JP4392633B2 - マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 - Google Patents
マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4392633B2 JP4392633B2 JP2000011412A JP2000011412A JP4392633B2 JP 4392633 B2 JP4392633 B2 JP 4392633B2 JP 2000011412 A JP2000011412 A JP 2000011412A JP 2000011412 A JP2000011412 A JP 2000011412A JP 4392633 B2 JP4392633 B2 JP 4392633B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- ceramic composition
- dielectric ceramic
- terms
- microwaves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波領域で使用される誘電体磁器組成物に関し、特に、Ｑが高く、温度特性が安定しており、さらに銀や銅といった内部電極材料との同時焼成が可能な低温焼結性を有する誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにそれを用いたマイクロ波用電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車電話、携帯電話、衛星放送など、マイクロ波領域の電磁波を利用する通信技術の進展に伴い、機器の小型化が要求されている。このためには、機器を構成する個々の部品が小型化される必要がある。
【０００３】
誘電体磁器組成物は、これらのマイクロ波機器において、誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター、または積層コンデンサ、および、これらを複合化した高周波積層基板用の材料として用いられている。誘電体共振器の大きさは同じ共振モードを利用する場合、誘電体材料の持つ誘電率の平方根に逆比例する。このため、小型の誘電体共振器を作製するには、高い誘電率を有する誘電体材料が必要となる。また、他にマイクロ波用の誘電体材料として求められる特性としては、マイクロ波領域での誘電損失ｔａｎδ（＝１／Ｑ）が小さいこと、すなわちＱ値が大きいこと、共振周波数の温度係数τｆができるだけ零に近いことなどが要求される。
【０００４】
さらに、マイクロ波領域で使用される誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター、又は積層コンデンサの内部電極等は、マイクロ波帯における抵抗損失の低い材料で構成される必要があり、従って、銀や銅・金といった導電率の高い金属材料を用いて構成する必要がある。
また、これらマイクロ波用の電子部品においては、小型化を図るために、セラミックスと内部電極との積層構造体を同時焼成して得られる積層型電子部品とすることが試みられている。
このため、銀（融点９６１℃）や銅（融点１０８３℃）、金（融点１０６３℃）のような融点の低い電極材料を用いて、誘電体材料と同時焼成する場合、誘電体材料として１０００℃以下の温度、好ましくは９００℃以下の温度で焼結する材料であることが必要である。
【０００５】
従来のマイクロ波帯で利用されてきた誘電体材料の一例として、特開平８−３２５０５５号公報には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒの酸化物から構成される磁器組成物で組成比は、重量％で、Ａｌ２Ｏ３ ４０〜６０％、ＳｉＯ２ ２５〜４０％、ＰｂＯ ５〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０．１〜３％、Ｋ２Ｏ １〜３％、ＣａＯ １〜６％、ＳｒＯ １〜６％から成る低温焼成磁器組成物が開示されている。これによれば、９００℃程度での低温焼成が可能である。
【０００６】
また、従来のマイクロ波帯で利用されてきた誘電体材料の他の一例として、特公平６−７４１６６号公報には、ＳｉＯ２ ２５〜８０重量％、ＢａＯ，ＳｒＯのうち１種または２種が１５〜７０重量％およびＢ２Ｏ３ １．５〜５重量％からなる主成分に、Ｃｒ２Ｏ３，ＣｕＯ，ＮｉＯ，Ｃｏ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３のいずれか１種が添加含有された磁器組成物であり、添加物がＣｒ２Ｏ３またはＣｕＯの場合には０．２〜１０重量％の範囲で添加され、添加物がＮｉＯ，Ｃｏ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３の場合には、１〜１０重量％の範囲で添加される事を特徴とする低温焼成用磁器組成物が開示されている。これによれば、９００℃程度での低温焼成が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平８−３２５０５５号に開示されている磁器組成物では、ＰｂＯが５〜１５重量％含有されている。このＰｂＯは、低温で焼成させるために、このような磁器組成物では一般に用いられている。しかし、このＰｂＯは有害物質であり、製造工程中で生じる廃棄物等の処理に費用がかかり、又製造工程中でのＰｂＯの取り扱いにも注意が必要であった。
【０００８】
また、この特公平６−７４１６６号に開示されている磁器組成物では、Ｂ２Ｏ３が１．５〜５重量％含有されている。このＢ２Ｏ３は、低温で焼成させるために、このような磁器組成物では一般に用いられている。しかし、このＢ２Ｏ３を用いて焼成した場合には、高周波での誘電損失が増大するため、Ｑの高い磁器を得る事が困難であり、さらに、これを多用した場合、仮焼中にホウ素が蒸発し炉材に損傷を与えたり、焼成時に電極材料と反応したり、製造工程で水、アルコールに溶解し、乾燥時に偏析したり、使用する有機バインダーと反応しバインダーの性能を劣化させる等の課題を解決する必要があり、高いＱ値を有する磁器を得ようとする場合、また、安定した製造工程を確立しようとする場合にたくさんの課題を解決する必要があった。
【０００９】
本発明は、上記のことを鑑みてＰｂＯを含まず、かつ、ホウ素化合物をも含有しない磁器組成物であって、εが６〜９程度で、Ｑ値が高く、τｆが小さく、しかも１０００℃以下の低温、さらに好ましくは、９００℃以下の低温で焼成することが可能なマイクロ波用誘電体磁器組成物を提供すること、またその製造方法を提供すること、またそれを用いたマイクロ波用電子部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、主成分がＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物で構成され、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，ＴｉをそれぞれＡｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＳｒＯ、ＴｉＯ ２ に換算し合計１００質量％としたとき、Ａｌ ２ Ｏ ３ 換算で１０質量％以上６０質量％以下、ＳｉＯ ２ 換算で２５質量％以上６０質量％以下、ＳｒＯ換算で７．５質量％超５０質量％以下、ＴｉＯ ２ 換算で２０質量％以下（０質量％を含む）のＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含有し、前記合計１００質量％に対し副成分として、Ｂｉ ２ Ｏ ３ 換算で０．１〜１０質量％のＢｉを含有し、更にＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇのうちの少なくとも一種を含有していることを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
【００１１】
本発明においては、前記副成分のＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇの含有量はそれぞれ、Ｎａ ２ Ｏ換算で０．１〜５質量％、Ｋ ２ Ｏ換算で０．１〜５質量％、ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％、ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％、ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％、０．０１〜５質量％のＡｇであるのが好ましい。
【００１２】
また、そのｆＱ値は５ＴＨｚ以上であることが好ましい。
【００１３】
