JP3439959B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents
誘電体磁器組成物Info
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Description
関し、特に、共振器、コンデンサ、フィルタ等の電子部
品や、これらを内蔵した基板等に適する誘電体磁器組成
物に関するものである。
ミックスが、共振器、コンデンサ、フィルタ等の電子部
品やこれらを内蔵した基板に使用されている。そして、
近年においては、携帯電話をはじめとする移動体通信等
の発達および普及に伴い、電子回路基板や電子部品の材
料として、誘電体セラミックスの需要が増大しつつあ
る。
クスと内部導体を同時焼成するに際しては、従来の誘電
体セラミックスの焼成温度が1100℃以上という高温
であったため、導体材料としては、比較的高融点である
Pt、Pd、W、Mo等が使用されていた。これら高融
点の導体材料は導通抵抗が大きいため、従来の電子部品
や基板において、共振回路やインダクタンスのQ値が小
さくなってしまい、導体線路の伝送損失が大きくなる等
の問題があった。
抗の小さいAg、Cu等と同時焼成可能な、低温焼成の
誘電体セラミックスが提案されている。例えば、本出願
人が先に出願した特開平8−208330号公報に開示
された誘電体磁器組成物は、MgO、CaO、TiO2
とB2 O3 、Li2 CO3 からなるものであり、900
〜1050℃の比較的低温でAgやCu等の内部導体と
同時に焼成できるものであった。
8−208330号公報に開示された誘電体磁器組成物
は、比誘電率εrが20以上の組成では共振周波数の温
度係数τfがプラス側に大きくなりすぎ、高周波電子部
品や基板の小型化と特性の安定化という2つを同時に満
足することは困難であった。
誘電体磁器組成物の比誘電率εrが大きい組成におい
て、共振周波数の温度係数τfを0に近い値に安定化さ
せることができ、高周波電子部品や基板の小型化と特性
の安定化を実現することができる誘電体磁器組成物を提
供することを目的とする。
物は、金属元素としてMg、CaおよびTiを含有する
複合酸化物であって、これらの金属元素酸化物の重量比
による組成式を、aMgO・bCaO・cTiO2と表
した時、前記a、b、cが23.0≦a≦31.0、
1.5≦b≦9.0、60.0≦c≦70.0、a+b
+c=100を満足する主成分と、該主成分100重量
部に対して、B含有化合物をB2O3換算で3〜20重量
部、アルカリ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算
で1〜10重量部、Nd含有化合物をNd 2 O 3 換算で
0.5〜6.0重量部含有してなるとともに、MgTi
O 3 及びCaTiO 3 (CaTiO 3 中にNdが固溶する
場合を除く)を主結晶相とすることを特徴とする。
iを含有する複合酸化物であって、その組成式が(10
0−x)MgTiO3・xCaTiO3(但し、式中xは
重量比を表し、8≦x≦20)で表される主成分と、該
主成分100重量部に対して、B含有化合物をB2O3換
算で3〜20重量部、アルカリ金属含有化合物をアルカ
リ金属炭酸塩換算で1〜10重量部、Nd含有化合物を
Nd 2 O 3 換算で0.5〜6.0重量部含有してなるとと
もに、MgTiO 3 及びCaTiO 3 (CaTiO 3 中に
Ndが固溶する場合を除く)を主結晶相とすることを特
徴とする。
50℃の比較的低温で焼成できるとともに、比誘電率ε
rやQ値が高く、かつ共振周波数の温度係数τfを小さ
くできる。
d含有化合物をNd 2 O 3 換算で0.5〜6.0重量部含
有せしめたので、比誘電率εrを20以上、共振周波数
の温度係数τfを±30ppm/℃以内に制御でき、高
周波電子部品や基板の小型化と特性の安定化を実現でき
る。
してMg、CaおよびTiを含有する複合酸化物であっ
て、これらの金属元素酸化物の重量比による組成式を、
aMgO・bCaO・cTiO2と表した時、前記a、
b、cが23.0≦a≦31.0、1.5≦b≦9.
0、60.0≦c≦70.0、a+b+c=100を満
足する主成分と、該主成分100重量部に対して、B含
有化合物をB2O3換算で3〜20重量部、アルカリ金属
含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で1〜10重量
部、Nd含有化合物をNd 2 O 3 換算で0.5〜6.0重
量部含有してなるとともに、MgTiO 3 及びCaTi
O 3 (CaTiO 3 中にNdが固溶する場合を除く)を主
結晶相とすることを特徴とする。
重量比aを23.0≦a≦31.0、CaOの重量比b
を1.5≦b≦9.0とし、また、主成分100重量部
に対して、さらにNd含有化合物をNd 2 O 3 換算で0.
