(57)【要約】【課題】  比誘電率εｒが２００以上で、誘電率の温度特性τεが２００ｐｐｍ／Ｋ以下で、Ｑ特性にも優れた誘電体磁器組成物を実現する。【解決手段】  基本組成成分が、ａＣａＯ−ｂＬｉＯ１／２−ｃＢｉＯ３／２−ｄＲＥＯ３／２−ｅＴｉＯ２［ただし、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｙから選択される少なくとも１種を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００（モル％）である。］で表される誘電体磁器組成物である。各成分の組成は、１０≦ａ≦２５、１０≦ｂ≦２０、８≦ｃ≦１５、２≦ｄ≦１０、５０≦ｅ≦６０、であり、かつ０．６５≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜１．０である。１≦ｃ／ｄ≦５であることが好ましい。【選択図】  図１
2006273703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本組成成分が、ａＣａＯ−ｂＬｉＯ１／２−ｃＢｉＯ３／２−ｄＲＥＯ３／２−ｅＴｉＯ２［ただし、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｙから選択される少なくとも１種を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００（モル％）である。］で表され、
１０≦ａ≦２５
１０≦ｂ≦２０
８≦ｃ≦１５
２≦ｄ≦１０
５０≦ｅ≦６０
であり、かつ
０．６５≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜１．０
であることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
０．７０≦ｂ／（ｃ＋ｄ）≦０．９０
である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】
１≦ｃ／ｄ≦５であることを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体磁器組成物。
【請求項４】
０．９３≦（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅ＜１であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の誘電体磁器組成物。
【請求項５】
前記基本組成成分のうち、ＲＥＯ３／２において、ＲＥがＮｄであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の誘電体磁器組成物。
【請求項６】
前記Ｎｄの一部がＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｙ，Ｙｂ，Ｄｙから選択される１種又は２種以上により置換されていることを特徴とする請求項５記載の誘電体磁器組成物。
【請求項７】
前記基本組成成分のうち、ＣａＯにおいて、Ｃａの一部がＳｒ，Ｂａ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上により置換されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の誘電体磁器組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体磁器組成物に関するものであり、ＣａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｂｉ２Ｏ３、ＲＥ２Ｏ３（ＲＥは希土類元素である。）、ＴｉＯ２等を含む誘電体磁器組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、情報通信分野においては、使用周波数帯域が高周波数に移行する傾向にあり、衛星放送や衛星通信、携帯電話や自動車電話等の移動体通信では、ギガヘルツ（ＧＨｚ）帯の高周波が使用されている。
【０００３】
前述のような高周波帯域で使用される機器に搭載される回路基板や電子部品等では、使用する誘電体材料は、回路基板や電子部品の高性能化や小型化を図るためには、使用周波数帯域において高比誘電率εｒを有する誘電体材料が必要である。これは、誘電体材料中の電磁波の波長が１／√εｒによって短縮されるという原理に基づくものであり、比誘電率εｒの大きい誘電体材料ほど回路基板や電子部品の小型化が可能である。さらに、Ｑが高く高周波領域での損失が低い材料であることが必要である。ここでＱは誘電正接ｔａｎδの逆数であり、Ｑが高いほど損失が少ない。また、周波数によりＱの値が変わるので，本明細書ではＱと共振周波数ｆの積、すなわちＱｆを用いて材料の損失特性を表す。Ｑｆは高周波誘電体の品質係数とも呼ばれ、Ｑｆが高いほど損失が低い。
