KR100288831B1

KR100288831B1 - 다층 세라믹 부품

Info

Publication number: KR100288831B1
Application number: KR1019930029025A
Authority: KR
Inventors: 가즈아키 스즈키; 마코토 고바야시; 다로 미우라; 게이조오 가와무라
Original assignee: 사토 히로시; 티디케이 가부시키가이샤
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 2001-05-02
Also published as: EP0604952B1; JPH06252618A; EP0604952A1; KR940017122A; JP2858073B2; DE69318954T2; ES2119854T3; US5683790A; DE69318954D1

Abstract

[목적]

Q 치등의 특성의 향상을 도모할수 있고, 또한 소성시에 내부도체층과 유전체 새라믹 재료층과의 박리에 의한 불량품이나 내부도체층의 단선등의 발생이 적은 공진기등의 다층 세라믹 부품을 제공한다.

[구성]

승온속도 200℃/ 시간에 있어서의 열수축곡선에서 구한 소결종료온도가 내부도체의 융점이상 비점이하의 온도이며, 유전율 및 유전손실(Q·f)에 우수한 산화물의 유전체 세라믹 재료층상에 내부도체의 패턴을 형성하고, 적층후 내부도체의 융점이상의 온도로 소성한다.

이때 내부도체가 은으로 최외층에 유전체 세라믹층을 가지며, 내부도체와 최외층측 표면으로부터 유전체 세라믹층 최외층 표면까지의 거리가 500㎛ 이하의 경우, 혹은 내부도체가 동의 경우, 분위기중의 산소분압을 제어하여 소성한다.

Description

다층 세라믹 부품

제1도는 소결(燒結) 종료온도의 구하기 방법을 설명하기 위한 열수축 곡선을 도시하는 그래프.

제2도는 본 발명에 있어서의 적층형 필터를 모식적으로 도시하는 개략적 구성도.

제3도는 본 발명에 있어서의 적층형 필터를 모식적으로 도시하는 개략적 구성도.

제4도는 본 발명에 있어서의 적층형 필터를 모식적으로 도시하는 개략적 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2,3 : 적층형 필터 11 : 유전체 세라믹 재료의 소체(素)

21∼23, 25∼29 : 내부 도체(導)

[산업상의 이용분야]

본 발명은 주로 마이크로파 영역에서 사용되는 유전체 공진기나 필터등의 다층 세라믹 부품에 관한 것이다.

[종래의 기술]

다층세라믹부품, 예컨대 유전체 공진기의 사용주파수영역이 확대함에 따라, 특히 마이크로파 영역에 있어서 사용되는 유전체(誘電) 공진기등의 소형화가 요망되고 있다. 이와같은 요청으로 마이크로파용 유전체 세라믹 재료가 다양하게 개발되어 있고, 특히 소형화를 실현하는 것으로서 고 유전율을 나타내는 것이 요구된다.

또, 공진특성을 더욱 높은것으로 하기 위하여 마이크로파에 적합한 Ag, Cu 등의 도체재료를 내부전극으로서 사용하여 세라믹 재료를 적층하는 방법이 채용되고 있다.

공진기등의 다층세라믹 부품을 제작할 경우, 그린시이트법이나 적층인쇄법이 사용되고 있고, 도체재료와 세라믹재료를 동시 소성하는 방법이 채용되고 있다.

종래, 이와같은 방법에 의해 충분한 특성을 얻기위해서는 내부 도체재료의 용융을 방지할 필요가 있다고 생각되고 있고, 내부도체재료의 융점이하의 온도에서 소성할 필요가 있는것으로 되어 있었다. 이 때문에 고온에서 소성할 필요가 있는 세라믹 재료는 고유전 특성을 나타내는 것이라도 사용할수 없는 것으로 되어 있었다.

이 결과, 저온소성가능한 유전체 세라믹재료에 대해서는 다양한 제안이 나와 있다(일본국 특개평 3-295854 호, 동 특개평 3-295855 호, 동 특개평 3-295856 호, 동 특개평 3-295858 호, 동 특개평 3-295859 호 공보등).

그러나, 상기 종래법에 대하여 각종 검토를 가한바, 본 발명자들은 내부 도체재료의 융점이상의 온도에서 동시소성함으로써 내부도체가 용융하여 치밀화되고, 도체분말에 의해 생기는 내부도체내의 입계(粒界)를 실질적으로 소멸시킬수 있고, 공진기로서의 Q 치를 향상시키는등, 특성의 향상을 도모할수 있음을 발견하고 있으며, 다양한 제안을 행하고 있다(일본국 특원평 3-306760 호, 동 4-134199 호, 동 4-146478 호, 동 3-360323 호, 동 4-313997 호).

단, 이들에 사용되고 있는 것은 저온소성용의 세라믹재료이며, 이와같은 세라믹 재료를 사용하여 상기의 내부도체를 용융하여 소성하는 경우, 내부 도체의 표면성이 양호하지 않기때문인지, 각종 요인에 기인하여 특히 공진기로서의 Q치가 저하되기 쉽다고 하는 문제가 있어, 이점의 개선이 요망되고 있다.

또한, 일본국 특개평 2-197189 호 공보에서는 금, 은, 동 중의 1종 이상을 사용하여 내부도체를 형성한 질화알루미늄 회로기판을 소성하는 것이 제안되고 있다. 질화알루미늄 회로기판의 최적의 소성온도는 상기 내부도체의 용융온도 이상이며, 이들의 내부도체는 소성시에 실질적으로 용융한다.

본 제안에서는 질화알루미늄이 갖는 낮은 젖음성, 빠른 치밀화속도등을 이용하여 금, 은, 동과 같은 비교적 용융온도가 낮은 내부도체 재료를 사용하여도, 질화알루미늄 회로기판에 내부배선재료로서 도체회로를 형성할 수 있었다고 되어 있다. 그리고, 이 경우, 본 발명에 있어서와 동일한 용융에 의한 내부도체의 치밀화가 생기고 있다고 생각된다.

그러나, 가령 공진기등의 고주파(예컨대 200 MHz∼10 GHz 정도의 주파수) 용의 다층 세라믹 부품을 이와같은 질화 알루미늄을 사용하여 제조한 예는 없다.

소형화가 요망되고 있는 고주파용의 부품에 있어서, 일반적으로 질화알루미늄과 같은 비교적 유전율이 낮은 재료는 사용하기 어렵고, 사용하여도 대형화되고 만다. 더욱이 질화알루미늄은 용융금속에 대해서의 젖음성이 나쁘다. 이 때문에 내부도체의 치밀화가 생기나, 그 계면등에는 결함이 발생되기 쉽고, 심한 경우에는 도체패턴의 협착(狹窄) 이나 단선(斷線)이 생긴다.

소형화가 요구되고 있는 고주파용등의 부품에서는 유전체층의 박층화(薄層化)와 함께 내부도체의 두께나 폭도 박층화, 협소 세선화가 요구되고 있고, 특히 박층화 협소세선화를 하려고 하는 경우에는 내부도체층의 단선등의 결함의 발생이 두드러지게 나타난다.

