JPH07182922A - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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JPH07182922A
JPH07182922A JP5324174A JP32417493A JPH07182922A JP H07182922 A JPH07182922 A JP H07182922A JP 5324174 A JP5324174 A JP 5324174A JP 32417493 A JP32417493 A JP 32417493A JP H07182922 A JPH07182922 A JP H07182922A
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JP
Japan
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dielectric ceramic
composition
ceramic composition
dielectric
value
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JP5324174A
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English (en)
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Akiya Fujisaki
昭哉 藤崎
Shinjiro Shimo
信二郎 下
Hirofumi Toda
浩文 戸田
Nobuyoshi Fujikawa
信儀 藤川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

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  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】比誘電率εr およびQ値が高く、かつ共振周波
数の温度係数τf が比較的小さい等の特徴を有し、85
0〜950℃の低温でAgやCuの導体金属と同時に焼
成でき、基板や部品の小型化と高性能化を実現できる誘
電体磁器組成物を提供する。 【構成】金属元素として少なくともNd、Al、Ca、
Tiを含有する複合酸化物であって、これらの金属元素
のモル比による組成式をaNd2 3 ・bAl23
cCaO・dTiO2 と表した時、前記a、b、c、d
が0.056≦a≦0.214、0.056≦b≦0.
214、0.286≦c≦0.500、0.230<d
<0.470、a+b+c+d=1からなる組成物35
〜65重量%と、硼珪酸ガラスを65〜35重量%から
なる誘電体磁器組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波領域で使用する
電子回路基板や電子部品等に適用される誘電体磁器組成
物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より誘電体材料として各種誘電体セ
ラミックスが電子回路基板や電子部品等に広く使用され
ており、近年、携帯電話に代表される移動体通信等の高
周波機器の発展と普及に伴い、高周波領域で使用する電
子回路基板や電子部品として誘電体セラミックスが積極
的に利用されるようになってきた。
【0003】前記誘電体セラミックスからなる電子回路
基板等と導体とを同時焼成するに際しては、基板上に印
刷された導体が誘電体セラミックスの焼成温度で溶融す
ることがないように、該導体には、アルミナ、ステアタ
イト、フォルステライト等の誘電体セラミックスの焼成
温度よりも高い融点を有する、例えば、Pt、Pd、
W、Mo等の金属が用いられていた。
【0004】しかしながら、前記金属は導通抵抗が大き
いことから、従来の電子回路基板では、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。
【0005】従来、上記のような問題点を解消するため
に導通抵抗の小さいAgやCu等の金属を導体に採用
し、低温で同時焼成できる磁器として、特開昭59−1
07596号公報に開示されるものが知られている。こ
の公報に開示される磁器は、ガラスと、セラミックフィ
ラーとしての石英ガラス等からなることが開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開昭59−107596号公報に開示される磁器組成物
は多層配線回路基板に用いられるもので、電子回路の信
号伝達速度を高速とするため1MHzでの比誘電率εr
が5以下と非常に小さく、また誘電損失も大きいため、
高誘電率で高Q値が要求される電子部品等の誘電体磁器
組成物としては全く適さなかった。
