(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粒子の焼結体からなり、該セラミック粒子がＢａＴｉ５Ｏ１１を主成分とし、該セラミック粒子にＡｇが０．２〜３．０モル％固溶していることを特徴とする誘電体磁器組成物。
【請求項２】
前記セラミック粒子がＢａ２ＴｉＳｉ２Ｏ８を含有し、ＢａＴｉ５Ｏ１１／Ｂａ２ＴｉＳｉ２Ｏ８が１．５〜９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】
前記焼結体が焼結助剤を含有してい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組成物。
【請求項４】
誘電体層と、該誘電体層を挟む内部電極とを備え、前記誘電体層が誘電体磁器組成物からなり、該誘電体磁器組成物がセラミック粒子の焼結体からなり、該セラミック粒子がＢａＴｉ５Ｏ１１を主成分とし、該セラミック粒子にＡｇが０．２〜３．０モル％固溶していることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項５】
前記セラミック粒子がＢａ２ＴｉＳｉ２Ｏ８を含有し、ＢａＴｉ５Ｏ１１／Ｂａ２ＴｉＳｉ２Ｏ８が１．５〜９であることを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品。
【請求項６】
前記焼結体が焼結助剤を含有していることを特徴とする請求項４又は５に記載のセラミック電子部品。
【請求項７】
前記内部電極がＡｇ又はＣｕを主成分とする導電ペーストの焼結体からなることを特徴とする請求項４〜６のいずれか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】
この発明は、積層タイプのセラミックコンデンサ、共振器、フィルター等の積層電子デバイス、特にマイクロ波用積層電子デバイスの誘電体層の材料として好適な誘電体磁器組成物と、この誘電体磁器組成物を用いたセラミック電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
積層タイプのセラミックコンデンサ、共振器、フィルター等のセラミック電子部品は、一般に、電極材料と誘電体磁器組成物とを所定の積層構造に形成し、これらを一体的に焼成して焼結させることにより製造されている。積層構造をとることで、小型でありながら高性能のセラミック電子部品を実現することが可能になる。
【０００３】
積層タイプのセラミック電子部品の代表例としてはチタン酸バリウム系の誘電体磁器組成物とＮｉ金属の電極材料とを積層構造に形成し、これらを高温で一体的に焼成して焼結させることにより形成した小型・大容量の積層セラミックコンデンサがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ＧＨｚ帯以上のマイクロ波を利用した移動体通信機器が広く使用されてきており、そのため、マイクロ波用のセラミック電子部品の高性能化が求められている。
【０００５】
マイクロ波用のセラミック電子部品の特性は、まず、誘電体層の材料として使用される誘電体磁器組成物の誘電特性に大きく影響される。マイクロ波用のセラミック電子部品の誘電体層の材料として使用される誘電体磁器組成物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2 系誘電体磁器組成物、ＢａＯ−Ｎｄ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 系誘電体磁器組成物、ＭｇＴｉＯ2 −ＣａＴｉＯ2 系誘電体磁器組成物などが知られている。
【０００６】
また、マイクロ波用のセラミック電子部品の特性は、内部電極の材料として使用される金属の導電性にも影響される。すなわち、マイクロ波用のセラミック電子部品の内部電極の材料としては導電性の良い金属が好ましい。そして、導電性の良い金属としてはＡｇ，Ｃｕ等が挙げられる。
【０００７】
しかし、Ａｇの融点は９６０℃、Ｃｕの融点は１０８３℃であるのに対し、マイクロ波用のセラミック電子部品の誘電体層の材料として使用されている前記誘電体磁器組成物は焼結温度が１２００℃以上とかなり高い。このため、このままでは誘電体層と内部電極とを一体的に焼成して焼結させることができず、従って、Ａｇ，Ｃｕ等の金属を内部電極の材料として使用することはできない。
【０００８】
Ａｇ，Ｃｕ等の金属をマイクロ波用のセラミック電子部品の内部電極の材料として使用できるようにするためには、誘電体層の材料として使用されている前記誘電体磁器組成物の焼結温度をＡｇ，Ｃｕ等の金属の融点以下の９００〜１０５０℃程度にしなければならない。
【０００９】
