セラミック電子部品とその製造方法
【課題】本発明は、Ａｇ電極付近に大きな気孔を形成したセラミック電子部品とその製造方法を提供することにより、Ａｇ電極近傍のデラミネーションを防ぐことを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、セラミック焼結体１と、前記セラミック焼結体１の表面上にＡｇ電極２が形成されてなるＡｇ電極２接続面とを設け、前記セラミック焼結体１は、硼珪酸ガラス相と、フィラー５と、閉気孔４ａ、４ｂと、開気孔３ａ、３ｂからなり、前記閉気孔４ａ、４ｂないし前記開気孔３ａ、３ｂの孔径は、前記Ａｇ電極２接続面から前記Ａｇ電極２が接続されていない面に向かって徐徐に小さくなるように複数個形成されていることを特徴とするセラミック電子部品とし、これによって、Ａｇ電極２近傍のデラミネーションを防ぐことができる。
【解決手段】本発明は、セラミック焼結体１と、前記セラミック焼結体１の表面上にＡｇ電極２が形成されてなるＡｇ電極２接続面とを設け、前記セラミック焼結体１は、硼珪酸ガラス相と、フィラー５と、閉気孔４ａ、４ｂと、開気孔３ａ、３ｂからなり、前記閉気孔４ａ、４ｂないし前記開気孔３ａ、３ｂの孔径は、前記Ａｇ電極２接続面から前記Ａｇ電極２が接続されていない面に向かって徐徐に小さくなるように複数個形成されていることを特徴とするセラミック電子部品とし、これによって、Ａｇ電極２近傍のデラミネーションを防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック電子部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＵＳＢやＨＤＭＩなどの高速インターフェースのさらなる高速化にともない放射ノイズ対策が問題となっている。そこで、この放射ノイズの原因となるといわれているコモンモードノイズをコモンモードノイズフィルタで除去する。
【０００３】
このコモンモードノイズフィルタは２本のコイルを同じ向きに巻いたものである。通常、電流をコイルに流すと磁場が発生し、自己誘導作用によりブレーキ効果が起こる。
【０００４】
コモンモードノイズフィルタは、２本のコイルで構成されており、両者の相互作用を利用してコモンモードノイズ電流の通過を阻止する。具体的には、２本のコイルにコモンモードノイズの信号電流を流すと、両者は同じ方向に流れるため、コイルに発生する磁束は合成されて強めあう。そしてその結果、自己誘導作用による起電力により、より強いブレーキ作用が働き、コモンモードノイズ電流の通過を阻止することができる。
【０００５】
この時、２本のコイルを近づけることによりコイルに発生する磁束を合成し、強めあうことでより強いブレーキ作用を働かせ、コモンモードノイズフィルタとしての機能をより良好に発揮させたい。しかしながら、２本のコイルを近づけるとコイル間の浮遊容量が高くなってしまう為、共振現象が発生し、信号電流の通過が阻害されてしまう。そこで、２本のコイル間の距離を短くし、かつ、コイル間の浮遊容量を小さくするため誘電率を低くすることが必要である。
【０００６】
また、その他の高周波デバイスや高速伝送ライン用基板などにおいても、信号の伝播速度が速く、信号を効率良く伝送できるＬＴＣＣ材料として、誘電率が低いセラミック材料が望まれている。
【０００７】
ここで、誘電率を低くするために無機発泡剤を用いてセラミック焼結体内部に気孔を設けたセラミック電子部品とその製造方法が知られている(例えば下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１９３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１のような製造方法では、焼成収縮途中におけるＡｇ電極とセラミック素体の収縮挙動が大きく異なる為、多くの場合、Ａｇ電極とセラミック素体の界面近傍においてデラミネーション（界面剥離）が生じる。一般的には、Ａｇ電極とセラミック素体との間で収縮挙動の相違に基づく内部応力が発生し難いよう、収縮開始温度及び収縮量を極力合致させるよう、両者の収縮挙動が制御されている。しかしながら、上述のような発泡剤を用いる手法では、焼成収縮過程における発泡剤の発泡によるセラミック素体の膨張は避けられず、結果としてセラミック素体の収縮は鈍化する。しかるに、単調に収縮するＡｇ電極との収縮量の大きな乖離が生じる過程は回避し得ない。具体的には、焼成時にまずＡｇ電極が収縮し始め、次いでセラミック素体が収縮を開始する。その後、発泡剤の分解に伴うガス発生によって、セラミック素体は収縮途中で膨張に転じる。その結果、セラミック素体の焼成収縮挙動にＡｇ電極が追従し得ないこととなり、Ａｇ電極表面近傍に引っ張り応力が生じ、Ａｇ電極とセラミック素体の界面近傍においてデラミネーションが生じる。
【００１０】
本発明はＡｇ電極付近に大きな気孔を形成したセラミック電子部品とその製造方法を提供することにより、セラミック素体とＡｇ電極の平面方向の収縮挙動を強制的に合致させ、Ａｇ電極近傍のデラミネーションを防ぐことを目的とするものである。
【００１１】