【０００４】
ただし、一般的に、高周波誘電体は、比誘電率εｒが高いものほど比誘電率εｒの温度特性τεが悪くなる傾向にあり、Ｑｆ値が小さくなる傾向にある。したがって、比誘電率εｒが高く、比誘電率εｒの温度係数τεが小さく、しかもある程度のＱｆ値を有する誘電体磁器組成物を実現することは難しく、各方面でこれら特性を満たす誘電体磁器組成物の開発が進められている。
【０００５】
温度特性τεの小さな誘電体磁器組成物としては、例えばＢａ−希土類（ＲＥ）−Ｔｉ−Ｏ系誘電体磁器組成物、さらにはこれにＢｉやＰｂ等を含ませた誘電体磁器組成物が開発されている。ただし、これらの誘電体磁器組成物は、平坦な温度特性と比較的高いＱ値を持つものの、比誘電率εｒが８０〜１００程度と小さい。
【０００６】
そこで、比誘電率εｒを改善する目的で、ａＬｉ２Ｏ−ｂＢｉ２Ｏ３−ｃＴｉＯ２（但し、１４．２≦ａ≦１９．２モル％、１４．２≦ｂ≦１９．２モル％、６１．６≦ｃ≦７１．６モル％、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００モル％）で表される組成物を２０ｗｔ％以上含む誘電体磁器組成物も提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１記載の誘電体磁器組成物は、高い比誘電率εｒ、高いＱ×ｆ値、及び低い温度係数τｆを有し、１０００℃程度の温度で焼成可能である。
【特許文献１】特開２０００−３３５９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１記載の誘電体磁器組成物においては、個々の誘電特性、例えば比誘電率εｒがある程度高い誘電体磁器組成物や、温度係数τεの低い誘電体磁器組成物は散見されるものの、全ての特性においてバランス良く高い値を発揮する誘電体磁器組成物は実現されていない。前記特許文献１記載の誘電体材料に限らず、比誘電率εｒが２００を越え、誘電率の温度係数τεが±２００ｐｐｍ／Ｋ未満であり、しかも、ある程度高い無負荷品質係数Ｑｆ（例えば１０００ＧＨｚ以上）を持つ誘電体磁器組成物は、現状では見あたらないのが実情である。
【０００８】
本発明は、前述の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、比誘電率εｒが高く、誘電率の温度特性τεが小さく、しかもある程度のＱｆ値を有する誘電体磁器組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前述の課題を解決するために長期に亘り鋭意研究を行ってきた。そして、チタン酸塩において、いわゆるＡサイトにＬｉと希土類を同時に含有させることで正の温度特性τεを持たせることができることに着目し、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｌｉ１／２Ｒ１／２ＴｉＯ３、Ｌｉ１／２Ｎｄ１／２ＴｉＯ３（ＲはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒの内の一つまたは２つ以上の希土類元素）等のチタン酸塩を適正な割合で固溶させることで、基本的に単相のペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体からなる誘電体磁器組成物を開発した。また、本発明者らは、前記希土類元素Ｒにイオン半径の最も大きいＬａを使った場合に最も特性が良いが、Ｌａの替りにイオン半径がＬａに近いＢｉを用いることで、さらに高い比誘電率εとＱ特性、温度特性を実現することに着目し、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｌｉ１／２Ｂｉ１／２ＴｉＯ３、Ｌｉ１／２ＲＥ１／２ＴｉＯ３（ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｙから選択される少なくとも１種）等を特定の割合で含有する誘電体磁器組成物を開発した。しかしながら、このような材料では多数の元素を固溶させているので、異相が生成し易く、特性の向上には限度がある。
【００１０】
そこで本発明者らがさらに研究を進めた結果、この系において、Ａサイトの１価元素であるＬｉのモル量を、３価元素であるＢｉのモル量と希土類元素ＲＥのモル量との総和より少なくすることで、ほぼ単相のペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体が実現され、より高い比誘電率εとＱ特性、フラットな温度特性を持つ材料が実現されるとの知見が得られ、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、基本組成成分が、ａＣａＯ−ｂＬｉＯ１／２−ｃＢｉＯ３／２−ｄＲＥＯ３／２−ｅＴｉＯ２［ただし、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｙから選択される少なくとも１種を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００（モル％）である。］で表され、
