磁性体と誘電体との複合焼結体およびＬＣ複合電子部品
【課題】 本発明は、１０００℃以下でも焼成可能であるとともに、１００ＭＨｚにおける比透磁率および比誘電率を高くできる磁性体と誘電体との複合焼結体およびそれを用いたＬＣ複合電子部品を提供することを目的とする。
【解決手段】 Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれている磁性体と誘電体との複合焼結体を用いる。
【解決手段】 Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれている磁性体と誘電体との複合焼結体を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の高周波ノイズ対策用ＥＭＩフィルタ等に用いられる、磁性体の性質と誘電体の性質とを合わせ持つ磁性体と誘電体との複合焼結体およびＬＣ複合電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の高周波ノイズ対策用としては、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）フィルタが多く用いられている。近年では、携帯電話、無線ＬＡＮ等の移動体通信機器の高周波化に伴い、ＥＭＩフィルタにも数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波数帯域でも使用可能なフィルタ特性が求められている。
【０００３】
一般的に、このような電子機器のノイズ対策用として使用されているＥＭＩフィルタは、コンデンサとインダクタとを個々に組み合わせて構成されているものが多い。しかし、近年では電子機器の小型化に伴い、磁性体により形成されるインダクタ層と、誘電体により形成されるコンデンサ層とを積層して両者を一体化した複合積層体の中に、銀電極などでコイルを形成したものが提案されてきている。しかし、このようなフィルタの場合、その積層構造の制約により、大きな面積が必要になり、電子機器の小型化への要求を十分に満足できなかった。
【０００４】
この問題点を解決するために、磁性体と誘電体とが混合焼成された複合焼結体の内部に、銀あるいは銀−パラジウム電極などでコイルを形成したノイズフィルタが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
このような複合焼結体に用いられる磁性体材料としては、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ帯領域で比透磁率が高いＭｎ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系等のスピネル型フェライトが多く用いられてきた。しかし、このスピネル型フェライトは、磁気異方性が低いために数百ＭＨｚの周波数で自然共鳴を起こしてしまい、透磁率の周波数限界（スネークの限界）を超えることができず、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯領域では十分な透磁率が得られないため、高い周波数帯域でのフィルタ材料には適用することができなかった。
【０００６】
そこで、最近では、スピネル型フェライトの周波数限界を超えた高い周波数領域まで比透磁率を維持する六方晶フェライトが、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯領域での磁性体材料として提案されている。
【０００７】
この六方晶フェライトは、ｃ軸に対して垂直な面内に磁化容易軸を持ち、フェロックスプレーナ型フェライトとも呼ばれる磁性体材料である。フェロックスプレーナ型の代表的なフェライトとしては、Ｃｏ置換系Ｚ型六方晶Ｂａフェライト（３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２Ｏ３）、Ｃｏ置換系Ｙ型六方晶Ｂａフェライト（２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）、Ｃｏ置換系Ｗ型六方晶Ｂａフェライト（ＢａＯ・２ＣｏＯ・８Ｆｅ２Ｏ３）等が知られている。
【０００８】
これらのフェロックスプレーナ型フェライトの中でも、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト単相の合成温度（約１０５０℃）は、Ｚ型六方晶Ｂａフェライト単相（１３００℃）およびＷ型六方晶Ｂａフェライト単相（１２００℃）それぞれの合成温度に比べて低く、また、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトは、比透磁率の周波数限界が３ＧＨｚ以上と高くなっているため、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯領域での磁性体材料として有望視されている。
【０００９】
例えば、Ｙ型またはＭ型六方晶フェライトを主相とする磁性体材料からなる高周波用磁性体材料が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。この高周波用磁性体材料は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯域で使用でき、１０００℃以下の温度で焼成可能で、焼結体密度が９０％以上のものである。１０００℃以下の温度で焼成できる材料であれば、同時焼成する内部電極として、銀を用いることができ、パラジウムを含む電極に対して、低抵抗であることによる特性向上と低コスト化が見込める。
【００１０】
一方、複合焼結体に用いられる誘電体材料としては、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３やガラス等の常誘電体、ＢａＴｉＯ３等の強誘電体が挙げられ、例えば、誘電体材料として比誘電率が高いＢａＴｉＯ３を用い、高い比透磁率および比誘電率を両立した材料が提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。
【００１１】
この特許文献３には、磁性体材料としてＮｉ―Ｚｎ系フェライトまたはＮｉ−Ｚｎ―Ｃｕ系フェライトから選択された１種を用い、誘電体材料として少なくともＢａＴｉＯ３、ＴｉＯ２、または、リラクサー系材料から選択される１種を用い、ガラス材料としてＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とＲＯまたはＲＯ２（ただし、ＲはＣａ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｉの群から選択された少なくとも１種）の３種の組成比が合計で１００重量％とされることが記載されている。
【特許文献１】特開平２−２４９２９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６７３９号公報
【特許文献３】特開２００３−２２６５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献３に記載された複合焼結体では、磁性体材料としてＮｉ―Ｚｎ系フェライトまたはＮｉ−Ｚｎ―Ｃｕ系フェライト、すなわち、スピネル型フェライトを用いているため、数百ＭＨｚ以上の高周波での比透磁率が低くなるという課題があった。
【００１３】
これに対して、Ｎｉ―Ｚｎ系フェライトまたはＮｉ−Ｚｎ―Ｃｕ系フェライトの替わりに、磁性体材料として六方晶Ｂａフェライトを用いることが考えられる。その場合、焼成時に六方晶Ｂａフェライトとガラスとが反応し、１００ＭＨｚにおける比透磁率が低くなってしまうという課題があった。
【００１４】
したがって、本発明は、１０００℃以下でも焼成可能な磁性体材料と誘電体材料との複合焼結体であって、１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くできる磁性体と誘電体との複合焼結体およびそれを用いたＬＣ複合電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の磁性体と誘電体との複合焼結体は、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記複合焼結体に含まれるＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下であることが好ましい。
【００１７】
また、前記複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上であるとともに、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上であることが好ましい。
【００１８】
また、前記複合焼結体は、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明のＬＣ複合電子部品は、上述の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることにより、１０００℃以下の低温で焼成が可能であるとともに、１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くできる。
【００２１】
また、前記複合焼結体に含まれるＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下である場合、１００ＭＨｚにおける比透磁率をより高くできる。