또, 내부도체로서 특히 은을 사용하고, 유전체 세라믹재료로서 산화물을 사용하며, 다시 내부도체와 부품 표층면과의 사이의 유전체 세라믹 재료층의 두께가 얇은 적층복합부품등의 소성에 있어서,내부도체와 유전체 세라믹 재료층이 박리하는 불량품이 다수 발생한다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

본 발명의 목적은 유전율 및 유전손실(Q.f) 이 우수한 유전체 세라믹 재료를 사용하고, 또한 내부도체를 치밀화하며, 더구나 표면성을 양호하게 할수있는 결과, Q 치등의 특성향상을 도모할수 있고, 다시 소성시에 내부도체층과 유전채 세라믹 재료층과의 박리에 의한 불량품이나, 내부도체층의 단선등의 발생이 적은 다층세라믹 부품을 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이와같은 목적은 하기(1)∼(10)의 본 발명에 의해 달성된다.

(1) 내부 도체층과 복수의 유전체 세라믹층과를 가지는 다층 세라믹 부품으로서, 승온속도 200℃/ 시간에 있어서의 열수축 곡선으로부터 구한 소결종료온도가, 내부도체의 융점이상 비점이하의 온도인 산화물의 유전체 세라믹 재료의 유전체 세라믹 재료층을 준비하고, 이 유전체 세라믹 재료층상에 내부 도체의 패턴을 형성하고, 다시 이것을 상기 유전체 세라믹 재료층과 적층하고, 상기 내부도체의 융점이상의 온도에서 소성하여 얻어진 다층 세라믹 부품.

(2) 상기 소성온도가, 상기 소결종료온도 이상의 온도인 상기 (1)의 다층 세라믹부품.

(3) 상기 유전체 세라믹 재료의 온도 20℃에 있어서의 비유전율ε가, 6.5∼120인 상기 (1) 또는 (2)의 다층세라믹 부품.

(4) 상기 유전체 세라믹 재료가, MgO-SiO₂계, CaO-MgO-TiO₂계, BaO-TiO₂-SnO₂계, BaO-MgO-CoO-Nb₂O₅계, BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계, BaO-MgO-Ta₂O₅계, ZrO₂-SnO₂-TiO₂계, PbO-CaO-ZrO₂계, SrO-ZrO₂-TiO₂계, BaO-Sm₂O₅-TiO₂계, PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계 및 Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계중 어느하나인 상기 (1)∼(3)의 어느하나인 다층 세라믹부품.

(5) 상기 내부도체를 구성하는 금속은 은 또는 동의 함유량이 90wt% 이상인 것인 상기 (1)∼(4)이 어느하나의 다층 세라믹부품.

(6) 상기 내부도체를 구성하는 금속이 은이고, 1 × 10^-1atm 이하인 산소분압하에서 소성하여 얻어진 상기 (1)∼(5)의 어느하나의 다층 세라믹부품.

(7) 최외층에 유전체 세라믹층을 가지고 있고, 상기 내부 도체층의 상기 최외층쪽 표면으로 부터 상기 최외층 표면까지의 거리가 500㎛ 이하인 상기 (6)의 다층 세라믹부품.

(8) 상기 유전체 세라믹 재료가, CaO-MgO-TiO₂계, BaO-TiO₂-SnO₂계, BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계, BaO-MgO-Ta₂O₅계, ZrO₂-SnO₂-TiO₂계, SrO-ZrO₂-TiO₂계, BaO-Sm₂O₅-TiO₂계, PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계 및 Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계중 어느하나이며, 1 × 10^-4atm을 초과하고 1 × 10^-1atm 이하인 산소 분압하에서 소성하여 얻어진 상기 (6) 또는 (7)의 다층 세라믹부품.

(9) 상기 내부도체를 구성하는 금속이 동이고, 1 × 10^-6atm 이하인 산소분압하에서 소성하여 얻어진 상기 (1)∼(5)의 어느하나의 다층 세라믹부품.

(10) 유전체 세라믹 재료가 MgO-SiO₂계, BaO-MgO-CoO-Nb₂O₅계 및 PbO-CaO-ZrO₂계중 어느하나인 상기 (9)의 다층 세라믹부품.

[구체적 구성]

이하, 본 발명의 구체적 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 다층 세라믹 부품은, 유전체 세라믹 재료의 그린시이트상에 내부도체패턴을 형성한후, 이 그린시이트를 적층하여 열프레스로 압착하고, 그후 소성하여 제조된다. 이와같은 소위 그린시이트법외, 유전체의 페이스트와 내부 도체의 페이스트를 교대로 적층하는 소위 인쇄적층법을 사용하여도 무방하다.

이 경우, 본 발명에서는 승온속도 200℃/ 시간에 있어서의 열수축 곡선으로 구한 소결종료온도가 내부도체의 융점이상 비점이하의 온도인 유전체 세라믹 재료를 사용하고, 내부도체의 융점이상의 온도로 소성하고 있다.

즉, 본 발명에 사용하는 유전체 세라믹재료는, 소위 고온소성용의 것이며, 소성에 수반하여 내부도체가 용융하는 동시에 세라믹 재료가 소결체를 형성하는 것에 본 발명의 특징이 있다. 따라서 본 발명에서는 내부도체의 융점이상의 온도로서 또한 세라믹 재료의 소결종료온도이상의 온도로 소성한다.

본 발명에서 말하는 「소결종료온도」란, 논리적으로 세라믹 재료가 소결체를 형성하는 온도를 가리키며, 후술하는 바와같이 열수축 곡선에서 구할수 있는 것이다(후기의 제1도 참조).

본 발명에 있어서의 소결종료온도는 상기와 같이 내부 도체의 융점이상의 온도이며, 바람직하게는 내부도체의 융점 + 50℃이상, 더욱 바람직하게는 내부도체의 융점 + 100℃이상, 특히 바람직하게는 내부도체의 융점 + 150℃이상의 온도이다.

또 후술하는 열수축곡선에서 구해지는 소결개시온도(제1도: C 점)와 소결종료온도 T_2O(제1도: F 점) 사이에 있어서, C 점에서 80%의 곳에 상당하는 온도 T_2O′(제1도: G 점)이 내부도체의 융점이상의 온도가 바람직하며, 더욱이 내부도체의 융점 + 20℃이상의 온도가 바람직하고, 특히 내부도체의 융점 + 50℃이상의 온도일것이 바람직하다.

또, 지나치게 증기압이 높아질 정도의 고온으로되면, 내부도체가 증발되므로 소결 종료온도의 상한은 상기와 같이 내부도체의 비점이하로 한다. 통상, 소결종료온도는 960∼1900℃, 바람직하게는 1100∼1700℃정도이다. 또한 상기에 있어서의 내부도체의 융점, 비점은 내부도체금속(합금도 포함)의 융점, 비점이며, 통상 벌크상태로 구해졌던 것이다.

또, 실제의 소결온도는 소결종료온도이상의 온도로 한다. 단, 이 관계는 실제의 소성온도에 도달하기까지의 승온속도와 같은 조건으로한 열수축 곡선에서 구한 소결종료온도와의 사이에서 성립되는 것이다. 또, 상기의 200℃/ 시간의 승온속도는 통상의 소성시에 적용되는 것이다. 같은 승온속도로한 경우에 있어서, 실제의 소성온도 T₂는, 소결종료온도 T_2O과 동일하거나, 이것보다 70℃정도 높은 온도까지의 범위의 온도로 된다. 따라서 T₂, T_2O및 내부도체의 융점 mp는, mpT_2O T₂의 관계에 있는 것이 바람직하다.

