JP3204933B2 - セラミック電子部品とその製造方法 - Google Patents

セラミック電子部品とその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は高周波特性の良好
なセラミックを用いて形成されたセラミック電子部品と
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話など、高周波を利用した
電子機器についての需要が高まり、それに伴ってこれら
の電子機器に使用される電子部品も高周波特性の良いも
のが求められ、その結果、これらの電子部品に使用され
るセラミック材料も高周波特性の良いものが求められて
いる。
【0003】ところで、セラミック電子部品は共振周波
数が高ければより高周波まで使用可能となる。LC複合
回路の共振周波数はf0 =1/{2π(LC)1/2 }で
表される。従って、セラミック電子部品ではセラミック
の誘電率ε及び透磁率μを低くすれば、上式のL、C成
分を小さくでき、従って、その高周波特性を良好にでき
ることになる。
【0004】そこで、セラミック電子部品のセラミック
として、より低い誘電率ε、より低い透磁率μのセラミ
ック材料が求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、より低い誘電
率ε、より低い透磁率μのセラミック材料の開発は、組
成面では限界が見えてきており、構造的に低誘電率ε、
低透磁率μを得ることが必要になっている。
【0006】この発明は、セラミックを構造的に低誘電
率ε、低透磁率μにしたセラミック電子部品とその製造
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るセラミッ
ク電子部品は、セラミックと、該セラミックの内部に形
成された内部電極とを備え、該セラミックは直径1〜3
μmのポアを3〜30体積%の割合で含有しているもの
である。
【0008】ここで、ポアの直径を1〜3μmとしたの
は、ポアの直径が1μm未満になるとセラミックの見掛
けの誘電率ε及び透磁率μを低下させる効果があまり認
められなくなり、3μmを超えるとセラミック電子部品
の素体の抗折強度が低下するという不都合があるからで
ある。
【0009】また、ポアの含有割合を3〜30体積%と
したのは、ポアの含有割合が3体積%未満になるとセラ
ミックの見掛けの誘電率ε及び透磁率μを低下させる効
果があまり認められなくなり、30体積%を超えるとセ
ラミック電子部品の素体の抗折強度が低下するという不
都合があるからである。
【0010】前記ポアは前記内部電極の近傍に多く含ま
れ、前記セラミックの前記内部電極から離れた部分は前
記内部電極の近傍より少なく、緻密になっているのが好
ましい。このようにすればセラミック電子部品の抗折強
度を高めることができるからである。
【0011】前記セラミックは中空粒子を含み、該中空
粒子が内部に前記ポアを有していてもよい。前記中空粒
子としては中空シリカボール又は中空アルミナボールを
使用することができる。
【0012】前記のような内部構造のセラミックと内部
電極とで、コンデンサ、インダクタ又はLC複合素子を
形成することができる。
【0013】また、この発明に係るセラミック電子部品
の製造方法は、焼成によって消失する焼成消失粒子又は
内部に空隙を有する中空粒子を含有した生セラミックで
内部電極を囲んだ生素体を形成する工程と、該生素体を
焼成する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【0014】ここで、前記焼成消失粒子としては脱脂の
際には形状を保ってガス化せず、焼成時にガス化して素
体から抜ける素材が好ましく、例えばポリエチレンボー
ル、ナイロンボール又はカーボン粒子を使用することが
できる。前記焼成消失粒子の粒径としては1〜3μmが
好ましい。焼成消失粒子の粒径が1μm未満になるとセ
ラミックの見掛けの誘電率ε及び透磁率μを低下させる
効果があまり認められなくなり、3μmを超えるとセラ
ミック電子部品の素体の抗折強度が低下するという不都
合があるからである。
【0015】また、前記中空粒子としては中空シリカボ
ール又は中空アルミナボールを使用することができる。
前記中空粒子の内径としては1〜3μmが好ましい。中
空粒子の内径が1μm未満になるとセラミックの見掛け
の誘電率ε及び透磁率μを低下させる効果があまり認め
られなくなり、3μmを超えるとセラミック電子部品の
素体の抗折強度が低下するという不都合があるからであ
る。
【0016】この発明に係るセラミック電子部品の製造
方法は、一例として、導電パターンとセラミックパター
ンとをセラミックグリーンシートに印刷する工程と、該
印刷を施したセラミックグリーンシートを積層して生素
