(57)【要約】【課題】還元性雰囲気において内部電極と低温での同時焼成が可能で静電容量の温度係数±30(ppm/℃)を満足し低誘電率と高誘電品質係数を呈す誘電体組成物を提供すること。【解決手段】x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{ (1-β) ZrO2、βAl2O3}(但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表わされる主組成物100重量部に対して、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む低温焼成誘電体組成物の提供。【選択図】      図１
2005104735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{ (1-β) ZrO2、βAl2O3}(但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表わされる主組成物100重量部に対して、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む低温焼成誘電体組成物。
【請求項２】
前記主組成物においてxは60〜65重量％、yは20〜25重量％、zは10〜20重量％であることを特徴とする請求項１に記載の低温焼成誘電体組成物。
【請求項３】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはSiO2：15〜25重量％、B2O3：20〜30重量％、ZnO：40〜50重量％を含んで組成されることを特徴とする請求項１に記載の低温焼成誘電体組成物。
【請求項４】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはLi、K、Naのアルカリ元素から選ばれた1種以上：7重量％以下とAl2O3：5重量％以下とを含むことを特徴とする請求項３に記載の低温焼成誘電体組成物。
【請求項５】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスは主組成物100重量部に対して4〜8重量部を含むことを特徴とする請求項１ないし４中いずれか一項に記載の低温焼成誘電体組成物。
【請求項６】
複数の誘電体セラミック層と当該誘電体セラミック層間に形成された内部電極及び当該内部電極に電気的に接続された外部電極を含み、前記誘電体セラミック層は、x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{ (1-β) ZrO2、βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表わされる主組成物100重量部に対して、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む誘電体組成物の焼結体であり、前記内部電極は卑金属の導電成分を含む積層セラミックキャパシター。
【請求項７】
前記主組成物においてxは60〜65重量％、yは20〜25重量％、zは10〜20重量％であることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミックキャパシター。
【請求項８】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはSiO2：15〜25重量％、B2O3：20〜30重量％、ZnO：40〜50重量％を含んで組成されることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミックキャパシター。
【請求項９】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはLi、K、Naのアルカリ元素から選ばれた1種以上：7重量％以下とAl2O3：5重量％以下とを含むことを特徴とする請求項６に記載の積層セラミックキャパシター。
【請求項１０】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスは主組成物100重量部に対して4〜8重量部含むことを特徴とする請求項６ないし９中いずれか一項に記載の積層セラミックキャパシター。
【請求項１１】
前記誘電体セラミック層は800〜1000℃の焼成により一部結晶化したガラスを含むことを特徴とする請求項６に記載の積層セラミックキャパシター。
【請求項１２】
