(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式がＢａＯ−ｘ｛（１−ｙ）ＴｉＯ2 ・ｙＺｒＯ2 ｝であり（３．５≦Ｘ≦４．５かつ０≦ｙ≦０．２）で示される主成分１００重量部に対し、副添加物として、亜鉛含有化合物がＺｎＯ換算で５〜３０重量部、珪素含有化合物がＳｉＯ2 換算で０．５〜６重量部、アルカリ金属含有化合物が酸化物換算（Ｒ2Ｏ）で０．１〜３重量部（但し、Ｒはアルカリ金属）、銅含有化合物がＣｕＯ換算で０．１〜７重量部、バナジウム含有化合物がＶ2Ｏ5 換算で０．１〜６重量部の割合で添加されており、Ｂ2Ｏ3を含まないことを特徴とする、誘電体磁器組成物。
【請求項２】
マンガン含有化合物がＭｎＯ2 換算で０．５重量部以下、タンタル含有化合物がＴａ2Ｏ5 換算で１．２重量部以下の割合でさらに添加されていることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
組成式ＢａＯ−ｘ｛（１−ｙ）ＴｉＯ2 ・ｙＺｒＯ2 ｝において、４．３０≦Ｘ≦４．４５かつ０＜ｙ≦０．１である、請求項１または２に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
副添加物の少なくとも１種がガラス化されて添加されている、請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体磁器組成物。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体磁器組成物からなる誘電体セラミック層を含むセラミック基板と、
前記セラミック基板の前記誘電体セラミック層内に形成された複数の内部電極とを備えることを特徴とする、セラミック多層基板。
【請求項６】
前記誘電体セラミック層の少なくとも片面に該誘電体セラミック層よりも低誘電率の第２のセラミック層が積層されている、請求項５に記載のセラミック多層基板。
【請求項７】
前記複数の内部電極が、前記誘電体セラミック層の少なくとも一部を介して積層されて積層コンデンサを構成している、請求項５または６に記載のセラミック多層基板。
【請求項８】
複数の内部電極が、前記誘電体セラミック層の少なくとも一部を介して積層されてコンデンサを構成しているコンデンサ用内部電極と、互いに接続されて積層インダクタを構成しているコイル導体とを備える、請求項５または６に記載のセラミック多層基板。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載のセラミック多層基板と、
前記セラミック多層基板上に実装されており、前記複数の内部電極と共に回路を構成している少なくとも１つの電子部品素子とを備えることを特徴とする、セラミック電子部品。
【請求項１０】
前記電子部品素子を囲繞するように前記セラミック多層基板に固定されたキャップをさらに備える、請求項９に記載のセラミック電子部品。
【請求項１１】
前記キャップが導電性キャップである、請求項１０に記載のセラミック電子部品。
【請求項１２】
前記セラミック多層基板の下面にのみ形成された複数の外部電極と、
前記外部電極に電気的に接続されており、かつ前記内部電極または電子部品素子に電気的に接続された複数のスルーホール導体をさらに備えることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の電子部品。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体と、
前記セラミック焼結体内に配置された複数の内部電極と、
前記セラミック焼結体の外表面に形成されており、いずれかの内部電極に電気的に接続されている複数の外部電極とを備えることを特徴とする、積層セラミック電子部品。
【請求項１４】
前記複数の内部電極がセラミック層を介して重なり合うように配置されており、それによってコンデンサユニットが構成されている、請求項１３に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１５】
前記複数の内部電極が、前記コンデンサユニットを構成している内部電極に加えて、互いに接続されて積層インダクタユニットを構成している複数のコイル導体を有する、請求項１４に記載の積層セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波やミリ波などの高周波領域で用いるのに適した誘電体磁器組成物、特に金属からなる電極と積層・共焼結して小型化するのに適した誘電体磁器組成物、並びに該誘電体磁器組成物を用いたセラミック多層基板、セラミック電子部品及び積層セラミック電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高周波用誘電体磁器が、例えば誘電体共振器やＭＩＣ用誘電体基板などに広く用いられている。高周波用の誘電体磁器では、小型化を図るために、誘電率が大きいこと、Ｑ値が大きいこと、並びに誘電率の温度依存性が小さいことが求められている。