１０≦ａ≦２５
１０≦ｂ≦２０
８≦ｃ≦１５
２≦ｄ≦１０
５０≦ｅ≦６０
であり、かつ
０．６５≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜１．０
であることを特徴とする。
【００１２】
前記Ｂｉを用いた組成では、ＣａＴｉＯ３、Ｌｉ１／２Ｂｉ１／２ＴｉＯ３、Ｌｉ１／２ＲＥ１／２ＴｉＯ３等のチタン酸塩を固溶させているため、本来であれば、１価元素であるＬｉのモル量と３価元素であるＢｉのモル量及び希土類元素ＲＥのモル量の総和とを等しくすることで、Ｌｉ、Ｂｉ及び希土類元素ＲＥ全体でＡサイトの平均価数を２にしなければならない。しかしながら、このように１価元素と３価元素とを等モル量配合すると、誘電体磁器組成物の一部においてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ７等の異相の発生が避けられない。構造解析の結果から、前記誘電体磁器組成物においては、一部のＢｉや希土類元素ＲＥがＲＥ２／３ＴｉＯ３のような形で固溶しているため、Ｌｉが余り、結果としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ７等の異相が形成されると考えられる。
【００１３】
そこで、本発明においては、Ｌｉのモル量を３価元素であるＢｉのモル量及び希土類元素ＲＥのモル量の和より少なくする。組成中のＬｉを少なくすることで、異相の生成を抑制し、ほぼ単相のペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体が得られる。ただし、Ｌｉを少なくしすぎると、固溶体中のイオンのバランスが崩れ、逆にＢｉ２Ｔｉ２Ｏ７等の異相が発生し、特性の低下を招くおそれがある。
【００１４】
したがって、これらの元素の割合を本発明で規定する範囲内で調整することで、ペロブスカイト構造を持つ単相の固溶体が得られ、その結果、比誘電率εｒやＱｆ値が高く、比誘電率εｒの温度特性τεの絶対値が小さな誘電体磁器組成物が実現される。
【００１５】
なお、本発明の誘電体磁器組成物における各元素の組成は、焼成後の誘電体磁器組成物（焼結体）を誘導結合プラズマ発光分光分析及び蛍光Ｘ線回折により分析した分析値として表している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２００を越える高い比誘電率εｒを安定に得ることができ、高Ｑｆ値を有するとともに、誘電率の温度特性τεも±２００ｐｐｍ／Ｋ未満と小さな誘電体磁器組成物を提供することが可能である。したがって、本発明の誘電体磁器組成物を用いることで、低温焼成セラミックス基板やデバイス部品の高性能化を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る誘電体磁器組成物について詳細に説明する。
【００１８】
本発明の誘電体磁器組成物は、ＣａＴｉＯ３、Ｌｉ１／２Ｂｉ１／２ＴｉＯ３、Ｌｉ１／２ＲＥ１／２ＴｉＯ３（ＲＥは希土類元素）等のチタン酸塩を所定の割合で固溶させたペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体である。そして、その基本組成成分は、ａＣａＯ−ｂＬｉＯ１／２−ｃＢｉＯ３／２−ｄＲＥＯ３／２−ｅＴｉＯ２［ただし、ＲＥはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｙから選択される少なくとも１種を表し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００（モル％）である。］で表すことができ、各成分の組成は、
１０≦ａ≦２５
１０≦ｂ≦２０
８≦ｃ≦１５
２≦ｄ≦１０
５０≦ｅ≦６０
であり、かつ
０．６５≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜１．０
なる範囲に設定される。
【００１９】
前記組成範囲を図示したものが図１である。この図１は、ペロブスカイト構造におけるいわゆるＡサイトの元素の配合比を表した３元組成図である。図１において、六角形状の斜線領域として表されているのが、本発明の組成範囲である。
【００２０】
前記基本組成成分における、各成分の組成の限定理由について説明すると、Ｃａは、高いＱｆ値（１３０００ＧＨｚ）と比較的に高い比誘電率εｒ（１７０）を持っているため、Ｑ特性（Ｑｆ値）の向上に効果があり、比誘電率εｒについても、ある程度高い値をもたらす効果を有する。ただし、Ｃａが多すぎると、誘電率の温度特性τεが悪くなるおそれがある。したがって、これらの観点から、ＣａのＣａＯ換算による含有量ａは、１０モル％以上、２５モル％以下とする。前記ａが２５モル％を越えると、温度特性τεはマイナス方向での絶対値が大きくなる。前記ａが１０モル％未満であると、比誘電率εｒやＱｆ値が低下するおそれがある。また、温度特性τεはプラス方向での絶対値が大きくなる。