体を形成する工程と、該生素体を焼成する工程とを備
え、前記セラミックパターンは前記焼成消失粒子又は前
記中空粒子を含有したセラミックスラリーからなり、前
記導電パターンは前記セラミックパターンに取り囲まれ
ている方法(シート法)を採用することができる。
【0017】また、この発明に係るセラミック電子部品
の製造方法は、他の例として、セラミックスラリーの面
状印刷と、該印刷によって形成されたセラミックグリー
ンシートへの導電パターン及びセラミックパターンの印
刷とを交互に行なう工程と、該印刷によって形成された
生素体を焼成する工程とを備え、前記セラミックパター
ンは前記焼成消失粒子又は前記中空粒子を含有したセラ
ミックスラリーからなり、前記導電パターンは前記セラ
ミックパターンに取り囲まれている方法(スラリービル
ド法)を採用することができる。
【0018】
【実施例】
実施例1 アルミナ系の誘電体材料に、PVB10%、溶剤、及び
ナイロンボール3μmφ5%を加え、ボールミルで20
時間撹拌した後、ドクターブレード法にて20μm厚の
セラミックグリーンシートを形成した。
【0019】次に、このセラミックグリーンシートに、
Agペーストからなる導電パターンを印刷して、内部電
極20層の積層チップコンデンサを作成した(とす
る)。この積層チップコンデンサの内部電極の交叉面積
は0.50mm2 である。比較品として、全く同じ誘電
体材料で、ナイロンボール添加無しのものも、同様に作
成した(とする)。
【0020】一方、同様のセラミックグリーンシートを
用いてそれぞれ単板(内部電極なし、セラミックグリー
ンシートのみ積層してカットしたもの)を作成し、10
00℃で焼成した。この焼成体に電極を塗り付け、静電
容量から誘電率εを求めたところ、ではε=10、
ではε=9.5となった。つまり本発明により誘電率が
5%低下したということである。
【0021】次に、これらの素体を用いて、積層チップ
コンデンサを作成した。はじめに容量値を測定したとこ
ろ、では20.2pFに対し、では19.1pFで
あった。この結果自体は上記の誘電率の差を反映してい
る。
【0022】しかしそれでは共振周波数の評価ができな
いので、の内部電極の交叉面積を0.53mm2 に大
きくして、容量合わせを行った。この容量合わせを行っ
た積層チップコンデンサで共振周波数の比較を行ったと
ころ、下の表のような結果となった。つまり誘電率εの
低下から予想されるだけの、共振周波数の高周波側への
シフトが起こったということである。
【0023】
【表1】
【0024】上記内容をさらに確認するため、ナイロン
ボールの添加量や、粒径を変化させて共振周波数がどの
ように変化するかを確認した。このときも上の例と同様
に容量は20±0.3pFに合わせた。
【0025】
【表2】
【0026】上の表より、ポアの含有割合に見合うだけ
の誘電率εの低下、及びそれに伴う共振周波数のシフト
が認められた。
【0027】なお、添加するポア発生材としては、カー
ボン粒子、ポリエチレンボール、中空シリカボール、中
空アルミナボールでも同様の効果があることを確認し
た。また、同様の実験を積層インダクタに対して行った
ときも、結果は同様で、材料の透磁率μ、誘電率εの低
下に伴う共振周波数のシフトが観察された。
【0028】実施例2 実施例1では素体全体にポアが存在するが、これでは素
体の表面にもポアが形成されてしまう。その結果とし
て、素体の強度が落ちるおそれがある。実施例2では実
施例1の利点はそのままに、素体強度も従来品並みのも
のが得られる構造・製造方法を提供する。
【0029】上で述べた方法を実現するために、ポアを
内部電極の近傍だけに分布させ、表面付近は緻密な状態
を保つようにする。この方法では、実施例1のメリット
のほかに、素体の表面にポアが含まれないため、チップ
強度は従来品と同等に保てるというメリットが生まれ
る。また内部電極近くのセラミック、すなわち電気特性
に影響の大きい部分は、ポーラスな構造になっているた
め、電気特性は実施例1と同等の物が期待できる。
【0030】具体的な製造方法は、PVBバインダとナ
イロンボールを分散したペーストを別途作成し、シート
上に導電パターンを取り囲むパターンでナイロンボール
ペーストを印刷して、積層チップコンデンサを作成し
た。積層チップコンデンサの作成条件は、ナイロンボー
ルペーストを内部電極の上からスクリーン印刷すること
以外は、実施例1と同様である。ナイロンボールペース
トは、ナイロンボール100wt%に対し、PVB30
wt%、溶剤40wt%にて3本ロールで分散して作成
した。
【0031】下の表に結果を示す。丸数字の右に※印が
あるのが実施例2による積層チップコンデンサである。
それぞれ実施例1によるものと対応して書いた。実施例
1の積層チップコンデンサでは従来例に対して抗折強度
