KR100744621B1

KR100744621B1 - 절연체 세라믹 조성물, 절연성 세라믹 소결체 및 적층형세라믹 전자부품

Info

Publication number: KR100744621B1
Application number: KR1020067000615A
Authority: KR
Inventors: 나오야 모리; 요이치 모리야; 준 우라카와; 야스타카 스기모토
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2007-08-01
Also published as: EP1721878A1; CN1826299A; US20060293168A1; TWI339196B; TW200600486A; CN1826299B; US7351674B2; JP4371141B2; EP1721878B1; TW201002644A; EP1721878A4; TWI339197B; WO2005082806A1; JPWO2005082806A1; KR20060033905A

Abstract

세라믹 다층 모듈(1)과 같은 적층형 세라믹 전자부품에 구비되는 다층 세라믹 기판(2)에 있어서 적층되는 절연성 세라믹층(3)을 위한 절연체 세라믹 조성물로서, 포스테라이트를 주성분으로 하는 제1세라믹 분말과, CaTiO₃, SrTiO₃ 및 TiO₂로부터 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 제2세라믹 분말과, 붕규산 유리 분말을 함유하고, 붕규산 유리 분말은 리튬을 Li₂O 환산으로 3∼15중량%, 마그네슘을 MgO 환산으로 30∼50중량%, 붕소를 B₂O₃ 환산으로 15∼30중량%, 규소를 SiO₂ 환산으로 10∼35중량%, 아연을 ZnO 환산으로 6∼20중량%, 및 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 0∼15중량% 함유한다. 절연체 세라믹 조성물은 1000℃이하의 온도에서 소성가능하며, 그 소결체는 비유전율이 낮고, 공진주파수의 온도계수가 작으며, Q값이 높다.

Description

절연체 세라믹 조성물, 절연성 세라믹 소결체 및 적층형 세라믹 전자부품{INSULATING CERAMIC COMPOSITION, INSULATING CERAMIC SINTERED BODY, AND MULTILAYER CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은, 절연체 세라믹 조성물에 관한 것으로서, 특히 저온에서의 소성이 가능하도록 유리 성분을 함유하는 절연체 세라믹 조성물, 그것을 소성해서 얻어지는 절연성 세라믹 소결체, 및 이 절연성 세라믹 소결체를 이용하여 구성되는 적층형 세라믹 전자부품에 관한 것이다.

전자기기의 소형화를 가능하게 하는 유효한 수단의 하나로서, 전자기기에 있어서 다기능 전자부품을 사용하는 것이 행하여지고 있다. 다기능 전자부품으로서는, 예를들면 세라믹 다층 모듈이 있다.

세라믹 다층 모듈은, 다층 세라믹 기판을 구비하고 있다. 다층 세라믹 기판의 내부에는, 전기적 접속기능을 달성하거나 콘덴서나 인덕터 등의 수동소자를 구성하거나 하기 위한 배선도체가 내장되고, 또한 다층 세라믹 기판상에는 여러 가지의 전자부품이 탑재된다.

이러한 것으로부터, 세라믹 다층 모듈은 소형이면서, 다기능화를 꾀할 수 있고, 이것을 사용함으로써 전자기기의 소형화가 가능하게 된다.

또한 전자기기에 대해서는, 상술한 바와 같은 소형화에 더해서, 고주파화에 대한 요망도 높아지고 있다. 이러한 배경하에, 고주파 영역에서 사용되는 세라믹 다층 모듈에 있어서는, 거기에 구비하는 다층 세라믹 기판이 고주파 특성이 우수한 것이 요망된다. 보다 구체적으로는, 다층 세라믹 기판에 있어서 적층구조를 주는 절연성 세라믹층을 구성하는 절연성 세라믹 소결체가 고주파 특성이 우수한 것이 요구된다.

이러한 요망을 만족시킬 수 있는 절연성 세라믹 소결체를 얻기 위한 절연체 세라믹 조성물로서, 예를들면 일본 특허공개 2000-344571호 공보(특허문헌1)에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에서는, 포스테라이트와 티탄산칼슘과 스피넬을 함유하는 3성분계의 절연체 세라믹 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 의하면, 이 절연체 세라믹 조성물은, 보다 바람직한 조성범위에 있어서, 주파수 [㎓]/유전손실(tanδ)로 나타내어지는 Qf값으로서, 38000㎓이상의 값을 나타내고, 유전율의 온도계수로서 -80∼+40ppm·℃^-1의 값을 나타낸다,라고 되어 있다.

상술한 세라믹 다층 모듈에 구비하는 다층 세라믹 기판을 제조하려고 할 경우, 소성공정이 실시된다. 그리고, 이 소성공정에서는 다층 세라믹 기판에 설치되는 배선도체도 동시에 소성되게 된다.

세라믹 다층 모듈을 고주파영역에서 문제없이 사용할 수 있게 하기 위해서는, 우선, 다층 세라믹 기판에 구비하는 배선도체를 전기저항이 낮은 것으로 하지 않으면 안된다. 그 때문에 배선도체에 함유되는 도전성분으로서, 전기저항이 낮은, 예를들면 구리 또는 은과 같은 금속을 사용할 필요가 있다.

그러나, 이들 구리나 은과 같은 금속은, 그 융점이 비교적 낮다. 그 때문에 이들의 금속을 함유하는 배선도체와 동시에 소성하여 다층 세라믹 기판을 얻기 위해서는, 다층 세라믹 기판에 구비하는 절연성 세라믹층을 구성하기 위한 절연체 세라믹 조성물은, 예를들면 1000℃이하라고 한 저온에서 소성할 수 있는 것이 아니면 안된다.

이것에 관련해서, 특허문헌 1에 기재된 절연체 세라믹 조성물의 경우에는, 1140∼1600℃의 소성온도가 개시되어 있어서, 1000℃이하의 온도에서의 소성이 가능하다고 하는 조건을 만족시킬 수 없다.

또한 다층 세라믹 기판에 있어서, 고주파화에 대응하고, 또한 배선도체의 고밀도화를 가능하게 하기 위해서는, 거기에 구비하는 절연성 세라믹층의 저유전율화가 필요하다. 또, 특허문헌 1에서는, 거기에 개시된 절연체 세라믹 조성물을 소성해서 얻어진 절연성 세라믹 소결체의 비유전율의 구체적 수치에 대해서는 개시되어 있지 않다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2000-344571호 공보

그래서, 본 발명의 목적은, 1000℃이하의 온도에서 소성하는 것이 가능하고, 또한 비유전율이 낮으며, 또한 고주파특성이 우수한, 보다 구체적으로는, 공진주파수의 온도특성을 작게 제어하는 것이 가능하며, 또한 높은 Qf값을 얻을 수 있는, 절연체 세라믹 조성물을 제공하려고 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상술의 절연체 세라믹 조성물을 소성해서 얻어지는 절연성 세라믹 소결체, 및 이 절연성 세라믹 소결체를 이용하여 구성되는 적층형 세라믹 전자부품을 제공하려고 하는 것이다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물은, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 포스테라이트를 주성분으로 하는 제1세라믹 분말과, 티탄산칼슘을 주성분으로 하는 세라믹 분말, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 제2세라믹 분말과, 붕규산 유리 분말을 함유하고, 붕규산 유리는 리튬을 Li₂O 환산으로 3∼15중량%, 마그네슘을 MgO 환산으로 30∼50중량%, 붕소를 B₂O₃ 환산으로 15∼30중량%, 규소를 SiO₂ 환산으로 10∼35중량%, 아연을 ZnO 환산으로 6∼20중량%, 및 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 0∼15중량% 함유하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에 있어서, 붕규산 유리 분말을 3∼20중량% 함유하는 것이 바람직하다.

또한 제1세라믹 분말을 70중량% 이상 함유하고, 또한 제2세라믹 분말을 6∼30중량% 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물은, 산화구리(CuO)를 주성분으로 하는 산화구리계 세라믹 분말, 산화철(Fe₂O₃)을 주성분으로 하는 산화철계 세라믹 분말 및 산화망간(MnO₂)을 주성분으로 하는 산화망간계 세라믹 분말 중 적어도 1종으로 이루어지는 제3세라믹 분말을 더 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1세라믹 분말, 제2세라믹 분말 및 붕규산 유리 분말의 합계량을 100중량부로 하였을 때에, 산화구리계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 0.5중량부 이하, 산화철계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 1중량부 이하, 및 산화망간계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 2중량부 이하로 선택되면서, 제3세라믹 분말의 합계량에 대해서는 2.5중량부 이하로 선택된다.

붕규산 유리는 Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상을 석출할 수 있는 조성인 것이 바람직하다.

포스테라이트는 MgO와 SiO₂의 몰비가 MgO/SiO₂비로 1.92∼2.04의 것임이 바람직하다. 이 경우, 제1세라믹 분말은 포스테라이트 이외의 불순물량이 5중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.

또, 제1세라믹 분말의 중심입경(D50)은 1㎛이하인 것이 바람직하다.

제2세라믹 분말로서는 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말의 조합을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 6∼13중량% 함유하고, 또한 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 0.5∼5.5중량% 함유하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

또, 제2세라믹 분말이 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 함유하는 경우에는, 티탄산스트론튬은 SrO와 TiO₂의 몰비가 SrO/TiO₂비로 0.92∼1.05의 것임이 바람직하다.

상술의 경우, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말은, 티탄산스트론튬 이외의 불순물량이 1중량%이하인 것이 보다 바람직하고, 또 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말의 비표면적이 1.5∼7.5㎡/g인 것이 보다 바람직하고, 또 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말은 상기 세라믹 분말의 SrTiO₃ (222)면에 대한 X선 회절피크의 적분강도가 1000이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 적분강도는 결정화도를 규정하는 것이다.

