(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（但し、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５及び２０≦ｚ≦４０であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素）で表わされるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物と、
１０〜２５重量％のＳｉＯ2、１０〜４０重量％のＢ2Ｏ3、２５〜５５重量％のＭｇＯ、０〜２０重量％のＺｎＯ、０〜１５重量％のＡｌ2Ｏ3、０．５〜１０重量％のＬｉ2Ｏ、及び０〜１０重量％のＲＯ（但し、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａの内少なくとも１種）を含むガラス組成物とを含むことを特徴とする、誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物及び前記ガラス組成物からなる主成分に対し、副成分として、ＣｕＯをさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の誘電体磁器組成物。
【請求項３】
前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物及び前記ガラス組成物からなる主成分に対し、副成分としてＴｉＯ2をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物６５〜８５重量％に対し、前記ガラス組成物が１５〜３５重量％の範囲で含有されている、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】
ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（但し、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５及び２０≦ｚ≦４０であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素）で表わされるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物と、
１０〜２５重量％のＳｉＯ2、１０〜４０重量％のＢ2Ｏ3、２５〜５５重量％のＭｇＯ、０〜２０重量％のＺｎＯ、０〜１５重量％のＡｌ2Ｏ3、０．５〜１０重量％のＬｉ2Ｏ、及び０〜１０重量％のＲＯ（但し、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａの内少なくとも１種）を含むガラス組成物とを含み、
前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物及び前記ガラス組成物からなる主成分に対し、副成分として、ＣｕＯ及びＴｉＯ2をさらに含み、
前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物６５〜８５重量％と、前記ガラス組成物１５〜３５重量％と、副成分としての前記ＴｉＯ2を０．１〜１０重量％と、ＣｕＯを３重量％以下とを含むことを特徴とする、誘電体磁器組成物。
【請求項６】
請求項１〜５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ス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７】
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６に記載のセラミック多層基板。
【請求項８】
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６または７に記載のセラミック多層基板。
【請求項９】
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６または７に記載のセラミック多層基板。
【請求項１０】
請求項６〜９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１１】
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１０に記載のセラミック電子部品。
【請求項１２】
前記キャップが導電性キャップである、請求項１１に記載のセラミック電子部品。
【請求項１３】
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１０〜１２のいずれかに記載の電子部品。
【請求項１４】
請求項１〜５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１５】
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１４に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１６】
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１５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ており、マイクロ波用共振器、フィルタ、または積層コンデンサなどに用いられる誘電体磁器組成物、並びに該誘電体磁器組成物を用いて構成さ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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波用共振器やフィルタなどの電子部品の小型化を図るために、空胴共振器に代えて高い比誘電率を有するセラミック誘電体を用いた構造が提案されている。誘電体の比誘電率をεとした場合、誘電体内部では電磁波の持つ波長が自由空間における波長の１／ε1/2に短縮される効果を利用し、上記のように高い比誘電率を有するセラミック誘電体を用いてマイクロ波用共振器やフィルタなどの小型化が図られている。