一般に、誘電体磁器組成物の焼結温度を下げる方法の一つとして、誘電体磁器組成物中に焼結助剤としてガラス成分を添加する方法が知られている。従来の誘電体磁器組成物の焼結温度は上述したように１２００℃以上と高いので、この誘電体磁器組成物の焼結温度を９００〜１０５０℃程度まで下げるためにはガラス成分をかなり多量に添加する必要がある。
【００１０】
しかし、マイクロ波用のセラミック電子部品の誘電体層の材料として使用されている誘電体磁器組成物中にガラス成分を多量に添加すると誘電体磁器組成物が本来有している誘電特性が低下し、所望の誘電特性が得られなくなってしまう。
【００１１】
この発明は、Ａｇ，Ｃｕ等と一体焼成できる程度の低い温度で焼結させることができ、しかも、誘電特性を発現している主相が本来有している誘電特性を充分に引き出すことができる誘電体磁器組成物とそのような誘電体磁器組成物を誘電体層として用いたセラミック電子部品を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘電体磁器組成物は、セラミック粒子の焼結体からなり、該セラミック粒子がＢａＴｉ5 Ｏ11を主成分とするものである。また、この発明に係るセラミック電子部品は、誘電体層と該誘電体層を挟む内部電極とを備え、前記誘電体層が誘電体磁器組成物からなり、該誘電体磁器組成物がセラミック粒子の焼結体からなり、該セラミック粒子がＢａＴｉ5 Ｏ11を主成分とするものである。
【００１３】
ここで、前記セラミック粒子にはＡｇが固溶するのが好ましい。この場合、セラミック粒子に固溶しているＡｇの固溶量は０．２〜３．０モル％が好ましい。０．２モル％未満では焼成温度が９５０℃と高くなり、耐湿負荷試験の結果も悪くなるという不都合があり、３．０モル％を越えるとＱ値及び比誘電率温度特性が共に悪くなるという不都合を生ずるからである。
【００１４】
また、前記セラミック粒子はＢａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を含有するのが好ましい。この場合、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 は１．５〜９が好ましい。ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 が１．５未満になると、温度特性（ＴＣＣ）が±１００ｐｐｍ／℃を外れて悪化し、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 が９を超えると、１０５０℃の焼成で緻密に焼結しないからである。
【００１５】
また、前記焼結体は焼結助剤であるガラス相を含有していてもよい。ガラス相としては、例えばＳｉＯ2 ，ＺｎＯ，Ｂｉ2 Ｏ3 及びＢ2 Ｏ3 から選択された１種又は２種以上からなるものを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、ガラス相を形成し、ＢａＴｉ5 Ｏ11の特性を低下させないものであればこれら以外のものを使用してもよい。
【００１６】
なお、内部電極の材料としては、Ａｇ又はＣｕを主成分とする導電ペーストの焼結体を使用することができる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
まず、予め合成したＢａＴｉ5 Ｏ11粉末、Ａｇ2 Ｏ、予め溶融・粉砕を行って作成したＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −ＭｇＯガラスを準備した。そして、ＢａＴｉ5 Ｏ11粉末、Ａｇ2 Ｏ及びＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −ＭｇＯガラスを表１に示す比率となるように秤量した。
【００１８】
次に、これらをポリエチレン製ポットに水と共に入れて十分に湿式混合した。そして、これを脱水・乾燥し、この乾燥物を空気中において８００℃で２時間仮焼して、誘電体磁器の成分材料を得た。
【００１９】
次に、この誘電体磁器成分材料をポリエチレン製ポットに水と共に入れ、十分に湿式粉砕した。そして、これを脱水・乾燥し、誘電体磁器原料粉末を得た。
【００２０】
次に、この誘電体磁器原料粉末に有機バインダを加えて造粒し、この造粒物を５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で加圧成形し、直径９．８ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円板状の成形体を得た。
【００２１】
次に、この成形体をジルコニアセッタ上に載せ、空気中において９００〜９５０℃の温度で２時間焼成してこの成形体を焼結させ、誘電体磁器からなる円板状磁器を形成した。