이와같이 본 발명의 다층 세라믹 부품은 유전체 세라믹재료로서 내부도체의 융점이상의 온도로 소결하는 것을 사용하고, 유전체 세라믹 재료의 소결종료온도 이상의 온도로 소성하고 있으므로, 내부 도체에서 소성시에 발생하는 가스를 유전체 세라믹 재료층 밖으로 배출할수 있다.

따라서, 표면에 요철이 없고, 표면상태가 양호한 내부도체를 형성할수 있다. 이 때문에 공진기로서의 Q치등의 특성이 높아진다. 또한, 이때 발생하는 가스는 소성시에 발생하는 것으로 예컨대 바인더나 용제등의 비히클에 유래하여 발생하는 탄산가스나 수분등의 가스이다.

또, 종래 유전체 세라믹 재료층과 내부도체를 적층하여 동시 소성하는 방법을 채용하는 경우, 내부도체의 용융을 방지하기 위하여, 내부도체의 융점보다 높은 온도로 소성하는 세라믹 재료는 사용할수 없다고 되어있고, 유전율 및 Q·f 치에 우수한 재료라고 할지라도 소성온도가 높기때문에 사용할수 없는 것으로 되어 있었다(일본국 특개평 3-290358호등).

그러나, 본 발명에서는 내부도체를 용융상태로 함으로써, 내부도체의 구조를 치밀화하고 도체의 접촉상태를 개선하여 선로의 손실을 경감시켜, 공진기로서의 Q 치를 향상시키는 효과를 얻고 있다. 이 때문에 소결온도가 높고, 또한 유전율 및 Q·f 치가 우수한 세라믹 재료를 사용할수 있고, 세라믹재료 자체의 고특성을 살릴수 있으며 공진기로서의 Q 치를 높게할 수 있다.

또한, 상기 소결종료온도가 내부도체의 융점미만의 온도로되면 내부도체의 표면성이 우량화되는 효과를 얻을수 없게되며, 한편 내부도체의 비점을 넘는 온도로 되면 내부도체가 소실되고 만다.

또, 소성온도가 내부도체의 융점미만의 온도로되면, 세라믹 재료가 미소결 그대로이며, 또한 내부도체 용융에 의한 효과를 얻을수 없다.

상기의 「소결종료온도」는 제1도에 도시한 바와같은 열수축 곡선으로 부터 구해지는 것이다. 제1도에 도시한 바와같이, 온도의 상승에 따라, 세라믹 재료는 어떤 경향을 가지고 열팽창하나 어떤 온도로 되면 그 경향에서 어긋나기 시작한다. 열수축 곡선에 있어서의 그 점을 A로 한다. A 점을 지나 세라믹 재료는 수축하기 시작하여 일정한 비율로 수축을 시작한다.

일정 비율로 수축하는 영역의 최저온측의 점을 B로 한다. 또, 일정비율로 수축하는 영역의 최고온측의 점을 D로 한다. 다시, 수축이 종료하여 체적변화가 거의 없다고 생각되는 영역중 최저온측의 점을 E로 한다.

그리고, 점 A에 있어서의 접선 I와 점 B에 있어서의 접선 II와의 교차점 C를 소결개시온도, 점 D에 있어서의 접선 III과 점 E에 있어서의 접선 IV와의 교차점 F를 소결종료온도 T_2O으로 정의한다.

본 발명의 다층 세라믹 부품에 사용하는 유전체 세라믹 재료로서는 소결종료온도가 상기한 조건을 충족시키는 것이면, 본래 어떠한것이든지 상관없으며, 특별히 한정하지 않는다. 그러나, 가령 200 MHz∼10GHz 정도의 주파수를 취급하는 고주파용 공진기등의 유전체층으로서 사용할 경우, 소성하여 얻어지는 유전체 세라믹 재료로 질화물이나 탄화규소계의 세라믹등을 사용한 예는 없다.

또, 질화물이나 탄화규소계의 세라믹에서는 그들의 재료와 내부도체로서 사용하는 은이나 동 혹은 그들을 포함하는 합금등의 용융금속과의 젖음성이 나쁘다. 소형화, 박층화하는 경향에 있는 다층 세라믹 부품에서는 그 내부 도체층도 두께를 얇게, 또한 폭도 좁게할 필요성이 높아지고 있다.

이와같은 다층 세라믹 부품의 소성에 있어서, 젖음성이 나쁜 세라믹 재료를 사용한 유전체 세라믹층에서는 내부도체층의 단선등의 결함의 발생율이 높게되기 쉽다. 그 때문에 유전체 세라믹 재료로서는 젖음성이 보다 높고 내부도체층의 단선등의 결함의 발생율이 낮은, 소성에 의해 산화물 또는 산화물의 혼합물로 되는 것이 바람직하다.

예컨대 후술하는 재료계를 사용하여 소성하여 얻어진 복합산화물이나, 일부에 루틸 구조등을 가지는 산화물의 혼합물등이다. 본 발명은 이와같은 유전체 세라믹 재료를 소성하여 얻어진 산화물이나 산화물의 혼합물의 유전체 세라믹층을 가지는 다층 세라믹 부품이다.

본 발명에 사용하는 유전체 세라믹 재료의 구체예로 MgO-SiO₂계, CaO-MgO-TiO₂계, BaO-TiO₂-SnO₂계, BaO-MgO-CoO-Nb₂O₅계, BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계 등을 들수 있다. MgO-SiO₂계로서는, 2MgO·SiO₂30∼95몰% CaTiO₃50몰% 이하, SrTiO₃60몰% 이하로, 이들 각 산화물의 합계 100몰%에 대하여, MgO를 0.1∼10wt%, La₂O₃을 0.1∼10wt% 첨가한것(일본국 특개소 47-21698호 참조); CaO-MgO-TiO₂계로서는 MgTiO₃70∼100몰%, TiO₂0∼30몰%로, 이들 각 산화물의 합계 100몰%에 대하여, CaTiO₃를 1∼9wt% 첨가한것(일본국 특개소 52-118599호); BaO-TiO₂-SnO₂계로서는 BaO · x {(1 - y) TiO₂·ySnO₂} [ x = 4∼4.5 y = 0∼0.10]의 조성을 가지는것(일본국 특공평 4-32483호 참조); BaO-MgO-CoO-Nb₂O₃계로서는, BaO 56.0∼63.0wt%, CoO 0.1∼11.7wt%, MgO 0.1∼6.5wt%, Nb₂O₅31.0∼34.7wt%의 것(일본국 특개소 61-72676호 참조); BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계 로서는 BaO 9∼18몰%, TiO₂65∼73몰%, Nb₂O₃14∼19몰% 로 이들 각 산화물의 합계 100몰%에 대하여, Bi₂O₃를 3.0∼11.0wt%, Aℓ₂O₃를 0.1∼2.0wt%, MnO를 0.1∼1.0wt% 첨가한것(본 출원인에 의한 특원평 3-327352 호) 이다.

이외에, BaO-MgO-Ta₂O₅계, ZrO₂-SnO₂-TiO₂계, PbO-CaO-ZrO₂계, SrO-ZrO₂-TiO₂계, BaO-Sm₂O₅-TiO₂계, PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계 및 Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계 등도 사용할수 있다.

