(57)【要約】【課題】Ｑ・ｆ値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器を提供すること。ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２化合物にガラスを添加すると、好適にεｒを低くすることができるものの、Ｑ・ｆ値が低下傾向になってしまうことがある。Ｑ・ｆ値が小さくなってしまうと、電子部品の電力損失が大きくなってしまい得る。  さらには、抗折強度も実用上で問題になる場合がある。そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、特にＱ・ｆ値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器を提供する。【解決手段】本発明による誘電体磁器は、少なくとも金属元素としてＢａ、Ｎｄ，Ｔｉ及びＺｎを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２またはＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相を含むことを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金属元素としてＢａ、Ｎｄ，Ｔｉ及びＺｎを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２またはＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相を含むことを特徴とする誘電体磁器。
【請求項２】
前記ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の全結晶粒子における体積比ｘが、０．１（体積％）≦ｘ＜１０（体積％）である請求項１に記載の誘電体磁器。
【請求項３】
前記誘電体磁器と金属を含む層との積層体で形成され、これにより前記金属からなる層を内部導体とする積層構造電子部品を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、ミリ波などの高周波領域で使用される電子部品に好適な誘電体磁器並びにこれを用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、需要が増加している携帯電話等の移動体通信機器では、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ程度の準マイクロ波帯と呼ばれる高周波帯が使用されている。そのため、移動体通信機器等に用いられるフィルタ、共振器、コンデンサ等の電子部品として、高周波特性に優れたものが要求されている。また、近年の移動体通信機器の小型化に伴い、これらの電子部品にも小型化が要求されている。
【０００３】
このような電子部品の小型化に資するべく、移動体通信機器に使用される電子部品は、内部に電極や配線等の導体（以下、電子部品の内部に備わる電極や配線等の導体を「内部導体」という）を備えた表面実装型（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）が主流となっている。
【０００４】
また、電子部品の低価格化を実現させるために、低抵抗でかつ安価なＡｇ等の導体を内部導体として使用できることが望まれている。Ａｇを内部導体として使用可能な低温焼結性を有する誘電体磁器組成物に関しては、様々な組成のものが提案されている。例えば、ＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ２化合物を主成分とした材料は、比誘電率（εｒ）が高く、Ｑ・ｆ値が大きく、共振周波数の温度特性（τｆ）が小さいこと等から、広範な研究がなされている。
【０００５】
さらには、上述した高εｒの誘電体磁器と、それよりもεｒが小さい誘電体磁器との異材質同士を同時焼成することで、より特性が改善された多層型電子部品を作製する技術が研究されている。
【０００６】
しかしながら、このような多層型電子部品を作製するに際し、高εｒの誘電体磁器組成物とそれよりも低εｒの誘電体磁器組成物の材質組成が双方で著しく異なれば、双方の焼成時の収縮挙動および線膨張係数が一致しにくいため、双方の誘電体磁器組成物を接合し焼成すると、接合面にクラックやはがれ等の欠陥を生じてしまう。
【０００７】
このような観点から、多層型電子部品を形成するに際し、高εｒの誘電体磁器組成物とそれよりも低εｒの誘電体磁器組成物は、基本的に同一の材質または類似する材質から構成され、ほぼ同一の物性を備えていることが望ましい。
【０００８】
例えば、特許文献１には、高εｒのＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２化合物にガラスを添加して、εｒを小さくした誘電体磁器組成物が開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−００１９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２化合物にガラスを添加すると、好適にεｒを低くすることができるものの、Ｑ・ｆ値が低下傾向になってしまうことがある。Ｑ・ｆ値が小さくなってしまうと、電子部品の電力損失が大きくなってしまい得る。