【０００３】
ところが、誘電体共振器として使用できる温度係数を有する誘電体セラミックスの比誘電率εは、これまでのところ１００以下にすぎず、さらなる小型化の要求には応えることが困難であった。
【０００４】
そこで、誘電体セラミックスの比誘電率εの制約下でさらなる小型化を図るために、従来よりマイクロ波回路で知られているＬＣ共振器を用いる方法が提案されている。すなわち、積層コンデンサや多層基板などで実用化されている積層工法を、ＬＣ回路の構成に応用することにより、マイクロ波用電子部品のより一層の小型化及び信頼性の向上が図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層工法により、マイクロ波帯域で高いＱ値を有するＬＣ共振器を得るには、積層コンデンサや多層回路基板に内蔵される内部電極の導電率が高いことが必要である。すなわち、誘電体や多層回路基板と同時焼成される内部電極として、金、銀または銅などの導電率の高い金属材料を用いることが必要である。
【０００６】
そのため、誘電体セラミックスは、高誘電率、高Ｑ値、及び高い温度安定性を有するだけでなく、融点の低い金属材料からなる内部電極と同時焼成され得る材料でなければならない。しかしながら、このような要求をすべて満たす誘電体材料は得られていない。
【０００７】
例えば、Ａｇ、ＡｕあるいはＣｕなどの金属の融点は９６０〜１０６３℃程度であり、従来の誘電体磁器組成物では、焼成温度が１３５０℃以上と高く、従って、上記のような導電性に優れた金属と共焼結することができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、比誘電率、及びＱ値が高く、温度安定性に優れているだけでなく、比較的低温で焼結することができる誘電体磁器組成物を提供することにある。
【０００９】
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得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を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、本発明のある広い局面によれば、ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（但し、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５及び２０≦ｚ≦４０であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素）で表わされるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物と、１０〜２５重量％のＳｉＯ2、１０〜４０重量％のＢ2Ｏ3、２５〜５５重量％のＭｇＯ、０〜２０重量％のＺｎＯ、０〜１５重量％のＡｌ2Ｏ3、０．５〜１０重量％のＬｉ2Ｏ、及び０〜１０重量％のＲＯ（但し、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａの内少なくとも１種）を含むガラス組成物とを含むことを特徴とする、誘電体磁器組成物が提供される。
【００１１】
本発明の特定の局面では、上記誘電体磁器組成物では、前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物及び前記ガラス組成物からなる主成分に対し、副成分として、ＣｕＯがさらに含まれる。
【００１２】
また、本発明の別の特定の局面では、上記誘電体磁器組成物において、前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物及び前記ガラス組成物からなる主成分に対し、副成分としてＴｉＯ2がさらに含まれる。
【００１３】
上記副成分としては、ＣｕＯ及びＴｉＯ2の双方が含まれていてもよい。
また、好ましくは、上記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物６５〜８５重量％に対し、上記ガラス組成物は１５〜３５重量％の割合で含まれる。
【００１４】
本発明の別の広い局面によれば、ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（但し、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５及び２０≦ｚ≦４０であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素）で表わされるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物と、１０〜２５重量％のＳｉＯ2、１０〜４０重量％のＢ2Ｏ3、２５〜５５重量％のＭｇＯ、０〜２０重量％のＺｎＯ、０〜１５重量％のＡｌ2Ｏ3、０．５〜１０重量％のＬｉ2Ｏ、及び０〜１０重量％のＲＯ（但し、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａの内少なくとも１種）を含むガラス組成物とを含み、前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物及び前記ガラス組成物からなる主成分に対し、副成分として、ＣｕＯ及びＴｉＯ2をさらに含み、前記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物６５〜８５重量％と、前記ガラス組成物１５〜３５重量％と、副成分としての前記ＴｉＯ2を０．１〜１０重量％と、ＣｕＯを３重量％以下含むことを特徴とする、誘電体磁器組成物が提供される。
【００１５】