【００２２】
また、前記複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上であるとともに、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上である場合、例えば、ＬＣ複合電子部品の絶縁材料に用いることにより、ＬＣ複合電子部品を小型化することができる。
【００２３】
また、前記複合焼結体は、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下である場合、１００ＭＨｚにおける誘電損失を小さくできる。
【００２４】
また、上述の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されているＬＣ複合電子部品によれば、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波帯域でも使用可能なＬＣフィルタ特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の誘電体と磁性体との複合焼結体（以下、単に複合焼結体と呼ぶことがある）は、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であり、複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれているものである。
【００２６】
なお、結晶の割合は、Ｘ線回折の結果をリートベルト解析したものである。リートベルト解析については後述する。
【００２７】
このような複合焼結体では、ＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることにより、１０００℃以下の焼成温度でも焼成可能となり、複合焼結体の吸水率を０．１％以下と低くできる。また、焼成による磁性体材料および誘電体材料の分解や副生成物の生成が少なくでき、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くできる。すなわち、ＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７質量％未満では、複合焼結体の吸水率が大きくなってしまい、ＬＣ複合電子部品の絶縁材料などに用いる際に、絶縁信頼性が低くなるおそれがある。ＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で１２．０質量％より多いと、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率または１００ＭＨｚにおける比誘電率が低くなってしまう。より好ましい含有量は、Ｂｉ２Ｏ３換算のＢｉ量で９．４〜１０．７質量％である。
【００２８】
本発明の複合焼結体は、例えば、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末、ＳｒＴｉＯ３粉末およびＢｉ２Ｏ３粉末を混合し、焼成したものであり、上述のようにＢｉ２Ｏ３が含まれていることにより、焼成の過程でＢｉ２Ｏ３が融解し、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末およびＳｒＴｉＯ３粉末の焼結を促進するので、１０００℃以下の低温でも焼成可能になる。そして、その過程でＭ型六方晶Ｂａフェライト、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶が生成される。
【００２９】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライトが主結晶であるとは、焼成後の複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶Ｂａフェライトの割合が５０質量％以上であることを指し、１００ＭＨｚにおける比透磁率の高いＹ型六方晶Ｂａフェライトの割合が多いことにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率が高くなる。複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率を高くするためには、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの割合は、５５質量％以上であることが好ましい。
【００３０】
複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率を４．７以上とすることができる。ただし、Ｙ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が７２．８質量％より多くなると、誘電体材料の割合が少ないため、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比誘電率が低くなってしまう。
【００３１】
複合焼結体の結晶中のＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比誘電率を４０以上とすることができる。ただし、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が３１．６質量％より多くなると、磁性体材料の割合が少ないため、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率が低くなってしまう。
【００３２】
また、複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が、１０．５質量％以下であることにより、１００ＭＨｚにおける誘電損失の大きいＢａＴｉＯ３結晶が少ないため、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける誘電損失を１００×１０−４以下にすることができる。
【００３３】
なお、六方晶フェライトとは、六方晶系結晶構造を有しているとともに磁化容易軸を持っているもののことである。具体的には、六方晶フェライトは結晶方向により異なる異方性磁界を持つために回転磁化共鳴周波数（ｆｒ）が高くなるとともに、ｃ軸に垂直な結晶面（ｃ面）内のａ軸が磁界の方向に容易に磁化され、かつ外部磁界の方向の変化に容易に追従して磁化の向きが変化する。このため、高い周波数領域（数百Ｍ〜数ＧＨｚ）においても、比透磁率が高い状態を維持することが可能である。一方、スピネル型フェライトなどは、数ＭＨｚ程度では、数百といった高い比透磁率が得られるが、前記のような磁化容易軸を持たないため、１ＧＨｚ程度で比透磁率が急激に低下してしまう。
【００３４】
六方晶フェライトには、Ｍ型、Ｗ型、Ｙ型およびＺ型などがあるが、Ｙ型六方晶フェライトは数百Ｍ〜数ＧＨｚにおける比透磁率が高くできるために磁性体材料として好ましい。また、Ｂａを含む六方晶Ｂａフェライトは、酸化鉄や炭酸バリウム等の原料から仮焼合成する際の温度を低くすることができるので好ましい。
【００３５】
リートベルト解析とは、Ｘ線回折の結果から評価対象の試料中に含まれている結晶の種類およびその量を解析するものである。リートベルト法は、J.Am.Ceram.Soc.,81[11]2978-82(1998)に記載されている方法を用いる。具体的には、解析対象の試料をディフラクトメーター法で測定した２θ＝１０°以上８０°以下の範囲のＸ線回折パターンに対して、RIETAN-2000プログラムを使用することにより、評価対象の試料中に含まれている結晶の種類、および結晶の合計量に対するそれぞれの結晶の量（質量％）を評価した。
【００３６】
複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であり、複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれている誘電体と磁性体との複合焼結体は、例えば、あらかじめ仮焼などによりそれぞれ合成しておいた磁性体材料および誘電体材料と、Ｂｉ２Ｏ３とを混合した後、焼成することで作製することができる。
【００３７】
そして、本発明の誘電体と磁性体との複合焼結体を作製するには、磁性体材料としてＹ型六方晶Ｂａフェライトを、誘電体材料としてＳｒＴｉＯ３を用いるのが好ましい。
【００３８】
上述のように、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトは数百ＭＨｚ以上の高周波でも高い比透磁率を維持することができる。それに加えて、低温焼成化のためにＢｉ２Ｏ３と焼成した際に生じる主な副生成物がＭ型六方晶Ｂａフェライトであるため、この副生成物も数百ＭＨｚ以上の高周波における比透磁率を高くすることに寄与できる。
【００３９】
複合焼結体の原料となる磁性体材料のＹ型六方晶Ｂａフェライトの典型的な組成比はＢａ２Ｍ２Ｆｅ１２Ｏ２２（ただし、ＭはＣｏ、ＣｕおよびＺｎから選ばれる１種以上の元素）であるが、磁性体材料としては、主な結晶としてＹ型六方晶Ｂａフェライトが生じる範囲でこの組成からずれたものでもよい。例えば、Ｂａ２．０５Ｚｎ１．４Ｃｕ０．５Ｃｏ０．０５Ｆｅ１２Ｏ２２は１００ＭＨｚにおける比透磁率が高く、かつ合成温度を低くすることができるため、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの好ましい組成である。複合焼結体の原料作製時の仮焼合成などで生じるＹ型六方晶Ｂａフェライト以外の結晶としては、数百ＭＨｚ以上の高周波でも比透磁率を高く維持できるＭ型六方晶Ｂａフェライトが好ましい。