【００２１】
前記基本組成成分のうちＣａＯにおいて、Ｃａの一部がアルカリ土類金属元素（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇから選択される１種又は２種以上）により置換されてもよい。Ｃａの一部をＳｒ、Ｂａ等のイオン半径がＣａより大きな元素で置換することで、比誘電率εｒを高めることができる。また、Ｃａの一部をＭｇ等のイオン半径がＣａより大きな元素で置換すると、Ｑ特性を高めることができる。
【００２２】
前記基本組成成分において、Ｌｉが多すぎると、比誘電率εｒが低下する。逆にＬｉが少なすぎると、温度特性τεはプラス方向での絶対値が大きくなり、また、比誘電率εｒやＱ特性も低下する。したがって、ＬｉのＬｉＯ１／２換算による含有量ｂは、１０モル％以上、２０モル％以下とする。
【００２３】
一方、Ｂｉは、希土類元素ＲＥよりも温度特性τεを制御する機能が強いが、Ｑ特性の低下もＲＥよりは激しい。したがって、Ｂｉ量は、誘電体磁器組成物の温度特性τεを考慮して設定すればよいが、あまり多すぎるとＱ特性が悪くなる。逆に、Ｂｉが少なすぎると、誘電率εが低下するほか、温度特性τεはマイナス方向での絶対値が大きくなり、ゼロに調整することが難しくなる。したがって、ＢｉのＢｉＯ３／２換算による含有量ｃは８モル以上、１５モル％以下とする。
【００２４】
希土類元素ＲＥは、主に誘電体磁器組成物の温度特性τεの制御に寄与する。ＲＥが多すぎると、温度特性τεはプラス方向での絶対値が大きくなる。また、比誘電率εｒやＱ特性も低下する。逆にＲＥが少なすぎると、温度特性τεはマイナス方向での絶対値が大きくなる。したがって、ＲＥのＲＥＯ３／２換算による含有量ｄは、２モル％以上、１０モル％以下とする。
【００２５】
また、前記基本組成成分のうち、ＲＥＯ３／２において、ＲＥとしてはＮｄであることが好ましく、さらにはその一部がランタニド族元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｙ，Ｙｂ，Ｄｙから選択される１種又は２種以上）によって置換されていてもよい。ＲＥをＮｄとすることで、比誘電率ε、Ｑ特性と温度特性の各特性のバランスが良いうえ、特性と材料コストのバランスも良好なものとなる。また、Ｎｄの一部を、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ等、イオン半径がＮｄより大きな元素で置換することで、比誘電率εｒをより一層高くすることができる。Ｎｄの一部を、Ｓｍ，Ｙ，Ｙｂ，Ｄｙ等、イオン半径がＮｄよりも小さな元素で置換することで、Ｑｆ値を高くすることができる。
【００２６】
本発明においては、前記基本組成成分中、１価元素Ｌｉと３価元素であるＢｉ及び希土類元素ＲＥの総和とのモル比ｂ／（ｃ＋ｄ）を、適正範囲に制御する必要がある。ｂ／（ｃ＋ｄ）＜１とすることで、ほぼ単相のペロブスカイト構造を持つ酸化物誘電体が得られる。ｂ／（ｃ＋ｄ）≧１であると、Ｌｉ２Ｏ・ＴｉＯ２からなる異相の生成により比誘電率εｒが低下する。逆に、Ｌｉが少なくなりすぎる、すなわちｂ／（ｃ＋ｄ）＜０．６５であると、Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７やＢｉ４Ｔｉ３Ｏ７等の異相が生成し、これにより比誘電率εｒ及びＱ特性が低下し、温度特性τεはマイナス方向での絶対値が大きくなる。したがって、０．６５≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜１、さらに望ましくは０．７０≦ｂ／（ｃ＋ｄ）≦０．９０とすることで、高特性の誘電体磁器組成物が実現される。
【００２７】
Ｔｉが多すぎると、ペロブスカイト結晶相の形成に必要以上の過剰なＴｉにより、ＴｉＯ２などのＴｉを多く含む異相が生成しやすい。逆にＴｉが少なすぎると、ペロブスカイトのＡサイトに入るはずの他の金属元素を多く含む異相が発生しやすい。何れの場合にも、異相の発生により特性が大幅に低下するおそれがあるので、ＴｉのＴｉＯ２換算による含有量ｅは５０モル％以上、６０モル％以下とする。
【００２８】
