(57)【要約】【課題】低誘電率、高品質係数、絶対値の小さい温度係数を有する誘電体磁器組成物の提供。【解決手段】一般式、α（４３ＺｎＮｂ２Ｏ６・３５ＣａＴｉＯ３・２２ＣａＯ）・β（ａＳｉＯ２・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＢ２Ｏ３・ｄＺｎＯ）・γＭｇ２ＳｉＯ４ （式中、３０≦α≦４０、３５≦β≦４５、２０≦γ≦３０、且つα＋β＋γ＝１００であり、また５０≦ａ≦７０、１０≦ｂ≦２０、１０≦ｃ≦２０、５≦ｄ≦１５、且つａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である）で表される誘電体磁器組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式、α（４３ＺｎＮｂ２Ｏ６・３５ＣａＴｉＯ３・２２ＣａＯ）・β（ａＳｉＯ２・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＢ２Ｏ３・ｄＺｎＯ）・γＭｇ２ＳｉＯ４
（式中、３０≦α≦４０、３５≦β≦４５、２０≦γ≦３０、且つα＋β＋γ＝１００であり、また５０≦ａ≦７０、１０≦ｂ≦２０、１０≦ｃ≦２０、５≦ｄ≦１５、且つａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である）で表される誘電体磁器組成物。
【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し、特に、εｒ≦１０の比誘電率と高い品質係数を有し、共振周波数の温度係数（以下単に「温度係数」ともいう）の絶対値が小さく、低温焼結性を有する、誘電体磁器組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信等の情報通信機器の開発によって、マイクロ波用誘電セラミックの高性能化への期待が高まっている。このようなセラミック組成物には、その用途にもよるが、一般的に、信号の伝送損失を低減するために、配線層の低抵抗化と絶縁基板の低誘電率化、減衰を抑制するため高品質係数が、温度安定性を図るため共振周波数の温度係数の絶対値を小さくすることが、内部導体と同時焼成を行うため低焼成温度と内部導体材料との非反応性、といった特性が求められている。
【０００３】
このような状況の下、従来、Ｂａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系の組成物（特開２００４−２０３６４６号公報：特許文献１）が開発されている。この組成物は、εｒ≦１０の比誘電率を有し、高い品質係数を有している。しかしながら、共振周波数の温度係数が−６２〜−４７ｐｐｍ／℃と絶対値が大きいものであった。
【特許文献１】特開２００４−２０３６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、比誘電率がεｒ≦１０で、高品質係数、絶対値の小さい温度係数、低焼結温度および内部導体材料との非反応性を有する誘電体磁器組成物を提供すること、具体的には、比誘電率がεｒ≦１０で、品質係数（ｆ・Ｑ）が３０００ＧＨｚ以上、共振周波数の温度係数（Ｔｃｆ）が−２０〜＋２０ｐｐｍ／℃であり、Ａｇ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｐｔ系合金、Ａｇ−Ａｕ系合金、Ａｇ−Ｃｕ系合金、または、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕの単体等からなる内部導体の融点以下の温度で焼結でき、かつこれらの内部導体と反応しない、マイクロ波用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】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明の誘電体磁器組成物は、一般式、α（４３ＺｎＮｂ２Ｏ６・３５ＣａＴｉＯ３・２２ＣａＯ）・β（ａＳｉＯ２・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＢ２Ｏ３・ｄＺｎＯ）・γＭｇ２ＳｉＯ４  （式中、３０≦α≦４０、３５≦β≦４５、２０≦γ≦３０、且つα＋β＋γ＝１００であり、また５０≦ａ≦７０、１０≦ｂ≦２０、１０≦ｃ≦２０、５≦ｄ≦１５、且つａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である）で表されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このような本発明による誘電体磁器組成物により、必要な比誘電率、品質係数、温度係数を満たし、内部導体の材料として想定されるＡｇ、ＣｕもしくはＡｕ、または、ＡｇやＣｕ、Ａｕを主成分とする合金の融点以下での低温焼成が可能となる誘電体磁器組成物が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
（誘電体磁器組成物）