第２の発明は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物を主成分とし、副成分としてＢｉを必須とするマイクロ波用誘電体磁器組成物であって、組織にＡｌ ２ Ｏ ３ 結晶相と少なくともＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含む化合物結晶相を備え、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上であることを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
【００１４】
更にＮａやＫを含む長石族結晶相を備えるのも好ましい。
【００１５】
また、その誘電率が５．７５〜９．０９であるのも好ましい。
【００１６】
そして、Ｐｂを含まないことも特徴とするものである。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、Ａｌ ２ Ｏ ３ 以外の元素をガラス化する第１の熱処理工程と、当該第１の熱処理工程のしかる後に、組織にＡｌ２Ｏ３の他に少なくともＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含む化合物結晶相を形成するような、かつｆＱ値が５ＴＨｚ以上となるような第２の熱処理工程を有することを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法である。
【００１８】
前記第２の熱処理工程を第１の熱処理工程の熱処理温度超、１０００℃以下の熱処理温度で行うのが好ましい。
【００１９】
第４の発明は、第１又は第２の発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いることを特徴とするマイクロ波用電子部品である。
【００２０】
本発明において、前記マイクロ波用誘電体磁器組成物からなる誘電体層に電極を形成し、当該誘電体層を複数積層してマイクロ波用電子部品とするのも好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物は、例えば主成分がＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物で構成され、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，ＴｉをそれぞれＡｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＳｒＯ、ＴｉＯ ２ に換算し合計１００質量％としたとき、Ａｌ ２ Ｏ ３ 換算で１０質量％以上６０質量％以下、ＳｉＯ ２ 換算で２５質量％以上６０質量％以下、ＳｒＯ換算で７．５質量％超５０質量％以下、ＴｉＯ ２ 換算で２０質量％以下（０質量％を含む）のＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含有し、前記合計１００質量％に対し副成分として、Ｂｉ ２ Ｏ ３ 換算で０．１〜１０質量％のＢｉを含有し、更にＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇのうちの少なくとも一種を含有し、１０００℃以下の温度で焼成できるマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
これにより、本発明の誘電体磁器組成物は、銀や銅、金といった高い導電率を有する金属材料を内部電極として用い、一体焼結を行うことができる。よって、本発明の誘電体材料の有する高いＱ値を用い、しかも電気抵抗による損失を抑えた内部電極を用い、極めて損失の小さいマイクロ波用電子部品を構成することができる。これにより、誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター又は積層コンデンサ、および、これらを複合化した高周波積層基板等に応用して、優れたマイクロ波特性および低損失な回路デバイスを実現することができる。
【００２２】
また本発明では、前記マイクロ波用誘電体磁器組成物に副成分としてＮａ（Ｎａ２Ｏ換算で０．１〜５質量％）、Ｋ（Ｋ２Ｏ換算で０．１〜５質量％）、Ｃｏ（ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％）、Ｃｕ（ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％）、Ｍｎ（ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％）、Ａｇ：０．０１〜５質量％のうち少なくとも１種以上を含有させることが好ましい。
Ｎａ、Ｋ，Ｃｏの副成分は、仮焼工程においてＡｌ２Ｏ３以外の成分がガラス化する際、このガラスの軟化点を低下させる効果があり、より低温で収縮を開始する材料が得られる事、および、焼成工程において、１０００℃以下の焼成温度でＱの高い誘電特性を得る事を可能とするものであり、含有させることが好ましい。
【００２３】
またＣｕ、Ｍｎ、Ａｇは、主に焼成工程において誘電体磁器組成物の結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるものである。
【００２４】
本発明において、各成分範囲を特定した理由は以下のとおりである。
ＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で１０質量％より少ないと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。又、６０質量％より多いと、やはり１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。
【００２５】
また、ＳｉがＳｉＯ２換算で２５質量％より少ないと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。又、６０質量％より多いと、やはり１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。
【００２６】
また、ＳｒがＳｒＯ換算で７．５質量％以下だと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。又、５０質量％より多いと、やはり１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。
【００２７】
また、ＴｉがＴｉＯ２換算で２０質量％より多いと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られないと同時に、磁器の共振周波数の温度係数が，Ｔｉの含有量増加と共に大きくなり良好な特性が得られない。Ｔｉが含有してない場合の磁器の共振周波数の温度係数τｆは−２０〜−４０ppm/℃に対し、Ｔｉの配合量を多くしていくにつれて増加し、τｆを０ppm/℃に調整する事も容易である。
【００２８】
また、本発明に係る誘電体磁器組成物は、その製造工程中の仮焼工程において、誘電体磁器組成物を構成する各成分のうちＡｌ２Ｏ３を除くＳｉＯ２、ＳｒＯ、および副成分添加物がガラス化する事により、その後の焼成工程において、生成されたガラス材料が焼結促進剤として機能し、緻密化が達成されると同時に、Ａｌ２Ｏ３を含む成分が結晶化してＱの高い誘電特性を発現するものと考えられる。
【００２９】
また、Ｂｉは、低温焼結を達成するために添加される。つまり、このＢｉを添加することにより、仮焼工程においてＡｌ２Ｏ３以外の成分がガラス化する際、このガラスの軟化点を低下させる効果があり、より低温で収縮を開始する材料が得られる事、および、焼成工程において、１０００℃以下の焼成温度でＱの高い誘電特性を得る事を可能とするものである。しかしながら、Ｂｉ２Ｏ３換算で１０質量％より多いと、Ｑ値が小さくなる。このため、１０質量％以下が望ましい。更に好ましくは５質量％以下である。一方、０．１質量％より少ないと添加効果が少なく、より低温での結晶化が困難になるため、０．１質量％以上が好ましい。更に好ましくは０．２質量％以上である。
【００３０】
また、Ｎａは、Ｂｉと同様に、Ｎａ２Ｏ換算で０．１質量％未満の場合、ガラスの軟化点が高くなり低温での焼結が困難となる。このため、１０００℃以下の焼成では緻密な材料が得られない。また、５質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性が無くなる。このため、Ｎａ２Ｏ換算で０．１〜５質量％が好ましい。
【００３１】
また、ＫもＮａと同様にＫ２Ｏ換算で０．１質量％未満の場合、ガラスの軟化点が高くなり焼結が困難となり緻密な材料が得られず、５質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性がない。このため、Ｋ２Ｏ換算で０．１〜５質量％が好ましい。
【００３２】