【００４０】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末を作製するには、原料の主成分として、それぞれ酸化物換算でＦｅ２Ｏ３を５７〜６３モル％、ＭＯを１８〜２２モル％（ただし、ＭはＣｏ、ＣｕおよびＺｎから選ばれる１種以上の金属元素）、ＢａＯを残部となるように調合する。この際、各原料はこれに限定されず、焼成により酸化物を生成する炭酸塩、硝酸塩等の金属塩を用いても良い。なお、Ｍは単独の元素でも、２種以上の元素が混在した形態であってもよい。Ｍとして２種以上を混合して用いる場合には、混合した総計モル％を１８〜２２モル％とすればよい。
【００４１】
このような配合比率で混合した粉末を、大気中で９００〜１０５０℃の温度範囲で、１〜１０時間仮焼した後、粉砕することによってＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末を得ることができる。
【００４２】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライトは、８５０℃付近からＢａＦｅ１２Ｏ１９結晶およびＢａＦｅ２Ｏ４結晶の分解が始まり、生成されてくる。この分解、生成を十分に行なうためには、９００〜１０５０℃の温度範囲で、１〜５時間仮焼することが好ましい。そうすることにより、仮焼合成時にＹ型六方晶Ｂａフェライトを８０質量％以上生成することが可能となる。なお、仮焼温度が１０２５℃以下であれば、合成と同時に進行する粉と粉との焼結が抑制されるため、粉砕が容易となって細かい粉砕粉を得やすく、誘電体材料などと組み合わせて焼成する際の焼結性を向上させることができる。
【００４３】
粉砕に際しては振動ミル、回転ミル、バレルミル等を用いて、磁性体材料を鋼鉄ボール、セラミックボール等のメディアと、水またはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メタノール等の有機溶剤を用いて湿式で行なうことができる。
【００４４】
その際、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの素原料となる粉末は、平均粒子径が０．１〜５μｍ、より好ましくは０．１〜１μｍであることが仮焼時の焼結性を高める点で望ましい。なお、「平均粒子径」とは、粉体の集団の全体積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが５０％となる点の粒径ｄ５０を意味する。粉体の粒度分布は、例えばレーザ回折・散乱法によるマイクロトラック粒度分布測定装置Ｘ−１００（日機装株式会社製）を用いて測定できる。
【００４５】
かくして得られるＹ型六方晶Ｂａフェライトは、単独で焼結させれば、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚにおける比透磁率が６〜１７、数百ＭＨｚ〜２ＧＨｚにおける比透磁率が２〜１０と、高周波数帯域まで比透磁率が高い磁性体材料となる。
【００４６】
誘電体材料としては、１００ＭＨｚにおける比誘電率が比較的高く、１００ＭＨｚにおける誘電損失の小さいＳｒＴｉＯ３を用いるのが好ましい。ＳｒＴｉＯ３はＢａＴｉＯ３より、１００ＭＨｚにおける誘電損失が小さいために好ましい。また、ＳｒＴｉＯ３は、ＣａＴｉＯ３およびＭｇＴｉＯ３より、１００ＭＨｚにおける比誘電率が大きいために好ましい。
【００４７】
そして、誘電体材料としてはＳｒＴｉＯ３を主成分とするものが好ましく、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３およびＭｇＴｉＯ３が混合したものであってもよい。混合は、それぞれの粉末を混ぜたものでも、所望の組成比の素原料を仮焼などで合成して固溶体にしたものでもよい。誘電体材料中のＳｒＴｉＯ３の比率は、９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上であり、特に９９質量％以上（残部は不純物）が好ましい。
【００４８】
ＳｒＴｉＯ３粉末とＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末とＢｉ２Ｏ３粉末とを混合して焼成すると、副生成物としてＢａＴｉＯ３結晶が生じる。また、条件によっては少量のＢａＴｉ５Ｏ１１結晶が生じる。副生成物として生じたＢａＴｉＯ３結晶は、誘電体材料としてＢａＴｉＯ３粉末を単独で用いて複合焼結体を作製した場合と比較して、１００ＭＨｚにおける誘電損失が小さく、１００ＭＨｚにおける比誘電率も低い。しかし、それでもＳｒＴｉＯ３結晶よりも１００ＭＨｚにおける誘電損失が大きいため、誘電損失を低くするためには、ＢａＴｉＯ３結晶の量は、複合焼結体の結晶中の１０．５質量％以下であることが好ましい。
【００４９】
ＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒子径は、誘電体と磁性体との複合焼結体の透磁率、誘電率を高くするために、０．１〜３．０μｍ、さらには１．２〜２．２μｍであることが好ましい。
【００５０】
ＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒子径が細かすぎると、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末間の至るところにＳｒＴｉＯ３粉末が分散配置され、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの焼結を阻害し、所望の透磁率を得られないことになる。また、高い比透磁率を得るためには誘電体材料の量をそれほど多くできず、後述するように焼結性を向上させるためには添加するＢｉ２Ｏ３粉末の量もそれほど多くできないことから、焼結時にＳｒＴｉＯ３粉末を大幅に粒成長させることはあまり期待できない。そのような状態でも比誘電率を高くするため、ＳｒＴｉＯ３粉末は、ある程度平均粒子径が大きい方が好ましい。すなわち、原料の混合時のＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒子径は１．２〜２．２μｍが好ましい。
【００５１】
Ｂｉ２Ｏ３は、比較的低温で融解する酸化物であり、上述した磁性体材料および誘電体材料の焼結を助ける。複合焼結体と同時焼成する導体として、パラジウムなどをほぼ含有しない銀を主体とする導体を用いる場合には、１０００℃以下でも焼結することが必要であり、そのためには、調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量は５．７５質量％以上であることが好ましい。４．５質量％以下では、複合焼結体の吸水率が１％以上と焼結不足となる。
【００５２】
調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量が増えると焼結性は向上するが、磁性体材料および誘電体材料の一部が分解するか、もしくは原料同士が反応して副生成物を生じる。調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量が１２質量％程度までであれば、上述のように、磁性体材料であるＹ型六方晶Ｂａフェライトからは主にＭ型六方晶Ｂａフェライトが生じ、誘電体材料であるＳｒＴｉＯ３は、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの一部と反応し、主にＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶を生じる。これらの副生成物により、わずかに比透磁率あるいは比誘電率が低下するものの、１００ＭＨｚにおける高い比透磁率および比誘電率を維持できる。調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量が１３．７５質量％以上では、磁性体材料および誘電体材料の分解が進むため、１００ＭＨｚにおける比透磁率あるいは比誘電率が低くなるとともに、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶以外の副生成物の量も増えていく。調合時のＢｉ２Ｏ３量が１４．５質量％以上では、１００ＭＨｚにおける比透磁率および比誘電率が低くなるだけでなく、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶以外の副生成物が多くなり、１００ＭＨｚにおける誘電損失が増大する。
【００５３】
Ｂｉ２Ｏ３粉末の平均粒子径は、焼結性を向上させるために、０．１〜５．０μｍ、さらには０．３〜１．０μｍであることが好ましい。Ｂｉ２Ｏ３粉末の平均粒子径を０．１μｍ以上にすることにより、粉末の凝集が起こりにくくなり、Ｂｉ２Ｏ３粉末の分散が不均一となって、焼結状態にムラが生じることが抑制できる。Ｂｉ２Ｏ３粉末の平均粒子径が５．０μｍ以下であることにより、Ｂｉ２Ｏ３粉末の融解が遅くなって反応が進まなくなることが抑制できる。
【００５４】
調合時の磁性体材料であるＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末の量としては、７５．５〜７８．０質量％であることが好ましい。７５．５質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率を高くすることができる。７８．０質量％以下であることにより、原料組成に、焼結助剤のＢｉ２Ｏ３粉末および誘電体材料を十分に含めることができる。
