JP3373436B2 - セラミック積層電子部品 - Google Patents

セラミック積層電子部品

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克之 堀江
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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、マイクロ波用の
積層セラミックコンデンサ、共振器、フィルター等のマ
イクロ波用積層電子デバイス、特にその誘電体層を形成
している誘電体磁器の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】積層セラミックコンデンサ、共振器、フ
ィルター等の積層電子デバイスは、一般に、電極材料と
誘電体磁器とを所定の積層構造に形成し、これらを一体
的に焼結させて製造されている。積層構造をとること
で、小型でありながら高性能の積層電子デバイスを実現
することが可能になる。
【0003】積層電子デバイスの代表例としてはチタン
酸バリウム系の誘電体磁器とNi金属の電極材料とを積
層構造に形成し、これらを高温で一体的に焼結させて形
成した小型・大容量の積層セラミックコンデンサがあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、マイ
クロ波を利用した移動体通信機器が広く使用されてきて
おり、そのため、マイクロ波用電子デバイスの高性能化
が求められている。
【0005】マイクロ波用電子デバイスの特性は、ま
ず、誘電体層の材料として使用される誘電体磁器の誘電
特性に大きく影響される。マイクロ波用電子デバイスの
誘電体層の材料として使用される誘電体磁器としては、
BaO−TiO 系誘電体磁器、BaO−Nd
−TiO 系誘電体磁器、MgTiO −CaTi
系誘電体磁器などが知られている。
【0006】また、マイクロ波用電子デバイスの特性
は、内部電極の材料して使用される金属の導電性にも影
響される。すなわち、マイクロ波用電子デバイスの内部
電極の材料としては導電性の良い金属が好ましい。そし
て、導電性の良い金属としてはAg,Cu等が挙げられ
る。
【0007】しかし、Ag,Cu等の金属は融点が低
く、900〜1050℃という低温で焼結させる必要が
あるのに対し、マイクロ波用電子デバイスの誘電体層の
材料として使用されている前記誘電体磁器は焼結温度が
1200℃以上とかなり高い。このため、誘電体層と内
部電極とを一体的に焼成して焼結させることができず、
このままではAg,Cu等の金属を内部電極の材料とし
て使用することはできない。
【0008】Ag,Cu等の金属をマイクロ波用電子デ
バイスの内部電極の材料として使用できるようにするた
めには、マイクロ波用電子デバイスの誘電体層の材料と
して使用されている前記誘電体磁器の焼結温度を900
〜1050℃程度にしなければならない。
【0009】一般に、誘電体磁器の焼結温度を下げる方
法の一つとして、誘電体磁器中にガラス成分を添加する
方法がある。従来の誘電体磁器の焼結温度は上述したよ
うに1200℃以上と高いので、この誘電体磁器の焼結
温度を900〜1050℃程度まで下げるためにはガラ
ス成分をかなり多量に添加しなければならない。
【0010】しかし、マイクロ波用電子デバイスの誘電
体層の材料として使用されている誘電体磁器中にガラス
成分を多量に添加すると誘電体磁器が本来有している誘
電特性が低下し、所望の誘電特性が得られなくなってし
まう。
【0011】この発明は、Ag,Cu等と一体焼成でき
る程度の低い温度で焼結させることができ、しかも、誘
電特性を発現している主相が本来有している誘電特性を
充分に引き出すことができる誘電体磁器を提供すること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る誘電体磁
器は、誘電体層と内部電極とを積層してなる素体と、該
素体の外部に形成され且つ該内部電極に電気的に接続さ
れた外部電極とを備え、前記誘電体層は主相とガラス相
とを有する誘電体磁器からなり、該主相は誘電特性を発
現する成分からなり、該ガラス相にはAgが固溶してい
るものである。
【0013】ここで、誘電特性を発現する主相としては
BaO−TiO 系の成分を使用することができる。
この場合、BaO−TiO 系の成分をBaO−xT
iO で表わした場合、xは3.47〜5.71の範
囲が好ましい。xがこの範囲にある場合は所望の電気的
特性のセラミック積層電子部品が得られるが、xが3.