また、Ｃｏは、Ｎａと同じく仮焼工程で生成されるガラスの軟化点を低下させる効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、ＣｏＯ換算で０．１質量％未満の場合、その添加効果は小さく、このため、９００℃以下の焼成では緻密な材料を得る事が困難となる。また、５質量％を超えると結晶化する温度が１０００℃以上となり、１０００℃以下で誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性が無くなる。このため、ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％が好ましい。
【００３３】
また、ＡｇもＮａと同様に添加する事により、ガラスの軟化点を低下させると同時に、結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、５質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性がない。このため、Ａｇは５質量％以下の添加が好ましい。さらに好ましくは２質量％以下である。
【００３４】
また、Ｃｕは、焼成工程において誘電体磁器組成物の結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、ＣｕＯ換算で０．０１質量％未満の場合、その添加効果は小さく、９００℃以下での焼成ではＱの高い材料を得る事が困難になる。また、５質量％を超えると低温焼結性が損なわれるため、ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％が好ましい。
【００３５】
また、Ｍｎは、Ｃｕと同じく焼成工程において誘電体磁器組成物の結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、ＭｎＯ２換算で０．０１質量％未満の場合、その添加効果は小さく、９００℃以下での焼成ではＱの高い材料を得る事が困難になる。また、５質量％を超えると低温焼結性が損なわれるため、ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％が好ましい。
【００３６】
本発明では、上記の特定の成分組成により、εが６〜８程度、τｆの絶対値が小さく（５０ｐｐｍ／℃以下）、ｆＱ（ｆは共振周波数）値が５０００ＧＨｚ（５ＴＨｚ）以上で、しかも１０００℃以下の温度で焼結することができるマイクロ波用誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００３７】
このように１０００℃以下又は９００℃以下の温度で焼成できるため、本発明の誘電体磁器組成物は、銀や銅、金といった高い導電率を有する金属材料を内部電極として用い、一体焼結を行うことができる。よって、本発明の誘電体材料の有する高いＱ値と、内部電極の電気抵抗による損失を抑えることにより、極めて損失の小さいマイクロ波用電子部品を構成することができる。これにより、誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター又は積層コンデンサ、および、これらを複合化した高周波積層基板等に応用して、優れたマイクロ波特性および低損失な回路デバイスを実現することができる。
【００３８】
一方で、この銅を内部電極材料として用いる場合は、焼成雰囲気の調整が必要となるが、銀を内部電極材料として用いる場合は、焼成時の雰囲気を空気中で行うことができ、工数の低減が可能である。本発明の誘電体磁器組成物は、９００℃での焼成も可能であり、銀を用いて、空気中での一体焼結が可能であるという特徴も有する。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
出発原料として、純度９９．９％、平均粒径０．５μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、純度９９．９％以上、平均粒径０．５μｍ以下のＳｉＯ２粉末、純度９９．９％、平均粒径０．５μｍのＳｒＯ粉末、純度９９．９％、平均粒径０．５μｍのＴｉＯ２粉末、純度９９．９％、平均粒径０．５〜５μｍのＢｉ２Ｏ３粉末、Ｎａ２ＣＯ３粉末、Ｋ２ＣＯ３粉末、ＣｕＯ粉末、Ａｇ粉末、ＭｎＯ２粉末、Ｃｏ３Ｏ４粉末を用い、表１，表２，表３に示す質量比率に従って秤量する。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
これらの粉末をポリエチレン製のボールミルに投入し更に酸化ジルコニウム製のボールと純水を投入して２０時間湿式混合を行う。混合スラリーを加熱乾燥し水分を蒸発させた後ライカイ機で解砕し、アルミナ製のるつぼに入れて、７００〜８５０℃で２時間仮焼する。仮焼粉末は、前述のボールミルに投入し２０〜４０時間湿式粉砕を行い、乾燥させ原料粉体とする。この粉体にバインダとしてポリビニルアルコールの１０％水溶液を１０〜２０質量％添加し、乳鉢に混練後、３２メッシュのふるいを通過させ整粒し、造粒粉末を得る。この粉末を金型に投入し、２ＧＰａの圧力で加圧成形し、円柱形状の成形体試料を得た。
【００４４】
この試料を空気中にて、６００℃まで１００℃／ｈで昇温し、２時間持続後８００〜９００℃まで２００℃／ｈの速度で昇温し、さらに２時間持続後、２００℃／ｈの速度で冷却して焼成を行い、得られた焼結体の寸法と質量から焼結密度を算出した。また、誘電体共振器法により、共振周波数ｆ０と無負荷Ｑ値Ｑ０を求めた。焼成体の寸法とｆ０、Ｑ０より、比誘電率及び誘電損失係数ｔａｎδの逆数とｆ０の積よりｆ・Ｑ値を算出した。共振周波数は８〜１４ＧＨｚであった。これらの結果を表４、表５、表６に示す。焼成雰囲気は空気中に限定されるものではなく、窒素などの非還元性雰囲気下でも同じ誘電特性を示す。又、試料の結晶化状態は、Ｘ線回折装置により、ガラス化、結晶化の状態を測定し、確認した。尚、試料番号に＊印のないものが本発明の実施例であり、試料番号に＊印のあるものは本発明の範囲外の比較例である。
【００４５】
試料番号に＊印を付した比較例によれば、発明の実施の形態で述べた通り、本発明で規定した発明の範囲外で作製した試料においては、１０００℃以下の低温の焼成温度においては緻密化していないために試料が多孔質となったり、緻密化しても結晶化しないためにｆＱ値が低く誘電特性の測定が不能であることが明らかである。一方、試料番号に＊印のない実施例においては、本発明で規定した組成の範囲内であるため、１０００℃以下、さらには９００℃以下の焼成温度いおいても緻密化し、誘電率が６〜９、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上の誘電特性が得られ、さらにＴｉＯ２の配合量により共振周波数の温度係数を制御可能であり、０ｐｐｍ／℃に近づけることが出来ることが明らかである。
【００４６】
また試料Ｎｏ．７３の組成を有するマイクロ波用誘電体磁器組成物について、８００℃で仮焼した後のＸ線回折パターンを図２に、これを９００℃で焼結した後のＸ線回折パターンを図１に示す。８００℃仮焼のＸ線回折パターンでは、一部未反応の元素等の微小ピークがあるものの、おおよそＡｌ２Ｏ３結晶以外の元素がガラス化したハローなパターンであった。これを更に９００℃で焼結した後のＸ線回折パターンでは、ハローなパターンが減少し、新たにＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８やＮａやＫを含む長石族の固溶体と考えられる結晶相が析出した。
【００４７】
【表４】
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
（実施例２）
以下本発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いて構成したマイクロ波用電子部品の一例として、積層型ローパスフィルタについて図３及び図４にもとづいて説明する。図３は当該積層型ローパスフィルタの斜視図であり、図４はその内部構造を示した分解斜視図である。
【００５１】
実施例１で得られた粉砕粉を所定量のバインダー（例えばポリビニルブチラール）、可塑剤とともにポリエチレン製のボールミルに投入し更に酸化ジルコニウム製のボールと溶媒（例えばエチルアルコールとブタノール）を投入して２０時間湿式混合を行ったスラリーを真空濃縮処理して粘度を調整した。
