JP2504725B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JP2504725B2
JP2504725B2 JP2414421A JP41442190A JP2504725B2 JP 2504725 B2 JP2504725 B2 JP 2504725B2 JP 2414421 A JP2414421 A JP 2414421A JP 41442190 A JP41442190 A JP 41442190A JP 2504725 B2 JP2504725 B2 JP 2504725B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLCフィルタ、LCトラ
ップとして用いられている複合部品のコンデンサ部を構
成する誘電体磁器組成物に係り、特に低温焼成を可能と
した組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インダクタおよびコンデンサの両機能を
有する複合部品がLCフィルタ、LCトラップとして使
用されているが、これらは従来ディスクリート部品によ
り結線して構成されていたフィルタおよびトラップ回路
を1チップ内に集積したものである。すなわち1チップ
内にフェライト内部に銀電極からなるコイルパターンを
形成させたインダクタ部と、誘電体を間に挟んだ銀内部
電極からなるコンデンサ部とを有して構成された複合部
品である。両者を複合させる際にLC共振周波数f
温度変化を無くすために、コンデンサ部の主成分に容量
の温度変化率が−600 〜−700ppmであるルチル型TiO
2 を用い、インダクタ部にはインダクタンスの温度変化
率が+600 〜+700ppmを示すフェライトを選択して使用
している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のインダクタ部と
コンデンサ部から構成される複合部品を同時焼成して製
造する際に、良好なルチルの焼結性を得るためには、焼
成温度をAgがインダクタ部を構成するフェライト内に
溶浸し得る程度の高温にする必要がある。しかしながら
インダクタ内部電極を形成するAgがフェライト内に溶
浸すればフェライト中の内部電極の断面積が減少するた
め、直流抵抗(RDC)は増加し、Q値の減少をもたらす
結果となる。
【0004】一方、焼成温度を低くすればルチル型Ti
2 の焼結性を低下させ、コンデンサ部のQ値の減少、
IRの低下をもたらすことになる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、斯る課題
を解決するために鋭意研究の結果、コンデンサ部を構成
する組成中に酸化銀(Ag2 O)を0.1 〜10wt%含有さ
せることにより焼成温度を 830〜855 ℃に降下させるこ
とができ、さらにCuO、Mn3 4 が焼結の促進剤と
なることを見出したのである。
【0006】
【作用】本発明におけるAg2 O添加の作用効果は次の
ようなものと考えられる。Ag2 Oは 121℃、 0.2気圧
で解離する(2Ag2 O→4Ag+O2 )。一方、大気
中の酸素の分圧は 0.2気圧であるため、Ag2 Oは大気
中でこの温度以上に保つときは分解してAgを遊離す
る。
【0007】CuO、TiO2 にAg2 Oを添加して焼
結した場合、Ag2 OがAgとO2 に解離する際にAg
2 O粉末は酸素の噴出によりその表面はボイド状態の激
しい粒子粉末となり、CuO、TiO2 の焼結性を活性
化する結果、CuO、TiO2 のみの場合より、比較的
低温で焼結することになる。
【0008】一方、CuOは高温においてCu2 Oに還
元され、Ag2 Oの場合と同様Cu2 O粒子表面は激し
いボイド状態を呈すると共に、AgがCu2 Oを固溶す
ればAgの融点は 963℃から 941℃まで下降することと
相まって、焼結性の活性化と共に焼結温度は下降するも
のと推測される。
【0009】上述の理由により本発明に従って誘電体磁
器組成物にAg2 Oを添加配合することにより、従来品
より低温度で焼結しても電気特性が同等またはそれ以上
を示す焼結体が得られることになる。
【0010】以下実施例により本発明をさらに説明す
る。