BaO-MgO-Ta₂O₅계로서는 예컨대 Ba_y(Mg₁- x Ta_x)O₃, 단, 0.28x0.39, 0.98y1.00 조성식으로 표시되는 것이다. ZrO₂-SnO₂-TiO₂계로서는 예컨대 (Zr₁- x Sn_x) TiO₄단, 0.1x0.3 의 조성식으로 표시되는 것이다.

PbO-CaO-ZrO₂계로서는, 예컨대(Pb₁- x Ca_x) ZrO₃, 단 0.35x0.5의 조성식으로 표시되는 것이다.

SrO-ZrO₂-TiO₂계로서는, 예컨대 Sr_y(Zr₁- x Ti_x) O₃, 단, 0x0.1, 0.98y1.01의 조성식으로 표시되는 것이다.

BaO-Sm₂O₅-TiO₂계로서는 xBaO-ySm₂O₅-zTiO₂로서, 0.1x0.2, 0.1y0.2, 0.6z0.75의 것이다.

PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계로서는, xBaO-yNd₂O₃-zTiO₂로서, 0.02x0.25, 0.05y0.41, 0.50z0.82로 이들 각 성분의 합계에 대하여 다시 PbO를 17wt% 이하 함유하는 것이다.

Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계로서는, 예컨대(Li_xNa_ySm_z)TiO₃, 단 x + y + z = 1로서, 0.25x0.35, 0.15y0.25, 0.4z0.6의 조성식으로 표시되는 것이다.

또, 상기의 기본조성에 대하여, 다시 필요에 따라, MnO, CuO, ZnO, SnO₂, PbO, NiO, WO₃, SiO₂, B₂O₅및 Nb₂O₅등이 첨가되어 있어도 무방하다.

또, 상기의 유전체 세라믹 재료는, 20℃에 있어서의 비유전율(ε)이 6.5∼120, 특히 20∼120, 유전손실(Q. f 치) 이 3500∼225000, 공진주파수온도계수(τf)가 -4.5∼+8.5 ppm/℃의 마이크로파 유전특성을 가진다. 또한, τf는 -40℃의 공진주파수와 80℃의 공진주파수를 연결한 직선의 경사로서 구한 것이다.

본 발명에 있어서, 내부도체 페이스트의 패턴을 형성하는 절연성의 유전체 세라믹 재료층에는, 상기의 산화물 골재를 주성분으로하는 세라믹 재료를 사용하나, 이외에 적절하게 유리를 첨가한 것이라도 무방하다.

첨가유리는 산화물 골재의 구성에 따라 상이하나, 가령 BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계의 것으로는 PbO를 20∼86.5wt%, 바람직하게는 30∼84wt%, B₂O₃를 8.5∼21wt%, 바람직하게는 9∼19wt%, ZnO를 5∼50wt%, 바람직하게는 7∼43wt%을 함유하는 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

이와같은 유리에 있어서, 다시 Aℓ₂O₃및/ 또는 SiO₂를 함유하여도 무방하고, 이들의 것을 함유할때의 함유량은 Aℓ₂O₃가 20wt% 이하, 바람직하게는 0.1∼5wt%, SiO₂가 9wt% 이하, 바람직하게는 2∼7wt% 로 하는것이 무방하다.

이와같은 유전체의 세라믹 재료는 소결전에 비히클을 가하여 슬러리로 된다. 비히클로서는 에틸셀룰로스, 폴리비닐부티랄, 메타크릴수지, 부틸메타아크릴레이트등의 바인더, 테르피네올, 부틸칼피롤, 부틸칼피톨아세테이트, 아세테이트, 톨루엔, 알코올, 크실렌 등의 용제, 그외 각종 분산제, 활성제, 가소제등을 들수있으며, 이들중 임의의 것이 목적에 따라 적절히 선택된다. 비히클의 첨가량은 산화물 골재와 유리의 합계량 100중량부에 대하여, 65∼85wt% 정도로 하는 것이 바람직하다.

내부도체로서는 특별히 제한은 없으나, 내부도체층의 직류에서의 도전율이 1 × 10⁵Ω^-1cm^-1이상의 도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또 도전율의 상한에는 특별한 제한은 없으나, 통상 6.2 × 10⁵Ω^-1cm^-1정도이다.

구체적으로는, 은(6.17×10⁵Ω^-1cm^-1), 동(5.81×10⁵Ω^-1cm^-1)을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직 형태에서는 융점이 960℃부근의 은 또는 융점 1060℃ 부근의 동을 사용한다. 이때, 은 혹은 동의 함유량이 90wt% 이상의 것, 특히 순도 99wt% 이상, 더욱 99.9wt% 이상의 순은 또는 순동을 사용하는 것이 바람직하다.

이와같이, 특히 순은 내지 순동을 사용함으로써 도전율의 역수인 비저항과 손실을 극히 작게할수 있고, 공진기의 Q치를 향상시킬수 있다.

따라서, 은의 경우는 그 융점인 900℃이상의 온도로서 또한 세라믹 재료와 소결종료온도이상의 온도로 소성하는 것이 바람직하며, 통상 1150 ∼ 1750℃, 더욱 1200 ∼ 1700℃의 온도로 하는 것이 바람직하다.

또, 동의 경우는, 그 융점인 1060℃이상의 온도로서, 또한 세라믹 재료의 소결종료온도 이상의 온도로 소성하는 것이 바람직하며, 은의 경우와 동일하게 통상 1150 ∼ 1750℃, 다시 1200 ∼ 1700℃의 온도로 하는 것이 바람직하다.

이와같은 소성온도로 그린시이트등의 세라믹 재료층과 동시 소성함으로써 본 발명의 실효가 나타난다. 이것은 소성온도가 융점미만으로되어 너무 낮아지면 본 발명의 실효가 나타나지 않으나, 너무 높아지면 내부도체가 증발에 의해 소실한다. 소성은 은의 경우에는 통상, 공기중에서 상기 온도로 1분∼1시간정도, 보다 바람직하게는 5∼20분 정도 행하는 것이 바람직하다.

또, 동의 경우에는 통상, 산소분압을 10^-6atm이하로 제어하여 행한다. 또한 소성은 복수회 행하여도 무방하며, 그때 적어도 1회는 상기 조건을 충족시키는 융점이상의 소성으로 한다.

내부 도체 패턴의 형성방법으로서는, 소정형상의 은박등을 유전체 그린 시이트에 끼우거나, 혹은 도체페이스트의 인쇄 또는 전사를 행하는 등의 방법을 들수 있으나 특히 인쇄법이 바람직하다.

도체 페이스트로 패턴을 형성하는 경우, 사용하는 은분, 동분등의 도체분의 평균 입경(이방성이 있을때는 장축경)은, 0.5 ∼ 20㎛ 정도, 보다 바람직하게는 1∼5㎛으로 하는 것이 바람직하다. 입경이 너무 작으면, 분산성이 나빠지며 도체 페이스트중의 도체분의 함유량을 많게 할수가 없고, 또 함유량을 많게하면 점도가 높아지기 때문에 치밀한 패턴을 형성할수 없게 된다.

