セラミックス組成物、セラミックス焼結体及び電子部品
【課題】低温焼結が可能で、高周波領域での誘電損失が低く、共振周波数の温度係数τｆの絶対値がゼロに近いセラミックス焼結体を得ることが可能なセラミックス組成物、該組成物から得られるセラミックス焼結体、及び該焼結体を用いた電子部品を提供する。
【解決手段】ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部、Ｚｎ成分を酸化物換算で２．３〜８．１質量部、Ｃｕ成分を酸化物換算で０．９〜３．５質量部、Ａｇ成分を酸化物換算で０〜３．５質量部、Ｂｉ成分を酸化物換算で０〜２３．３質量部、Ｂ成分を酸化物換算で０．５〜３．３質量部含有するセラミックス組成物。該組成物を用いて、セラミックス焼結体及び電子部品を得る。
【解決手段】ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部、Ｚｎ成分を酸化物換算で２．３〜８．１質量部、Ｃｕ成分を酸化物換算で０．９〜３．５質量部、Ａｇ成分を酸化物換算で０〜３．５質量部、Ｂｉ成分を酸化物換算で０〜２３．３質量部、Ｂ成分を酸化物換算で０．５〜３．３質量部含有するセラミックス組成物。該組成物を用いて、セラミックス焼結体及び電子部品を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温焼結が可能で、高周波領域での誘電損失が低いセラミックス焼結体を得ることが可能なセラミックス組成物、該組成物から得られるセラミックス焼結体、及び該焼結体を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報の大容量化、情報通信の高速化に伴い、高周波信号を損失なく伝送することが求められている。このため、これらの機器に搭載される回路基板等の電子部品は、高周波領域での誘電損失が低いことが求められている。高周波信号を損失なく伝損する上で、銅や銀などの低抵抗金属を使用して導体層を形成することが要求されており、これらの電子部品に用いられるセラミックス組成物においては、低抵抗金属との同時焼成を可能にすべく、低温で焼結が可能であることが必要とされている。
【０００３】
このようなセラミックス組成物に用いられる材料の一つとして、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックスがある。例えば、特許文献１には、バリウム成分をＢａＯに換算して１０−６４重量％、珪素成分をＳｉＯ２に換算して２０−８０重量％、アルミニウム成分をＡｌ２Ｏ３に換算して０．１−２０重量％、ホウ素成分をＢ２Ｏ３に換算して０．３−１．０重量％、亜鉛成分をＺｎＯに換算して０．５−２０重量％、およびビスマス成分をＢｉ２Ｏ３に換算して０．１重量％以上、２０重量％以下含有している低温焼成磁器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８３８５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックスは、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が大きいために、静電容量の温度係数が大きくなり、使用環境によっては、所望の誘電特性が得られず、特にアンテナやフィルタに用いる場合には設計の許容範囲を狭めてしまう問題があった。
【０００６】
よって、本発明の目的は、低温焼結が可能で、高周波領域での誘電損失が低く、共振周波数の温度係数τｆの絶対値がゼロに近いセラミックス焼結体を得ることが可能なセラミックス組成物、該組成物から得られるセラミックス焼結体、及び該焼結体を用いた電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のセラミックス組成物は、ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部、Ｚｎ成分を酸化物換算で２．３〜８．１質量部、Ｃｕ成分を酸化物換算で０．９〜３．５質量部、Ａｇ成分を酸化物換算で０〜３．５質量部、Ｂｉ成分を酸化物換算で０〜２３．３質量部、Ｂ成分を酸化物換算で０．５〜３．３質量部含有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のセラミックス組成物は、前記ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、Ａｇ成分を酸化物換算で０．６〜３．５質量部含有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のセラミックス焼結体は、上記セラミックス組成物を焼成して得られたものである。
【００１０】
本発明のセラミックス焼結体は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス結晶粒の粒内、粒界及び三重点から選ばれるいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が単独で存在していることが好ましい。この態様において、前記ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径が０．５〜３μｍであることが好ましい。
【００１１】
本発明のセラミックス焼結体は、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０×１０−６／℃以下であり、Ｑ×ｆ値が１０００ＧＨｚ以上であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電子部品は、上記セラミックス組成物を焼成して得られるセラミックス層と、該セラミックス層の表面及び／又は内部にあって、前記セラミックス組成物と同時焼成して得られる導体層とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の電子部品は、前記導体層が、Ａｇ、Ｃｕ、もしくはそれらの少なくとも一方を含む合金で形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の電子部品は、基板であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のセラミックス組成物は、ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部含有させたことで、得られるセラミックス焼結体の誘電率ε及びＱ×ｆ値を大きくしつつ、共振周波数の温度係数τｆを制御して、ほぼゼロに近づけることができる。また、Ｚｎ成分、Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ｂｉ成分及びＢ成分を、それぞれ所定量含有させたことにより、低温焼結が可能となり、１０００℃以下での低温で焼結が可能となる。
【００１６】
また、本発明のセラミックス焼結体は、低温焼結が可能であることから、Ｃｕ、Ａｇ等の低抵抗金属と同時焼結することができ、これらの低抵抗金属を導体層として備えた電子部品のセラミックス層などに用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［セラミックス組成物］
本発明のセラミックス組成物は、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末を主成分として含有する。
【００１８】
このＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末は、Ｂａ、Ｓｉ、Ａｌの酸化物、炭酸塩等のガラスでない材料からなるセラミックス粉末を混合し、融点以下で加熱し、固相反応法により焼結し、所定粒度に粉砕して製造される。