【0011】
【実施例】1.インダクタ部の作製 市販のFe2 3 、CuO、NiO、ZnOを用いた
Fe2 3 :50モル%、CuO:20モル%、NiO:20
モル%、ZnO:10モル%からなる混合物 100重量部
を、水 200重量部およびメディアとしてのウレタン玉石
と共にボールミルに装入し、15時間湿式混合を行った。
このスラリーを乾燥後、大気中 750℃、1時間仮焼し、
得られた仮焼物 100重量部に対し、再び水 200重量部を
加え、ウレタン玉石をメディアとしてボールミルにより
15時間粉砕し、乾燥してインダクタ用の原料粉末を得
た。
【0012】得られた原料粉末に樹脂バインダーを加え
て混練し、ドクターブレード法によりセラミックシート
を作製した。図1および図2にこのグリーンシートを用
いたインダクタ用積層チップの製作法を図示する。
【0013】すなわち、図1に示すグリーンシート1の
(A)の位置、(B)の位置、(D)の位置にそれぞれ
穿孔機でスルーホール2を開けたものを各2枚、並びに
同グリーンシートの(C)の位置にスルーホールを開け
たものを3枚用意した。次に、パターンの端部がスルー
ホールにかかるように(A)のシート上に(E)パター
ンを印刷したものを2枚、(B)のシート上に(F)パ
ターンを印刷したものを2枚、(C)のシート上に
(G)パターンを印刷したものを2枚と(I)パターン
を印刷したものを1枚、(D)のシート上に(H)パタ
ーンを印刷したものを2枚およびスルーホールの無いシ
ート上に(J)パターンを印刷したものを1枚それぞれ
用意した。上記Ag電極ペーストはスクリーン印刷法に
より印刷した。各シートは表面および裏面が導通するよ
うにスルーホールにAg電極ペーストを埋め込み、ペー
ストの乾燥後、図2の(a)および(f)に示す如く、
上からI→F→E→H→G→F→E→H→G→Iの順に
グリーンシートを積み重ね、その上部に電極パターンの
無いシートを3枚、下部に2枚重ね、120 ℃に加熱保持
し、圧力300kg/cm2 に加圧して熱圧着し、これを図2
(b)に示す形状に切断した。得られたチップ状インダ
クタ内部には7ターン分のコイルが構成された。
【0014】次にこのインダクタ用積層体を大気雰囲気
中で10℃/minの昇温速度で昇温し、500 ℃に10分間保持
して後、10℃/minの冷却速度で室温まで冷却して脱バイ
ンダ処理を行った。次いでこれを 5℃/minの昇温速度で
840℃まで昇温し、1時間保持した後 5℃/minの冷却速
度で室温まで冷却した。得られた焼結体に市販の外部電
極用Agペーストを内部電極露出面上に塗布し、大気中
800℃で10分間焼き付けチップ状積層インダクタを得た
(焼結体形状寸法 3.2×1.6mm )。
【0015】次に、焼結温度を 810℃、830 ℃、840
℃、855 ℃、880 ℃の5水準とした以外は前述の製作工
程、条件をすべて同じにしてチップ状積層インダクタを
製作し、それらの各々につき電気特性を測定した。その
結果を下記の表に示す。この表より試料番号1および5
の焼成体のQ値が低下していることがわかる。
【0016】 (Q値の実用レベル35以上)
【0017】830℃より低い温度で焼成した場合は、得
られたインダクタの焼結が不完全なために焼結密度が低
下し、電気特性が劣化する。一方、 855℃より高い温度
で焼成すればインダクタ内部のAg電極の表面が焼結体
セラミックに反応吸収される結果、該電極の断面積が縮
小して、電極の電気抵抗が増加し、Q値が低下したと考
えられる。すなわち、インダクタの焼成温度はQ値の実
用レベルが35以上であるため、 830〜855 ℃の範囲内で
なければならず、 840℃の近傍が最適温度である。した
がって、複合部品としてのLCフィルタ、LCトラップ
等を同時焼成するためには、 830〜855 ℃の範囲で良好
な電気特性を持つコンデンサを焼成できなければならな
い。
【0018】2.コンデンサ部の作製 市販のTiO2 、CuO、Mn3 4 、NiOおよび
Al−Si−B−Na−Zr系ガラスを用いて配合した
組成物にAg2 Oを添加した混合粉を原料とした。その
混合割合は、TiO2 :87wt%、CuO:3.0 wt%、M
3 4 :1.0 wt%、NiO:3.0 wt%、Ag2 O:1.