次に、このスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布、乾燥してグリーンシートを得た。このシートを所定の大きさに切断し、部品回路上必要なスルーホール５，６を形成するとともに、Ａｇ電極ペーストを印刷塗布してインダクタを構成する導体パターン１，２，３，４およびコンデンサを構成する導体パターン７，８，９とアース電極１０，１１を形成した。さらに各層１２〜１７を積層圧着し、所定の寸法に切断した。得られたチップを、脱脂焼成、バレル研磨を施した後、回路基板に電気結合させるための外部電極２０ａ〜２０ｊを形成した。外部電極が銀系の場合、はんだ食われが生じて電気部品としての機械的、電気的信頼性に悪影響を及ぼす可能性があるので、Ｎｉめっきを被膜する。更に、はんだ濡れ性向上のために、はんだめっきを形成する。このようにして２つのインダクタと３つのコンデンサをπ型接続した積層型ローパスフィルタ１８を得た。この積層型ローパスフィルタの電気的特性を測定したところ通過帯域での挿入損失が０．２ｄＢ程度と優れた特性が得られた。また本発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いて他のマイクロ波用電子部品を構成したが、同様に優れた電気的特性が得られた。
【００５２】
このように、本発明の誘電体磁器組成物は、種々の製造方法においても１０００℃以下又は９００℃以下の焼成温度で緻密な焼結体を得ることが出来，かつ誘電率εが６〜９程度で、τｆの絶対値が５０ｐｐｍ／℃以下で、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上の値を得ることが出来た。これにより、銀又は銅、金を内部電極用の材料として用いることができ、各種マイクロ波部品用として有用である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロ波用誘電体磁器組成物として、１０００℃以下又は９００℃以下で焼結可能な材料であって、誘電率が約６〜９で、Ｑ値の高い誘電体材料を得ることができる。これにより、マイクロ波用の誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター、積層コンデンサなど、マイクロ波部品として優れたマイクロ波特性と低損失を得ることができる。特に、銀又は銅などの電極材料と同時焼成して内部回路を構成する積層型のマイクロ波部品用、および、これらを複合化した高周波積層基板用として、優れた材料である。また、本発明の材料は、マイクロ波より低い周波数においても、同様に高性能な積層回路基板が形成出来る材料であり、さらに、電極材料と同時焼成を行わない材料としても用いる事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明マイクロ波用誘電体の焼結後のＸ線回折パターン図。
【図２】 本発明マイクロ波用誘電体の焼結前のＸ線回折パターン図。
【図３】 本発明の一実施例のマイクロ波用電子部品の斜視図。
【図４】 本発明の一実施例のマイクロ波用電子部品の分解斜視図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波領域で使用される誘電体磁器組成物に関し、特に、Ｑが高く、温度特性が安定しており、さらに銀や銅といった内部電極材料との同時焼成が可能な低温焼結性を有する誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにそれを用いたマイクロ波用電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車電話、携帯電話、衛星放送など、マイクロ波領域の電磁波を利用する通信技術の進展に伴い、機器の小型化が要求されている。このためには、機器を構成する個々の部品が小型化される必要がある。
【０００３】
誘電体磁器組成物は、これらのマイクロ波機器において、誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター、または積層コンデンサ、および、これらを複合化した高周波積層基板用の材料として用いられている。誘電体共振器の大きさは同じ共振モードを利用する場合、誘電体材料の持つ誘電率の平方根に逆比例する。このため、小型の誘電体共振器を作製するには、高い誘電率を有する誘電体材料が必要となる。また、他にマイクロ波用の誘電体材料として求められる特性としては、マイクロ波領域での誘電損失ｔａｎδ（＝１／Ｑ）が小さいこと、すなわちＱ値が大きいこと、共振周波数の温度係数τｆができるだけ零に近いことなどが要求される。
【０００４】
さらに、マイクロ波領域で使用される誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター、又は積層コンデンサの内部電極等は、マイクロ波帯における抵抗損失の低い材料で構成される必要があり、従って、銀や銅・金といった導電率の高い金属材料を用いて構成する必要がある。
また、これらマイクロ波用の電子部品においては、小型化を図るために、セラミックスと内部電極との積層構造体を同時焼成して得られる積層型電子部品とすることが試みられている。
このため、銀（融点９６１℃）や銅（融点１０８３℃）、金（融点１０６３℃）のような融点の低い電極材料を用いて、誘電体材料と同時焼成する場合、誘電体材料として１０００℃以下の温度、好ましくは９００℃以下の温度で焼結する材料であることが必要である。
【０００５】
従来のマイクロ波帯で利用されてきた誘電体材料の一例として、特開平８−３２５０５５号公報には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒの酸化物から構成される磁器組成物で組成比は、重量％で、Ａｌ２Ｏ３ ４０〜６０％、ＳｉＯ２ ２５〜４０％、ＰｂＯ ５〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０．１〜３％、Ｋ２Ｏ １〜３％、ＣａＯ １〜６％、ＳｒＯ １〜６％から成る低温焼成磁器組成物が開示されている。これによれば、９００℃程度での低温焼成が可能である。
【０００６】
また、従来のマイクロ波帯で利用されてきた誘電体材料の他の一例として、特公平６−７４１６６号公報には、ＳｉＯ２ ２５〜８０重量％、ＢａＯ，ＳｒＯのうち１種または２種が１５〜７０重量％およびＢ２Ｏ３ １．５〜５重量％からなる主成分に、Ｃｒ２Ｏ３，ＣｕＯ，ＮｉＯ，Ｃｏ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３のいずれか１種が添加含有された磁器組成物であり、添加物がＣｒ２Ｏ３またはＣｕＯの場合には０．２〜１０重量％の範囲で添加され、添加物がＮｉＯ，Ｃｏ２Ｏ３およびＦｅ２Ｏ３の場合には、１〜１０重量％の範囲で添加される事を特徴とする低温焼成用磁器組成物が開示されている。これによれば、９００℃程度での低温焼成が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平８−３２５０５５号に開示されている磁器組成物では、ＰｂＯが５〜１５重量％含有されている。このＰｂＯは、低温で焼成させるために、このような磁器組成物では一般に用いられている。しかし、このＰｂＯは有害物質であり、製造工程中で生じる廃棄物等の処理に費用がかかり、又製造工程中でのＰｂＯの取り扱いにも注意が必要であった。
【０００８】
また、この特公平６−７４１６６号に開示されている磁器組成物では、Ｂ２Ｏ３が１．５〜５重量％含有されている。このＢ２Ｏ３は、低温で焼成させるために、このような磁器組成物では一般に用いられている。しかし、このＢ２Ｏ３を用いて焼成した場合には、高周波での誘電損失が増大するため、Ｑの高い磁器を得る事が困難であり、さらに、これを多用した場合、仮焼中にホウ素が蒸発し炉材に損傷を与えたり、焼成時に電極材料と反応したり、製造工程で水、アルコールに溶解し、乾燥時に偏析したり、使用する有機バインダーと反応しバインダーの性能を劣化させる等の課題を解決する必要があり、高いＱ値を有する磁器を得ようとする場合、また、安定した製造工程を確立しようとする場合にたくさんの課題を解決する必要があった。
【０００９】
本発明は、上記のことを鑑みてＰｂＯを含まず、かつ、ホウ素化合物をも含有しない磁器組成物であって、εが６〜９程度で、Ｑ値が高く、τｆが小さく、しかも１０００℃以下の低温、さらに好ましくは、９００℃以下の低温で焼成することが可能なマイクロ波用誘電体磁器組成物を提供すること、またその製造方法を提供すること、またそれを用いたマイクロ波用電子部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、主成分がＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物で構成され、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，ＴｉをそれぞれＡｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＳｒＯ、ＴｉＯ ２ に換算し合計１００質量％としたとき、Ａｌ ２ Ｏ ３ 換算で１０質量％以上６０質量％以下、ＳｉＯ ２ 換算で２５質量％以上６０質量％以下、ＳｒＯ換算で７．５質量％超５０質量％以下、ＴｉＯ ２ 換算で２０質量％以下（０質量％を含む）のＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含有し、前記合計１００質量％に対し副成分として、Ｂｉ ２ Ｏ ３ 換算で０．１〜１０質量％のＢｉを含有し、更にＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇのうちの少なくとも一種を含有していることを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