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明では、上記特定の式であらわされるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物と上記特定の組成のガラス組成物が主成分材料として用いられ、それによって、後述の実施例から明らかなように、１０００℃以下の低温で焼成でき、Ａｇ、ＡｕあるいはＣｕなどの導電性に優れた金属と共焼結することができる。
【００１６】
しかも、高周波領域、特にマイクロ波やミリ波領域において比誘電率が高く、温度安定性に優れた誘電体セラミックスを得ることができる。また、上記ガラス組成物からなるガラス成分が結晶化し、または、上記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物と上記ガラス組成物とが反応して結晶化し、Ｍｇ2Ｂ2Ｏ5、Ｍｇ3Ｂ2Ｏ6、ＢａＴｉ4Ｏ9、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20、Ｍｇ2ＴｉＯ4、Ｍｇ2ＳｉＯ4、Ｚｎ2ＴｉＯ4、Ｚｎ2Ｔｉ3Ｏ8、ＺｎＡｌ2Ｏ4などのＱ値の高い結晶が析出され、Ｑ値の高い誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００１７】
上記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物において用いられる希土類元素Ｒｅとしては特に限定されず、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕなどを挙げることができ、これらの一種または二種以上を適宜用いることができる。
【００１８】
本発明に係る誘電体磁器組成物において、ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2で表される組成を用いるのは、以下の理由による。
図１は、ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物の三元組成図である。この三元組成図において、実線Ｐで囲まれている領域が、上記ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2で表される組成に相当する。
【００１９】
ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物として、図１にＡで示す領域、すなわちｘが１８以上の場合には、焼結が困難となり、１４００℃の温度でも多孔質の磁器しか得られない。Ｂ領域、すなわちｙが６５を超え、ｚが２０未満では、温度特性が劣化する。すなわちコンデンサを内蔵した多層回路基板を構成した場合、該コンデンサの静電容量温度変化率がマイナス側に大きくなりすぎる。Ｃ領域、すなわちｘが８未満の場合には、得られる誘電例えばセラミックの比誘電率が小さくなりすぎ、焼結性も不安定になる。さらに、Ｄ領域、すなわちｚが４０を超え、ｙが５２．５未満では、静電容量の温度変化率がプラス側に大きくなり、比誘電率も低下する。
【００２０】
本発明においては、上記特定のＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物、上記特定のガラス組成物により主成分が構成される。
上記ガラス組成物は、ＳｉＯ2 を１０〜２５重量％、Ｂ2Ｏ3を１０〜４０重量％、ＭｇＯを２５〜５５重量％、ＺｎＯを０〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を０〜１５重量％、Ｌｉ2Ｏを０．５〜１０重量％及びＲＯ（但し、Ｒは、Ｂａ，Ｓｒ及びＣａの内少なくとも１種）を０〜１０重量％の割合でこれらを含む。なお、ＺｎＯ及びＡｌ2Ｏ3は含有されていなくともよく、任意成分である。
【００２１】
上記Ｂ2Ｏ3はガラス粘度を低下させる作用を有し、誘電体磁器組成物の焼結を促す。また、Ｂ2Ｏ3は、Ｍｇ2Ｂ2Ｏ5またはＭｇ3Ｂ2Ｏ6などの高いＱ値を持つ結晶を析出する。しかしながら、Ｂ2Ｏ3の含有割合が４０重量％を超えると耐湿性が低下し、１０重量％未満では１０００℃以下で焼結することができなくなる。上記ＳｉＯ2は、Ｍｇ2ＳｉＯ4などの高いＱ値を有する結晶を析出する。ＳｉＯ2の含有割合が２５重量％を超えると、ガラスの軟化温度が高くなりすぎ、誘電体磁器組成物の焼結性が損なわれ、１０重量％未満では耐湿性に問題が生じる。
【００２２】
ＭｇＯはＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物とガラス組成物との反応を促進させ、ガラス組成物の軟化点を低下する作用を有する。また、ＭｇＯは、Ｍｇ2Ｂ2Ｏ5、Ｍｇ3Ｂ2Ｏ6、Ｍｇ2ＴｉＯ4またはＭｇ2ＳｉＯ4などの高いＱ値を持つ結晶を析出する。
【００２３】
ＭｇＯの含有割合が２５重量％未満では、焼結性が低下し１０００℃以下での焼結が困難となり、５５重量％を超えると耐湿性に問題が生ずると共にガラス化が困難になる。
【００２４】
Ｌｉ2Ｏはガラスの軟化点を低下する作用を有する。Ｌｉ2Ｏの含有割合が１０重量％を超えると耐湿性に問題が生じ、０．５重量％未満では軟化点が高くなりすぎ、焼結しなくなる。
【００２５】
ＺｎＯは、Ｑ値を高める効果を有し、ＺｎＯの含有割合が２０重量％を超えると焼結性が低下する。ＺｎＯは、Ｚｎ2ＴｉＯ4、Ｚｎ2Ｔｉ3Ｏ8、ＺｎＡｌ2Ｏ4などの高いＱ値を有する結晶を析出する。また、Ａｌ2Ｏ3 は耐湿性を高める効果を有するが、含有割合が１０重量％を超えると焼結性が低下する。
【００２６】
ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯは焼結性を高める効果を有するが、含有率が１０重量％を超えるとＱ値が低下する。ＢａＯは、ＢａＴｉ4Ｏ9、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20などの高いＱ値を持つ結晶を析出する。
【００２７】