본 발명은, 또 상술한 절연체 세라믹 조성물을 1000℃이하의 온도에서 소성함으로써 얻어지는 절연성 세라믹 소결체에도 적용된다.

또, 본 발명은 적층된 복수의 절연성 세라믹층과, 절연성 세라믹층에 관련해서 설치되는 배선도체를 구비하는, 적층형 세라믹 전자부품에도 적용된다. 이 적층형 세라믹 전자부품에 있어서, 절연성 세라믹층이 상술한 절연성 세라믹 소결체로 이루어지고, 배선도체가 구리 또는 은을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 적층형 세라믹 전자부품은 절연성 세라믹층과 함께 적층된 고유전성 세라믹층을 더 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 고유전성 세라믹층은 15이상의 비유전율을 갖는 것이 바람직하다.

상기 고유전성 세라믹층은 바람직하게는 다음과 같은 고유전율 재료로 구성된다.

제1실시형태에서는, 고유전율 재료는 x(Ba_aCa_bSr_c)O-y{(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}-zRe₂O₃(단 x, y 및 z의 단위는 몰%이고, x+y+z=100이며, a+b+c=1, 0≤b+c<0.8 및 0≤m<0.15이고, Re는 희토류 원소의 적어도 1종이다.)로 표시되고, (Ba_aCa_bSr_c)O와 {(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}와 Re₂O₃의 몰 조성비(x, y, z)가 첨부의 도 3에 나타내는 3원 조성도에 있어서, 점A(7, 85, 8), 점B(7, 59, 34), 점C(0, 59, 41) 및 점D(0, 85, 15)로 둘러싸이는 영역 내(단, 점A와 점B를 연결하는 선상은 포함하지 않는다)에 있는, 주성분과, SiO₂계의 유리로 이루어지는 제1의 부성분과, Mn을 함유하는 제2의 부성분을 함유한다. 그리고, 이 고유전체 재료는 주성분을 100중량부로 했을 때에 제1의 부성분을 0.1∼25중량부 함유하고, 제2의 부성분을 Mn 환산으로 0.5∼20중량부 함유한다.

상기 제1실시형태에 의한 고유전체 재료는 Li₂O를 더 함유하는 것이 바람직하다.

제2실시형태에서는 고유전율 재료는 xBaO-yTiO₂-zReO_3/2(단, x, y 및 z의 단위는 몰%이고, x+y+z=100이며, 8≤x≤18, 52.5≤y≤65 및 20≤z≤40이며, Re는 희토류 원소 중 적어도 1종이다.)로 나타내어지는, BaO-TiO₂-ReO_3/2계 세라믹 조성물과, 10∼25중량%의 SiO₂, 10∼40중량%의 B₂O₃, 25∼55중량%의 MgO, 0∼20중량%의 ZnO, 0∼15중량%의 Al₂O₃, 0.5∼10중량%의 Li₂O 및 0∼10중량%의 RO(단 R은 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 1종류이다.)를 함유하는 유리 조성물을 함유한다.

발명의 효과

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에 의하면, 포스테라이트를 주성분으로 하는 제1세라믹 분말과, 티탄산칼슘을 주성분으로 하는 세라믹 분말, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 제2세라믹 분말과, 특정적인 조성으로 선택된 붕규산 유리 분말을 함유하므로, 뒤의 설명으로부터 밝혀지는 것 같이, 1000℃이하의 온도에서 소성할 수 있고, 이 소성에 의해 얻어진 절연성 세라믹 소결체는 화학적 안정성이 뛰어나고, 비유전율이 비교적 낮으며, Qf값이 높고, 또 공진주파수의 온도계수(τ_f)가 안정되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 절연성 세라믹 소결체를 가지고 적층형 세라믹 전자부품을 구성하면, 거기에 구비하는 배선도체의 주성분으로서 구리 또는 은을 사용할 수 있고, 고주파 용도에 적합한 적층형 세라믹 전자부품으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에서는, 붕규산 유리의 함유량을 20중량%이하로 줄일 수 있다. 붕규산 유리는 비용이 비교적 높은 것이므로, 이와 같이, 붕규산 유리 분말의 함유량을 줄일 수 있으면 비용적으로 유리하다. 또한 붕규산 유리 분말의 함유량이 줄어드는 것에 의해, 첨가물로서의 제2세라믹 분말과 유리의 반응의 제어가 행하기 쉬워져, 첨가물에 의한 τ_f의 제어가 용이해진다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물이 상술한 바와 같은 함유량을 가지고, 산화구리(CuO)를 주성분으로 하는 산화구리계 세라믹 분말, 산화철(Fe₂O₃)을 주성분으로 하는 산화철계 세라믹 분말 및 산화망간(MnO₂)을 주성분으로 하는 산화망간계 세라믹 분말 중 적어도 1종으로 이루어지는 제3세라믹 분말을 더 함유하고 있으면, 10000㎓이상의 Qf값을 확실하게 얻을 수 있음과 아울러, ±30ppm·℃^-1 이내의 공진주파수의 온도계수(τ_f)를 확실하게 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 적층형 세라믹 전자부품이 절연성 세라믹층과 함께 적층된 고유전성 세라믹층을 더 구비하고, 이 고유전성 세라믹층이 15이상의 비유전율을 가지고 있으면, 적층형 세라믹 전자부품의 고성능화 및 소형화를 도모할 수 있다.

상기 고유전성 세라믹층이, 상술한 제1 또는 제2실시형태에 따른 고유전율 재료로 구성되면, 절연성 세라믹층과 고유전성 세라믹층 사이에서 각각의 열팽창계수를 근사시킬 수 있으므로, 소성 후에 비교적 큰 응력이 발생하는 일이 없고, 절연성 세라믹층과 고유전성 세라믹층 사이에서 양호한 접합상태를 얻을 수 있다.

제1실시형태에 따른 고유전율 재료가 Li₂O를 더 함유하고 있으면, 절연성 세라믹층에도 리튬을 함유하고 있으므로, 절연성 세라믹층의 재료와 고유전성 세라믹층의 재료 사이에서 조성계를 보다 근사시킬 수 있고, 그 때문에 소성공정에 있어서 여분의 반응이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또, 고유전성 세라믹층에 있어서, Li₂O의 첨가에 의해 유리의 연화점이 저하되기 때문에, 적은 유리량으로 소결성을 향상시킬 수 있고, 그 결과 비유전율을 더욱 높일 수 있다.

또, 제2실시형태에 따른 고유전율 재료는 특히 고주파대에서 높은 Q값을 갖고, 공진주파수의 온도계수(τ_f)의 조정이 용이하기 때문에, 상기 고유전율 재료로 이루어지는 고유전성 세라믹층과 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물로 이루어지는 절연성 세라믹층을 조합함으로써, 고주파대에 있어서 사용가능하고, 공진기나 필터 등의 기능을 갖는 전자부품을 유리하게 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물의 용도가 되는 적층형 세라믹 전자부품의 일례로서의 세라믹 다층 모듈(1)을 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 세라믹 다층 모듈(1)을 분해해서 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 세라믹 다층 모듈(1)에 구비되는 고유전성 세라믹층(4)을 구성하는 고유전율 재료의 바람직한 예에 있어서의 주성분으로 되는, x(Ba_aCa_bSr_c)O-y{(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}-zRe₂O₃의 몰 조성비(x, y, z)를 나타내는 3원 조성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물의 용도가 되는 적층형 세라믹 전자부품의 다른 예로서의 LC필터(21)의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 LC필터(21)가 부여하는 등가회로도이다.

도 6은 도 4에 나타낸 LC필터(21)를 제조함에 있어서 소성공정에 부여되는 중간제품으로서의 생의 적층체(22)를 분해해서 나타내는 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 세라믹 다층 모듈 2 : 다층 세라믹 기판

3 : 절연성 세라믹층 4 : 고유전성 세라믹층

6 : 내부 도체막

7, 43, 45, 46, 50, 52, 56, 57, 59 : 비어홀 도체

8 : 외부도체막 21 : LC필터

23 : 부품 본체 24∼27 : 단자전극

28∼40 : 세라믹 그린시트 41, 44, 58, 60 : 코일 패턴

42, 48, 49, 54, 55, 61 : 인출 패턴

47, 51, 53 : 콘덴서 패턴

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물은, 포스테라이트(Mg₂SiO₄)를 주성분으로 하는 제1세라믹 분말과, 티탄산칼슘(CaTiO₃)을 주성분으로 하는 세라믹 분말, 티탄산스트론튬(SrTiO₃)을 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 산화티탄(TiO₂)을 주성분으로 하는 세라믹 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 첨가물로서의 제2세라믹 분말과, 붕규산 유리 분말을 함유하는 것이지만, 특히, 붕규산 유리의 조성에 특징이 있다.

붕규산 유리는, 리튬을 Li₂O 환산으로 3∼15중량%, 마그네슘을 MgO 환산으로 30∼50중량%, 붕소를 B₂O₃ 환산으로 15∼30중량%, 규소를 SiO₂ 환산으로 10∼35중량%, 아연을 ZnO 환산으로 6∼20중량%, 및 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 0∼15중량% 함유하고 있다. 이 붕규산 유리는, 특히, Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상을 석출할 수 있는 조성인 것이, 소결체에 있어서, 보다 높은 Q값 및 보다 높은 신뢰성(내습성)을 실현할 수 있는 점에서 바람직하다.