【００１９】
上記セラミックス粉末は、Ｂａ、Ｓｉ、Ａｌをそれらの酸化物、すなわちＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３に換算した配合割合が、ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部となるように調整する。ＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を上記範囲に調整することで、誘電率εが小さく、Ｑ×ｆ値が高いセラミックス焼結体を得ることができる。
【００２０】
本発明において、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末の平均粒径は、０．８〜２μｍが好ましい。平均粒径が０．８μｍ未満であると、比表面積（ＢＥＴ値）が大きくなり、セラミックス組成物をグリーンシート化した際に、密度が小さくなり易い。このため、焼成前後でシートの収縮量が大きくなり易く、導体材料と同時焼成してセラミックス層上に導体層を形成しようとした場合、導体層がセラミックス層から剥離し易くなる。また、平均粒径が２μｍを超えると、セラミックス組成物をグリーンシート化する際に、グリーンシートの厚みを薄くし難くなる。なお、本発明において、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末の平均粒径は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定の方法で測定した値を意味する。
【００２１】
本発明のセラミックス組成物は、ＳｒＴｉＯ３粉末を含有する。ＳｒＴｉＯ３粉末を含有することで、得られるセラミックス焼結体の共振周波数の温度係数τｆの絶対値をゼロに近づけることができる。ＳｒＴｉＯ３粉末は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し２．２〜１７．４質量部含有する。ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が上記範囲内であれば、高周波領域での誘電損失を低くしつつ、共振周波数の温度係数τｆをゼロに近づけることができる。ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が２．２質量部未満であると、得られるセラミックス焼結体の共振周波数の温度係数τｆが大きくなる。１７．４質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体の共振周波数の温度係数τｆが大きくなる。
【００２２】
本発明のセラミックス組成物において、ＳｒＴｉＯ３粉末は、得られるセラミックス焼結体の焼結性、高強度化、共振周波数の温度係数τｆを制御するという観点から、平均粒径が０．５〜２μｍの粉状物を用いることが好ましい。特に、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末との分散性が良好であるという理由から、０．８〜１．５μｍの粉状物を用いることがより好ましい。なお、本発明において、ＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒径は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定の方法で測定した値を意味する。
【００２３】
本発明のセラミックス組成物は、Ｚｎ成分を含有する。Ｚｎ成分としては、Ｚｎの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｚｎ成分を含有することで、焼結時中に液相を形成し、セラミックス組成物の焼結温度を低下させることができる。更には耐水性を向上させることができる。Ｚｎ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（ＺｎＯ）換算で２．３〜８．１質量部含有する。Ｚｎ成分の含有量が酸化物換算で２．３質量部未満であると、セラミックス組成物の焼結性が低下し、１０００℃以下で焼結しない。８．１質量部を超えると、焼結時に融着が起こり、得られるセラミックス焼結体の形状が安定しにくくなると共に、絶縁性が損なわれ易くなる。また、セラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２４】
本発明のセラミックス組成物は、Ｃｕ成分を含有する。Ｃｕ成分としては、Ｃｕの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｃｕ成分を含有することで、焼結時に液相を形成し、セラミックス組成物の焼結温度を低下させることができる。Ｃｕ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（ＣｕＯ）換算で０．９〜３．５質量部含有する。Ｃｕ成分が酸化物換算で０．９質量部未満であると、セラミックス組成物の焼結性が低下し、１０００℃以下で焼結しない。また、３．５質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２５】
本発明のセラミックス組成物は、Ａｇ成分を任意成分として含有できる。Ａｇ成分としては、Ａｇの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ａｇ成分を含有することで、導体金属としてＡｇやＡｇ合金を用い、セラミックス組成物と導体金属とを同時焼成した際に、導体金属がセラミックス組成物の液相に溶出することを防止できる。Ａｇ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、酸化物（Ａｇ２Ｏ）換算で０〜３．５質量部含有でき、好ましくは０．６〜３．５質量部含有する。Ａｇ成分が酸化物換算で０．６質量部未満であると、セラミックス組成物と導体金属と同時焼成した際に、導体金属のセラミックス組成物の液相への溶出を防止できないことがある。また、３．５質量部を超えると、素体内にＡｇが析出して、素体の絶縁性が損なわれ易くなる。
【００２６】
本発明のセラミックス組成物は、Ｂｉ成分を任意成分として含有できる。Ｂｉ成分としては、Ｂｉの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｂｉ成分を含有することで、より低誘電率を達成できる。Ｂｉ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、酸化物（Ｂｉ２Ｏ３）換算で０〜２３．３質量部含有できる。Ｂｉ成分が酸化物換算で２３．３質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２７】
本発明のセラミックス組成物は、Ｂ成分を含有する。Ｂ成分としては、Ｂの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｂ成分を含有することで、焼結時に液相を形成し、セラミックス組成物の焼結温度を低下させることができる。Ｂ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、酸化物（Ｂ２Ｏ３）換算で０．５〜３．３質量部含有する。Ｂ成分が酸化物換算で０．５質量部未満であると、セラミックス組成物の焼結性が低下し、１０００℃以下で焼結しない。また、３．３質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２８】