【０００３】
特開平６−３３３４２６号公報には、高い比誘電率（εr ）と高いＱ値を有する誘電体磁器組成物として、ＢａＯ−ｘ｛（１−ｙ）ＴｉＯ2 ・ｙＺｒＯ2 ）で表される主成分に対し、ＭｎＯ2 及びＴａ2Ｏ5 を０．５重量％以下及び１．２重量％以下の割合でそれぞれ添加してなる組成物が開示されている。この誘電体磁器組成物は、１３００℃以上の高温焼成により得られ、比誘電率εr が３８以上、Ｑ値が７ＧＨｚで８０００以上の特性が得られている。
【０００４】
一般に、誘電体共振器などの高周波用途では、電極としてＡｇやＣｕなどの低抵抗でありかつ安価な金属を用いることが必要である。従って、金属とセラミックスとを共焼結するには、セラミックスをこれらの金属の融点よりも低い温度で焼成する必要がある。
【０００５】
しかしながら、上記のような金属の融点は９６０〜１０６３℃と、上記誘電体磁器組成物の焼成温度１３００℃に比べて著しく低い。従って、上記誘電体磁器組成物は、高周波用に適しているものの、これらの金属を内部電極材料として使用することができないという問題があった。
【０００６】
他方、特開平８−４５３４４号公報には、ｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2 （ｘは０．１８〜０．２０、ｙは０．８０〜０．８２で、ｘ＋ｙ＝１）で表される主成分に対し、副成分としてＧｅＯ2 及びＣｕＯの少なくとも１種をそれぞれ、０．１〜５重量％及び０．５〜５重量％の割合で添加してなる誘電体磁器組成物が開示されている。ここでは、ＣｕＯ及びＧｅＯ2 の添加により、１０００℃の低温で焼結できることが示されている。
【０００７】
しかしながら、比較的高価でありかつ耐水性に劣るＧｅＯ2 を用いなければならなかった。また、電気伝導率が最も低く、比較的安価であり、大気中で焼成可能な電極材料として最適なＡｇの融点は９６２℃であるため、この先行技術に記載の誘電体磁器組成物はＡｇからなる電極と共焼結することができなかった。
【０００８】
他方、特開平５−３２５６４１号公報には、Ｂａ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系誘電体磁器組成物において、Ｂ2Ｏ3 を添加すれば、９００℃の低温で焼成できることが開示されている。しかしながら、Ｂ2Ｏ3 は吸水しやすいという問題があった。また、ガラス成分の１つとしてＢ2Ｏ3 を含むガラスを用いたとしても、Ｂ2Ｏ3 が過剰なガラスでは、Ｂ2Ｏ3 の溶出が大きく、やはり化学的安定性に問題があった。また、ガラスを用いると、コストが高くつくという問題もあった。加えて、焼結性がやや低いため、原料粉末を平均粒径０．６μｍ以下に微粉砕しなければならず、この点においてもコストが高くつかざるを得なかった。
【０００９】
特開平１０−１６７８１７号公報には、ＢａＯ・ｘ（Ｔｉ1-a Ｚｒa ）Ｏ2 で示される主成分（但し、３．５≦ｘ≦４．５かつ０≦ａ≦０．２０）１００重量部に対し、亜鉛含有化合物ＺｎＯ換算で４〜３０重量部、硼素含有化合物をＢ2Ｏ3 換算で１〜２０重量部、アルカリ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部、銅含有化合物をＣｕＯ換算で０．０１〜７重量部含有する誘電体磁器組成物が開示されている。ここでは、これらの副成分の添加により、９００℃で焼成することができるとされている。
【００１０】
しかしながら、やはり、硼素含有化合物が用いられており、Ｂ2Ｏ3 の化学的安定性が十分でないため、特に、高温高湿度環境下において、絶縁抵抗の劣化等が生じるという問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した先行技術の欠点を解消し、１０００℃以下の低温焼成により得ることができ、ＡｇやＣｕなどの低抵抗の電極と共焼結することができ、しかも誘電率及びＱ値が高く、誘電特性の温度変化率が小さく、優れた高周波特性を発揮し、かつ高温高湿度下などの環境における信頼性に優れた誘電体磁器組成物を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上記誘電体磁器組成物を用いて構成されており、優れた高周波特性を発揮し、かつ高温高湿度下等の環境における信頼性に優れたセラミック多層基板、セラミック電子部品及び積層セラミック電子部品を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の広い局面によれば、組成式がＢａＯ−ｘ｛（１−ｙ）ＴｉＯ2 ・ｙＺｒＯ2 ｝であり（３．５≦Ｘ≦４．５かつ０≦ｙ≦０．２）で示される主成分１００重量部に対し、副添加物として、亜鉛含有化合物がＺｎＯ換算で５〜３０重量部、珪素含有化合物がＳｉＯ2 換算で０．５〜６重量部、アルカリ金属含有化合物が酸化物換算（Ｒ2Ｏ）で０．１〜３重量部（但し、Ｒはアルカリ金属）、銅含有化合物がＣｕＯ換算で０．１〜７重量部、バナジウム含有化合物がＶ2Ｏ5 換算で０．１〜６重量部の割合で添加されており、Ｂ2Ｏ3を含まないことを特徴とする、誘電体磁器組成物が提供される。
