(57)【要約】    【課題】  ９００〜１０００℃程度の低温の焼成でも焼結性を向上させることができ、かつ誘電特性の劣化を抑制する誘電体磁器組成物及びその誘電体磁器組成物を用いた積層セラミック部品を提供する。    【解決手段】  ａ・Ｌｉ2Ｏ−ｂ・（ＣａＯ1-x−ＳｒＯx）−ｃ・Ｒ2Ｏ3−ｄ・ＴｉＯ2（但し、ｘは０≦ｘ＜１を満足し、ＲはＬａ、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０≦ａ≦２０ｍｏｌ％、０≦ｂ≦４５ｍｏｌ％、０＜ｃ≦２０ｍｏｌ％、及び４０≦ｄ≦８０ｍｏｌ％を満足する。）で表される誘電体組成に、周期律表４族及び１４族に属する金属元素の酸化物のうちの少なくとも１種を含有させた誘電体材料を含むことを特徴とする誘電体磁器組成物。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ・Ｌｉ2Ｏ−ｂ・（ＣａＯ1-x−ＳｒＯx）−ｃ・Ｒ2Ｏ3−ｄ・ＴｉＯ2（但し、ｘは０≦ｘ＜１を満足し、ＲはＬａ、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０≦ａ≦２０ｍｏｌ％、０≦ｂ≦４５ｍｏｌ％、０＜ｃ≦２０ｍｏｌ％、及び４０≦ｄ≦８０ｍｏｌ％を満足する。）で表される誘電体組成に、周期律表４族及び１４族に属する金属元素の酸化物のうちの少なくとも１種を含有させた誘電体材料を含むことを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記金属元素の酸化物の含有量ｅが、０＜ｅ≦８０ｍｏｌ％の範囲内であ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】
前記金属元素の酸化物が、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2及びＨｆＯ2から選ばれる少なくとも１種である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】
前記誘電体材料がＢｉ2Ｏ3をさらに含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項５】
Ｂｉ2Ｏ3の含有量が３０ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項４に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項６】
前記誘電体磁器組成物がガラス成分をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘電体磁器組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘電体磁器組成物を含むスラリーを成形して得られる誘電体層と導体層を積層して得られることを特徴とする積層セラミック部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミック部品などに用いられる誘電体磁器組成物及びこれを用いた積層セラミック部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の小型化・薄型化に伴い、積層セラミック部品に対するニーズが急速に高まってきている。積層セラミック部品の代表的な例としては、Ａｇなどの導電材料と同時に焼成可能な低温焼成材料（ＬＴＣＣ）を用い、各層にインダクタやコンデンサの回路を形成したものが挙げられる。この積層セラミック部品に使用する低温焼成材料としては、アルミナ等のセラミックフィラーとガラスを混合した誘電体磁器組成物が一般的である。しかし、このような組成物では誘電率が１０以下と低く、ＬＣフィルターに適用するには誘電特性が不十分であった。
【０００３】
ＬＣフィルターに適用するためには、高誘電率で誘電損失が少なく、かつ温度係数τｆが０に近いことが要求される。これらの特性を満たす誘電体磁器組成物として、下記の特許文献１には、Ｌｉ2Ｏ−ＣａＯ−Ｓｍ2Ｏ3−ＴｉＯ2の組成を有する誘電体磁器組成物が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ｘＣａＯ−ｙ1Ｓｍ2Ｏ3−ｙ2Ｎｄ2Ｏ3−ｗＬｉ2Ｏ3−ｚＴｉＯ2に、ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系及びＬｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のいずれか１つのガラスフリットを３〜１５重量％含む誘電体磁器組成物が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された誘電体磁器組成物は、１３００℃程度の高温で焼成されており、そのままの組成では、９００℃〜１０００℃程度の低温で焼成する積層セラミック部品に適用することが困難であった。
【０００６】
また、特許文献２に開示された誘電体磁器組成物において、９００℃〜１０００℃程度の低温での焼結性を向上させるためには、ガラスの添加量を増やさなければならなかった。ガラスの添加量を増やすと誘電特性が劣化するという問題があった。