붕규산 유리에 함유되는 리튬은, Li₂(Mg, Zn)SiO₄의 구성 성분이 되는 것으로, 절연성 세라믹 조성물의 소결 온도를 낮추도록 작용한다. 붕규산 유리에 있어서, 리튬의 함유량을 Li₂O 환산으로 3∼15중량%로 한정한 것은, 3중량% 미만이면 1000℃이하의 온도에서의 치밀화가 불가능하고, 소결체에 있어서 Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상이 석출되지 않고, 또한 Q값이 낮아지며, 한편 15중량%를 초과하면 소결체에 있어서 Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상이 석출되지 않고, Q값이 낮고, 화학적 안정성도 낮아지기 때문이다. 리튬의 함유량에 관해서, Li₂O 환산으로 4∼10중량%인 것이 보다 바람직하고, 이것에 의해 소결체의 Q값을 보다 높게 할 수 있다.

다음에 붕규산 유리에 함유되는 마그네슘은, Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상의 구성 성분이 되는 것으로, 유리 제작시의 용융 온도를 낮추도록 작용한다. 붕규산 유리에 있어서, 마그네슘의 함유량을 MgO 환산으로 30∼50중량%로 한정한 것은, 30중량%미만이면 소결체에 있어서 Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상이 석출되지 않고, Q값이 낮아지 며, 한편 50중량%를 초과하면 유리화가 곤란 또는 불가능해지기 때문이다. 마그네슘의 함유량은, 보다 바람직하게는 MgO 환산으로 30∼45중량%로 된다. 이것에 의해 소결체의 Q값을 보다 높게 할 수 있다.

붕규산 유리에 있어서, 붕소의 함유량을 B₂O₃ 환산으로 15∼30중량%로 한정한 것은, 15중량%미만이면 유리의 용융 온도가 높아지고, 한편 30중량%를 초과하면 소결체에 있어서 내습성이 저하하고, 결정화도도 낮아져, Q값이 낮아지기 때문이다. 붕소의 함유량은, 보다 바람직하게는 B₂O₃ 환산으로 15∼25중량%로 된다. 이것에 의해, 소결체에 있어서 Q값이 보다 높아지고, 또한 CaTiO₃, SrTiO₃ 및 TiO₂와의 반응성이 낮아진다.

붕규산 유리에 함유되는 규소는, Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상의 구성 성분이 되는 것이다. 붕규산 유리에 있어서, 규소의 함유량을 SiO₂ 환산으로 10∼35중량%로 한정한 것은, 10중량%미만이면 소결체의 화학적 안정성이 낮아 유리화하지 않을 경우도 있고, 한편 35중량%를 초과하면 소결체에 있어서, Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상이 석출되지 않게 되고, Q값이 낮아지기 때문이다. 규소의 함유량은, 보다 바람직하게는 SiO₂로 환산해서 15∼30중량%로 된다. 이것에 의해 소결체의 Q값을 보다 높게 할 수 있다.

붕규산 유리에 함유되는 아연은, Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상의 구성 성분이 되는 것으로, 소결체의 Q값을 높이는 효과가 있다. 붕규산 유리에 있어서, 아연의 함 유량을 ZnO 환산으로 6∼20중량%로 한정한 것은, 6중량%미만이면 소결체에 있어서 아연이 Li₂(Mg, Zn)SiO₄로 되지 않아, Q값의 저하나 화학적 안정성을 저하시키는 일이 있고, 한편 20중량%를 초과하면 소결체의 화학적 안정성이 낮아지기 때문이다.

알루미늄은, 붕규산 유리에 함유되지 않을 경우도 있지만, Al₂O₃ 환산으로 15중량%이하의 함유량으로써 함유시킴으로써, 소결체의 화학적 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 조성계의 경우에는, Al₂O₃는 유리의 메시형성 산화물로서 작용하여 유리를 실투하기 어렵게 한다. 또, 유리의 실투란, 유리의 제조시에 결정화를 해 버리는 것이며, 일부가 결정화되어 버린 유리를 사용하면, 소결성이나 전기적 특성에 불균일이 생기게 된다. 알루미늄의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 15중량%를 초과하면, 1000℃이하의 온도에서는 치밀화되지 않게 되고, 소결체의 결정화도가 저하하여 Q값이 낮아진다. 알루미늄의 함유량은, 보다 바람직하게는 Al₂O₃ 환산으로 10중량%이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에 있어서, 붕규산 유리 분말은 바람직하게는 3∼20중량% 함유하도록 된다.

상술한 바와 같이, 붕규산 유리 분말이 3중량%이상 함유되는 것이 바람직하다고 한 것은, 3중량%미만이면 1000℃이하의 온도에서는 치밀화하지 않게 되는 일이 있기 때문이다. 한편 붕규산 유리 분말의 바람직한 함유량이 20중량%이하로 된 것은, 20중량%를 넘으면 비용이 높은 유리량이 늘어나서 비용적으로 불리해지기 때 문이다. 또한 유리량이 늘어나면 상술한 결정상의 비율이 상대적으로 감소하는 경향이 있어, 얻어진 소결체의 Q값이 낮아지는 일이 있다.

바꿔 말하면, 붕규산 유리 분말의 함유량은 3중량%이상이면, 보다 적은 쪽이 바람직하고, 20중량%이하의, 예를들면 15중량%이하라도 충분하다. 이와 같이 붕규산 유리 분말의 함유량이 줄어들면, 첨가물로서의 제2세라믹 분말과 유리의 반응의 제어가 행하기 쉬워져, 첨가물에 의한 공진주파수의 온도특성의 조정을 보다 용이에 행할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에 있어서, 제1세라믹 분말을 70중량%이상 함유하고, 또한 제2세라믹 분말을 6∼30중량% 함유하는 것이 바람직하다. 제1세라믹의 주성분이 되는 포스테라이트는, -60ppm/℃의 τ_f를 갖는다. 한편, 제2세라믹의 주성분이 되는 CaTiO₃는 +800ppm/℃의 τ_f, 마찬가지로 SrTiO₃는 +1700ppm/℃의 τ_f, 마찬가지로 TiO₂는 +450ppm/℃의 τ_f를 갖는다. 또한 붕규산 유리는 마이너스의 τ_f를 갖는다. 이들을 이용하여 ±30ppm/℃ 이내의 τ_f를 얻기 위해서 상기의 조합이 바람직하다.

제1세라믹 분말의 주성분이 되는 포스테라이트는, MgO와 SiO₂의 몰비가, MgO/SiO₂비로 1.92∼2.04의 것임이 바람직하다. MgO/SiO₂비가 1.92미만 또는 2.04를 초과하면, 소결체의 화학적 안정성이 열화되는 일이 있기 때문이다. 또한 제1세라믹 분말은, 포스테라이트(Mg₂SiO₄)를 주결정상으로 하는 것이지만, 그 밖에는 결정 상이 존재하지 않거나, 또는, 그 밖의 결정상으로서 SiO₂(쿼츠), MgO 및 MgSiO₃(스테아타이트)의 적어도 1종을 미량으로 함유해도 좋다.

또한 제1세라믹 분말은, 포스테라이트 이외의 불순물량이 5중량%이하인 것이 보다 바람직하다. 불순물량이 5중량%를 초과하면 소결체의 Q값이 저하하고, 또한, 화학적 안정성이 열화되는 일이 있기 때문이다. 또, 불순물로서는, Al₂O₃, B₂O₃, CaO, Fe₂O₃, MnO₂, NiO, SnO₂, SrO, ZnO, P₂O₅, TiO₂, ZrO₂, Li₂O, Na₂O, K₂O 등을 들 수 있다.

제1세라믹 분말의 중심입경(D50)은 1㎛이하인 것이 바람직하다. 이 중심입경(D50)이 1㎛를 초과하면 붕규산 유리 분말의 함유량이 3∼20중량%의 범위에서 치밀화하지 않게 되는 일이 있기 때문이다.

첨가물로서의 제2세라믹 분말은, 소결체에 있어서의 공진주파수의 온도특성을 조정하도록 작용한다.

제2세라믹 분말에 관해서, CaTiO₃를 주성분으로 하는 세라믹 분말이 함유될 경우, 그 함유량은 15중량%이하인 것이 바람직하다. 15중량%를 초과해서 함유되면, 소결체에 있어서 Q값이 낮아지는 일이 있고, 또한 비유전율이 높아지고, 고주파대에 있어서의 전송속도에 영향을 미치게 하기 때문이다.

또한 SrTiO₃를 주성분으로 하는 세라믹 분말을 함유할 경우에는, 그 함유량은 13중량%이하인 것이 바람직하다. 13중량%를 초과해서 함유되면, 소결체에 있어 서 Q값이 낮아지는 일이 있고, 또한 비유전율이 높아지고 되고, 고주파대에 있어서의 전송속도에 영향을 미치게 하기 때문이다.

또한 TiO₂를 주성분으로 하는 세라믹 분말은 결정화도를 높이는 효과가 있지만, 이 효과를 충분하게 발휘시키기 위해서는 0.3중량%이상 함유하는 것이 바람직하다. 다만, 30중량%를 초과하면, 소결체에 있어서 비유전율이 높아지고, 고주파대에 있어서의 전송속도에 영향을 미치게 하기 때문에, 이 TiO₂계 세라믹 분말의 함유량은 30중량%이하인 것이 바람직하다.

또, 제2세라믹 분말로서, SrTiO₃를 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 TiO₂를 주성분으로 하는 세라믹 분말의 조합을 선택했을 경우, 이들 SrTiO₃ 및 TiO₂에 의한 공진주파수의 온도특성의 제어라고 하는 역할에 더해서, 동등의 τ_f로 제어할 경우, SrTiO₃를 사용했을 경우의 쪽이, CaTiO₃나 TiO₂를 사용했을 경우보다 비유전율을 낮게 할 수 있다. TiO₂에 대해서는, 유리의 결정화 촉진(즉, 소결체의 고Q화 및 내습성 향상)에 대한 기여도가 커진다.