さらには、抗折強度も実用上で問題になる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、特にＱ・ｆ値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記事情に鑑みて鋭意研究を行った結果、タングステンブロンズ型結晶相と、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相からなる、Ｑ・ｆ値が大きく、高い抗折強度を有する誘電体磁器を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
即ち、本発明による誘電体磁器は、少なくとも金属元素としてＢａ、Ｎｄ，Ｔｉ及びＺｎを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２またはＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
タングステンブロンズ型結晶相とは、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２結晶相およびＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４結晶相の少なくとも一方である。なお、上述したＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２結晶相、およびＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４結晶相は、それぞれ、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２、およびＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４  に限定されるものではなく、たとえばＮｄの一部を他の希土類元素で置換したものであってもよい。
【００１５】
さらに、上記のＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相とは、ＺｎＴｉＯ３、Ｚｎ２ＴｉＯ４などのＺｎＯとＴｉＯ２からなるものに限定されるものではなく、（Ｚｎ，  Ｍｇ）ＴｉＯ３、（Ｚｎ，  Ｃｕ）ＴｉＯ３等のようにＺｎサイトが他の２価のイオンで置換されていてもよい。
【００１６】
上記の結晶相の構成により、Ｑ・ｆ値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器とすることができる。
【００１７】
なお、本明細書において、「誘電体磁器組成物」とは、誘電体磁器の原料組成物であり、誘電体磁器組成物を焼結させることによって、焼結体である「誘電体磁器」が得られる。また、「焼結」とは、誘電体磁器組成物を加熱すると、誘電体磁器組成物が焼結体と呼ばれる緻密な物体になる現象である。一般に、加熱前の誘電体磁器組成物に比べて、焼結体の密度、機械的強度等は大きくなる。また、「焼結温度」とは、誘電体磁器組成物が焼結する際の誘電体磁器組成物の温度である。また、「焼成」とは、焼結を目的とした加熱処理を意味し、「焼成温度」とは、加熱処理の際に誘電体磁器組成物が曝される雰囲気の温度を示す。
【００１８】
また、本発明においては、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の全結晶粒子における体積比ｘが、０．１（体積％）≦ｘ＜１０（体積％）であることが好ましい。
【００１９】
ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相は低いεｒを有し、負のτｆを有する一方、２００００ＧＨｚを超える大きなＱ・ｆ値を有しているものが知られている。
ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の、主結晶粒子に対する体積比を上記の好適な範囲内とすることによって、誘電体磁器組成物の焼結性を損ねることなく、誘電体磁器のＱ・ｆ値を好適に大きくすることが可能となり、誘電体磁器のεｒを好適に下げることができ、かつτｆの絶対値を小さくすることができる。
【００２０】
また本発明にかかる電子部品は、前記誘電体磁器と金属を含む層との積層体で形成され、これにより前記金属からなる層を内部導体とする積層構造電子部品を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｑ・ｆ値が大きく、抗折強度の高い誘電体磁器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本実施形態の誘電体磁器を用いて得られるバンドパスフィルタの構成を示す概略断面図である。
【図２】図２は、実施例５の誘電体磁器のＸ線回折測定結果を示している図である。
【図３】図３は、実施例５の誘電体磁器についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによりＢａ元素のマッピングを行った結果を示している図である。
【図４】図４は、実施例５の誘電体磁器についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによりＮｄ元素のマッピングを行った結果を示している図である。
【図５】図５は、実施例５の誘電体磁器についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによりＴｉ元素のマッピングを行った結果を示している図である。