つまり、Ａｇ電極付近に大きな気孔を集めることで、焼結時にその気孔の中にＡｇをくいつかせ、上述のような応力に抗してＡｇ電極がセラミック素体と強固に密着を保つことができ、結果としてデラミネーションを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そしてこの目的を達成するために、本発明は、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の表面あるいは内層に設けられたＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体のＡｇ電極設置面から離れるに従って徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするセラミック電子部品とし、これによって所期の目的を達するものである。
【００１３】
なお、本発明におけるセラミック電子部品の好ましい様態の一つによれば、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記Ａｇ電極を中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の少なくとも一部を介在させて対向配置した複数のＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記Ａｇ電極間に位置する前記セラミック焼結体において、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、Ａｇ電極設置面からＡｇ電極間を結ぶ中央部分に向かって徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、本発明におけるセラミック電子部品の好ましい様態の一つによれば、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体に、対向して設けられた２つの前記Ａｇ電極それぞれを中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記セラミック電子部品の製造方法は、硼珪酸ガラス粉末に、フィラー、無機発泡剤を添加、混錬し、前記セラミック焼結体を成形後、このセラミック焼結体をＡｇ電極と共に空気中で焼成するセラミック電子部品の製造方法であって、前記無機発泡剤の分解完了温度が、前記硼珪酸ガラス粉末の屈服点以上であることを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本発明におけるセラミック電子部品の製造方法の好ましい様態の一つによれば、前記無機発泡剤としてＣａＣＯ3とＳｒＣＯ3の少なくとも一方を添加することを特徴とするものである。
【００１８】
ここで、本発明のセラミック電子部品が特徴的な内部組織を形成するメカニズムの詳細は明らかではないが、概ね以下のようなメカニズムであると思われる。
【００１９】
ガラス粉末、フィラー粉末と、熱分解し気体を発生する無機発泡剤の微粉末からなる成形体を昇温した際、屈服点を越えてガラスが軟化し、セラミック素体が収縮する。ある程度収縮が進行してガラス融液がフィラー及び発泡剤を濡らした後に発泡剤が熱分解し気体を発生することで、発生した気体がセラミック内部に好適にトラップされる。一方、Ａｇペースト乃至Ａｇ箔により形成されたＡｇ電極は、既に軟化が始まっており、空気中の焼成であることも相まって微量のＡｇがガラス中に拡散する。このＡｇ拡散領域のセラミックはＡｇからの遠位部のセラミックに比べ粘度が低下しているため、この領域に発生している気孔は容易に結合し、成長して大きな孔径のものとなる。加えて、Ａｇ拡散領域のセラミックは周囲に比べ過焼成傾向となっているため、発泡剤からだけではなくガラス中からも微量のガスが発生するものと思われる。
【００２０】
すなわち、本発明のように、特徴的な内部組織を持つセラミック電子部品は、Ａｇ電極からのＡｇの拡散を積極的に利用することで好適に得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明は、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の表面あるいは内層に設けられたＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体のＡｇ電極設置面から離れるに従って徐徐に小さくなるように形成されているものであり、Ａｇ電極直下に大きな気孔を形成しＡｇをこの気孔内にくいつかせて収縮挙動を同一にすることができ、その結果としてＡｇ電極近傍のデラミネーションを防ぐことができるものである。
【００２２】
また、本発明は、Ａｇ電極直下に大きな気孔をつくり、Ａｇをこの気孔内にくいつかせていることから、Ａｇ電極とセラミック焼結体の密着性や結合強度を高めることができる。
【００２３】
そして、焼結時には発泡剤からだけではなくガラスからも微量なガスが排出されるため新たに気孔が形成し、より誘電率を下げることができる。
【００２４】
さらに、本発明は、ＡｇあるいはＡｇを主原料とする電極（例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄの合金）との同時焼成が可能である。セラミック焼結体と、電極とを大気中で同時焼成することで、セラミック焼結体と電極との密着性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のセラミック電子部品の要部構成を示す模式図
【図２】本発明のセラミック電子部品の要部構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２７】
