JP2013203643A - Dielectric ceramic and electronic component - Google Patents

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友宏 嵐
Toshio Sakurai
俊雄 櫻井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric ceramic having a high Q.f value and high flexural strength, and to provide a dielectric ceramic especially having a high Q.f value and high flexural strength, whereas, though εr can be lowered suitably by adding glass to a BaO-NdO-TiOcompound, the Q.f value is sometimes lowered, and when the Q.f value is lowered, a power loss of an electronic component becomes large, and further the flexural strength may cause a trouble in practical use.SOLUTION: A dielectric ceramic includes at least Ba, Nd, Ti and Zn as metal elements, and includes a tungsten bronze type crystal phase as a main crystal phase. The dielectric ceramic includes a tungsten bronze type crystal phase containing BaNdTiOor BaNdTiO, and a ZnO-TiO-based crystal phase.

Description

本発明は、マイクロ波、ミリ波などの高周波領域で使用される電子部品に好適な誘電体磁器並びにこれを用いた電子部品に関する。   The present invention relates to a dielectric ceramic suitable for an electronic component used in a high frequency region such as a microwave and a millimeter wave, and an electronic component using the dielectric ceramic.

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帯と呼ばれる高周波帯が使用されている。そのため、移動体通信機器等に用いられるフィルタ、共振器、コンデンサ等の電子部品として、高周波特性に優れたものが要求されている。また、近年の移動体通信機器の小型化に伴い、これらの電子部品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 band of about several hundred MHz to several GHz. Therefore, electronic parts having excellent high frequency characteristics are required as electronic parts such as filters, resonators, and capacitors used in mobile communication devices. In addition, with the recent miniaturization of mobile communication devices, these electronic components are also required to be miniaturized.

このような電子部品の小型化に資するべく、移動体通信機器に使用される電子部品は、内部に電極や配線等の導体(以下、電子部品の内部に備わる電極や配線等の導体を「内部導体」という)を備えた表面実装型(SMD:Surface Mount Device)が主流となっている。   In order to contribute to the miniaturization of such electronic components, electronic components used in mobile communication devices have internal conductors such as electrodes and wiring (hereinafter referred to as "internal electrodes and wiring conductors" A surface mount device (SMD: Surface Mount Device) having a “conductor”) has become the mainstream.

また、電子部品の低価格化を実現させるために、低抵抗でかつ安価なAg等の導体を内部導体として使用できることが望まれている。Agを内部導体として使用可能な低温焼結性を有する誘電体磁器組成物に関しては、様々な組成のものが提案されている。例えば、BaO−希土類酸化物−TiO化合物を主成分とした材料は、比誘電率(εr)が高く、Q・f値が大きく、共振周波数の温度特性(τf)が小さいこと等から、広範な研究がなされている。 Further, in order to realize a reduction in the price of electronic components, it is desired that a low-resistance and inexpensive conductor such as Ag can be used as the internal conductor. With respect to dielectric ceramic compositions having a low temperature sintering property that can use Ag as an internal conductor, those having various compositions have been proposed. For example, a material mainly composed of a BaO-rare earth oxide-TiO 2 compound has a wide relative dielectric constant (εr), a large Q · f value, a small resonance frequency temperature characteristic (τf), and the like. Research has been done.

さらには、上述した高εrの誘電体磁器と、それよりもεrが小さい誘電体磁器との異材質同士を同時焼成することで、より特性が改善された多層型電子部品を作製する技術が研究されている。   Furthermore, research is being conducted on technology to fabricate multilayer electronic components with improved characteristics by simultaneously firing different materials of the above-mentioned dielectric ceramics with high εr and dielectric ceramics with smaller εr. Has been.

しかしながら、このような多層型電子部品を作製するに際し、高εrの誘電体磁器組成物とそれよりも低εrの誘電体磁器組成物の材質組成が双方で著しく異なれば、双方の焼成時の収縮挙動および線膨張係数が一致しにくいため、双方の誘電体磁器組成物を接合し焼成すると、接合面にクラックやはがれ等の欠陥を生じてしまう。   However, when producing such a multilayer electronic component, if the material composition of the dielectric ceramic composition having a high εr and that of a dielectric ceramic composition having a low εr are significantly different from each other, the shrinkage during firing of both Since the behavior and the coefficient of linear expansion are difficult to match, when both dielectric ceramic compositions are bonded and fired, defects such as cracks and peeling will occur on the bonded surface.

このような観点から、多層型電子部品を形成するに際し、高εrの誘電体磁器組成物とそれよりも低εrの誘電体磁器組成物は、基本的に同一の材質または類似する材質から構成され、ほぼ同一の物性を備えていることが望ましい。   From this point of view, when forming a multilayer electronic component, the dielectric ceramic composition having a high εr and the dielectric ceramic composition having a low εr are basically composed of the same material or a similar material. It is desirable to have almost the same physical properties.

例えば、特許文献1には、高εrのBaO−Nd−TiO化合物にガラスを添加して、εrを小さくした誘電体磁器組成物が開示されている For example, Patent Document 1 discloses a dielectric ceramic composition in which εr is reduced by adding glass to a high εr BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound.

特開2005−001940号公報JP 2005-001940 A

しかしながら、上述したBaO−Nd−TiO化合物にガラスを添加すると、好適にεrを低くすることができるものの、Q・f値が低下傾向になってしまうことがある。Q・f値が小さくなってしまうと、電子部品の電力損失が大きくなってしまい得る。
さらには、抗折強度も実用上で問題になる場合がある。
However, when glass is added to the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound described above, εr can be suitably reduced, but the Q · f value tends to decrease. If the Q · f value decreases, the power loss of the electronic component may increase.
Furthermore, the bending strength may be a problem in practical use.

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、特にQ・f値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器を提供することを主な目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its main object to provide a dielectric ceramic having a large Q · f value and high bending strength.

本発明者らは、上記事情に鑑みて鋭意研究を行った結果、タングステンブロンズ型結晶相と、ZnO−TiO系結晶相からなる、Q・f値が大きく、高い抗折強度を有する誘電体磁器を見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors have found that a dielectric comprising a tungsten bronze type crystal phase and a ZnO—TiO 2 based crystal phase has a large Q · f value and a high bending strength. The porcelain was found and the present invention was completed.