本発明に係る誘電体磁器組成物では、好ましくは、上記主成分に対し、副成分としてＣｕＯが配合される。この副成分としてのＣｕＯは焼結助材として機能する。もっとも、ＣｕＯ添加割合が３重量％を超えると、Ｑ値が低下し、静電容量の温度係数がプラス側に大きくなることがある。また、本発明に係る誘電体磁器組成物では、上記主成分に対し副成分としてＴｉＯ2が含有されてもよく、ＴｉＯ2はガラスの結晶化を促進する作用を有する。もっとも、ＴｉＯ2の添加割合が誘電体磁器組成物全体の１０重量％を超えると焼結性が低下することがある。
【００２８】
また、本発明に係る誘電体磁器組成物においては、ガラス組成物の量が全体の１５重量％未満の場合には、焼結が困難となることがあり、３５重量％を超えると、耐湿性が低下したり、比誘電率が低下したりするおそれがある。従って、好ましくは、上記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物６５〜８５重量％に対し、ガラス組成物が１５〜３５重量％の割合で含有される。
【００２９】
また、上記理由から、好ましくは、本発明に係る誘電体磁器組成物は、上記ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系磁器組成物６５〜８５重量％と、ガラス組成物１５〜３５重量％と、ＴｉＯ2 を０．１〜１０重量％と、３重量％以下のＣｕＯを含む組成を有する。
【００３０】
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、１１００℃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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、まず、本発明に係る誘電体磁器組成物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。
【００４０】
（磁器組成物の作製）
まず、ＢａＯとＴｉＯ2とＲｅＯ3/2のモル比が下記の表１の主成分欄に示す値となるように、ＢａＣＯ3、ＴｉＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3を秤量し、混合した。このようにして混合された原料を、１１５０℃で１時間仮焼した。次に、仮焼物を粉砕し、表１に示されている磁器組成物Ｓ１〜Ｓ１０を得た。これらの磁器組成物Ｓ１〜Ｓ１０を、以下に示す誘電体磁器組成物の調製に用いた。
【００４１】
【表１】
0003680765.tif 000002
【００４２】
（ガラス組成物の作製）
下記の表２に示す組成比となるように、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ及びＳｒＯを秤量し十分混合した後、１１００℃〜１４００℃の温度で溶融し、水中へ投入して急冷した後、湿式粉砕し、ガラス組成物Ｇ１〜Ｇ１５を作製した。
【００４３】
【表２】
0003680765.tif 000003
【００４４】
（誘電体磁器組成物の調製）
上述のようにして得られた磁器組成物Ｓ１〜Ｓ１０と、ガラス組成物Ｇ１〜Ｇ２４をを用い、下記の表３または表４に示す組成比となるようにこれらを混合し、混合物に副成分として下記の表３または表４に示す割合となるようにＣｕＯ粉末及びＴｉＯ2 粉末を加え、十分に混合した。しかる後、これら混合原料に対し、適当量のバインダ、可塑材及び溶剤を加え、混練し、スラリーを得た。
【００４５】
上記のようにして得られたスラリーを、ドクターブレード法により厚さ５０μｍのシート状に成形した。得られたセラミックグリーンシートを縦３０ｍｍ×横１０ｍｍの大きさの矩形形状に切断した。このようにして用意された矩形のセラミックグリーンシートを複数枚積層し、圧着した後、０．５ｍｍの積層体を得た。しかる後、この積層体を、８００〜１１００℃の温度で１時間焼成し、下記の表３及び表４にに示す試料番号１〜４３の板状の誘電体磁器を得た。
【００４６】
上記のようにして得られた誘電体磁器について、比誘電率（ε）、Ｑ値、静電容量温度変化率（ｐｐｍ／℃）を測定した。なお、比誘電率（ε）及びＱ値は、両端短絡型誘電体共振法により共振周波数（１ＭＨｚ）において測定した。結果を下記の表３及び表４に示す。
【００４７】
【表３】
0003680765.tif 000004
【００４８】
【表４】
0003680765.tif 000005
【００４９】
なお、表３及び表４において、試料番号の前に＊を付したのは、本発明の範囲外の試料であることを示す。
表３から明らかなように、ＢａＯが２５モル％の割合で含まれているＳ２を用いた試料番号２では、温度変化率が−１００ｐｐｍ／℃とマイナス側において大きかった。
【００５０】
また、ＢａＯが５モル％及びＴｉＯ2 が７５モル％含まれている磁器組成物Ｓ３を用いた場合には、試料番号３の結果から明らかなように、比誘電率εが２１と低かった。
【００５１】
同様に、ＢａＯが２モル％含まれている磁器組成物Ｓ４を用いた試料番号４、並びにＴｉＯ2 の含有割合が５０モル％である磁器組成物Ｓ５を用いた試料番号５においても、比誘電率が１６及び１４と低かった。
【００５２】
また、ＭｇＯの含有割合が１５重量％、ＺｎＯの含有割合が２０重量％及びＢ2Ｏ3 の含有割合が４０重量％であるガラス組成物Ｇ２を用いた試料番号１１では、耐湿性が十分でなかった。なお、耐湿性については、８５℃，８５％ＲＨで１０００時間後に絶縁抵抗が＜１０10Ω・ｃｍに低下した場合に不良と評価した。
【００５３】
ＭｇＯを６５重量％及びＢ2Ｏ3を１０重量％含むガラス組成物をＧ５を用いた試料番号１４では、ガラス化が不可能であった。
Ａｌ2Ｏ3が２０重量％の割合で含まれているガラス組成物Ｇ９を用いた試料番号１８では、焼結温度が１０５０℃と高かった。
【００５４】
ＳｉＯ2の含有割合が３５重量％であるガラス組成物Ｇ１２を用いた試料番号２１では、焼結温度が１１００℃と高かった。
Ｂ2Ｏ3が５０重量％、ＳｉＯ2が５重量％含有されているガラス組成物Ｇ１０を用いた試料番号１９では、Ｑ値が２０００と低かった。
【００５５】
Ｌｉ2Ｏを含まないガラス組成物Ｇ１３を用いた試料番号２２では、焼結温度が１０５０℃と高かった。