【００１１】
本発明においては、前記副成分のＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇの含有量はそれぞれ、Ｎａ ２ Ｏ換算で０．１〜５質量％、Ｋ ２ Ｏ換算で０．１〜５質量％、ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％、ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％、ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％、０．０１〜５質量％のＡｇであるのが好ましい。
【００１２】
また、そのｆＱ値は５ＴＨｚ以上であることが好ましい。
【００１３】
第２の発明は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物を主成分とし、副成分としてＢｉを必須とするマイクロ波用誘電体磁器組成物であって、組織にＡｌ ２ Ｏ ３ 結晶相と少なくともＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含む化合物結晶相を備え、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上であることを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
【００１４】
更にＮａやＫを含む長石族結晶相を備えるのも好ましい。
【００１５】
また、その誘電率が５．７５〜９．０９であるのも好ましい。
【００１６】
そして、Ｐｂを含まないことも特徴とするものである。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、Ａｌ ２ Ｏ ３ 以外の元素をガラス化する第１の熱処理工程と、当該第１の熱処理工程のしかる後に、組織にＡｌ２Ｏ３の他に少なくともＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含む化合物結晶相を形成するような、かつｆＱ値が５ＴＨｚ以上となるような第２の熱処理工程を有することを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法である。
【００１８】
前記第２の熱処理工程を第１の熱処理工程の熱処理温度超、１０００℃以下の熱処理温度で行うのが好ましい。
【００１９】
第４の発明は、第１又は第２の発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いることを特徴とするマイクロ波用電子部品である。
【００２０】
本発明において、前記マイクロ波用誘電体磁器組成物からなる誘電体層に電極を形成し、当該誘電体層を複数積層してマイクロ波用電子部品とするのも好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物は、例えば主成分がＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物で構成され、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，ＴｉをそれぞれＡｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＳｒＯ、ＴｉＯ ２ に換算し合計１００質量％としたとき、Ａｌ ２ Ｏ ３ 換算で１０質量％以上６０質量％以下、ＳｉＯ ２ 換算で２５質量％以上６０質量％以下、ＳｒＯ換算で７．５質量％超５０質量％以下、ＴｉＯ ２ 換算で２０質量％以下（０質量％を含む）のＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含有し、前記合計１００質量％に対し副成分として、Ｂｉ ２ Ｏ ３ 換算で０．１〜１０質量％のＢｉを含有し、更にＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇのうちの少なくとも一種を含有し、１０００℃以下の温度で焼成できるマイクロ波用誘電体磁器組成物である。
これにより、本発明の誘電体磁器組成物は、銀や銅、金といった高い導電率を有する金属材料を内部電極として用い、一体焼結を行うことができる。よって、本発明の誘電体材料の有する高いＱ値を用い、しかも電気抵抗による損失を抑えた内部電極を用い、極めて損失の小さいマイクロ波用電子部品を構成することができる。これにより、誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター又は積層コンデンサ、および、これらを複合化した高周波積層基板等に応用して、優れたマイクロ波特性および低損失な回路デバイスを実現することができる。
【００２２】
また本発明では、前記マイクロ波用誘電体磁器組成物に副成分としてＮａ（Ｎａ２Ｏ換算で０．１〜５質量％）、Ｋ（Ｋ２Ｏ換算で０．１〜５質量％）、Ｃｏ（ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％）、Ｃｕ（ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％）、Ｍｎ（ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％）、Ａｇ：０．０１〜５質量％のうち少なくとも１種以上を含有させることが好ましい。
Ｎａ、Ｋ，Ｃｏの副成分は、仮焼工程においてＡｌ２Ｏ３以外の成分がガラス化する際、このガラスの軟化点を低下させる効果があり、より低温で収縮を開始する材料が得られる事、および、焼成工程において、１０００℃以下の焼成温度でＱの高い誘電特性を得る事を可能とするものであり、含有させることが好ましい。
【００２３】
またＣｕ、Ｍｎ、Ａｇは、主に焼成工程において誘電体磁器組成物の結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるものである。
【００２４】
本発明において、各成分範囲を特定した理由は以下のとおりである。
ＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で１０質量％より少ないと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。又、６０質量％より多いと、やはり１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。
【００２５】
また、ＳｉがＳｉＯ２換算で２５質量％より少ないと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。又、６０質量％より多いと、やはり１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。
【００２６】
また、ＳｒがＳｒＯ換算で７．５質量％以下だと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。又、５０質量％より多いと、やはり１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られない。
【００２７】
また、ＴｉがＴｉＯ２換算で２０質量％より多いと、１０００℃以下の低温焼成では、焼結密度が十分上昇しないために、磁器が多孔質となり、吸湿等により良好な特性が得られないと同時に、磁器の共振周波数の温度係数が，Ｔｉの含有量増加と共に大きくなり良好な特性が得られない。Ｔｉが含有してない場合の磁器の共振周波数の温度係数τｆは−２０〜−４０ppm/℃に対し、Ｔｉの配合量を多くしていくにつれて増加し、τｆを０ppm/℃に調整する事も容易である。
【００２８】
また、本発明に係る誘電体磁器組成物は、その製造工程中の仮焼工程において、誘電体磁器組成物を構成する各成分のうちＡｌ２Ｏ３を除くＳｉＯ２、ＳｒＯ、および副成分添加物がガラス化する事により、その後の焼成工程において、生成されたガラス材料が焼結促進剤として機能し、緻密化が達成されると同時に、Ａｌ２Ｏ３を含む成分が結晶化してＱの高い誘電特性を発現するものと考えられる。
【００２９】
