(57)【要約】【課題】誘電体磁器の製造において、ホウ素とバインダーの結着による成型時の不具合を防止する。【解決手段】少なくともホウ素を含有する助材を含む誘電体磁器材料粉末に、少なくともＯＨ基を有するバインダーを加えて成型した後、焼成を行う。そして、少なくともバインダーを加える前に、誘電体磁器材料粉末にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加する。これにより、あらかじめ添加した有機物が材料中のホウ素と結着し、この後にＯＨ基を有するバインダーを加えた場合にも、バインダー中のＯＨ基との結合が抑制される。また、添加した有機物は、その後の焼成工程において分解・燃焼するため、焼成後のセラミック基板には残存しない。このため、有機物の添加によりＱ値や誘電率などの電気特性が変動することはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともホウ素を含有する助材を含む誘電体磁器材料粉末に、少なくともＯＨ基を有するバインダーを加えて成型した後、焼成を行う誘電体磁器の製造方法であって、
少なくとも前記バインダーを加える前に、前記誘電体磁器材料粉末にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加することを特徴とする誘電体磁器の製造方法。
【請求項２】
前記有機物の分子量が１８０以上であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体磁器の製造方法。
【請求項３】
前記有機物に含まれるＯＨ基が５個以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体磁器の製造方法。
【請求項４】
前記有機物は、前記助材に含まれるホウ素と錯体を形成可能な材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘電体磁器の製造方法。
【請求項５】
前記有機物が糖類又は糖類派生物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘電体磁器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体磁器の製造方法に関し、特に、ＯＨ基を有するバインダーを用いて成型を行う誘電体磁器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機器には、フィルタ、共振器、コンデンサーなどの部品が多数使用されており、これら部品にはセラミック材料が用いられることが多い。このような部品は、セラミック内部に導体を有しているが、この導体材料としてはパラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）などの高融点金属が用いられることがあり、この場合、セラミック基板の焼成温度としてはある程度高い温度が許容される。
【０００３】
しかしながら、タングステン（Ｗ）などの高融点金属は電気抵抗が比較的高いため、内部損失が大きくなるという問題があった。特に、高周波用途に使用する場合には内部損失が顕著となる。このような問題を解決するためには、導体材料としてより抵抗の低い銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）を用いる必要がある。しかしながら、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの低抵抗材料は融点が低いため、通常のセラミック材料とは同時焼成することができない。
【０００４】
このような背景から、近年においては、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの低抵抗材料との同時焼成が可能な、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板が用いられることが多い（特許文献１〜７参照）。ＬＴＣＣ材料は、焼結温度が銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの融点よりも低いという特徴を有しており、このため、これら低融点材料との同時焼成が可能となる。
【０００５】
ＬＴＣＣ材料は、ガラスと骨材の混合物からなるのが一般的である。これはガラスが持つ低温焼結性を利用して、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）の融点よりも低い焼成温度を可能としたものである。しかし、ガラスは一般的に誘電率が１０以下と小さいという問題がある。このため、高周波フィルタなどの小型化を目的として、誘電率が高く、且つ、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）を内部導体として同時焼成が可能な材料が求められるようになった。
【０００６】