【0007】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
ガラスとセラミックフィラーとからなる誘電体磁器組成
物であって、850〜950℃の比較的低温でAgやC
u等の導体金属と同時に焼成でき、比誘電率εr および
Q値が高く、かつ共振周波数の温度係数τf が比較的小
さい等の特徴を有し、基板や部品等の小型化と高性能化
を実現できる誘電体磁器組成物を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点に対して検討を重ねた結果、金属元素としてNd、A
l、Ca、Tiを含有する複合酸化物を所定比率に設定
し、それら複合酸化物に硼珪酸ガラスを35〜65重量
%の割合で含有することにより、焼成温度が850〜9
50℃となり、AgやCu等の導体金属と同時に焼成で
き、比誘電率εr やQ値が高く、かつ共振周波数の温度
係数τf が比較的小さくなることを知見し、本発明に至
った。
【0009】即ち、本発明の誘電体磁器組成物は、金属
元素として少なくともNd、Al、Ca、Tiを含有す
る複合酸化物であって、これらの金属元素のモル比によ
る組成式をaNd2 3 ・bAl2 3 ・cCaO・d
TiO2 と表した時、前記a、b、c、dが、0.05
6≦a≦0.214、0.056≦b≦0.214、
0.286≦c≦0.500、0.230<d<0.4
70、a+b+c+d=1を満足する組成物35〜65
重量%と、硼珪酸ガラスを65〜35重量%とからなる
ものである。
【0010】本発明の誘電体磁器組成物において、Nd
2 3 のモル比を0.056≦a≦0.214したの
は、aが0.056より小さいと共振周波数の温度係数
τf がプラス側に大きくなり、0.214より大きいと
比誘電率εr や6GHzでのQ値が低下し、また共振周
波数の温度係数τf がマイナス側に大きくなるからであ
る。特に0.078≦a≦0.1166とすることが好
ましい。
【0011】またAl2 3 のモル比を0.056≦b
≦0.214としたのは、bが0.056より小さいと
Q値が低下し、またτf がプラス側に大きくなり、0.
214より大きい場合には比誘電率εr やQ値が低下す
るからである。特に0.078≦b≦0.1166であ
ることが望ましい。
【0012】CaOのモル比を0.286≦c≦0.5
00としたのは、cが0.286より小さいとガラスと
の濡れ性が悪化、緻密化せず、或いはTiO2 との生成
物が小となり、温度係数τfがプラス側に大きく移動す
るからであり、0.500より大きい場合にはCaOが
ガラス中に溶融し、CaSiO2 結晶が折出し、Q値が
劣化し、耐水性が悪くなり、また温度係数τfがマイナ
ス側に大きくなるからである。特に0.3902≦c≦
0.470であることが好ましい。
【0013】またTiO2 のモル比を0.230<d<
0.470としたのは、dが0.230以下の時、εr
が小さくなり、τf がマイナス側に大きくなり、0.4
70以上の場合にはτf がプラス側に大きくなるからで
ある。特に0.34≦d≦0.422であることが好ま
しい。
【0014】また、これらの組成物に硼珪酸ガラスを3
5〜65重量%の割合で含有するのは、硼珪酸ガラスが
35重量%より少ないと焼成温度が1000℃以上とな
り、緻密化しにくく、εr やQ値が低下し、65重量%
より大きいと焼成温度が800℃以下となり、εr やQ
値が低下するからである。硼珪酸ガラスは、特に40〜
60重量%であることが望ましい。
【0015】本発明に基づき磁器を作製する方法として
は、例えば、純度99%以上のNd、Al、Ca、Ti
の酸化物を秤量し、ボールミル等で混合粉砕し、脱水乾
燥する。この後、混合物を1100〜1400℃で1〜
4時間仮焼処理する。そして、仮焼物と所定量の硼珪酸
ガラスをボールミルに入れ、さらに溶媒及び有機バイン
ダーも投入して混合粉砕し、造粒あるいは整粒する。こ
れを公知手段により成形し、例えば、所定の圧力でプレ
ス成形し、所定の形状に成形し、300〜500℃で4
時間脱バインダー処理を行い、大気中において850〜
950℃で0.1〜2時間焼成することにより本発明の
誘電体磁器を得ることができる。
【0016】また、導体と同時に焼成する場合には上記
成形体表面にAgやCuの導体ペーストをスクリーン印
刷して所望により積層圧着した後、上記と同様な条件で
焼成すれば良い。Cuの導体を同時焼成する場合には、
酸化を防止するため窒素雰囲気中で焼成する。
【0017】
【作用】本発明の誘電体磁器組成物では、金属元素のモ
ル比による組成式をaNd2 3 ・bAl2 3 ・cC
aO・dTiO2 と表した時、前記a、b、c、dが所
定の値を取る組成物をセラミックフィラーとして用い、
これと硼珪酸ガラスにより誘電体磁器を作製したので、
850〜950℃の比較的低温で焼成することが可能と
なり、AgやCu等の導体金属と同時に焼成することが
可能となる。