即ち、本発明による誘電体磁器は、少なくとも金属元素としてBa、Nd,Ti及びZnを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、BaNdTi12またはBaNdTi14のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ZnO−TiO系結晶相を含むことを特徴とするものである。 That is, the dielectric ceramic according to the present invention is a dielectric ceramic containing at least Ba, Nd, Ti, and Zn as metal elements and having a tungsten bronze type crystal phase as a main crystal phase, and is a BaNd 2 Ti 4 O 12 or The tungsten bronze-type crystal phase containing any of BaNd 2 Ti 5 O 14 and a ZnO—TiO 2 -based crystal phase are included.

タングステンブロンズ型結晶相とは、BaNdTi12結晶相およびBaNdTi14結晶相の少なくとも一方である。なお、上述したBaNdTi12結晶相、およびBaNdTi14結晶相は、それぞれ、BaNdTi12、およびBaNdTi14 に限定されるものではなく、たとえばNdの一部を他の希土類元素で置換したものであってもよい。 The tungsten bronze type crystal phase is at least one of a BaNd 2 Ti 4 O 12 crystal phase and a BaNd 2 Ti 5 O 14 crystal phase. The BaNd 2 Ti 4 O 12 crystal phase and the BaNd 2 Ti 5 O 14 crystal phase described above are not limited to BaNd 2 Ti 4 O 12 and BaNd 2 Ti 5 O 14 , respectively. For example, Nd May be substituted with other rare earth elements.

さらに、上記のZnO−TiO系結晶相とは、ZnTiO、ZnTiOなどのZnOとTiOからなるものに限定されるものではなく、(Zn, Mg)TiO、(Zn, Cu)TiO等のようにZnサイトが他の2価のイオンで置換されていてもよい。 Furthermore, the above ZnO—TiO 2 based crystal phase is not limited to those composed of ZnO and TiO 2 such as ZnTiO 3 and Zn 2 TiO 4, but is composed of (Zn, Mg) TiO 3 , (Zn, Cu ) Zn sites may be substituted with other divalent ions such as TiO 3 .

上記の結晶相の構成により、Q・f値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器とすることができる。 With the above crystal phase configuration, a dielectric ceramic having a large Q · f value and high bending strength can be obtained.

なお、本明細書において、「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を示す。   In this specification, the “dielectric porcelain composition” is a raw material composition of a dielectric porcelain, and the “dielectric porcelain” that is a sintered body is obtained by sintering the dielectric porcelain composition. can get. “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 “firing temperature” indicates the temperature of the atmosphere to which the dielectric ceramic composition is exposed during the heat treatment.

また、本発明においては、ZnO−TiO系結晶相の全結晶粒子における体積比xが、0.1(体積%)≦x<10(体積%)であることが好ましい。 In the present invention, the volume ratio x of all crystal grains of the ZnO—TiO 2 based crystal phase is preferably 0.1 (volume%) ≦ x <10 (volume%).

ZnO−TiO系結晶相は低いεrを有し、負のτfを有する一方、20000GHzを超える大きなQ・f値を有しているものが知られている。
ZnO−TiO系結晶相の、主結晶粒子に対する体積比を上記の好適な範囲内とすることによって、誘電体磁器組成物の焼結性を損ねることなく、誘電体磁器のQ・f値を好適に大きくすることが可能となり、誘電体磁器のεrを好適に下げることができ、かつτfの絶対値を小さくすることができる。
A ZnO—TiO 2 based crystal phase is known to have a low εr and a negative τf, while having a large Q · f value exceeding 20000 GHz.
By setting the volume ratio of the ZnO—TiO 2 based crystal phase to the main crystal particles within the above preferred range, the Q · f value of the dielectric ceramic can be reduced without impairing the sinterability of the dielectric ceramic composition. It is possible to suitably increase the dielectric ceramic, and it is possible to suitably decrease εr of the dielectric ceramic, and to reduce the absolute value of τf.

また本発明にかかる電子部品は、前記誘電体磁器と金属を含む層との積層体で形成され、これにより前記金属からなる層を内部導体とする積層構造電子部品を得ることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic component formed of a laminate of the dielectric ceramic and a layer containing a metal, thereby obtaining a laminated structure electronic component having the metal layer as an internal conductor.

本発明によれば、Q・f値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a dielectric ceramic having a large Q · f value and high bending strength.

図1は、本実施形態の誘電体磁器を用いて得られるバンドパスフィルタの構成を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a bandpass filter obtained using the dielectric ceramic according to the present embodiment. 図2は、実施例5の誘電体磁器のX線回折測定結果を示している図である。FIG. 2 is a diagram showing the X-ray diffraction measurement results of the dielectric ceramic of Example 5. 図3は、実施例5の誘電体磁器についてSTEM−EDSによりBa元素のマッピングを行った結果を示している図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of mapping Ba elements by STEM-EDS for the dielectric ceramic of Example 5. 図4は、実施例5の誘電体磁器についてSTEM−EDSによりNd元素のマッピングを行った結果を示している図である。FIG. 4 is a diagram showing the result of mapping Nd elements by STEM-EDS for the dielectric ceramic of Example 5. 図5は、実施例5の誘電体磁器についてSTEM−EDSによりTi元素のマッピングを行った結果を示している図である。FIG. 5 is a diagram showing the result of mapping of Ti element by STEM-EDS for the dielectric ceramic of Example 5. 図6は、実施例5の誘電体磁器についてSTEM−EDSによりZn元素のマッピングを行った結果を示している図である。FIG. 6 is a diagram showing the result of mapping of the Zn element by STEM-EDS for the dielectric ceramic of Example 5. 図7は、実施例5の誘電体磁器についてSTEM−EDSによりMg元素のマッピングを行った結果を示している図である。FIG. 7 is a diagram showing a result of mapping of Mg element by STEM-EDS for the dielectric ceramic of Example 5. 図8は、実施例5の誘電体磁器についてSTEM−EDSによりSi元素のマッピングを行った結果を示している図である。FIG. 8 is a diagram showing the results of mapping of the Si element by STEM-EDS for the dielectric ceramic of Example 5.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof.