한편, 입경이 너무 커지면 스크린인쇄, 전사법등에 의한 패턴의 형성이 곤란해진다. 또, 은분의 형상등에는 특별한 제한은 없으나, 일반적으로 구형상으로 하고, 그 일부 또는 전부를 비늘조각형상의 것으로 해도 무방하다.

내부도체 페이스트중의 도체분의 함유량은, 60∼95wt%, 특히 70∼90wt% 로 하는 것이 바람직하다. 함유량이 적으면, 비저항이 감소하고, Q치가 저하하고 소성후의 패턴의 일부가 단선되거나, 비저항이나 Q치가 불균형하게 된다. 또 너무 크면 페이스트의 점도가 증대하여 패턴형성이 곤란해진다.

또, 내부도체의 페이스트에는 유리프릿을 첨가해도 무방하며, 특히 도체분 융점부근에 연화점을 갖는 유리프릿을 첨가하는 것이 바람직하다. 이와같은 유리프릿을 첨가함으로써, 용융후의 그물코 구조의 발생이 감소하여 Q치의 불균형을 억제할수 있다.

특히, 유리프릿의 첨가는 평균입경이 작은 미분말의 도체 재료를 사용했을때에 내부 도체 재료의 확산을 방지하는 입장에서 유효하며, 비교적 큰 직경의 도체 재료에서는 확산은 그다지 문제로는 되지 않고, 이 경우는 유리프릿의 첨가는 하지않는 편이 바람직하다. 유리프릿을 첨가하지 않는 쪽이 전송선로의 손실을 더욱 경감시킬 수 있다.

내부 도체 페이스트중의 유리프릿을 첨가하는 경우, 그 함유량은 10wt% 이하, 특히 1∼10wt%, 또한 3∼8wt% 가 바람직하다. 유리프릿은, 도체분에 대하여 10wt% 이하, 특히 2∼10wt%, 특히 4∼6wt%, 체적비로는 30체적% 이하, 특히 2∼30체적%, 더욱 5∼10체적% 포함되는 것이 바람직하다.

내부 도체 페이스트에는 은분등의 도체분과 유리프릿외에 비히클이 포함된다. 비히클로서는 에틸셀룰로스, 폴리비닐부티랄, 메탈크릴수지, 부틸메타아크릴레이트등의 바인더, 테르피네올, 부틸칼비톨, 부틸칼비톨아세테이트, 톨루엔, 알코올, 크실렌등의 용제, 그외 각종 분산제, 활성제, 가소제등을 들수 있으며, 이들중 임의의 것이 목적에 따라 적절하게 선택된다. 비히클의 첨가량은 페이스트중, 10∼20wt% 정도로 하는 것이 바람직하다.

내부도체 페이스트의 성막 방법은 공지의 스크린인쇄법, 전사법등에 의하면 된다.

또 본 발명은 내부 도체를 융점이 상이한 적어도 2종의 재료로 형성하고, 내부도체중 저융점 내부도체의 융점이상으로 더구나 고융점 내부도체의 온도로서 또한 세라믹 재료의 소결종료이상의 온도로 소성하여도 무방하다

이 경우의 저융점 내부도체로서는, 상기한 은, 동을 사용하는 것이 바람직하며, 상기와 동일한 효과가 얻어진다.

한편, 고융점 내부도체에 사용되는 도체로서는 저융점 내부 도체에 사용되는 도체보다도 융점이 높은 도체를 사용하면 된다. 단, 저융점 및 고융점의 각각의 내부 도체융점의 중간온도로 소성을 행하므로, 양자의 소성을 양호하게 행하기 위해서는 고융점 내부 도체에 사용되는 도체의 융점은, 저융점 내부도체의 융점에 대하여 30℃이상, 특히 50∼200℃, 또한 50∼100℃높은 것이 바람직하다.

더욱이, 고융점 내부도체로서는 후술하는 바와같이 2종의 금속분, 예컨대 Ag 분말과 Pd 분말을 사용하고, 이것을 소성의 경우에 Ag의 용융을 행함이 없이 합금화시킬수 있으므로 이때에는 그 융점은 합금의 윰점이다.

이와같은 고융점 내부도체에 사용하는 도체로서는 저융점 내부도체의 도체로 은을 사용하는 경우, 30wt% 이하, 특히 5∼10wt%의 Pd를 함유하는 Ag-Pb 합금이 가장 적절하다. 이 경우 합금을 사용하는 대신에 Ag 분과 Pd 분을 혼합하여 사용하여도 된다. 이들을 균일하게 분산시키면, 소성에 있어서는 먼저 Ag와 Pd와의 합금화가 진행되고, Ag는 용융되지 않는다.

이외, 은에 대해서는 100wt% 이하, 특히 50∼60wt%의 Au를 함유하는 Ag-Au 합금: 20wt% 이하, 특히 5∼10wt%의 Pt를 함유하는 Ag-Pt합금, 20wt% 이하, 특히 5∼20wt%의 Pd를 함유하는 Au-Pd 합금; 10wt%이하, 특히 5∼10wt%의 Pt를 함유하는 Au-Pt합금; 금; 동; 25wt% 이하의 Au를 함유하는 Au-Cu 합금; 20wt% 이하의 Cu를 함유하는 Au-Cu 합금; 10wt% 이하, 특히 5wt% 이하의 Pt를 함유하는 Cu-Pt 합금; 25wt% 이하, 특히 10wt% 이하의 Ni를 함유하는 Cu-Hi 합금등도 사용가능하다.

또한, 저융점 내부도체에 동을 사용할때에는, 7∼30wt%, 특히 10∼20wt%의 Pt를 함유하는 Ag-Pt 합금; 2∼20wt%, 특히 2∼10wt% 의 Pd를 함유하는 Au-Pd 합금; 2∼20wt%, 특히 2∼10wt%의 Pt를 함유하는 Au-Pt합금; 30wt%, 특히 15∼20wt% 의 Pt를 함유하는 Cu-Pt 합금; 40wt% 이하, 특히 20∼30wt%의 Ni을 함유하는 Cu-Ni 합금등이 사용가능하다.

또한, 고융점 내부도체로서는 2종 이상을 사용해도 되고, 경우에 따라서는 저융점 내부도체를 2종 이상 사용하여도 무방하다. 또 고융점 내부도체는 그 성분의 일부를 용융하여도 무방하다. 단, 저융점 내부도체는 실질적으로 그 전부를 용융한다.

이상과 같은 내부도체 재료의 융점이상의 온도로 동시 소성할때의 내부도체 재료의 상세에 대해서는 본 출원인에 의한 일본국 특원평 4-134199 호, 동 특원평 4-146478 호에 기재되어 있다.

또 본 발명에서는 사용하는 세라믹 재료 혹은 도체재료에 따라서는 소성분위기의 산소분압을 대기중의 산소분압보다 낮게하여 행하는 경우도 있다. 예컨대 도체재료로서 은을 사용하고, 상기와 같은 유리를 첨가한 세라믹 재료를 사용 하는 경우, 산소분압을 5×10^-2atm 이하로 하는 것이 바람직하다.

이것에 의해 은의 박층화, 나아가서는 소실을 방지할수 있고, 공진기로서의 Q치를 높게할수 있다. 단, 세라믹 재료의 유리성분의 소결을 가능하게 하기 위하여, 산소분압의 하한치는 5×10^-5atm 으로 한다.

