JPH08310864A - 誘電体磁器の製造方法及び積層型誘電体部品の製造方法 - Google Patents

誘電体磁器の製造方法及び積層型誘電体部品の製造方法

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JPH08310864A
JPH08310864A JP7115520A JP11552095A JPH08310864A JP H08310864 A JPH08310864 A JP H08310864A JP 7115520 A JP7115520 A JP 7115520A JP 11552095 A JP11552095 A JP 11552095A JP H08310864 A JPH08310864 A JP H08310864A
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JP
Japan
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dielectric
react
copper component
component
dielectric porcelain
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JP7115520A
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English (en)
Inventor
Yuichi Yamada
裕一 山田
Hidekazu Koga
英一 古賀
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比誘電率と無負荷Q値を共に高く保ちなが
ら、緻密に低温焼成可能なマイクロ波領域で使用される
誘電体磁器と積層型誘電体部品を提供することを目的と
する。 【構成】 ビスマス−カルシウム−ニオブとを主成分と
するセラミック粉末を予め反応させた後、副成分として
銅成分を添加してシート状誘電体を形成し、次に複数の
このシート状誘電体と複数の内部導体とを交互に積層し
て積層体を形成して焼成し、その後この積層体に入出力
電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波やミリ波等の
高周波領域で使用される誘電体磁器の製造方法及び積層
型誘電体部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車電話、携帯電話、衛星放送
等、マイクロ波領域の電磁波を利用する通信の増加に伴
い、機器や機器を構成する例えばフィルタ素子や共振器
等の誘電体部品の小型化が求められている。このような
誘電体部品を小型化するには、比誘電率が高く、マイク
ロ波領域で低損失であること、すなわち無負荷Q値が高
いこと、及び共振周波数の温度変化が小さいこと、すな
わち誘電率の温度変化が小さいことが重要となる。
【0003】一方、導体と誘電体磁器組成物を積層構造
にすることによって、共振器等の部品を小型化、高機能
化しようとする試みが行われている。しかし、マイクロ
波のような高周波領域で使用する場合、高い導電率を持
つ導体が必要で、Cu、Au、Agあるいはそれらの合
金を使用する必要がある。しかも、積層構造にする場合
には、誘電体材料と導体の金属とを同時に焼成する必要
があるため、導体金属が融解せず、かつ酸化しない焼成
条件、すなわち1050℃以下の低温で緻密に焼結する
誘電体磁器組成物が必要となる。
【0004】このような条件を満足する誘電体材料とし
て、BiO3/2−CaO−NbO5/2系が特開平5−22
5826号公報に開示されている。この誘電体材料は比
誘電率と無負荷Q値が共に高く、共振周波数の温度係数
が小さく、その上低温焼結が可能な誘電体磁器組成物と
して提供されたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの従来
の誘電体磁器組成物は、十分に低温焼結させるために酸
化銅を添加物として用いていたが、原料粉末を一度に混
合し焼成していたため、結晶粒内に銅成分が多く取り込
まれた問題点を有していた。
【0006】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、比誘電率と無負荷Q値とを共に高く維持しながら、
緻密に低温焼結させるための誘電体磁器を提供すること
を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の誘電体磁器の製造方法は、ビスマスとカル
シウムとニオブとを主成分とするセラミック粉末を予め
反応させた後、副成分として銅成分を添加して反応させ
るものである。
【0008】
【作用】このような構成によって、誘電体磁器の結晶粒