まず、図１に示すように本実施の形態１のセラミック電子部品はセラミック焼結体１と、その表面上にＡｇ電極２とを備え、前記セラミック焼結体１は開気孔３ａと、開気孔３ｂと、閉気孔４ａと、閉気孔４ｂと、フィラー５とから構成されている。そして、開気孔３ａは開気孔３ｂよりも孔径が大きく、また、閉気孔４ａは閉気孔４ｂよりも孔径が大きくなっている。
【００２８】
次に、硼珪酸ガラスの組成について以下に述べる。
【００２９】
本実施の形態１では結晶化率が９０％以下の硼珪酸ガラスを使用することが望ましい。なぜなら、結晶化率が９０％を超える結晶化ガラスは、軟化点以上での粘度の低下があまり大きくなく、開気孔３ａ、開気孔３ｂ、閉気孔４ａ、閉気孔４ｂの形成が阻害されるため、本発明にかかる効果を得られないおそれがあるからである。
【００３０】
そして、上記硼珪酸ガラスのガラス組成はＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3に加え、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物より選ばれるいずれか１種類以上含有する材料からなることが望ましく、特にアルカリ土類金属酸化物、ないしアルカリ金属酸化物を含有することが望ましい。また、環境への悪影響を考慮し、ＰｂＯは実質的に含まないことが望ましい。
【００３１】
さらに、ガラス屈服点は５５０℃以上、７５０℃以下が望ましい。なぜなら、５５０℃未満の場合、焼成時の変形が著しく、また、耐薬品性が劣るためメッキ等のプロセスで問題が生じるからである。また、７５０℃を越えた場合、Ａｇ電極２と同時焼成可能な温度域での緻密化が不十分となるからである。
【００３２】
ここで、ガラス屈服点とは、ガラスの棒状サンプルを用い、ＴＭＡ測定（（株）リガク製 ＴＭＡ８３１０にて測定）を行った際の膨張から収縮に転じる温度である。
【００３３】
また、本実施の形態１において無機発泡剤はＣａＣＯ3またはＳｒＣＯ3が望ましいが、ＣａＣＯ3とＳｒＣＯ3を混合して用いてもかまわないし、６００℃から１０００℃で分解するものであれば、各種炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩などが使用可能であり、例えば、ＢａＣＯ3、Ａｌ2（ＳＯ4）3、Ｃｅ2（ＳＯ4）3などがあげられる。そして、上記発泡剤の分解完了温度は６００℃から１０００℃、より好ましくは７００℃から１０００℃のものが好適に使用できる。分解完了温度がこの範囲内であれば、昇温過程で発生したガスが前記セラミック焼結体１に好適にトラップされる。
【００３４】
ここで、分解完了温度とは、発泡剤として用いる原料粉末のＴＧ−ＤＴＡ測定（（株）リガク製 ＴＧ８１２０にて測定）を行い、そのＴＧチャートにおいて減量の完了する温度である。
【００３５】
なお、無機発泡剤の添加量は３ｗｔ％以下が好ましい。３ｗｔ％以上になると、大多数の開気孔３ａ、開気孔３ｂ、閉気孔４ａ、閉気孔４ｂの気孔が気孔同士の繋がった、いわゆる連通気孔となるため、吸水率が高くなってしまうからである。
【００３６】
さらに、本実施の形態１においてＡｇ電極２の形成方法は特に限定されるものではなく、通常用いられるスクリーン印刷などの印刷法を用いてＡｇペーストにより形成しても良いし、転写法を用いてＡｇ箔により形成しても良い。なお、印刷法でＡｇ電極２を形成する場合、用いるＡｇペーストは５μｍ以下の粒径のＡｇ粉末からなることが好ましい。５μｍより大きな粒径のＡｇ粉末からなるペーストを用いた場合、Ａｇ電極２付近により大きな孔径の開気孔３ａや閉気孔４ａが複数個形成されなくなることがあるからである。
【００３７】
また、本実施の形態において、Ａｇ電極２を形成する導体にＡｇを用いたが、Ａｇを主原料とする、例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ等の合金と同時焼成することも可能である。
【００３８】
そして、焼成は空気中にて行うが、より好ましくは炉内に空気をフローする形で行う。不活性雰囲気下や還元雰囲気下で行うと、Ａｇ電極２直下に大きな孔径の開気孔３ａや閉気孔４ａができず、Ａｇ電極２とセラミック焼結体１の密着性が低くなるため、電極近傍に欠陥が生じることとなる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４０】
まず、図２に示すように本実施の形態２の低誘電率セラミック電子部品は、セラミック焼結体２１と、その表裏面上にそれぞれＡｇ電極２２ａ、Ａｇ電極２２ｂとを備え、前記セラミック焼結体２１は開気孔２３ａと、開気孔２３ｂと、閉気孔２４ａと、閉気孔２４ｂと、フィラー２５とから構成されている。そして、開気孔２３ａは開気孔２３ｂよりも孔径が大きく、また、閉気孔２４ａは閉気孔２４ｂよりも孔径が大きくなっている。
【００４１】
なお、図２の組成は実施の形態１で述べた図１のものと同様なので詳細な説明を省略する。
【００４２】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００４３】
（１）図１に示したセラミック電子部品の作製
本実施例のセラミック焼結体１は、ＡｇあるいはＡｇを主原料とするＡｇ電極２（例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ等の合金）との一体同時焼成を可能とした低誘電率である低温焼結セラミックである。
【００４４】