本発明においては、異相の析出量を低減し、特性を高める観点で、ペロブスカイト構造におけるＡサイトの原子とＢサイトの原子とのモル比Ａ／Ｂ、すなわち、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅを適正範囲内にすることが好ましい。本発明の組成物において、Ａサイトに一部空孔ができると考えられるため、Ａ／Ｂが１より小さいことが異相の低減や特性の向上に必要である。つまり、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅ≧１であると、異相が生成し、比誘電率εｒやＱ特性の悪化を招くおそれがある。また、Ｂサイトの原子のモル量Ｂに比べＡサイトの原子のモル量Ａが少なすぎる場合にも異相の発生により、比誘電率εｒやＱｆの悪化を招くおそれがある。本発明者らが各元素の配合を様々に変化させ、得られた誘電体についての特性評価及び構造分析の結果を詳細に解析した結果、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅの望ましい範囲は、０．９３≦（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅ＜１であり、さらに望ましくは０．９５≦（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅ＜０．９９であることが確認されている。
【００２９】
以上が本発明の誘電体磁器組成物を構成する各成分の組成についての限定理由であるが、本発明の誘電体磁器組成物においては、さらに、ＢｉとＲＥとのモル比を適正範囲内に制御することがより好ましい。ＲＥのモル量がＢｉのモル量より多いと、すなわちｃ／ｄ＜１であると、比誘電率εｒを向上する効果が少なくなり、温度特性τεがマイナス側に大きくなるおそれがある。逆に、ｃ／ｄ＞５であると、比誘電率εｒ向上効果を得られるものの、Ｑ特性が著しく低下し、温度特性τεはプラス方向での絶対値が大きくなるおそれがある。したがって、前記ｃ／ｄを１〜５とすることが好ましい。
【００３０】
前述の本発明の誘電体磁器組成物は、例えば図２に示す製造プロセスにしたがって作製することができる。図２に示す製造プロセスは、混合工程１、仮焼成工程２、粉砕工程３、造粒工程４、成形工程５、及び焼成工程６とから構成されるものである。
【００３１】
誘電体磁器組成物の製造に際しては、先ず、主成分の原料粉末を所定量秤量し、これらを混合する（混合工程１）。主成分の原料粉末としては、酸化物粉末の他、加熱により酸化物となる化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩等の粉末を用いることができる。この場合、１種類の金属の酸化物（化合物）に限らず、例えば２種類以上の金属を含む複合酸化物の粉末を原料粉末としてもよい。各原料粉末の平均粒径は、例えば０．１μｍ〜３．０μｍの範囲内で適宜選択すればよい。
【００３２】
混合方法としては、例えばボールミルによる湿式混合等を採用することができ、混合の後、乾燥、粉砕、篩いかけをし、仮焼成工程２を行う。仮焼成工程２では、例えば電気炉等を用い、９００℃〜１３００℃の温度範囲で所定時間保持し、仮焼を行う。このときの雰囲気は、Ｏ２、Ｎ２または大気等の非還元性雰囲気とすればよい。また、仮焼における前記保持時間は、例えば０．５〜５．０時間の範囲で適宜選択すればよい。
【００３３】
仮焼後、粉砕工程３において、仮焼体を例えば平均粒径０．５μｍ〜２．０μｍ程度になるまで粉砕する。粉砕手段としては、例えばボールミル等を用いることができる。
【００３４】
なお、各成分の原料粉末を添加するタイミングは、前記混合工程１のみに限定されるものではない。例えば、必要な原料粉末のうちの一部の成分の原料粉末のみを秤量、混合し、仮焼する。これを粉砕した後、他の成分の原料粉末を所定量添加し、混合するようにしてもよい。
【００３５】
粉砕工程３において粉砕した粉末は、後の成形工程５を円滑に実行するために、造粒工程４において、顆粒に造粒される。この際、粉砕粉末に適当なバインダ、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加することが望ましい。また、得られる顆粒の粒径は、８０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましい。
【００３６】
造粒した顆粒は、成形工程４において、例えば２００ＭＰａ〜３００ＭＰａの圧力で加圧成形し、所望の形状の成形体を得る。次いで、成形時に添加したバインダを除去した後、焼成工程６において、１０００℃〜１４００℃の範囲内で所定時間成形体を加熱保持し、焼結体を得る。焼成工程６における焼成雰囲気は、例えばＯ２、Ｎ２または大気等の非還元性雰囲気とすればよい。加熱保持時間は、例えば２〜６時間の範囲で適宜選択すればよい。
【００３７】
焼成後、必要に応じて研磨等により表面仕上げを行い、焼結体（誘電体磁器組成物）を得る。この誘電体磁器組成物は、例えば３ＧＨｚにおける比誘電率εｒが１５０〜３００、Ｑｆが３００〜１００００ＧＨｚ、誘電率の温度特性τε（−４０℃〜８５℃）が絶対値で２００ｐｐｍ／Ｋ以下であり、優れた誘電特性を備える。したがって、本発明の誘電体磁器組成物は、高周波、特にマイクロ波用の共振器、フィルタ、積層コンデンサ等のデバイス部品や、低温焼成セラミックス基板の材料として好適である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
