JP3161355B2 - 絶縁セラミック組成物およびそれを用いたセラミックインダクタ - Google Patents

絶縁セラミック組成物およびそれを用いたセラミックインダクタ

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JP3161355B2 JP04588597A JP4588597A JP3161355B2 JP 3161355 B2 JP3161355 B2 JP 3161355B2 JP 04588597 A JP04588597 A JP 04588597A JP 4588597 A JP4588597 A JP 4588597A JP 3161355 B2 JP3161355 B2 JP 3161355B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、絶縁セラミック
組成物およびそれを用いたセラミックインダクタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子機器の小型化に伴い、電気
回路を構成する各種電子部品を実装するのにセラミック
基板が汎用されている。最近では、実装密度をさらに高
めるため、内部に内部導体を形成し、内部回路や、コン
デンサ、インダクタなどの電子回路部品を内蔵した多層
セラミック基板が開発されている。この種の多層セラミ
ック基板の材料として、アルミナが採用されているが、
焼結温度が1500〜1600℃と高温であるため、焼
成のために多くのエネルギーを必要とする。また、アル
ミナと同時に焼成する内部導体材料もタングステンやモ
リブデン等の高融点材料を用いなければならないため、
内部回路等の抵抗が大きくなり、電流容量等が制限され
るという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、低温で焼結す
る基板用材料として、特開平4−16551号公報に記
載のSiO2を主成分とする低温焼結セラミック組成物
が提案されている。このセラミック組成物は焼成温度が
940〜1000℃の間と比較的低温焼成で得られる
が、内部導体として銅を用いているため、焼成雰囲気を
還元性もしくは非酸化性雰囲気にしなければならないと
いう問題があった。そこで高温大気中でも酸化されにく
い銀を内部導体として用いればよいが、銀と同時焼成す
るには、セラミック組成物の焼成温度を900℃以下に
しなければならないという問題があった。
【0004】この発明の目的は、900℃以下の低温で
焼成でき、最適焼成温度範囲が広く、絶縁抵抗が高く、
誘電率が低いセラミックを得ることができる、絶縁セラ
ミック組成物を提供するとともに、それを用いたセラミ
ックインダクタを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、第1の発明
は、酸化ケイ素をSiO2に換算して62〜75重量
%、酸化バリウムをBaCO3に換算して4〜22重量
%、酸化アルミニウムをAl23に換算して0.5〜
2.5重量%、酸化クロムをCr23に換算して0〜
0.8重量%、酸化カルシウムをCaCO3に換算して
0.2〜0.8重量%、酸化ホウ素をB23に換算して
8〜18重量%、および酸化カリウムをK2Oに換算し
て0〜2.5重量%含む絶縁セラミック組成物である。
【0006】また、第2の発明は、セラミック焼結体
と、前記セラミック焼結体の内部に形成されたインダク
タ用の内部導体と、前記セラミック焼結体の外表面に形
成され前記内部導体と電気的に接続される外部電極とか
らなり、前記セラミック焼結体が、酸化ケイ素をSiO
2に換算して62〜75重量%、酸化バリウムをBaC
3に換算して4〜22重量%、酸化アルミニウムをA
23に換算して0.5〜2.5重量%、酸化クロムを
Cr23に換算して0〜0.8重量%、酸化カルシウム
をCaCO3に換算して0.2〜0.8重量%、酸化ホ
ウ素をB23に換算して8〜18重量%、および酸化カ
リウムをK2Oに換算して0〜2.5重量%含むセラミ
ックインダクタである。
【0007】
【発明の実施の形態】
(実施例1)以下、この発明を実施例により説明する。
原料として、酸化ケイ素、炭酸バリウム、酸化アルミニ
ウム、酸化クロム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、およ
び酸化カリウムを準備し、これを表1に示す組成比率で
調合し、この調合原料をボールミルを用いて湿式混合し
た後、脱水、乾燥し、800〜900℃で仮焼し、この
