(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素として少なくともＢａ，Ｚｎ，Ｍｇ，ＷおよびＴａを含有する複合酸化物であって、これらのモル比による組成式を
ａＢａＯ・ｂＺｎＯ・ｃＮｂ２Ｏ５・ｄＭｇＯ・ｅＷＯ３・ｆＴａ２Ｏ５
と表した時、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが
０．４３≦ａ≦０．６８
０．０１≦ｂ≦０．３０
０≦ｃ≦０．３０
０＜ｄ≦０．３５
０＜ｅ≦０．３５
０＜ｆ≦０．３５
０．５０≦（ｂ＋ｄ）／（ｃ＋ｅ＋ｆ）≦１．６０
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１
を満足する主成分１００重量部に対して、酸化ホウ素を１〜１０重量部、アルカリ金属炭酸塩を１〜１０重量部添加含有してなり、比誘電率が１５以上、Ｑ値が５０００以上の誘電体磁器を得られることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
誘電体磁器と、該誘電体磁器の内部および／または表面に形成された導体とを具備する電子部品であって、前記誘電体磁器が、金属元素として少なくともＢａ，Ｚｎ，Ｍｇ，ＷおよびＴａを含有する複合酸化物であって、これらのモル比による組成式を
ａＢａＯ・ｂＺｎＯ・ｃＮｂ２Ｏ５・ｄＭｇＯ・ｅＷＯ３・ｆＴａ２Ｏ５
と表した時、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが
０．４３≦ａ≦０．６８
０．０１≦ｂ≦０．３０
０≦ｃ≦０．３０
０＜ｄ≦０．３５
０＜ｅ≦０．３５
０＜ｆ≦０．３５
０．５０≦（ｂ＋ｄ）／（ｃ＋ｅ＋ｆ）≦１．６０
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１
を満足する主成分１００重量部に対して、ホウ素をＢ２Ｏ３換算で１〜１０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部添加含有してなり、比誘電率が１５以上、Ｑ値が５０００以上、かつ、前記導体がＡｇまたはＣｕを主成分とすることを特徴とする電子部品。
【請求項３】
誘電体磁器と、該誘電体磁器の内部および／または表面に形成された導体とが同時焼成して形成されることを特徴とする請求項２記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波領域で使用され、電子回路基板や電子部品等に適用される誘電体磁器組成物及び、例えば内部および／または表面に導体を有する共振器、コンデンサ、フィルタ等の電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より誘電体材料として各種誘電体セラミックスが電子回路基板や電子部品等に広く使用されており、近年、携帯電話に代表される移動体通信等の高周波機器の発展と普及に伴い、高周波領域で使用する電子回路基板や電子部品として誘電体セラミックスが積極的に利用されるようになってきた。
【０００３】
このような誘電体セラミックスからなる電子回路基板等と導体を同時焼成するに際しては、導体が誘電体セラミックスの焼成温度で溶融することがないように、該導体には誘電体セラミックスの焼成温度よりも高い融点を有する、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ等の金属が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、前記金属は導通抵抗が大きいことから、従来の電子回路基板では、共振回路のＱ値が小さくなってしまい、導体線路の伝送損失が大きくなる等の問題があった。
【０００５】
そこで係る問題を解消するために導通抵抗の小さいＡｇやＣｕ等の金属を導体として採用し、低温で同時焼成できる誘電体セラミックスが種々提案されている。更に、最近の高周波電子回路基板や電子部品に対する小型化と高性能化の要求に応えるために、特定の周波数領域で比誘電率εｒを高くすることにより共振器の小型化を可能とし、また、誘電体セラミックスのＱ値を高くすることにより、共振器のＱ値も高くすることができて低損失となることから、各種の複合誘電体が提案されている。
【０００６】
従来、例えば、特開平４−２９２４６０号公報に開示された誘電体磁器組成物は、アノーサイト−チタン酸カルシウム系のガラスとＴｉＯ2 からなるもので、低温焼成できるため導体としてＡｇやＣｕ等の金属と同時焼成ができるものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記複合誘電体は、導体として使用するＡｇやＣｕ等の金属と同時焼成できるものの、誘電体セラミックスのＱ値は６ＧＨｚの測定周波数で最大３３０程度（１ＧＨｚ換算では２０００程度）と低く、比誘電率εｒが４〜６ＧＨｚの高周波領域の測定では１６未満と低く、高周波電子回路基板や電子部品の小型化、高性能化には限界があるという課題があった。