内に取り込まれる銅成分を少なくできるので、比誘電率
と無負荷Q値とを共に低下させることなく低温焼結化が
実現できることとなる。さらに、この誘電体磁器の製造
方法を用いることにより、小型で高性能な積層型誘電体
部品が提供できることとなる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について詳細
に説明する。
【0010】出発原料として高純度のBi23、CaC
3及びNb25を(表1)に示した組成になるように
秤量した。
【0011】
【表1】
【0012】次にこれらの粉末をポリエチレン製のボー
ルミルに入れ、安定化ジルコニア製の玉石及び純水を加
え5〜20時間湿式混合した。得られた混合粉をアルミ
ナ製の容器に入れ700〜900℃で1〜3時間仮焼し
た。仮焼粉とCuOを(表1)に示した組成になるよう
に秤量し、前記ボールミルに入れ安定化ジルコニア製の
玉石及び純水を加え、5〜20時間湿式で粉砕し原料粉
体とした。
【0013】この原料粉体にバインダとしてポリビニル
アルコールの5%水溶液を5〜10wt%加えて造粒
し、30メッシュのふるいを通して整粒した後、100
MPaで直径13mm、厚み5〜7mmの円柱状に成形
した。得られた成形体をマグネシア製の容器に入れ、6
00〜650℃で1〜3時間加熱してバインダを焼却し
た後、850〜1050℃で1〜4時間焼成して焼結体
を得た。
【0014】得られた焼結体の密度はアルキメデス法に
よって測定した。そして、得られた焼結体のうち密度が
最高になる温度で焼成した焼結体について両面を研磨
し、マイクロ波での誘電特性を測定した。測定は誘電体
共振法によって行い、比誘電率(以下εrと記す)、無
負荷Q値(以下Q値と記す)、共振周波数の温度係数
(以下τfと記す)を算出した。εr及びQ値の測定にお
いて、共振周波数は3〜5GHzであった。τfは−2
5〜85℃の範囲で測定した。測定試料は各々10個作
製して特性評価した。結果を(表1)に示す。
【0015】(表1)において、*印を付したものは最
初の秤量時からCuOを加える従来の方法によるもの及
びCuOを添加しない基準となるもので、本発明の請求
の範囲外の比較例である。
【0016】この(表1)から明らかなように、同一組
成で比較したとき、本発明によれば、εrやQ値はあま
り変化がなく安定した特性の誘電体磁器が得られてい
る。
【0017】このように最初の秤量時にCuOを添加し
ておいて反応させるよりも、CuOを除いた原料を予め
反応させた仮焼物にCuOを添加して焼結させる方が、
εrやQ値の劣化を防止できる。これは結晶粒内に取り
込まれる銅成分を減少させることにより、誘電体特性の
劣化を抑制できるものと思われる。
【0018】以上のことから明らかなように、本実施例
による誘電体磁器の製造方法によれば、予め銅成分を除
く成分のみを反応させ、その後前記反応物と酸化銅と反
応させることにより、誘電体磁器の結晶粒内に取り込ま
れる銅成分を少なくできるので、比誘電率と無負荷Q値
とを共に低下させることなく低温焼結化が実現できるこ
ととなるものである。
【0019】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】図1は本実施例の積層型誘電体共振器の正
面断面図、図2は本実施例の積層型誘電体共振器の側面
断面図、図3は本実施例の積層型誘電体共振器の斜視図
である。図中の1は誘電体層、2,3,4は内部導体
層、5は外部電極である。
【0021】出発原料として高純度のBi23、CaC
3、Nb25及びCuOを用い、(表1)中の試料番
号8及び11に示した組成になるように秤量した。原料
粉体の作製は実施例1と同様の方法により行った。得ら
れた原料粉体に、有機バインダ、溶剤及び可塑剤を加え
て混合し、ドクターブレード法により誘電体グリーンシ
ートに成形した。導体電極としては、(表2)に示した
金属を選びビヒクルと混練してペースト化した。
【0022】
【表2】
【0023】ただし、導体電極としてCuを用いる場合
はCuOペーストを用いた。図4は本実施例における積
層型誘電体部品の分解平面図である。まず、成形した誘
電体グリーンシート複数枚からなる誘電体層1の上に、
内部導体層2をスクリーン印刷した。その上に誘電体層
1を設け、その上に内部導体層3をスクリーン印刷し
た。ストリップラインとなる内部導体層3の長さは13
mmとした。さらにその上に誘電体層1を設け、内部導
体層4をスクリーン印刷した。最後に、誘電体層1を設
け、プレスで圧着し空気中で熱処理してバインダを焼却
した。その後、CuOペーストを用いた場合は、水素中
で熱処理して導体電極をCuに還元した後、導体電極が
酸化しないように窒素中で、その他の導体電極の場合は
空気中で、それぞれ925℃で焼成した。最後に、外部