【００２２】
次に、この円板状磁器の一部についてＸＲＤ回折分析を行ない、回折Ｘ線スペクトルを求めた。
【００２３】
そして、これらの回折Ｘ線スペクトルからＢａＴｉ5 Ｏ11結晶相のピーク角度ずれ（ピークΔ２θ°）を求めたところ、表１に示す通りとなった。この結果から、ＢａＴｉ5 Ｏ11相へのＡｇの固溶が確認された。
【００２４】
次に、この焼成で得られた円板状磁器の両主面に銀ペーストを塗布して焼き付けて磁器コンデンサを作成した。そして、この磁器コンデンサの比誘電率εr 、Ｑ値、数１に示す比誘電率の温度係数τεr （ｐｐｍ／℃）を測定した。結果は表１に示す通りとなった。
【００２５】
ここで、比誘電率εr は周波数１ＭＨｚ、１Ｖ及び周囲温度２０℃の条件で、ＬＣＺメータを用いて測定した。Ｑ値も１ＭＨｚ、１Ｖ及び２０℃の条件で測定した。静電容量の温度係数τεr （ｐｐｍ／℃）は、上記磁器コンデンサを恒温槽に入れ、温度を２０℃から８５℃まで変化させ、２０℃の静電容量（Ｃ20）と８５℃の静電容量（Ｃ85）とを１ＭＨｚ、１Ｖの条件で測定し、以下の数１の式に基づいて算出した。
【００２６】
【数１】
0003746398.tif 000002
【００２７】
また、得られた磁器コンデンサの信頼性を調べるために、温度１２０℃、湿度９８％、電圧５０Ｖの条件で２４時間耐湿負荷試験を行ない、試験前と試験後での絶縁抵抗の変化率を調べたところ、表１に示す通りとなった。
【００２８】
【表１】
0003746398.tif 000003
【００２９】
表１に示された結果から、ＢａＴｉ5 Ｏ11相を主成分とするセラミック粒子にＡｇを０．２〜３．０モル％固溶させれば、誘電体磁器の誘電率を７０〜８０と高く保ちながら、焼成温度を９００〜９２０℃と低くできることがわかる。
【００３０】
また、本発明の効果は出発原料に依存しない。
【００３１】
同時に、中間での反応相の変化にも依存しない。最終的な結晶構造で効果が発現するため、反応過程をどのように設定しても効果に変化はない。
【００３２】
実施例２
まず、表２のＮｏ．８に示すように、ＢａＣＯ3 ，ＺｎＯ，ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 ，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｍｎ3 Ｏ4 及びＡｇ2 Ｏの各化合物の粉末を各々秤量した。ここで、各化合物は純度９９．０％以上のものを使用した。
【００３３】
次に、これらの化合物を水とともにボールミルに入れ、湿式で１５時間攪拌混合し、得られた泥漿をバットに空け、乾燥機に入れて１５０℃で２４時間乾燥した。そして、得られた乾燥物を粉砕機で粉砕して３２５メッシュの粉体とし、この粉体を大気中において８００℃で３時間仮焼した。
【００３４】
次に、この仮焼によって得られた粉体を有機バインダとともにボールミルに入れて混合し、磁器原料のスラリーを得た。そして、このスラリーを脱泡した後、ドクターブレード法で成形して所定の大きさのセラミックグリーンシートを得た。
【００３５】
一方、銀粉末を主成分とする内部電極用の導電性ペーストを形成し、上記セラミックグリーンシートにこの導電性ペーストからなる５０個の導電パターンを印刷し、乾燥させた。
【００３６】
次に、上記導電パターンの印刷面を上にして複数枚のセラミックグリーンシートを積層した。この際、隣接する上下のセラミックグリーンシートにおいて、その印刷面がパターンの長手方向に約半分程ずれるように配置した。更に、この積層物の上下両面に導電パターンの印刷の施されていないセラミックグリーンシートを積層した。
【００３７】
そして、この積層物を厚さ方向に圧力を加えて圧着させ、その後、この積層物を導電パターン毎に格子状に裁断し、チップ状の積層体５０個を得た。
【００３８】
次に、このチップ状の積層体を電気炉に入れ、大気雰囲気中において９５０℃で３時間焼成し、チップ状の素体を得た。そして、このチップ状の素体の両端部にＡｇからなる導電ペーストを塗布して焼き付けることにより一対の外部電極を形成し、積層セラミックコンデンサを得た。
【００３９】
そして、得られた積層セラミックコンデンサの誘電体層の焼結性をインクテストで調べたところ、誘電体層は緻密に焼結していた。インクテストは、試料をインクに浸し、インクが染み込むものをＮＧ、インクが染み込まないものをＯＫとした。
【００４０】
また、この積層セラミックコンデンサの温度特性（ＴＣＣ）を測定したところ、±１００ｐｐｍ／℃に入っていた。温度特性（ＴＣＣ）は、２０℃における静電容量を基準とした時の、８５℃における静電容量の変化率として求めた。
【００４１】