【００３９】
誘電体磁器組成物の作製
原料粉末として、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＴｉＯ２等を用意した。各原料粉末の平均粒径は、０．１μｍ〜１．０μｍである。
【００４０】
これら原料粉末を所定のモル比で所定の値となるように秤量し、ボールミルを用いて湿式混合を１６時間行った。得られたスラリーを十分に乾燥させた後、大気中、１２００℃で２時間保持する仮焼を行い、仮焼体を得た。仮焼体が平均粒径１．０μｍになるまでボールミルにより微粉砕した後、微粉砕粉末を乾燥させた。次いで、バインダとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を適量加えて造粒し、成形を行った後、１１００℃〜１４００℃の温度範囲で４時間焼成を行い、焼結体を得た。この焼結体をバーティカル研磨後、ラップで鏡面に仕上げ、直径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのサンプルを得た。
【００４１】
以上の手順に従い、誘電体磁器組成物（実施例１〜実施例２６、比較例１〜比較例５）を作製した。これら実施例、比較例の誘電体磁器組成物の組成について、誘導結合プラズマ発光分光分析装置によりＬｉを分析し、蛍光Ｘ線回折装置により残りの元素を分析した。結果を表１及び表２に示す。表中、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの単位はモル％である。
【００４２】
評価
作製した各誘電体磁器組成物について、誘電特性（比誘電率εｒ、Ｑｆ値、温度特性τε）を測定した。なお、比誘電率εｒ、Ｑｆ値、共振周波数は、Ｈａｋｋｉ−Ｃｏｌｅｍａｎ法により測定した。また、比誘電率εｒの測定の際には、ネットワークアナライザ（ヒューレットパッカード社製、８５１０Ｃ）の一方のプローブより高周波を発振して周波数特性を測定し、得られたＴＥ０１δモードの共振周波数ピークと試料の寸法より比誘電率εｒを求めた。温度特性τεは、共振法により、−４０℃〜８５℃の温度領域において測定し、測定時の共振周波数ｆ０は２．５ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚとした。結果を表１及び表２に示す。なお、組成の違いにより、各サンプルの緻密化温度が若干違うため，同一作製条件での特性比較ができない。ここでは各サンプルにおいて最も高い焼成密度および電気特性が得られた条件でのデータを示す。
【００４３】
【表１】
2006273703.tif 000003
【００４４】
【表２】
2006273703.tif 000004
【００４５】
表１から、本発明の組成範囲内にある誘電体磁器組成物では、多くの実施例において、比誘電率εｒ２００以上と高い値を示している。Ｑｆ値については大部分で１０００ＧＨｚ以上の高い値を示し、特に、Ａサイトの原子とＢサイトの原子とのモル比Ａ／Ｂ、すなわち、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／ｅを適正範囲内（０．９３以上１未満）にした実施例においては、全て１０００ＧＨｚ以上を達成している。温度特性τεは、全ての実施例において絶対値で１５０ｐｐｍ／Ｋ以下である。中でも、ｂ／（ｃ＋ｄ）を０．７０以上０．９０以下とするとすることで、比誘電率εｒ、Ｑｆ及び温度特性τεの各特性のバランスがさらに良好なものとなり、特に実施例２〜実施例４及び実施例１１の誘電体磁器組成物は、比誘電率εｒ、Ｑｆ及び温度特性τεの全てにおいて非常に優れた値を示している。このように、本発明を適用することで、優れた誘電特性が達成されることがわかる。
【００４６】
これに対して、表２に示す比較例のうち、１価元素Ｌｉと３価元素であるＢｉ及び希土類元素ＲＥの総和とのモル比ｂ／（ｃ＋ｄ）が１を超える比較例２では、比誘電率εｒの低下が認められる。Ｌｉが少なくなりすぎる結果、ｂ／（ｃ＋ｄ）が０．６５を下回る比較例１では、Ｑｆが１０００ＧＨｚを大きく下回り、比誘電率εｒも低下するばかりか、温度特性τεも絶対値で１５０ｐｐｍ／Ｋを超えている。また、Ｔｉ量が５０モル％を下回る比較例３〜比較例５では、Ｑｆが１０００ＧＨｚを下回り、比誘電率εｒも低下する傾向にある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の誘電体磁器組成物中、Ａサイトを構成する元素の好ましい組成範囲を示す３元組成図である。
【図２】誘電体磁器組成物の製造プロセスの一例を示す図である。
【００４８】
１  混合工程、２  仮焼成工程、３  粉砕工程、４  造粒工程、５  成形工程、６  焼成工程
【図１】
2006273703.tif 000005
【図２】
2006273703.tif 000006