그리고, SrTiO₃와 TiO₂의 조합을 선택했을 경우, 그 밖의 특성을 크게 열화 시키지 않고, 소결체의 저유전율화나 유리의 결정화 촉진을 꾀하기 위해서는, 그 배합량을 절연체 세라믹 조성물 전체에 대하여 SrTiO₃계 세라믹 분말에 대해서는 6∼13중량%로 하고, TiO₂계 세라믹 분말에 대해서는 0.3∼5.5중량%로 하는 것이 바람 직하다.

SrTiO₃계 세라믹 분말이 6중량%미만이면, 소결체의 공진주파수의 온도계수가 마이너스측으로 커져버리는 경향이 있다. 한편 SrTiO₃계 세라믹 분말이 13중량%를 초과하면 소결체의 Q값이 낮아져 버리는 경향이 있다. 또한 TiO₂계 세라믹 분말이 0.3중량%미만이면 결정상이 석출하기 어려워지는 경향이 있고, 한편 5.5중량%를 초과하면 소결체의 공진주파수의 온도계수가 플러스측으로 커지는 경향이 있다.

또한 제2세라믹 분말이, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 함유할 경우에는, 티탄산스트론튬은 SrO와 TiO₂의 몰비가, SrO/TiO₂비로 0.92∼1.05의 것임이 바람직하다.

SrO/TiO₂비가 1.05를 초과하면, 미반응의 SrO가 탄산염 등의 형태로 잔류하는 일이 있어, Q값의 저하를 초래하거나, 유리 성분과 반응해서 내습성을 저하시키거나 하는 일이 있다. 또한 Sr₂TiO₄ 등의 결정상이 석출되는 일도 있다. Sr₂TiO₄ 등이 석출되면, 이것의 공진주파수의 온도계수(τ_f)의 절대치는, SrTiO₃와 비교하면 작기 때문에, 계 전체의 τ_f를 조정하기 위해서는 첨가량이 증가해 버려, Q값이 저하되는 일이 있다.

한편, SrO/TiO₂비가 0.92미만이면 SrTiO₃와 TiO₂가 석출되는 일이 있다. 본 발명에서는, TiO₂를 별도 첨가하는 일이 있기 때문에 SrTiO₃ 및 TiO₂의 각 첨가량을 조정하면, 전기적 특성상 조금도 문제는 없지만, 제조공정상, 그 때마다 SrTiO₃ 및 TiO₂의 각 첨가량을 조정하는 것은, 관리가 번잡해져 비용상승으로 되는 일이 있다.

상술의 경우, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말은, 티탄산스트론튬 이외의 불순물량이 1중량%이하인 것이 보다 바람직하다. 불순물로서는 원료의 단계에서 혼입되어 있는 것, 혹은 제조공정의 도중에 혼입되는 것이 있다. 예로서는, Nb₂O₅, Fe₂O₃, Na₂O 등을 들 수 있다. 이들의 불순물은 단독으로도 총량으로도 1중량%를 초과하면, Q값이 저하되는 일이 있다.

또한 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말의 비표면적은, 1.5∼7.5㎡/g인 것이 보다 바람직하다. 비표면적이 1.5㎡/g미만이면 소결하기 어려워지는 일이 있고, 한편 7.5㎡/g을 초과하면 유리와의 반응성이 높아지고, Q값이 저하되는 일이 있기 때문이다.

또한 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말은, 상기 세라믹 분말의 SrTiO₃(222)면에 대한 X선 회절피크의 적분강도가 1000이상인 것이 보다 바람직하다. 적분강도가 1000미만이면 SrTiO₃의 결정성이 그다지 높지 않고, 유리와의 반응성이 높아져서, Q값이 저하할 일이 있기 때문이다.

이상과 같은 절연체 세라믹 조성물은, 1000℃이하의 온도에서 소성할 수 있고, 그것에 의해서 얻어진 절연성 세라믹 소결체는, 적층형 세라믹 전자부품을 구성하기 위해서 유리하게 사용된다.

본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물은, 상술한 제1 및 제2세라믹 분말 및 붕규산 유리 분말을 추가하여, 산화구리(CuO)를 주성분으로 하는 산화구리계 세라믹 분말, 산화철(Fe₂O₃)을 주성분으로 하는 산화철계 세라믹 분말 및 산화망간(MnO₂)을 주성분으로 하는 산화망간계 세라믹 분말의 적어도 1종으로 이루어지는 제3세라믹 분말을 더 함유하고 있어도 좋다. 이 경우, 제1세라믹 분말, 제2세라믹 분말 및 붕규산 유리 분말의 합계량을 100중량부로 했을 때, 산화구리계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 0.5중량부 이하, 산화철계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 1중량부 이하, 및 산화망간계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 2중량부 이하로 선택되면, 제3세라믹 분말의 함유량에 대해서는 2.5중량부 이하로 선택된다.

상술과 같이, 제3세라믹 분말을 더 함유하고 있으면, 붕규산 유리 분말의 함유량을 줄여도 충분히 소결한 절연성 세라믹 소결체를 얻는 것이 가능해지므로, 제1세라믹 분말의 함유량을 상대적으로 늘릴 수 있고, 그 결과 10000㎓이상의 Qf값을 확실히 얻을 수 있음과 아울러, ±30ppm·℃^-1 이내의 공진주파수의 온도계수(τ_f)를 확실히 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물의 용도가 되는 적층형 세라믹 전자부품의 일례로서의 세라믹 다층 모듈(1)을 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1에 나타낸 세라믹 다층 모듈(1)을 분해해서 나타내는 사시도다.

세라믹 다층 모듈(1)은 다층 세라믹 기판(2)을 구비하고 있다. 다층 세라믹 기판(2)은, 적층된 복수의 절연성 세라믹층(3) 및 적층된 복수의 고유전성 세라믹 층(4)을 구비하고, 복수의 절연성 세라믹층(3)은 복수의 고유전성 세라믹층(4)을 끼우도록 위치하고 있다.

절연성 세라믹층(3)은, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물을 소성해서 얻어지는 절연성 세라믹 소결체로 구성되는 것으로, 예를 들면 10이하라고 한 비교적 낮은 비유전율을 갖고 있다.

한편, 고유전성 세라믹층(4)은, 예를 들면 티탄산바륨에 유리를 첨가한 조성을 갖고 있고, 그 비유전율은 15이상, 바람직하게는 30이상으로 된다.

다층 세라믹 기판(2)은 여러 가지의 배선도체를 구비하고 있다. 배선도체로서는, 전형적으로는 세라믹층(3) 및 세라믹층(4) 사이의 특정한 계면을 따라 형성되는 내부도체막(6), 세라믹층(3) 및 세라믹층(4)의 특정한 것을 관통하도록 연장되는 비어홀 도체(7), 및 다층 세라믹 기판(2)의 외표면 상에 형성되는 외부도체막(8)이 있다.

상술의 내부도체막(6) 중, 고유전성 세라믹층(4)에 관련되어서 형성되는 것의 몇개는, 정전용량을 부여하도록 배치되어, 그것에 의해서 콘덴서 소자를 구성하고 있다.

다층 세라믹 기판(2)의 상면에는, 복수의 전자부품(9∼17)이 탑재되어 있다. 도시된 전자부품(9∼17) 중, 예를 들면, 전자부품(9)은 다이오드이며, 전자부품(11)은 적층 세라믹 콘덴서이며, 전자부품(16)은 반도체 IC이다. 이들 전자부품(9∼17)은, 다층 세라믹 기판(2)의 상면에 형성된 외부도체막(8)의 특정한 것에 전기적으로 접속되면서, 다층 세라믹 기판(2)의 내부에 형성된 배선도체와 함께, 세라 믹 다층 모듈(1)에 있어서 필요한 회로를 구성하고 있다.

다층 세라믹 기판(2)의 상면에는, 전자부품(9∼17)을 실드하기 위한 도전성 캡(18)이 고정되어 있다. 도전성 캡(18)은, 상술한 비어홀 도체(7)의 특정한 것에 전기적으로 접속되어 있다.

또한 세라믹 다층 모듈(1)은, 다층 세라믹 기판(2)의 하면 상에 형성된 외부도체막(8)의 특정한 것을 접속용 단자로 해서, 도시하지 않은 마더보드(Mother Board) 상에 실장된다.

세라믹 다층 모듈(1)은, 주지의 세라믹 적층 일체 소성기술을 이용하여 제조할 수 있다.

즉, 우선, 절연성 세라믹층(3)을 위한 세라믹 그린시트가 제작된다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물(즉, 원료조성물)에, 바인더 수지 및 용제로 이루어지는 유기 비히클을 첨가하고, 세라믹 슬러리를 얻는다. 이 세라믹 슬러리를 닥터블레이드법에 의해 시트형상으로 성형하고, 건조한 후, 소정의 치수로 펀칭함으로써 세라믹 그린시트를 얻는다. 그리고, 이 세라믹 그린시트에, 배선도체를 형성하기 위해서 구리 또는 은을 주성분으로 하는 도전성 페이스트를, 원하는 패턴으로써 부여한다.

한편, 고유전성 세라믹층(4)을 구성하는 고유전율 재료를 위한 고유전체 세라믹 조성물을 함유하는 세라믹 그린시트가 제작된다. 보다 구체적으로는, 고유전체 세라믹 조성물로서, 예컨대 다음의 (1)∼(4)에 열거한 것 중 어느 하나가 준비된다.