【００５５】
調合時の誘電体材料であるＳｒＴｉＯ３粉末の量としては、１２．５〜１８．７５質量％であることが好ましい。１２．５質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くすることができる。１８．７５質量％以下であることにより、原料組成に、焼結助剤のＢｉ２Ｏ３粉末および磁性体材料を十分に含めることができる。
【００５６】
原料組成中にはＡｌを実質的に含まないことが好ましい。Ａｌは、磁性体材料や誘電体材料を作る際の仮焼合成後の粉砕などに、アルミナのメディアを用いることなどで、不純物として混じることがある。また、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの原料となる鉄の中に微量含まれていることもある。Ａｌが含まれると、複合焼結体の焼成時にＡｌを含む複合酸化物結晶（例えば、ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶など）が生成され、その際にＹ型六方晶ＢａフェライトまたはＳｒＴｉＯ３が分解されることがある。Ａｌ量を少なくすることにより、この分解を抑制できるので、１００ＭＨｚにおける比透磁率あるいは１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くすることができる。そのため、原料組成中あるいは複合焼結体中のＡｌの量はＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下、特に０．０３質量％以下であることが好ましい。また、Ａｌ量を少なくすることにより、ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶などの誘電損失の大きい結晶の生成を抑制できるので、誘電損失を低くすることができる。
【００５７】
また、複合焼結体をＸ線回折で測定した際に、複合焼結体に含まれているＡｌを含む結晶のピーク強度が、複合焼結体に含まれている結晶のうち最も高いピーク強度を有する結晶のピーク強度に対して１００分の１以下であるようにするのが好ましい。ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶以外のＡｌを含む結晶としては、不純物などとして含まれることがあるＳｉと反応して生じるＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８結晶が挙げられる。
【００５８】
所定の比率で混合した磁性体材料、誘電体材料およびＢｉ２Ｏ３粉末は、所望の形状に成形した後に９００〜１０００℃で焼成することにより、１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率の高い磁性体と誘電体との複合焼結体を得ることができる。
【００５９】
次に、本実施形態の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路を形成したＬＣ複合電子部品について説明する。
【００６０】
そのＬＣ複合電子部品の例であるＥＭＩフィルタ部品を、図１をもとに説明する。複数の絶縁層１が積層され、この絶縁層１の表面に配線層２が形成されている。また、絶縁層１によって隔てられた配線層２同士を電気的に接続するビアホール導体３が絶縁層１を貫通して形成されている。
【００６１】
さらに、これらの配線層２およびビアホール導体３により複数の絶縁層１からなる絶縁基体の内部には、回路的にインダクタ部４およびコンデンサ部５が形成され、フィルタ回路をなしている。
【００６２】
このインダクタ部４は、配線層２およびビアホール導体３により多層のコイル状に形成されているが、通常、回路のインダクタンスを増加させるためには、このコイルの巻き数を増加させる必要がある。しかし、本実施形態の複合磁性材料のような透磁率の高い磁性材料を用いた場合、コイルの巻き数を増やさずとも必要なインダクタンスを得ることが可能となる。これより、配線層２の積層数を減らすことができるため、電子部品の小型、低背化が可能になる。
【００６３】
そして、このＬＣ複合電子部品において、絶縁層１は、実施形態の誘電体と磁性体との複合焼結体により形成されている。
【００６４】
また、配線層２およびビアホール導体３を形成する低抵抗金属は、金、銀、銅のいずれかを含む金属であることが望ましい。配線層２として金、銀、銅のいずれかの低抵抗金属を主成分として含有する場合には、配線層２を低抵抗化でき、特に高周波信号の信号損失、遅延を小さくできる。内部の配線層２およびビアホール導体３を、純度の高い金、銀、銅にする場合は、ＬＣ複合電子部品の焼成温度は１０００℃以下とする。
【００６５】
また、このようなＬＣ複合電子部品を製造するには、７５．５〜７８．０質量％のＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末、１２．５〜１８．７５質量％のＳｒＴｉＯ３粉末および５．７５〜１２．０質量％のＢｉ２Ｏ３粉末を混合した原料に対して、適当な有機バインダ、分散剤、溶媒を添加、混合してスラリーを調製し、これを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法、あるいは圧延法、プレス成形法により、シート状に成形する。
【００６６】
そして、このシート状成形体に所望によりスルーホールを形成した後、スルーホール内に、低抵抗金属を含有する導体ペーストを充填する。
【００６７】
そして、シート状成形体表面には、金属ペーストを用いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の印刷手法を用いて配線層の厚みが５〜３０μｍとなるように、配線パターンを印刷塗布するか、または金属箔を貼りつけ、パターン状に加工したものを貼りつける。
【００６８】
そして、複数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、電子部品の大きさに合わせて切断した後、酸化性雰囲気中、または低酸化性雰囲気中、２００〜５００℃で脱バインダ処理した後、酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気で９００〜１０００℃の温度で焼成することにより、本実施形態の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されたＬＣ複合電子部品を作製することができる。
【００６９】
なお、焼成雰囲気については、用いる低抵抗金属の種類に応じて適宜決定され、例えば、銅等の酸化性雰囲気中での焼成によって酸化する金属を用いる場合には非酸化性雰囲気中で焼成を行なう必要があるが、金、銀に関しては酸化雰囲気中での焼成を行なうことも可能である。
【００７０】
上述したような工程を経ることによって、前述したように高い透磁率、および誘電率を有するとともに、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波数帯域でもノイズの減衰特性が高い、ＬＣフィルタを再現性よく得ることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７２】
まず、Ｆｅ２Ｏ３粉末、ＣｏＯ粉末、ＣｕＯ粉末、ＺｎＯ粉末およびＢａＣＯ３粉末を出発原料とし、組成比がＢａ２．０５Ｚｎ１．４Ｃｕ０．５Ｃｏ０．０５Ｆｅ１２Ｏ２２となるように調合をした。調合した粉末に、有機溶媒としてＩＰＡ、メディアとして鋼鉄ボールを加えて湿式混合し、乾燥した後、大気中、９５０℃で仮焼し、さらに湿式で７２時間粉砕し、平均粒子径１μｍのＹ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とする磁性体材料（１００ＭＨｚにおける比誘電率：２５、１００ＭＨｚにおける比透磁率：１５）を得た。
【００７３】
次に、誘電体材料として、市販の３種類のＳｒＴｉＯ３粉末（平均粒子径０．９μｍ、１００ＭＨｚにおける比誘電率：１８０、１００ＭＨｚにおける比透磁率：１．０）を準備した。３種類のＳｒＴｉＯ３粉末Ａ、ＢおよびＣは、仮焼後の粉砕に使用したメディアが異なり、Ａはアルミナボール、Ｂは添加物等がＡとは異なるアルミナボール、Ｃはジルコニアボールであった。ＳｒＴｉＯ３粉末中のＡｌ２Ｏ３量は、Ａ＞Ｂ＞Ｃであった。
【００７４】
市販の平均粒子径３．０μｍのＢｉ２Ｏ３粉末と上述の磁性体材料および誘電体材料を表１に示す混合比となるように、有機溶媒にＩＰＡ、メディアに鋼鉄ボールを用いて湿式混合し、乾燥した後、比透磁率、比誘電率、誘電損失、嵩密度および吸水率を評価できるようにプレス成形し、大気中、９３０℃で２時間焼成し、誘電体と磁性体との複合焼結体を得た。
【００７５】
かくして得られた誘電体と磁性体との複合焼結体について、比透磁率、比誘電率、誘電損失、嵩密度および吸水率を評価した。比透磁率、比誘電率、誘電損失については、１００ＭＨｚでの値を測定し評価した。
【００７６】
比透磁率は、同軸管を用いたＳパラメータ法により測定し、比誘電率はインピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード社製 ＨＰ４２９１Ａ）を用いた平行平板法により測定することができる。なお、ＬＣ複合電子部品において、絶縁層の比誘電率、比誘電率および誘電損失を直接測定できない場合は、ＬＣ複合電子部品のフィルタ特性などの電気特性と、絶縁層や電極などの寸法を測定して、電磁界シミュレーションを行なった結果を比較して比誘電率、比誘電率および誘電損失を求めることができる。