また、この積層セラミックコンデンサの誘電体層を形成している誘電体磁器組成物のＸＤＲプロファイルを求め、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を算出したところ、２．７であった。
【００４２】
また、原料として使用する化合物の割合を表２のＮｏ．９に示すように変えた以外は表２のＮｏ．８と同様の条件で積層セラミックコンデンサを作成した。
【００４３】
そして、得られた積層セラミックコンデンサの誘電体層を調べたところ、誘電体層は緻密に焼結していた。また、この積層セラミックコンデンサの温度特性（ＴＣＣ）を測定したところ、±１００ｐｐｍ／℃に入っていた。
【００４４】
更に、この積層セラミックコンデンサの誘電体層を形成している誘電体磁器組成物のＸＤＲプロファイルを求め、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を算出したところ、９であった。
【００４５】
また、原料として使用する化合物の割合を表２のＮｏ．１０に示すように変えた以外は表２のＮｏ．８と同様の条件で積層セラミックコンデンサを作成した。
【００４６】
そして、得られた積層セラミックコンデンサの誘電体層を調べたところ、誘電体層は緻密に焼結していた。また、この積層セラミックコンデンサの温度特性（ＴＣＣ）を測定したところ、±１００ｐｐｍ／℃に入っていた。
【００４７】
更に、この積層セラミックコンデンサの誘電体層を形成している誘電体磁器組成物のＸＤＲプロファイルを求め、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を算出したところ、１．５であった。
【００４８】
また、原料として使用する化合物の割合を表２のＮｏ．１１に示すように変えた以外は表２のＮｏ．８と同様の条件で積層セラミックコンデンサを作成した。
【００４９】
そして、得られた積層セラミックコンデンサの誘電体層を調べたところ、誘電体層は緻密に焼結していなかった。
【００５０】
更に、この積層セラミックコンデンサの誘電体層を形成している誘電体磁器組成物のＸＤＲプロファイルを求め、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を算出したところ、１２であった。
【００５１】
また、原料として使用する化合物の割合を表２のＮｏ．１２に示すように変えた以外は表２のＮｏ．８と同様の条件で積層セラミックコンデンサを作成した。
【００５２】
そして、得られた積層セラミックコンデンサの誘電体層を調べたところ、誘電体層は緻密に焼結していた。しかし、この積層セラミックコンデンサの温度特性（ＴＣＣ）を測定したところ、±１００ｐｐｍ／℃の範囲から外れていた。
【００５３】
更に、この積層セラミックコンデンサの誘電体層を形成している誘電体磁器組成物のＸＤＲプロファイルを求め、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を算出したところ、１．４であった。
【００５４】
【表２】
0003746398.tif 000004
【００５５】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体磁器組成物がＢａＴｉ5 Ｏ11を主成分とするセラミック粒子の焼結体からなるので、その電気的特性を低下させることなく低い温度で焼結でき、導電性の良いＡｇ，Ｃｕ等を内部電極の材料として使用することができ、従って、高周波特性の良いセラミック電子部品を提供することができるという効果がある。
【００５６】
また、この発明によれば、ＢａＴｉ5 Ｏ11を主成分とするセラミック粒子にＡｇを固溶させた場合、セラミックスの結晶格子が歪み、誘電率が９０〜９５迄向上し、焼結助剤を加えたとしても７０〜８０という十分に高い誘電率を確保でき、形状のより小さいセラミック電子部品を提供することができるという効果がある。
【００５７】
また、また、この発明によれば、ＢａＴｉ5 Ｏ11を主成分とするセラミック粒子にＡｇを固溶させた場合、セラミック粒子の結晶格子がＡｇの固溶により歪み、焼結中の物質移動が激しくなり、焼結温度が９００〜９２０℃迄低下し、Ａｇ内部導体の拡散が抑制されるという効果がある。
【００５８】
また、この発明によれば、セラミック粒子の主成分をＢａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 で形成し、ＢａＴｉ5 Ｏ11／Ｂａ2 ＴｉＳｉ2 Ｏ8 を１．５〜９とした場合、その特性を低下させることなく低い温度で焼結でき、導電性の良いＡｇ，Ｃｕ等を内部電極の材料として使用することができ、従って、高周波特性の良いセラミック電子部品を提供することができるという効果がある。