仮焼粉をボールミルを用いて再度湿式混合することによ
り調整粉末を得た。
【0008】
【表1】
【0009】そして、この調整粉末に水または有機溶剤
などのバインダーを添加し、混練してスラリーとし、こ
のスラリーをドクターブレード法により厚さ1mmのシ
ート状に成形し、グリーンシートとした。このグリーン
シートを縦10mm、横10mmの板状に切断し、その
両主面に銀粉末と有機質ビヒクルとを重量比80:20
の割合で混合した銀ペーストを印刷した。そしてこれを
大気中850〜950℃で90分焼成し、測定試料とし
た。
【0010】そして、これらについて諸特性を測定し
た。誘電率および絶縁抵抗はインピーダンスアナライザ
ー、IR計を用いて測定した。抗折強度については、強
度計で測定した。静電容量(C)は、自動ブリッジ式測
定器を用いて周波数1kHz、1Vrms、温度25℃
にて測定し、静電容量から誘電率(ε)を算出した。次
に、絶縁抵抗(R)を測定するために、絶縁抵抗計を用
い、16Vの直流電圧を2分間印加して、25℃での絶
縁抵抗(R)を測定した。抗折強度は、強度計にて3点
曲げ試験で測定し、算出方法はJIS規格を用いた。こ
れらの結果を表1に示した。また、最適焼成温度、最適
焼成温度範囲も示した。
【0011】なお、最適焼成温度とは、焼成前の試料は
温度の上昇にともない、バインダー等の蒸発や焼結にと
もない収縮するが、収縮率が最大となる温度を示す。ま
た、最適焼成温度範囲とは、前記最適焼成温度を中心と
し、最適焼成温度の試料の収縮率よりも収縮率が0.5
%大きくなる温度を下限とし、はんだ付け性が不良とな
る温度を上限として、上限温度と下限温度との差を求め
たものである。
【0012】なお、はんだ付け性とは、測定試料を15
0℃で20秒間予熱し、銀電極の表面に塩素系のフラッ
クスを付けた後、230±10℃の鉛−スズはんだ槽に
2秒間浸漬した。それを目視で銀電極の表面の90%以
上がはんだで覆われているものを良とし、90%未満を
不良とした。なお、表中の*印はこの発明の請求範囲外
であり、それ以外は発明の範囲内である。
【0013】ここで、この発明の絶縁セラミック組成物
の組成限定理由について説明する。試料番号1のよう
に、SiO2が62重量%未満の場合には、誘電率が6
より大きくなり、使用周波数が高い場合に電子回路の特
性が低下するからである。試料番号22のように、Si
2が75重量%を越える場合には、焼成温度が900
℃を越えるからである。試料番号20のように、BaC
3が4重量%未満の場合には、抗折強度が820kg
/cm2と低く、焼成温度も900℃を越えるからであ
る。試料番号2のように、BaCO3が22重量%を越
える場合には、誘電率が6より大きくなるからである。
試料番号7のように、Al23が0.5重量%未満ある
いは試料番号15のように、Al23が2.5重量%を
越える場合には、焼成温度が900℃を越えるからであ
る。
【0014】試料番号6のように、Cr23が0.8重
量%を越える場合には、絶縁抵抗が下がるからである。
試料番号12のように、CaCO3が0.2重量%未満
の場合には、最適焼成温度範囲が15℃以下と狭くなる
からである。試料番号7のように、CaCO3が0.8
重量%を越える場合には、焼成温度が900℃を超える
からである。試料番号22のように、B23が8重量%
未満の場合には、焼成温度が900℃を越えるからであ
る。試料番号20のように、B23が18重量%を越え
る場合には、絶縁抵抗が低下するからである。試料番号
8のように、K2Oが2.5重量%を越える場合には、
絶縁抵抗が低下するからである。
【0015】なお、上記実施例では、電極に銀を用いた
が、銀合金や銀パラジウム合金などを用いてもよい。
【0016】(実施例2)実施例1のセラミック組成物
を用いてセラミックインダクタを構成する例を説明す
る。実施例1で作成したスラリーをドクターブレード法
によりシート状に形成し、、このセラミックグリーンシ
ートの片主面に導体パターンを形成するための導電性ペ
ーストを印刷した。導電性ペーストは、例えば銀−パラ
ジウム合金を用い、導体パターンは、導電性ペーストを
印刷したセラミックグリーンシートを積層し、積層状態
で積層体の内部でコイル状導体パターンを形成できるよ
うにしている。より具体的には、セラミックグリーンシ
ートにビアホールを設け、このビアホールを介して、上
下の導体パターンをコイル状に構成している。次いで、
この積層体を、空気中860℃で1時間焼成し、セラミ
ック素体を作製した。
【0017】このセラミック素体の外表面に第1層が銀