【図６】図６は、実施例５の誘電体磁器についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによりＺｎ元素のマッピングを行った結果を示している図である。
【図７】図７は、実施例５の誘電体磁器についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによりＭｇ元素のマッピングを行った結果を示している図である。
【図８】図８は、実施例５の誘電体磁器についてＳＴＥＭ−ＥＤＳによりＳｉ元素のマッピングを行った結果を示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
【００２４】
本実施形態の誘電体磁器は、少なくとも金属元素としてＢａ、Ｎｄ，Ｔｉ及びＺｎを含有し、タングステンブロンズ型結晶相を主結晶相とする誘電体磁器であって、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２またはＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４のいずれかを含む前記タングステンブロンズ型結晶相と、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相を含むことを特徴としている。
【００２５】
ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２またはＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４のいずれかを含むタングステンブロンズ型結晶相からなる誘電体磁器は高いεｒを有し、その値は１００程度である。一方、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相は低いεｒを有し、その値は２０程度である。本実施形態の誘電体磁器は、εｒが高いタングステンブロンズ型結晶相に、εｒが低いＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相を含有させることにより、誘電体磁器のεｒを好適に下げることができる。
【００２６】
なお、誘電体磁器にタングステンブロンズ型結晶相、およびＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相が含有されているか否かは、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）によって確認できる。
【００２７】
本実施形態の誘電体磁器から形成される誘電体層を、従来公知のＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ２系誘電体磁器（高誘電率材）から形成される誘電体層と接合して多層型電子部品を形成する場合、本実施形態の誘電体磁器のεｒが、高誘電率材のεｒより低いほど多層型電子部品を高特性化できる。
【００２８】
ここで、タングステンブロンズ型結晶相は、正のτｆを有する場合が多い。一方、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相は負のτｆを有する。本実施形態では、誘電体磁器に、正のτｆを有するタングステンブロンズ型結晶相と、負のτｆを有するＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相とを含有させることで、正のτｆと負のτｆとが相殺され、誘電体磁器のτｆの絶対値を小さくすることができる。なお、τｆ、及び後述するＱ・ｆ値は、焼結後の誘電体磁器組成物、すなわち誘電体磁器が示す値である。
【００２９】
また、誘電体磁器のτｆ（単位：ｐｐｍ／Ｋ）は下記式（１）で表わされる関係によって算出される。
【００３０】
τｆ＝〔（ｆＴ−ｆｒｅｆ）／ｆｒｅｆ〕／（Ｔ−Ｔｒｅｆ）×１０６（ｐｐｍ／Ｋ）・・・式（１）
【００３１】
式（１）中、ｆＴは温度Ｔにおける共振周波数（ＧＨｚ）を示し、ｆｒｅｆは基準温度Ｔｒｅｆにおける共振周波数（ＧＨｚ）を示す。τｆの絶対値の大きさは、温度変化に対する誘電体磁器の共振周波数の変化量の大きさを意味する。コンデンサ、誘電体フィルタ等の電子部品では、温度による共振周波数の変化を小さくする必要があるため、誘電体磁器のτｆの絶対値を小さくすることが要求される。
【００３２】
本実施形態の誘電体磁器のτｆは、−４０ｐｐｍ／Ｋ〜＋４０ｐｐｍ／Ｋであることが好ましく、−２０ｐｐｍ／Ｋ〜＋２０ｐｐｍ／Ｋであることがより好ましく、−１０ｐｐｍ／Ｋ〜＋１０ｐｐｍ／Ｋであることが更に好ましい。τｆを上記の好適な範囲内の値とすることによって、誘電体磁器を誘電体共振器に利用する場合、誘電体共振器の共振周波数の温度変化を低減することができ、誘電体共振器を高特性化することができる。
【００３３】
また、タングステンブロンズ型結晶相からなる誘電体磁器のＱ・ｆ値は、概ね５０００ＧＨｚ程度である。一方、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相は誘電損失が小さいために、大きなＱ・ｆ値を有しており、その値は２００００ＧＨｚを超えるものが知られている。本実施形態の誘電体磁器は、タングステンブロンズ型結晶相に加えて、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶粒子を含むことにより、誘電体磁器のＱ・ｆ値を好適に大きくすることができる。