Ｌｉ2Ｏの含有割合が２０重量％であるガラス組成物Ｇ１５を用いた試料番号２４では、耐湿性が十分でなかった。
【００５６】
また、磁器組成物５５重量％に対し、ガラス組成物が４０重量％含有されている試料番号２５では、比誘電率が１８と低かった。
磁器組成物９０重量％に対し、ガラス組成物が８重量％含有されている試料番号２８では、焼成温度が１１００℃と高かった。
【００５７】
ＣｕＯが副成分として５重量％添加されている試料番号３１では、Ｑ値が２０００と低かった。
磁器組成物６２重量％に対し、ガラス組成物Ｇ１が２２重量％、ＴｉＯ2 が１５重量％含有されている試料番号３４では、焼成温度が１１００℃と高かった。
【００５８】
また、試料番号３７，４０，４３では、ＲＯの含有割合が１５重量％であるガラス組成物１８，２１及び２４をそれぞれ用いたため、Ｑ値が２０００以下と低かった。
【００５９】
これに対して、本発明の範囲に入る他の試料番号の誘電体磁器組成物では、焼成温度が１０００℃以下であり、従って、低温焼成可能であり、しかも比誘電率が２４以上と高く、Ｑ値が３０００以上と高く、さらに温度変化率が、±４０の範囲内にあることがわかる。
【００６０】
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などの低抵抗でありかつ安価な金属と共焼結することができ、積層セラミック電子部品の製造方法を用いること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。
【００６１】
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２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３はその分解斜視図である。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図４〜図６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５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６に示すＬＣ共振回路が構成されている。
【００７３】
次に、上記セラミック焼結体２１内の構成を、図４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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
上記のようにして得られたセラミック焼結体２１に、図５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。
【００７７】
図４から明らかなように、コイル導体２６ａ，２６ｂにより、図６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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係る誘電体磁器組成物では、ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2で表される磁器組成物に対し、上記特定の組成のガラス組成物を含むので、１０００℃以下の低温で焼成することができ、従って、Ａｕ、Ａｇ、またはＣｕなどの導電性に優れた金属と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。
【００８１】
加えて、比誘電率が２４以上と高く、Ｑ値が１ＭＨｚで３０００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。
【００８２】
上記磁器組成物及びガラス組成物からなる主成分に対し、副成分としてＣｕＯを含む場合には、ＣｕＯが焼結助剤として機能するため、低温焼結性を高めることができ、かつＱ値や比誘電率をより一層高くすることができる。
【００８３】
また、副成分としてＴｉＯ2 を含む場合には、ガラスの結晶化が促進され、低温焼結性が高められると共に、比誘電率及びＱ値をより一層高めることができる。
【００８４】
上記磁器組成物６５〜８５重量％に対し、上記ガラス組成物１５〜３５重量％を含むように主成分を構成することにより、低温焼結性、高い比誘電率及び高いＱ値、並びに安定な温度特性をより確実に実現することができる。
【００８５】
特に、上記主成分に対し、副成分としてＣｕＯ及びＴｉＯ2 を含み、上記磁器組成物６５〜８５重量％及びガラス組成物１５〜３５重量％に対し、ＣｕＯが３重量％以下、ＴｉＯ2 が０．１〜１０重量％の割合で含有されている場合には、本発明に従って、１０００℃以下で焼成でき、より一層高い比誘電率及びＱ値を有し、温度安定性に優れた誘電体セラミックスを提供することができる。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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】本発明に係る誘電体磁器組成物に用いられるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系の磁器組成物の三元組成図。
【図２】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３】図２に示したセラミック多層モジュールの分解斜視図。
【図４】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５】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６】図５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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【図６】
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