また、Ｂｉは、低温焼結を達成するために添加される。つまり、このＢｉを添加することにより、仮焼工程においてＡｌ２Ｏ３以外の成分がガラス化する際、このガラスの軟化点を低下させる効果があり、より低温で収縮を開始する材料が得られる事、および、焼成工程において、１０００℃以下の焼成温度でＱの高い誘電特性を得る事を可能とするものである。しかしながら、Ｂｉ２Ｏ３換算で１０質量％より多いと、Ｑ値が小さくなる。このため、１０質量％以下が望ましい。更に好ましくは５質量％以下である。一方、０．１質量％より少ないと添加効果が少なく、より低温での結晶化が困難になるため、０．１質量％以上が好ましい。更に好ましくは０．２質量％以上である。
【００３０】
また、Ｎａは、Ｂｉと同様に、Ｎａ２Ｏ換算で０．１質量％未満の場合、ガラスの軟化点が高くなり低温での焼結が困難となる。このため、１０００℃以下の焼成では緻密な材料が得られない。また、５質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性が無くなる。このため、Ｎａ２Ｏ換算で０．１〜５質量％が好ましい。
【００３１】
また、ＫもＮａと同様にＫ２Ｏ換算で０．１質量％未満の場合、ガラスの軟化点が高くなり焼結が困難となり緻密な材料が得られず、５質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性がない。このため、Ｋ２Ｏ換算で０．１〜５質量％が好ましい。
【００３２】
また、Ｃｏは、Ｎａと同じく仮焼工程で生成されるガラスの軟化点を低下させる効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、ＣｏＯ換算で０．１質量％未満の場合、その添加効果は小さく、このため、９００℃以下の焼成では緻密な材料を得る事が困難となる。また、５質量％を超えると結晶化する温度が１０００℃以上となり、１０００℃以下で誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性が無くなる。このため、ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％が好ましい。
【００３３】
また、ＡｇもＮａと同様に添加する事により、ガラスの軟化点を低下させると同時に、結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、５質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ、実用性がない。このため、Ａｇは５質量％以下の添加が好ましい。さらに好ましくは２質量％以下である。
【００３４】
また、Ｃｕは、焼成工程において誘電体磁器組成物の結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、ＣｕＯ換算で０．０１質量％未満の場合、その添加効果は小さく、９００℃以下での焼成ではＱの高い材料を得る事が困難になる。また、５質量％を超えると低温焼結性が損なわれるため、ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％が好ましい。
【００３５】
また、Ｍｎは、Ｃｕと同じく焼成工程において誘電体磁器組成物の結晶化を促進する効果があり、低温焼結を達成するために添加されるが、ＭｎＯ２換算で０．０１質量％未満の場合、その添加効果は小さく、９００℃以下での焼成ではＱの高い材料を得る事が困難になる。また、５質量％を超えると低温焼結性が損なわれるため、ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％が好ましい。
【００３６】
本発明では、上記の特定の成分組成により、εが６〜８程度、τｆの絶対値が小さく（５０ｐｐｍ／℃以下）、ｆＱ（ｆは共振周波数）値が５０００ＧＨｚ（５ＴＨｚ）以上で、しかも１０００℃以下の温度で焼結することができるマイクロ波用誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００３７】
このように１０００℃以下又は９００℃以下の温度で焼成できるため、本発明の誘電体磁器組成物は、銀や銅、金といった高い導電率を有する金属材料を内部電極として用い、一体焼結を行うことができる。よって、本発明の誘電体材料の有する高いＱ値と、内部電極の電気抵抗による損失を抑えることにより、極めて損失の小さいマイクロ波用電子部品を構成することができる。これにより、誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター又は積層コンデンサ、および、これらを複合化した高周波積層基板等に応用して、優れたマイクロ波特性および低損失な回路デバイスを実現することができる。
【００３８】
一方で、この銅を内部電極材料として用いる場合は、焼成雰囲気の調整が必要となるが、銀を内部電極材料として用いる場合は、焼成時の雰囲気を空気中で行うことができ、工数の低減が可能である。本発明の誘電体磁器組成物は、９００℃での焼成も可能であり、銀を用いて、空気中での一体焼結が可能であるという特徴も有する。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
出発原料として、純度９９．９％、平均粒径０．５μｍのＡｌ２Ｏ３粉末、純度９９．９％以上、平均粒径０．５μｍ以下のＳｉＯ２粉末、純度９９．９％、平均粒径０．５μｍのＳｒＯ粉末、純度９９．９％、平均粒径０．５μｍのＴｉＯ２粉末、純度９９．９％、平均粒径０．５〜５μｍのＢｉ２Ｏ３粉末、Ｎａ２ＣＯ３粉末、Ｋ２ＣＯ３粉末、ＣｕＯ粉末、Ａｇ粉末、ＭｎＯ２粉末、Ｃｏ３Ｏ４粉末を用い、表１，表２，表３に示す質量比率に従って秤量する。
【００４０】
【表１】
【表２】
【表３】
これらの粉末をポリエチレン製のボールミルに投入し更に酸化ジルコニウム製のボールと純水を投入して２０時間湿式混合を行う。混合スラリーを加熱乾燥し水分を蒸発させた後ライカイ機で解砕し、アルミナ製のるつぼに入れて、７００〜８５０℃で２時間仮焼する。仮焼粉末は、前述のボールミルに投入し２０〜４０時間湿式粉砕を行い、乾燥させ原料粉体とする。この粉体にバインダとしてポリビニルアルコールの１０％水溶液を１０〜２０質量％添加し、乳鉢に混練後、３２メッシュのふるいを通過させ整粒し、造粒粉末を得る。この粉末を金型に投入し、２ＧＰａの圧力で加圧成形し、円柱形状の成形体試料を得た。
【００４４】
この試料を空気中にて、６００℃まで１００℃／ｈで昇温し、２時間持続後８００〜９００℃まで２００℃／ｈの速度で昇温し、さらに２時間持続後、２００℃／ｈの速度で冷却して焼成を行い、得られた焼結体の寸法と質量から焼結密度を算出した。また、誘電体共振器法により、共振周波数ｆ０と無負荷Ｑ値Ｑ０を求めた。焼成体の寸法とｆ０、Ｑ０より、比誘電率及び誘電損失係数ｔａｎδの逆数とｆ０の積よりｆ・Ｑ値を算出した。共振周波数は８〜１４ＧＨｚであった。これらの結果を表４、表５、表６に示す。焼成雰囲気は空気中に限定されるものではなく、窒素などの非還元性雰囲気下でも同じ誘電特性を示す。又、試料の結晶化状態は、Ｘ線回折装置により、ガラス化、結晶化の状態を測定し、確認した。尚、試料番号に＊印のないものが本発明の実施例であり、試料番号に＊印のあるものは本発明の範囲外の比較例である。
【００４５】
試料番号に＊印を付した比較例によれば、発明の実施の形態で述べた通り、本発明で規定した発明の範囲外で作製した試料においては、１０００℃以下の低温の焼成温度においては緻密化していないために試料が多孔質となったり、緻密化しても結晶化しないためにｆＱ値が低く誘電特性の測定が不能であることが明らかである。一方、試料番号に＊印のない実施例においては、本発明で規定した組成の範囲内であるため、１０００℃以下、さらには９００℃以下の焼成温度いおいても緻密化し、誘電率が６〜９、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上の誘電特性が得られ、さらにＴｉＯ２の配合量により共振周波数の温度係数を制御可能であり、０ｐｐｍ／℃に近づけることが出来ることが明らかである。
【００４６】
また試料Ｎｏ．７３の組成を有するマイクロ波用誘電体磁器組成物について、８００℃で仮焼した後のＸ線回折パターンを図２に、これを９００℃で焼結した後のＸ線回折パターンを図１に示す。８００℃仮焼のＸ線回折パターンでは、一部未反応の元素等の微小ピークがあるものの、おおよそＡｌ２Ｏ３結晶以外の元素がガラス化したハローなパターンであった。これを更に９００℃で焼結した後のＸ線回折パターンでは、ハローなパターンが減少し、新たにＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８やＮａやＫを含む長石族の固溶体と考えられる結晶相が析出した。
【００４７】
【表４】
【表５】
【表６】
（実施例２）
以下本発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いて構成したマイクロ波用電子部品の一例として、積層型ローパスフィルタについて図３及び図４にもとづいて説明する。図３は当該積層型ローパスフィルタの斜視図であり、図４はその内部構造を示した分解斜視図である。