セラミック多層基板に実装された少なくとも一つの電子素子を含むセラミック電子部品において、当該セラミック多層基板は、複数の誘電体セラミック層と当該誘電体セラミック層間に形成された内部電極及び当該内部電極に電気的に接続された外部電極を含み、前記誘電体セラミック層は、x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z { (1-β) ZrO2、βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表わされる主組成物100重量部に対して、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む誘電体組成物の焼結体であり、前記内部電極は卑金属の導電成分を含むことを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項１３】
前記主組成物において、xは60〜65重量％、yは20〜25重量％、zは10〜20重量％であることを特徴とする請求項１２に記載のセラミック電子部品。
【請求項１４】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはSiO2:15〜25重量％、B2O3:20〜30重量％、ZnO:40〜50重量％を含んで組成されることを特徴とする請求項１２に記載のセラミック電子部品。
【請求項１５】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはLi、K、Naのアルカリ元素から選ばれた1種以上：7重量％以下とAl2O3：5重量％以下とを含むことを特徴とする請求項１２に記載のセラミック電子部品。
【請求項１６】
前記亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスは主組成物100重量部に対して4〜8重量部含むことを特徴とする請求項１２ないし１５中いずれか一項に記載のセラミック電子部品。
【請求項１７】
前記誘電体セラミック層は800〜1000℃の焼成により一部結晶化したガラスを含むことを特徴とする請求項１２に記載の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、還元雰囲気において卑金属内部電極と低温同時焼成が可能で、低誘電率特性と高誘電品質係数(Q)を呈す温度補償用誘電体組成物と積層セラミックキャパシター及び電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近情報産業の発達に伴いディジタル時代の核心部品は益々より多き情報を処理すべくより速い処理速度と高周波化を必要とする。高周波回路のフィルターなどに用いられる積層セラミックキャパシターにもやはり低誘電率と高誘電品質係数が要求されている。積層セラミックキャパシターはあらゆる家電機器や設備などに装着され安定した基準静電容量を供給する。
【０００３】
現在、積層セラミックキャパシターに用いる誘電体組成物は(Ca、Sr)(Zr、Ti)O3系、MgO-TiO2系、BaO-TiO2系、BaO-TiO2-REO系などがある。かかる誘電体組成物は焼成温度が1200℃以上であり、内部電極と誘電体を同時焼成するためには内部電極に高融点金属のPd(パラジウム)、Pt(プラチナ)を使わなければならない。しかしPd、PtはAg(銀)とCu(銅)のような卑金属に比べて高価且つ比抵抗が高いので高周波数において等価直列抵抗(ESR)と等価直列リアクタンス(ESL)が増加し、これにより誘電損失が増加し誘電品質係数が低下する問題がある。
【０００４】
したがって、Cuのような卑金属を内部電極に用いるためには低温焼成が可能な誘電体組成物が必要となる。卑金属の内部電極は大気中で誘電体層と同時焼成されると酸化するので、誘電体組成物は還元性雰囲気で焼成されなければならない。
【０００５】
低温焼成が可能な誘電体組成物を開発すべき努力の一環として、日本公開特許公報平5-190020号、米国特許第5、756、408号、第4、988、651号、日本公開特許公報平1-102806号が提案されている。
【０００６】
日本公開特許公報平5-190020号には a(xBa-yCa-zSr)O-bSiO2-cZrO2-(d/2)Al2O3-eTiO2 (但し、5モル％≦a≦6モル％、x+y+z=1、10モル％≦b≦70モル％、0モル％<c≦30モル％、0モル％<d≦30モル％、0モル％<e≦30モル％、a+b+c+d+e=100モル％)で表される組成物を主成分とする誘電体磁器組成物が提示されている。しかし、誘電体磁器組成物は耐還元性特性が無いので、Cuのような卑金属の内部電極に用いることができない。また、原料混合物を1600℃以上の高温で加熱し急冷させるガラス工程が必要な為、粉末の粒度制御が容易でなく、分散に困難がある。
【０００７】
米国特許第5、756、408号には、(Ca、Sr)-Al-Zn-Si-O系：30〜70重量％と、充填剤としてCa酸化物とZr酸化物またはCaZrO3：70〜30重量％とを含むガラスセラミック焼結体が提案されている。このセラミック焼結体は誘電品質係数を考慮していない。
【０００８】