本発明のセラミックス組成物は、更に、Ｎａ成分、Ｋ成分、Ｃａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分、Ｐ成分等を任意で含有させることができる。
【００２９】
Ｎａ成分、Ｋ成分を含有させることで、焼結性を大きく損なわずに、耐水性や耐酸性を向上できる。Ｎａ成分、Ｋ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）換算で、合計量で０〜２質量部含有できる。
【００３０】
また、Ｃａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分を含有させることで、焼結時に液相を形成し、焼結温度を低下させることができる。Ｃａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ）換算で、合計量で０〜５質量部含有できる。
【００３１】
また、Ｐ成分を含有させることで、焼結時に液相を形成し、焼結温度を低下させることができる。Ｐ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（Ｐ２Ｏ５）換算で、０〜２質量部含有できる。
【００３２】
［セラミックス焼結体］
本発明のセラミックス焼結体は、上記のような組成となるように配合されたセラミックス組成物を、ＺｒＯ２ボールなどを用いて、水などの湿式下で混合し、必要に応じて結合剤、可塑剤、溶剤等を添加し、所定形状に成形して、焼成することによって得られる。
【００３３】
上記結合剤としては、例えばポリビニルブチラール樹脂、メタアクリル酸樹脂等が用いられ、可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等が用いられ、溶剤としては、例えばトルエン、メチルエチルケトン等を使用することができる。
【００３４】
成形は、各種の公知の成形方法、例えばプレス法、ドクターブレード法、射出成形法、テープ成形等により任意の形状に成形する。これらの方法の中で、ドクターブレード法、及びテープ成形が積層体形成のために特に好ましい。
【００３５】
焼成は、大気中または酸素雰囲気中または窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気において、８５０〜１０００℃で０．５〜３時間焼成することが好ましい。
【００３６】
このようにして得られる本発明のセラミックス焼結体は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶粒の粒内、粒界及び三重点から選ばれるいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が単独で存在している。ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径は、０．５〜３μｍが好ましい。０．５μｍ未満であると、共振周波数の温度係数τｆが−３０×１０−６／℃以下になり易い。３μｍを超えると仮焼後の湿式混合時の分散が悪くなり、結果として、焼結体におけるＳｒＴｉＯ３の偏在が顕著になり易い。ＳｒＴｉＯ３結晶の確認は、顕微鏡観察で確認できる。なお、本発明において、ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定の方法で測定した値を意味する。
【００３７】
また、本発明のセラミックス焼結体は、誘電率ε及びＱ×ｆ値が高く、共振周波数の温度係数τｆがゼロに近いものである。Ｑ×ｆ値が高いほど、誘電損失が小さくなるので、本発明のセラミックス焼結体は、誘電損失が小さい。更には耐水性、耐薬品性、機械強度にも優れる。
【００３８】
本発明のセラミックス焼結体は、誘電率εが、１０以下であることが好ましい。また、Ｑ×ｆ値が、１０００ＧＨｚ以上であることが好ましい。また、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が、３０×１０−６／℃以下であることが好ましい。
【００３９】
本発明のセラミックス焼結体は、誘電率εを１０以下、共振周波数の温度係数τｆの絶対値を３０×１０−６／℃以下、Ｑ×ｆ値を１０００ＧＨｚ以上にできるので、例えば、回路基板、フィルタ、アンテナの高周波部品用の電子部品に好適に使用することができる。
【００４０】
［電子部品］
次に、本発明の電子部品について説明する。
【００４１】
本発明の電子部品は、上記セラミックス組成物を焼成して得られるセラミックス層と、該セラミックス層の表面及び／又は内部にあって、セラミックス組成物と同時焼成して得られる導体層とを有する。
【００４２】
導体層を構成する材料としては、低抵抗材料が好ましく、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金がより好ましい。Ａｇ合金としては、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｔ合金等が挙げられる。Ｃｕ合金としては、Ｃｕ−Ｃａ合金、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｃａ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等が挙げられる。
【００４３】
本発明の電子部品としては、例えば単層基板、積層基板、コンデンサ、フィルタ等が挙げられる。
【００４４】
以下、本発明の電子部品を積層基板として使用する場合の製造例について説明する。
【００４５】
本発明のセラミックス組成物に、結合剤、溶剤、可塑剤などを加えてスラリー状に調整し、ドクターブレード法等の方法で薄膜状に成形してグリーンシートを製造する。
【００４６】
次いで、得られたグリーンシート上に、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金等の導体金属を含む導体ペーストを、スクリーン印刷法等により印刷し、所定パターンの未焼成内部導体層を形成する。
【００４７】
次いで、未焼成内部導体層が形成された各グリーンシートを複数重ね合せ、圧着して未焼成積層体を製造する。
【００４８】
次いで、未焼成積層体を脱バインダー処理し、所定形状に切断して、未焼成内部導体層を未焼成積層体の端部に露出させる。そして、未焼成積層体の端面に、導体金属を含む導体ペーストをスクリーン印刷法等の方法により印刷して、未焼成下地金属を形成する。
【００４９】
次いで、未焼成下地金属が形成された未焼成積層体を、酸素雰囲気中又は非酸化性雰囲気において、８７０℃〜１０００℃で０．５〜３時間焼成し、未焼成積層体と未焼成下地金属とを同時焼成する。
【００５０】
そして、未焼成下地金属を焼成して得られた下地金属の表面を、電解メッキ等の湿式メッキ処理を施してメッキ層を形成して外部電極を形成する。こうすることで、セラミックス層の層間及びセラミックス層の外側に導体層が形成された積層基板が得られる。
【００５１】
本発明の電子部品は、セラミックス層の誘電率εが１０以下、Ｑ×ｆ値が１０００ＧＨｚ以上、−２５〜８５℃の範囲における共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０×１０−６／℃以下であり、高周波領域の誘電特性に優れている。また、セラミックス層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの低抵抗金属との同時焼成が可能な温度で焼結ができるので、導体金属として、これらの低抵抗金属を用いることができる。
【実施例】
【００５２】