【００５１】
実施例１で得られた粉砕粉を所定量のバインダー（例えばポリビニルブチラール）、可塑剤とともにポリエチレン製のボールミルに投入し更に酸化ジルコニウム製のボールと溶媒（例えばエチルアルコールとブタノール）を投入して２０時間湿式混合を行ったスラリーを真空濃縮処理して粘度を調整した。
次に、このスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に塗布、乾燥してグリーンシートを得た。このシートを所定の大きさに切断し、部品回路上必要なスルーホール５，６を形成するとともに、Ａｇ電極ペーストを印刷塗布してインダクタを構成する導体パターン１，２，３，４およびコンデンサを構成する導体パターン７，８，９とアース電極１０，１１を形成した。さらに各層１２〜１７を積層圧着し、所定の寸法に切断した。得られたチップを、脱脂焼成、バレル研磨を施した後、回路基板に電気結合させるための外部電極２０ａ〜２０ｊを形成した。外部電極が銀系の場合、はんだ食われが生じて電気部品としての機械的、電気的信頼性に悪影響を及ぼす可能性があるので、Ｎｉめっきを被膜する。更に、はんだ濡れ性向上のために、はんだめっきを形成する。このようにして２つのインダクタと３つのコンデンサをπ型接続した積層型ローパスフィルタ１８を得た。この積層型ローパスフィルタの電気的特性を測定したところ通過帯域での挿入損失が０．２ｄＢ程度と優れた特性が得られた。また本発明のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いて他のマイクロ波用電子部品を構成したが、同様に優れた電気的特性が得られた。
【００５２】
このように、本発明の誘電体磁器組成物は、種々の製造方法においても１０００℃以下又は９００℃以下の焼成温度で緻密な焼結体を得ることが出来，かつ誘電率εが６〜９程度で、τｆの絶対値が５０ｐｐｍ／℃以下で、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上の値を得ることが出来た。これにより、銀又は銅、金を内部電極用の材料として用いることができ、各種マイクロ波部品用として有用である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、マイクロ波用誘電体磁器組成物として、１０００℃以下又は９００℃以下で焼結可能な材料であって、誘電率が約６〜９で、Ｑ値の高い誘電体材料を得ることができる。これにより、マイクロ波用の誘電体共振器、フィルタ、積層インダクター、積層コンデンサなど、マイクロ波部品として優れたマイクロ波特性と低損失を得ることができる。特に、銀又は銅などの電極材料と同時焼成して内部回路を構成する積層型のマイクロ波部品用、および、これらを複合化した高周波積層基板用として、優れた材料である。また、本発明の材料は、マイクロ波より低い周波数においても、同様に高性能な積層回路基板が形成出来る材料であり、さらに、電極材料と同時焼成を行わない材料としても用いる事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明マイクロ波用誘電体の焼結後のＸ線回折パターン図。
【図２】 本発明マイクロ波用誘電体の焼結前のＸ線回折パターン図。
【図３】 本発明の一実施例のマイクロ波用電子部品の斜視図。
【図４】 本発明の一実施例のマイクロ波用電子部品の分解斜視図。
Claims (11)
- 主成分がＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物で構成され、Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，ＴｉをそれぞれＡｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＳｒＯ、ＴｉＯ ２ に換算し合計１００質量％としたとき、Ａｌ ２ Ｏ ３ 換算で１０質量％以上６０質量％以下、ＳｉＯ ２ 換算で２５質量％以上６０質量％以下、ＳｒＯ換算で７．５質量％超５０質量％以下、ＴｉＯ ２ 換算で２０質量％以下（０質量％を含む）のＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含有し、前記合計１００質量％に対し副成分として、Ｂｉ ２ Ｏ ３ 換算で０．１〜１０質量％のＢｉを含有し、更にＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇのうちの少なくとも一種を含有していることを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- 前記副成分のＮａ，Ｋ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｇの含有量はそれぞれ、Ｎａ ２ Ｏ換算で０．１〜５質量％、Ｋ ２ Ｏ換算で０．１〜５質量％、ＣｏＯ換算で０．１〜５質量％、ＣｕＯ換算で０．０１〜５質量％、ＭｎＯ２換算で０．０１〜５質量％、０．０１〜５質量％のＡｇであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- ｆＱ値が５ＴＨｚ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉの酸化物を主成分とし、副成分としてＢｉを必須とするマイクロ波用誘電体磁器組成物であって、組織にＡｌ ２ Ｏ ３ 結晶相と少なくともＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含む化合物結晶相を備え、ｆＱ値が５ＴＨｚ以上であることを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- 更にＮａやＫを含む長石族結晶相を備えることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- 誘電率が５．７５〜９．０９であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- Ｐｂを含まないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物。
- 請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法であって、Ａｌ ２ Ｏ ３ 以外の元素をガラス化する第１の熱処理工程と、当該第１の熱処理工程のしかる後に、組織にＡｌ２Ｏ３の他に少なくともＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ又はＡｌ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔｉを含む化合物結晶相を形成するような、かつｆＱ値が５ＴＨｚ以上となるような第２の熱処理工程を有することを特徴とするマイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法。
- 前記第２の熱処理工程を第１の熱処理工程の熱処理温度超、１０００℃以下の熱処理温度で行うことを特徴とする請求項８に記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物の製造方法。
- 請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いることを特徴とするマイクロ波用電子部品。
- 前記マイクロ波用誘電体磁器組成物からなる誘電体層に電極を形成し、当該誘電体層を複数積層してなることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ波用電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000011412A JP4392633B2 (ja) | 1999-01-20 | 2000-01-20 | マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-11286 | 1999-01-20 | ||
| JP1128699 | 1999-01-20 | ||
| JP2000011412A JP4392633B2 (ja) | 1999-01-20 | 2000-01-20 | マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000272960A JP2000272960A (ja) | 2000-10-03 |
| JP2000272960A5 JP2000272960A5 (ja) | 2006-10-12 |
| JP4392633B2 true JP4392633B2 (ja) | 2010-01-06 |