【００１４】
上記誘電体磁器組成物では、上記特定の主成分１００重量部に対し、副成分として上記各化合物が上記特定の割合でそれぞれ添加されているので、９００℃以下で焼成することができる。また、誘電率が約３０以上と高く、Ｑ値についても、８ＧＨｚで約２０００以上と高い。
【００１５】
さらに、Ｂ2Ｏ3 を含まないので、高温高湿度下等における耐環境特性も高められる。
また、上記のように低温で焼成できるので、ＡｇやＣｕなどの低抵抗でありかつ安価な金属と共焼結することができ、従って例えば積層セラミック電子部品とすることにより小型化も図り得る。
【００１６】
本発明に係る誘電体磁器組成物において、上記組成を限定したのは、以下の理由による。上記組成式においてｘ＜３．５未満、あるいは４．５を超える場合には、共振周波数の温度係数τｆがプラス側に大きくなりすぎ、誘電率の温度依存性が大きくなる。
【００１７】
また、ＺｒＯ2 の一部をＴｉＯ2 で置換することにより、共振周波数の温度係数はマイナス側に変化するが、その割合ｙが０．２を超えると、誘電率εやＱ値が低下する。
【００１８】
さらに、好ましくは、ｘは、４．３０≦ｘ≦４．４５かつ０＜ｙ≦０．１とされ、その場合には、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20の単相となり、より高いＱ値が得られるため望ましい。
【００１９】
また、亜鉛含有化合物の添加により、Ｑ値及び低温焼結性が高められる。もっとも、亜鉛含有化合物の添加割合が５重量部を下回ると、上記効果が得られず、３０重量部を上回ると、誘電率εが低下する。好ましくは、亜鉛含有化合物は、６〜１３重量部の範囲で添加される。
【００２０】
珪素含有化合物の添加割合が０．５重量部未満では、耐湿性が劣化し、６重量部を超えると焼結性が悪くなり、１０００℃以下では焼結しなくなる。好ましくは、珪素含有化合物は、１〜４重量部の範囲で添加される。
【００２１】
アルカリ金属含有化合物は低温焼結性を高めるために添加されているが、その配合割合が３０重量部を超えると耐湿性が低下し、逆に０．１重量部を下回ると低温焼結化効果が発現しなくなる。好ましくは、アルカリ金属含有化合物は、０．５〜２重量部の範囲で添加される。
【００２２】
バナジウム含有化合物を添加することにより低温焼結性が高められるが、この配合割合が６重量部を超えると耐湿性が低下し、逆に０．１重量部を下回ると低温焼結化効果が発現しない。好ましくは、バナジウム含有化合物は、０．５〜２重量部の範囲で添加される。
【００２３】
さらに、銅含有化合物の添加により低温焼結性が高められると共に誘電率εも高められる。もっとも、銅含有化合物の割合が０．１重量部未満では、上記効果が得られず、７重量部を超えると、Ｑ値が低下する。好ましくは、銅含有化合物は、２〜６重量部の割合で添加される。
【００２４】
本発明に係る誘電体磁器組成物では、好ましくは、副添加物として、さらに、マンガン含有化合物がＭｎＯ2 換算で０．５重量部以下、より好ましくは、０．３重量部以下の割合で、かつタンタル含有化合物がＴａ2Ｏ5 換算で１．２重量部以下、より好ましくは、１．０重量部以下の割合でさらに添加される。マンガン含有化合物及びタンタル含有化合物の添加により、Ｑ値がさらに高められ好ましい。しかしながら、マンガン含有化合物の添加割合が０．５重量部を超える場合あるいはタンタル含有化合物の添加割合が１．２重量部を超える場合には、逆にＱ値が低下する。
【００２５】
また、本発明に係る誘電体磁器組成物では、上述した亜鉛含有化合物、珪素含有化合物、アルカリ金属含有化合物、銅含有化合物及びビスマス含有化合物の少なくとも１種が、ガラス化されて添加され、それによって、主成分との反応性がさらに高められるので、より一層低温で焼成可能となる。
【００２６】
なお、上記亜鉛含有化合物、珪素含有化合物、アルカリ金属含有化合物、銅含有化合物、バナジウム含有化合物並びに好ましく用いられるマンガン含有化合物及びタンタル含有化合物としては、これらの金属を含む適宜の化合物を用いることができ、特に限定されるものではないが、以下のようなものを例示することができる。