本実施形態の誘電体磁器は、少なくとも金属元素としてBa、Nd,Ti及びZnを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、BaNdTi12またはBaNdTi14のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ZnO−TiO系結晶相を含むことを特徴としている。 The dielectric ceramic of the present embodiment is a dielectric ceramic containing at least Ba, Nd, Ti, and Zn as metal elements and having a tungsten bronze type crystal phase as a main crystal phase, and is BaNd 2 Ti 4 O 12 or BaNd. The tungsten bronze type crystal phase containing any one of 2 Ti 5 O 14 and a ZnO—TiO 2 based crystal phase are included.

BaNdTi12またはBaNdTi14のいずれかを含むタングステンブロンズ型結晶相からなる誘電体磁器は高いεrを有し、その値は100程度である。一方、ZnO−TiO系結晶相は低いεrを有し、その値は20程度である。本実施形態の誘電体磁器は、εrが高いタングステンブロンズ型結晶相に、εrが低いZnO−TiO系結晶相を含有させることにより、誘電体磁器のεrを好適に下げることができる。 A dielectric ceramic made of a tungsten bronze type crystal phase containing either BaNd 2 Ti 4 O 12 or BaNd 2 Ti 5 O 14 has a high εr, and its value is about 100. On the other hand, the ZnO—TiO 2 based crystal phase has a low εr and its value is about 20. In the dielectric ceramic according to the present embodiment, the tungsten bronze type crystal phase having a high εr can contain a ZnO—TiO 2 based crystal phase having a low εr, whereby the εr of the dielectric ceramic can be suitably reduced.

なお、誘電体磁器にタングステンブロンズ型結晶相、およびZnO−TiO系結晶相が含有されているか否かは、X線回折装置(XRD)によって確認できる。 Whether or not the dielectric ceramic contains a tungsten bronze crystal phase and a ZnO—TiO 2 crystal phase can be confirmed by an X-ray diffractometer (XRD).

本実施形態の誘電体磁器から形成される誘電体層を、従来公知のBaO−希土類酸化物−TiO系誘電体磁器(高誘電率材)から形成される誘電体層と接合して多層型電子部品を形成する場合、本実施形態の誘電体磁器のεrが、高誘電率材のεrより低いほど多層型電子部品を高特性化できる。 A dielectric layer formed from the dielectric ceramic according to the present embodiment is joined to a dielectric layer formed from a conventionally known BaO-rare earth oxide-TiO 2 dielectric ceramic (high dielectric constant material) to form a multilayer type. In the case of forming an electronic component, the multilayer electronic component can have higher characteristics as εr of the dielectric ceramic of the present embodiment is lower than εr of the high dielectric constant material.

ここで、タングステンブロンズ型結晶相は、正のτfを有する場合が多い。一方、ZnO−TiO系結晶相は負のτfを有する。本実施形態では、誘電体磁器に、正のτfを有するタングステンブロンズ型結晶相と、負のτfを有するZnO−TiO系結晶相とを含有させることで、正のτfと負のτfとが相殺され、誘電体磁器のτfの絶対値を小さくすることができる。なお、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。 Here, the tungsten bronze type crystal phase often has a positive τf. On the other hand, the ZnO—TiO 2 crystal phase has a negative τf. In the present embodiment, positive τf and negative τf are obtained by including a dielectric bronze in a tungsten bronze type crystal phase having a positive τf and a ZnO—TiO 2 based crystal phase having a negative τf. This cancels out the absolute value of τf of the dielectric ceramic. Note that τf and the Q · f value described later are values indicated by the dielectric ceramic composition after sintering, that is, the dielectric ceramic.

また、誘電体磁器のτf(単位:ppm/K)は下記式(1)で表わされる関係によって算出される。   Further, τf (unit: ppm / K) of the dielectric ceramic is calculated by the relationship represented 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)

式(1)中、fは温度Tにおける共振周波数(GHz)を示し、frefは基準温度Trefにおける共振周波数(GHz)を示す。τfの絶対値の大きさは、温度変化に対する誘電体磁器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電子部品では、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、誘電体磁器のτfの絶対値を小さくすることが要求される。 In equation (1), f T represents the resonance frequency (GHz) at the temperature T, and f ref represents the resonance frequency (GHz) at the reference temperature T ref . The magnitude of the absolute value of τf means the magnitude of change in the resonant frequency of the dielectric ceramic with respect to temperature change. In electronic parts 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.

本実施形態の誘電体磁器のτfは、−40ppm/K〜+40ppm/Kであることが好ましく、−20ppm/K〜+20ppm/Kであることがより好ましく、−10ppm/K〜+10ppm/Kであることが更に好ましい。τfを上記の好適な範囲内の値とすることによって、誘電体磁器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低減することができ、誘電体共振器を高特性化することができる。   Τf of the dielectric ceramic according to the present embodiment is preferably −40 ppm / K to +40 ppm / K, more preferably −20 ppm / K to +20 ppm / K, and −10 ppm / K to +10 ppm / K. More preferably. By setting τf to a value within the above preferred range, when using a dielectric ceramic as a dielectric resonator, the temperature change of the resonance frequency of the dielectric resonator can be reduced, and the dielectric resonator can be High performance can be achieved.

また、タングステンブロンズ型結晶相からなる誘電体磁器のQ・f値は、概ね5000GHz程度である。一方、ZnO−TiO系結晶相は誘電損失が小さいために、大きなQ・f値を有しており、その値は20000GHzを超えるものが知られている。本実施形態の誘電体磁器は、タングステンブロンズ型結晶相に加えて、ZnO−TiO系結晶粒子を含むことにより、誘電体磁器のQ・f値を好適に大きくすることができる。 Further, the Q · f value of a dielectric ceramic made of a tungsten bronze type crystal phase is approximately 5000 GHz. On the other hand, since the ZnO—TiO 2 crystal phase has a small dielectric loss, it has a large Q · f value, which is known to exceed 20000 GHz. The dielectric ceramic of this embodiment can suitably increase the Q · f value of the dielectric ceramic by including ZnO—TiO 2 crystal grains in addition to the tungsten bronze type crystal phase.