Family
ID=26346689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000011412A Expired - Lifetime JP4392633B2 (ja) | 1999-01-20 | 2000-01-20 | マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4392633B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4714986B2 (ja) * | 2000-12-06 | 2011-07-06 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物及びそれを用いた多層基板 |
| JP2002368531A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-20 | Hitachi Metals Ltd | 表面実装型アンテナとその製造方法 |
| US7285507B2 (en) | 2002-12-06 | 2007-10-23 | Hitachi Metals, Ltd. | Ceramic composition being fired at low temperature and having high strength and method for preparing the same, and laminated electronic parts using the same |
| JP4688013B2 (ja) * | 2002-12-06 | 2011-05-25 | 日立金属株式会社 | 高周波用低温焼成誘電体材料および高周波用積層電子部品 |
| JP4688016B2 (ja) * | 2002-12-06 | 2011-05-25 | 日立金属株式会社 | 高強度低温焼成セラミック組成物及びこれを用いた積層電子部品 |
| JPWO2005039263A1 (ja) * | 2003-10-17 | 2007-02-15 | 日立金属株式会社 | 多層セラミック基板及びその製造方法並びにこれを用いた電子機器 |
| JP5013239B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2012-08-29 | 日立金属株式会社 | 高強度低温焼成セラミック組成物並びにこれを用いた積層電子部品 |
| JP4978822B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2012-07-18 | 日立金属株式会社 | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板 |
| US8247337B2 (en) * | 2007-11-28 | 2012-08-21 | Kyocera Corporation | Alumina sintered article |
| JP5566764B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2014-08-06 | ニッコー株式会社 | 低温焼成高強度低熱膨張性磁器及びその製造方法 |
| JP5288296B2 (ja) * | 2011-03-10 | 2013-09-11 | 日立金属株式会社 | 高強度低温焼成セラミックと高強度低温焼成セラミック基板の製造方法 |
| CN108975868A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-11 | 郑红升 | 一种用于高温微波的材料 |
-
2000
- 2000-01-20 JP JP2000011412A patent/JP4392633B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000272960A (ja) | 2000-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4108836B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| CN107986774B (zh) | 低温烧结高介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP4392633B2 (ja) | マイクロ波用誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびにマイクロ波用誘電体磁器組成物を用いたマイクロ波用電子部品 | |
| WO1997002221A1 (fr) | Porcelaine dielectrique, son procede de production et composants electroniques obtenus a partir de celle-ci | |
| JP4632534B2 (ja) | 誘電体磁器及びその製造方法 | |
| JP4482939B2 (ja) | 誘電体磁器組成物、誘電体磁器およびこれを用いた積層セラミック部品 | |
| JP2000272960A5 (ja) | ||
| US5858893A (en) | Ceramic composition with low dielectric constant and method of making same | |
| JP2526701B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| JP2003119076A (ja) | 誘電体セラミック組成物およびこれを用いたセラミック電子部品 | |
| JP3375450B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| JPH06211564A (ja) | セラミック基板 | |
| JP4052032B2 (ja) | 誘電体組成物およびこれを用いた積層セラミック部品 | |
| KR100359721B1 (ko) | 저온에서 금속전극과 동시 소성가능한 유전체 세라믹 조성물 | |
| WO2004103929A1 (ja) | 誘電体磁器組成物、並びにその製造方法、それを用いた誘電体磁器及び積層セラミック部品 | |
| JP3909366B2 (ja) | 低誘電率磁器組成物とその磁器組成物を用いた電子回路用基板の製造方法 | |
| JPH0717444B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| JP3978689B2 (ja) | 低温焼成磁器組成物、及びこれを用いたマイクロ波部品 | |
| JP3624406B2 (ja) | ガラスセラミックス誘電体材料 | |
| JP2781502B2 (ja) | 低温焼成用誘電体磁器組成物及びそれを用いて得られた誘電体共振器若しくは誘電体フィルター並びにそれらの製造方法 | |
| JP2740689B2 (ja) | 誘電体磁器組成物及びその製造法並びにそれを用いた配線基板 | |
| JP2000063182A (ja) | 低温焼結可能なセラミック原材料の製造方法 | |
| JP4006655B2 (ja) | マイクロ波用誘電体磁器組成物 | |
| JP3631607B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器および積層体 | |
| JPH04359810A (ja) | 誘電体磁器組成物ならびに誘電体磁器組成物を用いた誘電体フィルタおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060830 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060830 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090123 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090918 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091001 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4392633 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131023 Year of fee payment: 4 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |