JPH0786079A - 高周波用チップコンデンサ - Google Patents

高周波用チップコンデンサ

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JPH0786079A
JPH0786079A JP18201493A JP18201493A JPH0786079A JP H0786079 A JPH0786079 A JP H0786079A JP 18201493 A JP18201493 A JP 18201493A JP 18201493 A JP18201493 A JP 18201493A JP H0786079 A JPH0786079 A JP H0786079A
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JP
Japan
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chip capacitor
high frequency
frequency chip
temperature
mol
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JP18201493A
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English (en)
Inventor
Yoichi Mizuno
洋一 水野
Koichiro Tsujiku
浩一郎 都竹
Naoto Narita
直人 成田
Atsushi Masuda
淳 増田
Riichi Toba
利一 鳥羽
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波帯域で良好な周波数特性が得られる高
周波用チップコンデンサを提供すること。 【構成】 複数の内部電極と誘電体磁器層とを交互に積
層してなる高周波用チップコンデンサにおいて、900
℃以下の温度で焼結させることのできる低温焼結性材料
で前記誘電体磁器層を形成し、該誘電体磁器層の比誘電
率εs を15以下とし、該比誘電率εs の温度係数を0
±60ppm/℃の範囲内とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は100MHz〜3GH
z程度の高周波帯域で使用することができる高周波用チ
ップコンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高周波用チップコンデンサの誘電体層を
形成する磁器材料としては、例えば、BaO−TiO2
−Re(但し、Reは希土類元素)系材料、ZrO2
SnO2 −TiO2 系材料、Ba(Zn1/3 Ta2/3
3 複合ペロブスカイト等が知られている。
【0003】ここで、BaO−TiO2 −Re系材料の
焼成温度は1200〜1400℃程度、比誘電率εs
70〜100程度である。また、ZrO2 −SnO2
TiO2 系材料の焼成温度は1100〜1400℃程
度、比誘電率εs は30〜40程度である。更に、Ba
(Zn1/3 Ta2/3 )O3 複合ペロブスカイトの焼成温
度は1400〜1600℃程度、比誘電率εs は20〜
40程度である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した誘
電体材料は焼成温度が1100〜1600℃程度と、か
なり高いので、内部電極の材料としては融点の高いタン
グステン、モリブデン、パラジウム等の高融点金属を使
用せざるを得ない。
【0005】しかし、タングステン、モリブデン、パラ
ジウム等の高融点金属は導電率が低いので、これらを高
周波用チップコンデンサの内部電極の材料として使用し
た場合はQ値が低くなってしまうという問題があった。
【0006】また、上述した誘電体材料は比誘電率εs
が20〜100程度と比較的高いので、これを高周波用
チップコンデンサの誘電体磁器層の材料として用いた場
合は、パルス信号の伝播速度が遅くなり、損失が大きく
なり、自己共振周波数が比較的低周波側で発生し、10
0MHz〜3GHz程度の高周波帯域ではコンデンサと
して機能しなくなるという問題があった。
【0007】この発明は、これらの問題を解決するため
になされたもので、高周波帯域で良好な周波数特性が得
られる高周波用チップコンデンサ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】この発明に係る高周波用
チップコンデンサは、複数の内部電極と誘電体磁器層と
を交互に積層してなる高周波用チップコンデンサにおい
て、前記誘電体磁器層を900℃以下の温度で焼結する
低温焼結性材料で形成し、該誘電体磁器層の比誘電率ε
s を15以下とし、該比誘電率εs の温度係数を0±6
0ppm/℃としたことを特徴とするものである。
【0009】ここで、誘電体磁器層の比誘電率εs を1
5以下としたのは、誘電体磁器層の比誘電率εs が15
を越えて大きくなると、100MHz〜3GHz程度の