또한 내부도체 재료로서 특히 은을 사용하는 경우, 소성시의 산소분압을 1×10^-1atm 이하, 보다 바람직하게는 5×10^-2atm 이하, 특히 1×10^-2atm 이하로 하는것이 바람직한 경우가 있다. 은을 내부도체 재료로서 사용하고, 유전체 세라믹 재료층과 적층하여 소성할 경우, 은은 용융시에 분위기중의 산소를 고용하는 것이 알려져 있다. 이때, 은에 고용(固溶)된 산소는 용융은의 냉각고화시에 산소가스로서 방출된다.

이 방출산소가스는 내부 도체층과 인접하는 유전체 세라믹층과의 사이의 내압을 상승시키는 원인으로 된다.

이때, 인접하는 상기 유전체 세라믹층의 두께가 두꺼운 경우에는 유전체 세라믹층이 갖는 기계적 강도도 비교적 높기 때문에, 실질적으로 문제가 생기는 일은 적으나, 방출산소가스의 발생에 의한 내압의 상승이 원인으로 되어, 내부도체와 유전체 세라믹 재료층과의 사이에 빈틈이 생기거나 하여 공진기의 Q치 저하의 원인으로 되는 경우가 있다.

한편, 소성시에 적층방향의 최외층에 유전체 세라믹층을 가지며, 내부도체층의 상기 최외층측의 표면으로부터 상기 최외층 표면까지의 거리(제4도에 예시하는 t 및/또는 t′) 가, 소성후 500㎛ 이하, 다시 300㎛ 이하, 특히 200㎛ 이하인 경우, 상기 방출된 산소가스에 의한 내부 도체층과 인접하는 유전체 세라믹층과의 사이의 내압상승이 원인으로, 인접하는 유전체 세라믹층과의 내부도체층이 박리되는 사고가 발생되기 쉽다.

이 경우, 박리사고가 발생되기 쉬운 부분인 적층방향의 최외층의 유전체 세라믹층은 적층방향 상하 2 개소 있다. 이중 적어도 한쪽의 내부 도체층의 최외층측의 표면으로부터 최외층 표면까지의 거리가 상기 이하의 경우, 박리에 의한 사고가 발생되기 쉽다. 또한 상기 유전체 세라믹층의 두께는 통상 40㎛ 이상으로 사용된다.

이와같은 경우, 소성시의 산소분압을, 상기 1×10^-1atm 이하, 보다 바람직하게는 5×10^-2atm 이하, 특히 1×10^-2atm 이하로 하는 것이 바람직하다. 즉, 소성시에 적층방향의 최외층에 있는 상기 유전체 세라믹 재료층의 두께가 얇을수록 은도체의 냉각고화시에 방출되는 산소가스에 의한 도체와 유전체 세라믹층의 사이의 내압상승의 영향을 받아서 박리가 발생되기 쉽기 때문에, 유전체 세라믹 재료층의 두께가 얇을수록 소성시의 산소분압을 낮게하는 것이 바람직하다.

단, 소성시의 산소분압을 낮게하는 경우, 상기한 유전체 세라믹 재료중, CaO-MgO-TiO₂계, BaO-TiO₂-SnO₂계, BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계, ZrO₂-SnO₂-TiO₂계, SrO-ZrO₂-TiO₂계, BaO-Sm₂O₅-TiO₂계, PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계, Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계 등은 소성시의 산소분압이, 1×10^-4atm 이하에서는 환원되기 쉽게 된다.

유전체 세라믹 재료가 환원되면, 예컨대 공진기등의 부품을 구성한 경우, 그 Q값이 현저하게 저하하게 된다.

이 때문에 이들 조성의 유전체 세라믹 재료를 사용하여 다시 소성시에 적층방향의 최외층표면과 내부도체층의 최외층측의 표면과의 거리가, 상기 500㎛이하의 구성을 갖는 다층 세라믹 부품은, 1×10^-4atm을 초과하고 1×10^-1atm 이하인 산소분압하에서, 보다 바람직하게는 5×10^-2∼1×10^-3atm, 특히 1×10^-2∼1×10^-3atm인 산소분압하에서 소성하는 것이 바람직하다.

또, 특히 동을 도체재료로 하는 경우, 상기와 같이 통상은 산소분압을 1×10^-6atm 이하로 제어하여 행한다. 산소분압이 너무 높으면 동의 산화에 의해 내부전극이 소실되는 일이 생긴다.

그러나, 상기와 같이 유전체 세라믹 재료에 의해서는 산소분압을 저하시키면 환원되는 재료가 있다. 이 때문에 내부도체에 동을 사용하는 경우는 산소분압을 저하시켜도 환원되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와같은 재료로서는 MgO-SiO₂계, BaO-MgO-CoO-Nb₂O₅계 및 PbO-CaO-ZrO₂계등을 들수 있다.

본 발명의 다층 세라믹 부품은 공진기로서의 Q치가 높은 것이며, 유전체와 두께 3mm의 조건으로 280∼430 정도의 Q치가 얻어진다.

본 발명의 다층세라믹 부품으로서, 예컨대 적층형 필터는 제2도에 도시하는 구성의 것이라도 무방하다.

제2도에 도시하는 필터(1)는 2단필터이며, 유전체 세라믹 재료의 소체(11)에 내부도체(21,22및 23)가 도시와 같이 사이에 끼워진 것이다.

또, 제3도에 도시한 구성의 것이라도 무방하며, 필터(2)는 유전체 세라믹 재료의 소체(11)에, 내부도체(25및 26)이 도시와 같이 병렬로 사이에 끼워진 것이다.

또한, 제2도, 제3도의 어느쪽의 필터에 있어서도 외표면은 금속과 절연재로 피복되어 있다.

그리고 또한, 제4도에 도시하는 구성의 것이라도 무방하다. 제4도에서는 적층방향의 최외층에 유전체 세라믹층을 가지며, 내부도체층(27 및 29)이 상기 적층방향의 최외층 표면으로 부터 500㎛ 이하의 거리로 배치되어 있다.

이와같이 최외층의 유전체 세라믹층의 두께 t나 t′의 적어도 한쪽이, 소성후 500㎛ 이하로, 다시 내부도체층(27 및 29)에 은을 사용하는 경우, 상기와 같이 최외층의 유전체 세라믹층이 내부도체층(27및 29)과 박리되기 쉽게 된다. 또한, 제4도에 도시하는 필테에서는 내부도체층(27, 29)이 시일드층으로서 기능하므로 통상 외표면에 외부전극은 설치하지 않는다.

이와같은 적층형 필터는 유전체 세라믹 재료의 가소분을 사용하여 닥터 브레이드법 등에 의해 그린시이트를 성형하고, 그것에 소정의 패턴으로 내부도체재료의 페이스트를 스크린 인쇄법등에 의해 인쇄하고, 인쇄된 시이트를 적층하여 열프레스에 의해 열압착하며, 탈 바인더후, 내부도체의 융점이상의 온도로서 또한 세라믹 재료의 소결 종료 온도이상의 온도로 소성하여 얻을수 있다. 그후 필요에 따라 외부 전극용 페이스트를 인쇄하여 외부전극을 소부(燒付) 하든가 하면 된다. 이외 인쇄적층법에 의해서도 무방하다.