【００７７】
また、Ｘ線回折を行ない、その結果をリートベルト解析し、複合焼結体に含まれている結晶の種類と含まれている結晶全体に対するそれらの割合を求めた。解析結果から、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の割合を表１に示した。これらの合計が１００質量％になっていない試料は、これら以外の結晶が観測されたものである。
【００７８】
さらに、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析を行ない、複合焼結体に含まれているＢｉおよびＡｌの量を測定し、Ｂｉ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の量に換算し表１に示した。
【００７９】
【表１】
【００８０】
複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、複合焼結体中のＢｉのＢｉ２Ｏ３換算量が５．７〜１２．０質量％である本発明の範囲内の試料Ｎｏ．３〜７、１２、１３、１７および１８の複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上と、比透磁率および比誘電率が高いものとなった。
【００８１】
特に、複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下である試料Ｎｏ．４〜７、１２、１３、１７および１８の複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける誘電損失が１００×１０−４以下と低いものとなった。
【００８２】
また、試料Ｎｏ．１２、１７、１８を比較すると、Ａｌ２Ｏ３量が少なくなるにしたがって１００ＭＨｚにおける比透磁率は高くなった。
【００８３】
これに対して、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、２および９〜１１の複合焼結体では複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２質量％未満と少ないため、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．４以下となった。
【００８４】
また、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、８および１４〜１６の複合焼結体では複合焼結体の結晶中のＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２質量％未満と少ないため、１００ＭＨｚにおける比誘電率が３８以下となった。
【００８５】
また、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．８および１４の複合焼結体では複合焼結体中のＢｉ２Ｏ３量が５．７質量％未満であり、１００ＭＨｚにおける比誘電率が３８以下となった。また、焼結不足で吸水率が０．１％より大きくなった。
【００８６】
また、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１および２の複合焼結体では複合焼結体中のＢｉ２Ｏ３量が１２．０質量％より多く、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．４以下となった。
【００８７】
また、得られた本実施形態のＬＣ複合電子部品でＬＣ複合ＥＭＩフィルタチップ部品の周波数特性をネットワークアナライザーにより測定した結果、従来の誘電体を用いた場合と同等のコイルターン数で、減衰極の低周波化が実現しており、従来品の誘電体を用いたローパスフィルタと同等のサイズで、より低周波からの減衰特性を得ることが可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明のＬＣ複合電子部品の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・絶縁層（磁性体と誘電体との複合焼結体）
２・・・配線層
３・・・ビアホール導体
４・・・インダクタ部
５・・・コンデンサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の高周波ノイズ対策用ＥＭＩフィルタ等に用いられる、磁性体の性質と誘電体の性質とを合わせ持つ磁性体と誘電体との複合焼結体およびＬＣ複合電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の高周波ノイズ対策用としては、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）フィルタが多く用いられている。近年では、携帯電話、無線ＬＡＮ等の移動体通信機器の高周波化に伴い、ＥＭＩフィルタにも数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波数帯域でも使用可能なフィルタ特性が求められている。
【０００３】
一般的に、このような電子機器のノイズ対策用として使用されているＥＭＩフィルタは、コンデンサとインダクタとを個々に組み合わせて構成されているものが多い。しかし、近年では電子機器の小型化に伴い、磁性体により形成されるインダクタ層と、誘電体により形成されるコンデンサ層とを積層して両者を一体化した複合積層体の中に、銀電極などでコイルを形成したものが提案されてきている。しかし、このようなフィルタの場合、その積層構造の制約により、大きな面積が必要になり、電子機器の小型化への要求を十分に満足できなかった。
【０００４】
この問題点を解決するために、磁性体と誘電体とが混合焼成された複合焼結体の内部に、銀あるいは銀−パラジウム電極などでコイルを形成したノイズフィルタが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
このような複合焼結体に用いられる磁性体材料としては、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ帯領域で比透磁率が高いＭｎ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系等のスピネル型フェライトが多く用いられてきた。しかし、このスピネル型フェライトは、磁気異方性が低いために数百ＭＨｚの周波数で自然共鳴を起こしてしまい、透磁率の周波数限界（スネークの限界）を超えることができず、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯領域では十分な透磁率が得られないため、高い周波数帯域でのフィルタ材料には適用することができなかった。
【０００６】
そこで、最近では、スピネル型フェライトの周波数限界を超えた高い周波数領域まで比透磁率を維持する六方晶フェライトが、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯領域での磁性体材料として提案されている。
【０００７】
この六方晶フェライトは、ｃ軸に対して垂直な面内に磁化容易軸を持ち、フェロックスプレーナ型フェライトとも呼ばれる磁性体材料である。フェロックスプレーナ型の代表的なフェライトとしては、Ｃｏ置換系Ｚ型六方晶Ｂａフェライト（３ＢａＯ・２ＣｏＯ・１２Ｆｅ２Ｏ３）、Ｃｏ置換系Ｙ型六方晶Ｂａフェライト（２ＢａＯ・２ＣｏＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）、Ｃｏ置換系Ｗ型六方晶Ｂａフェライト（ＢａＯ・２ＣｏＯ・８Ｆｅ２Ｏ３）等が知られている。
【０００８】
これらのフェロックスプレーナ型フェライトの中でも、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト単相の合成温度（約１０５０℃）は、Ｚ型六方晶Ｂａフェライト単相（１３００℃）およびＷ型六方晶Ｂａフェライト単相（１２００℃）それぞれの合成温度に比べて低く、また、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトは、比透磁率の周波数限界が３ＧＨｚ以上と高くなっているため、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯領域での磁性体材料として有望視されている。
【０００９】
例えば、Ｙ型またはＭ型六方晶フェライトを主相とする磁性体材料からなる高周波用磁性体材料が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。この高周波用磁性体材料は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯域で使用でき、１０００℃以下の温度で焼成可能で、焼結体密度が９０％以上のものである。１０００℃以下の温度で焼成できる材料であれば、同時焼成する内部電極として、銀を用いることができ、パラジウムを含む電極に対して、低抵抗であることによる特性向上と低コスト化が見込める。
【００１０】