【特許文献１】特開平５−２１１００７号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、誘電特性の大幅な低下を伴うことなく、９００〜１０００℃程度の低温で焼成することができる誘電体磁器組成物及びその誘電体磁器組成物を用いた積層セラミック部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の誘電体磁器組成物は、ａ・Ｌｉ2Ｏ−ｂ・（ＣａＯ1-x−ＳｒＯx）−ｃ・Ｒ2Ｏ3−ｄ・ＴｉＯ2（但し、ｘは０≦ｘ＜１を満足し、ＲはＬａ、Ｙを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０≦ａ≦２０ｍｏｌ％、０≦ｂ≦４５ｍｏｌ％、０＜ｃ≦２０ｍｏｌ％、及び４０≦ｄ≦８０ｍｏｌ％を満足する。）で表される誘電体組成に、周期律表４族及び１４族に属する金属元素の酸化物のうちの少なくとも１種を含有させた誘電体材料を含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明における誘電体材料は、上記組成式で示される誘電体組成に、周期律表４族及び１４族に属する金属元素の酸化物うちの少なくとも１種を含有させたものである。このような金属酸化物を上記誘電体組成に添加することにより、１０００℃程度の低温でも焼結性を向上させることができ、誘電特性の大幅な低下を伴うことなく焼成することができる。
【００１０】
上記組成式で表わされる誘電体組成としては、特許文献１に開示されているものが挙げられる。従って、特許文献１に開示されている上記組成式で示される誘電体組成に、周期律表４族及び１４族に属する金属元素の酸化物を添加した組成のものを、本発明の誘電体材料として用いることができる。
【００１１】
本発明の誘電体材料において、上記金属元素は、誘電体組成におけるＴｉサイトと置換していてもよい。上記金属元素の酸化物の含有量ｅは、０＜ｅ≦８０ｍｏｌ％の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、０＜ｅ≦５０ｍｏｌ％の範囲内であり、さらに好ましくは１０≦ｅ≦３０ｍｏｌ％の範囲内である。上記金属元素の酸化物の含有量が少な過ぎると、低温で焼成可能であるという本発明の効果が十分に得られない場合がある。また、上記金属元素の酸化物の含有量が多過ぎると、誘電特性が低下する場合がある。本発明の誘電体材料が、上記誘電体組成に上記金属元素の酸化物のみを含有させたものである場合、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは、これらの合計が１００ｍｏｌ％となるように選ばれる。
【００１２】
上記金属元素は、上述のように周期律表４族及び１４族に属する元素である。周期律表４族に属する金属元素としては、Ｚｒ及びＨｆが挙げられる。また、周期律表１４族に属する金属元素としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、及びＰｂが挙げられ、これらの中でも、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＳｎが好ましく用いられる。従って、本発明において上記金属元素の酸化物としては、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2、及びＨｆＯ2が好ましいものとして挙げられる。
【００１３】
また、本発明の誘電体材料には、Ｂｉ2Ｏ3がさらに含有されていることが好ましい。誘電体材料にＢｉ2Ｏ3をさらに含有させることにより、低温での焼結性を向上させることができ、誘電特性を高めることができる。Ｂｉ2Ｏ3の含有量としては、３０ｍｏｌ％以下であることが好ましく、さらに好ましくは２〜１０ｍｏｌ％である。本発明の誘電体材料にＢｉ2Ｏ3が含有される場合には、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋（Ｂｉ2Ｏ3の含有量）が１００ｍｏｌ％となるように、これらの値が選ばれる。Ｂｉ2Ｏ3の含有量が少な過ぎると、焼結性を向上させ、誘電特性を高めるというＢｉ2Ｏ3添加の効果が十分に得られない場合がある。Ｂｉ2Ｏ3の含有量が多過ぎると、誘電特性が低下する場合がある。Ｂｉは、誘電体材料中においてＲのサイトと置換していてもよい。
【００１４】
本発明の誘電体磁器組成物は、上記誘電体材料に加えて、ガラス成分をさらに含んでいてもよい。ガラス成分を含むことにより、さらに低温での焼結性を高めることができる。
【００１５】
本発明において用いるガラス成分としては、Ｂｉ2Ｏ3及びＢ2Ｏ3を主成分とするビスマス系ガラス、Ｂ2Ｏ3及びＳｉＯ2を主成分とするボロシリケート系ガラス、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3及びＳｉＯ2を主成分とする亜鉛ボロシリケート系ガラスなどが挙げられる。
【００１６】
ガラス成分の含有量としては、誘電体磁器組成物全体に対し、０〜１０重量％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１〜７重量％の範囲内である。ガラス成分の含有割合が少な過ぎると、ガラス成分添加による焼結性向上の効果が十分に得られない場合があり、例えば９００℃での焼成が不可能な場合がある。また、ガラス成分が多過ぎると、誘電特性が損なわれる場合がある。
【００１７】
本発明の積層セラミック部品は、上記本発明の誘電体磁器組成物を含むスラリーを成形して得られる誘電体層と導体層を積層して得られることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、誘電特性の大幅な低下を伴うことなく、９００〜１０００℃程度の低温で焼成することができる誘電体磁器組成物とすることができる。従って、本発明によれば、Ａｇなどの導電材料と同時に焼成可能な低温焼成材料とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能なものである。
【００２０】
