JPH08325055A - 低温焼成磁器組成物、成形体および積層体 - Google Patents
低温焼成磁器組成物、成形体および積層体Info
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Abstract
な低温焼成磁器組成物を得る。 【構成】 重量%で、Al2O3 40〜60%、SiO
2 25〜40%、PbO 5〜15%、Na2O 0.
1〜3%、K2O 1〜3%、CaO 1〜6%、Sr
O 1〜6%からなる低温焼成磁器組成物。
Description
関し、具体的には銀、銅などの内部電極材料と同時に焼
成することが可能な電子機器の回路部品に使用される低
温焼成磁器組成物に関する。
は、小型化に対する要求から積層したチップ部品化が急
速に進んでおり、特にUHF帯(300〜3000MH
z)を中心とした高周波用チップ部品またそれらを組合
せた受動素子を内部に形成した多層配線体においては、
性能向上のために内部に形成出来る電極材料の導電率増
加、部品の母材となる誘電体材料の誘電損失の低減が必
要である。従来グリーンシート積層法によるセラミック
多層配線積層体においては、誘電体層にアルミナ、電極
材料には、タングステン、モリブデンを使用し還元性雰
囲気中で約1600℃の高温度で焼成を行っていた。最
近では、低温焼成用材料として誘電体材料にガラス材料
や、ホウ酸チタン、スズバリウム系材料を用い、電極材
料には、金、銀パラジウム、銅、ニッケルを使用し、1
000℃以下で焼成出来るセラミック多層体の報告が成
されている(エレクトロニク セラミックス 1985
年3月号)。
系多層基板においては焼成温度が1600℃程度と高く
還元性雰囲気で焼成されるため工程費用が高く、積層内
に実用的な受動素子を形成することは技術的、コスト的
に困難が多い。また、ガラス材料や、ホウ酸チタン、ス
ズバリウム系材料においても高周波で性能の良好な受動
素子を内部に構成するためには、なるべく導電率の高い
電極材料を使用することが必要であるが、銅を用いる場
合酸化銅に変化することを防止するため還元性雰囲気で
焼成されるため、積層内に実用的な受動素子を形成する
ことは技術的、コスト的に困難が多い。また銀パラジウ
ム、ニッケルを電極材料に使用すると導電率が低いため
高周波用電子部品として十分な電磁気特性が発揮出来な
い。金を電極材料に使用すると導電率に問題は無いが、
高価な材料であるためコスト的に不利となる。本発明の
目的は、空気中の雰囲気下900℃付近の低温度で、導
電率が高く高周波特性に優れた比較的安価な電極材料で
ある銀と同時焼成可能な低温焼成磁器組成物を提供する
ことである。
に、本発明は、Al、Si、Pb、Na、K、Ca、S
r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%、K2
O 1〜3%、CaO 1〜6%、SrO 1〜6%か
ら成る低温焼成磁器組成物であり、又この組成物の粉末
とバインダー、可塑剤からなるスラリーを膜状に成形し
たグリーンシート表面上に導体ペーストを用いてパター
ン形成した成形体であり、又それらグリーンシートを積
層、圧着した状態で内部の導体ペーストと同時焼成した
積層体である。これにより、電極材料として高い導電率
を持つ銀を使用して空気中900℃付近の低温度で焼成
可能であり、コスト的にも有利で、高い導電率が得られ
るため実用的な受動素子をセラミック積層体内部に構成
することを容易にしたものである。また本発明の低温焼
成磁器組成物は、電極材料として導電率の高い銅と組合
せた場合、還元性雰囲気でも適用可能である。
利、高周波特性にも優れたフィラーとしての役割を持
ち、重量%で40%未満あるいは60%を超える場合、
焼結が困難となり誘電損失が大きくなる。SiO2は、
低温焼成の要となるガラス成分の中核を担う成分で25
%未満又は40%を超えた場合ガラス化が不十分あるい
はガラスの軟化点が高いため焼結が困難となり緻密な材
料が得られない。PbOが5%未満の場合も焼結が困難
となり緻密な材料が得られず、15%を超えるとガラス
の軟化点が低くなり過ぎるためバインダーが十分に分解
する温度に到達する前に緻密化が始まり、積層体の内部
にバインダーの分解物であるカーボンが残留し電磁気特
性が劣化する。Na2Oが0.1%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、3%を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ測定不能
となる。 K2OもNa2Oと同様に1%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、3%を超えると誘電損失が大きくなり過ぎ測定
不能となる。CaOが1%未満の場合焼結が困難となり
緻密な材料が得られず、6%を超えると誘電損失が大き
くなり過ぎ測定不能となる。SrOが1%未満の場合焼
結が困難になると同時に誘電損失も大きくなる。6%を
超えても誘電損失が大きくなり過ぎ測定不能となる。S
rO量と誘電損失の程度を示すf・Q値との関係を図1
に示す。f・Q値は、その数値が大きい程誘電損失が少
なく優れた材料であることを意味する。この図1は、S
rOを0〜10重量%変化させたときのf・Q値を示し
ており、このときの成分は、Al2O3 55.0−x/
2、SiO2 31.0−x/2、CaO 4.0、S
rO x、PbO 7.5、Na2O 1.5、K2O
1.0の各重量%である。そして、SrOが1〜6重量
%であると、f・Q値が3000GHz以上と、高い値
を得ることができる。
について以下詳細に説明する。本発明の実施例と比較例
の低温焼成セラミックの組成を表1に示す。
9%、平均粒径0.5μmのAl2O3粉末、純度99.