ＢａＯ、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を表１に示す割合で秤量し、１５時間湿式混合後、１２０℃で乾燥し、乾燥した粉体を大気中９１０℃で２時間仮焼した。仮焼きした粉体に、表１に示す酸化物の割合となるように、ＳｒＴｉＯ３粉末、ＺｎＯ粉末、ＣｕＯ粉末、Ａｇ２Ｏ粉末、Ｂｉ２Ｏ３粉末、Ｂ２Ｏ３粉末をそれぞれ秤量して添加し、１５時間湿式混合後、１５０℃で乾燥した。この乾燥物にＰＶＡ系バインダーを適量添加し、造粒、プレス成型後、大気中５００℃に加熱して脱バインダー処理し、成型体を得た。この成型体を、大気中９３０℃で２時間焼成して、試料Ｎｏ．１〜３６の焼結体を得た。
【００５３】
【表１】
【００５４】
各焼結体を顕微鏡観察したところ、試料Ｎｏ．２〜３６においては、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶粒の粒内、粒界及び三重点のいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が存在していた。
【００５５】
また、各焼結体の焼結性、吸水率、誘電率ε、Ｑ×ｆ値、温度係数τｆを評価した。結果を表２に記す。
【００５６】
なお、焼結性は、９３０℃で焼結したものを○、焼結しなかったものを×として評価した。また、吸水性は、水中アルキメデス法に基づき測定した。また、誘電率ε、Ｑ×ｆ値、温度係数τｆは、ＪＩＳ Ｒ１６２７に準拠し、３ＧＨｚ〜５ＧＨｚの共振周波数における値を測定した。また、共振周波数における温度係数τｆは、３ＧＨｚ〜５ＧＨｚの共振周波数の−２５〜８５℃間における温度変化率を測定した。
【００５７】
【表２】
【００５８】
試料Ｎｏ．１〜４の結果より、主成分１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が２．２〜１７．４質量部である試料Ｎｏ．２，３は、いずれも９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が本発明の範囲から外れる、試料Ｎｏ．１，４は、いずれも温度係数τｆの絶対値が大きいものであった。
【００５９】
また、試料Ｎｏ．５〜８の結果より、Ｚｎ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で２．３〜８．１質量部である、試料Ｎｏ．６，７は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｚｎ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で２．３質量部未満である試料Ｎｏ．５は、焼結性が劣り、９３０℃で焼結しなかった。また、Ｚｎ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で８．１質量部を超える試料Ｎｏ．８は、焼結時に融着が生じた。
【００６０】
また、試料Ｎｏ．９〜１２の結果より、Ｃｕ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．９〜３．５質量部である、試料Ｎｏ．１０，１１は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｃｕ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．９質量部未満である試料Ｎｏ．９は、焼結性が劣り、９３０℃で焼結しなかった。また、Ｃｕ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で３．５質量部を超える試料Ｎｏ．１２は、Ｑ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【００６１】
また、試料Ｎｏ．１３〜１６の結果より、Ａｇ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０〜３．５質量部である、試料Ｎｏ．１３〜１５は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ａｇ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で３．５質量部を超える試料Ｎｏ．１６は、焼結体にＡｇの析出が見られた。
【００６２】
また、試料Ｎｏ．１７〜２０の結果より、Ｂｉ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０〜２３．３質量部である、試料Ｎｏ．１７〜１９は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｂｉ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で２３．３質量部を超える試料Ｎｏ．２０は、Ｑ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【００６３】
また、試料Ｎｏ．１７，１８，２１〜２４の結果より、Ｂ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．５〜３．３質量部である、試料Ｎｏ．１７，１８，２２，２３は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｂ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．５質量部未満である試料Ｎｏ．２１は、焼結性が劣り、９３０℃で焼結しなかった。また、Ｂ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で３．３質量部を超える試料Ｎｏ．２４は、Ｑ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【００６４】
また、試料Ｎｏ．２５〜３６の結果より、主成分のＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組成比が、本願発明で規定する範囲からはずれる試料Ｎｏ．２５，２８，２９，３２，３３，３６はＱ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温焼結が可能で、高周波領域での誘電損失が低いセラミックス焼結体を得ることが可能なセラミックス組成物、該組成物から得られるセラミックス焼結体、及び該焼結体を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報の大容量化、情報通信の高速化に伴い、高周波信号を損失なく伝送することが求められている。このため、これらの機器に搭載される回路基板等の電子部品は、高周波領域での誘電損失が低いことが求められている。高周波信号を損失なく伝損する上で、銅や銀などの低抵抗金属を使用して導体層を形成することが要求されており、これらの電子部品に用いられるセラミックス組成物においては、低抵抗金属との同時焼成を可能にすべく、低温で焼結が可能であることが必要とされている。
【０００３】
このようなセラミックス組成物に用いられる材料の一つとして、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックスがある。例えば、特許文献１には、バリウム成分をＢａＯに換算して１０−６４重量％、珪素成分をＳｉＯ２に換算して２０−８０重量％、アルミニウム成分をＡｌ２Ｏ３に換算して０．１−２０重量％、ホウ素成分をＢ２Ｏ３に換算して０．３−１．０重量％、亜鉛成分をＺｎＯに換算して０．５−２０重量％、およびビスマス成分をＢｉ２Ｏ３に換算して０．１重量％以上、２０重量％以下含有している低温焼成磁器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８３８５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックスは、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が大きいために、静電容量の温度係数が大きくなり、使用環境によっては、所望の誘電特性が得られず、特にアンテナやフィルタに用いる場合には設計の許容範囲を狭めてしまう問題があった。