47未満になったり、5.71を越えるとマイクロ波用
誘電体磁器としては好ましい電気特性が得られなくなる
からである。なお、この成分系の場合、更に、Bi
を含有させてもよい。
【0014】また、誘電特性を発現する主相としてはB
aO−Nd −TiO 系の成分を使用するこ
とができる。BaO−Nd −TiO 系の成
分をBaO−yNd −zTiO で表わした
場合、yは0.65〜1.42、zは2.29〜5.4
2の範囲が好ましい。y及びzがこれらの範囲にある場
合は所望の電気的特性のセラミック積層電子部品が得ら
れる。しかし、yが0.65未満になったり、1.42
を越えるとマイクロ波用誘電体磁器としては好ましい電
気特性が得られなくなり、また、zが2.29未満にな
ったり、5.42を越えるとマイクロ波用誘電体磁器と
しては好ましい電気特性が得られなくなるからである。
【0015】また、前記ガラス相としては、SiO
,ZnO及びB からなるものを使用するこ
とができる。SiO とZnOとB の組成範
囲は、これらの成分をモル%で示す第1図において、Z
nOが64.05モル%、SiO が35.95モル
%、B が0モル%の組成を示す第1の点Aと、
ZnOが54.49モル%、SiO が30.59モ
ル%、B が14.92モル%の組成を示す第2
の点Bと、ZnOが30.16モル%、SiOが4
7.73モル%、B が22.12モル%の組成
を示す第3の点Cと、ZnOが10.37モル%、Si
が82.03モル%、B が7.60モル
%の組成を示す第4の点Dと、ZnOが11.22モル
%、SiOが88.78モル%、B が0モル
%の組成を示す第5の点Eとをこの順に結ぶ5本の直線
で囲まれた領域内にあるのが好ましい。
【0016】また、前記ガラス相は前記主相の2〜10
wt%含有されているのが好ましい。ガラス相が主相の
2wt%未満になると焼成温度900℃で緻密化せず、
ガラス相が主相の10wt%を越えると電気特性Qが1
00以下になってしまうからである。
【0017】また、AgはAg O換算で主相の1〜
3wt%含有されているのが好ましい。Agが主相の1
wt%未満になると900℃の焼成で緻密化せず、Ag
が主相の3wt%を越えると電気特性Qが100以下に
なると共に、Agが析出して絶縁抵抗が劣化してしまう
からである。
【0018】
【実施例】まず、主相形成成分として、BaOを70.
26g、TiO を7.30g、Bi を2.
40g、各々秤量した。また、ガラス形成成分として、
ZnO:B :SiO =4:1:5のホウケ
イ酸亜鉛ガラスとAg Oを表1の試料番号1〜11
に示す配合割合で各々秤量した。ここで、各化合物は純
度99.0%以上のものを使用した。
【0019】
【表1】
【0020】次に、これらの化合物を水とともにボール
ミルに入れ、湿式で15時間攪拌混合し、得られた泥漿
をバットに空け、乾燥機に入れて150℃で24時間乾
燥した。そして、得られた乾燥物を粉砕機で粉砕して3
25メッシュの粉体とし、この粉体を大気中において8
00℃で2時間仮焼して誘電特性を発現する主相の成分
粉末を得た。
【0021】次に、この主相の成分粉末と、SiO
,ZnO,B ,Ag Oを、表1の試料番
号1〜11に示す配合割合で各試料毎に秤量し、これら
を水とともにボールミルに入れ、湿式で15時間混合
し、得られた泥漿をバットに空け、乾燥機に入れて15
0℃で24時間乾燥した。そして、得られた乾燥物を粉
砕機で粉砕して325のセラミック粉体とし、このセラ
ミック粉体を有機バインダとともにボールミルに入れて
混合し、磁器原料のスラリーを作成した。
【0022】次に、このスラリーを真空脱泡機に入れて
脱泡し、このスラリーをリバースロールコータに入れ、
ポリエステルフィルム上にこのスラリーからなる薄膜を
形成し、この薄膜をポリエステルフィルム上で加熱して
乾燥させ、打ち抜いて所定の大きさのグリーンシートを
得た。
【0023】一方、銀粉末を主成分とする内部電極用の
導電性ペーストを形成し、上記グリーンシートにこの導
電性ペーストからなる50個の導電パターンを印刷し、
乾燥させた。
【0024】次に、上記導電パターンの印刷面を上にし
て複数枚のグリーンシートを積層した。この際、隣接す
る上下のシートにおいて、その印刷面がパターンの長手
方向に約半分程ずれるように配置した。更に、この積層
物の上下両面に導電パターンの印刷の施されていないグ
リーンシートを積層した。そして、この積層物を厚さ方
向に圧力を加えて圧着させ、その後、この積層物を導電
パターン毎に裁断し、チップ状の積層体50個を得た。
【0025】次に、この積層チップを電気炉に入れ、大
気雰囲気中において900℃で3時間焼成し、チップ状
の素体を得た。そして、このチップ状の素体の誘電体層
の焼結状態を調べたところ、表1に示す通りであった。