焼き付け電極、第2層がニッケル電解メッキ膜、第3層
がスズメッキ膜からなる外部電極を形成し、コイル状内
部導体と電気的に接続するようにした。
【0018】図1は、このようにして得られたセラミッ
クインダクタの一実施例の斜視図である。1はセラミッ
クインダクタ、2は絶縁セラミック、3はコイル状内部
導体、4は外部電極である。セラミック素体はこの発明
の絶縁セラミック組成物のSiO2−BaO−B23
の材料で構成されている。
【0019】このセラミックインダクタは、低温焼結可
能なセラミックで構成されているため、内部導体に銀比
率の多い電気伝導の高いもので形成でき、高周波領域で
利用できるチップインダクタである。
【0020】このセラミックシート表面に形成する内部
導体パターンの材料としては、AgまたはAg−Pd等
の銀合金でもよい。また、形成方法は印刷、塗布、蒸
着、スパッタリング等により形成しても良い。外部電極
材料としては、上記のAgの他、Ag−Pd,Ni,C
u等の金属、あるいはそれらの合金等であっても良く、
また印刷、蒸着、スパッタリング等で形成しても良い。
また、焼成前の積層体の端面に外部電極を形成し、同時
焼成してもかまわない。
【0021】セラミックインダクタ1の形状は特に指定
はない。また、コイルのターン数についても指定はな
く、絶縁セラミック層2の間の内部導体パターンの数に
より任意に選ぶことができる。上記した実施例2では、
1個のインダクタを有するセラミックインダクタについ
て説明したが、この他にトランス、LCフィルタ等のセ
ラミックインダクタ複合部品にも適用することができ
る。
【0022】
【発明の効果】この発明の絶縁セラミック組成物は、9
00℃以下の温度で大気中で焼成できる。また、この発
明の絶縁セラミック組成物は、最適焼成温度範囲が広
く、バッチ炉や連続焼成炉内の温度がばらついても、良
品率が高く、量産実用化に適している。さらに、この発
明の絶縁セラミック組成物から得られるセラミックは、
絶縁抵抗が高く、誘電率が低く、抗折強度も大きい特性
を有している。
【0023】また、この発明のセラミックインダクタ
は、この発明の絶縁セラミック組成物を用いることによ
り、内部電極に銀あるいは銀合金を用いることができ
る。さらに、この発明のセラミックインダクタは、高自
己共振周波数かつ高Qの特性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のセラミックインダクタの一実施例を
示す斜視図である。
【符号の説明】
1 セラミックインダクタ 2 絶縁セラミック 3 コイル状内部導体 4 外部電極
フロントページの続き (72)発明者 小林 隆 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 審査官 米田 健志 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00 - 35/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化ケイ素をSiO2に換算して62〜
    75重量%、酸化バリウムをBaCO3に換算して4〜
    22重量%、酸化アルミニウムをAl23に換算して
    0.5〜2.5重量%、酸化クロムをCr23に換算し
    て0〜0.8重量%、酸化カルシウムをCaCO3に換
    算して0.2〜0.8重量%、酸化ホウ素をB23に換
    算して8〜18重量%、および酸化カリウムをK2Oに
    換算して0〜2.5重量%含むことを特徴とする絶縁セ
    ラミック組成物。
  2. 【請求項2】 セラミック焼結体と、前記セラミック焼
    結体の内部に形成されたインダクタ用の内部導体と、前
    記セラミック焼結体の外表面に形成され前記内部導体と
    電気的に接続される外部電極とからなり、前記セラミッ
    ク焼結体が、酸化ケイ素をSiO2に換算して62〜7
    5重量%、酸化バリウムをBaCO3に換算して4〜2
    2重量%、酸化アルミニウムをAl23に換算して0.
    5〜2.5重量%、酸化クロムをCr23に換算して0
    〜0.8重量%、酸化カルシウムをCaCO3に換算し
    て0.2〜0.8重量%、酸化ホウ素をB23に換算し
    て8〜18重量%、および酸化カリウムをK2Oに換算
    して0〜2.5重量%含むことを特徴とするセラミック
    インダクタ。
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