電極5としてCu電極を窒素雰囲気中で焼き付けて積層
型誘電体共振器を得た。焼成後のストリップラインとな
る内部導体層3の長さは11.4から11.5mmであ
った。測定試料は各々10個作製して特性評価した。結
果を(表2)に示す。
【0024】(表2)において、*印を付したものは最
初の秤量時からCuOを加える従来の方法によるもので
本発明の請求の範囲外の比較例である。
【0025】この(表2)から明らかなように、本実施
例により、共振周波数がいずれも850MHz前後、Q
値は200以上と高い優れた積層型誘電体共振器が得ら
れる。従来知られている低温焼成基板材料の比誘電率は
8程度であるため、本実施例の共振器と同一の構造で同
一の共振周波数を得るためには31.5mmのストリッ
プライン長が必要となる。しかし本発明の誘電体磁器組
成物の比誘電率は約60と高いため、ストリップライン
長は11.5mmと短くすることができ、850MHz
の誘電体共振器としては非常に小型で優れた特性のもの
が安定して得られる。
【0026】なお、ストリップラインを曲線状や、積層
状にすることでより小型の共振器を得ることも可能であ
る。また、これらとキャパシタとを組み合わせることに
よりバンドパスフィルタ等を構成することも可能であ
る。
【0027】なお、実施例においては出発原料として、
Bi23、CaCO3、Nb25、CuOを用いたがそ
れぞれ、酸化物、炭酸塩に限らず、水酸化物、硝酸塩等
を用いたとしても同様の効果がある。
【0028】また、主成分xBiO3/2−yCaO−z
NbO5/2は、(表1)にもあるように、x+y+z=
1でxは0.43〜0.55、yは0.17〜0.2
1、zは0.28〜0.37のモル比となるように混合
し、Cuの添加量はCu/(Bi+Ca+Nb)のモル
比が0.01〜0.06となるようにした。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、酸化ビス
マス、酸化カルシウム及び酸化ニオブを主成分として含
有しかつ、添加物として銅成分を含有する誘電体磁器の
製造において、予め銅成分を除く成分のみを反応させ、
その後前記反応物と酸化銅と反応させることにより、誘
電体磁器の結晶粒内に取り込まれる銅成分を少なくでき
るので、比誘電率と無負荷Q値とを共に低下させること
なく低温焼結化が実現できることとなる。また、この誘
電体磁器の製造方法を用いることにより、高導電率の導
体を用いた高周波領域で使用できる小型で高性能な積層
型誘電体部品が安定に提供できることとなる。特に、小
型の共振器系を構成することができるので、自動車電
話、携帯電話等のマイクロ波領域の電磁波を利用する通
信機器の小型化に寄与することが大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の正面断面図
【図2】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の側面断面図
【図3】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の斜視図
【図4】本発明の一実施例における積層型誘電体共振器
の分解平面図
【符号の説明】
1 誘電体層 2 内部導体層 3 内部導体層 4 内部導体層 5 外部電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスマス−カルシウム−ニオブを主成分
    とするセラミック粉末を予め反応させた後、副成分とし
    て銅成分を添加して反応させる誘電体磁器の製造方法。
  2. 【請求項2】 ビスマス−カルシウム−ニオブを主成分
    とするセラミック粉末を予め反応させた後、副成分とし
    て銅成分を添加してシート状誘電体を形成し、次に複数
    のこのシート状誘電体と複数の内部導体とを交互に積層
    して積層体を形成して焼成し、その後この積層体に入出
    力電極を形成する積層型誘電体部品の製造方法。
JP7115520A 1995-05-15 1995-05-15 誘電体磁器の製造方法及び積層型誘電体部品の製造方法 Pending JPH08310864A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11243307A (ja) * 1997-11-26 1999-09-07 Trw Inc ミリメートル波ltccパッケージ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11243307A (ja) * 1997-11-26 1999-09-07 Trw Inc ミリメートル波ltccパッケージ

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