が下がっているが、本実施例ではほゞ従来品並みの強度
が得られている。
【0032】
【表3】
【0033】なお、本実施例で示した方法は、導電ペー
スト中にカーボン、ポリエチレンボールなどのポア形成
材料を分散することでも実現できることも確認した。
【0034】
【発明の効果】この発明によれば、セラミック電子部品
のセラミック部分の見かけの誘電率ε及び透磁率μを下
げることができるので、セラミック電子部品の共振周波
数を高め、高周波特性を向上させることができるという
効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/10 H01G 4/12 - 4/12 448 H01G 4/14 - 4/40 H01G 13/00 - 13/06

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックと、該セラミックの内部に形
    成された内部電極とを備え、該セラミックは直径1〜3
    μmのポアを3〜30体積%の割合で含有していること
    を特徴とするセラミック電子部品。
  2. 【請求項2】 前記ポアは前記内部電極の近傍に多く含
    まれ、前記セラミックの前記内部電極から離れた部分は
    前記内部電極の近傍より緻密になっていることを特徴と
    する請求項1に記載のセラミック電子部品。
  3. 【請求項3】 前記セラミックが中空粒子を含み、該中
    空粒子が内部に前記ポアを有していることを特徴とする
    請求項1又は2に記載のセラミック電子部品。
  4. 【請求項4】 前記中空粒子が中空シリカボール又は中
    空アルミナボールであることを特徴とする請求項3に記
    載のセラミック電子部品。
  5. 【請求項5】 前記セラミックと前記内部電極とで、コ
    ンデンサ、インダクタ又はLC複合素子が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセ
    ラミック電子部品。
  6. 【請求項6】 焼成によって消失する焼成消失粒子又は
    内部にポアを有する中空粒子を含有した生セラミックで
    内部電極を囲んだ生素体を形成する工程と、該生素体を
    焼成する工程とを備えたことを特徴とするセラミック電
    子部品の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記焼成消失粒子がポリエチレンボー
    ル、ナイロンボール又はカーボン粒子であることを特徴
    とする請求項6に記載のセラミック電子部品の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記焼成消失粒子の粒径が1〜3μmで
    あることを特徴とする請求項6又は7に記載のセラミッ
    ク電子部品の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記中空粒子が中空シリカボール又は中
    空アルミナボールであることを特徴とする請求項6に記
    載のセラミック電子部品の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記中空粒子の内部のポアの径が1〜
    3μmであることを特徴とする請求項6又は9に記載の
    セラミック電子部品の製造方法。
  11. 【請求項11】 導電パターンとセラミックパターンと
    をセラミックグリーンシートに印刷する工程と、該印刷
    を施したセラミックグリーンシートを積層して生素体を
    形成する工程と、該生素体を焼成する工程とを備え、前
    記セラミックパターンは前記焼成消失粒子又は前記中空
    粒子を含有したセラミックスラリーからなり、前記導電
    パターンは前記セラミックパターンに取り囲まれている
    ことを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載のセ
    ラミック電子部品の製造方法。
  12. 【請求項12】 セラミックスラリーの面状印刷と、該
    印刷によって形成されたセラミックグリーンシートへの
    導電パターン及びセラミックパターンの印刷とを交互に
    行なう工程と、該印刷によって形成された生素体を焼成
    する工程とを備え、前記セラミックパターンは前記焼成
    消失粒子又は前記中空粒子を含有したセラミックスラリ
    ーからなり、前記導電パターンは前記セラミックパター
    ンに取り囲まれていることを特徴とする請求項6〜10
    のいずれかに記載のセラミック電子部品の製造方法。
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