なお、誘電体磁器の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 represents the magnitude of the dielectric loss, which is the difference between the actual current and voltage phase difference and the ideal current and voltage phase difference of 90 degrees. It is the product of the reciprocal Q (Q = 1 / tan δ) of the tangent tan δ of a certain loss angle δ and the resonance frequency f.

さらに、本実施形態の誘電体磁器は、ZnO−TiO系結晶相の全結晶粒子における体積比xが、
0.1(体積%)≦x<10(体積%)
であることを特徴とする
Furthermore, in the dielectric ceramic according to the present embodiment, the volume ratio x of all crystal grains of the ZnO—TiO 2 crystal phase is
0.1 (volume%) ≦ x <10 (volume%)
It is characterized by

また、本発明の誘電体磁器においては、前記ZnO−TiO系結晶相が、あらかじめ合成されたものを添加するものでもよく、熱処理工程において生成したものでもよい。 In the dielectric ceramic according to the present invention, the ZnO—TiO 2 based crystal phase may be added in advance, or may be generated in a heat treatment step.

熱処理工程においてZnO−TiO系結晶相を生成させるためには、上記のタングステンブロンズ型結晶粉末に対して、亜鉛酸化物(ZnO)をあらかじめ含有させておく必要がある。 In order to generate a ZnO—TiO 2 crystal phase in the heat treatment step, it is necessary to previously contain zinc oxide (ZnO) in the tungsten bronze type crystal powder.

熱処理工程とは、誘電体磁器組成物を仮焼きする工程と、焼成する工程、および焼成後に誘電体磁器をアニールする工程を指す。   The heat treatment step refers to a step of calcining the dielectric ceramic composition, a step of firing, and a step of annealing the dielectric ceramic after firing.

ZnO−TiO系結晶相をより安定なものとするためには、焼成後にさらにアニールをすることが好ましい。 In order to make the ZnO—TiO 2 -based crystal phase more stable, it is preferable to further anneal after firing.

さらには、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系導体と同時に焼成することを可能とするために、そのような低温で焼結を促進させるような成分をさらに含有していてもよい。   Furthermore, in order to allow the dielectric ceramic composition to be fired simultaneously with the Ag-based conductor at a temperature lower than the melting point of the conductor material made of Ag-based metal, the sintering is promoted at such a low temperature. It may further contain components.

そのような低温で焼結を促進させる成分としては、例えば、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、ビスマス酸化物、銅酸化物、ガラス、およびアルカリ金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of components that promote sintering at such low temperatures include, but are not limited to, zinc oxide, boron oxide, bismuth oxide, copper oxide, glass, and alkali metal oxides. is not.

さらには、誘電特性や焼結性を制御する成分として、遷移金属酸化物、およびアルカリ土類金属酸化物を含有していてもよい。   Furthermore, transition metal oxides and alkaline earth metal oxides may be included as components for controlling dielectric properties and sinterability.

ZnO−TiO系結晶相の全結晶粒子に対する体積比が0.1%未満であると、Q・f値の向上が見られない。一方、10以上では、Q・f値を増加させる効果が見られなくなる傾向があり、好ましくない。そこで、ZnO−TiO系結晶相の体積比を、上記の好適な範囲内にすることによって、これらの不都合な傾向を抑制することができる。 When the volume ratio of the ZnO—TiO 2 -based crystal phase to all crystal grains is less than 0.1%, the Q · f value is not improved. On the other hand, when it is 10 or more, the effect of increasing the Q · f value tends to be lost, which is not preferable. Therefore, by setting the volume ratio of the ZnO—TiO 2 based crystal phase within the above-mentioned preferable range, these disadvantageous trends can be suppressed.

本実施形態の誘電体磁器は、ガラスセラミックス構造ではなく、結晶粒子からなるものであるため、抗折強度をより高いものとすることができる。   Since the dielectric ceramic according to the present embodiment is made of crystal particles instead of a glass ceramic structure, the bending strength can be further increased.

ここで、本実施形態の誘電体磁器から形成される誘電体層を、従来公知のBaO−希土類酸化物−TiO系誘電体磁器(高誘電率材)から形成される誘電体層と接合して多層型電子部品を形成する場合、本実施形態の誘電体磁器のεrが、高誘電率材のεrより低いほど多層型電子部品を高特性化できることから、本実施形態の誘電体磁器のεrをより一層小さくしたほうがよい。 Here, the dielectric layer formed from the dielectric ceramic according to the present embodiment is joined to the dielectric layer formed from a conventionally known BaO-rare earth oxide-TiO 2 dielectric ceramic (high dielectric constant material). When the multilayer electronic component is formed, the multilayer electronic component can be improved in characteristics as the εr of the dielectric ceramic according to the present embodiment is lower than the εr of the high dielectric constant material. Therefore, the εr of the dielectric ceramic according to the present embodiment can be improved. Should be even smaller.

そのための手法としては、本実施形態の誘電体磁器に、より低いεrを有する誘電体磁器をさらに加えればよい。   As a technique for that, a dielectric ceramic having a lower εr may be further added to the dielectric ceramic of the present embodiment.

低いεrを有する誘電体磁器としては、Al、MgO、MgAl、MgSiO、MgSiOが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the dielectric ceramic having a low εr include, but are not limited to, Al 2 O 3 , MgO, MgAl 2 O 4 , MgSiO 3 , and Mg 2 SiO 4 .

上記本実施形態では、誘電体磁器組成物の主成分として、BaO−Nd−TiO系化合物を含むため、従来のBaO−希土類酸化物−TiO系の誘電体磁器組成物(高εr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、前記高εr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εr材とを接合し、焼成して、多層型電子部品を製造する場合においても、接合面に欠陥が生じ難く、電子部品の外観が良好であり、かつ高特性の多層型電子部品を得ることができる。 In this embodiment, since the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 based compound is included as the main component of the dielectric ceramic composition, the conventional BaO—rare earth oxide—TiO 2 based dielectric ceramic composition (high It is similar to the material of εr 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 εr material. Therefore, even when the dielectric ceramic composition of the present embodiment and the high εr material are joined and baked to produce a multilayer electronic component, defects are hardly generated on the joint surface, and the appearance of the electronic component is good. It is possible to obtain a multilayer electronic component having high characteristics.