【００２７】
亜鉛含有化合物としては、ＺｎＯ、ＺｎＣｌ2 、ＺｎＳ、Ｚｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4 、Ｂａ3Ｔｉ12Ｚｎ7Ｏ34などを挙げることができる。
また、珪素含有化合物としては、ＳｉＯ2 、Ｎａ4ＳｉＯ4 、Ｓｉなどを挙げることができる。
【００２８】
アルカリ金属含有化合物としては、Ｌｉ2Ｏ3 、Ｌｉ2ＳＯ・４Ｈ2Ｏ、Ｌｉ3ＰＯ4 、ＬｉＮＯ3 、Ｌｉ2Ｃ2Ｏ4 、Ｌｉ2ＣＯ3 などを挙げることができる。なお、アルカリ金属含有化合物におけるアルカリ金属としては、特に限定されるわけではないが、Ｌｉ、ＮａまたはＫなどを挙げることができ、中でもＬｉが好ましく用いられる。
【００２９】
銅含有化合物としては、ＣｕＯ、Ｃｕ、ＣｕＳＯ4 、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＣｌなどを挙げることができる。
バナジウム含有化合物としては、Ｖ2Ｏ5 、ＶＯＣｌ3 、ＶＯＣｌ2 などを挙げることができる。
【００３０】
マンガン含有化合物としては、ＭｎＯ2 、ＭｎＣＯ3 、ＭｎＣｌ2・４Ｈ2Ｏなどを挙げることができる。
タンタル含有化合物としては、Ｔａ2Ｏ5 、ＴａＣｌ5 、Ｔａなどを挙げることができる。
【００３１】
本発明に係る誘電体磁器組成物は、上記主成分及び副添加物からなるが、実際の誘電体磁器を得るにあたっては、これらの成分を構成するための原料粉末を上記組成物比となるように秤量し、粉砕混合し、仮焼した後、再度粉砕し、仮焼粉末を得る。しかる後、この仮焼粉末を、所定の形状に成形し、焼成すればよい。
【００３２】
上記のように、本発明に係る誘電体磁器組成物では、上記特定の組成を有するので、大気中または酸素雰囲気下において、低温、すなわち９００℃以下の温度で焼成することにより得られる。
なお、上記原料粉末としては、焼成により酸化物を生成する、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの金属塩を用いてもよい。
【００３３】
本発明の他の広い局面によれば、本発明に係る上記誘電体磁器組成物からなる誘電体セラミック層を含むセラミック基板と、該セラミック基板の上記誘電体誘電体セラミック層内に形成された複数の内部電極とを備えるセラミック多層基板が提供される。このセラミック多層基板では、本発明に係る誘電体磁器組成物からなる誘電体セラミック層が形成されており、該誘電体セラミック層内に複数の内部電極が形成されているので、１０００℃以下の低温で焼成でき、しかも誘電率が高く、Ｑ値が高く、誘電特性の温度変化率が小さい。
【００３４】
本発明に係るセラミック多層基板の特定の局面では、上記誘電体セラミック層の少なくとも片面に、該誘電体セラミック層よりも低誘電率の第２のセラミック層が積層される。
【００３５】
本発明の他の特定の局面では、上記複数の内部電極が、上記誘電体セラミック層の一部を介して積層されて積層コンデンサが構成されている。
本発明のより特定の局面では、上記複数の内部電極が、積層コンデンサを構成している複数のコンデンサ用内部電極と、互いに接続されて積層インダクタを構成している複数のコイル導体を含む。
【００３６】
また、本発明の別の局面では、上記セラミック多層基板と、セラミック多層基板上に実装されており、複数の内部電極と共に回路を構成している少なくとも１つの電子部品素子とを備えるセラミック電子部品が提供される。
【００３７】
好ましくは、上記電子部品素子を囲繞するように、セラミック多層基板にキャップが固定される。より好ましくは、キャップとして導電性キャップが用いられる。
【００３８】
また、本発明に係るセラミック電子部品のより特定の局面では、前記セラミック多層基板の下面にのみ形成された複数の外部電極と、前記外部電極に電気的に接続されており、かつ前記内部電極または電子部品素子に電気的に接続された複数のスルーホール導体がさらに備えられる。
【００３９】
さらに、本発明の他の広い局面によれば、本発明に係る誘電体磁器組成物からなるセラミック焼結体と、該セラミック焼結体内に配置された複数の内部電極と、セラミック焼結体の外表面に形成されておりかついずれかの内部電極に電気的に接続された複数の外部電極とを備える積層セラミック電子部品が提供される。
【００４０】
本発明に係る積層セラミック電子部品の特定の局面では、前記複数の内部電極がセラミック層を介して重なり合うように配置されており、それによって積層コンデンサユニットが構成されている。
【００４１】
また、本発明に係る積層セラミック電子部品のさらに他の特定の局面では、前記複数の内部電極が、前記積層コンデンサユニットを構成している内部電極に加えて、互いに接続されて積層インダクタユニットを構成している複数のコイル導体を有する。
【００４２】
【実施例】
以下、まず、本発明に係る誘電体磁器組成物についての具体的な実施例を説明し、さらに、本発明に係るセラミック多層基板、セラミック電子部品及び積層セラミック電子部品の構造的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００４３】
原料として、ＢａＣＯ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 を準備し、下記の表１〜３に示す割合で調合し、調合原料を得た。この調合原料をボールミルを用いて１６時間湿式混合し、次に脱水、乾燥し、１２００℃で２時間仮焼し、主成分仮焼原料を得た。
【００４４】
他方、副添加物原料として、ＺｎＯ、Ｌｉ2ＣＯ3 、ＳｉＯ2 、Ｖ2Ｏ5 、ＣｕＯ、Ｔａ2Ｏ5 及びＭｎＣＯ3 を準備し、上記主成分仮焼原料とこれらを下記の表１〜３に示す組成比に従って調合し、混合原料を得た。この混合原料に、バインダを加え、ボールミルを用いて１６時間、湿式混合することによりセラミックスラリーを得た。
【００４５】
上記セラミックスラリーを乾燥して得た調整粉末を２００ＭＰａの圧力で、焼成後の寸法が直径１０ｍｍ×厚さ５ｍｍとである円板となるようにプレス成形した。このようにして得られた円板状成形体を９００℃で２時間焼成し、円板状の焼結体を得た。
【００４６】
上記のようにして得た円板状セラミック焼結体を用い、両端短絡型誘電体共振法により共振周波数（約８ＧＨｚ）における比誘電率εr 、Ｑ値及び上記共振周波数の温度係数τｆを測定した。結果を下記の表１〜３に示す。
【００４７】
また、別途、上記セラミックスラリーを用い、ドクターブレード法により厚み５０μｍのシート状に成形し、セラミックグリーンシートを得た。このセラミックグリーンシート上に、Ａｇにより電極パターンを印刷し、積層コンデンサ用積層体を得た。この積層体を９００℃で３０分間焼成し、直方体状のセラミック焼結体を得た。
【００４８】
また、上記のようにして得た直方体状の積層コンデンサに５０Ｖの電圧を印加しつつ、１２０℃、相対湿度９５％及び２ａｔｍの条件で２００時間放置し、しかる後上記放置前後の絶縁抵抗の変化を測定し、耐湿性を判断した。絶縁抵抗が放置後に１０10Ω・ｃｍ以下に低下したものを耐湿性不良とした。耐湿性不良の場合、下記の表１〜３の備考欄に耐湿性不可と表した。
【００４９】
なお、下記の表１〜３において、試料番号に＊を付けたものは、本発明の範囲外であることを示す。
表１〜３から明らかなように、本発明に係る誘電体磁器組成物は、１０００℃以下の低温焼成により得られ、Ｑ値が約８ＧＨｚで１２００以上と高く、比誘電率も約２５以上と高いことがわかる。
なお、表１〜３において、副成分の添加割合は、主成分１００重量部に対する割合（重量部）であり、ｙについてはｙ×１００の値が示される。
【００５０】
【表１】
0003697975.tif 000002
【００５１】
【表２】
0003697975.tif 000003
【００５２】
【表３】
0003697975.tif 000004
【００５３】
なお、試料番号４５では、副添加物としてＬｉ2Ｏ−ＣｕＯ−ＺｎＯ−ＳｉＯ2−Ｖ2Ｏ5 をガラス化して添加した。
上記のように、本発明に係る誘電体磁器組成物を用いれば、低温で焼成できるので、ＡｇやＣｕなどの低抵抗で安価な金属を用いて共焼結でき、積層により小型の高周波用共振器などを構成することができる。
【００５４】
次に、本発明に係る誘電体磁器組成物を用いたセラミック多層基板、セラミック電子部品及び積層セラミック電子部品の構造的な実施例を説明する。
図１は、本発明の一実施例としてのセラミック多層基板を含むセラミック電子部品としてのセラミック多層モジュールを示す断面図であり、図２はその分解斜視図である。
【００５５】
セラミック多層モジュール１は、セラミック多層基板２を用いて構成されている。
セラミック多層基板２は、絶縁性セラミック層３ａ，３ｂ間に本発明に係る誘電体磁器組成物からなる相対的に誘電率の高い誘電体セラミック層４が挟まれている。
【００５６】
なお、絶縁性セラミック層３ａ，３ｂを構成するセラミック材料については、誘電体セラミック層４よりも誘電率が低い限り特に限定されず、例えばアルミナ、クォーツなどにより構成することができる。
【００５７】
誘電体セラミック層４内には、複数の内部電極５が誘電体セラミック層４の一を介して隣り合うように配置されており、それによって積層コンデンサユニットＣ１，Ｃ２が構成されている。
【００５８】
また、絶縁性セラミック層３ａ，３ｂ及び誘電体セラミック層４には、複数のビアホール電極６，６ａや内部配線が形成されている。