一方、複合焼結体に用いられる誘電体材料としては、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３やガラス等の常誘電体、ＢａＴｉＯ３等の強誘電体が挙げられ、例えば、誘電体材料として比誘電率が高いＢａＴｉＯ３を用い、高い比透磁率および比誘電率を両立した材料が提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。
【００１１】
この特許文献３には、磁性体材料としてＮｉ―Ｚｎ系フェライトまたはＮｉ−Ｚｎ―Ｃｕ系フェライトから選択された１種を用い、誘電体材料として少なくともＢａＴｉＯ３、ＴｉＯ２、または、リラクサー系材料から選択される１種を用い、ガラス材料としてＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とＲＯまたはＲＯ２（ただし、ＲはＣａ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｉの群から選択された少なくとも１種）の３種の組成比が合計で１００重量％とされることが記載されている。
【特許文献１】特開平２−２４９２９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６７３９号公報
【特許文献３】特開２００３−２２６５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献３に記載された複合焼結体では、磁性体材料としてＮｉ―Ｚｎ系フェライトまたはＮｉ−Ｚｎ―Ｃｕ系フェライト、すなわち、スピネル型フェライトを用いているため、数百ＭＨｚ以上の高周波での比透磁率が低くなるという課題があった。
【００１３】
これに対して、Ｎｉ―Ｚｎ系フェライトまたはＮｉ−Ｚｎ―Ｃｕ系フェライトの替わりに、磁性体材料として六方晶Ｂａフェライトを用いることが考えられる。その場合、焼成時に六方晶Ｂａフェライトとガラスとが反応し、１００ＭＨｚにおける比透磁率が低くなってしまうという課題があった。
【００１４】
したがって、本発明は、１０００℃以下でも焼成可能な磁性体材料と誘電体材料との複合焼結体であって、１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くできる磁性体と誘電体との複合焼結体およびそれを用いたＬＣ複合電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の磁性体と誘電体との複合焼結体は、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記複合焼結体に含まれるＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下であることが好ましい。
【００１７】
また、前記複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上であるとともに、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上であることが好ましい。
【００１８】
また、前記複合焼結体は、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明のＬＣ複合電子部品は、上述の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることにより、１０００℃以下の低温で焼成が可能であるとともに、１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くできる。
【００２１】
また、前記複合焼結体に含まれるＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下である場合、１００ＭＨｚにおける比透磁率をより高くできる。
【００２２】
また、前記複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上であるとともに、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上である場合、例えば、ＬＣ複合電子部品の絶縁材料に用いることにより、ＬＣ複合電子部品を小型化することができる。
【００２３】
また、前記複合焼結体は、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下である場合、１００ＭＨｚにおける誘電損失を小さくできる。
【００２４】
また、上述の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されているＬＣ複合電子部品によれば、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波帯域でも使用可能なＬＣフィルタ特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の誘電体と磁性体との複合焼結体（以下、単に複合焼結体と呼ぶことがある）は、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であり、複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれているものである。
【００２６】
なお、結晶の割合は、Ｘ線回折の結果をリートベルト解析したものである。リートベルト解析については後述する。
【００２７】
このような複合焼結体では、ＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることにより、１０００℃以下の焼成温度でも焼成可能となり、複合焼結体の吸水率を０．１％以下と低くできる。また、焼成による磁性体材料および誘電体材料の分解や副生成物の生成が少なくでき、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くできる。すなわち、ＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７質量％未満では、複合焼結体の吸水率が大きくなってしまい、ＬＣ複合電子部品の絶縁材料などに用いる際に、絶縁信頼性が低くなるおそれがある。ＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で１２．０質量％より多いと、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率または１００ＭＨｚにおける比誘電率が低くなってしまう。より好ましい含有量は、Ｂｉ２Ｏ３換算のＢｉ量で９．４〜１０．７質量％である。
【００２８】
本発明の複合焼結体は、例えば、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末、ＳｒＴｉＯ３粉末およびＢｉ２Ｏ３粉末を混合し、焼成したものであり、上述のようにＢｉ２Ｏ３が含まれていることにより、焼成の過程でＢｉ２Ｏ３が融解し、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末およびＳｒＴｉＯ３粉末の焼結を促進するので、１０００℃以下の低温でも焼成可能になる。そして、その過程でＭ型六方晶Ｂａフェライト、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶が生成される。
【００２９】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライトが主結晶であるとは、焼成後の複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶Ｂａフェライトの割合が５０質量％以上であることを指し、１００ＭＨｚにおける比透磁率の高いＹ型六方晶Ｂａフェライトの割合が多いことにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率が高くなる。複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率を高くするためには、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの割合は、５５質量％以上であることが好ましい。
【００３０】
複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率を４．７以上とすることができる。ただし、Ｙ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が７２．８質量％より多くなると、誘電体材料の割合が少ないため、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比誘電率が低くなってしまう。
【００３１】
複合焼結体の結晶中のＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比誘電率を４０以上とすることができる。ただし、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が３１．６質量％より多くなると、磁性体材料の割合が少ないため、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率が低くなってしまう。
【００３２】