9%以上、平均粒径0.1μm以下のSiO2粉末、純
度99.9%、平均粒径2μmのPbO粉末、純度9
9.9%、平均粒径0.5〜5μmのCaCO3粉末、
SrCO3粉末、Na2CO3粉末、K2CO3粉末を用
い、表1に示す重量比率に従って秤量する。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、7
00〜850℃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10〜15重量%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、2
ton/cm2の圧力で加圧成形し、円柱形状の成形体
試料を得た。この試料を空気中にて、600℃まで10
0℃/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、2
00℃/hの速度で冷却して焼成を行い、得られた焼結
体の寸法と重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2に示す。焼成雰囲気は空気中に限定されるもの
ではなく、窒素などの還元性雰囲気下でも同じ誘電特性
を示す。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。
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
ルを形成する。このシートのスルーホール部と表面に設
計されたパターンに従ってAg電極ペーストを塗布し
た。電極を形成された各層は積層圧着され、所定の寸法
に切断した。得られたチップは、脱脂焼成、バレル研磨
を施された後回路基板に電気結合させるための外部電極
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。このようにして得た積層体の斜視図を図2に、等価
回路図を図3に示す。この積層体1は、例えば携帯電話
等のマイクロ波部品として用いられる分配トランスであ
り、外形寸法が3.2mm×1.6mm、高さ1.0m
mと非常に小型に構成でき、特性も700〜1100M
Hzにおいて挿入損失0.2dB以下と高品質のものが
構成できた。尚、図中2は外部端子電極である。非常に
低損失な磁器組成物を用い、導電率が高く高周波特性に
優れた銀電極とにより、非常に低損失な積層部品を得る
ことができた。
る空気中900℃程度の低温で焼結可能であり必要に応
じて還元性雰囲気で焼成する銅電極も適用可能であり、
低損失な誘電体材料が得られた。
変化したときのf・Q値のグラフである。
る。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 Al、Si、Pb、Na、K、Ca、S
r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%、SiO225〜40
%、PbO 5〜15%、Na2O 0.1〜3%、K2
O 1〜3%、CaO 1〜6%、SrO 1〜6%か
ら成ることを特徴とする低温焼成磁器組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載の低温焼成磁器組成物の粉
末とバインダー、可塑剤からなるスラリーを膜状に成形
したグリーンシート表面上に導体ペーストを用いてパタ
ーン形成したことを特徴とする成形体。 - 【請求項3】 請求項2記載の低温焼成磁器組成物から
なるグリーンシートを複数枚積層、圧着した状態で内部
の導体ペーストと同時焼成したことを特徴とする積層
体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13353195A JP3978689B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 低温焼成磁器組成物、及びこれを用いたマイクロ波部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13353195A JP3978689B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 低温焼成磁器組成物、及びこれを用いたマイクロ波部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08325055A true JPH08325055A (ja) | 1996-12-10 |
JP3978689B2 JP3978689B2 (ja) | 2007-09-19 |
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JP13353195A Expired - Fee Related JP3978689B2 (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 低温焼成磁器組成物、及びこれを用いたマイクロ波部品 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JP2005159301A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP13353195A patent/JP3978689B2/ja not_active Expired - Fee Related
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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 |
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