(1) 일본 특허공개 2001-80959호 공보에 기재되는 바와 같은 x(Ba_aCa_bSr_c)O-y{(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}-zRe₂O₃(단 x, y 및 z의 단위는 몰%이고, x+y+z=100이며, a+b+c=1, 0≤b+c<0.8 및 0≤m<0.15이고, Re는 희토류 원소의 적어도 1종이다.)로 표시되고, (Ba_aCa_bSr_c)O와 {(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}와 Re₂O₃의 몰 조성비(x, y, z)가 첨부의 도 3에 나타내는 3원 조성도에 있어서, 점A(7, 85, 8), 점B(7, 59, 34), 점C(0, 59, 41) 및 점D(0, 85, 15)로 둘러싸이는 영역 내(단, 점A와 점B를 연결하는 선상은 포함하지 않는다)에 있는 주성분과, SiO₂계의 유리로 이루어지는 제1의 부성분과, Mn을 함유하는 제2의 부성분을 함유하는 것으로서, 주성분을 100중량부로 했을 때에 제1의 부성분을 0.1∼25중량부 함유하고, 제2의 부성분을 Mn 환산으로 0.5∼20중량부 함유하는, 그러한 고유전체 세라믹 조성물.

(2) 일본 특허공개 2002-97072호 공보에 기재된 바와 같은 xBaO-yTiO₂-zReO_3/2(단, x, y 및 z의 단위는 몰%이고, x+y+z=100이며, 8≤x≤18, 52.5≤y≤65 및 20≤z≤40이며, Re는 희토류 원소 중 적어도 1종이다.)로 나타내어지는, BaO-TiO₂-ReO_3/2계 세라믹 조성물과, 10∼25중량%의 SiO₂, 10∼40중량%의 B₂O₃, 25∼55중량%의 MgO, 0∼20중량%의 ZnO, 0∼15중량%의 Al₂O₃, 0.5∼10중량%의 Li₂O 및 0∼10중량%의 RO(단 R은 Ba, Sr 및 Ca 중 적어도 1종류이다.)를 함유하는 유리 조성물을 함유하는, 고유전체 세라믹 조성물.

(3) 일본 특허공개 평11-310455호 공보에 기재되는 바와 같은 BaO-TiO₂-ReO_3/2-BiO₃계 세라믹 분말(단, Re는 희토류 원소)과, 13∼50중량%의 SiO₂, 3∼30중량%의 B₂O₃, 40∼80중량%의 알칼리 토류금속 산화물 및 0.1∼10중량%의 Li₂O를 함유하는 유리 분말과의 혼합물로 이루어지는, 고유전체 세라믹 조성물.

(4) 일본 특허공개 평11-228222호 공보에 기재되는 바와 같은 BaO-TiO₂-ReO_3/2계 세라믹 분말(단, Re는 희토류 원소)과, 13∼50중량%의 SiO₂, 3∼30중량%의 B₂O₃, 40∼80중량%의 알칼리 토류금속 산화물 및 0.5∼10중량%의 Li₂O를 함유하는 유리 분말과의 혼합물로 이루어지는, 고유전체 세라믹 조성물.

또한, 상기 (1)의 고유전체 세라믹 조성물은 Li₂O를 더 함유하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나의 고유전체 세라믹 조성물에, 바인더 수지 및 용제로 이루어지는 유기 비히클을 첨가하여 세라믹 슬러리를 얻는다. 이 세라믹 슬러리를 닥터블레이드법에 의해서 시트형상으로 성형하고, 건조한 후, 소정의 치수로 펀칭함으로써 세라믹 그린시트를 얻는다. 그리고 이 세라믹 그린시트에 배선도체를 형성하기 위해서 구리 또는 은을 주성분으로 하는 도전성 페이스트를 소정의 패턴으로써 부여한다.

다음에 상술한 바와 같이 해서 얻어진 절연성 세라믹 그린시트 및 고유전성 세라믹 그린시트를, 각각, 소정의 순서로 소정의 매수 적층하고, 이어서, 두께방향 으로 가압한다.

다음에 상술한 바와 같이 해서 얻어진 생의 적층체를 1000℃이하, 예를 들면 800∼1000℃의 온도에서 소성함으로써, 다층 세라믹 기판(2)을 얻을 수 있다. 여기에서, 소성은 배선도체가 구리를 주성분으로 할 경우 질소분위기 등의 비산화성 분위기 중에서 실시되고, 은을 주성분으로 할 경우에는 대기 등의 산화성 분위기중에서 실시된다.

다음에 다층 세라믹 기판(2)의 표면에, 납땜 등을 적용하여 전자부품(9∼17)을 탑재하고, 도전성 캡(18)을 부착함으로써, 세라믹 다층 모듈(1)이 완성되어진다.

이상과 같은 세라믹 다층 모듈(1)에 의하면, 다층 세라믹 기판(2)에 구비하는 절연성 세라믹층(3)이, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물을 이용하여 구성되어 있고, 또한, 배선도체(6∼8)가 구리 또는 은 등의 비저항이 작은 금속을 주성분으로 해서 형성되어 있으므로, 절연성 세라믹층(3)의 비유전율이 낮고, 공진주파수의 온도특성에도 뛰어나며, Q값도 높고, 그러므로, 고주파용도에 알맞고, 또한 신뢰성이 우수한 세라믹 다층 모듈(1)을 얻을 수 있다.

도 4 내지 도 6은, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물의 용도가 되는 적층형 세라믹 전자부품의 다른 예로서의 LC필터(21)를 설명하기 위한 것이다. 여기에서, 도 4는 LC필터(21)의 외관을 나타내는 사시도이며, 도 5는 LC필터(21)가 주는 등가회로도이며, 도 6은 LC필터를 제조할 때에 소성공정에 부가되는 중간제품으로서의 생의 적층체(22)를 분해해서 나타내는 사시도이다.

LC필터(21)는 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 적층된 절연성 세라믹층으로써 구성되는 적층구조물로서의 부품본체(23)를 구비하고, 이 부품본체(23)의 외표면 상이며, 각 끝부에는 단자전극(24 및 25)이 형성되고, 각 측면의 중간부에는 단자전극(26 및 27)이 형성되어 있다.

LC필터(21)는 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 단자전극(24 및 25)의 사이에 직렬 접속된 2개의 인덕턴스(L1 및 L2)를 구성하고, 인덕턴스(L1 및 L2)의 접속점과 단자전극(26 및 27) 사이에 커패시턴스(C)를 구성하는 것이다.

도 6을 참조하여, 생의 적층체(22)는 소성됨으로써 부품본체(23)로 되어야 할 것으로, 복수의 적층된 세라믹 그린시트(28∼40)를 구비하고 있다. 또, 세라믹 그린시트의 적층수는 도시한 것에 한정되지 않는다.

세라믹 그린시트(28∼40)의 각각은, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에, 바인더 수지 및 용제로 이루어지는 유기 비히클을 첨가하고, 이들을 혼합해서 얻어진 세라믹 슬러리를, 닥터블레이드법에 의해 시트형상으로 성형하고, 건조한 후, 소정의 크기로 펀칭함으로써 얻어진 것이다.

또한 도 5에 나타내는 바와 같은 인덕턴스(L1 및 L2) 및 커패시턴스(C)를 주기 위해서, 세라믹 그린시트(28∼40)의 특정의 것에 관련해서, 이하와 같은 형태로 배선도체가 형성된다.

세라믹 그린시트(30)에는, 인덕턴스(L1)의 일부를 구성하는 코일 패턴(41)이 형성됨과 아울러, 이 코일 패턴(41)의 한쪽 끝으로부터 연장되는 인출 패턴(42)이 형성되고, 코일 패턴(41)의 다른쪽 끝에는 비어홀 도체(43)가 형성된다.

세라믹 그린시트(31)에는, 인덕턴스(L1)의 일부를 구성하는 코일 패턴(44)이 형성됨과 아울러, 그 한쪽 끝에는 비어홀 도체(45)가 형성된다. 코일 패턴(44)의 다른쪽 끝은 상술한 비어홀 도체(43)에 접속된다.

세라믹 그린시트(32)에는, 상술의 비어홀 도체(45)에 접속되는 비어홀 도체(46)가 형성된다.

세라믹 그린시트(33)에는, 커패시턴스(C)의 일부를 구성하는 콘덴서 패턴(47)이 형성됨과 아울러, 콘덴서 패턴(47)으로부터 연장되는 인출 패턴(48 및 49)이 형성된다. 또한 세라믹 그린시트(33)에는, 상술한 비어홀 도체(46)에 접속되는 비어홀 도체(50)가 형성된다.

세라믹 그린시트(34)에는, 커패시턴스(C)의 일부를 구성하는 콘덴서 패턴(51)이 형성됨과 아울러, 이 콘덴서 패턴(51)에 접속되는 비어홀 도체(52)가 형성된다. 콘덴서 패턴(51)은 상술한 비어홀 도체(50)에 접속된다.

세라믹 그린시트(35)에는, 커패시턴스(C)의 일부를 구성하는 콘덴서 패턴(53)이 형성됨과 아울러, 이 콘덴서 패턴(53)으로부터 연장되는 인출 패턴(54 및 55)이 형성된다. 또한 이 세라믹 그린시트(35)에는, 상술한 비어홀 도체(52)에 접속되는 비어홀 도체(56)가 형성된다.

세라믹 그린시트(36)에는, 상술의 비어홀 도체(56)에 접속되는 비어홀 도체 (57)가 형성된다.

세라믹 그린시트(37)에는, 인덕턴스(L2)의 일부를 구성하는 코일 패턴(58)이 형성됨과 아울러, 그 한쪽 끝에는 비어홀 도체(59)가 형성된다. 코일 패턴(58)의 다른쪽 끝은 상술한 비어홀 도체(57)에 접속된다.

세라믹 그린시트(38)에는, 인덕턴스(L2)의 일부를 구성하는 코일 패턴(60)이 형성됨과 아울러, 이 코일 패턴(60)의 한쪽 끝으로부터 연장되는 인출 패턴(61)이 형성된다. 코일 패턴(60)의 다른쪽 끝은 상술한 비어홀 도체(59)에 접속된다.