高周波帯域において所望の伝播速度のパルス信号が得ら
れなくなったり、損失が大きくなり過ぎたり、自己共振
周波数が低周波側にずれてコンデンサとして機能しなく
なったりするからである。
【0010】また、誘電体磁器層の比誘電率εs の温度
係数を0±60ppm/℃の範囲内としたのは、電気的
特性としてCH特性を満足する高周波用チップコンデン
サを得るためである。
【0011】前記低温焼結性材料としては900℃以下
の温度で焼結できる材料であれば特に制限はないが、比
誘電率εs を15以下とし、該比誘電率εs の温度係数
を0±60ppm/℃とし、低温焼成を可能とするため
には、例えばセラミック粉末を骨材とし、結晶化ガラス
をマトリックスとするコンポジット構造のものが好まし
い。
【0012】ここで、結晶化ガラスとは、ガラスを熱処
理して部分的に結晶化させたものをいう。結晶化ガラス
の含有率は40〜95mol%が好ましい。結晶化ガラ
スの含有率の下限を40mol%としたのは、結晶化ガ
ラスの含有率が40mol%未満になると、低温焼結性
材料がコンポジット構造となり難くなり、強度及び成形
性が低下し、また、低温焼成が困難となるからである。
また、結晶化ガラスの含有率の上限を95mol%とし
たのは、結晶化ガラスの含有率が95mol%を越える
とチップコンデンサの強度が低下し、或いはチップコン
デンサの寸法精度が悪くなるという不都合があるからで
ある。
【0013】セラミック粉末として使用できる材料には
特に制限はなく、目的とする誘電率や焼成温度等に応
じ、例えば、アルミナ、スピネル、ムライト、フォルス
テライト、ステアタイト、コージェライト、ジルコニ
ア、α−石英、SrZrO3 、MgTiO3 、ZrSi
4 、ZrTiO4 、Ba(Zn1/3 Ta2/3 )O3
Ba(Mg1/3 Ta2/3 )O3 等から選択された1種ま
たは2種以上を使用することができる。
【0014】結晶化ガラスの種類にも特に制限はなく、
ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス、ホウケイ酸バ
リウムガラス等の一般にガラスフリットとして用いられ
ているものを使用することができる。
【0015】結晶化ガラスとしては、特に、SiO2
10〜70mol%、Al23 が0〜15mol%、
23 が10mol%以下、CaO,SrO,BaO
及びMgOから選択された1種以上が5〜60mol
%、TiO2 が4〜15mol%の組成のものが好まし
い。
【0016】この組成の結晶化ガラスには、更に、K2
O,PbO,Bi23 ,ZrO2,ZnO,CrO,
CoO,Co34 ,Y23 ,MnO2 ,Nd2
3 ,Er23 ,Gd23 から選択された1種以上の
酸化物を添加してもよい。
【0017】これらの酸化物の添加量は5mol%以下
が好ましい。酸化物の添加量が5mol%を越えると9
00℃以下の低温焼成が不可能になるという不都合を生
じるからである。
【0018】この発明に係る高周波用チップコンデンサ
の製造方法には、特に制限はなく、絶縁体グリーンシー
ト上に導体パターンを形成し積層するグリーンシート法
や絶縁体ぺ−ストと導体ペーストとを交互に厚膜印刷す
る印刷多層法等を用いることができる。
【0019】グリーンシート法では、セラミック粉末お
よびガラスフリットを混合し、これにバインダー、溶剤
等のビヒクルを加え、これらを混練してペースト(スラ
リー)とし、このペーストを用いて、例えばドクターブ
レード法、リバースコーター法等により、5μm〜10
0μm程度の厚さのグリーンシートを所定枚数作成す
る。
【0020】この場合、結晶化ガラスの粒径は、0.1
〜2.0μm程度が好ましい。結晶化ガラスの粒径が
0.1μm未満ではガラス粒子の再凝集が起こり、シー
ト密度上がらず、熱処理後に信頼性に悪影響を及ぼすオ
ープンポアを生じてしまうという不都合があり、結晶化
ガラスの粒径が2.0μmを越えると900℃以下の低
温焼成が不可能となったり、ガラスの結晶化が不十分
で、目的とする電気的特性が得られないという不都合が
あるからである。
【0021】また、セラミック粉末の粒径は0.1〜
2.0μm程度が好ましい。セラミック粉末の粒径が
0.1μm未満ではセラミック粒子の凝集により材料の
均一性という点で問題が発生し、電気的、機械的特性に
バラツキを生じるという不都合があり、セラミック粉末
の粒径が2.0μmを越えると900℃以下の低温焼成
が不可能になったり、機械的強度が低下するという不都
合があるからである。
【0022】ビヒクルとしては、エチルセルロース、ポ
リビニルブチラール、メタクリル樹脂、ブチルメタアク
リレート等のバインダー、エタノール、トルエン、テル
ピネオール、ブチルカルビトール等の溶剤、その他各種
分散剤、湿潤剤、レベリング剤、可塑剤等から、目的に
応じて適宜選択すればよい。
【0023】次に、上述した各グリーンシート上に導電
性ペーストを、例えばスクリーン印刷法により2〜10
μm程度の厚さに印刷し、導体パターンを形成する。
【0024】ここで、導電性ペーストは、前記したよう
な導電性粒子とガラスフリットとを混合し、これに前記