【０００６】
よって、本発明の目的は、低温焼結が可能で、高周波領域での誘電損失が低く、共振周波数の温度係数τｆの絶対値がゼロに近いセラミックス焼結体を得ることが可能なセラミックス組成物、該組成物から得られるセラミックス焼結体、及び該焼結体を用いた電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のセラミックス組成物は、ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部、Ｚｎ成分を酸化物換算で２．３〜８．１質量部、Ｃｕ成分を酸化物換算で０．９〜３．５質量部、Ａｇ成分を酸化物換算で０〜３．５質量部、Ｂｉ成分を酸化物換算で０〜２３．３質量部、Ｂ成分を酸化物換算で０．５〜３．３質量部含有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のセラミックス組成物は、前記ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、Ａｇ成分を酸化物換算で０．６〜３．５質量部含有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のセラミックス焼結体は、上記セラミックス組成物を焼成して得られたものである。
【００１０】
本発明のセラミックス焼結体は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス結晶粒の粒内、粒界及び三重点から選ばれるいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が単独で存在していることが好ましい。この態様において、前記ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径が０．５〜３μｍであることが好ましい。
【００１１】
本発明のセラミックス焼結体は、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０×１０−６／℃以下であり、Ｑ×ｆ値が１０００ＧＨｚ以上であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電子部品は、上記セラミックス組成物を焼成して得られるセラミックス層と、該セラミックス層の表面及び／又は内部にあって、前記セラミックス組成物と同時焼成して得られる導体層とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の電子部品は、前記導体層が、Ａｇ、Ｃｕ、もしくはそれらの少なくとも一方を含む合金で形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の電子部品は、基板であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のセラミックス組成物は、ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部含有させたことで、得られるセラミックス焼結体の誘電率ε及びＱ×ｆ値を大きくしつつ、共振周波数の温度係数τｆを制御して、ほぼゼロに近づけることができる。また、Ｚｎ成分、Ｃｕ成分、Ａｇ成分、Ｂｉ成分及びＢ成分を、それぞれ所定量含有させたことにより、低温焼結が可能となり、１０００℃以下での低温で焼結が可能となる。
【００１６】
また、本発明のセラミックス焼結体は、低温焼結が可能であることから、Ｃｕ、Ａｇ等の低抵抗金属と同時焼結することができ、これらの低抵抗金属を導体層として備えた電子部品のセラミックス層などに用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［セラミックス組成物］
本発明のセラミックス組成物は、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末を主成分として含有する。
【００１８】
このＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末は、Ｂａ、Ｓｉ、Ａｌの酸化物、炭酸塩等のガラスでない材料からなるセラミックス粉末を混合し、融点以下で加熱し、固相反応法により焼結し、所定粒度に粉砕して製造される。
【００１９】
上記セラミックス粉末は、Ｂａ、Ｓｉ、Ａｌをそれらの酸化物、すなわちＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３に換算した配合割合が、ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部となるように調整する。ＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を上記範囲に調整することで、誘電率εが小さく、Ｑ×ｆ値が高いセラミックス焼結体を得ることができる。
【００２０】
本発明において、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末の平均粒径は、０．８〜２μｍが好ましい。平均粒径が０．８μｍ未満であると、比表面積（ＢＥＴ値）が大きくなり、セラミックス組成物をグリーンシート化した際に、密度が小さくなり易い。このため、焼成前後でシートの収縮量が大きくなり易く、導体材料と同時焼成してセラミックス層上に導体層を形成しようとした場合、導体層がセラミックス層から剥離し易くなる。また、平均粒径が２μｍを超えると、セラミックス組成物をグリーンシート化する際に、グリーンシートの厚みを薄くし難くなる。なお、本発明において、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末の平均粒径は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定の方法で測定した値を意味する。
【００２１】
本発明のセラミックス組成物は、ＳｒＴｉＯ３粉末を含有する。ＳｒＴｉＯ３粉末を含有することで、得られるセラミックス焼結体の共振周波数の温度係数τｆの絶対値をゼロに近づけることができる。ＳｒＴｉＯ３粉末は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し２．２〜１７．４質量部含有する。ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が上記範囲内であれば、高周波領域での誘電損失を低くしつつ、共振周波数の温度係数τｆをゼロに近づけることができる。ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が２．２質量部未満であると、得られるセラミックス焼結体の共振周波数の温度係数τｆが大きくなる。１７．４質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体の共振周波数の温度係数τｆが大きくなる。
【００２２】