まず、屈服点６００℃の硼珪酸ガラス（ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＣａＯ−Ｋ2Ｏ系ガラス）と、石英（ＳｉＯ2）フィラーと、無機発泡剤（ＣａＣＯ3またはＳｒＣＯ3）を（表１）に示す所定の比率で秤量し、その混合物を主成分とするセラミックグリーンシートを、混合物のスラリーを用いてドクターブレード法により成形した。
【００４５】
次に、このセラミックグリーンシートを複数枚積層し、セラミックグリーンシート積層体を作製した。そして、このセラミックグリーンシート積層体表面に、Ａｇペーストを用いて、ライン幅１５０μｍのミアンダパターンを印刷したものを所定の温度で３０ｍｉｎ保持することで、図１記載のセラミック焼結体サンプルを得た。
【００４６】
（２）誘電率測定
得られた図１記載のセラミック焼結体サンプルのＡｇ電極２形成側を研磨してＡｇ電極２を除去した上で、鏡面研磨した。そして、鏡面研磨後のセラミック焼結体１の乾燥重量を測定後、水中で脱泡処理し、水中重量及び含水重量を測定した。それら重量値を用いてアルキメデス法による比重を算出すると共に、吸水率を算出した。併せて、閉気孔率及び開気孔率も算出した。なお、閉気孔率とは閉気孔体積を全体積で除したもの、開気孔率とは開気孔体積を全体積で除したものである。
【００４７】
また、鏡面研磨後のセラミック焼結体１の鏡面研磨面をプローブに真空吸着させ、近接場法にて６ＧＨｚにおける誘電率を測定した。
【００４８】
なお、本実施例で作製したセラミック焼結体１は例えばフェライト、さらには特性の異なる一種のセラミック材料との一体同時焼成も可能である。
【００４９】
（３）デラミネーション発生率
上記セラミック焼結体サンプルを、Ａｇ電極２に垂直に研磨し、鏡面研磨面のＡｇ電極２近傍をＳＥＭ観察し、デラミネーション発生率の評価結果を比重、吸水率、開気孔率、閉気孔率と以下の（表１）に併記した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
上記（表１）より、試料番号２〜４のように発泡剤を添加し、Ａｇ電極２付近に大きな開気孔３ａや閉気孔４ｂを形成したセラミック電子部品のＡｇ電極２近傍のデラミネーションの発生率は、それぞれ試料番号２が２０分のゼロ、試料番号３が２０分のゼロ、試料番号４が２０分の２と、低くなっていることがわかる。そして、その中でも試料番号２と３はデラミネーションの発生率がゼロと特に優れた結果となっている。
【００５２】
一方、試料番号６〜８は、Ｎ2気流中において焼成させたため、Ａｇ電極２からセラミック焼結体１へＡｇの拡散は極めて少ない。よって、Ａｇ電極付近に大きな気孔を形成することは不可能であり、デラミネーションの発生率はそれぞれ、試料番号６が２０分の１９、試料番号７が２０分の１５、試料番号８が２０分の２０と、結果としてデラミネーション発生率が高くなっている。
【００５３】
以上より、Ａｇ電極２付近に大きな開気孔３ａや閉気孔４ａを形成したセラミック電子部品のＡｇ電極近傍のデラミネーションの発生率は低くなっているといえる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、Ａｇ電極付近に大きな気孔が形成されたセラミック電子部品とその製造方法に関するものであり、これによりＡｇ電極近傍のデラミネーションを防止したセラミック電子部品とその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ セラミック焼結体
２ Ａｇ電極
３ａ 開気孔
３ｂ 開気孔
４ａ 閉気孔
４ｂ 閉気孔
５ フィラー
２１ セラミック焼結体
２２ａ Ａｇ電極
２２ｂ Ａｇ電極
２３ａ 開気孔
２３ｂ 開気孔
２４ａ 閉気孔
２４ｂ 閉気孔
２５ フィラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック電子部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＵＳＢやＨＤＭＩなどの高速インターフェースのさらなる高速化にともない放射ノイズ対策が問題となっている。そこで、この放射ノイズの原因となるといわれているコモンモードノイズをコモンモードノイズフィルタで除去する。
【０００３】
このコモンモードノイズフィルタは２本のコイルを同じ向きに巻いたものである。通常、電流をコイルに流すと磁場が発生し、自己誘導作用によりブレーキ効果が起こる。
【０００４】
コモンモードノイズフィルタは、２本のコイルで構成されており、両者の相互作用を利用してコモンモードノイズ電流の通過を阻止する。具体的には、２本のコイルにコモンモードノイズの信号電流を流すと、両者は同じ方向に流れるため、コイルに発生する磁束は合成されて強めあう。そしてその結果、自己誘導作用による起電力により、より強いブレーキ作用が働き、コモンモードノイズ電流の通過を阻止することができる。
【０００５】
この時、２本のコイルを近づけることによりコイルに発生する磁束を合成し、強めあうことでより強いブレーキ作用を働かせ、コモンモードノイズフィルタとしての機能をより良好に発揮させたい。しかしながら、２本のコイルを近づけるとコイル間の浮遊容量が高くなってしまう為、共振現象が発生し、信号電流の通過が阻害されてしまう。そこで、２本のコイル間の距離を短くし、かつ、コイル間の浮遊容量を小さくするため誘電率を低くすることが必要である。
【０００６】
また、その他の高周波デバイスや高速伝送ライン用基板などにおいても、信号の伝播速度が速く、信号を効率良く伝送できるＬＴＣＣ材料として、誘電率が低いセラミック材料が望まれている。
【０００７】