<製造方法>
次に、本実施形態の誘電体磁器の製造方法の一例について説明する。
<Manufacturing method>
Next, an example of a method for manufacturing the dielectric ceramic according to the present embodiment will be described.

誘電体磁器の各原料としては、例えば、BaO−Nd−TiO系化合物、ZnO−TiO系化合物、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、又は焼成(後述する仮焼等の熱処理)によりこれらの酸化物となり得る化合物を用いることができる。 As each raw material of the dielectric ceramic, for example, BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 based compound, ZnO—TiO 2 based compound, zinc oxide, boron oxide, or firing (heat treatment such as calcination described later) is performed. Compounds that can be used as these oxides can be used.

焼成により上記酸化物となり得る化合物としては、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挙げられる。   Examples of the compound that can be converted into the oxide by firing include carbonates, nitrates, oxalates, hydroxides, sulfides, and organometallic compounds.

(主成分)
まず、主成分の原料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。
(Main component)
First, barium carbonate, neodymium hydroxide, and titanium oxide, which are raw materials for the main component, are weighed in predetermined amounts and mixed.

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る。例えば、純水、エタノール等を用いてボールミルにより行うことができる。混合時間は例えば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. For example, it can be performed by a ball mill using pure water, ethanol or the like. The mixing time may be about 4 to 24 hours, for example.

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. Moreover, it is preferable to perform calcination for about 1 to 24 hours.

合成されたBaO−Nd−TiO系化合物を粉砕して粉末とした後、乾燥する。これにより、タングステンブロンズ型結晶相の粉末を得る。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る。湿式粉砕は、例えば、純水、エタノール等を用いて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 tungsten bronze type crystal phase is obtained. The pulverization can be performed by a pulverization method such as dry pulverization or wet pulverization. The wet pulverization can be performed by, for example, a ball mill using pure water, ethanol or the like. 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.

(副成分)
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、及びホウ素酸化物を、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。
(Subcomponent)
Next, a predetermined amount of the main component powder of the obtained dielectric ceramic composition and zinc oxide and boron oxide, which are subcomponent raw materials of the dielectric ceramic composition, are weighed, and then mixed. The raw material mixed powder is obtained.

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る。例えば、純水、エタノール等を用いて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。   Mixing can be performed by a mixing method such as dry mixing or wet mixing. For example, it can be performed by a ball mill using pure water, ethanol or the like. 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時間程度乾燥させる。   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.

原料混合粉末を、後述する焼成温度(850〜950℃)以下の温度、例えば700〜850℃で、1〜10時間程度仮焼する。このような温度で仮焼することによって、原料混合粉末中でQ値の大きなZnO−TiO系結晶相をあらかじめ生成させることができる。その結果、誘電体磁器のQ値をより大きくすることが可能となる。 The raw material mixed powder is calcined for about 1 to 10 hours at a temperature equal to or lower than a firing temperature (850 to 950 ° C.) described below, for example, 700 to 850 ° C. By calcining at such a temperature, a ZnO—TiO 2 -based crystal phase having a large Q value can be generated in advance in the raw material mixed powder. As a result, the Q value of the dielectric ceramic can be further increased.

仮焼後の原料混合粉末に対して粉砕を行った後、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行うことができる。湿式粉砕は、例えば、純水、エタノール等を用いて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。粉砕した粉末の乾燥は、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。   The raw material mixed powder after calcination is pulverized and then dried to obtain a dielectric ceramic composition. The pulverization can be performed by a pulverization method such as dry pulverization or wet pulverization. The wet pulverization can be performed by, for example, a ball mill using pure water, ethanol or the like. The pulverization time may be about 4 to 24 hours. Drying of the pulverized powder is preferably performed at a treatment temperature of 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 140 ° C. for about 12 to 36 hours.

上記のようにして得られた粉末に対して、アクリル系、エチルセルロース系、ナイロン系等の有機バインダーを混合した後、所望の形状に成形を行い、成形物を焼成して焼結する。成形は、シート法や印刷法等の湿式成形や、プレス成形等の乾式成形でもよく、所望の形状に応じて成形方法を適宜選択することができる。また、焼成は、例えば、空気中のような酸素雰囲気下で行うことが好ましく、焼成温度は内部電極として用いうるAg又はAgを主成分とする合金等の導体の融点以下であることが好ましい。焼成温度としては、具体的には、850〜950℃がより好ましく、880〜920℃が更に好ましい。   The powder obtained as described above is mixed with an acrylic, ethyl cellulose, or nylon organic binder, and then molded into a desired shape, and the molded product is fired and sintered. The molding may be wet molding such as a sheet method or a printing method, or dry molding such as press molding, and a molding method can be appropriately selected according to a desired shape. In addition, firing is preferably performed, for example, in an oxygen atmosphere such as in the air, and the firing temperature is preferably equal to or lower than the melting point of a conductor such as Ag or an alloy containing Ag as a main component that can be used as an internal electrode. Specifically, the firing temperature is more preferably 850 to 950 ° C, and further preferably 880 to 920 ° C.

焼成温度における保持時間は、ZnO−TiO系結晶相の生成に影響を与える。
保持時間としては、具体的には、0.5〜10時間が好ましく、1〜7時間が更に好ましく、2〜5時間がより一層好ましい。
The holding time at the firing temperature affects the formation of the ZnO—TiO 2 crystal phase.
Specifically, the holding time is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 1 to 7 hours, and even more preferably 2 to 5 hours.

さらに、焼成して得られた誘電体磁器を、前述した焼成温度以下の温度、例えば700〜850℃で、1〜10時間程度アニールする。このような温度でアニールすることによって、ZnO−TiO系結晶相をより安定なものとすることができる。その結果、誘電体磁器のQ値をより大きくすることが可能となる。 Furthermore, the dielectric ceramic obtained by firing is annealed at a temperature equal to or lower than the firing temperature described above, for example, 700 to 850 ° C. for about 1 to 10 hours. By annealing at such a temperature, the ZnO—TiO 2 crystal phase can be made more stable. As a result, the Q value of the dielectric ceramic can be further increased.