이상과 같은 배선도체로서의 , 코일 패턴(41, 44, 58 및 60), 인출 패턴(42, 48, 49, 54, 55 및 61), 비어홀 도체(43, 45, 46, 50, 52, 56, 57 및 59), 및 콘덴서 패턴(47, 51 및 53)을 형성함에 있어서는, 구리 또는 은을 주성분으로 하는 도전성 페이스트가 사용되고, 이 도전성 페이스트의 부여를 위해, 예를 들면 스크린인쇄가 적용된다.

생의 적층체(22)를 얻기 위해서, 세라믹 그린시트(28∼40)를 도 6에 나타낸 순서로 적층하고, 두께 방향으로 가압하는 것이 행하여진다.

그 후에 생의 적층체(22)를 1000℃이하, 예를들면 800∼1000℃의 온도에서 소성함으로써, 도 4에 나타낸 부품본체(23)를 얻을 수 있다. 여기에서, 소성은, 상술한 세라믹 다층 모듈(1)의 경우와 같이 배선도체가 구리를 주성분으로 할 경우에는, 질소분위기 등의 비산화성 분위기에서 실시되고, 은을 주성분으로 할 경우에는, 대기 등의 산화성 분위기 중에서 실시된다.

다음에 부품본체(23)의 외표면 상에 단자전극(24∼27)이 형성된다. 이들 단자전극(24∼27)의 형성을 위해, 예를 들면, 구리 또는 은을 주성분으로 하는 도전성 페이스트의 도포 및 베이킹, 또는, 증착, 도금 혹은 스퍼터링 등의 박막형성법 등이 적용된다.

이상과 같이 하여 LC필터(21)를 얻을 수 있다.

또한, 상기 설명에서는 세라믹 그린시트(28∼40)의 각각이, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물을 이용하여 제작되게 했지만, 세라믹 그린시트(28∼40) 중, 특히 커패시턴스(C)의 구성에 직접 기여하는 세라믹 그린시트(33 및 34)에 대해서는, 상술의 도 1에 나타낸 세라믹 다층 모듈(1)에 구비하는 고유전성 세라믹층(4)을 구성하는 고유전율 재료를 위한 고유전체 세라믹 조성물을 이용하여 제작되는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물의 용도로 되는 적층형 세라믹 전자부품은, 도시한 바와 같은 세라믹 다층 모듈(1)이나 LC필터(21)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 멀티칩 모듈용 다층 세라믹 기판, 하이브리드 IC용 다층 세라믹 기판 등의 각종 다층 세라믹 기판, 또는 이들의 다층 세라믹 기판에 전자부품을 탑재한 여러 가지 복합 전자부품, 또한 칩형 적층 콘덴서나 칩형 적층 유전체 안테나 등의 여러 가지 칩형 적층 전자부품에 대해서도, 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물을 적용할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 절연체 세라믹 조성물에 의해 얻어지는 특성을 확인하기 위해서, 및, 절연체 세라믹 조성물에 대해서 본 발명의 범위, 혹은 보다 바람직한 범위를 구하기 위해서 실시한 실험예에 대해서 설명한다.

(실험예 1)

우선, 절연체 세라믹 조성물에 함유되는 붕규산 유리 분말로서, 표 1에 나타내는 바와 같은 여러 가지의 조성의 것을 준비했다.

표 1에 있어서, 「유리 기호」에 ＊을 붙인 것은 본 발명의 범위 외의 조성을 갖는 유리 분말이다.

표 1에 나타낸 유리 분말 중, 「유리화 불가」 또는 「유리화 곤란」이었던 유리 G8, G9 및 G13을 제외하고, 평균입경 1∼2㎛이 될 때까지 분쇄하여 절연체 세라믹 조성물을 위한 붕규산 유리 분말로 했다.

한편, 절연체 세라믹 조성물에 함유되는 제1세라믹 분말로서, 평균입경(중심입경(D50)) 0.8㎛의 Mg₂SiO₄ 분말을 준비함과 아울러, 제2세라믹 분말로서 평균입경 1.5㎛의 CaTiO₃ 분말, 평균입경 1.5㎛의 SrTiO₃ 분말 및 평균입경 1.0㎛의 TiO₂ 분말을 각각 준비했다.

다음에 표 2에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 얻기 위해서, 상술한 제1세라믹 분말과 붕규산 유리 분말과 제2세라믹 분말을 혼합했다.

표 2에 있어서, 시료번호에 ＊를 붙인 것은 본 발명의 범위 외의 절연체 세라믹 조성물이다.

또한 표 2에 있어서, 「제1세라믹량」의 란에는 제1세라믹 분말로서의 Mg₂SiO₄ 분말의 첨가량이 나타내어져 있다.

또한 「붕규산 유리」에 있어서의 「종류」의 란에는, 표 1의 「유리 기호」가 나타내어지고, 마찬가지로 「양」의 란에는 붕규산 유리 분말의 첨가량이 나타내어져 있다.

또한 「제2세라믹」에 있어서의 「종류」의 란에는, 제2세라믹 분말로서 CaTiO₃(=CT), SrTiO₃(=ST) 및 TiO₂(=T) 중 어느 것이 사용되었는지가 나타내어지고, 마찬가지로 「양」의 란에는 그 첨가량이 나타내어져 있다.

다음에 표 2에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물 100중량부에 대하여, 바인더로서의 아크릴계 수지를 20중량부, 및 용제로서의 메틸에틸케톤을 30중량부 부가하여 입자화하고, 이 분말을 프레스 성형하여 원기둥상의 성형체를 얻었다. 그리고, 성형체를, 1000℃이하의 온도에서 소성하여, 시료가 되는 절연성 세라믹 소결체를 얻었다.

다음에 표 3에 나타내는 바와 같이, 각 시료에 대해서 비유전율(ε_r), Qf값, 공진주파수의 온도계수(τ_f) 및 화학적 안정성을 평가했다.

또, ε_r, Qf값 및 τ_f의 측정에는, 유전체 공진기법을 사용하고, 측정 주파수가 10㎓가 되도록 시료 치수를 조정했다. 또한 화학적 안정성은, ε_r 및 Qf값을 평가한 시료를 이용하여, PCT(pressure cooker test)를 온도 120℃ 및 상대습도 95%의 조건하에서 100시간 행한 후에 Qf값에 현저한 열화가 없는지 어떤지를 판단한 것으로, 표 3에 있어서, 현저한 열화가 없었을 경우에는 화학적 안정성이 양호하다고 해서, 「○」로 나타내고, 현저한 열화가 있었을 경우에는 화학적 안정성이 양호하지 않다고 해서, 「×」로 나타냈다.

표 3에 있어서도, 본 발명의 범위 외의 시료번호에는＊이 붙여져 있다.

표 2 및 표 3에 나타낸 본 발명의 범위 내의 시료는, 표 2의 「붕규산 유리」에 있어서의 「종류」의 란을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 표 1에 나타낸 본 발명의 범위 내의 붕규산 유리를 함유함과 아울러, 제1세라믹 분말로서의 Mg₂SiO₄ 분말과 제2세라믹 분말로서의 CaTiO₃, SrTiO₃ 및 TiO₂의 적어도 1종으로 이루어지는 분말을 함유하고 있다. 그 결과, 1000℃이하의 온도에서 소성할 수 있고, 화학적 안정성이 뛰어나고, 높은 Qf값를 나타내며, 또 안정된 τ_f를 나타내고 있다.

이것에 대하여 표 1에 나타낸 유리 G1은, Li₂O가 3중량%미만이며, 그 때문에 이것을 사용한 표 2 및 표 3의 시료 1에서는, 1000℃이하의 온도에서 소결하지 않았다. 한편, 유리 G4는, Li₂O가 15중량%를 넘고 있고, 그 때문에 이것을 사용한 시료 4에서는, Qf값이 낮아지고, 화학적 안정성도 뒤떨어져 있었다.

유리 G5는, MgO가 30중량%미만이며, 그 때문에 이것을 사용한 시료 5에서는, Qf값이 낮아졌다. 한편, 유리 G8은, MgO가 50중량%를 초과하고 있다. 그 때문에 유리화할 수 없었다.

유리 G9는, B₂O₃가 15중량%미만이며, 유리화가 곤란했다. 한편, 유리 G12는, B₂O₃이 30중량%를 넘어 있고, 그 때문에 이것을 사용한 시료 10에서는 Qf값이 낮고, 화학적 안정성도 뒤지고 있었다.

유리 G13은, SiO₂가 10중량%미만이며, 그 때문에 유리화할 수 없었다. 한편, 유리 G16은, SiO₂가 35중량%를 넘어 있고, 그 때문에 이것을 사용한 시료 13에서는 Qf값이 낮았다.

유리 G17은, ZnO가 6중량%미만이며, 그 때문에 이것을 사용한 시료 14에서는 화학적 안정성이 떨어져 있었다. 한편, 유리 G20은, ZnO가 20중량%를 넘어 있고, 그 때문에 이것을 사용한 시료 17에서는 화학적 안정성이 떨어져 있었다.

유리 G21은, Al₂O₃가 15중량%를 넘어 있고, 그 때문에 이것을 사용한 시료 18은 1000℃이하의 온도에서 소결하지 않았다.

(실험예 2)

절연체 세라믹 조성물에 함유되는 제1세라믹 분말로서, 표 4에 나타나 있는 바와 같은 MgO/SiO₂몰비, 불순물량 및 평균입경(중심입경(D50))을 갖는 포스테라이트를 주성분으로 하는 여러 가지의 세라믹 분말을 준비했다.

또, 표 4에 있어서, 제1세라믹 「F4」로 이루어지는 세라믹 분말은, 실험예 1에 있어서 사용한 제1세라믹 분말에 상당하고 있다. 불순물량은, IPC(플라즈마 발광분광분석)에 의해 측정했다. 제1세라믹 분말에 함유되는 불순물은, Al₂O₃, B₂O₃, CaO, Fe₂O₃, MnO₂, NiO, SnO₂, SrO, ZnO, P₂O₅, TiO₂, ZrO₂, Li₂O, Na₂O 및/또는 K₂O이었다.