このような背景から、ガラスを主成分として使用せず、セラミック母材にＢ２Ｏ３などホウ素を含有する助材を添加することによって焼結温度を低下させた、誘電率の高いＬＴＣＣ材料の開発が盛んに行なわれるようになった。
【０００７】
しかしながら、ホウ素には有機物中のＯＨ基と結合する性質があり、ＯＨ基を多数含む有機物をバインダーとして使用する場合、ホウ素とバインダーが結合してしまう。これに伴い、例えば乾式プレス用の顆粒を作成する場合にはバインダーと混合時にゲル化を生じる。このため、流動性の良い顆粒が得られないことからプレス後の密度むらが発生し、これが焼成後の変形、割れ等の不具合の原因となる。またシート成型の場合には、成型後のシートの可撓性の低下、熱圧着性の低下、脱バインダー性の低下等の不具合の原因となり、セラミックグリーンシートを積層する際、粘性不足によってシートが剥離するといった問題が生じる。これにより、所望の数のセラミックグリーンシートを積層することができないという問題があった。
【特許文献１】特開平６−１１６０２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７６９４６号公報
【特許文献３】特開２００３−６８９３８号公報
【特許文献４】特開２００４−１６１５６２号公報
【特許文献５】特開２００２−３３８３３８号公報
【特許文献６】特開２００１−３１４６８号公報
【特許文献７】特開２００１−３１４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、ＯＨ基を含むバインダーを用いた際のホウ素とバインダーの結着による成型時の不具合を防止することが可能な誘電体磁器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による誘電体磁器の製造方法は、少なくともホウ素を含有する助材を含む誘電体磁器材料粉末に、少なくともＯＨ基を有するバインダーを加えて成型した後、焼成を行う誘電体磁器の製造方法であって、少なくとも前記バインダーを加える前に、前記誘電体磁器材料粉末にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、誘電体磁器材料粉末にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加することにより、あらかじめ添加した有機物が材料中のホウ素と結着し、この後にＯＨ基を有するバインダーを加えた場合にも、バインダー中のＯＨ基との結合が抑制される。このため、バインダーとしてＯＨ基を有する有機物を用いた場合にも、例えば顆粒作成時のゲル化による顆粒の流動性の低下や、また例えばシート成型時のシートの可撓性の低下、熱圧着性の低下による積層時のシート剥離といった成型時の不具合を抑制することが可能となる。また、添加した有機物は、その後の焼成工程において分解・燃焼するため、焼成後のセラミック基板には残存しない。このため、有機物の添加によりＱ値や誘電率などの電気特性が変動することはない。
【００１１】
添加する有機物としては、分子量が１８０以上であることが好ましく、ＯＨ基が５個以上であることがより好ましい。
【００１２】
また、添加する有機物としては、助材に含まれるホウ素と錯体を形成可能な材料であることもまた好ましい。このような材料を選択すれば、有機物が効果的にホウ素に結着し、成型時の不具合を極めて効果的に抑制することが可能となる。このような有機物としては、糖類や糖類派生物（糖誘導アルコール類など）を好ましく挙げることができる。また、これら有機物の添加方法は乾式での分散、水を用いた湿式による分散、有機溶媒を用いた湿式による分散方法のいずれを用いてもその効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明では、誘電体磁器材料粉末にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加していることから、ＯＨ基を有するバインダーを用いて成型を行う場合においても、ホウ素とバインダー中のＯＨ基との結合を抑制することができる。これにより、ＯＨ基を多数含む有機物をバインダーとして使用する場合にも、例えば乾式プレス用の顆粒を作成する場合にはゲル化を生じることなく流動性の良い顆粒が得られ、また例えばシート成型の場合には、成型後のシートの可とう性の低下、熱圧着性の低下を生じないため、シート積層を容易に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の好ましい実施形態による誘電体磁器の製造方法の工程図である。
【００１６】
本実施形態では、まず、本発明において好適に用いられる誘電体磁器材料粉末の例として、ステップＳ１０〜Ｓ１３に示す工程により誘電体磁器材料粉末を作成する。なお、本発明において誘電体磁器材料粉末の作成がこの工程に限定されるものではない。
【００１７】