【００３４】
なお、誘電体磁器のＱ・ｆ値（単位：ＧＨｚ）とは、誘電損失の大きさを表し、現実の電流と電圧の位相差と、理想の電流と電圧の位相差９０度との差である損失角度δの正接ｔａｎδの逆数Ｑ（Ｑ＝１／ｔａｎδ）と、共振周波数ｆとの積である。
【００３５】
さらに、本実施形態の誘電体磁器は、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の全結晶粒子における体積比ｘが、
０．１（体積％）≦ｘ＜１０（体積％）
であることを特徴とする
【００３６】
また、本発明の誘電体磁器においては、前記ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相が、あらかじめ合成されたものを添加するものでもよく、熱処理工程において生成したものでもよい。
【００３７】
熱処理工程においてＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相を生成させるためには、上記のタングステンブロンズ型結晶粉末に対して、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）をあらかじめ含有させておく必要がある。
【００３８】
熱処理工程とは、誘電体磁器組成物を仮焼きする工程と、焼成する工程、および焼成後に誘電体磁器をアニールする工程を指す。
【００３９】
ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相をより安定なものとするためには、焼成後にさらにアニールをすることが好ましい。
【００４０】
さらには、Ａｇ系金属からなる導体材の融点より低い温度で、誘電体磁器組成物をＡｇ系導体と同時に焼成することを可能とするために、そのような低温で焼結を促進させるような成分をさらに含有していてもよい。
【００４１】
そのような低温で焼結を促進させる成分としては、例えば、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、ビスマス酸化物、銅酸化物、ガラス、およびアルカリ金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
さらには、誘電特性や焼結性を制御する成分として、遷移金属酸化物、およびアルカリ土類金属酸化物を含有していてもよい。
【００４３】
ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の全結晶粒子に対する体積比が０．１％未満であると、Ｑ・ｆ値の向上が見られない。一方、１０以上では、Ｑ・ｆ値を増加させる効果が見られなくなる傾向があり、好ましくない。そこで、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の体積比を、上記の好適な範囲内にすることによって、これらの不都合な傾向を抑制することができる。
【００４４】
本実施形態の誘電体磁器は、ガラスセラミックス構造ではなく、結晶粒子からなるものであるため、抗折強度をより高いものとすることができる。
【００４５】
ここで、本実施形態の誘電体磁器から形成される誘電体層を、従来公知のＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ２系誘電体磁器（高誘電率材）から形成される誘電体層と接合して多層型電子部品を形成する場合、本実施形態の誘電体磁器のεｒが、高誘電率材のεｒより低いほど多層型電子部品を高特性化できることから、本実施形態の誘電体磁器のεｒをより一層小さくしたほうがよい。
【００４６】
そのための手法としては、本実施形態の誘電体磁器に、より低いεｒを有する誘電体磁器をさらに加えればよい。
【００４７】
低いεｒを有する誘電体磁器としては、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
上記本実施形態では、誘電体磁器組成物の主成分として、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物を含むため、従来のＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ２系の誘電体磁器組成物（高εｒ材）の材質と類似している。そのため、本実施形態の誘電体磁器組成物の焼成時における収縮挙動および線膨張係数が、前記高εｒ材と同等となる。従って、本実施形態の誘電体磁器組成物と高εｒ材とを接合し、焼成して、多層型電子部品を製造する場合においても、接合面に欠陥が生じ難く、電子部品の外観が良好であり、かつ高特性の多層型電子部品を得ることができる。
【００４９】
＜製造方法＞
次に、本実施形態の誘電体磁器の製造方法の一例について説明する。
【００５０】
誘電体磁器の各原料としては、例えば、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系化合物、亜鉛酸化物、ホウ素酸化物、又は焼成（後述する仮焼等の熱処理）によりこれらの酸化物となり得る化合物を用いることができる。
【００５１】
焼成により上記酸化物となり得る化合物としては、例えば、炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、水酸化物、硫化物、有機金属化合物等が挙げられる。