표 4에 있어서, 「제1세라믹 기호」에 ＊를 붙인 것은, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 제1세라믹 분말이다.

표 5에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 얻기 위해서, 상술의 표 4에 나타낸 제1세라믹 분말 중 어느 하나와 붕규산 유리 분말과 제2세라믹 분말을 혼합했다. 표 5에 있어서, 「제1세라믹」에 있어서의 「종류」의 란에는, 표 4의 「제1세라믹 기호」가 나타내어지고, 마찬가지로 「양」의 란에는, 제1세라믹 분말의 첨가량이 나타내어져 있다.

표 5에 있어서, 시료번호에 ＊를 붙인 것은, 표 4에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 제1세라믹 분말을 사용한, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 절연체 세라믹 조성물이다.

또한 표 5의 「붕규산 유리」의 란에 나타나 있는 바와 같이, 이 실험예 2에서는 붕규산 유리 분말로서, 표 1에 나타낸 유리 「G23」으로 이루어지는 것으로, 평균입경 1∼2㎛이 될 때까지 분쇄한 것을 사용하고, 이것을 9.0중량%의 첨가량으로써 혼합했다.

또한 이 실험예 2에서는, 제2세라믹 분말로서 표 5의 「제2세라믹」에 있어서의 「종류」의 란에 나타나 있는 바와 같이, 평균입경 1.5㎛의 SrTiO₃(=ST) 분말 및 평균입경 1.0㎛의 TiO₂(=T) 분말을 준비하고, 마찬가지로 「양」의 란에 나타나 있는 바와 같이, ST분말을 8.5중량%, 및 T분말을 1.5중량%라고 하는 각 첨가량으로써 혼합했다.

또, 표 5에는, 비교를 쉽게 하기 위해서, 표 2에 나타낸 시료 29가 다시 나타내어져 있다.

다음에 표 5에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 이용하여, 실험예 1의 경우와 같은 방법으로, 시료가 되는 절연성 세라믹 소결체를 제작하고, 표 6에 나타나 있는 바와 같이 각 시료에 대해서, 비유전율(ε_r), Qf값, 공진주파수의 온도계수(τ_f) 및 화학적 안정성을 평가했다.

표 6에 있어서도, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 시료번호에는 ＊이 붙여져 있다.

시료 35∼37, 39 및 40에서는, 표 4에 나타나 있는 바와 같이, 제1세라믹 분말 F4를 사용한 시료 29의 경우와 같이, MgO/SiO₂몰비가 1.92∼2.04의 범위에 있고, 불순물량이 5중량%이하이며, 또한, 평균입경(중심입경(D50))이 1㎛이하라고 하는 조건을 만족하는, 제1세라믹 분말 「F2」, 「F3」, 「F5」, 「F7」 및 「F8」중 어느 하나를 사용하고 있고, 표 6에 나타내는 바와 같이 시료 29에 필적하는 평가 결과가 얻어진다.

이들에 대하여, 시료 34에서는, MgO/SiO₂몰비가 1.92미만인 제1세라믹 분말 「F1」을 사용했으므로, 화학적 안정성이 뒤떨어지고 있었다. 한편 시료 38에서는, MgO/SiO₂몰비가 2.04를 초과하는 제1세라믹 분말 「F6」을 사용했으므로, 화학적 안정성이 뒤떨어지고 있었다.

시료 41에서는, 불순물량이 5중량%를 초과하는 제1세라믹 분말 「F9」를 사용했으므로, Qf값이 낮고, 또한 화학적 안정성이 뒤떨어지고 있었다.

시료 42에서는, 평균입경(중심입경(D50))이 1㎛을 초과하는 제1세라믹 분말 「F10」을 사용했으므로, 1000℃이하의 온도에서 소결하지 않았다.

(실험예 3)

절연체 세라믹 조성물에 함유되는 제2세라믹 분말의 일부로서, 표 7에 나타나 있는 바와 같은 SrO/TiO₂몰비, 불순물 종류 및 양, 비표면적 및 적분강도를 갖는 SrTiO₃를 주성분으로 하는 평균입경 1.5㎛의 여러 가지 세라믹 분말을 준비했다. 또, 표 7에 나타낸 불순물량은, ICP(플라즈마 발광분광분석)에 의해 측정했다. 또한 적분강도는 분말 X선 회절법에 의해, SrTiO₃(222)의 회절피크로부터 구했다. X선회절측정장치는, 타깃이 Cu이며, 관전압을 50kV, 관전류를 250mA로 해서 연속 측정으로 샘플링 폭을 0.02°로 했다.

표 7에 있어서, 「제2세라믹 기호」에 ＊를 붙인 것은, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 SrTiO₃계 세라믹 분말이다.

표 8에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 얻기 위해서, 표 8의 「제2세라믹」에 있어서의 「종류」의 란에 나타내는 바와 같이, 상술의 표 7에 나타낸 SrTiO₃계 세라믹 분말 「S1」∼「S16」중 어느 하나, 및 평균입경 1.0㎛의 TiO₂(=T) 분말을, 각각 「양」의 란에 기재된 첨가량이 되도록 혼합한 것을, 제2세라믹 분말로서 사용했다.

또한 표 8에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 얻기 위해서, 표 8의 「붕규산 유리」에 있어서의 「종류」의 란에 나타내는 바와 같이, 이 실험예 3에서는 붕규산 유리 분말로서 표 1에 나타낸 유리 「G23」로 이루어지는 것으로, 평균입경 1∼2㎛이 될 때까지 분쇄한 것을 사용하고, 이것을 「양」의 란에 나타낸 첨가량으로써 혼합했다.

또한, 표 8에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 얻기 위해서, 이 실험예 3에서는, 제1세라믹 분말로서 실험예 1의 경우와 같이 표 4의 제1세라믹 「F4」로 이루어지는 것을 사용하고, 이것을, 표 8에 나타낸 「제1세라믹량」의 란에 나타낸 첨가량으로써 혼합했다.

표 8에 있어서, 시료번호에 ＊를 붙인 것은, 표 7에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 제2세라믹 분말을 사용한, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 절연체 세라믹 조성물이다.

다음에 표 8에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 이용하여, 실험예 1의 경우와 같은 방법으로, 시료가 되는 절연성 세라믹 소결체를 제작하고, 표 9에 나타내는 바와 같이, 각 시료에 대해서 비유전율(ε_r), Qf값, 공진주파수의 온도계수(τ_f) 및 화학적 안정성을 평가했다.

표 9에 있어서도, 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 시료번호에는 ＊이 붙여져 있다.

시료 51∼54, 56, 60∼62 및 65에서는, 제2세라믹 분말의 일부가 되는 SrTiO₃계 세라믹 분말로서, SrO/TiO₂몰비가 0.92∼1.05의 범위에 있고, 불순물량이 1중량%이하이며, 비표면적이 1.5∼7.5㎡/g의 범위에 있고, SrTiO₃(222)면에 대한 X선 회절피크의 적분강도가 1000이상이라고 하는 조건을 만족하는, 표 7에 나타낸 제2세라믹 분말 「S2」, 「S3」, 「S4」, 「S5」, 「S7」, 「S11」, 「S12」, 「S13」 및 「S16」중 어느 하나를 사용하고 있고, 표 9에 나타내는 바와 같이 양호한 평가결과가 얻어졌다.

이들에 대하여, 시료 50에서는, SrO/TiO₂몰비가 1.05를 초과하는 제2세라믹 분말 「S1」을 사용했으므로, Qf값의 저하를 초래하고, 또한 화학적 안정성이 뒤떨어지고 있었다.

한편, 시료 55에서는, SrO/TiO₂몰비가 0.92미만인 제2세라믹 분말 「S6」을 사용하고 있다. 이 실험예 3에서는, 제2세라믹 분말로서 TiO₂를 별도 첨가하고, SrTiO₃ 및 TiO₂의 각 첨가량을 조정하고 있기 때문에, 특별히 문제가 되는 특성은 초래되지 않았다. 그러나, 이러한 첨가량의 조정은, 일반적으로 비교적 번거롭다.

시료 57 및 58에서는, 불순물이 1중량%를 초과하는 제2세라믹 분말 「S8」및 「S9」을 각각 사용했으므로 Q값이 저하했다.

시료 59에서는, 비표면적이 1.5㎡/g미만인 제2세라믹 분말 「S10」을 사용했으므로 1000℃이하의 온도에서 소결하지 않았다. 한편, 시료 63에서는, 비표면적이 7.5㎡/g을 초과하는 제2세라믹 분말 「S14」를 사용했으므로 Q값이 저하했다.

시료 64에서는, 적분강도가 1000미만인 제2세라믹 분말 「S15」을 사용했으므로 Q값이 저하하고, 또한 화학적 안정성이 뒤떨어져 있었다.

(실험예 4)

표 10에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 얻기 위하여, 제1세라믹 분말, 붕규산 유리분말 및 제2세라믹 분말을 준비함과 아울러, 제3세라믹 분말을 준비하고, 이들을 혼합했다.

여기서, 제1세라믹 분말에 대해서는 표 10에 있어서, 「제1세라믹」의 「종류」란에 나타내는 바와 같이, 표 4에 나타낸 제1세라믹 분말 「F4」를 사용하고, 이것을 「양」의 란에 나타내는 첨가량으로써 혼합했다.

붕규산 유리 분말에 대해서는, 표 10에 있어서 「붕균산 유리」의 「종류」의 란에 나타내는 바와 같이, 표 1에 나타낸 유리 「G6」또는「G23」을 이용하고, 이것을 「양」의 란에 나타내는 바와 같은 첨가량으로써 혼합했다.