【0018】また、比誘電率εr が高く、かつ共振周波
数の温度係数τf を比較的小さく制御することが可能と
なる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の誘電体磁器組成物を実施例に
基づいて詳細に説明する。先ず、原料として純度99%
以上のNd2 3 、Al2 3 、CaO及びTiO2
粉末を用いて、これらを表1,表2に示す割合に秤量
し、これをゴムで内張りしたボールミルに水と共に入
れ、直径10mmのZrO2 ボールを用いて24時間湿
式混合した。次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、
1400℃で1時間仮焼した。さらに、当該仮焼物をZ
rO2 ボールに水、有機バインダーを入れ、平均結晶粒
径が0.5〜5μmの適度な粒径に調製し、これをセラ
ミックフィラーとした。
【0020】また、SiO2 を50重量%、Al2 3
を5重量%、CaOを10重量%、BaOを25重量
%、B2 3 を10重量%含有する硼珪酸ガラスを準備
し、前述したセラミックフィラーと硼珪酸ガラスを、そ
の比が表1,表2になるように秤量後、純水を添加し、
ZrO2 ボールを用いて24時間湿式混合を行った。こ
の混合物に約1重量%のバインダーとしてポリビニルア
ルコールを添加して整粒し、得られた粉末を1ton/
cm2 の圧力でプレス成形し、直径20mm、高さ10
mmの歪みのない円柱状の成形体を作製した。この後、
この成形体を400℃で2〜20時間脱バインダー処理
し、さらに表1,表2に示す温度で30分間大気中で焼
成した。
【0021】得られた磁器を平面研磨および円筒研削
し、試料を得た。この試料を用いて誘電体円柱共振器法
により共振周波数6GHzにて比誘電率,Q値を測定
し、また、−40〜+85℃までの温度範囲における共
振周波数の温度変化を測定し温度係数(τf)を計算し
た。これらの結果を表1及び表2に示した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】この表1、2の結果から、本発明の誘電体
磁器組成物では、比誘電率が13以上、Q値が310以
上、温度係数(τf)が±30ppm/℃以内であり、
焼結体自体のボイド状態も良好であった。尚、表中にお
ける は測定不能であったことを示す。
【0025】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば金属
元素として少なくともNd、Al、Ca、Tiを含有す
る複合酸化物のモル比を所定値に設定し、それら複合酸
化物に硼珪酸ガラスを35〜65重量%の割合で含有す
るので、焼成温度が850〜950℃となり、AgやC
u等の導体金属と同時に焼成でき、比誘電率εr やQ値
が高く、かつ共振周波数の温度係数τf が比較的小さい
等の特徴を有し、高周波電子回路基板の小型化と高性能
化を実現できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 信儀 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属元素として少なくともNd、Al、C
    a、Tiを含有する複合酸化物であって、これらの金属
    元素のモル比による組成式をaNd2 3 ・bAl2
    3 ・cCaO・dTiO2 と表した時、前記a、b、
    c、dが 0.056≦a≦0.214 0.056≦b≦0.214 0.286≦c≦0.500 0.230<d<0.470 a+b+c+d=1 を満足する組成物35〜65重量%と、硼珪酸ガラス6
    5〜35重量%とからなることを特徴とする誘電体磁器
    組成物。
JP5324174A 1993-12-22 1993-12-22 誘電体磁器組成物 Pending JPH07182922A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027942A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Morgan Matroc Limited Dielectric ceramic composition
JP2005035829A (ja) * 2003-07-18 2005-02-10 Ngk Spark Plug Co Ltd 低温焼成誘電体磁器

Cited By (3)

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WO2001027942A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Morgan Matroc Limited Dielectric ceramic composition
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