0 wt%、ガラス:5.0 wt%である。この混合粉100 重量
部に対して水 200重量部とメディアとしてのアルミナボ
ールを加え、ボールミルにより15時間湿式混合を行っ
た。このスラリーを乾燥後大気中 750℃、2時間仮焼し
た。得られた仮焼塊100 重量部に対し、水 200重量部を
加え、再度アルミナボールを加えボールミルにより15時
間粉砕し、乾燥してコンデンサ用原料粉末を得た。
【0019】次に、原料粉末に樹脂バインダを加えて混
練し、ドクターブレード法によりセラミックシートを作
製した。図3にこのグリーンシートを用いたコンデンサ
用積層チップの製作法を図示する。ただし、この図はグ
リーンシートを切断した1チップ内の内部構造を示すも
のである。
【0020】グリーンシート1の片面に市販の内部電極
Agペースト8を印刷し、乾燥した。このグリーンシー
トの印刷面が印刷パターンの長手方向にずれるように交
互に3枚ずつ計6枚積層し、さらにその上下に1枚ずつ
Agペーストを印刷していないグリーンシートをを重
ね、120 ℃、300kg/cm2 で熱間圧着を行い、切断してチ
ップとした。
【0021】次に、このチップを大気中10℃/minの昇温
速度で室温から 500℃まで昇温し、500 ℃に10分間保持
した後10℃/minの冷却速度で室温まで冷却して脱バイン
ダ処理を行った。脱バインダ処理後のチップを 5℃/min
の昇温速度で 840℃に昇温し、1時間保持した後 5℃/m
inの冷却速度で室温まで冷却した。得られた焼結体に市
販の外部電極用Agペーストを内部電極露出面に塗布
し、大気中 800℃で10分間焼き付け、チップ状の焼結体
積層コンデンサを得た(焼結体チップの寸法 3.2×1.6
mm)。
【0022】さらに原料組成と焼成温度が製品の電気特
性に及ぼす影響を調べるため、出発原料組成と焼成温度
を変えたこと以外は上述と全く同じ工程により焼成積層
チップを製作した。その結果を表1、表2、表3、表
4、表5および表6に総括して示す。同表中のガラス組
成は下記の通りである。
【0023】 ガラスA組成:Na−Zr−Al−Si−B系 ガラスB組成:Na−Ba−Ca−Al−Si−B系 ガラスC組成:Bi−Zr−Al−Si−B系 ガラスD組成:Pb−Zr−Al−Si−B系
【0024】ここで必要とする電気特性は、Qは1,000
以上、IRは 1×104 MΩ以上である。
【0025】表1〜表6の結果を分析して下記の知見が
得られた。
【0026】(1) 特許請求の範囲に明記した組成の配合
物(試料番号6〜8 、10、11、14、15、18、19、22、2
3、26、27、30、31、34、35、38、39、42、43)を 830
〜855 ℃の温度で焼成した場合は、常にQ、IRとも良
好な焼成物(コンデンサ)が得られた。
【0027】(2) Ag2 Oの添加量を本発明の組成範囲
外の低い値(0.05wt%)とした場合、855 ℃の焼成では
Q、IRとも良好な焼成物が得られたが(試料番号1
3)、 830℃の低温焼成では、焼結性が悪いため、Q、
IRの低い焼成物となった(試料番号9)。
【0028】(3) 一方、逆にAg2 Oの添加量を本発明
の組成範囲外の高い値(12wt%)とした場合、 830℃の
低温焼成ではQ、IRとも良好な焼成物が得られたが
(試料番号12)、 855℃の高温焼成では、素地が半導体
化し、Q、IRの低い焼成物となった(試料番号16)。
【0029】(4) 焼結促進剤であるCuOの添加量を本
発明の組成範囲外の低い値(0.5wt %)とした場合、A
2 Oを多量(10wt%)添加し、かつ 855℃で高温焼成
したにもかかわらず焼結性が悪く、Q、IRの低い焼結
物が得られた(試料番号17)。
【0030】(5) もう1つの焼結促進剤であるMn3
4 の添加量を本発明の組成範囲外の低い値(0.1 wt%)
とした場合も、Ag2 Oをかなりの量(5.0 wt%)添加
し、かつ 855℃で高温焼成したにもかかわらず焼結性が
悪く、Q、IRの低い焼成物となった(試料番号21)。
【0031】(6) 一方、CuOの添加量を本発明の組成
範囲外の高い値(6.0 wt%)とした場合、Ag2 Oを少
量(0.1 wt%)添加し、かつ 830℃で低温焼成したにも
かかわらず素地が半導体化し、Q、IRの低い焼成物と
なった(試料番号20)。
【0032】(7) Mn3 4 の添加量を本発明の組成範
囲外の高い値(15.0wt%)とした場合も、Ag2 Oを少
量(0.1 wt%)添加し、かつ 830℃で低温焼成したにも
かかわらず素地が半導体化し、Q、IRの低い焼成物と
なった(試料番号24)。
【0033】(8) 焼結抑制剤であるNiOの添加量を本
発明組成範囲外の低い値(0.2 wt%)とした場合、Ag
2 O少量添加(0.1 wt%)、かつ低温焼成(830 ℃)で
さえ素地が半導体化し、Q、IRの低い焼成物となった
(試料番号25)。
【0034】(9) 一方、NiOの添加量を本発明の組成
範囲外の高い値(20wt%)とした場合、Ag2 O多量添
加(10wt%)、かつ高温焼成(855 ℃)でさえ焼結性が
悪く、Q、IRの低い焼成物となった(試料番号28)。
【0035】(10)別の焼結抑制剤であるガラスの添加量
を本発明組成範囲外の低い値(0.05wt%)とした場合、
Ag2 O少量添加(0.1 wt%)、かつ低温焼成(830
℃)でさえ、素地が半導体化し、Q、IRの低い焼成物
となった(試料番号29、33、37、41)。
【0036】(11)逆に、ガラスの添加量を本発明組成範
囲外の高い値(30wt%)とした場合、Ag2 O多量添加
(10wt%)、かつ高温焼成(855 ℃)でさえ、焼結性が
悪く、Q、IRの低い焼成物となった(試料番号32、3
6、40、44)。
【0037】上述の如く、インダクタ部とコンデンサ部
の焼成温度は 830〜855 ℃、好ましくは 840℃と等しく
することができ、また昇温、冷却過程もほぼ同一とする
ことができるために、両者のチップを一体的に接合して
同時に焼結することが可能である。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】
【表5】
【0043】
【表6】
【0044】
【発明の効果】本発明の開発により、従来より低い焼成
温度において、誘電組成物質の完全な焼結が可能とな
り、従来問題となっていたインダクタ部のAg内部電極
の素材焼結体への拡散に起因する電極断面の減少が皆無
となり、従来の複合チップよりコンデンサ部のQ、IR
値を向上させることが可能となった。この結果、従来に
比べ高いQ特性を持つインダクタ、コンデンサの複合部
品を生産することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼結体チップ製造における、インダクタのグリ
ーンの状態でのシートの構成に関する説明図である。
【図2】焼結体チップ製造における、インダクタのグリ
ーンの状態でのシートの積層後、切断、焼成、外部電極
形成の過程を示す説明図である。
【図3】焼結体チップ製造における、コンデンサのグリ
ーンの状態でのシートの構成に関する説明図である。
【符号の説明】
1‥‥グリーンシート片 2‥‥スルーホール 3‥‥導体コイル 4‥‥積層体 5‥‥チップ 6‥‥焼成体 7‥‥外部電極 8‥‥内部電極

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CuO(1.0 〜5.0 wt%)、Mn3 4
    (0.2 〜10wt%)、NiO(0.5〜14wt%)およびAl−
    Si−Bを必須成分としてNa、Zr、Ba、Ca、B
    i、Pbから選ばれる少なくとも1元素を含有するガラ
    ス(0.1〜20wt%)、Ag2 O(0.1〜10wt%)、残部Ti
    2 からなることを特徴とする誘電体磁器組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010013843A1 (ja) * 2008-07-30 2010-02-04 太陽誘電株式会社 積層インダクタ、その製造方法、及び積層チョークコイル

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