【０００８】
本願出願人は、ａＢａＯ・ｂＺｎＯ・ｃＮｂ2 Ｏ5 ・ｄＭｇＯ・ｅＷＯ3 ・ｆＴａ2 Ｏ5 と表わされる誘電体磁器組成物を既に出願しており、この誘電体磁器組成物は、６〜１０ＧＨｚにおいて比誘電率が１９〜３８で、Ｑ値が５００００〜２３００００と高Ｑ値を示すものの、焼成温度が１４００〜１６００℃と高く、一方ガラス等を添加して低温焼成化を図った場合は、Ｑ値等の特性が大きく劣化するという課題があった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、誘電体セラミックスの比誘電率εｒが高く、高Ｑ値を有するとともに、９００〜１０５０℃の比較的低温でＡｇやＣｕ等の導体金属と同時に焼成でき、高周波電子回路基板や電子部品の小型化と高性能化を実現できる誘電体磁器組成物の提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体磁器組成物は、金属元素として少なくともＢａ，Ｚｎ，Ｍｇ，ＷおよびＴａを含有する複合酸化物であって、これらのモル比による組成式をａＢａＯ・ｂＺｎＯ・ｃＮｂ２Ｏ５・ｄＭｇＯ・ｅＷＯ３・ｆＴａ２Ｏ５と表した時、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが、０．４３≦ａ≦０．６８、０．０１≦ｂ≦０．３０、０≦ｃ≦０．３０、０＜ｄ≦０．３５、０＜ｅ≦０．３５、０＜ｆ≦０．３５、０．５０≦（ｂ＋ｄ）／（ｃ＋ｅ＋ｆ）≦１．６０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１を満足する主成分１００重量部に対して、酸化ホウ素を１〜１０重量部、アルカリ金属炭酸塩を１〜１０重量部添加含有してなり、比誘電率が１５以上、Ｑ値が５０００以上の誘電体磁器を得られるものである。
【００１１】
また、本発明の電子部品は、誘電体磁器と、該誘電体磁器の内部および／または表面に形成された導体とを具備する電子部品であって、前記誘電体磁器が、上記した誘電体磁器組成物からなり、かつ、前記導体がＡｇまたはＣｕを主成分とするものである。
【００１２】
【作用】
本発明の誘電体磁器組成物では、９００〜１０５０℃の比較的低温でＡｇやＣｕ等の導体金属と同時に焼成でき、誘電体セラミックスの比誘電率εｒやＱ値が高く、かつ共振周波数の温度係数τｆを比較的小さくすることができ、高周波電子回路基板や電子部品の小型化と高性能化を実現できる。
【００１３】
そして、本発明においては、硼素含有化合物とアルカリ金属含有化合物を同時に含有するものであるが、これは、上記主成分に対して硼素含有化合物のみを配合した場合には、その配合量が少ないと焼成温度を十分に低下させることができず、ＡｇやＣｕの融点温度以下の温度で焼結させることができない。
【００１４】
また、配合量が多いと焼結温度は低下するが、硼素含有化合物は、焼成時等の高温下で主成分からなる高Ｑ値の結晶相と反応するので、配合量が多すぎた場合は、焼成後において高Ｑ値の結晶相の残存量が少なくなり、高いＱ値を維持することができない。従って、硼素含有化合物のみを添加した場合には、低い焼結温度と高周波領域における誘電特性が共に優れたものを得ることができないからである。
【００１５】
即ち、硼素含有化合物のみを添加した場合は、その添加量がＢ2 Ｏ3 換算で１重量部未満では焼結温度が１０５０℃以下にはならない。また、Ｂ2 Ｏ3 換算で１０重量部よりも多い場合には焼結温度を１０５０℃以下に低下できるが、硼素含有化合物は焼成時等高温下において上述したように高Ｑ値の結晶相と反応するため、Ｑ値が低下してしまうからである。
【００１６】
この組成物の場合、硼素含有化合物の添加による組成物の焼結温度低下効果と焼成後の磁器組成物の誘電特性向上効果とは背反関係にあり、硼素含有化合物のみを添加した組成物では、低い焼結温度と高いＱ値等の優れた誘電特性とを共に備えた組成物を得ることが困難である。
【００１７】
一方、主成分にＬｉ，Ｎａ等のアルカリ金属含有化合物のみを添加した場合には、たとえ添加量を増加させたとしても、組成物の焼結温度を低下させることが殆どできず、１０５０℃以下で焼結できる組成物を得ることができない。
【００１８】