と同様のビヒクルを加え、これらを混練してスラリー化
することにより作製することができる。導電性粒子とし
ては、安価で低損失なAg、を使用することができる。
【0025】前記導電性粒子の含有率は、50〜80重
量%程度であることが好ましい。また、導電性粒子の平
均粒径は、0.01〜5μm程度であることが好まし
い。焼成後の導体や電極の厚さは、通常、2〜7μm 程
度である。
【0026】次に、絶縁体グリーンシート、導体パター
ンを形成したシートを所定量重ね合わせ、約40〜12
0℃、50〜1000kgf/cm2 程度で熱圧着し、
グリーンシートの積層体とする。
【0027】その後、このグリーンシート積層体を、3
50〜600℃で加熱して、グリーンシート中に含有さ
れている有機バインダーを燃焼除去させ、続いて800
〜900℃程度で、15分間〜2時間程度の時間保持
し、セラミックグリーンシート積層体を焼結させる。
【0028】
【実施例】
実施例1 まず、ボールミルに、セラミック粉末(9.3重量
%)、ガラスフリット(37.2重量%)、有機バイン
ダー(7.0重量%)及び溶剤(46.5重量%)を入
れ、これらを混練してスラリーを作成した。
【0029】ここで、セラミック粉末は平均粒径0.5
μmのジルコニア粉末を使用し、ガラスフリットは平均
粒径0.5μmのホウケイ酸ガラスを使用し、有機バイ
ンダーとしては、ポリビニルブチラールを使用した。
【0030】次に、上記スラリーを真空脱泡器に入れて
脱泡し、このスラリーをリバースロールコーターに入
れ、これを使用してポリエステルフィルム上にこのスラ
リーに基づく薄膜を形成し、この薄膜をフィルム上で9
0℃に加熱して乾燥させ、厚さ約25μmのグリーンシ
ートを得た。
【0031】一方、内部電極の導電ペーストは、平均粒
径が0.8μmのAg粉末100gと、6gのエチルセ
ルロースを60gのα−ターピネオールに溶解させたも
のとを攪拌器に入れ、3時間攪拌することにより得た。
この導電ペーストを多数のパターンを有するスクリーン
を介して上記グリーンシートの片面に印刷した後、これ
を乾燥させた。
【0032】次に、上記印刷面を上にしてグリーンシー
トを2枚積層した。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ほどず
れるように配置した。更に、この積層物の上下両面にそ
れぞれ10枚づつ印刷の施されていないグリーンシート
を積層した。次いで、この積層物を約90℃の温度で厚
さ方向に約500kgf/cm2 の圧力を加えて圧着さ
せた。しかる後、この積層物を格子状に裁断し、多数の
積層チップを得た。
【0033】次に、この積層チップを焼成炉に入れ、大
気中で30℃/hrの速度で350℃まで加熱して、有
機バインダーを燃焼させた。しかる後、積層チップの加
熱温度を室温℃から焼結温度の880℃(最高温度)を
1.5時間保持した後、室温まで冷却して焼結体チップ
を得た。
【0034】次に、電極が露出する焼結体チップの側面
に亜鉛とガラスフリットとビヒクルとからなる導電性ペ
ーストを塗布して乾燥させ、これを大気中で750℃の
温度で15分間焼付けて亜鉛電極層を形成し、更にこの
上に銅を無電解メッキで被着させて、更にこの上に電気
メッキ法でPb−Sn半田層を設けて、一対の外部電極
を形成し、高周波用チップコンデンサを得た。
【0035】次に、この高周波用チップコンデンサの高
周波特性をネットワークアナライザを用いて調べたとこ
ろ良好であった。そして、この高周波用チップコンデン
サの誘電体磁器層の比誘電率εs は12.5、この比誘
電率εs の温度係数は+12.0ppm/℃であった。
【0036】実施例2 ガラスの組成を、SiO2 が65.8mol%,Al2
3 が9.5mol%,BaOが1.0mol%,Ca
Oが4.0mol%,B23 が7.3mol%,Ti
2 が12.4mol%とし、ガラス/セラミック骨材
(ZrO2 )の割合(mol比)を91/9とした他は
実施例1と同様にして容量値1.2pFの高周波用チッ
プコンデンサを作製し、この高周波用チップコンデンサ
の高周波特性をネットワークアナライザを用いて調べた
ところ、図1に示す通りの結果が得られた。そして、こ
の積層チップコンデンサの誘電体磁器層の誘電率εs
9.8(at 1MHz )であった。
【0037】比較例1 誘電体磁器層の材料として一般のBT系の誘電体磁器を
用い、内部電極の材料としてPdを用いた他は実施例2
と同様にして容量値1.2pFの高周波用チップコンデ
ンサを作製し、この高周波用チップコンデンサの高周波
特性を調べたところ、図1に示す通りの結果が得られ
た。
【0038】実施例3 容量値を3.0pFとした他は実施例2と同様にして高
周波用チップコンデンサを作製し、この高周波用チップ
コンデンサの高周波特性を調べたところ、図2に示す通
りの結果が得られた。そして、この高周波用チップコン
デンサの誘電体磁器層の誘電率εs は9.8(at 1MHz
)であった。
【0039】比較例2 誘電体磁器層の材料として一般のBT系の誘電体磁器を
用い、内部電極の材料としてPdを用いた他は実施例3