まず初めに、セラミック母材の調製を行う（ステップＳ１０）。セラミック母材としては、特に限定されるものではないが、バリウム、ネオジム、チタンなどの酸化物を用いることができ、これらを所定量秤量し混合して仮焼を行うことにより調製する。セラミック母材の原料は、はじめから酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫化物等のように熱処理により酸化物となるものを使用しても構わない。
【００１８】
セラミック母材の混合は、例えば、水等を用いた湿式混合等により行うことができ、混合時間は４〜２４時間程度に設定すればよい。仮焼は、セラミック母材の原料となる混合物（例えば、ＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ２）から化合物の合成を行う工程であり、１１００℃以上、好ましくは１１００〜１３５０℃の温度で１〜２４時間程度行うことが好ましい。
【００１９】
次に、少なくともホウ素を含有する助材を秤量し、ステップＳ１０にて調製したセラミック母材に混合する（ステップＳ１１：分散工程）。混合は、水などを含む液体中で行い、これにより、セラミック母材と少なくともホウ素を含有する助材を液体中で分散させる。
【００２０】
助材としては、少なくともホウ素（Ｂ）を含有していれば足りるが、Ｃｕ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｂ酸化物および銀（Ａｇ）をさらに含んでいることが好ましい。この場合、セラミック母材に対して、Ｃｕ酸化物がＣｕＯ換算で０．１〜３．０重量％、Ｚｎ酸化物がＺｎＯ換算で０．１〜４．０重量％、Ｂ酸化物がＢ２Ｏ３換算で０．１〜３．０重量％、銀（Ａｇ）が０．３〜１．５重量％の範囲であることが好ましい。
【００２１】
尚、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ホウ素（Ｂ）に関しても、セラミック母材の場合と同様に、はじめから酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫化物等のように熱処理により酸化物となるものを使用することも可能である。銀（Ａｇ）に関しても、金属Ａｇである必要はなく、例えば、ＡｇＮＯ３、Ａｇ２Ｏ、ＡｇＣｌのように、熱処理により金属Ａｇとなるものを使用することも可能である。
【００２２】
このようにして混合原料液を作成した後、次に、この混合原料液を乾燥させる（ステップＳ１２：乾燥工程）。これにより、混合原料液に含まれていた水分などが蒸発し、混合原料粉末となる。
【００２３】
次に、この混合原料粉末に対して、その燒結温度以下の温度、例えば、６５０〜８５０℃にて１〜１０時間程度で再度の仮焼を行い、その仮焼粉末を所定の粒径まで粉砕する（ステップＳ１３：予備焼成工程）。このような予備焼成を行うことにより、セラミック母材の周囲にホウ素を含有する助材がほぼ均一にコーティングされることから、粒度分布の狭い粉体を得ることができ、その後行われる工程の作業性を向上させることができる。また、焼成ムラがほとんどなくなるとともに、より焼成温度を下げることも可能となる。但し、本発明において予備焼成を行うことは必須でなく、これを省略しても構わない。以上により、誘電体磁器材料粉末を得る。
【００２４】
次に、誘電体磁器材料粉末に、ＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加する（ステップＳ１４）。これは、ホウ素とバインダーが結着することによる成型工程での不具合、例えば乾式プレスを用いる場合には顆粒作成時のゲル化による顆粒の流動性低下、並びに、これに起因するプレスむらや、例えばシート積層工法を用いる場合にはシート成型後のシートの可撓性の低下による熱圧着性の低下等の不具合を防止するためである。本工程におけるこれら有機物の添加方法は乾式での分散、水もしくは有機溶媒を用いた湿式による分散後に液体を乾燥させる方法のいずれを用いてもその効果を得ることができる。
【００２５】
したがって、「ＯＨ基を有する不揮発性の有機物」とは、上記の乾燥工程において大半が蒸発しない程度の不揮発性を持った有機物である必要がある。このような有機物としては、分子量が１８０以上であることが好ましい。これは、分子量が１８０以上であれば、乾燥工程における蒸発を防止することができるからである。また、上記有機物に含まれるＯＨ基は、５個以上であることが好ましい。これは、ＯＨ基が５個以上である有機物であれば、ホウ素と添加した有機物が速やかに結合を起こすため好適に利用できるためである。
【００２６】
添加する有機物の具体例としては、糖類又は糖類派生物を挙げることができる。糖類としては、α−グルコース（ブドウ糖）、β−グルコース（ブドウ糖）、フルクトース（果糖）、ガラクトース、ヘプトース（七炭糖）、セドヘプツロース、ヘキソース（六炭糖）、リブロース、タロース、アロース、ペントース（五炭糖）、アピオース、リボースなどの単糖類であっても構わないし、スクロース（ショ糖）、ラクトース（乳糖）、マルトース（麦芽糖）、セロビオースなどの二糖類であっても構わないし、アミロース（でんぷん）、セルロース、アミロペクチン、グリコーゲン（動物デンプン）、ペクチン、グルコマンナンなどの多糖類であっても構わない。また、糖類派生物としては、マンニット、ソルビットなどの糖誘導アルコールを挙げることができる。