ここで、誘電率を低くするために無機発泡剤を用いてセラミック焼結体内部に気孔を設けたセラミック電子部品とその製造方法が知られている(例えば下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１９３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１のような製造方法では、焼成収縮途中におけるＡｇ電極とセラミック素体の収縮挙動が大きく異なる為、多くの場合、Ａｇ電極とセラミック素体の界面近傍においてデラミネーション（界面剥離）が生じる。一般的には、Ａｇ電極とセラミック素体との間で収縮挙動の相違に基づく内部応力が発生し難いよう、収縮開始温度及び収縮量を極力合致させるよう、両者の収縮挙動が制御されている。しかしながら、上述のような発泡剤を用いる手法では、焼成収縮過程における発泡剤の発泡によるセラミック素体の膨張は避けられず、結果としてセラミック素体の収縮は鈍化する。しかるに、単調に収縮するＡｇ電極との収縮量の大きな乖離が生じる過程は回避し得ない。具体的には、焼成時にまずＡｇ電極が収縮し始め、次いでセラミック素体が収縮を開始する。その後、発泡剤の分解に伴うガス発生によって、セラミック素体は収縮途中で膨張に転じる。その結果、セラミック素体の焼成収縮挙動にＡｇ電極が追従し得ないこととなり、Ａｇ電極表面近傍に引っ張り応力が生じ、Ａｇ電極とセラミック素体の界面近傍においてデラミネーションが生じる。
【００１０】
本発明はＡｇ電極付近に大きな気孔を形成したセラミック電子部品とその製造方法を提供することにより、セラミック素体とＡｇ電極の平面方向の収縮挙動を強制的に合致させ、Ａｇ電極近傍のデラミネーションを防ぐことを目的とするものである。
【００１１】
つまり、Ａｇ電極付近に大きな気孔を集めることで、焼結時にその気孔の中にＡｇをくいつかせ、上述のような応力に抗してＡｇ電極がセラミック素体と強固に密着を保つことができ、結果としてデラミネーションを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そしてこの目的を達成するために、本発明は、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の表面あるいは内層に設けられたＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体のＡｇ電極設置面から離れるに従って徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするセラミック電子部品とし、これによって所期の目的を達するものである。
【００１３】
なお、本発明におけるセラミック電子部品の好ましい様態の一つによれば、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記Ａｇ電極を中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の少なくとも一部を介在させて対向配置した複数のＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記Ａｇ電極間に位置する前記セラミック焼結体において、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、Ａｇ電極設置面からＡｇ電極間を結ぶ中央部分に向かって徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、本発明におけるセラミック電子部品の好ましい様態の一つによれば、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体に、対向して設けられた２つの前記Ａｇ電極それぞれを中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記セラミック電子部品の製造方法は、硼珪酸ガラス粉末に、フィラー、無機発泡剤を添加、混錬し、前記セラミック焼結体を成形後、このセラミック焼結体をＡｇ電極と共に空気中で焼成するセラミック電子部品の製造方法であって、前記無機発泡剤の分解完了温度が、前記硼珪酸ガラス粉末の屈服点以上であることを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本発明におけるセラミック電子部品の製造方法の好ましい様態の一つによれば、前記無機発泡剤としてＣａＣＯ3とＳｒＣＯ3の少なくとも一方を添加することを特徴とするものである。
【００１８】
ここで、本発明のセラミック電子部品が特徴的な内部組織を形成するメカニズムの詳細は明らかではないが、概ね以下のようなメカニズムであると思われる。
【００１９】
ガラス粉末、フィラー粉末と、熱分解し気体を発生する無機発泡剤の微粉末からなる成形体を昇温した際、屈服点を越えてガラスが軟化し、セラミック素体が収縮する。ある程度収縮が進行してガラス融液がフィラー及び発泡剤を濡らした後に発泡剤が熱分解し気体を発生することで、発生した気体がセラミック内部に好適にトラップされる。一方、Ａｇペースト乃至Ａｇ箔により形成されたＡｇ電極は、既に軟化が始まっており、空気中の焼成であることも相まって微量のＡｇがガラス中に拡散する。このＡｇ拡散領域のセラミックはＡｇからの遠位部のセラミックに比べ粘度が低下しているため、この領域に発生している気孔は容易に結合し、成長して大きな孔径のものとなる。加えて、Ａｇ拡散領域のセラミックは周囲に比べ過焼成傾向となっているため、発泡剤からだけではなくガラス中からも微量のガスが発生するものと思われる。