本実施形態の誘電体磁器組成物は、例えば、電子部品の一種である多層型電子部品の原料として好適に用いることができる。多層型電子部品は、内部にコンデンサ、インダクタ等の誘電デバイスが一体的に作り込まれた(一体に埋設された)複数のセラミック層からなる多層セラミック基板から製造される。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できる。   The dielectric ceramic composition of the present embodiment can be suitably used as a raw material for a multilayer electronic component that is a kind of electronic component, for example. A multilayer electronic component is manufactured from a multilayer ceramic substrate composed of a plurality of ceramic layers in which dielectric devices such as capacitors and inductors are integrally formed (embedded integrally). This multilayer ceramic substrate can be manufactured by forming a through hole in a green sheet made of a dielectric ceramic composition having different dielectric properties, and then laminating a plurality of green sheets and simultaneously firing them.

多層型電子部品の製造においては、本実施形態の誘電体磁器組成物に、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形してグリーンシートを得る。グリーンシートの成形方法としては、シート法等の湿式成形法を用いる。   In the production of multilayer electronic components, the dielectric ceramic composition of the present embodiment is mixed with an organic binder such as acrylic or ethyl cellulose, and the resulting mixture is molded into a sheet to obtain a green sheet. obtain. As a green sheet forming method, a wet forming method such as a sheet method is used.

次に、得られたグリーンシートと、これとは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下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、850〜950℃であることが好ましく、880〜920℃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電子部品を製造できる。   Next, a plurality of the obtained green sheets and other green sheets having different dielectric characteristics 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 the binder removal treatment is performed on the obtained green chip, the green chip is fired to obtain a sintered body. Firing is preferably performed in an oxygen atmosphere such as in air. Moreover, it is preferable that it is below melting | fusing point of Ag type metal used as a conductor material, specifically, it is preferable that it is 850-950 degreeC, and it is more preferable that it is 880-920 degreeC. By forming an external electrode or the like on the obtained sintered body, a multilayer electronic component having an internal electrode made of an Ag-based metal can be manufactured.

本実施形態に係る誘電体磁器を用いて得られる電子部品には、例えば、携帯電話やスマートフォン等における高周波通信用のバンドパスフィルタなどがある。図1は、本実施形態の誘電体磁器を用いて得られるバンドパスフィルタの構成例を示す概略断面図である。
図1に示すように、バンドパスフィルタ1は、複数の誘電体層2と、コイルパターン部L1と、キャパシタパターン部C1〜C3と、ビア(ビア導体)3とを含む。誘電体層2は、本実施形態の誘電体磁器を形成するために用いられる誘電体磁器組成物が用いられている。コイルパターン部L1と、キャパシタパターン部C1〜C3はAg導体で形成されている。ビア3は、コイルパターン部L1とキャパシタパターン部C1とを導通させるAg導体が充填されたビアホール部分であり、コイルパターン部とキャパシタパターン部とを電気的に接続することにより、LC共振回路が形成されている。
Electronic components obtained using the dielectric ceramic according to the present embodiment include, for example, a band-pass filter for high-frequency communication in a mobile phone, a smartphone, or the like. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a bandpass filter obtained using the dielectric ceramic according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the bandpass filter 1 includes a plurality of dielectric layers 2, a coil pattern portion L 1, capacitor pattern portions C 1 to C 3, and vias (via conductors) 3. The dielectric layer 2 is made of a dielectric ceramic composition used to form the dielectric ceramic of the present embodiment. The coil pattern portion L1 and the capacitor pattern portions C1 to C3 are formed of an Ag conductor. The via 3 is a via hole portion filled with an Ag conductor for conducting the coil pattern portion L1 and the capacitor pattern portion C1, and an LC resonance circuit is formed by electrically connecting the coil pattern portion and the capacitor pattern portion. Has been.

以下、本発明を実施例により一層詳細に説明するが、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.

[実施例1〜6]
誘電体磁器組成物の亜鉛酸化物(ZnO)の添加量が表1に示す値となるように、実施例1〜6の誘電体磁器を作製した。そして、得られた各誘電体磁器よりなる測定用試料により、これらの誘電特性(Q・f値、τf)と抗折強度の測定を行った。これらの結果を表1にまとめて示す。誘電体磁器の作製方法、測定用試料の作製方法、及び評価方法は、表1に示した亜鉛酸化物の添加量を変化させた以外は、全て以下に例として示す実施例5における場合と同様とした。
[Examples 1 to 6]
The dielectric ceramics of Examples 1 to 6 were manufactured so that the amount of zinc oxide (ZnO) added to the dielectric ceramic composition was the value shown in Table 1. Then, these dielectric properties (Q · f value, τf) and bending strength were measured using the obtained measurement samples made of dielectric ceramics. These results are summarized in Table 1. The dielectric ceramic production method, measurement sample production method, and evaluation method are all the same as in Example 5 except that the addition amount of zinc oxide shown in Table 1 is changed. It was.

〔実施例5〕
BaO−Nd−TiO化合物の組成式を、aBaO−bNd−cTiOと表したときに、a=17.0(モル%)、b=16.0(モル%)、c=67.0(モル%)であるタングステンブロンズ型結晶と、MgSiO結晶とを含み、その質量比率がそれぞれ70質量%と30質量%である主成分と、該主成分100質量%に対して、9.0質量%であるZnOと、4.5質量%であるBと、を副成分として含有する誘電体磁器組成物を、以下に示す手順で作製した。
Example 5
When the composition formula of the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound is expressed as aBaO—bNd 2 O 3 —cTiO 2 , a = 17.0 (mol%), b = 16.0 (mol%), a main component containing tungsten bronze-type crystals of c = 67.0 (mol%) and Mg 2 SiO 4 crystals, the mass ratios of which are 70% by mass and 30% by mass, respectively, and the main component of 100% by mass On the other hand, a dielectric ceramic composition containing 9.0% by mass of ZnO and 4.5% by mass of B 2 O 3 as subcomponents was 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aBaO−bNd−cTiOにおけるモル比a、b及びcが上記の値となるようにそれぞれ秤量した。 First, the molar ratios a, b, and c in aBaO-bNd 2 O 3 -cTiO 2 obtained after calcining BaCO 3 , Nd (OH) 3, and TiO 2 that are raw materials of the main components are the above values. Each was weighed so that