米国特許第4、988、651号には、xBaO-ySiO2-z{ZrO2(1-β)TiO2(β1)SnO2(β2)} (ここでx、y、zは重量でx+y+z=100、β=β1+β2、0≦β1、0≦β2、0.01≦β≦0.03)で組成される誘電体組成物が提案されている。しかし、この誘電体組成物は耐還元性が弱いTiO2を使うので耐還元性特性に劣る。
【０００９】
日本公開特許公報平1-102806号には[x(Ba(1-a)Sra)O-ySiO2-zZrO2]-Al2O3で表される誘電体組成物が提案されており、この誘電体組成物は還元性雰囲気において低温焼成が可能である。しかし、この誘電体組成物は静電容量の温度係数が±100(ppm/℃)、誘電品質係数(Q)1000レベル、絶縁抵抗1012Ωcmレベルと大変低い。
【００１０】
低温焼成が可能な誘電体組成物は電子部品のセラミック多層基板にも適用される。セラミック多層基板もやはり融点の低い卑金属の内部電極と同時焼成しなければならないからである。融点の高い金属を内部電極に使うと電気抵抗が高くなり芳しくない。多層回路基板には半導体素子(semiconductor elements)または多様な電子素子(electronic elements)が積載され電子部品の小型化を図る。
【００１１】
【特許文献１】
日本公開特許公報平5-190020号
【特許文献２】
米国特許第5,756,408号
【特許文献３】
米国特許第4,988,651号
【特許文献４】
日本公開特許公報平1-102806号
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、還元性雰囲気において内部電極と低温での同時焼成が可能で静電容量の温度係数±30(ppm/℃)を満足し低誘電率と高誘電品質係数を呈す誘電体組成物を提供することに目的がある。
【００１３】
本発明は、低温で焼成でき低比誘電率と高周波における高誘電品質係数を呈す積層セラミックキャパシターを提供することに他の目的がある。
【００１４】
本発明は、低温で焼成でき低誘電率と高周波における高誘電品質係数を呈す誘電体組成物から形成されたセラミック多層基板を用いる電子部品を提供することにさらに他の目的がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を成し遂げるべく本発明の誘電体組成物は、x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{ (1-β) ZrO2、βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表される主組成物100重量部に対して亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含んでなる。
【００１６】
本発明の誘電体組成物において、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはSiO2：15〜25重量％、B2O3：20〜30重量％、ZnO：40〜50重量％を含んで構成され、Li、K、Naのアルカリ元素から選ばれた1種以上：7重量％以下とAl2O3：5重量％以下を含む。
【００１７】
さらに、本発明の積層セラミックキャパシターは、複数の誘電体セラミック層と当該誘電体セラミック層間に形成された内部電極及び当該内部電極に電気的に接続された外部電極を含み、前記誘電体セラミック層は、x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{ (1-β) ZrO2, βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表される主組成物100重量部に対して亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む誘電体組成物の焼結体であり、前記内部電極は卑金属の導電成分を含んでなる。
【００１８】
さらに、本発明の電子部品は、セラミック多層基板に実装された少なくとも一つの電子素子を含むセラミック電子部品において、前記セラミック多層基板は、複数の誘電体セラミック層と当該誘電体セラミック層間に形成された内部電極及び当該内部電極に電気的に接続された外部電極を含み、前記誘電体セラミック層は、x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z { (1-β) ZrO2, βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量％で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表われる主組成物100重量部に対して亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む誘電体組成物の焼結体であり、前記内部電極は卑金属の導電成分を含んでなる。