酸化物換算で表１に示す組成比となるように、Ｌｉ2ＣＯ3、ＣａＣＯ3、ＳｒＣＯ3、Ｓｍ2Ｏ3及びＴｉＯ2と、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2及びＨｆＯ2とを秤量し、混合した。この混合物にイソプロパノールを加えた後、ジルコニア製ポット及びボールからなるボールミルを用いて５〜２０時間湿式混合を行った。得られた混合物を７００〜１２００℃において１〜５時間仮焼成し、仮焼成物を得た。この仮焼成物を、上記ボールミルを用いて２４時間かけて粉砕し、誘電体材料を得た。
【００２１】
次に、この誘電体材料に、ポリビニルアルコールなどのバインダーを加えて造粒し分級した後、２０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力を加えて、所定の大きさ及び形状に成型した。この成型物を５００℃で２時間加熱し脱バインダー処理した後、１０００℃で５時間焼成して、各試料を得た。
【００２２】
試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は本発明に従う誘電体材料であり、試料Ｎｏ．１３は比較例の誘電体材料である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
各試料（試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）について、誘電体共振器法（ハッキ・コールマン法）により、誘電率及びＱｆ値を測定した。結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２に示す結果から明らかなように、比較例の試料Ｎｏ．１３は、１２００℃の焼成温度で、高い収縮率及び良好な誘電特性を示しているが、１０００℃の焼成では、収縮率が低くなり、誘電特性も悪くなっている。これに対し、本発明に従うＮｏ．１〜Ｎｏ．１２の各試料においては、１０００℃の低温焼成でも高い収縮率及び良好な誘電特性が得られている。従って、本発明に従い周期律表４族及び１４族に属する金属元素の酸化物を誘電体材料に添加することにより、低温における焼結性が向上し、良好な誘電特性が得られることがわかる。
【００２７】
また、Ｂｉ2Ｏ3を添加した試料（例えば、試料Ｎｏ．４〜８）と、Ｂｉ2Ｏ3を添加していない試料Ｎｏ．１〜３とを比較すると、Ｂｉ2Ｏ3を添加している各試料は、収縮率が高くなっており、誘電特性に優れていることがわかる。従って、Ｂｉ2Ｏ3を誘電体材料中に含有させることにより、焼結性が向上し、より良好な誘電特性が得られることがわかる。
【００２８】
次に、試料Ｎｏ．５の誘電体材料に、ガラス成分を添加して誘電体磁器組成物を作製し、その焼結性及び誘電特性を評価した。
【００２９】
ガラス成分としては、以下の（Ｇ１）〜（Ｇ２）を用いた。
【００３０】
（Ｇ１）Ｂｉ2Ｏ3（５５重量％）−Ｂ2Ｏ3（３５重量％）−ＺｎＯ（１０重量％）
（Ｇ２）Ｂｉ2Ｏ3（７５重量％）−Ｂ2Ｏ3（１５重量％）−ＺｎＯ（１０重量％）
ガラス成分は、仮焼成物を粉砕する際に添加し、同時に粉砕混合した。比較として、比較試料Ｎｏ．１３についてもガラス成分を添加して誘電体磁器組成物を調整し、評価した。また、ガラス成分を添加しないものについても、同様に評価した。焼成温度は９００℃とした。評価結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
表３に示す結果から明らかなように、ガラス成分を添加しない場合、９００℃の焼成では焼結性が悪く、焼成することができなかった。ガラス成分を添加することにより９００℃での焼成が可能であった。また、本発明に従う試料Ｎｏ．５にガラス成分を添加したものは比較試料Ｎｏ．１３ガラス成分を添加したものに比べ、高い収縮率が得られており、９００℃という低温での焼結性に優れていることがわかる。また、誘電特性においても優れていることがわかる。
【００３３】
図１は、本発明の積層セラミック部品の一実施例を示す斜視図であり、図２は分解斜視図である。図１及び図２に示すように、誘電体層１の上には導体層２が形成されている。この導体層２によりインダクタやコンデンサ等の回路が形成されている。また、誘電体層１にはヴィアホール３が形成されているものもある。このような誘電体層１を複数枚積層することにより、積層セラミック部品が構成されている。
【００３４】
本発明の積層セラミック部品は、上述のように、本発明の誘電体磁器組成物からなる誘電体層と、この誘電体層の表面に形成される導体層から構成される誘電体グリーンシートを積層し、これを焼成することにより得ることができる。例えば、上記実施例と同様にして得られた誘電体材料に、必要に応じてガラス成分やその他の添加剤を添加し、これをボールミルにて混合し、得られた混合物に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）系バインダーを添加し、添加後これをボールミルで混合してスラリーを作製する。次に、得られたスラリーを、ドクターブレード装置を用いてシート厚み５０〜１００μｍのシート状に成形する。得られたシートを所望の大きさに切断し、Ａｇペーストを所望のパターンに印刷して、誘電体グリーンシートとする。この誘電体グリーンシートを、図１及び図２に示すように、８〜２０層積層し、圧着した後、４００℃で脱バインダー処理し、次に９００℃〜１０００℃で２時間保持して焼成し、積層セラミック部品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の積層セラミック部品の一例を示す斜視図。
【図２】本発明の積層セラミック部品の一例を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００３６】
１…誘電体層
２…導体層
３…ヴィアホール
【図１】
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【図２】
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