して0.2質量部である誘電体磁器組成物は、820〜920℃の焼成温度で焼成可能であり、焼成後に1942〜4756GHzのQ・f値を示すことが確認された。また、試料No.22〜42の測定結果から、副成分であるLiOの含有量が主成分100質量部に対して0.4〜1.62質量部である誘電体磁器組成物は、800〜920℃の焼成温度で焼成可能であり、焼成後に2005〜5660GHzのQ・f値を示すことが確認された。 Sample No. From the measurement results of 15 to 21, the dielectric ceramic composition in which the content of Li 2 O is 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component can be fired at a firing temperature of 820 to 920 ° C. It was confirmed that after firing, a Q · f value of 1942-4756 GHz was exhibited. Sample No. From the measurement results of 22 to 42, the dielectric ceramic composition in which the content of Li 2 O as a subcomponent is 0.4 to 1.62 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component is 800 to 920 ° C. It was confirmed that it can be fired at a firing temperature and exhibits a Q · f value of 2005 to 5660 GHz after firing.

一方、試料No.1〜14の測定結果から、LiOの含有量が主成分100質量部に対して0.04質量部以下である誘電体磁器組成物は、800℃及び820℃の焼成温度では焼結せず、焼成後に誘電体磁器が得られないことが確認された。そのため、焼成温度が800℃又は820℃であった試料No.1、2、8、9では、fr、εr、Q・f値、及び焼結密度が測定できなかった。 On the other hand, sample No. From the measurement results of 1 to 14, the dielectric ceramic composition whose Li 2 O content is 0.04 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the main component is sintered at the firing temperatures of 800 ° C. and 820 ° C. It was confirmed that no dielectric ceramic was obtained after firing. Therefore, the sample No. whose firing temperature was 800 ° C. or 820 ° C. was used. In 1, 2, 8, and 9, the fr, εr, Q · f value, and sintered density could not be measured.

また、試料No.43〜49と試料No.15〜42とを比較することにより、LiOの含有量が主成分100質量部に対して3.24質量部である誘電体磁器組成物を860〜900℃で焼成した場合のQ・f値は、LiOの含有量が主成分100質量部に対して3.24質量部未満(0.20〜1.62質量部)である誘電体磁器組成物を同様の860〜900℃で焼成した場合のQ・f値より小さく、4000未満であることが確認された。 Sample No. 43-49 and sample no. 15 to 42, the Q · f when the dielectric ceramic composition having a Li 2 O content of 3.24 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component is fired at 860 to 900 ° C. The value is the same for a dielectric ceramic composition in which the content of Li 2 O is less than 3.24 parts by mass (0.20 to 1.62 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the main component at 860 to 900 ° C. It was confirmed that it was smaller than Q · f value when fired and less than 4000.

[試料No.50]
組成式{α(xBaO・yNd・zTiO)+β(2MgO・SiO)}で表され、α=55(体積%)、β=45(体積%)、x=18.5(モル%)、y=15.4(モル%)、z=66.1(モル%)である主成分と、主成分100質量部に対して、6.0質量部のZnOと、2.0質量部のBと、0.6質量部のCaOと、0質量部のCuOと、1.0質量部のAgとを副成分として含有する試料No.50の誘電体磁器組成物を、試料No.21と同様の方法で作製した。
[Sample No. 50]
It is represented by the composition formula {α (xBaO · yNd 2 O 3 · zTiO 2 ) + β (2MgO · SiO 2 )}, α = 55 (volume%), β = 45 (volume%), x = 18.5 (mol) %), Y = 15.4 (mol%), z = 66.1 (mol%), and 6.0 parts by mass of ZnO and 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component. Part B 2 O 3 , 0.6 part by mass of CaO, 0 part by mass of CuO, and 1.0 part by mass of Ag as subcomponents. 50 dielectric porcelain composition was added to Sample No. It was produced by the same method as 21.