本発明の誘電体磁器組成物は、一般式、α（４３ＺｎＮｂ２Ｏ６・３５ＣａＴｉＯ３・２２ＣａＯ）・β（ａＳｉＯ２・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＢ２Ｏ３・ｄＺｎＯ）・γＭｇ２ＳｉＯ４  （式中、３０≦α≦４０、３５≦β≦４５、２０≦γ≦３０、且つα＋β＋γ＝１００であり、また５０≦ａ≦７０、１０≦ｂ≦２０、１０≦ｃ≦２０、５≦ｄ≦１５、且つａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００の関係を有する。
【０００９】
（要求特性）
本発明の誘電体磁器組成物に求められる主な特性は以下の通りである。
【００１０】
本発明の誘電体磁器組成物の主な用途としては、Ａｇ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｐｔ系合金、Ａｇ−Ａｕ系合金、Ａｇ−Ｃｕ軽合金、または、Ａｇ、ＣｕもしくはＡｕの単体を内部導体とする電子デバイスを想定しており、好ましくは例えば、アンテナ、積層フィルター、バラン、デュプレクサ及び積層基板など、特にいわゆる地上デジタルテレビ放送のサービスの１つである「ワンセグ」のチューナーに用いるものが挙げられる。
【００１１】
このような用途においては、比誘電率がεｒ≦１０．０、好ましくは８．０〜１０．０、より好ましくは８．５〜９．５で、品質係数（ｆ・Ｑ）が３０００ＧＨｚ以上、好ましくは３１００ＧＨｚ以上、より好ましくは３２００ＧＨｚ以上、共振周波数の温度係数（Ｔｃｆ）が−２０〜＋２０ｐｐｍ／℃、好ましくは−１９〜＋１９ｐｐｍ／℃、より好ましくは−１８〜＋１８ｐｐｍ／℃、    であり、Ａｇ−Ｐｄ系合金、Ａｇ−Ｐｔ系合金、Ａｇ−Ａｕ系合金、Ａｇ−Ｃｕ系合金、または、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕの単体等からなる内部導体の融点以下の温度で焼結でき、かつこれらの内部導体と反応しないことが望まれる。
【００１２】
また、上述のような内部導体を有する電子デバイスを製造するにあたっては、内部導体と誘電体磁器組成物を同時焼成することが効率的であるので、誘電体磁器組成物が内部導体の融点以下の低温で焼結できることは重要である。具体的な焼結温度は９００℃以下、好ましくは８９０℃以下、より好ましくは８８０℃以下が望ましい。さらに、焼結時などに内部導体材料と誘電体磁器組成物の相互作用による内部導体の消滅、劣化など悪影響が生じないことが望まれる（内部導体との焼結相性）。
【００１３】
なお、本明細書内においては、温度係数（ｐｐｍ／℃）は下記の式から算出される。
Ｔｃｆ＝［（ｆ８５℃−ｆ２５℃）／ｆ２５℃］  Ｘ  １００００００／６０
（ここで、Ｔｃｆ：２５℃〜８５℃の誘電率の温度係数、ｆ８５℃：８５℃での共振周波数、ｆ２５℃：２５℃での共振周波数である）
【００１４】
（組成範囲）
上述の比誘電率、品質係数、温度係数、低温焼結性、および内部導体との相性等の特性は、誘電体磁器組成物の主成分により大きく影響されるので、以下の組成範囲とすることが望まれる。
【００１５】
まず、ａ、即ちＳｉＯ２の割合が５０モル％未満の場合、焼成温度が高くなるので好ましくない。一方、ＳｉＯ２の割合が７０モル％を超えると、品質係数が低下する。品質係数の低下は、電子デバイスの損失増大を意味し、好ましくないため、焼成温度と品質係数の確保が可能な範囲にＳｉＯ２量を限定した。したがって、ａは、５０〜７０モル％とし、５８〜６８モル％さらには５５〜６５モル％とすることができる。
【００１６】
次に、ｂ、即ちＡｌ２Ｏ３の割合が１０モル％未満の場合、品質係数が低下なるので、好ましくない。一方、Ａｌ２Ｏ３の割合が２０モル％を超えると、焼成温度が高くなるので、好ましくない。したがって、ｂは、１０〜２０モル％とし、１１〜１９モル％さらには１２〜１８モル％とすることができる。
【００１７】
また、ｃ、即ちＢ２Ｏ３の割合が１０モル％未満の場合、焼成温度が高くなるので好ましくない。一方、Ｂ２Ｏ３の割合が２０モル％を超えると、品質係数が低下なるので、好ましくないため、焼成温度と品質係数の確保が可能な範囲にＢ２Ｏ３量を限定した。したがって、ｃは、１０〜２０モル％とし、１１〜１９モル％さらには１２〜１８モル％とすることができる。
【００１８】
更に、ｄ、即ちＺｎＯの割合が５モル％未満と１５モル％以上の場合、導体電極と反応し、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｕを主成分とする合金を内部導体とする電子デバイスには適さないものとなる。したがって、ｄは、５〜１５モル％とし６〜１４モル％さらには７〜１３モル％とすることができる。
【００１９】
また、α、が３０モル％未満の場合、品質係数が低下するので、好ましくない。一方、４０モル％以上の場合、比誘電率が１０を超えてしまって、好ましくないため、品質係数と比誘電率の確保が可能な範囲にＡ量を限定した。したがって、αは、３０〜４０モル％とし、３１〜３９モル％さらには３２〜３８モル％とすることができる。
【００２０】