本発明のセラミックス組成物において、ＳｒＴｉＯ３粉末は、得られるセラミックス焼結体の焼結性、高強度化、共振周波数の温度係数τｆを制御するという観点から、平均粒径が０．５〜２μｍの粉状物を用いることが好ましい。特に、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末との分散性が良好であるという理由から、０．８〜１．５μｍの粉状物を用いることがより好ましい。なお、本発明において、ＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒径は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定の方法で測定した値を意味する。
【００２３】
本発明のセラミックス組成物は、Ｚｎ成分を含有する。Ｚｎ成分としては、Ｚｎの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｚｎ成分を含有することで、焼結時中に液相を形成し、セラミックス組成物の焼結温度を低下させることができる。更には耐水性を向上させることができる。Ｚｎ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（ＺｎＯ）換算で２．３〜８．１質量部含有する。Ｚｎ成分の含有量が酸化物換算で２．３質量部未満であると、セラミックス組成物の焼結性が低下し、１０００℃以下で焼結しない。８．１質量部を超えると、焼結時に融着が起こり、得られるセラミックス焼結体の形状が安定しにくくなると共に、絶縁性が損なわれ易くなる。また、セラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２４】
本発明のセラミックス組成物は、Ｃｕ成分を含有する。Ｃｕ成分としては、Ｃｕの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｃｕ成分を含有することで、焼結時に液相を形成し、セラミックス組成物の焼結温度を低下させることができる。Ｃｕ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（ＣｕＯ）換算で０．９〜３．５質量部含有する。Ｃｕ成分が酸化物換算で０．９質量部未満であると、セラミックス組成物の焼結性が低下し、１０００℃以下で焼結しない。また、３．５質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２５】
本発明のセラミックス組成物は、Ａｇ成分を任意成分として含有できる。Ａｇ成分としては、Ａｇの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ａｇ成分を含有することで、導体金属としてＡｇやＡｇ合金を用い、セラミックス組成物と導体金属とを同時焼成した際に、導体金属がセラミックス組成物の液相に溶出することを防止できる。Ａｇ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、酸化物（Ａｇ２Ｏ）換算で０〜３．５質量部含有でき、好ましくは０．６〜３．５質量部含有する。Ａｇ成分が酸化物換算で０．６質量部未満であると、セラミックス組成物と導体金属と同時焼成した際に、導体金属のセラミックス組成物の液相への溶出を防止できないことがある。また、３．５質量部を超えると、素体内にＡｇが析出して、素体の絶縁性が損なわれ易くなる。
【００２６】
本発明のセラミックス組成物は、Ｂｉ成分を任意成分として含有できる。Ｂｉ成分としては、Ｂｉの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｂｉ成分を含有することで、より低誘電率を達成できる。Ｂｉ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、酸化物（Ｂｉ２Ｏ３）換算で０〜２３．３質量部含有できる。Ｂｉ成分が酸化物換算で２３．３質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２７】
本発明のセラミックス組成物は、Ｂ成分を含有する。Ｂ成分としては、Ｂの酸化物、炭酸塩等が挙げられる。Ｂ成分を含有することで、焼結時に液相を形成し、セラミックス組成物の焼結温度を低下させることができる。Ｂ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、酸化物（Ｂ２Ｏ３）換算で０．５〜３．３質量部含有する。Ｂ成分が酸化物換算で０．５質量部未満であると、セラミックス組成物の焼結性が低下し、１０００℃以下で焼結しない。また、３．３質量部を超えると、得られるセラミックス焼結体のＱ×ｆ値が低下し、誘電損失が大きくなる。
【００２８】
本発明のセラミックス組成物は、更に、Ｎａ成分、Ｋ成分、Ｃａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分、Ｐ成分等を任意で含有させることができる。
【００２９】
Ｎａ成分、Ｋ成分を含有させることで、焼結性を大きく損なわずに、耐水性や耐酸性を向上できる。Ｎａ成分、Ｋ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）換算で、合計量で０〜２質量部含有できる。
【００３０】
また、Ｃａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分を含有させることで、焼結時に液相を形成し、焼結温度を低下させることができる。Ｃａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ）換算で、合計量で０〜５質量部含有できる。
【００３１】
また、Ｐ成分を含有させることで、焼結時に液相を形成し、焼結温度を低下させることができる。Ｐ成分は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し酸化物（Ｐ２Ｏ５）換算で、０〜２質量部含有できる。
【００３２】
［セラミックス焼結体］
本発明のセラミックス焼結体は、上記のような組成となるように配合されたセラミックス組成物を、ＺｒＯ２ボールなどを用いて、水などの湿式下で混合し、必要に応じて結合剤、可塑剤、溶剤等を添加し、所定形状に成形して、焼成することによって得られる。
【００３３】
上記結合剤としては、例えばポリビニルブチラール樹脂、メタアクリル酸樹脂等が用いられ、可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等が用いられ、溶剤としては、例えばトルエン、メチルエチルケトン等を使用することができる。
【００３４】
成形は、各種の公知の成形方法、例えばプレス法、ドクターブレード法、射出成形法、テープ成形等により任意の形状に成形する。これらの方法の中で、ドクターブレード法、及びテープ成形が積層体形成のために特に好ましい。
【００３５】
焼成は、大気中または酸素雰囲気中または窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気において、８５０〜１０００℃で０．５〜３時間焼成することが好ましい。
【００３６】
このようにして得られる本発明のセラミックス焼結体は、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶粒の粒内、粒界及び三重点から選ばれるいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が単独で存在している。ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径は、０．５〜３μｍが好ましい。０．５μｍ未満であると、共振周波数の温度係数τｆが−３０×１０−６／℃以下になり易い。３μｍを超えると仮焼後の湿式混合時の分散が悪くなり、結果として、焼結体におけるＳｒＴｉＯ３の偏在が顕著になり易い。ＳｒＴｉＯ３結晶の確認は、顕微鏡観察で確認できる。なお、本発明において、ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径は、レーザ回折・散乱法による粒度分布測定の方法で測定した値を意味する。