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明の誘電体組成物は静電容量の温度係数の絶対値30ppm/℃以内、誘電品質係数(Q)2000以上、絶縁抵抗1×1013Ωｃｍ以上、誘電率13以下の特性を呈す。また、還元されない耐還元特性があり卑金属の内部電極と1000℃以下で同時焼成できる。したがって、溶融点の低い卑金属を内部金属に用いる積層セラミックキャパシターまたは多層セラミック基板を用いる電子部品に適用することができる。
【００２１】
[誘電体組成物]
図１は本発明の主組成物における3元組成図であり、記載された番号は実施例の試料番号である。本発明の x{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{ (1-β) ZrO2、βAl2O3}で表される主組成物は、図1においてA(x=75重量％、y=20重量％、z=5重量％)、B(x=75重量％、y=10重量％、z=25重量％)、C(x=60重量％、y=10重量％、z=30重量％)、D(x=55重量％、y=15重量％、z=30重量％)、E(x=55重量％、y=35重量％、z=10重量％)、F(x=60重量％、y=35重量％、z=5重量％)をつなぐ直線で囲まれる領域に当る。
【００２２】
好ましくは、{αBaO、(1-α)SrO}の含有量：55〜75重量％(αはモルで0.4≦α≦0.8)である。
【００２３】
{αBaO、(1-α)SrO}の含有量が55重量％未満の場合には誘電品質係数(Q)が下がり、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。{αBaO、(1-α)SrO}の含有量が75重量％を超過すると誘電率、誘電品質係数(Q)、静電容量温度係数、比抵抗とすべての特性が良くない。{αBaO、(1-α)SrO}の含有量が増加するほど静電容量の温度係数はマイナス方向に増加し、含有量が不足するほど静電容量温度係数はプラス方向に増加する。最も好ましい{αBaO、(1-α)SrO}の含有量は60〜65％である。
【００２４】
αの含有量は0.4〜0.8モルが好ましく、αの含有量が増加するほど静電容量温度係数はマイナス方向に増加し、αの含有量が不足するほどプラス方向に増加する。αの含有量が0.4〜0.8モルを外れると静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。
【００２５】
好ましくは、SiO2の含量：10〜35重量％である。
【００２６】
SiO2の含有量が35重量％を超過する場合は誘電品質係数(Q)1000未満で、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。SiO2の含有量が増加するほど静電容量温度係数はプラス方向に増加し、SiO2の含有量が不足するほどマイナス方向に増加する。SiO2含有量が10重量％未満であると誘電品質係数(Q)、静電容量温度係数、比抵抗の特性が良くない。最も好ましいSiO2の含有量は20〜25重量％である。
【００２７】
好ましくは、{ (1-β) ZrO2、βAl2O3}：5〜30重量％(βはモルで0.01≦β≦0.07)である。
【００２８】
{ZrO2+Al2O3}の含有量が5〜30重量％の範囲を外れる場合、誘電品質係数(Q)が1500未満で、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。{ (1-β)ZrO2、βAl2O3}の含有量が増加するほど静電容量温度係数はプラス方向に増加し、{ (1-β)ZrO2、βAl2O3}の含有量が不足するほどマイナス方向に増加する。最も好ましい{ZrO2+Al2O3}の含有量は10〜20重量％である。
【００２９】
βの含有量が0.01〜0.07モルの範囲を外れる場合は静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。βの含有量が増加するほど静電容量温度係数はプラス方向に増加し、比抵抗値も表面のガラス相形成によって1.0×1012Ωｃｍ未満となる。βの含有量が不足するほどマイナス方向に増加し、緻密な焼結体を得られなくなる。これにより誘電品質係数(Q)が1000未満となる。
【００３０】
本発明は、図1においてA、B、C、D、E、Fで囲まれた領域に該する主組成物に亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を添加する。図1のA、B、Cの他の領域に該する主組成物にはガラス添加量に拘らず焼結誘電体の表面上にガラス状が分布し比抵抗が1.0×1012Ωｃｍ未満であらわれ、静電容量の温度係数も±30(ppm/℃)を外れ、電極形成に困難がある。
【００３１】