이와같이하여 얻어지는 적층형 필터는 유전체 전체의 두께가 0.5∼4mm 정도이다. 또 내부도체의 두께는 20∼100㎛ 정도, 폭은 0.5∼2mm 정도이다. 이때, 두께 50㎛ 이하, 다시 40㎛ 이하일때에 본 발명의 효과는 배가한다.

또 유전체 세라믹층의 두께는 40∼150㎛ 정도이다. 또한 본 발명의 다층세라믹 부품은 통상 200MHz 이상, 특히 800MHz∼10GHz 정도의 주파수 대역에서 사용된다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

표 1에 표시하는 각각의 조성으로 가소(燒), 분쇄, 슬러리 조제후, 닥터 블레이드법에 의해 150∼200㎛의 그린 시이트를 성형하고, 그것에 Ag 도체 페이스트를 스크린 인쇄하여, 인쇄된 시이트를 적층 열압착하고, 탈바인더후, 표 1에 표시하는 조건으로 소성하며, 이 소성물에 외부전극용 페이스트를 인쇄후, 외부전극을 은 소부하고, 제2도에 있어서 공진기를 1단으로한 1/4 λ 공진기(샘플 A∼I)를 각각 제작하였다(표 1). 이때의 적층수를 20 층으로 하였다.

1/4 λ 공진기에 있어서는 내부도체의 두께가 60㎛, 폭이 2mm이었다.

또, 유전체의 두께는 표 1에 표시한 바와같이 3.0 mm로 하였다.

전체의 치수는 1/4 λ(유전체중에 있어서의 파장 λ의 1/4) × 5mm × 3.0mm로 하였다.

또한, 상기에 있어서 사용한 Ag 도체 페이스트는 이하에 도시하는 조성의 것을 3개롤에 의해 혼합 분산하여 얻은 것이다.

또한, 표 1에는 Ag의 융점 및 도전율을 표시한다.

은분(평균입경 3㎛: 순도 99.9%이상) 90wt%

아크릴수지(바인더) 2.5wt%

타피네올(용제) 7.5wt%

또한, 상기와 같이 제작한 1/4 λ공진기의 필터 특성은 YHP 8510 네트워크 분석기로 평가하고, 공진기로서의 Q치를 구하였다. 결과를 표 1에 표시한다.

또한, 상기에 있어서의 유전체 세라믹 재료의 그린시이트의 제작은 일본국 특개소 47-21698호, 동 특개소 52-118599호, 동 특개소 61-72676 호, 동 특공평 4-32483호, 본 출원인에 의한 특원평 3-327352호의 방법등에 준하여 행하였다. 그때의 가소조건은 표 2에 표시한 바와같이 하였다.

또, 상기에 있어서, 그린 시이트를 제작하는 대신에 원주형상으로 성형하고, 표 2에 표시한 소성조건으로서 소성하여 샘플을 얻었다(샘플 No. 1∼8). 이들의 샘플을 10mmØ×5mm로 가공한후 유전체 공진법으로 유전율(ε), Q·f 치를 구하였다. 또 -40℃의 공진주파수와 80℃의 공진주파수를 연결한 직선의 경사를 구하고, 공진주파수 온도계수(τf)를 산출하였다. 결과를 표 2에 표시하였다.

다시, 각 재료에 대하여, 200℃/시간의 승온속도에 있어서의 열수축 곡선으로부터 소결종료온도(℃) 및 소결개시온도(℃)를 구하여 표 3에 표시하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

표 1의 결과에서 명백한 바와같이, 본 발명의 1/4 λ 공진기는 높은 Q치를 나타내고 있다. 종래, 유전체 세라믹 재료와 도체재료를 동시 소성하여 적층 필터를 제작할 경우, 내부도체재료를 용융하지 않는 온도로 소성할 필요가 있고, 상기에서 사용하고 있는 것과 같은 고온 소성용의 것은 사용할수가 없는 것으로 되어 있었으나(일본국 특개평 3-290358 호등), 이것을 번복시키는 사실이 명백해졌다.

실제, 예컨대, 일본국 특개평 3-295856호 실시예 6에 개시된 저온 소성용의 세라믹 재료(200℃/ 시간의 승온속도에 있어서의 소결종료온도는 925℃이하로 추정된다)를 사용외의 동일하게 하여, 상기와 동일하게 1/4 λ 공진기를 제작하여 Q치를 구한바, 본 발명의 것보다 분명히 낮은 Q치를 나타내는 것을 알수 있었다.

[실시예 2]

표 1에 표시하는 샘플 E,H 및 I의 조성을 사용하여, 제4도의 구성을 갖는 공진기를 실시예 1과 동일하게 하여 소성하였다. 단 소성분위기는 산소분압을 표 4에 표시하는 각각의 조건으로 하고, 제4도에 도시하는 표층의 유전체 세라믹 재료층의 두께(t, t′)는 소성후 200㎛ 으로 되도록하여 샘플 No. 21∼24, 31∼34 및 41∼46을 제작하였다.

또한, 샘플 E의 조성을 사용하여 소성분위기는 산소분압을 표 4에 표시하는 조건으로 하고, 제4도에 도시하는 적층방향 표층의 유전체 세라믹 재료층의 두께(t, t′)를 소성후 400㎛ 로 되도록하여 샘플 No. 25 및 26을 제작하였다.

얻어진 각각의 소성물의 적층방향 표층의 유전체 세라믹 재료층의 박리형상을 평가하고, 결과를 표 4에 표시하였다.

다음으로 박리가 인정되지 않았던 샘플에 대하여 1/4 λ 공진기를 제작하였다. 이때의 적층수는 내부도체 27 와 29 와의 사이에서 20 층으로 하였다. 1/4 λ 공진기에 있어서는 내부도체(28)의 두께가 60㎛, 폭이 2mm였었다. 또, 공진기 부분의 유전체의 두께는 표 1에 표시한 바와같이 3.0mm 로 하였다. 공진기 부분의 전체의 치수는 1/4 λ(유전체중에 있어서의 파장 λ의 1/4) × 5mm × 3.0mm 로 하였다.

얻어진 각각의 공진기의 필터특성을 실시예 1과 동일하게 하여 측정하고, 결과를 표 4에 표시하였다. 또 박리가 인정된 대기중 소성샘플(No. 21, 25, 31 및 41) 공진기의 Q치의 데이타는, 표 1의 동일 유전체 세라믹 재료의 것을 표 4에 기입하였다.

[표 4]

표 4의 결과로 명백한 바와같이, 소성분위기의 산소분압이 본 발명의 범위에서는 박리의 발생이 없고, 소성분위기의 산소분압을 대기중으로 하면 박리가 발생하고 있다. 또 소성분위기의 산소분압이 1×10^-4로 되면 유전체 세라믹 재료로서 샘플 E 및 H를 사용한 예에서는 공진기의 특성이 저하하고 있다.

한편 유전체 세라믹 재료로서 샘플 I을 사용한 예에서는 소성분위기의 산소분압이 1×10^-6였었어도 공진기의 특성의 저하는 인정되지 않는다.