【００５２】
（主成分）
まず、主成分の原料となる炭酸バリウム、水酸化ネオジム及び酸化チタンをそれぞれ所定量秤量して混合する。
【００５３】
炭酸バリウム、水酸化ネオジム及び酸化チタンの混合は、乾式混合又は湿式混合等の混合方式で行うことができる。例えば、純水、エタノール等を用いてボールミルにより行うことができる。混合時間は例えば４〜２４時間程度とすればよい。
【００５４】
炭酸バリウム、水酸化ネオジム及び酸化チタンの混合物を、好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１２０〜１４０℃で、１２〜３６時間程度乾燥させた後、仮焼する。この仮焼によって、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物を合成する。仮焼温度は、１１００〜１５００℃であることが好ましく、１１００〜１３５０℃であることがより好ましい。また、仮焼は、１〜２４時間程度行うことが好ましい。
【００５５】
合成されたＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物を粉砕して粉末とした後、乾燥する。これにより、タングステンブロンズ型結晶相の粉末を得る。粉砕は、乾式粉砕又は湿式粉砕等の粉砕方式で行うことができる。湿式粉砕は、例えば、純水、エタノール等を用いてボールミルにより行うことができる。粉砕時間は４〜２４時間程度とすればよい。粉末の乾燥は、好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１２０〜１４０℃の乾燥温度で、１２〜３６時間程度行えばよい。
【００５６】
（副成分）
次に、得られた誘電体磁器組成物の主成分の粉末と、誘電体磁器組成物の副成分の原料である亜鉛酸化物、及びホウ素酸化物を、それぞれ所定量秤量した後、これらを混合して原料混合粉末とする。
【００５７】
混合は、乾式混合又は湿式混合等の混合方式で行うことができる。例えば、純水、エタノール等を用いてボールミルにより行うことができる。混合時間は４〜２４時間程度とすればよい。
【００５８】
原料混合粉末を、好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１２０〜１４０℃の乾燥温度で１２〜３６時間程度乾燥させる。
【００５９】
原料混合粉末を、後述する焼成温度（８５０〜９５０℃）以下の温度、例えば７００〜８５０℃で、１〜１０時間程度仮焼する。このような温度で仮焼することによって、原料混合粉末中でＱ値の大きなＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相をあらかじめ生成させることができる。その結果、誘電体磁器のＱ値をより大きくすることが可能となる。
【００６０】
仮焼後の原料混合粉末に対して粉砕を行った後、乾燥して、誘電体磁器組成物が得られる。粉砕は乾式粉砕又は湿式粉砕等の粉砕方式で行うことができる。湿式粉砕は、例えば、純水、エタノール等を用いてボールミルにより行うことができる。粉砕時間は４〜２４時間程度とすればよい。粉砕した粉末の乾燥は、好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１２０〜１４０℃の処理温度で、１２〜３６時間程度行えばよい。
【００６１】
上記のようにして得られた粉末に対して、アクリル系、エチルセルロース系、ナイロン系等の有機バインダーを混合した後、所望の形状に成形を行い、成形物を焼成して焼結する。成形は、シート法や印刷法等の湿式成形や、プレス成形等の乾式成形でもよく、所望の形状に応じて成形方法を適宜選択することができる。また、焼成は、例えば、空気中のような酸素雰囲気下で行うことが好ましく、焼成温度は内部電極として用いうるＡｇ又はＡｇを主成分とする合金等の導体の融点以下であることが好ましい。焼成温度としては、具体的には、８５０〜９５０℃がより好ましく、８８０〜９２０℃が更に好ましい。
【００６２】
焼成温度における保持時間は、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の生成に影響を与える。
保持時間としては、具体的には、０．５〜１０時間が好ましく、１〜７時間が更に好ましく、２〜５時間がより一層好ましい。
【００６３】
さらに、焼成して得られた誘電体磁器を、前述した焼成温度以下の温度、例えば７００〜８５０℃で、１〜１０時間程度アニールする。このような温度でアニールすることによって、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相をより安定なものとすることができる。その結果、誘電体磁器のＱ値をより大きくすることが可能となる。
【００６４】
本実施形態の誘電体磁器組成物は、例えば、電子部品の一種である多層型電子部品の原料として好適に用いることができる。多層型電子部品は、内部にコンデンサ、インダクタ等の誘電デバイスが一体的に作り込まれた（一体に埋設された）複数のセラミック層からなる多層セラミック基板から製造される。この多層セラミック基板は、互いに誘電特性が異なる誘電体磁器組成物から形成されるグリーンシートにスルーホールを形成した後に、グリーンシートを複数積層し、これらを同時焼成して製造できる。
【００６５】