試料No.1、8、15、22、29、36、43、50の各誘電体磁器組成物の成形体に対して、熱機械分析(TMA:Thermo Mechanical Analysis)を行った。TMAでは、各試料を室温から1100℃まで昇温させ、各温度における各試料の膨張率(単位:長さ%)を求めた。なお、各試料の膨張率は、昇温開始前(室温時)の各誘電体磁器組成物の成形体の寸法(長さ)を100%として算出した。また、各試料の昇温速度は10℃/分とした。また、各試料の昇温雰囲気に対して200ml/分の空気を供給し続けながら、各試料を昇温させた。また、各試料に3.0gの測定荷重を印加し続けた状態でTMAを行った。TMAの結果を図1に示す。なお、図1において、横軸(Temperature)は各試料の温度を示し、縦軸(Expansion rate)は各試料の膨張率を示す。また、図1において、膨張率が減少し始める温度は、誘電体磁器組成物の成形体が焼結し始める温度を意味する。   Sample No. Thermo-mechanical analysis (TMA) was performed on the molded body of each dielectric ceramic composition of 1, 8, 15, 22, 29, 36, 43, and 50. In TMA, each sample was heated from room temperature to 1100 ° C., and the expansion coefficient (unit:% by length) of each sample at each temperature was determined. In addition, the expansion coefficient of each sample was calculated with the dimension (length) of the molded body of each dielectric ceramic composition before starting the temperature increase (at room temperature) as 100%. Moreover, the temperature increase rate of each sample was 10 degree-C / min. Further, each sample was heated while continuously supplying 200 ml / min of air to the temperature rising atmosphere of each sample. Moreover, TMA was performed in a state where a measurement load of 3.0 g was continuously applied to each sample. The results of TMA are shown in FIG. In FIG. 1, the horizontal axis (Temperature) indicates the temperature of each sample, and the vertical axis (Expansion rate) indicates the expansion rate of each sample. Further, in FIG. 1, the temperature at which the expansion coefficient starts to decrease means the temperature at which the molded body of the dielectric ceramic composition starts to sinter.

図1に示すように、誘電体磁器組成物におけるLiOの含有量が大きくなるほど、焼結カーブが低温側にシフトすることが確認された。すなわち、誘電体磁器組成物におけるLiOの含有量が大きくなるほど、誘電体磁器組成物がより低温で焼結し、より低温で収縮することが確認された。 As shown in FIG. 1, it was confirmed that the sintering curve shifted to a lower temperature side as the Li 2 O content in the dielectric ceramic composition increased. That is, it was confirmed that the dielectric ceramic composition was sintered at a lower temperature and contracted at a lower temperature as the Li 2 O content in the dielectric ceramic composition was increased.

また、LiOを含有する各試料、特に試料No.15、22、29、36は、CuOを含有する試料No.50と同様に低温で焼結することが確認された。 Further, each sample containing Li 2 O, particularly sample No. Nos. 15, 22, 29 and 36 are sample Nos. Containing CuO. As in the case of 50, it was confirmed that sintering was performed at a low temperature.

試料No.1、8、15、22、29、36、43、50に対する熱機械分析(TMA)の結果を示すグラフである。Sample No. It is a graph which shows the result of the thermomechanical analysis (TMA) with respect to 1, 8, 15, 22, 29, 36, 43, 50.

Claims (1)

主成分として、BaO−Nd23−TiO2系化合物、及び2MgO・SiO2を含み、
副成分として、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、アルカリ土類金属酸化物、及びリチウム化合物を含み、
前記リチウム化合物の質量をLiOに換算した場合に、前記リチウム化合物の含有量cが、前記主成分100質量部に対して、0.04質量部<c<3.24質量部である、ことを特徴とする誘電体磁器組成物。
As a main component, BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 based compound, and 2MgO · SiO 2 are included,
As a minor component, zinc oxide, boron oxide, alkaline earth metal oxide, and lithium compound,
When the mass of the lithium compound is converted to Li 2 O, the content c of the lithium compound is 0.04 parts by mass <c <3.24 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the main component. A dielectric ceramic composition characterized by the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012051750A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Tdk Corp Method for manufacturing dielectric ceramic composition and laminated ceramic electronic component
JP2013144631A (en) * 2011-12-12 2013-07-25 Tdk Corp Dielectric ceramic composition

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61242950A (en) * 1985-04-16 1986-10-29 旭硝子株式会社 Composition for ceramic substrate
WO2006109465A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric porcelain composition and high frequency device using the same
JP2006290728A (en) * 2005-03-18 2006-10-26 Tdk Corp Dielectric porcelain composition and method for production thereof
JP2007055828A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Namics Corp Dielectric ceramic composition and electronic component produced using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61242950A (en) * 1985-04-16 1986-10-29 旭硝子株式会社 Composition for ceramic substrate
JP2006290728A (en) * 2005-03-18 2006-10-26 Tdk Corp Dielectric porcelain composition and method for production thereof
WO2006109465A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric porcelain composition and high frequency device using the same
JP2007055828A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Namics Corp Dielectric ceramic composition and electronic component produced using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012051750A (en) * 2010-08-31 2012-03-15 Tdk Corp Method for manufacturing dielectric ceramic composition and laminated ceramic electronic component
JP2013144631A (en) * 2011-12-12 2013-07-25 Tdk Corp Dielectric ceramic composition

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