제2세라믹 분말에 대해서는, 표 10에 있어서 「제2세라믹」의 「종류」의 란에 나타내는 바와 같이, 「CT」(즉 CaTiO₃) 또는 「ST/T」(즉 SrTiO₃)를 이용하여, 이것을 「양」의 란에 나타내는 바와 같은 첨가량으로써 혼합했다.

제3세라믹 분말에 대해서는, 표 10의 「제3세라믹」의 란에 나타내는 바와 같이, CuO, Fe₂O₃ 및 MnO₂의 각 분말 중 적어도 1종을, 소정의 첨가량으로써 혼합하였다. 여기서 CuO 분말에 대해서는 평균입경 1.1㎛인 것을 사용하고, Fe₂O₃ 분말에 대해서는 평균입경 0.9㎛인 것을 사용하며, MnO₂의 분말에 대해서는 평균입경 1.2㎛인 것을 사용하였다. 또한, 표 10의 「제3세라믹」의 란에 나타내어진 「CuO」, 「Fe₂O₃」 및 「MnO₂」및 「총량」의 각각에 대한 첨가량은 제1세라믹 분말, 붕규산 유리 분말 및 제2세라믹 분말의 합계량 100중량부에 대한 중량비율로써 나타내어져 있다.

표 10에 있어서, 시료번호에 *를 붙인 것은, 제3세라믹 분말의 첨가량에 대해서 본 발명의 바람직한 범위로부터 벗어난 조건을 갖는 절연체 세라믹 조성물이다.

또한, 표 10에는 비교를 용이하게 하기 위하여, 표 3에 나타낸 시료 6 및 표 2에 나타낸 시료 29가 다시 나타내어져 있다.

다음에, 표 10에 나타낸 각 시료에 따른 절연체 세라믹 조성물을 이용하여 실험예 1의 경우와 마찬가지로 해서, 시료로 되는 절연성 세라믹 소결체를 제작하고, 표 11에 나타내는 바와 같이, 각 시료에 대해서 비유전율(ε_r), Qf값, 공진주파수의 온도계수(τ_f) 및 화학적 안정성을 평가했다.

표 11에 있어서도, 표 10에 나타낸 제3세라믹 분말의 첨가량에 대해서, 본 발명의 바람직한 범위에서 벗어난 시료에 대한 시료번호에는 *가 붙여져 있다.

제3세라믹 분말은 소결조제로서 기능하는 것으로, 이것을 첨가하면 붕규산 유리 분말의 첨가량을 적게 할 수 있고, 그만큼 제1세라믹 분말의 첨가량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 제3세라믹 분말을 첨가하지 않는 경우에 비하여 Qf값을 높일 수 있다.

보다 구체적으로는, 표 11에 나타내는 바와 같이, 시료 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75 및 76에 의하면, 제3세라믹 분말을 함유하고 있지 않은 시료 6에 비하여, 그리고 시료 78∼80에 의하면, 제3세라믹 분말을 함유하고 있지 않은 시료 29에 비하여, 보다 높은 Qf값, 즉 10000㎓이상의 Qf값을 얻을 수 있었다. 또 ±30ppm·℃^-1 이내라고 하는 안정된 공진주파수의 온도계수(τ_f)를 얻을 수 있었다.

상기 시료 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75 및 76 및 시료 78∼80은, 제1세라믹 분말, 붕규산 유리 분말 및 제2세라믹 분말의 합계량을 100중량부로 했을 때, CuO의 함유량에 대해서는 0.5중량부 이하, Fe₂O₃의 함유량에 대해서는 1중량부 이하, 및 MnO₂의 함유량에 대해서는 2중량부 이하로 선택되면서, 제3세라믹 분말의 합계량에 대해서는 2.5중량부 이하로 선택된다는 조건을 만족하고 있다.

이들에 대해서, 시료 68, 71 및 77에 있어서는, 제3세라믹 분말이 첨가되었지만, 그 첨가량이 상기한 상한값을 초과하고 있고, 그 때문에 Qf값은 시료 6의 경우보다 오히려 저하되었다.

Claims

포스테라이트를 주성분으로 하는 제1세라믹 분말;

티탄산칼슘을 주성분으로 하는 세라믹 분말, 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 제2세라믹 분말; 및

붕규산 유리 분말을 함유하고:

상기 붕규산 유리는 리튬을 Li₂O 환산으로 3∼15중량%, 마그네슘을 MgO 환산으로 30∼50중량%, 붕소를 B₂O₃ 환산으로 15∼30중량%, 규소를 SiO₂ 환산으로 10∼35중량%, 아연을 ZnO 환산으로 6∼20중량%, 및 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 0∼15중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항에 있어서, 상기 붕규산 유리 분말을 3∼20중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 산화구리(CuO)를 주성분으로 하는 산화구리계 세라믹 분말, 산화철(Fe₂O₃)을 주성분으로 하는 산화철계 세라믹 분말 및 산화망간(MnO₂)을 주성분으로 하는 산화망간계 세라믹 분말 중 1종 이상으로 이루어지는 제3세라믹 분말을 더 함유하고,

상기 제1세라믹 분말, 상기 제2세라믹 분말 및 상기 붕규산 유리 분말의 합계량을 100중량부로 하였을 때에, 상기 산화구리계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 0.5중량부 이하, 상기 산화철계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 1중량부 이하, 및 상기 산화망간계 세라믹 분말의 함유량에 대해서는 2중량부 이하로 선택되면서, 상기 제3세라믹 분말의 합계량에 대해서는 2.5중량부 이하로 선택되는 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항에 있어서, 상기 붕규산 유리는 Li₂(Mg, Zn)SiO₄ 결정상을 석출할 수 있는 조성인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항에 있어서, 상기 포스테라이트는 MgO와 SiO₂의 몰비가 MgO/SiO₂비로 1.92∼2.04의 것임을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제6항에 있어서, 상기 제1세라믹 분말은 상기 포스테라이트 이외의 불순물량이 5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1세라믹 분말의 중심입경(D50)이 1㎛이하인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제2세라믹 분말은, 상기 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말 및 상기 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제9항에 있어서, 상기 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 6∼13중량% 함유하고, 또한 상기 산화티탄을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 0.5∼5.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제2세라믹 분말이 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말을 함유하고, 상기 티탄산스트론튬은 SrO와 TiO₂의 몰비가 SrO/TiO₂비로 0.92∼1.05의 것임을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제11항에 있어서, 상기 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말은, 상기 티탄산스트론튬 이외의 불순물량이 1중량%이하인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제11항에 있어서, 상기 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말의 비표면적이 1.5∼7.5㎡/g인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제11항에 있어서, 상기 티탄산스트론튬을 주성분으로 하는 세라믹 분말은 상기 세라믹 분말의 SrTiO₃ (222)면에 대한 X선 회절피크의 적분강도가 1000이상인 것을 특징으로 하는 절연체 세라믹 조성물.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 절연체 세라믹 조성물을 1000℃이하의 온도에서 소성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 절연성 세라믹 소결체.
적층된 복수의 절연성 세라믹층과 절연성 세라믹층에 관련해서 설치되는 배선도체를 구비하는, 적층형 세라믹 전자부품으로서, 상기 절연성 세라믹층은 제15항에 기재된 절연성 세라믹 소결체로 이루어지고, 상기 배선도체가 구리 또는 은을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 전자부품.
제16항에 있어서, 상기 절연성 세라믹층과 함께 적층된 고유전성 세라믹층을 더 구비하고, 상기 고유전성 세라믹층은 15이상의 비유전율을 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 전자부품.
제16항에 있어서, 상기 고유전성 세라믹층은,

x(Ba_aCa_bSr_c)O-y{(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}-zRe₂O₃(단 x, y 및 z의 단위는 몰%이고, x+y+z=100이며, a+b+c=1, 0≤b+c<0.8 및 0≤m<0.15이고, Re는 희토류 원소 중 1종 이상이다.)로 표시되고, 상기 (Ba_aCa_bSr_c)O와 상기 {(TiO₂)_1-m(ZrO₂)_m}와 상기 Re₂O₃의 몰 조성비(x, y, z)가 첨부의 도 3에 나타내는 3원 조성도에 있어서, 점A(7, 85, 8), 점B(7, 59, 34), 점C(0, 59, 41) 및 점D(0, 85, 15)로 둘러싸이는 영역 내(단, 점A와 점B를 연결하는 선상은 포함하지 않는다)에 있는 주성분;

SiO₂계의 유리로 이루어지는 제1의 부성분; 및

Mn을 함유하는 제2의 부성분을 함유하는 고유전체 재료로 이루어지고:

상기 고유전체 재료는, 상기 주성분을 100중량부로 했을 때에 상기 제1의 부성분을 0.1∼25중량부 함유하고, 제2의 부성분을 Mn 환산으로 0.5∼20중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 전자부품.
제18항에 있어서, 상기 고유전체 재료는 Li₂O를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 전자부품.
제16항에 있어서, 상기 고유전성 세라믹층은,

xBaO-yTiO₂-zReO_3/2(단, x, y 및 z의 단위는 몰%이고, x+y+z=100이며, 8≤x≤18, 52.5≤y≤65 및 20≤z≤40이며, Re는 희토류 원소 중 1종 이상이다.)로 나타내어지는, BaO-TiO₂-ReO_3/2계 세라믹 조성물과, 10∼25중량%의 SiO₂, 10∼40중량%의 B₂O₃, 25∼55중량%의 MgO, 0∼20중량%의 ZnO, 0∼15중량%의 Al₂O₃, 0.5∼10중량%의 Li₂O 및 0∼10중량%의 RO(단 R은 Ba, Sr 및 Ca 중 1종 이상이다.)를 함유하는 유리 조성물을 함유하는, 고유전체 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 전자부품.