【0026】次に、このチップ状の素体の端部に一対の
外部電極を焼き付け、積層セラミックコンデンサを得
た。そして、この積層セラミックコンデンサのQを測定
したところ、表1に示す通りであった。
【0027】表1に示す結果から、主相に対するガラス
相の割合が、2〜10wt%の範囲では所望の積層セラ
ミックコンデンサが得られるが、2wt%未満になると
900℃の焼成で緻密化せず、10wt%を越えると電
気特性Qが100以下になるという不都合を生じること
がわかる。
【0028】また、表1に示す結果から、主相に対する
Ag Oの割合が1〜3wt%の範囲では所望の積層
セラミックコンデンサが得られるが、1wt%未満にな
ると900℃の焼成で緻密化せず、3wt%を越えると
電気特性Qが100以下になると共に、Agが析出して
絶縁抵抗が劣化するという不都合を生じることがわか
る。
【0029】
【発明の効果】この発明によれば、ガラス相にAgが固
溶させたので、焼成時におけるガラスの粘度が低下し、
より低い焼成温度での焼結が可能となり、焼結温度の高
い誘電体材料(主相)をその誘電特性を低下させること
なく低い温度で焼結させることができ、従って、導電性
の良いAg,Cu等を内部電極の材料として使用するこ
とができ、その結果、高周波特性の良いセラミック積層
電子部品を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るセラミック積層電子部品の誘電体
磁器のガラス相を形成している各成分の組成範囲を示す
三角図である。
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 - 4/42

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体層と内部電極とを積層してなる素
    体と、該素体の外部に形成され且つ該内部電極に電気的
    に接続された外部電極とを備え、前記誘電体層は主相と
    ガラス相とを有する誘電体磁器からなり、該主相は誘電
    特性を発現する成分からなり、該ガラス相にはAgが固
    溶していることを特徴とするセラミック積層電子部品。
  2. 【請求項2】 前記主相がBaO−xTiO で表わ
    される成分からなり、xが3.47〜5.71であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のセラミック積層電子部
    品。
  3. 【請求項3】 前記主相がBaO−yNd −z
    TiO で表わされる成分からなり、yが0.65〜
    1.42、zが2.29〜5.42であることを特徴と
    する請求項1に記載のセラミック積層電子部品。
  4. 【請求項4】 前記ガラス相がSiO ,ZnO及び
    からなり、該SiO と該ZnOと該B
    の組成範囲が、これらの成分をモル%で示す三角
    図において、 前記ZnOが64.05モル%、前記SiO が3
    5.95モル%、前記B が0モル%の組成を示
    す第1の点Aと、 前記ZnOが54.49モル%、前記SiO が3
    0.59モル%、前記B が14.92モル%の
    組成を示す第2の点Bと、 前記ZnOが30.16モル%、前記SiO が4
    7.73モル%、前記B が22.12モル%の
    組成を示す第3の点Cと、 前記ZnOが10.37モル%、前記SiO が8
    2.03モル%、前記B が7.60モル%の組
    成を示す第4の点Dと、 前記ZnOが11.22モル%、前記SiO が8
    8.78モル%、前記B が0モル%の組成を示
    す第5の点Eとをこの順に結ぶ5本の直線で囲まれた領
    域内にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに
    記載のセラミック積層電子部品。
  5. 【請求項5】 前記ガラス相が前記主相の2〜10wt
    %量含有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積層電子部品。
  6. 【請求項6】 前記AgがAg O換算で前記主相の
    1〜3wt%量含有されていることを特徴とする請求項
    1〜5のいずれかに記載のセラミック積層電子部品。
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JP2002326867A (ja) * 2001-05-01 2002-11-12 Samsung Electro Mech Co Ltd 誘電体磁器組成物及びそれを用いた磁器コンデンサ並びにそれらの製造方法
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