【００２７】
有機物として糖類を添加すると、助材に含まれるホウ素（Ｂ）がこの有機物に取り込まれて錯体を形成する。尚、添加する有機物としては、ホウ素と錯体を形成可能な他の有機物であっても構わない。
【００２８】
次に、有機物が添加された混合原料粉末に、ブチラール系、ポリビニルアルコール系のようなＯＨ基を有する有機バインダーを混合する。乾式プレス工法を用いる場合には、バインダーと混合原料材料を混合し顆粒を作成する。またシート積層工法を用いる場合には、混合原料粉末にバインダー、溶剤を加えることによって塗料化する。図１には、シート積層工法を用いる場合の工程が示されている（ステップＳ１５：塗料化工程）。バインダーの添加量としては、例えば、混合原料粉末に対して１０重量％程度とすればよい。ここで、ＯＨ基を有するバインダーはホウ素と結着しやすく、これらが結着すると塗料の粘性が大幅に低下してしまう。しかしながら、本発明では、ＯＨ基を有するバインダーを混合する前に、あらかじめ、ＯＨ基を有する不揮発性の有機物を混合原料粉末に添加していることから、大部分のホウ素がこの有機物に取り込まれており、バインダーとの結着が阻害される。このため、塗料の粘性を十分に確保することが可能となる。
【００２９】
そして、塗料化した混合原料粉末をドクターブレード法などによってシート化し（ステップＳ１６）、これを積層した後（ステップＳ１７）、焼成する（ステップＳ１８：焼成工程）。ここで、シート化工程（ステップＳ１６）においては、塗料が十分な粘性を有していることから、粘性不足によってシートが剥離するといった問題がなく、例えば２０層以上の多層構造体を容易に作成することが可能となる。
【００３０】
焼成工程（ステップＳ１８）は、例えば、空気中のような酸素雰囲気にて行うことが望ましく、焼成温度は内部導体として用いるＡｇまたはＡｇ合金の融点以下の温度、好ましくは８５０〜９５０℃の範囲で設定することができ、焼成時間は０．１〜２４時間程度が好ましい。尚、ステップＳ１４にて添加した有機物は、焼成工程時の熱によって分解・燃焼する。
【００３１】
以上により、誘電体磁器である低温同時焼成セラミックの焼結体が得られる。その後、必要に応じて基板の側面に外部端子などを形成すれば、最終的に高周波用途に好適なフィルタなどの電子部品を得ることができる。
【００３２】
図２は、完成した電子部品１０の一例を示す略断面図である。
【００３３】
図２に示すように、本実施形態による方法によって作製された電子部品１０は、一般的な電子部品と同様、複数の誘電体層１１と、これら誘電体層１１間に形成された導体層１２と、外部端子１３によって構成されている。上述の通り、誘電体層１１の作製においては、混合原料粉末に有機物を添加しているが、焼成工程（ステップＳ１８）において有機物が分解・燃焼するため、完成した電子部品１０には全く残存しない。このため、有機物の添加によりＱ値や誘電率などの電気特性が変動することもない。
【００３４】
このように、本実施形態では、塗料化工程（ステップＳ１５）の直前において、混合原料粉末にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加していることから、ホウ素がＯＨ基を有するバインダーと結着することがなくなる。これにより、塗料の粘性が十分に確保されることから、粘性不足によってシートが剥離するといった問題がなくなる。
【００３５】
尚、上記実施形態では、塗料化工程（ステップＳ１５）の直前にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を同時に添加しているが、塗料化工程（ステップＳ１５）の前であればどのタイミングで添加しても構わない。但し、上記実施形態のように予備焼成（ステップＳ１３）を行う場合には、少なくとも予備焼成を行った後に添加する必要がある。これは、予備焼成の前にＯＨ基を有する不揮発性の有機物を添加しても、予備焼成時の熱によって分解・燃焼してしまうからである。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による誘電体磁器の製造方法の工程図である。
【図２】完成した電子部品１０の一例を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０      電子部品
１１      誘電体層
１２      導体層
１３      外部端子
【図１】
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【図２】
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