5〜6.0重量部含有したのは、MgOの重量比aが2
3重量%未満の場合、CaOの重量比bが9重量%を超
える場合あるいはNd含有化合物が0.5重量部未満の
場合には、共振周波数の温度係数τfが正に大きくなり
すぎてしまうからである。
える場合、CaOの重量比bが1.5重量%未満の場合
あるいはNd含有化合物が6重量部を超える場合には、
比誘電率εrあるいはQ値が低下するからである。
比bとNd含有化合物の量は、それぞれ、23.0≦a
≦31.0、1.5≦b≦9.0、合計0.5〜6.0
重量部に特定され、とりわけ共振周波数の温度係数τ
f、比誘電率εrあるいはQ値向上の観点からは23.
0≦a≦28.0、4.0≦b≦9.0、合計0.5〜
4重量部が好ましい。
70としたのは、TiO2 の重量比cが60重量%未満
あるいは70重量%を超える場合にはQ値が低下するか
らである。よって、TiO2 の重量比cは60≦c≦7
0に特定され、とりわけQ値向上の観点から64≦c≦
68が好ましい。
O3にすることにより、さらに比誘電率εrやQ値を向
上させ、温度係数の制御が容易となる。つまり、(10
0−x)MgTiO3・xCaTiO3(但し、式中xは
重量比を表し、8≦x≦20)で表される主成分と、該
主成分100重量部に対して、B含有化合物をB2O3換
算で3〜20重量部、アルカリ金属含有化合物をアルカ
リ金属炭酸塩換算で1〜10重量部、Nd含有化合物を
Nd 2 O 3 換算で0.5〜6.0重量部含有した場合であ
る。
を8≦x≦20としたのは、CaTiO3 の重量比が8
重量%未満の場合には、比誘電率εrが低下し、また、
前記重量比が20重量%を越える場合には共振周波数の
温度係数τfがプラス側に大きくずれるからである。よ
って、CaTiO3 の重量比xは8〜20重量%に特定
され、とりわけ、共振周波数の温度係数τfと比誘電率
εr向上の観点からは10〜17重量%が好ましい。
B含有化合物をB2 O3 換算で3〜20重量部、アルカ
リ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で1〜10
重量部含有するものである。このように主成分100重
量部に対して、B含有化合物をB2 O3 換算で3〜20
重量部添加したのは、B含有化合物の添加量が3重量部
未満の場合には1100℃でも焼結せず、AgまたはC
uとの同時焼成ができなくなり、逆に20重量部を超え
る場合には結晶相が変化し、Q値が低下するするからで
ある。よってB含有化合物量は、主成分に対してB2 O
3 換算で3〜20重量部に特定され、とりわけQ値向上
の観点からは3〜9重量部が望ましい。
3 、コレマナイト、CaB2 O4 等がある。
金属炭酸塩換算で1〜10重量部添加したのは、アルカ
リ金属含有化合物、例えばLi含有化合物量が1重量部
未満の場合には1100℃でも焼結せず、AgまたはC
uとの同時焼成ができなくなり、逆に、10重量部を超
える場合には結晶相が変化し、Q値が低下するからであ
る。よって、アルカリ金属含有化合物量は、主成分10
0重量部に対してアルカリ金属炭酸塩換算、例えばLi
2 CO3 換算で1〜10重量部に特定され、とりわけQ
値向上の観点からは3〜7重量部が望ましい。
例示することができ、この中でもLiが特に望ましい。
アルカリ金属含有化合物としては、上記アルカリ金属の
炭酸塩、酸化物等を例示することができる。
を及ぼさない範囲でSi、Zn、Mn、Zr等の酸化物
を添加含有しても良く、この場合さらに低温焼成が可能
となる。
gCO3、CaCO3、TiO2の各原料粉末を所定量と
なるように秤量し、混合粉砕し、これを1100〜13
00℃の温度で大気中で1〜3時間仮焼する。得られた
仮焼物に、例えばB2O3とLi2CO3の各粉末、および
Nd 2 O 3 粉末を所定量となるように秤量し、混合粉砕
し、プレス成形やドクターブレード法等の周知の方法に
より所定形状に成形した後、大気中等の酸化性雰囲気ま
たは窒素雰囲気中等の非酸化性雰囲気において、900
〜1050℃において0.5〜2.0時間焼成すること
により得られる。
物として、Al、Fe、Hf、Snが混入する場合があ
る。また、結晶相としては、MgTiO3 、CaTiO
3 を主結晶相とし、(Mg,Ti)2 (BO3 )Oが析
出する場合もある。また、平均結晶粒径は2〜3μmで
ある。
O2 の各原料粉末を表1に示す量となるように秤量し、
該原料粉末に媒体として純水を加えて24時間、ZrO
2 ボールを用いたボールミルにて混合した後、該混合物
を乾燥し、次いで該乾燥物を大気中において1200℃
の温度で1時間仮焼した。
O3 、Ta2 O3 、Nd2 O3 の粉末を表1に示す割合
となるように秤量し、上記ボールミルにて24時間、混
合した後、バインダーとしてポリビニルアルコールを1
重量%加えてから造粒し、該造粒物を約1t/cm2 の
加圧力でプレス成形して直径約12mm、高さ10mm
の円柱状の成形体を成形した。
温度で4時間加熱して脱バインダー処理し、引き続き大
気中において表2に示す各温度で60分間焼成した。か