또한, 상기의 본 발명에 있어서의 유전체 세라믹 재료의 소결종료온도 T_2O은 어느것이나, Ag의 융점 + 150℃이상의 온도이며, 또 열수축곡선에서 구한 소결개시온도(제1도: C 점)와 소결종료온도 T_2O(제1도: F 점) 과의 거리에 있어서 C점으로부터 80%의 곳에 상당하는 온도T_2O′(제1도: G 점)는 Ag의 융점 + 50℃이상의 온도인 것이 확인되었다.

[실시예 3]

유전체 세라믹 재료로서, 표 1에 표시하는 샘플 A, D 및 E를 사용하여, 각각의 조성으로 실시예 1과 동일하게하여 그린시이트를 성형하고, 그것에 실시예 1과 같은 Ag 도체 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄법에 의해 직선 패턴을 인쇄하였다. 인쇄된 시이트상에 다시 각각 동일한 유전체 세라믹 재료의 그린시이트를 적층 열압착하여 탈바인더후, 소성분위기중의 산소분압을 1×10^-2로 하고, 그 외는 표 1에 표시하는 각각의 유전체 세라믹 재료의 소성조건에 의해 소성하여, 소성체를 얻었다.

소성체의 사이즈는 세로 56mm, 가로 65mm, 두께 400㎛ 으로 하였다. Ag 도체는 소성체 세로방향으로 1소성체당 24 개를 대략 등간격으로 배치하고, 도체의 각 직선 패턴은 소성후의 사이즈로 길이 약 46mm, 폭 약 1mm, 두께 약 40㎛으로 되도록 인쇄하였다. 또한 도체의 인쇄장소는 적층후 외부에 노출되지 않는 위치로 하였다.

얻어진 각각의 소성체(유전체 세라믹 재료 1조성 당 10개 제작하였다)를 투명 유리판상에 두고, 유리판 하부로부터 가시광원을 조사하여 투과광을 목시에 의한 관찰과, 통상법에 의한 투과 X 선상의 관찰을 행하여 Ag 도체의 단선부분의 유무를 조사하였다. 그 결과, 단선부분은 각각의 유전체 세라믹 재료의 시료에 대하여 1소성체당 5∼10개소였었다.

[비교예 1]

유전체 세라믹 재료로서, 평균입경 약 1㎛ 의 질화알루미늄 분말을 사용하고, 다시 소결조제로서 CaO 환산으로 0.5wt% 로 되는 양의 탄간칼슘을 가하여 바인더등과 함께 슬러리로서 그린 시이트를 작성하였다. Ag 도체 페이스트를 사용하여 실시예 3과 동일한 패턴을 동일하게 인쇄하고, 다시 동일 그린시이트를 적층열 압착하여 탈바인더를 질소가스분위기중에서 온도 1600℃, 10분 소성하여 소성체를 얻었다. 또한, 소성체나 도체의 사이즈, 도체의 패턴이나 인쇄위치등은 실시예 3과 같게하였다.

얻어진 10개의 소성체에 대하여, 실시예 3과 동일하게하여 Ag 도체의 단선부분의 유무를 조사하였다. 그 결과, 단선부분은 1소성체당 40∼50개소이며, 다시 단선까지 이르지 않으나, 도체의 폭이 협착한 부분이 다수 인정되었다.

실시예 3 및 비교예 1에서 명백한 바와같이 산화물 또는 산화물의 혼합물을 유전체 세라믹 재료로서 사용한 경우, 용융 금속과의 젖음성이 나쁜 질화 알루미늄을 사용한 경우와 비교하여 도체의 단선사고 발생율이 크게 저하한다.

[실시예 4]

내부도체로서 동을 사용하고, 유전체 세라믹 재료로서 표 1의 샘플 A,C 및 I 의 조성을 사용하여 소성분위기로서 산소분압을 1×10^-6으로한 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 공진기를 작성하였다.

또한, 사용한 Cu 도체 페이스트는 이하에 예시한 조성의 것을 3개롤에 의해 혼합 분산하여 얻은 것이다.

은분(평균입경 5㎛; 순도 99.9% 이상) 90wt%

아크릴수지(바인더) 2.5wt%

타피네올(용제) 7.5wt%

얻어진 각각의 공진기는 양호한 공진기 특성(Q치)을 나타내었다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 내부도체를 치밀화하고, 더구나 표면성을 양호하게 할수있고, 또한 유전율 및 유전손실(Q·f)등에 우수한 유전체 세라믹 재료를 사용할수 있고, 이 결과 Q 치등의 특성의 향상을 도모할수 있다. 또한, 소성시에 내부도체층과 유전체 세라믹 층과의 박리에 의한 불량품의 발생이나, 내부도체층의 단선등의 발생을 감소시킬수 있다.

Claims

내부도체층과 복수의 유전체 세라믹층과를 가지는 다층세라믹 부품으로서, 승온속도 200℃/ 시간에 있어서의 열수축 곡선으로부터 구한 소결종료온도가 내부도체의 융점이상 비점이하의 온도인 산화물의 유전체 세라믹 재료의 유전체 세라믹 재료층을 준비하고, 이 유전체 세라믹 재료층상에 내부도체의 패턴을 형성하고, 다시 이것을 상기 유전체 세라믹 재료층과 적층하고, 상기 내부도체의 융점이상의 온도에서 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제1항에 있어서, 상기 소성온도가 상기 소결종료온도 이상의 온도인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제1항에 있어서, 상기 유전체 세라믹 재료의 온도 20℃에 있어서의 비유전율(ε)이, 6.5∼120인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제1항에 있어서, 상기 유전체 세라믹 재료가 MgO-SiO₂계, CaO-MgO-TiO₂계, BaO-TiO₂-SnO₂계, BaO-MgO-CoO-Nb₂O₅계, BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계, BaO-MgO-Ta₂O₅계, ZrO₂-SnO₂-TiO₂계, PbO-CaO-ZrO₂계, SrO-ZrO₂-TiO₂계, BaO-Sm₂O₅-TiO₂계, PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계 및 Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계중 어느하나인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹부품.
제1항에 있어서, 상기 내부도체를 구성하는 금속은 은 또는 동의 함유량이 90wt% 이상인 것인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제1항에 있어서, 상기 내부도체를 구성하는 금속이 은이고, 1 × 10^-1atm 이하인 산소분압하에서 소성하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제6항에 있어서, 최외층에 유전체 세라믹 층을 가지고 있고, 상기 내부 도체층의 상기 최외층 표면으로부터 상기 최외층 표면까지의 거리가 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제7항에 있어서, 상기 유전체 세라믹 재료가 CaO-MgO-TiO₂계, BaO-TiO₂-SnO₂계, BaO-Nd₂O₃-TiO₂-Bi₂O₃-Aℓ₂O₃-MnO계, BaO-MgO-Ta₂O₅계, ZrO₂-SnO₂-TiO₂계, SrO-ZrO₂-TiO₂계, BaO-Sm₂O₅-TiO₂계, PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂계 및 Li₂O-Na₂O-Sm₂O₅-TiO₂계중 어느하나이고, 1 × 10^-4atm을 초과하고 1 × 10^-1atm 이하인 산소 분압하에서 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 상기 내부도체를 구성하는 금속이 동이고, 1 x 10^-6atm 이하인 산소분압하에서 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.
제9항에 있어서, 유전체 세라믹 재료가 MgO-SiO₂계, BaO-MgO-CoO-Nb₂O₅계 및 PbO-CaO-ZrO₂계중 어느하나인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 부품.