他方、セラミック多層基板２の上面には、電子部品素子９〜１１が実装されている。電子部品素子９〜１１としては、半導体デバイス、チップ型積層コンデンサなどの適宜の電子部品素子を用いることができる。上記ビアホール電極６及び内部配線により、これらの電子部品素子９〜１１と、コンデンサユニットＣ１，Ｃ２とが電気的に接続されて本実施例に係るセラミック多層モジュール１の回路を構成している。
【００５９】
また、上記セラミック多層基板２の上面には、導電性キャップ８が固定されている。導電性キャップ８は、セラミック多層基板２を上面から下面に向かって貫いているビアホール電極６に電気的に接続されている。また、セラミック多層基板２の下面に外部電極７，７が形成されており、外部電極７，７が上記ビアホール電極６，６ａに電気的に接続されている。また、他の外部電極については図示を省略しているが、上記外部電極７と同様に、セラミック多層基板２の下面にのみ形成されている。また、他の外部電極は、上述した内部配線を介して、電子部品素子９〜１１やコンデンサユニットＣ１，Ｃ２と電気的に接続されている。
【００６０】
このように、セラミック多層基板２の下面にのみ外部と接続するための外部電極７を形成することにより、セラミック積層モジュールを、下面側を利用してプリント回路基板などに容易に表面実装することができる。
【００６１】
また、本実施例では、キャップ８が導電性材料からなり、外部電極７にビアホール電極６ａを介して電気的に接続されているので、電子部品素子９〜１１を導電性キャップ８により電磁シールドすることができる。もっとも、キャップ８は、必ずしも導電性材料で構成されている必要はない。
【００６２】
本実施例のセラミック多層モジュール１では、上記のようにセラミック多層基板２において、本発明に係る誘電体磁器組成物を用いて積層コンデンサユニットＣ１，Ｃ２が構成されているので、内部電極５や外部配線構成用電極及びビアホール電極６，６ａを、ＡｇやＣｕなどの低抵抗で安価な金属を用いて構成することができ、かつこれらと共焼結できる。従って、一体焼結型のセラミック多層基板２を用いてコンデンサユニットＣ１，Ｃ２を構成することができるので、小型化を図ることができる。加えて、上記誘電体セラミック層４が、本発明に係る誘電体磁器組成物を用いているので誘電率が高く、かつＱ値も高いので、高周波用途に適したセラミック多層モジュール１を提供することができる。
【００６３】
なお、上記セラミック多層基板２は、周知のセラミック積層一体焼成技術を用いて容易に得ることができる。すなわち、先ず、本発明に係る誘電体磁器組成物材料を主体とするセラミックグリーンシートを用意し、内部電極５、外部配線及びビアホール電極６，６ａなどを構成するための電極パターンを印刷し、積層する。さらに、上下に絶縁性セラミック層３ａ，３ｂを形成するためのセラミックグリーンシート上に外部配線及びビアホール電極６，６ａを構成するための電極パターンを形成したものを適宜の枚数積層し、厚み方向に加圧する。このようにして得られた積層体を焼成することにより、容易にセラミック多層基板２を得ることができる。
【００６４】
積層コンデンサユニットＣ１，Ｃ２では、静電容量を取り出すための厚み方向に隣り合う内部電極５，５間に高誘電率の誘電体セラミック層が配置されていることになるので、比較的小さな面積の内部電極で大きな静電容量を得ることができ、それによっても小型化を進めることができる。
【００６５】
図３〜図５は、本発明の第２の構造的な実施例としての積層セラミック電子部品を説明するための分解斜視図、外観斜視図及び回路図である。
図４に示すこの積層セラミック電子部品２０は、ＬＣフィルタである。セラミック焼結体２１内に、後述のようにインダクタンスＬ及び静電容量Ｃを構成する回路が構成されている。セラミック焼結体２１が、本発明に係る高周波用の誘電体磁器組成物を用いて構成されている。また、セラミック焼結体２１の外表面には、外部電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂが形成されており、外部電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ間には、図５に示すＬＣ共振回路が構成されている。
【００６６】
次に、上記セラミック焼結体２１内の構成を、図３を参照しつつ製造方法を説明することにより明らかにする。
まず、本発明に係る誘電体磁器組成物材料に、有機ビヒクルを添加し、セラミックスラリーを得る。このセラミックスラリーを、適宜のシート成形法により形成し、セラミックグリーンシートを得る。このようにして得られたセラミックグリーンシートを乾燥した後所定の大きさに打ち抜き、矩形のセラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｍを用意する。
【００６７】