【００２０】
すなわち、本発明のように、特徴的な内部組織を持つセラミック電子部品は、Ａｇ電極からのＡｇの拡散を積極的に利用することで好適に得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明は、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の表面あるいは内層に設けられたＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体のＡｇ電極設置面から離れるに従って徐徐に小さくなるように形成されているものであり、Ａｇ電極直下に大きな気孔を形成しＡｇをこの気孔内にくいつかせて収縮挙動を同一にすることができ、その結果としてＡｇ電極近傍のデラミネーションを防ぐことができるものである。
【００２２】
また、本発明は、Ａｇ電極直下に大きな気孔をつくり、Ａｇをこの気孔内にくいつかせていることから、Ａｇ電極とセラミック焼結体の密着性や結合強度を高めることができる。
【００２３】
そして、焼結時には発泡剤からだけではなくガラスからも微量なガスが排出されるため新たに気孔が形成し、より誘電率を下げることができる。
【００２４】
さらに、本発明は、ＡｇあるいはＡｇを主原料とする電極（例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄの合金）との同時焼成が可能である。セラミック焼結体と、電極とを大気中で同時焼成することで、セラミック焼結体と電極との密着性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のセラミック電子部品の要部構成を示す模式図
【図２】本発明のセラミック電子部品の要部構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２７】
まず、図１に示すように本実施の形態１のセラミック電子部品はセラミック焼結体１と、その表面上にＡｇ電極２とを備え、前記セラミック焼結体１は開気孔３ａと、開気孔３ｂと、閉気孔４ａと、閉気孔４ｂと、フィラー５とから構成されている。そして、開気孔３ａは開気孔３ｂよりも孔径が大きく、また、閉気孔４ａは閉気孔４ｂよりも孔径が大きくなっている。
【００２８】
次に、硼珪酸ガラスの組成について以下に述べる。
【００２９】
本実施の形態１では結晶化率が９０％以下の硼珪酸ガラスを使用することが望ましい。なぜなら、結晶化率が９０％を超える結晶化ガラスは、軟化点以上での粘度の低下があまり大きくなく、開気孔３ａ、開気孔３ｂ、閉気孔４ａ、閉気孔４ｂの形成が阻害されるため、本発明にかかる効果を得られないおそれがあるからである。
【００３０】
そして、上記硼珪酸ガラスのガラス組成はＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3に加え、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物より選ばれるいずれか１種類以上含有する材料からなることが望ましく、特にアルカリ土類金属酸化物、ないしアルカリ金属酸化物を含有することが望ましい。また、環境への悪影響を考慮し、ＰｂＯは実質的に含まないことが望ましい。
【００３１】
さらに、ガラス屈服点は５５０℃以上、７５０℃以下が望ましい。なぜなら、５５０℃未満の場合、焼成時の変形が著しく、また、耐薬品性が劣るためメッキ等のプロセスで問題が生じるからである。また、７５０℃を越えた場合、Ａｇ電極２と同時焼成可能な温度域での緻密化が不十分となるからである。
【００３２】
ここで、ガラス屈服点とは、ガラスの棒状サンプルを用い、ＴＭＡ測定（（株）リガク製 ＴＭＡ８３１０にて測定）を行った際の膨張から収縮に転じる温度である。
【００３３】
また、本実施の形態１において無機発泡剤はＣａＣＯ3またはＳｒＣＯ3が望ましいが、ＣａＣＯ3とＳｒＣＯ3を混合して用いてもかまわないし、６００℃から１０００℃で分解するものであれば、各種炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩などが使用可能であり、例えば、ＢａＣＯ3、Ａｌ2（ＳＯ4）3、Ｃｅ2（ＳＯ4）3などがあげられる。そして、上記発泡剤の分解完了温度は６００℃から１０００℃、より好ましくは７００℃から１０００℃のものが好適に使用できる。分解完了温度がこの範囲内であれば、昇温過程で発生したガスが前記セラミック焼結体１に好適にトラップされる。
【００３４】
ここで、分解完了温度とは、発泡剤として用いる原料粉末のＴＧ−ＤＴＡ測定（（株）リガク製 ＴＧ８１２０にて測定）を行い、そのＴＧチャートにおいて減量の完了する温度である。
【００３５】
なお、無機発泡剤の添加量は３ｗｔ％以下が好ましい。３ｗｔ％以上になると、大多数の開気孔３ａ、開気孔３ｂ、閉気孔４ａ、閉気孔４ｂの気孔が気孔同士の繋がった、いわゆる連通気孔となるため、吸水率が高くなってしまうからである。
【００３６】
さらに、本実施の形態１においてＡｇ電極２の形成方法は特に限定されるものではなく、通常用いられるスクリーン印刷などの印刷法を用いてＡｇペーストにより形成しても良いし、転写法を用いてＡｇ箔により形成しても良い。なお、印刷法でＡｇ電極２を形成する場合、用いるＡｇペーストは５μｍ以下の粒径のＡｇ粉末からなることが好ましい。５μｍより大きな粒径のＡｇ粉末からなるペーストを用いた場合、Ａｇ電極２付近により大きな孔径の開気孔３ａや閉気孔４ａが複数個形成されなくなることがあるからである。