多層型電子部品の製造においては、本実施形態の誘電体磁器組成物に、アクリル系、又はエチルセルロース系等の有機バインダー等を混合した後、得られた混合物をシート状に成形してグリーンシートを得る。グリーンシートの成形方法としては、シート法等の湿式成形法を用いる。
【００６６】
次に、得られたグリーンシートと、これとは誘電特性が異なる他のグリーンシートとを、その間に内部電極となる導体材のＡｇ系金属を配した状態で交互に複数積層し、この積層体を所望の寸法に切断してグリーンチップを形成する。得られたグリーンチップに脱バインダー処理を施した後に、グリーンチップを焼成して、焼結体を得る。焼成は、例えば、空気中のような酸素雰囲気下にて行うことが好ましい。また、焼成温度は、導体材として用いるＡｇ系金属の融点以下であることが好ましく、具体的には、８５０〜９５０℃であることが好ましく、８８０〜９２０℃であることがより好ましい。得られた焼結体に外部電極等を形成することにより、Ａｇ系金属からなる内部電極を備える多層型電子部品を製造できる。
【００６７】
本実施形態に係る誘電体磁器を用いて得られる電子部品には、例えば、携帯電話やスマートフォン等における高周波通信用のバンドパスフィルタなどがある。図１は、本実施形態の誘電体磁器を用いて得られるバンドパスフィルタの構成例を示す概略断面図である。
図１に示すように、バンドパスフィルタ１は、複数の誘電体層２と、コイルパターン部Ｌ１と、キャパシタパターン部Ｃ１〜Ｃ３と、ビア（ビア導体）３とを含む。誘電体層２は、本実施形態の誘電体磁器を形成するために用いられる誘電体磁器組成物が用いられている。コイルパターン部Ｌ１と、キャパシタパターン部Ｃ１〜Ｃ３はＡｇ導体で形成されている。ビア３は、コイルパターン部Ｌ１とキャパシタパターン部Ｃ１とを導通させるＡｇ導体が充填されたビアホール部分であり、コイルパターン部とキャパシタパターン部とを電気的に接続することにより、ＬＣ共振回路が形成されている。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明を実施例により一層詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６９】
［実施例１〜６］
誘電体磁器組成物の亜鉛酸化物（ＺｎＯ）の添加量が表１に示す値となるように、実施例１〜６の誘電体磁器を作製した。そして、得られた各誘電体磁器よりなる測定用試料により、これらの誘電特性（Ｑ・ｆ値、τｆ）と抗折強度の測定を行った。これらの結果を表１にまとめて示す。誘電体磁器の作製方法、測定用試料の作製方法、及び評価方法は、表１に示した亜鉛酸化物の添加量を変化させた以外は、全て以下に例として示す実施例５における場合と同様とした。
【００７０】
〔実施例５〕
ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２化合物の組成式を、ａＢａＯ−ｂＮｄ２Ｏ３−ｃＴｉＯ２と表したときに、ａ＝１７．０（モル％）、ｂ＝１６．０（モル％）、ｃ＝６７．０（モル％）であるタングステンブロンズ型結晶と、Ｍｇ２ＳｉＯ４結晶とを含み、その質量比率がそれぞれ７０質量％と３０質量％である主成分と、該主成分１００質量％に対して、９．０質量％であるＺｎＯと、４．５質量％であるＢ２Ｏ３と、を副成分として含有する誘電体磁器組成物を、以下に示す手順で作製した。
【００７１】
まず、主成分の原料であるＢａＣＯ３、Ｎｄ（ＯＨ）３及びＴｉＯ２を、これらを仮焼した後に得られるａＢａＯ−ｂＮｄ２Ｏ３−ｃＴｉＯ２におけるモル比ａ、ｂ及びｃが上記の値となるようにそれぞれ秤量した。
【００７２】
秤量した原料に純水を加えて、ボールミルにて湿式混合した後、１２０℃で乾燥して、混合粉末を得た。この粉末を、空気中で、１２００℃、４時間で仮焼して、組成式がａＢａＯ−ｂＮｄ２Ｏ３−ｃＴｉＯ２（ａ＝１７．０（モル％）、ｂ＝１６．０（モル％）、ｃ＝６７．０（モル％））で表されるＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物を得た。このＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物に純水を加えて、ボールミルにて粉砕した後、１２０℃で乾燥し、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物の粉末を製造した。
【００７３】
次に、ＭｇＯ及びＳｉＯ２を、マグネシウム原子のモル数がケイ素原子のモル数の２倍となるようにそれぞれ秤量した。秤量した原料に純水を加えて、ボールミルにて湿式混合した後、１２０℃で乾燥して、混合粉末を得た。この粉末を、空気中で、１２００℃、３時間で仮焼して、Ｍｇ２ＳｉＯ４結晶を得た。このＭｇ２ＳｉＯ４結晶に純水を加えて、ボールミルにて粉砕した後、１２０℃で乾燥し、Ｍｇ２ＳｉＯ４結晶の粉末を製造した。
【００７４】
そして、次に、得られたＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３ＴｉＯ２系化合物の粉末と、Ｍｇ２ＳｉＯ４結晶の粉末とを、７０：３０の質量比率で混合した混合物に対して、誘電体磁器組成物の副成分の原料であるＺｎＯ、及びＢ２Ｏ３をそれぞれ配合した後、更に純水を加えて、スラリーを作製した。このスラリーをボールミルにて湿式混合した後、１２０℃で乾燥して、原料混合粉末を得た。得られた原料混合粉末を、空気中で、８００℃、４時間で仮焼して、仮焼粉末を得た。次に、得られた仮焼粉末にエタノールを加えて、ボールミルにて湿式粉砕した後、１００℃で乾燥して、実施例５の誘電体磁器組成物の粉末を得た。