と同様にして容量値3.0pFの高周波用チップコンデ
ンサを作製し、この高周波用チップコンデンサの高周波
特性を調べたところ、図2に示す通りの結果が得られ
た。
【0040】実施例4 容量値を4.3pFとした他は実施例2と同様にして高
周波用チップコンデンサを作製し、この高周波用チップ
コンデンサの高周波特性を調べたところ、図3に示す通
りの結果が得られた。そして、この高周波用チップコン
デンサの誘電体磁器層の誘電率εs は9.8(at 1MHz
)であった。
【0041】比較例3 誘電体磁器層の材料として一般のBT系の誘電体磁器を
用い、内部電極の材料としてPdを用いた他は実施例4
と同様にして容量値4.3pFの高周波用チップコンデ
ンサを作製し、この高周波用チップコンデンサの高周波
特性を調べたところ、図3に示す通りの結果が得られ
た。
【0042】
【発明の効果】この発明によれば、誘電体磁器層の比誘
電率εs を15以下としたので、パルス信号の伝播速度
が速くて誘電体損失が少ない、高周波帯域(100MH
z程度以上3GHz程度まで)で使用できる高周波用チ
ップコンデンサを得ることができるという効果がある。
【0043】また、この発明によれば、900℃以下で
焼成可能な低温焼結性材料で誘電体層を形成したので、
導電率の良いAgを内部電極の材料として使用すること
ができ、従って、高周波帯域での使用に際して問題とな
る表皮効果による抵抗値増加の影響が少ない高周波用チ
ップコンデンサを得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】この発明に係る高周波用チップコンデンサの実
施例2及び比較例1の高周波特性を示すグラフである。
【図2】この発明に係る高周波用チップコンデンサの実
施例3及び比較例2の高周波特性を示すグラフである。
【図3】この発明に係る高周波用チップコンデンサの実
施例4及び比較例3の高周波特性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 淳 東京都台東区上野6丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内 (72)発明者 鳥羽 利一 東京都台東区上野6丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の内部電極と誘電体磁器層とを交互
    に積層してなる高周波用チップコンデンサにおいて、9
    00℃以下の温度で焼結させることのできる低温焼結性
    材料で前記誘電体磁器層を形成し、該誘電体磁器層の比
    誘電率εs を15以下とし、該比誘電率εs の温度係数
    を0±60ppm/℃の範囲内としたことを特徴とする
    高周波用チップコンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記低温焼結性材料がセラミック粉末と
    結晶化ガラスとのコンポジット構造の物質からなり、該
    結晶化ガラスの含有率が40〜90mol%であること
    を特徴とする請求項1記載の高周波用チップコンデン
    サ。
  3. 【請求項3】 前記低温焼結性材料がK2 O,PbO,
    Bi23 ,ZrO2 ,ZnO,CrO,CoO,Co
    34 ,Y23 ,MnO2 ,Nd23 ,Er23
    及びGd23 から選択された1種以上の酸化物を含有
    していることを特徴とする請求項2記載の高周波用チッ
    プコンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記低温焼結性材料が5mol%以下の
    酸化物を含有していることを特徴とする請求項3記載の
    高周波用チップコンデンサ。
  5. 【請求項5】 前記内部電極がAgを主成分とする導電
    性物質からなることを特徴とする請求項1〜4記載の高
    周波用チップコンデンサ。
JP18201493A 1993-06-28 1993-06-28 高周波用チップコンデンサ Pending JPH0786079A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0926107A3 (en) * 1997-12-11 1999-12-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition and ceramic electronic parts using the same
JP2002104870A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Kyocera Corp 誘電体磁器および積層体
JP2003077755A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd コンデンサ

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Effective date: 19991102