次に、セラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｍに、ビアホール電極２８を構成するための貫通孔を必要に応じて形成する。さらに、導電ペーストをスクリーン印刷することにより、コイル導体２６ａ，２６ｂ、コンデンサ用内部電極２７ａ〜２７ｃ、コイル導体２６ｃ，２６ｄを形成すると共に、上記ビアホール２８用貫通孔に導電ペーストを充填し、ビアホール電極２８を形成する。
【００６８】
しかる後、セラミックグリーンシート２１ａ〜２１ｍを図示の向きに積層し、厚み方向に加圧し積層体を得る。
得られた積層体を焼成し、セラミック焼結体２１を得る。
【００６９】
上記のようにして得られたセラミック焼結体２１に、図４に示したように外部電極２３ａ〜２４ｂを、導電ペーストの塗布・焼き付け、蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成法等により形成する。このようにして、積層セラミック電子部品２０を得ることができる。
【００７０】
図３から明らかなように、コイル導体２６ａ，２６ｂにより、図５に示すインダクタンスユニットＬ１が、コイル導体２６ｃ，２６ｄによりインダクタンスユニットＬ２が構成され、内部電極２７ａ〜２７ｃによりコンデンサＣが構成される。
【００７１】
本実施例の積層セラミック電子部品２０では、上記のようにＬＣフィルタが構成されているが、セラミック焼結体２１が本発明に係る誘電体磁器組成物を用いて構成されているので、第１の実施例のセラミック多層基板２と同様に、低温焼成により得ることができ、従って内部電極としての上記コイル導体２６ａ〜２６ｃやコンデンサ用内部電極２７ａ〜２７ｃとして、銅、銀、金などの低融点金属を用いてセラミックスと一体焼成することができる。加えて、比誘電率が高く、かつ高周波におけるＱ値が高く、共振周波数の温度係数τｆの変化が小さく、高周波用途に適したＬＣフィルタを構成することができる。
【００７２】
なお、上記第１，第２の構造的実施例では、セラミック多層モジュール１及びＬＣフィルタを構成する積層セラミック電子部品２０を例にとり説明したが、本発明に係るセラミック電子部品及び積層セラミック電子部品はこれらの構造に限定されるものではない。すなわち、マルチチップモジュール用セラミック多層基板、ハイブリッドＩＣ用セラミック多層基板などの各種セラミック多層基板、あるいはこれらのセラミック多層基板に電子部品素子を搭載した様々なセラミック電子部品、さらに、チップ型積層コンデンサやチップ型積層誘電体アンテナなどの様々なチップ型積層電子部品に適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明に係る誘電体磁器組成物では、上記特定の主成分に対し、上記特定の副添加物が上記特定の割合で添加されているので、１０００℃以下の低温焼成により得られ、従ってＡｇやＣｕなどの低抵抗でありかつ安価な金属を共焼結することができる。よって、例えばセラミック多層基板や積層型セラミック電子部品において、内部電極材料としてこれらの金属を用いることができ、セラミック多層基板や積層セラミック電子部品の小型化を図ることができる。
【００７４】
加えて、誘電率が約３０以上と高く、Ｑ値が８ＧＨｚで２０００以上と高く、さらに共振周波数の温度依存性が小さいので、高周波用途において、コンデンサやＬＣ共振回路を構成するのに好適に用いられる。
【００７５】
加えて、Ｂ2Ｏ3 を副添加物として用いないので、耐湿性の点においても優れており、信頼性に優れた高周波電子部品を提供することができる。
特に、マンガン含有化合物及びタンタル含有化合物を、上記特定の割合でさらに添加した場合には、より一層Ｑ値を高めることができる。
【００７６】
また、主成分として、主成分の組成式におけるｘが４．３０〜４．４５の範囲、ｙが０．１以下の場合には、Ｑ値をより一層高くすることができる。
また、亜鉛含有化合物、珪素含有化合物、アルカリ金属含有化合物、銅含有化合物及びビスマス含有化合物の１種または２種以上をガラス化して添加された場合には、より一層低温で焼成することができる。
【００７７】
本発明に係るセラミック多層基板は、本発明に係る誘電体磁器組成物からなる誘電体セラミック層を含むセラミック基板内に複数の内部電極が形成されている構造を有するので、低温で焼成でき、内部電極構成材料としてＡｇやＣｕなどの低抵抗でありかつ安価な金属を用いることができる。しかも、誘電体セラミック層においては、誘電率が高く、Ｑ値が高く、さらに共振周波数の温度依存性が小さいので、高周波用途に適したセラミック多層基板を提供し得る。加えて、上記誘電体セラミック層がＢ2Ｏ3 を副添加物として使用していないので、耐湿性においても優れてり、耐環境特性も高められる。
【００７８】