【００７５】
なお、ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系化合物の粉末とＭｇ２ＳｉＯ４結晶の粉末との混合物に対するＺｎＯ、及びＢ２Ｏ３の各配合量は、ＺｎＯが９．０質量％、Ｂ２Ｏ３が４．５質量％に、それぞれ含有されるように調整した。
【００７６】
実施例５の誘電体磁器組成物の粉末に、バインダーとしてナイロン樹脂水溶液を加えて造粒したものをプレス成型し、これを空気中で、９２０℃、４時間焼成した後、さらに８００℃で２時間アニールして、測定用試料の誘電体磁器を得た。
【００７７】
（誘電特性測定）
実施例５の測定用試料の誘電特性を示すＱ・ｆ値（単位：ＧＨｚ）及びτｆ（単位：ｐｐｍ／Ｋ）を、日本工業規格「マイクロ波用ファインセラミックスの誘電特性の試験方法」（ＪＩＳ  Ｒ  １６２７  １９９６年度）に従って測定した。これらの測定結果を表１に併せて示す。なお、τｆは、２０〜８５℃の温度範囲で共振周波数を測定し、基準温度を２０℃として式（１）より算出した。
【００７８】
（抗折強度測定）
実施例５の誘電体磁器の抗折強度σ（単位：ＭＰａ）を、日本工業規格「ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法」（ＪＩＳ  Ｒ  １６０１  ２００８年度）に従って測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００７９】
（誘電体磁器における結晶相の確認）
実施例５の誘電体磁器について、Ｘ線回折測定により結晶相の同定を行った。図２にＸ線回折測定におけるチャートを示す。図２より、実施例５の誘電体磁器には、主結晶相である、タングステンブロンズ型結晶相であるＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２結晶相、Ｍｇ２ＳｉＯ４結晶相と、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相とが存在していることが解る。
【００８０】
（誘電体磁器におけるＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の体積比率の算出）
実施例５の誘電体磁器について、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により各元素のマッピングを行い、Ｚｎ元素とＴｉ元素が共存している箇所がＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相であると判断し、その面積比率を画像処理解析により算出した。次いで、各結晶粒子の全てが、その平均粒径を有する球状粒子であると仮定して体積比率に換算し、全結晶粒子におけるＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の体積比率ｘ（体積％）を算出した。図３〜図８にＳＴＥＭ−ＥＤＳによる各元素のマッピング結果を示す。図３はＢａ元素のマッピング結果であり、図４はＮｄ元素のマッピング結果であり、図５はＴｉ元素のマッピング結果であり、図６はＺｎ元素のマッピング結果であり、図７はＭｇ元素のマッピング結果であり、図８はＳｉ元素のマッピング結果である。これらのうち、図５と図６の画像をもとにＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相の量を見積もった。算出結果を併せて表１に示す。
【００８１】
【表１】
2013203643.tif 000003
【００８２】
実施例１〜６は、Ｑ・ｆ値が５０００ＧＨｚ以上であり、τｆが−１０ｐｐｍ／Ｋ〜＋９ｐｐｍ／Ｋの範囲内であり、かつσが２７０ＭＰａ以上であった。即ち、実施例１〜６は、誘電特性が良好で、かつ高い抗折強度であった。
一方、亜鉛酸化物の添加量を表１に示す量とした以外は、実施例５と同様にして、比較例１及び比較例２の測定用試料の作製も試みた。比較例１では、ＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相が形成されず、焼結性が低下しているために誘電特性の測定ができず、抗折強度が小さかった。比較例２では、Ｑ・ｆ値の高いＺｎＯ−ＴｉＯ２系結晶相が存在するにも拘わらず、未反応のＺｎＯ相が存在するためにＱ・ｆ値が５０００ＧＨｚ未満となってしまった。
以上より、本実施例によれば、本実施形態の誘電体磁器は、特にＱ・ｆ値が大きく、τｆが小さく、高い抗折強度を有していることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る誘電体磁器は、各種の電子部品等として幅広い分野で利用できる。
【符号の説明】
【００８４】
１                    バンドパスフィルタ
２                    誘電体層
３                    ビア（ビア導体）
Ｌ１                  コイルパターン部
Ｃ１〜Ｃ３          キャパシタパターン部１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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