秤量した原料に純水を加えて、ボールミルにて湿式混合した後、120℃で乾燥して、混合粉末を得た。この粉末を、空気中で、1200℃、4時間で仮焼して、組成式がaBaO−bNd−cTiO(a=17.0(モル%)、b=16.0(モル%)、c=67.0(モル%))で表されるBaO−Nd−TiO系化合物を得た。このBaO−Nd−TiO系化合物に純水を加えて、ボールミルにて粉砕した後、120℃で乾燥し、BaO−Nd−TiO系化合物の粉末を製造した。 Pure water was added to the weighed raw materials, wet-mixed with a ball mill, and then dried at 120 ° C. to obtain a mixed powder. This powder was calcined in air at 1200 ° C. for 4 hours, and the composition formula was aBaO—bNd 2 O 3 —cTiO 2 (a = 17.0 (mol%), b = 16.0 (mol%). ), C = 67.0 (mol%)), a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound represented by the following formula was obtained. Pure water was added to the BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound, pulverized by a ball mill, and then dried at 120 ° C. to produce a BaO—Nd 2 O 3 —TiO 2 compound powder.

次に、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て、ボールミルにて湿式混合した後、120℃で乾燥して、混合粉末を得た。この粉末を、空気中で、1200℃、3時間で仮焼して、MgSiO結晶を得た。このMgSiO結晶に純水を加えて、ボールミルにて粉砕した後、120℃で乾燥し、MgSiO結晶の粉末を製造した。 Next, MgO and SiO 2 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, wet-mixed with a ball mill, and then dried at 120 ° C. to obtain a mixed powder. This powder was calcined in the air at 1200 ° C. for 3 hours to obtain Mg 2 SiO 4 crystals. Pure water was added to the Mg 2 SiO 4 crystal, pulverized with a ball mill, and then dried at 120 ° C. to produce a powder of Mg 2 SiO 4 crystal.

そして、次に、得られたBaO−NdTiO系化合物の粉末と、MgSiO結晶の粉末とを、70:30の質量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、及びBをそれぞれ配合した後、更に純水を加えて、スラリーを作製した。このスラリーをボールミルにて湿式混合した後、120℃で乾燥して、原料混合粉末を得た。得られた原料混合粉末を、空気中で、800℃、4時間で仮焼して、仮焼粉末を得た。次に、得られた仮焼粉末にエタノールを加えて、ボールミルにて湿式粉砕した後、100℃で乾燥して、実施例5の誘電体磁器組成物の粉末を得た。 And next, with respect to the mixture obtained by mixing the obtained BaO—Nd 2 O 3 TiO 2 -based compound powder and Mg 2 SiO 4 crystal powder in a mass ratio of 70:30, the dielectric ceramic composition After blending ZnO and B 2 O 3 which are raw materials of subcomponents of the product, pure water was further added to prepare a slurry. This slurry was wet mixed by a ball mill and then dried at 120 ° C. to obtain a raw material mixed powder. The obtained raw material mixed powder was calcined in air at 800 ° C. for 4 hours to obtain a calcined powder. Next, ethanol was added to the obtained calcined powder, wet pulverized with a ball mill, and then dried at 100 ° C. to obtain a dielectric ceramic composition powder of Example 5.

なお、BaO−Nd−TiO系化合物の粉末とMgSiO結晶の粉末との混合物に対するZnO、及びBの各配合量は、ZnOが9.0質量%、Bが4.5質量%に、それぞれ含有されるように調整した。 Each amount of the BaO-Nd 2 O 3 ZnO for a mixture of powder of powder and Mg 2 SiO 4 crystal -TiO 2 based compound, and B 2 O 3 is, ZnO is 9.0 mass%, B 2 O 3 is 4.5 wt%, was adjusted to be contained respectively.

実施例5の誘電体磁器組成物の粉末に、バインダーとしてナイロン樹脂水溶液を加えて造粒したものをプレス成型し、これを空気中で、920℃、4時間焼成した後、さらに800℃で2時間アニールして、測定用試料の誘電体磁器を得た。   The powder of the dielectric ceramic composition of Example 5 which was granulated by adding an aqueous nylon resin solution as a binder was press-molded, fired in air at 920 ° C. for 4 hours, and further heated at 800 ° C. for 2 hours. The sample was subjected to time annealing to obtain a dielectric ceramic as a sample for measurement.

(誘電特性測定)
実施例5の測定用試料の誘電特性を示す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」(JIS R 1627 1996年度)に従って測定した。これらの測定結果を表1に併せて示す。なお、τfは、20〜85℃の温度範囲で共振周波数を測定し、基準温度を20℃として式(1)より算出した。
(Dielectric property measurement)
The Q · f value (unit: GHz) and τf (unit: ppm / K) indicating the dielectric properties of the measurement sample of Example 5 were determined using the Japanese Industrial Standard “Test Method for Dielectric Properties of Microwave Fine Ceramics” (JIS). R 1627 (1996). These measurement results are also shown in Table 1. In addition, (tau) f was calculated from Formula (1) by measuring the resonant frequency in the temperature range of 20-85 degreeC, and making the reference temperature into 20 degreeC.

(抗折強度測定)
実施例5の誘電体磁器の抗折強度σ(単位:MPa)を、日本工業規格「ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法」(JIS R 1601 2008年度)に従って測定した。これらの測定結果を表1に示す。
(Bending strength measurement)
The bending strength σ (unit: MPa) of the dielectric ceramic of Example 5 was measured in accordance with the Japanese Industrial Standard “Method for Testing the Bending Strength of Fine Ceramics at Room Temperature” (JIS R 1601 2008). These measurement results are shown in Table 1.