これに対して、硼素含有化合物とアルカリ金属含有化合物とを、各々特定量比で組み合わせ添加配合した本発明の組成物では、硼素含有化合物と高Ｑ値の結晶相との過度の反応が抑制され、かつ、硼素含有化合物のみの添加の場合と比較してさらに焼結温度を低下させることができると同時にＱ値の低下を抑制できるため、ＡｇまたはＣｕを主成分とする金属導体との同時焼成が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の誘電体磁器組成物は、モル比による組成式をａＢａＯ・ｂＺｎＯ・ｃＮｂ2 Ｏ5 ・ｄＭｇＯ・ｅＷＯ3 ・ｆＴａ2 Ｏ5 と表した時、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが、０．４３≦ａ≦０．６８、０．０１≦ｂ≦０．３０、０≦ｃ≦０．３０、０＜ｄ≦０．３５、０＜ｅ≦０．３５、０＜ｆ≦０．３５、０．５０≦（ｂ＋ｄ）／（ｃ＋ｅ＋ｆ）≦１．６０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１を満足する主成分に、硼素含有化合物とアルカリ金属含有化合物とを各々特定量比で組み合わせ添加配合したものである。
【００２０】
ＢａＯのモル比ａを０．４３≦ａ≦０．６８に設定したのは、０．４３よりも小さい場合、また０．６８よりも大きい場合はＱ値が低下するためである。特に、高Ｑ値とするためには０．５２≦ａ≦０．６２とすることが好ましい。
【００２１】
ＺｎＯのモル比ｂを０．０１≦ｂ≦０．３０に設定したのは、０．０１よりも小さい場合はＱ値が低下し、もしくは焼結性が悪く、また０．３０よりも大きい場合はＱ値が低下するためである。特に高Ｑ値という観点から０．０８≦ｂ≦０．２１とすることが好ましい。
【００２２】
Ｎｂ2 Ｏ5 のモル比ｃを０＜ｃ≦０．３０に設定したのは、０．３０よりも大きい場合はＱ値が低下するためである。特に、高Ｑ値とするためには０．００１≦ｃ≦０．１１とすることが好ましい。
【００２３】
ＭｇＯのモル比ｄを０＜ｄ≦０．３５に設定したのは、０．３５よりも大きい場合はＱ値が低下するためである。特に、高Ｑ値とするためには、０．００１≦ｄ≦０．１５０とすることが好ましい。
【００２４】
ＷＯ3 のモル比ｅを０＜ｅ≦０．３５に設定したのは、０．３５よりも大きい場合はＱ値が低下するためである。特に、高Ｑ値とするためには、０．００１≦ａ≦０．１５とすることが好ましい。
【００２５】
Ｔａ2 Ｏ5 のモル比ｆを０＜ｆ≦０．３５に設定したのは、０．３５よりも大きい場合はＱ値が低下するためである。特に、高Ｑ値とするためには、０．０８≦ｆ≦０．２０が好ましい。
【００２６】
また、０．５０≦（ｂ＋ｄ）／（ｃ＋ｅ＋ｆ）≦１．６０に設定したのは、この範囲外では、Ｑ値が低下するためである。特に０．８〜１．５が望ましい。
【００２７】
そして、本発明の誘電体磁器組成物は、主成分１００重量部に対して、ホウ素含有化合物をＢ2 Ｏ3 換算で１〜１０重量部、アルカリ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部添加含有してなるものであるが、このように主成分１００重量部に対して、ホウ素含有化合物をＢ2 Ｏ3 換算で１〜１０重量部添加したのは、ホウ素含有化合物の添加量が１重量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕとの同時焼成ができなくなり、逆に１０重量部を超える場合には結晶相が変化し、磁器特性が劣化するからである。よって、ホウ素含有化合物の添加量は、主成分１００重量部に対してＢ2 Ｏ3 換算で１〜１０重量部に特定され、特に、誘電体磁器のＱ値の観点からは３〜８重量部が望ましい。
【００２８】
ホウ素含有化合物としては、Ｂ２Ｏ３であることが重要である。
【００２９】
また、アルカリ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部添加含有したのは、アルカリ金属含有化合物の含有量が１重量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕとの同時焼成ができなくなり、逆に１０重量部を超える場合には結晶相が変化し、磁器特性が劣化するからである。よって、アルカリ金属含有化合物の添加量は、主成分１００重量部に対してアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部に特定され、とりわけ誘電体磁器のＱ値の観点からは３〜８重量部が望ましい。
【００３０】
アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａがあり、アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属炭酸塩であることが重要であるが、このうちでも高Ｑ値化および低温焼成化という観点からＬｉが望ましい。