セラミック多層基板において、誘電体セラミック層の少なくとも片面に、該誘電体セラミック層よりも低誘電率の第２のセラミック層が積層されている場合には、第２のセラミック層の組成及び積層形態を工夫することにより、強度や耐環境特性を、要求に応じて適宜調整することができる。
【００７９】
複数の内部電極が誘電体セラミック層の少なくとも一部を介して積層されて積層コンデンサが構成されている場合には、本発明に係る誘電体磁器組成物の誘電率が高く、Ｑ値が高いので、高周波用途に適しており、大きな静電容量を容易に形成することができる。また、誘電率が高いので、外部電極の対向面積を小さくすることができ、それによってコンデンサ部分の寸法を小さくすることも可能となる。
【００８０】
複数の内部電極が積層コンデンサを構成する複数の内部電極と、互いに接続されて積層インダクタを構成する複数のコイル導体とを有する場合には、本発明に係る誘電体磁器組成物が上記のように誘電率が高く、高周波で高いＱ値を有し、共振周波数の温度依存性が小さいので、高周波用途に適した小型のＬＣ共振回路を容易に構成することができる。
【００８１】
本発明に係るセラミック多層基板上に少なくとも１つの電子部品素子が積層された本発明に係るセラミック電子部品では、上記電子部品素子とセラミック多層基板内の回路構成とを利用して、高周波用途に適した、小型の様々なセラミック電子部品を提供することができる。
【００８２】
電子部品素子を囲繞するようにセラミック多層基板にキャップが固定されている場合には、キャップにより電子部品素子を保護することができ、耐湿性等に優れたセラミック電子部品を提供することができる。
【００８３】
キャップとして導電性キャップを用いた場合には、囲繞されている電子部品素子を電磁シールドすることができる。
セラミック多層基板の下面にのみ外部電極が形成されている場合には、プリント回路基板などにセラミック多層基板の下面側から容易に表面実装することができる。
【００８４】
本発明に係る積層セラミック電子部品では、本発明に係る誘電体磁器組成物内に複数の内部電極が形成されているので、低温で焼成でき、内部電極構成材料としてＡｇやＣｕなどの低抵抗でありかつ安価な金属を用いることができる。しかも、誘電体磁器組成物においては、誘電率が高く、Ｑ値が高く、さらに共振周波数の温度依存性が小さいので、高周波用途に適した積層コンデンサを提供し得る。加えて、上記誘電体セラミック層がＢ2Ｏ3 を副添加物として使用していないので、耐湿性においても優れてり、耐環境特性も高められる。
【００８５】
本発明に係る積層セラミック電子部品において、複数の内部電極が積層コンデンサを構成している場合には、本発明に係る誘電体磁器組成物の誘電率が高く、Ｑ値が高いので、高周波用途に適しており、大きな静電容量を容易に形成することができる。また、誘電率が高いので、外部電極の対向面積を小さくすることができ、それによってコンデンサ部分の寸法を小さくすることも可能となる。
【００８６】
本発明に係る積層セラミック電子部品において、複数の内部電極が、積層コンデンサを構成している内部電極と、積層インダクタを構成しているコイル導体とを有する場合には、本発明に係る誘電体磁器組成物が上記のように誘電率が高く、高周波で高いＱ値を有し、共振周波数の温度依存性が小さいので、高周波用途に適した小型のＬＣ共振回路を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのセラミック多層基板を用いたセラミック電子部品としてのセラミック積層モジュールを示す縦断面図。
【図２】図１に示したセラミック多層モジュールの分解斜視図。
【図３】本発明の第２の実施例の積層セラミック電子部品を製造するのに用いられたセラミックグリーンシート及びその上に形成されている電極パターンを説明するための分解斜視図。
【図４】本発明の第２の実施例に係る積層セラミック電子部品を示す斜視図。
【図５】図４に示した積層セラミック電子部品の回路構成を示す図。
【符号の説明】
１…セラミック積層モジュール
２…セラミック多層基板
３ａ，３ｂ…第２のセラミック層としての絶縁性セラミック層
４…誘電体セラミック層
５，５…内部電極
６，６ａ…ビアホール電極
７…外部電極
８…導電性キャップ
９〜１１…電子部品素子
２０…積層セラミック電子部品
２１…セラミック焼結体
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…外部電極
２６ａ〜２６ｄ…コイル導体
２７ａ〜２７ｃ…コンデンサ用内部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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