【００３７】
また、本発明のセラミックス焼結体は、誘電率ε及びＱ×ｆ値が高く、共振周波数の温度係数τｆがゼロに近いものである。Ｑ×ｆ値が高いほど、誘電損失が小さくなるので、本発明のセラミックス焼結体は、誘電損失が小さい。更には耐水性、耐薬品性、機械強度にも優れる。
【００３８】
本発明のセラミックス焼結体は、誘電率εが、１０以下であることが好ましい。また、Ｑ×ｆ値が、１０００ＧＨｚ以上であることが好ましい。また、共振周波数の温度係数τｆの絶対値が、３０×１０−６／℃以下であることが好ましい。
【００３９】
本発明のセラミックス焼結体は、誘電率εを１０以下、共振周波数の温度係数τｆの絶対値を３０×１０−６／℃以下、Ｑ×ｆ値を１０００ＧＨｚ以上にできるので、例えば、回路基板、フィルタ、アンテナの高周波部品用の電子部品に好適に使用することができる。
【００４０】
［電子部品］
次に、本発明の電子部品について説明する。
【００４１】
本発明の電子部品は、上記セラミックス組成物を焼成して得られるセラミックス層と、該セラミックス層の表面及び／又は内部にあって、セラミックス組成物と同時焼成して得られる導体層とを有する。
【００４２】
導体層を構成する材料としては、低抵抗材料が好ましく、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金がより好ましい。Ａｇ合金としては、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｔ合金等が挙げられる。Ｃｕ合金としては、Ｃｕ−Ｃａ合金、Ｃｕ−Ｍｇ−Ｃａ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等が挙げられる。
【００４３】
本発明の電子部品としては、例えば単層基板、積層基板、コンデンサ、フィルタ等が挙げられる。
【００４４】
以下、本発明の電子部品を積層基板として使用する場合の製造例について説明する。
【００４５】
本発明のセラミックス組成物に、結合剤、溶剤、可塑剤などを加えてスラリー状に調整し、ドクターブレード法等の方法で薄膜状に成形してグリーンシートを製造する。
【００４６】
次いで、得られたグリーンシート上に、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金等の導体金属を含む導体ペーストを、スクリーン印刷法等により印刷し、所定パターンの未焼成内部導体層を形成する。
【００４７】
次いで、未焼成内部導体層が形成された各グリーンシートを複数重ね合せ、圧着して未焼成積層体を製造する。
【００４８】
次いで、未焼成積層体を脱バインダー処理し、所定形状に切断して、未焼成内部導体層を未焼成積層体の端部に露出させる。そして、未焼成積層体の端面に、導体金属を含む導体ペーストをスクリーン印刷法等の方法により印刷して、未焼成下地金属を形成する。
【００４９】
次いで、未焼成下地金属が形成された未焼成積層体を、酸素雰囲気中又は非酸化性雰囲気において、８７０℃〜１０００℃で０．５〜３時間焼成し、未焼成積層体と未焼成下地金属とを同時焼成する。
【００５０】
そして、未焼成下地金属を焼成して得られた下地金属の表面を、電解メッキ等の湿式メッキ処理を施してメッキ層を形成して外部電極を形成する。こうすることで、セラミックス層の層間及びセラミックス層の外側に導体層が形成された積層基板が得られる。
【００５１】
本発明の電子部品は、セラミックス層の誘電率εが１０以下、Ｑ×ｆ値が１０００ＧＨｚ以上、−２５〜８５℃の範囲における共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０×１０−６／℃以下であり、高周波領域の誘電特性に優れている。また、セラミックス層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの低抵抗金属との同時焼成が可能な温度で焼結ができるので、導体金属として、これらの低抵抗金属を用いることができる。
【実施例】
【００５２】
ＢａＯ、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を表１に示す割合で秤量し、１５時間湿式混合後、１２０℃で乾燥し、乾燥した粉体を大気中９１０℃で２時間仮焼した。仮焼きした粉体に、表１に示す酸化物の割合となるように、ＳｒＴｉＯ３粉末、ＺｎＯ粉末、ＣｕＯ粉末、Ａｇ２Ｏ粉末、Ｂｉ２Ｏ３粉末、Ｂ２Ｏ３粉末をそれぞれ秤量して添加し、１５時間湿式混合後、１５０℃で乾燥した。この乾燥物にＰＶＡ系バインダーを適量添加し、造粒、プレス成型後、大気中５００℃に加熱して脱バインダー処理し、成型体を得た。この成型体を、大気中９３０℃で２時間焼成して、試料Ｎｏ．１〜３６の焼結体を得た。
【００５３】
【表１】
【００５４】
各焼結体を顕微鏡観察したところ、試料Ｎｏ．２〜３６においては、ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系結晶粒の粒内、粒界及び三重点のいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が存在していた。
【００５５】
また、各焼結体の焼結性、吸水率、誘電率ε、Ｑ×ｆ値、温度係数τｆを評価した。結果を表２に記す。
【００５６】
なお、焼結性は、９３０℃で焼結したものを○、焼結しなかったものを×として評価した。また、吸水性は、水中アルキメデス法に基づき測定した。また、誘電率ε、Ｑ×ｆ値、温度係数τｆは、ＪＩＳ Ｒ１６２７に準拠し、３ＧＨｚ〜５ＧＨｚの共振周波数における値を測定した。また、共振周波数における温度係数τｆは、３ＧＨｚ〜５ＧＨｚの共振周波数の−２５〜８５℃間における温度変化率を測定した。
【００５７】
【表２】
【００５８】
試料Ｎｏ．１〜４の結果より、主成分１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が２．２〜１７．４質量部である試料Ｎｏ．２，３は、いずれも９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、ＳｒＴｉＯ３粉末の含有量が本発明の範囲から外れる、試料Ｎｏ．１，４は、いずれも温度係数τｆの絶対値が大きいものであった。
【００５９】
また、試料Ｎｏ．５〜８の結果より、Ｚｎ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で２．３〜８．１質量部である、試料Ｎｏ．６，７は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｚｎ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で２．３質量部未満である試料Ｎｏ．５は、焼結性が劣り、９３０℃で焼結しなかった。また、Ｚｎ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で８．１質量部を超える試料Ｎｏ．８は、焼結時に融着が生じた。
【００６０】