【００３１】
また、本発明においては、誘電体特性に悪影響を及ぼさない範囲でＳｉ、Ｚｎ、Ｍｎ等の酸化物を添加しても良く、この場合、更に低温焼成が可能となる。
【００３２】
本発明の電子部品は、誘電体磁器と、該誘電体磁器の内部および／または表面に形成された導体とを具備する電子部品であって、誘電体磁器が、上述した誘電体磁器組成物からなり、導体が、ＡｇまたはＣｕを主成分とするものである。誘電体磁器と、該誘電体磁器の内部および／または表面に形成された導体とは同時焼成して形成することができる。また、電子部品だけでなく、誘電体磁器と、該誘電体磁器の内部および／または表面に形成された導体とを具備する基板においても、誘電体磁器として上述した誘電体磁器組成物を用いることができる。
【００３３】
本発明の誘電体磁器組成物は、純度９９％以上のＢａＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＭｇＯ、ＷＯ3 及びＴａ2 Ｏ5 の各原料粉末を所定量となるように秤量し、混合粉砕し、これを大気中等の酸化性雰囲気において１０００〜１５００℃の温度で１〜３時間仮焼する。得られた仮焼物に、例えば、Ｂ2 Ｏ3 , Ｌｉ2 ＣＯ3 の各粉末を所定量となるように秤量し、混合粉砕し、プレス成形等により成形した後、大気中または窒素雰囲気中、９００〜１０５０℃において０．５〜２．０時間焼成することにより得られる。
【００３４】
【実施例】
先ず、純度９９％以上ののＢａＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＭｇＯ、ＷＯ3 及びＴａ2 Ｏ5 の各原料粉末を表１〜表３に示す組成となるように秤量し、該原料粉末に媒体として純水を加えて２４時間、ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルにて混合した後、該混合物を乾燥し、次いで該乾燥物を大気中において１２００℃の温度で１時間仮焼した。
【００３５】
得られた仮焼物にＢ2 Ｏ3 粉末とアルカリ金属化合物を表１〜表３に示す割合となるように秤量し、ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルにて２４時間、混合した後、バインダーとしてポリビニルアルコールを１重量％加えてから造粒し、該造粒物を約１ｔ／ｃｍ2 の加圧力でプレス成形して直径約１２ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の成形体を成形した。
【００３６】
【表１】
0003839868.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003839868.tif 000003
【００３８】
【表３】
0003839868.tif 000004
【００３９】
その後、前記成形体を大気中、４００℃の温度で４時間加熱して脱バインダー処理し、引き続いて大気中において表１〜表３に示す各温度で６０分間焼成した。かくして得られた円柱体の両端面を平面研磨し、直径１０ｍｍ、高さ７ｍｍの円柱状の誘電体特性評価用試料を作製した。
【００４０】
誘電体特性の評価は、前記評価用試料を用いて誘電体円柱共振器法により、共振周波数を６〜８ＧＨｚに設定して各試料の比誘電率εｒと１ＧＨｚにおける１／ｔａｎδ、即ちＱ値（Ｑｆ値）を測定するとともに、−４０〜＋８５℃の温度範囲における共振周波数の温度係数τｆを測定した。これらの結果を表４〜６に記載する。
【００４１】
尚、共振周波数の温度係数τｆは、２５℃の共振周波数を基準にして−４０℃および＋８５℃における共振周波数の温度係数τｆを算出した結果、本発明の試料についてはすべて０±３０ｐｐｍ／℃を満足していた。
【００４２】
【表４】
0003839868.tif 000005
【００４３】
【表５】
0003839868.tif 000006
【００４４】
【表６】
0003839868.tif 000007
【００４５】
これらの表４〜表６によれば、本発明の誘電体磁器組成物では、９５０〜１０５０℃の比較的低温で焼成でき、さらに、比誘電率εｒが１５以上、Ｑｆ値が５０００以上の優れた特性を有することが判る。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の誘電体磁器組成物は、１０５０℃以下の比較的低温でＡｇやＣｕ等の導体金属と同時に焼成でき、高周波領域において高い比誘電率を有するとともに、Ｑ値も高く、かつ共振周波数の温度特性にも優れ、高周波電子回路基板や電子部品のより一層の小型化と高性能化が実現できる。