【００３７】
また、本実施の形態において、Ａｇ電極２を形成する導体にＡｇを用いたが、Ａｇを主原料とする、例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ等の合金と同時焼成することも可能である。
【００３８】
そして、焼成は空気中にて行うが、より好ましくは炉内に空気をフローする形で行う。不活性雰囲気下や還元雰囲気下で行うと、Ａｇ電極２直下に大きな孔径の開気孔３ａや閉気孔４ａができず、Ａｇ電極２とセラミック焼結体１の密着性が低くなるため、電極近傍に欠陥が生じることとなる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４０】
まず、図２に示すように本実施の形態２の低誘電率セラミック電子部品は、セラミック焼結体２１と、その表裏面上にそれぞれＡｇ電極２２ａ、Ａｇ電極２２ｂとを備え、前記セラミック焼結体２１は開気孔２３ａと、開気孔２３ｂと、閉気孔２４ａと、閉気孔２４ｂと、フィラー２５とから構成されている。そして、開気孔２３ａは開気孔２３ｂよりも孔径が大きく、また、閉気孔２４ａは閉気孔２４ｂよりも孔径が大きくなっている。
【００４１】
なお、図２の組成は実施の形態１で述べた図１のものと同様なので詳細な説明を省略する。
【００４２】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００４３】
（１）図１に示したセラミック電子部品の作製
本実施例のセラミック焼結体１は、ＡｇあるいはＡｇを主原料とするＡｇ電極２（例えば、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ等の合金）との一体同時焼成を可能とした低誘電率である低温焼結セラミックである。
【００４４】
まず、屈服点６００℃の硼珪酸ガラス（ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＣａＯ−Ｋ2Ｏ系ガラス）と、石英（ＳｉＯ2）フィラーと、無機発泡剤（ＣａＣＯ3またはＳｒＣＯ3）を（表１）に示す所定の比率で秤量し、その混合物を主成分とするセラミックグリーンシートを、混合物のスラリーを用いてドクターブレード法により成形した。
【００４５】
次に、このセラミックグリーンシートを複数枚積層し、セラミックグリーンシート積層体を作製した。そして、このセラミックグリーンシート積層体表面に、Ａｇペーストを用いて、ライン幅１５０μｍのミアンダパターンを印刷したものを所定の温度で３０ｍｉｎ保持することで、図１記載のセラミック焼結体サンプルを得た。
【００４６】
（２）誘電率測定
得られた図１記載のセラミック焼結体サンプルのＡｇ電極２形成側を研磨してＡｇ電極２を除去した上で、鏡面研磨した。そして、鏡面研磨後のセラミック焼結体１の乾燥重量を測定後、水中で脱泡処理し、水中重量及び含水重量を測定した。それら重量値を用いてアルキメデス法による比重を算出すると共に、吸水率を算出した。併せて、閉気孔率及び開気孔率も算出した。なお、閉気孔率とは閉気孔体積を全体積で除したもの、開気孔率とは開気孔体積を全体積で除したものである。
【００４７】
また、鏡面研磨後のセラミック焼結体１の鏡面研磨面をプローブに真空吸着させ、近接場法にて６ＧＨｚにおける誘電率を測定した。
【００４８】
なお、本実施例で作製したセラミック焼結体１は例えばフェライト、さらには特性の異なる一種のセラミック材料との一体同時焼成も可能である。
【００４９】
（３）デラミネーション発生率
上記セラミック焼結体サンプルを、Ａｇ電極２に垂直に研磨し、鏡面研磨面のＡｇ電極２近傍をＳＥＭ観察し、デラミネーション発生率の評価結果を比重、吸水率、開気孔率、閉気孔率と以下の（表１）に併記した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
上記（表１）より、試料番号２〜４のように発泡剤を添加し、Ａｇ電極２付近に大きな開気孔３ａや閉気孔４ｂを形成したセラミック電子部品のＡｇ電極２近傍のデラミネーションの発生率は、それぞれ試料番号２が２０分のゼロ、試料番号３が２０分のゼロ、試料番号４が２０分の２と、低くなっていることがわかる。そして、その中でも試料番号２と３はデラミネーションの発生率がゼロと特に優れた結果となっている。
【００５２】
一方、試料番号６〜８は、Ｎ2気流中において焼成させたため、Ａｇ電極２からセラミック焼結体１へＡｇの拡散は極めて少ない。よって、Ａｇ電極付近に大きな気孔を形成することは不可能であり、デラミネーションの発生率はそれぞれ、試料番号６が２０分の１９、試料番号７が２０分の１５、試料番号８が２０分の２０と、結果としてデラミネーション発生率が高くなっている。
【００５３】
以上より、Ａｇ電極２付近に大きな開気孔３ａや閉気孔４ａを形成したセラミック電子部品のＡｇ電極近傍のデラミネーションの発生率は低くなっているといえる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、Ａｇ電極付近に大きな気孔が形成されたセラミック電子部品とその製造方法に関するものであり、これによりＡｇ電極近傍のデラミネーションを防止したセラミック電子部品とその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ セラミック焼結体
２ Ａｇ電極
３ａ 開気孔
３ｂ 開気孔