また、試料Ｎｏ．９〜１２の結果より、Ｃｕ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．９〜３．５質量部である、試料Ｎｏ．１０，１１は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｃｕ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．９質量部未満である試料Ｎｏ．９は、焼結性が劣り、９３０℃で焼結しなかった。また、Ｃｕ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で３．５質量部を超える試料Ｎｏ．１２は、Ｑ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【００６１】
また、試料Ｎｏ．１３〜１６の結果より、Ａｇ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０〜３．５質量部である、試料Ｎｏ．１３〜１５は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ａｇ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で３．５質量部を超える試料Ｎｏ．１６は、焼結体にＡｇの析出が見られた。
【００６２】
また、試料Ｎｏ．１７〜２０の結果より、Ｂｉ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０〜２３．３質量部である、試料Ｎｏ．１７〜１９は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｂｉ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で２３．３質量部を超える試料Ｎｏ．２０は、Ｑ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【００６３】
また、試料Ｎｏ．１７，１８，２１〜２４の結果より、Ｂ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．５〜３．３質量部である、試料Ｎｏ．１７，１８，２２，２３は、９３０℃で焼結し、電気特性に優れるものであった。これに対し、Ｂ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で０．５質量部未満である試料Ｎｏ．２１は、焼結性が劣り、９３０℃で焼結しなかった。また、Ｂ成分の含有量が、主成分１００質量部に対し、酸化物換算で３．３質量部を超える試料Ｎｏ．２４は、Ｑ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【００６４】
また、試料Ｎｏ．２５〜３６の結果より、主成分のＢａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の組成比が、本願発明で規定する範囲からはずれる試料Ｎｏ．２５，２８，２９，３２，３３，３６はＱ×ｆ値が小さく、誘電損失が大きかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部、Ｚｎ成分を酸化物換算で２．３〜８．１質量部、Ｃｕ成分を酸化物換算で０．９〜３．５質量部、Ａｇ成分を酸化物換算で０〜３．５質量部、Ｂｉ成分を酸化物換算で０〜２３．３質量部、Ｂ成分を酸化物換算で０．５〜３．３質量部含有することを特徴とするセラミックス組成物。
【請求項２】
前記ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、Ａｇ成分を酸化物換算で０．６〜３．５質量部含有する、請求項１に記載のセラミックス組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックス組成物を焼成して得られたセラミックス焼結体。
【請求項４】
ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス結晶粒の粒内、粒界及び三重点から選ばれるいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が単独で存在している、請求項３に記載のセラミックス焼結体。
【請求項５】
前記ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径が０．５〜３μｍである、請求項４に記載のセラミックス焼結体。
【請求項６】
共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０×１０−６／℃以下であり、Ｑ×ｆ値が１０００ＧＨｚ以上である、請求項３〜５のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のセラミックス組成物を焼成して得られるセラミックス層と、該セラミックス層の表面及び／又は内部にあって、前記セラミックス組成物と同時焼成して得られる導体層とを有することを特徴とする電子部品。
【請求項８】
前記導体層が、Ａｇ、Ｃｕ、もしくはそれらの少なくとも一方を含む合金で形成されている請求項７に記載の電子部品。
【請求項９】
前記電子部品が基板である、請求項７又は８に記載の電子部品。
【請求項１】
ＢａＯ １０〜７０質量部、ＳｉＯ２ ２０〜８０質量部、Ａｌ２Ｏ３ ０．１〜３０質量部からなり、固相反応法により合成されたＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、ＳｒＴｉＯ３粉末を２．２〜１７．４質量部、Ｚｎ成分を酸化物換算で２．３〜８．１質量部、Ｃｕ成分を酸化物換算で０．９〜３．５質量部、Ａｇ成分を酸化物換算で０〜３．５質量部、Ｂｉ成分を酸化物換算で０〜２３．３質量部、Ｂ成分を酸化物換算で０．５〜３．３質量部含有することを特徴とするセラミックス組成物。
【請求項２】
前記ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス粉末１００質量部に対し、Ａｇ成分を酸化物換算で０．６〜３．５質量部含有する、請求項１に記載のセラミックス組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックス組成物を焼成して得られたセラミックス焼結体。
【請求項４】
ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系セラミックス結晶粒の粒内、粒界及び三重点から選ばれるいずれかに、ＳｒＴｉＯ３結晶が単独で存在している、請求項３に記載のセラミックス焼結体。
【請求項５】
前記ＳｒＴｉＯ３結晶の平均粒径が０．５〜３μｍである、請求項４に記載のセラミックス焼結体。
【請求項６】
共振周波数の温度係数τｆの絶対値が３０×１０−６／℃以下であり、Ｑ×ｆ値が１０００ＧＨｚ以上である、請求項３〜５のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のセラミックス組成物を焼成して得られるセラミックス層と、該セラミックス層の表面及び／又は内部にあって、前記セラミックス組成物と同時焼成して得られる導体層とを有することを特徴とする電子部品。
【請求項８】
前記導体層が、Ａｇ、Ｃｕ、もしくはそれらの少なくとも一方を含む合金で形成されている請求項７に記載の電子部品。
【請求項９】
前記電子部品が基板である、請求項７又は８に記載の電子部品。
【公開番号】特開２０１２−２４０８９０（Ｐ２０１２−２４０８９０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３２５８（Ｐ２０１１−１１３２５８）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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