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JP3085635B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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Publication number
JP3085635B2
JP3085635B2 JP06315050A JP31505094A JP3085635B2 JP 3085635 B2 JP3085635 B2 JP 3085635B2 JP 06315050 A JP06315050 A JP 06315050A JP 31505094 A JP31505094 A JP 31505094A JP 3085635 B2 JP3085635 B2 JP 3085635B2
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JP
Japan
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weight
parts
dielectric
molar ratio
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JP06315050A
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伸治 磯山
浩文 戸田
信二郎 下
誠一郎 平原
信儀 藤川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波領域で使用する
電子回路基板や電子部品等に用いられる誘電体磁器組成
物に関するもので、例えば、共振器,コンデンサ,LC
フィルター等に最適な誘電体磁器組成物に関するもので
ある。
【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】前記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、基板上に印刷
された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、アルミナ、ステアタイ
ト、フォルステライト等の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、共振回路やLC
フィルタの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回路やLCフィ
ルタ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、共振回路やLCフィルタの
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】このような誘電体磁器組成物として、従
来、例えば、特開平4−292460号公報に開示され
るものが知られており、この公報には、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
が開示され、低温焼成できるため、導体としてAgやC
u等の金属と同時焼成できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−292460号公報に開示された誘電体磁器組成物
では、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の小型化、高
性能化には限界があった。また、この誘電体磁器組成物
は、6GHzの測定周波数でQ値が最大330程度と低
いため、共振回路のQ値が低いものであった。
【0008】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
850〜950℃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ε
rやQ値が高く、かつ共振周波数の温度係数τfが比較
的小さい等の特徴を有し、高周波電子回路基板等の小型
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。
【0009】
【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、金属成分として少なくともBa,Mg,Wおよび
Taを含有する複合酸化物であって、モル比による組成
式をaBaO・bMgO・cWO3 ・dTaO5/2 と表
した時、a、b、cおよびdが、0.40≦a≦0.5
5、0.10≦b≦0.40、0≦c≦0.30、0≦
d≦0.40、0.20≦c+d≦0.40、a+b+
c+d=1を満足する主成分100重量部に対して、硼
酸化合物をB2 3 換算で0.2重量部よりも多く5.
0重量部以下、アルカリ金属含有化合物を炭酸塩換算で
1.0〜9.0重量部添加してなるものである。
【0010】ここで、主成分におけるBaOのモル比a
を0.40≦a≦0.55としたのは、BaOのモル比
が0.40未満の場合にはQ値が低下し焼結が困難とな
り、aが0.55を越える場合にはQ値が低下するから
である。BaOのモル比aは0.46≦a≦0.54と
することが特に望ましい。
【0011】また、MgOのモル比bを0.10≦b≦
0.40としたのは、MgOのモル比が0.10未満の
場合には焼結が困難となり、あるいはQ値の低下を招
き、モル比bが0.40を越える場合にはQ値が低下
し、焼結体が困難となるからである。MgOのモル比b
は0.13≦b≦0.25とすることが特に望ましい。
【0012】さらに、WO3 のモル比cを0≦c≦0.
30としたのは、WO3 のモル比が0.30を越える場
合にはQ値が低下するからである。WO3 のモル比cは
0<c≦0.15とすることが特に望ましい。
【0013】また、TaO5/2 のモル比dを0≦d≦
0.40としたのは、TaO5/2 モル比が0.40より
大きい場合にはQ値が低下するからである。TaO5/2
のモル比dは0.15≦d<0.40とすることが特に
望ましい。
【0014】さらに、WO3 のモル比cとTaO5/2
モル比dの合量を0.20≦c+d≦0.40としたの
は、c+dが0.20よりも小さい場合や逆にc+dが
0.40よりも大きい場合には、Q値が低下したり、焼
結不良となるからである。WO3 のモル比cとTaO
5/2 のモル比dの合量は0.24≦c+d≦0.40と
することが望ましい。
【0015】本発明の誘電体磁器組成物は、前記主成分
100重量部に対して、硼酸化合物をB2 3 換算で
0.2重量部より多く5.0重量部以下、アルカリ金属
含有化合物を炭酸塩換算で1.0〜9.0重量部添加し
てなるものである。
【0016】主成分100重量部に対して、硼酸化合物
をB2 3 換算で0.2重量部より多く5.0重量部以
下添加したのは、硼酸化合物をB2 3 換算で0.2重
量部以下の場合には950℃以下で焼結が困難となり、
Ag等との同時焼成ができなくなり、逆に5重量部より
多い場合にはQ値が小さくなってしまうからである。
【0017】硼酸化合物はB2 3 換算で0.3〜3重
量部添加することが特に望ましい。硼酸化合物として
は、B2 3 ,コレマナイト,CaB2 4 ,ZnB2
4 がある。
【0018】主成分100重量部に対して、アルカリ金
属含有化合物を炭酸塩換算で1.0〜9.0重量部添加
したのは、アルカリ金属含有化合物を炭酸塩換算で1.