４ａ 閉気孔
４ｂ 閉気孔
５ フィラー
２１ セラミック焼結体
２２ａ Ａｇ電極
２２ｂ Ａｇ電極
２３ａ 開気孔
２３ｂ 開気孔
２４ａ 閉気孔
２４ｂ 閉気孔
２５ フィラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の表面あるいは内層に設けられたＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記低誘電率セラミック焼結体のＡｇ電極設置面から離れるに従って徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項２】
前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記Ａｇ電極を中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とする請求項１に記載のセラミック電子部品。
【請求項３】
セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の少なくとも一部を介在させて対向配置した複数のＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記Ａｇ電極間に位置する前記セラミック焼結体において、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、Ａｇ電極設置面からＡｇ電極間を結ぶ中央部分に向かって徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項４】
前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体に、対向して設けられた２つの前記Ａｇ電極それぞれを中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とする請求項３に記載のセラミック電子部品。
【請求項５】
硼珪酸ガラス粉末に、フィラー、無機発泡剤を添加、混錬し、前記セラミック焼結体を成形後、このセラミック焼結体をＡｇ電極と共に空気中で焼成するセラミック電子部品の製造方法であって、前記無機発泡剤の分解完了温度が、前記硼珪酸ガラス粉末の屈服点以上であることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
前記無機発泡剤としてＣａＣＯ3とＳｒＣＯ3の少なくとも一方を添加することを特徴とする請求項５に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１】
セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の表面あるいは内層に設けられたＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記低誘電率セラミック焼結体のＡｇ電極設置面から離れるに従って徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項２】
前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記Ａｇ電極を中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とする請求項１に記載のセラミック電子部品。
【請求項３】
セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の少なくとも一部を介在させて対向配置した複数のＡｇ電極とを備え、前記セラミック焼結体は、硼珪酸ガラス相内に、複数のフィラーと、複数の閉気孔と、複数の開気孔とを設けた構成とし、前記Ａｇ電極間に位置する前記セラミック焼結体において、前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、Ａｇ電極設置面からＡｇ電極間を結ぶ中央部分に向かって徐徐に小さくなるように形成されていることを特徴とするセラミック電子部品。
【請求項４】
前記閉気孔ないし前記開気孔の孔径は、前記セラミック焼結体に、対向して設けられた２つの前記Ａｇ電極それぞれを中心に、略同心円状に前記Ａｇ電極設置面から離れるほど小さくなることを特徴とする請求項３に記載のセラミック電子部品。
【請求項５】
硼珪酸ガラス粉末に、フィラー、無機発泡剤を添加、混錬し、前記セラミック焼結体を成形後、このセラミック焼結体をＡｇ電極と共に空気中で焼成するセラミック電子部品の製造方法であって、前記無機発泡剤の分解完了温度が、前記硼珪酸ガラス粉末の屈服点以上であることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
前記無機発泡剤としてＣａＣＯ3とＳｒＣＯ3の少なくとも一方を添加することを特徴とする請求項５に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１８４２５９（Ｐ２０１１−１８４２５９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２６８１（Ｐ２０１０−５２６８１）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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