次に、β、即ちａＳｉＯ２・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＢ２Ｏ３・ｄＺｎＯの割合が３５モル％未満の場合、焼成温度が高くなるので、好ましくない。一方、４５モル％以上の場合、品質係数が低下するので、好ましくないため、焼成温度と品質係数の確保が可能な範囲にａＳｉＯ２・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＢ２Ｏ３・ｄＺｎＯ量を限定した。したがって、βは、３５〜４５モル％とし３６〜４４モル％さらには３７〜４３モル％とすることができる。
【００２１】
最後に、γ、即ちＭｇ２ＳｉＯ４の割合が２０モル％未満の場合、品質係数が低下するので、好ましくない。一方、３０モル％以上の場合、焼成温度が高くなるので、好ましくないため、焼成温度と品質係数の確保が可能な範囲にＭｇ２ＳｉＯ４量を限定した。したがって、γは、２０〜３０モル％とし、２１〜２９モル％さらには２２〜２８モル％とすることができる。
【００２２】
（製造方法）
次に、本発明の誘電体磁器組成物の製造方法について説明する。
【００２３】
まず、カルシウムの酸化物とチタン酸カルシウム（ただし、元原料としてはチタン酸カルシウムのかわりにカルシウムとチタンの酸化物を用いても良い）及びニオブ酸亜鉛（ただし、元原料としてはニオブ酸亜鉛のかわりにニオブと亜鉛の酸化物を用いても良い）とシリカ、アルミナ、酸化ホウ素、酸化亜鉛及び珪酸マグネシウムを用意し、所定量を秤量し混合して、所望により仮焼を行う。なお、原料としては、酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫化物、窒化物等のように大気中などでの熱処理により酸化物となるものを使用しても、酸化物を使用した場合と同等の誘電体磁器組成物を得ることができる。
【００２４】
上記の原料の混合は、例えば、水等を用いた湿式混合などにより行うことができる。本発明の誘電体磁器組成物は仮焼を行わなくとも焼成により得ることができるが、組成の均質性を高める点などからは仮焼を行うことが好ましい。また、原料に炭酸塩や水酸化物を用いた場合には仮焼を行う方が好ましい。この場合、例えば７００℃〜９００℃程度で数時間という一般的な条件でよい。
【００２５】
仮焼した場合は、粒度が粗くなるため所定の粒径まで粉砕して粒度分布の狭い粉体を得ることが好ましい。この粉砕により材料の焼結性を向上させることもできる。
【００２６】
得られた粉末は、従来公知の方法、例えばドクターブレード法や押し出し法などによってシート化することができる。内部導体を同時焼成する場合には、前記シートに従来公知の導体ペーストを印刷し、積層プレスなどで一体化後、焼成することができる。焼成は、空気中のような酸素含有雰囲気にて行うことが望ましい。焼成温度は８７０〜９００℃の範囲で設定することができる。焼成時間は０．５〜１０時間程度が望ましい。前記焼成温度および焼成時間とすることにより、Ａｇ、ＣｕもしくはＡｕ、または、ＡｇやＣｕ、Ａｕを主成分とする合金の融点以下での低温焼成が可能となる。このため、低抵抗であるＡｇやＣｕ、Ａｕのような融点の低い金属を内部導体として電子部品を構成することが可能となる。
【００２７】
本発明の誘電体磁器組成物では、ＰｂＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３などの環境汚染物質を含有していないので、環境にやさしい低温焼成誘電体材料を提供することが可能である。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
【００２９】
原料として、ＺｎＮｂ２Ｏ６、ＣａＣＯ３とＣａＴｉＯ３及びＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｍｇ２ＳｉＯ４を用いて、焼成後の混合比が下記の表１の主成分組成の欄に示されるものとなるように秤量し、スラリー濃度３０％となるように純水を加え、ボールミルにて５時間湿式混合し、その後、乾燥した。この乾燥した粉末を空気中にて表１に記載した温度で２時間仮焼を行った。
【００３０】
得られた粉末をスラリー濃度３０％となるように純水を加えボールミルにて２４時間湿式粉砕した後、乾燥して誘電体混合物を得た。
【００３１】
次いで、上記のようにして得られた各誘電体混合物１００重量部に対して、バインダーとしてポリビニルアルコールを１重量部加えた。得られた混合物を乾燥した後、目開き１５０μのメッシュを通し、造粒した。
【００３２】
得られた造粒粉体を、プレス成形機を用いて、面圧：１ｔ／ｃｍ２にて成形し、直径１７ｍｍφ×厚さ８ｍｍｔの円柱状の試験片を得た。次いで、この試験片を空気中にて表１に記載した温度で２時間焼成することにより、誘電体磁器組成物のサンプルを作製した。
【００３３】
このサンプルを１３．５ｍｍφ×６．５ｍｍｔの大きさの円柱状に研磨し、その誘電体特性を測定した。比誘電率（εｒ）と無負荷Ｑは、空洞型誘電体共振器法によって測定した。測定周波数は、８〜１２ＧＨｚである。測定結果は、表１に示す。これらの実施例のうち、比較的良好な結果（具体的な用途等によって異なり得るが）が得られたものとして、例えば、実施例２６を挙げることができる。
【表１】
2008254950.tif 000002