(誘電体磁器における結晶相の確認)
実施例5の誘電体磁器について、X線回折測定により結晶相の同定を行った。図2にX線回折測定におけるチャートを示す。図2より、実施例5の誘電体磁器には、主結晶相である、タングステンブロンズ型結晶相であるBaNdTi12結晶相、MgSiO結晶相と、ZnO−TiO系結晶相とが存在していることが解る。
(Confirmation of crystal phase in dielectric ceramic)
For the dielectric ceramic of Example 5, the crystal phase was identified by X-ray diffraction measurement. FIG. 2 shows a chart in the X-ray diffraction measurement. As shown in FIG. 2, the dielectric ceramic of Example 5 has a main crystal phase, a tungsten bronze crystal phase, BaNd 2 Ti 4 O 12 crystal phase, Mg 2 SiO 4 crystal phase, and a ZnO—TiO 2 crystal. It can be seen that a phase exists.

(誘電体磁器におけるZnO−TiO系結晶相の体積比率の算出)
実施例5の誘電体磁器について、STEM−EDS(Scanning Transmission Electron Microscopy−Energy Dispersive Spectroscopy)により各元素のマッピングを行い、Zn元素とTi元素が共存している箇所がZnO−TiO系結晶相であると判断し、その面積比率を画像処理解析により算出した。次いで、各結晶粒子の全てが、その平均粒径を有する球状粒子であると仮定して体積比率に換算し、全結晶粒子におけるZnO−TiO系結晶相の体積比率x(体積%)を算出した。図3〜図8にSTEM−EDSによる各元素のマッピング結果を示す。図3はBa元素のマッピング結果であり、図4はNd元素のマッピング結果であり、図5はTi元素のマッピング結果であり、図6はZn元素のマッピング結果であり、図7はMg元素のマッピング結果であり、図8はSi元素のマッピング結果である。これらのうち、図5と図6の画像をもとにZnO−TiO系結晶相の量を見積もった。算出結果を併せて表1に示す。
(Calculation of volume ratio of ZnO-TiO 2 based crystal phase in dielectric ceramic)
About the dielectric ceramic of Example 5, each element is mapped by STEM-EDS (Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy), and the place where Zn element and Ti element coexist is a ZnO-TiO 2 phase crystal. The area ratio was calculated by image processing analysis. Next, assuming that all of the crystal particles are spherical particles having the average particle diameter, the volume ratio is converted to a volume ratio, and the volume ratio x (volume%) of the ZnO—TiO 2 based crystal phase in all the crystal particles is calculated. did. 3 to 8 show the mapping results of each element by STEM-EDS. 3 shows the mapping result of Ba element, FIG. 4 shows the mapping result of Nd element, FIG. 5 shows the mapping result of Ti element, FIG. 6 shows the mapping result of Zn element, and FIG. 7 shows the mapping result of Mg element. FIG. 8 shows the mapping result of the Si element. Among these, the amount of ZnO—TiO 2 crystal phase was estimated based on the images of FIGS. 5 and 6. The calculation results are also shown in Table 1.

実施例1〜6は、Q・f値が5000GHz以上であり、τfが−10ppm/K〜+9ppm/Kの範囲内であり、かつσが270MPa以上であった。即ち、実施例1〜6は、誘電特性が良好で、かつ高い抗折強度であった。
一方、亜鉛酸化物の添加量を表1に示す量とした以外は、実施例5と同様にして、比較例1及び比較例2の測定用試料の作製も試みた。比較例1では、ZnO−TiO系結晶相が形成されず、焼結性が低下しているために誘電特性の測定ができず、抗折強度が小さかった。比較例2では、Q・f値の高いZnO−TiO系結晶相が存在するにも拘わらず、未反応のZnO相が存在するためにQ・f値が5000GHz未満となってしまった。
以上より、本実施例によれば、本実施形態の誘電体磁器は、特にQ・f値が大きく、τfが小さく、高い抗折強度を有していることが示された。
In Examples 1 to 6, the Q · f value was 5000 GHz or more, τf was in the range of −10 ppm / K to +9 ppm / K, and σ was 270 MPa or more. That is, Examples 1 to 6 had good dielectric properties and high bending strength.
On the other hand, production of the measurement samples of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was also attempted in the same manner as in Example 5 except that the amount of zinc oxide added was changed to the amount shown in Table 1. In Comparative Example 1, a ZnO—TiO 2 based crystal phase was not formed, and since the sinterability was lowered, the dielectric properties could not be measured, and the bending strength was small. In Comparative Example 2, the Q · f value was less than 5000 GHz due to the presence of an unreacted ZnO phase in spite of the presence of a ZnO—TiO 2 -based crystal phase having a high Q · f value.
As described above, according to this example, it was shown that the dielectric ceramic according to this embodiment has a large Q · f value, a small τf, and a high bending strength.

本発明に係る誘電体磁器は、各種の電子部品等として幅広い分野で利用できる。   The dielectric ceramic according to the present invention can be used in various fields as various electronic components.

1 バンドパスフィルタ
2 誘電体層
3 ビア(ビア導体)
L1 コイルパターン部
C1〜C3 キャパシタパターン部1
1 Band pass filter 2 Dielectric layer 3 Via (via conductor)
L1 Coil pattern part C1-C3 Capacitor pattern part 1

Claims (3)

少なくとも金属元素としてBa、Nd,Ti及びZnを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、BaNdTi12またはBaNdTi14のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ZnO−TiO系結晶相を含むことを特徴とする誘電体磁器。 A dielectric ceramic containing at least Ba, Nd, Ti and Zn as metal elements and having a tungsten bronze type crystal phase as a main crystal phase, wherein either BaNd 2 Ti 4 O 12 or BaNd 2 Ti 5 O 14 is used. A dielectric ceramic comprising the tungsten bronze-type crystal phase and a ZnO—TiO 2 crystal phase. 前記ZnO−TiO系結晶相の全結晶粒子における体積比xが、0.1(体積%)≦x<10(体積%)である請求項1に記載の誘電体磁器。 2. The dielectric ceramic according to claim 1, wherein a volume ratio x of all crystal grains of the ZnO—TiO 2 based crystal phase is 0.1 (volume%) ≦ x <10 (volume%). 前記誘電体磁器と金属を含む層との積層体で形成され、これにより前記金属からなる層を内部導体とする積層構造電子部品を得ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子部品。   The multilayer electronic component according to claim 1 or 2, wherein the multilayered electronic component is formed of a laminate of the dielectric ceramic and a layer containing a metal, thereby using the metal layer as an internal conductor. Electronic components.
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