好ましくは、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス：主組成物100重量部に対して2〜10重量部である。
【００３２】
本発明において、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはSiO2、B2O3、ZnOを含むことが好ましい。このガラスは800〜1000℃の焼成で主組成物のAl2O3と反応しガラス一部が結晶化する。ガラス一部が結晶化すると誘電体の機械的応力が良くなる。亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスはSiO2：15〜25重量％、B2O3：20〜30重量％、ZnO：40〜50重量％を含んで構成されることが好ましい。SiO2の含有量が15重量％未満であると結晶質になり焼成温度が下げられず、25重量％を超過する場合にはガラスの融点が上がり低温焼成がし難くなる。B2O3が20重量％未満であったりZnO含有量が40重量％未満の場合にはガラスの融点が上がり低温焼成がし難く、B2O3が30重量％を超過したりZnO含有量が50重量％を超過する場合には結晶質になり焼成温度が下げ難くなる。また、このガラスにはLi、K、Naのアルカリ元素から選ばれた1種以上：7重量％以下とAl2O3：5重量％以下を含むことが好ましい。アルカリ金属は焼成温度を下げる役目を果たすが、7重量％を超過すると母相全体がガラスとなり焼結体が得られない。また、Al2O3はガラス形成を促す元素であるが、その含有量が5重量％を超過するとガラス形成が困難になる。下記表1には亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスの組成範囲の一例が提示してある。
【００３３】
【表１】
2005104735.tif 000003
【００３４】
本発明において、亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスの含有量は主組成物100重量部に対して2〜10重量部が好ましく、この範囲を外れると静電容量温度係数が±30 (ppm/℃)を外れてしまう。即ち、ガラスの含有量が増加するほど静電容量温度係数はプラス方向に増加し、比抵抗値も表面のガラス相の形成によって1.0×1012 Ωｃｍ未満であらわれる。ガラスの含有量が不足するほどマイナス方向に増加して緻密な焼結体が得られず、低温焼成を果たすことができない。本発明において亜鉛ボロンケイ酸塩は主組成物100重量部に対して4〜8重量部含むことが最も好ましい。
【００３５】
本発明の誘電体組成物は、静電容量温度係数の絶対値30ppm/℃以内、誘電品質係数(Q)2000以上、絶縁抵抗1×1013Ωｃｍ以上、誘電率13以下の特性を呈し、中性または還元雰囲気において卑金属内部電極と1000℃以下での同時焼成が可能である。しかも、高周波(100MHz以上)において高い誘電品質係数を呈し軽薄短小化が可能なので、積層セラミックキャパシターや電子部品の多層回路基板に用いることができる。
【００３６】
[積層セラミックキャパシター]
本発明の誘電体組成物は溶融点の低い卑金属の内部電極と中性または還元雰囲気において同時焼成でき、静電容量温度係数の絶対値30ppm/℃以内、誘電品質係数(Q)2000以上、絶縁抵抗1×1013Ωｃｍ以上、誘電率13以下の特性を呈すので積層セラミックキャパシターに適用することができる。
【００３７】
図２には積層セラミックキャパシターの一例が示してある。複数の誘電体セラミック層(13)と前記誘電体セラミック(13)層の間に形成された内部電極(15)及び前記内部電極(15)に電気的に接続された外部電極(17)を含む。
【００３８】
本発明によると前記誘電体セラミック層は、主組成物がx{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z { (1-β) ZrO2、βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量比で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表わされ、この主組成物100重量部に対して亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む誘電体組成物の焼結体である。
【００３９】
内部電極は卑金属の導電成分を含み、卑金属にはCu、Ag、Niとその合金などがある。外部電極は導電性金属粉末とガラスフリットなどの諸種類のガラスフリットとを配合した焼結層から成る。この焼結層上にメッキ層を形成することができる。メッキ層は単にNi、Cuまたはこれらの合金から成るメッキ層のみか、該メッキ層上に錫またはハンダを含む第2メッキ層を形成してもよい。
【００４０】