0重量部よりも少ない場合には950℃以下での焼結が
困難となり、Ag等との同時焼成ができなくなり、逆に
9重量部よりも多い場合にはQ値が小さくなってしまう
からである。例えば、アルカリ金属がLiの場合にはL
2 CO3 換算で1.0〜9.0重量部、アルカリ金属
がKの場合にはK2 CO3 換算で1.0〜9.0重量
部、アルカリ金属がNaの場合にはNa2 CO3 換算で
1.0〜9.0重量部添加する。アルカリ金属化合物は
酸化物換算で1〜7重量部添加することが望ましい。ア
ルカリ金属としては、Li,Na,K,Rb,Csがあ
る。
【0019】また、本発明の誘電体磁器組成物では、上
記組成を満足するとともに、0.17≦5|a−0.5
|+b+0.2c<0.94を満足することが望まし
い。これは、この範囲内であれば、Q値がより高く、回
路の特性をさらに向上できるからである。
【0020】さらに、本発明の誘電体磁器組成物では、
モル比による組成式をaBaO・bMgO・cWO3
dTaO5/2 と表した時、0.46≦a≦0.54、
0.13≦b≦0.25、0<c≦0.15、0.15
≦d<0.40、0.24≦c+d≦0.40、a+b
+c+d=1を満足する主成分100重量部に対して、
硼酸化合物をB2 3 換算で0.3〜3重量部、アルカ
リ金属含有化合物を炭酸塩換算で1〜7重量部添加する
ことが望ましい。
【0021】本発明における硼酸化合物とアルカリ金属
含有化合物は、主成分の構成元素であるBa,Mg,
W,Taの一部と反応しガラス相を形成し、BaO粒
子、MgO粒子、WO3 粒子、TaO5/2 粒子との間の
粒界に、或いはこれらの粒子とBa,Mg,W,Taが
相互に固溶した固溶体粒子の間の粒界に存在することと
なる。
【0022】本発明の誘電体磁器組成物は、例えば、B
aCO3 、MgCO3 、WO3 、Ta2 5 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1
200〜1400℃の温度で1〜3時間仮焼する。得ら
れた仮焼物に、例えば、B23 等の硼酸化合物と、例
えばLi2 CO3 等のアルカリ金属含有化合物の各粉末
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、大気中において脱バインダー処理
し、この後、大気中または窒素雰囲気中において850
〜950℃で0.5〜2.0時間焼成することにより得
られる。
【0023】
【作用】本発明の誘電体磁器組成物では、850〜95
0℃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等の小型化と高性能化
を実現できる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の誘電体磁器組成物を実施例に
基づいて詳細に説明する。
【0025】先ず、純度99%以上のBaCO3 、Mg
CO3 、WO3 、Ta2 5 の各原料粉末を表1,2に
示すモル比となるように秤量し、該原料粉末に媒体とし
て水を加えて24時間、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1400℃の温度で
1時間仮焼した。
【0026】得られた仮焼物にB2 3 粉末とアルカリ
金属含有化合物を表1,2に示す割合となるように秤量
し、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20mm、高さ10mmの円柱状の成形体を成
形した。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】その後、前記成形体を大気中において40
0℃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950℃で30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、誘電体特性評価用の試料
を作製した。
【0030】誘電体特性の評価は、前記試料を用いて誘
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7GHzにおける1/
tanδ、即ちQ値を測定するとともに、−40〜+8
5℃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3,4に示す。
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【0033】これらの表3および表4によれば、本発明
の誘電体磁器組成物では、950℃以下の比較的低温で
焼成でき、さらに、比誘電率εrが12以上、Q値が5
00以上、かつ共振周波数の温度係数τfが±30以内
の優れた特性を有することが判る。
【0034】
【発明の効果】本発明の誘電体磁器組成物では、950
℃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等のより一層の小型化と高性能
化が実現できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 信儀 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ 株式会社総合研究所内 審査官 深草 祐一 (56)参考文献 特開 平6−187828(JP,A) 特開 平5−85804(JP,A) 特開 平2−18806(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/495

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属成分として少なくともBa,Mg,W
    およびTaを含有する複合酸化物からなり、モル比によ
    る組成式を aBaO・bMgO・cWO3 ・dTaO5/2 と表した時、a、b、cおよびdが 0.40≦a≦0.55 0.10≦b≦0.40 0 ≦c≦0.30 0 ≦d≦0.40 0.20≦c+d≦0.40 a+b+c+d=1 を満足する主成分100重量部に対して、硼酸化合物を
    2 3 換算で0.2重量部より多く5.0重量部以
    下、アルカリ金属含有化合物を炭酸塩換算で1.0〜
    9.0重量部添加してなることを特徴とする誘電体磁器
    組成物。
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