くして得られた円柱体の両端面を平面研磨し、誘電体特
性評価用試料を作製した。
いて誘電体円柱共振器法により、共振周波数を6〜8G
Hzに設定して各試料の比誘電率εrと7GHzにおけ
る1/tanδ、即ちQ値を測定するとともに、−40
〜+85℃の温度範囲における共振周波数の温度係数τ
fを測定した。これらの結果を表2に記載した。尚、表
1、2の試料No.13〜17は参考試料である。
成物では、焼成温度が900〜1050℃と比較的低温
であり、さらに、比誘電率εrが20以上、7GHzに
おけるQ値が2000以上、かつ共振周波数の温度係数
τfが±30以内の優れた特性を有することができるこ
とがわかる。尚、試料No.8、9については、アルカリ
金属含有化合物として、Li2 CO3 の代わりにそれぞ
れNa2 CO3 K2CO3 を用いた。
各原料粉末を表3に示す量となるように秤量し、該原料
粉末に媒体として純水を加えて24時間、ZrO2 ボー
ルを用いたボールミルにて混合した後、該混合物を乾燥
し、次いで該乾燥物を大気中1200℃の温度で1時間
仮焼した。
O3 、Ta2 O3 、Nd2 O3 の粉末を表3に示す割合
となるように秤量し、上記ボールミルにて24時間、混
合した後、バインダーとしてポリビニルアルコールを1
重量%加えてから造粒し、該造粒物を約1t/cm2 の
加圧力でプレス成形して直径約12mm、高さ10mm
の円柱状の成形体を作製した。
温度で4時間加熱して脱バインダー処理し、引き続き表
4に示す各温度で大気中60分間焼成した。かくして得
られた円柱体の両端面を平面研磨し、誘電体特性評価用
試料を作製した。誘電体特性の評価は、上記と同様にし
て求め、その結果を表4に記載した。尚、表3、4の試
料No.12〜16は参考試料である。
体磁器組成物では、焼成温度が850〜1050℃と比
較的低温であり、さらに、比誘電率εrが21.5以
上、Q値が3000以上、かつ共振周波数の温度係数τ
fが±20以内の優れた特性を有することがわかる。
磁器組成物の比誘電率εrが20以上の組成において、
共振周波数の温度係数τfを0に近い値に安定化させる
ことができ、高周波電子部品や基板において小型化、特
性の安定化を実現できる。
Claims (2)
- 【請求項1】金属元素としてMg、CaおよびTiを含
有する複合酸化物であって、これらの金属元素酸化物の
重量比による組成式を aMgO・bCaO・cTiO2 と表した時、前記a、b、cが 23.0≦a≦31.0 1.5≦b≦9.0 60.0≦c≦70.0 a+b+c=100 を満足する主成分と、該主成分100重量部に対して、
B含有化合物をB2O3換算で3〜20重量部、アルカリ
金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で1〜10重
量部、Nd含有化合物をNd 2 O 3 換算で0.5〜6.0
重量部含有してなるとともに、MgTiO 3 及びCaT
iO 3 (CaTiO 3 中にNdが固溶する場合を除く)を
主結晶相とすることを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】金属元素としてMg、CaおよびTiを含
有する複合酸化物であって、その組成式が(100−
x)MgTiO3・xCaTiO3(但し、式中xは重量
比を表し、8≦x≦20)で表される主成分と、該主成
分100重量部に対して、B含有化合物をB2O3換算で
3〜20重量部、アルカリ金属含有化合物をアルカリ金
属炭酸塩換算で1〜10重量部、Nd含有化合物をNd
2 O 3 換算で0.5〜6.0重量部含有してなるととも
に、MgTiO 3 及びCaTiO 3 (CaTiO 3 中にN
dが固溶する場合を除く)を主結晶相とすることを特徴
とする誘電体磁器組成物。
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---|---|---|---|
JP26631697A JP3439959B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 誘電体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP26631697A JP3439959B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 誘電体磁器組成物 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11111056A JPH11111056A (ja) | 1999-04-23 |
JP3439959B2 true JP3439959B2 (ja) | 2003-08-25 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1997
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