積層セラミックキャパシターの製造方法の一例は次のとおりである。誘電体セラミックの出発原料として酸化物や炭酸塩などを高温で反応させる固相法から製造した粉末原料や、水熱合成法またはアルコキシド法などの湿式合成法から製造した粉末原料を用意する。用意した本発明の主組成物粉末とガラスとを所定の組成比率で混合しスラリー化する。この際、主組成物粉末の平均粒径は0.3〜1μｍが好ましいが、この範囲を外れると望まない第2相ができてしまったり未反応相の原料粉末が得られる。
【００４１】
次に、スラリーをシート型に成形する。シートに卑金属導電材料を含む内部電極を形成する。内部電極の形成方法はスクリーン印刷、真空蒸着またはメッキを含む。内部電極を形成したシートを必要な分だけ積層圧着してから積層体を形成する。該積層体を還元雰囲気において所定温度で焼成しセラミック積層体を得る。本発明において焼成は1000℃以下で行う。この際、焼成は低い酸素分圧状態、即ち水素分圧{ Log (PH2/PH2O)}が-2〜-4において中性または還元性雰囲気で焼成することができる。水素分圧が-2より高いと結合体の炭素が酸化されず残留して焼結体内部に欠陥を形成し絶縁抵抗特性の低下または内部クラック形成を招きかねない。水素分圧が-4より低いと焼成温度区間で内部電極が酸化する恐れがある。
【００４２】
セラミック積層体の両端部に内部電極と電気的に接続されるよう一対の外部電極を形成して積層セラミックキャパシターを完成させる。本発明において外部電極は焼成前に積層体に塗布して同時焼成させることができる。必要であれば外部電極上にメッキ層を形成してもよい。
【００４３】
[電子部品]
本発明の誘電体組成物は溶融点の低い卑金属の内部電極と還元雰囲気において同時焼成でき、静電容量温度係数の絶対値30ppm/℃以内、誘電品質係数(Q)2000以上、絶縁抵抗1×1013Ωｃｍ以上、誘電率13以下の特性を呈すので電子部品のセラミック多層基板に用いることができる。
【００４４】
図３には電子部品の一例が示してある。電子部品はセラミック多層基板(2)と該多層基板(2)上に実装され多数の内部電極(5)と共に回路を形成する少なくとも一つの電子素子(8)とで成る。前記セラミック多層基板は複数の誘電体セラミック層と前記誘電体セラミック層間に形成された内部電極及び前記内部電極に電気的に接続された外部電極(7)を含む。
【００４５】
本発明によれば、前記セラミック多層基板において誘電体セラミック層は、主組成物がx{αBaO、(1-α)SrO}-y{SiO2}-z{(1-β)ZrO2、βAl2O3} (但し、x+y+z=100、x、y、zは重量比で55≦x≦75、10≦y≦35、5≦z≦30、α、βはモルで0.4≦α≦0.8、0.01≦β≦0.07)で表わされ、この主組成物100重量部に対して亜鉛ボロンケイ酸塩ガラス(Zn-B-silicate glass)を2〜10重量部含む誘電体組成物の焼結体である。
【００４６】
前記内部電極は卑金属の導電成分を含み、卑金属の導電成分にはCu、Ag、Ni等とその合金がある。
【００４７】
本発明のセラミック多層基板において多数の内部電極(5)は誘電体セラミック層(3)の少なくとも一部分と共に積層キャパシタを形成することができる。
【００４８】
本発明の誘電体組成物の焼成体であるセラミック多層基板はマルチチップモジュール用セラミック多層基板やハイブリッドIC用セラミック多層基板等様々なセラミック多層基板に適用することができる。かかる多層基板には様々な電子素子が実装され電子部品に用いられる。電子部品はLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)が代表的である。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。以上に説明した本発明は、上述した実施形態及び下記する実施例により限定されるものではなく、添付した請求範囲により限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内において多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野において通常の知識を有する者にとっては明らかである。
【００５０】
実施例．
純度99％以上のBaCO3、SrCO3、ZrO2、Al2O3、SiO2の原料が最終目標組成になるよう秤量してからボールミルを使って充分に混合した。混合したスラリーの乾燥にあたって層分離が発生しないよう乾燥させた後、平均粒径が0.3〜1.0μｍになるよう管理した。次に、750℃〜950℃前後で約1〜4時間か焼を施した。
【００５１】
一方、亜鉛ボロンケイ酸塩(Zn-B-Silicate)のガラスは酸化ジルコニウムボールを使って0.3〜1.0μｍの大きさに湿式粉砕(水、エタノールなど)した。ガラスはSiO2：20.57重量％、B2O3：22.94重量％、ZnO：43.93重量％、Li2O：3.04重量％、K2O：3.30重量％、Al2O3：3.95重量％，残りの不純物から成るものを用いた。
【００５２】
か焼したセラミックとガラスとを混合しスラリーを製造してからダイキャスティング(Die Casting)装備を使ってシートを形成した。誘電体1層の厚さは15〜70μｍほどに形成し、内部電極にCuを印刷した後、誘電体層の積層数を3〜10層積層してから切断し、低い酸素分圧状態(N2-H2ガス雰囲気)、即ちLog (PH2/PH2O)を-2〜-4の雰囲気状態において加焼及び焼結を進めた。表1の焼成温度で1〜4時間焼成した後、10ｍｍ×10ｍｍ×0.5ｍｍの板状試料を得た。
【００５３】
こうして得た焼成物の両面にIn-Ga合金を塗布して電極を形成し、試料用積層セラミックキャパシターを作製した。作製した試片に対して誘電率(K)、誘電品質係数(Q)、静電容量の温度係数、比抵抗の電気的特性を測定した。
【００５４】
・誘電率(K)、誘電品質係数(Q)
HP4278A測定装備を使って1MHz、1Vrms、25℃の条件下で測定した。
【００５５】
・静電容量温度係数{Temperature Characteristic Coefficient}
25℃で誘電容量C25、-55℃で誘電容量C-55、125℃で誘電容量C125を用いて次の式から求めた。
【００５６】
[関係式1]
TCC(ppm/℃)={(CT-C25)/C25(T-25℃)}×106
ここで、CTはTでの誘電容量
・比抵抗
25℃での比抵抗ρ25(Ωｃｍ)は、25℃で250Vの直流電圧を60秒間印加しながら漏れ電流を測定して求めた。
【００５７】
【表２ａ】
2005104735.tif 000004
【表２ｂ】
2005104735.tif 000005
【００５８】
試料7は試料{BaO+SrO}の含有量が75重量％を超過する場合で、誘電率が14と高く誘電品質係数(Q)も1000以下と低い。試料10は{BaO+SrO}の含有量が55重量％未満の場合で、誘電品質係数(Q)が1500未満、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。
【００５９】
試料11はSiO2の含有量が35重量％を超過した場合で、誘電品質係数(Q)が1000未満、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。
【００６０】
試料9と試料12は{ZrO2+Al2O3}の含有量が5〜30重量％を外れる場合で、誘電品質係数(Q)が1500未満、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。
【００６１】
試料22と試料24は{αBaO、(1-α)SrO}においてαの含有量が0.4〜0.8モル％を外れる場合で、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。
【００６２】
試料25と試料27は{(1-β)ZrO2、βAl2O3}においてβの含有量が0.01〜0.07モル％を外れる場合で、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。試料25の場合には緻密な焼結体が得られず、こうして誘電品質係数(Q)が1000未満であらわれる。試料27の場合には比抵抗値も表面ガラス相の形成により1.0×1012Ωｃｍ未満であらわれる。
【００６３】
試料28と試料31は亜鉛ボロンケイ酸塩ガラスの含量が2〜10重量部を外れる場合で、静電容量温度係数が±30(ppm/℃)を外れる。試料28は緻密な焼結体が得られず、また焼成温度が1050℃と高かった。試料31は比抵抗値も表面ガラス相の形成により1.0×1012 Ωｃｍ未満であらわれた。
【００６４】
【発明の効果】
上述したように、本発明による誘電体組成物は、1000℃以下の低温で溶融点の低い卑金属の内部電極と同時焼成でき、静電容量温度係数の絶対値が30ppm/℃以下、誘電品質係数(Q)が2000以上、25℃での絶縁抵抗1×1013Ωcm以上を満足しながら誘電率が13以下を満足するので積層セラミックキャパシターまたは電子部品の多層セラミック基板に適用できる有利な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  {BaO、SrO}-{SiO2}-{ZrO2、Al2O3}の3元組成図である。
【図２】積層セラミックキャパシターの一例図である。
【図３】電子部品の一例図である。
【符号の説明】
1、10 電子部品
2 セラミック多層基板
3、13 誘電体セラミック層
5、15 内部電極
7、17 外部電極
8 電子素子
【図１】
2005104735.tif 000006
【図２】
2005104735.tif 000007
【図３】
2005104735.tif 000008