また、複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が、１０．５質量％以下であることにより、１００ＭＨｚにおける誘電損失の大きいＢａＴｉＯ３結晶が少ないため、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける誘電損失を１００×１０−４以下にすることができる。
【００３３】
なお、六方晶フェライトとは、六方晶系結晶構造を有しているとともに磁化容易軸を持っているもののことである。具体的には、六方晶フェライトは結晶方向により異なる異方性磁界を持つために回転磁化共鳴周波数（ｆｒ）が高くなるとともに、ｃ軸に垂直な結晶面（ｃ面）内のａ軸が磁界の方向に容易に磁化され、かつ外部磁界の方向の変化に容易に追従して磁化の向きが変化する。このため、高い周波数領域（数百Ｍ〜数ＧＨｚ）においても、比透磁率が高い状態を維持することが可能である。一方、スピネル型フェライトなどは、数ＭＨｚ程度では、数百といった高い比透磁率が得られるが、前記のような磁化容易軸を持たないため、１ＧＨｚ程度で比透磁率が急激に低下してしまう。
【００３４】
六方晶フェライトには、Ｍ型、Ｗ型、Ｙ型およびＺ型などがあるが、Ｙ型六方晶フェライトは数百Ｍ〜数ＧＨｚにおける比透磁率が高くできるために磁性体材料として好ましい。また、Ｂａを含む六方晶Ｂａフェライトは、酸化鉄や炭酸バリウム等の原料から仮焼合成する際の温度を低くすることができるので好ましい。
【００３５】
リートベルト解析とは、Ｘ線回折の結果から評価対象の試料中に含まれている結晶の種類およびその量を解析するものである。リートベルト法は、J.Am.Ceram.Soc.,81[11]2978-82(1998)に記載されている方法を用いる。具体的には、解析対象の試料をディフラクトメーター法で測定した２θ＝１０°以上８０°以下の範囲のＸ線回折パターンに対して、RIETAN-2000プログラムを使用することにより、評価対象の試料中に含まれている結晶の種類、および結晶の合計量に対するそれぞれの結晶の量（質量％）を評価した。
【００３６】
複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であり、複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれている誘電体と磁性体との複合焼結体は、例えば、あらかじめ仮焼などによりそれぞれ合成しておいた磁性体材料および誘電体材料と、Ｂｉ２Ｏ３とを混合した後、焼成することで作製することができる。
【００３７】
そして、本発明の誘電体と磁性体との複合焼結体を作製するには、磁性体材料としてＹ型六方晶Ｂａフェライトを、誘電体材料としてＳｒＴｉＯ３を用いるのが好ましい。
【００３８】
上述のように、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトは数百ＭＨｚ以上の高周波でも高い比透磁率を維持することができる。それに加えて、低温焼成化のためにＢｉ２Ｏ３と焼成した際に生じる主な副生成物がＭ型六方晶Ｂａフェライトであるため、この副生成物も数百ＭＨｚ以上の高周波における比透磁率を高くすることに寄与できる。
【００３９】
複合焼結体の原料となる磁性体材料のＹ型六方晶Ｂａフェライトの典型的な組成比はＢａ２Ｍ２Ｆｅ１２Ｏ２２（ただし、ＭはＣｏ、ＣｕおよびＺｎから選ばれる１種以上の元素）であるが、磁性体材料としては、主な結晶としてＹ型六方晶Ｂａフェライトが生じる範囲でこの組成からずれたものでもよい。例えば、Ｂａ２．０５Ｚｎ１．４Ｃｕ０．５Ｃｏ０．０５Ｆｅ１２Ｏ２２は１００ＭＨｚにおける比透磁率が高く、かつ合成温度を低くすることができるため、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの好ましい組成である。複合焼結体の原料作製時の仮焼合成などで生じるＹ型六方晶Ｂａフェライト以外の結晶としては、数百ＭＨｚ以上の高周波でも比透磁率を高く維持できるＭ型六方晶Ｂａフェライトが好ましい。
【００４０】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末を作製するには、原料の主成分として、それぞれ酸化物換算でＦｅ２Ｏ３を５７〜６３モル％、ＭＯを１８〜２２モル％（ただし、ＭはＣｏ、ＣｕおよびＺｎから選ばれる１種以上の金属元素）、ＢａＯを残部となるように調合する。この際、各原料はこれに限定されず、焼成により酸化物を生成する炭酸塩、硝酸塩等の金属塩を用いても良い。なお、Ｍは単独の元素でも、２種以上の元素が混在した形態であってもよい。Ｍとして２種以上を混合して用いる場合には、混合した総計モル％を１８〜２２モル％とすればよい。
【００４１】
このような配合比率で混合した粉末を、大気中で９００〜１０５０℃の温度範囲で、１〜１０時間仮焼した後、粉砕することによってＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末を得ることができる。
【００４２】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライトは、８５０℃付近からＢａＦｅ１２Ｏ１９結晶およびＢａＦｅ２Ｏ４結晶の分解が始まり、生成されてくる。この分解、生成を十分に行なうためには、９００〜１０５０℃の温度範囲で、１〜５時間仮焼することが好ましい。そうすることにより、仮焼合成時にＹ型六方晶Ｂａフェライトを８０質量％以上生成することが可能となる。なお、仮焼温度が１０２５℃以下であれば、合成と同時に進行する粉と粉との焼結が抑制されるため、粉砕が容易となって細かい粉砕粉を得やすく、誘電体材料などと組み合わせて焼成する際の焼結性を向上させることができる。
【００４３】
粉砕に際しては振動ミル、回転ミル、バレルミル等を用いて、磁性体材料を鋼鉄ボール、セラミックボール等のメディアと、水またはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メタノール等の有機溶剤を用いて湿式で行なうことができる。
【００４４】
その際、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの素原料となる粉末は、平均粒子径が０．１〜５μｍ、より好ましくは０．１〜１μｍであることが仮焼時の焼結性を高める点で望ましい。なお、「平均粒子径」とは、粉体の集団の全体積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが５０％となる点の粒径ｄ５０を意味する。粉体の粒度分布は、例えばレーザ回折・散乱法によるマイクロトラック粒度分布測定装置Ｘ−１００（日機装株式会社製）を用いて測定できる。
【００４５】
かくして得られるＹ型六方晶Ｂａフェライトは、単独で焼結させれば、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚにおける比透磁率が６〜１７、数百ＭＨｚ〜２ＧＨｚにおける比透磁率が２〜１０と、高周波数帯域まで比透磁率が高い磁性体材料となる。
【００４６】
誘電体材料としては、１００ＭＨｚにおける比誘電率が比較的高く、１００ＭＨｚにおける誘電損失の小さいＳｒＴｉＯ３を用いるのが好ましい。ＳｒＴｉＯ３はＢａＴｉＯ３より、１００ＭＨｚにおける誘電損失が小さいために好ましい。また、ＳｒＴｉＯ３は、ＣａＴｉＯ３およびＭｇＴｉＯ３より、１００ＭＨｚにおける比誘電率が大きいために好ましい。
【００４７】
そして、誘電体材料としてはＳｒＴｉＯ３を主成分とするものが好ましく、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３およびＭｇＴｉＯ３が混合したものであってもよい。混合は、それぞれの粉末を混ぜたものでも、所望の組成比の素原料を仮焼などで合成して固溶体にしたものでもよい。誘電体材料中のＳｒＴｉＯ３の比率は、９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上であり、特に９９質量％以上（残部は不純物）が好ましい。
【００４８】
ＳｒＴｉＯ３粉末とＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末とＢｉ２Ｏ３粉末とを混合して焼成すると、副生成物としてＢａＴｉＯ３結晶が生じる。また、条件によっては少量のＢａＴｉ５Ｏ１１結晶が生じる。副生成物として生じたＢａＴｉＯ３結晶は、誘電体材料としてＢａＴｉＯ３粉末を単独で用いて複合焼結体を作製した場合と比較して、１００ＭＨｚにおける誘電損失が小さく、１００ＭＨｚにおける比誘電率も低い。しかし、それでもＳｒＴｉＯ３結晶よりも１００ＭＨｚにおける誘電損失が大きいため、誘電損失を低くするためには、ＢａＴｉＯ３結晶の量は、複合焼結体の結晶中の１０．５質量％以下であることが好ましい。
【００４９】
ＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒子径は、誘電体と磁性体との複合焼結体の透磁率、誘電率を高くするために、０．１〜３．０μｍ、さらには１．２〜２．２μｍであることが好ましい。
【００５０】
ＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒子径が細かすぎると、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト粉末間の至るところにＳｒＴｉＯ３粉末が分散配置され、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの焼結を阻害し、所望の透磁率を得られないことになる。また、高い比透磁率を得るためには誘電体材料の量をそれほど多くできず、後述するように焼結性を向上させるためには添加するＢｉ２Ｏ３粉末の量もそれほど多くできないことから、焼結時にＳｒＴｉＯ３粉末を大幅に粒成長させることはあまり期待できない。そのような状態でも比誘電率を高くするため、ＳｒＴｉＯ３粉末は、ある程度平均粒子径が大きい方が好ましい。すなわち、原料の混合時のＳｒＴｉＯ３粉末の平均粒子径は１．２〜２．２μｍが好ましい。
【００５１】
Ｂｉ２Ｏ３は、比較的低温で融解する酸化物であり、上述した磁性体材料および誘電体材料の焼結を助ける。複合焼結体と同時焼成する導体として、パラジウムなどをほぼ含有しない銀を主体とする導体を用いる場合には、１０００℃以下でも焼結することが必要であり、そのためには、調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量は５．７５質量％以上であることが好ましい。４．５質量％以下では、複合焼結体の吸水率が１％以上と焼結不足となる。
【００５２】
調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量が増えると焼結性は向上するが、磁性体材料および誘電体材料の一部が分解するか、もしくは原料同士が反応して副生成物を生じる。調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量が１２質量％程度までであれば、上述のように、磁性体材料であるＹ型六方晶Ｂａフェライトからは主にＭ型六方晶Ｂａフェライトが生じ、誘電体材料であるＳｒＴｉＯ３は、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの一部と反応し、主にＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶を生じる。これらの副生成物により、わずかに比透磁率あるいは比誘電率が低下するものの、１００ＭＨｚにおける高い比透磁率および比誘電率を維持できる。調合時のＢｉ２Ｏ３粉末の量が１３．７５質量％以上では、磁性体材料および誘電体材料の分解が進むため、１００ＭＨｚにおける比透磁率あるいは比誘電率が低くなるとともに、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶以外の副生成物の量も増えていく。調合時のＢｉ２Ｏ３量が１４．５質量％以上では、１００ＭＨｚにおける比透磁率および比誘電率が低くなるだけでなく、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶以外の副生成物が多くなり、１００ＭＨｚにおける誘電損失が増大する。
【００５３】
Ｂｉ２Ｏ３粉末の平均粒子径は、焼結性を向上させるために、０．１〜５．０μｍ、さらには０．３〜１．０μｍであることが好ましい。Ｂｉ２Ｏ３粉末の平均粒子径を０．１μｍ以上にすることにより、粉末の凝集が起こりにくくなり、Ｂｉ２Ｏ３粉末の分散が不均一となって、焼結状態にムラが生じることが抑制できる。Ｂｉ２Ｏ３粉末の平均粒子径が５．０μｍ以下であることにより、Ｂｉ２Ｏ３粉末の融解が遅くなって反応が進まなくなることが抑制できる。
【００５４】
調合時の磁性体材料であるＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末の量としては、７５．５〜７８．０質量％であることが好ましい。７５．５質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比透磁率を高くすることができる。７８．０質量％以下であることにより、原料組成に、焼結助剤のＢｉ２Ｏ３粉末および誘電体材料を十分に含めることができる。
【００５５】
調合時の誘電体材料であるＳｒＴｉＯ３粉末の量としては、１２．５〜１８．７５質量％であることが好ましい。１２．５質量％以上であることにより、複合焼結体の１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くすることができる。１８．７５質量％以下であることにより、原料組成に、焼結助剤のＢｉ２Ｏ３粉末および磁性体材料を十分に含めることができる。
【００５６】
原料組成中にはＡｌを実質的に含まないことが好ましい。Ａｌは、磁性体材料や誘電体材料を作る際の仮焼合成後の粉砕などに、アルミナのメディアを用いることなどで、不純物として混じることがある。また、Ｙ型六方晶Ｂａフェライトの原料となる鉄の中に微量含まれていることもある。Ａｌが含まれると、複合焼結体の焼成時にＡｌを含む複合酸化物結晶（例えば、ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶など）が生成され、その際にＹ型六方晶ＢａフェライトまたはＳｒＴｉＯ３が分解されることがある。Ａｌ量を少なくすることにより、この分解を抑制できるので、１００ＭＨｚにおける比透磁率あるいは１００ＭＨｚにおける比誘電率を高くすることができる。そのため、原料組成中あるいは複合焼結体中のＡｌの量はＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下、特に０．０３質量％以下であることが好ましい。また、Ａｌ量を少なくすることにより、ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶などの誘電損失の大きい結晶の生成を抑制できるので、誘電損失を低くすることができる。
【００５７】
また、複合焼結体をＸ線回折で測定した際に、複合焼結体に含まれているＡｌを含む結晶のピーク強度が、複合焼結体に含まれている結晶のうち最も高いピーク強度を有する結晶のピーク強度に対して１００分の１以下であるようにするのが好ましい。ＺｎＡｌ２Ｏ４結晶以外のＡｌを含む結晶としては、不純物などとして含まれることがあるＳｉと反応して生じるＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８結晶が挙げられる。
【００５８】
所定の比率で混合した磁性体材料、誘電体材料およびＢｉ２Ｏ３粉末は、所望の形状に成形した後に９００〜１０００℃で焼成することにより、１００ＭＨｚにおける比透磁率および１００ＭＨｚにおける比誘電率の高い磁性体と誘電体との複合焼結体を得ることができる。
【００５９】
次に、本実施形態の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路を形成したＬＣ複合電子部品について説明する。
【００６０】
そのＬＣ複合電子部品の例であるＥＭＩフィルタ部品を、図１をもとに説明する。複数の絶縁層１が積層され、この絶縁層１の表面に配線層２が形成されている。また、絶縁層１によって隔てられた配線層２同士を電気的に接続するビアホール導体３が絶縁層１を貫通して形成されている。
【００６１】
さらに、これらの配線層２およびビアホール導体３により複数の絶縁層１からなる絶縁基体の内部には、回路的にインダクタ部４およびコンデンサ部５が形成され、フィルタ回路をなしている。
【００６２】
このインダクタ部４は、配線層２およびビアホール導体３により多層のコイル状に形成されているが、通常、回路のインダクタンスを増加させるためには、このコイルの巻き数を増加させる必要がある。しかし、本実施形態の複合磁性材料のような透磁率の高い磁性材料を用いた場合、コイルの巻き数を増やさずとも必要なインダクタンスを得ることが可能となる。これより、配線層２の積層数を減らすことができるため、電子部品の小型、低背化が可能になる。
【００６３】
そして、このＬＣ複合電子部品において、絶縁層１は、実施形態の誘電体と磁性体との複合焼結体により形成されている。
【００６４】
また、配線層２およびビアホール導体３を形成する低抵抗金属は、金、銀、銅のいずれかを含む金属であることが望ましい。配線層２として金、銀、銅のいずれかの低抵抗金属を主成分として含有する場合には、配線層２を低抵抗化でき、特に高周波信号の信号損失、遅延を小さくできる。内部の配線層２およびビアホール導体３を、純度の高い金、銀、銅にする場合は、ＬＣ複合電子部品の焼成温度は１０００℃以下とする。
【００６５】
また、このようなＬＣ複合電子部品を製造するには、７５．５〜７８．０質量％のＹ型六方晶Ｂａフェライト粉末、１２．５〜１８．７５質量％のＳｒＴｉＯ３粉末および５．７５〜１２．０質量％のＢｉ２Ｏ３粉末を混合した原料に対して、適当な有機バインダ、分散剤、溶媒を添加、混合してスラリーを調製し、これを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法、あるいは圧延法、プレス成形法により、シート状に成形する。
【００６６】
そして、このシート状成形体に所望によりスルーホールを形成した後、スルーホール内に、低抵抗金属を含有する導体ペーストを充填する。
【００６７】
そして、シート状成形体表面には、金属ペーストを用いてスクリーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の印刷手法を用いて配線層の厚みが５〜３０μｍとなるように、配線パターンを印刷塗布するか、または金属箔を貼りつけ、パターン状に加工したものを貼りつける。
【００６８】
そして、複数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、電子部品の大きさに合わせて切断した後、酸化性雰囲気中、または低酸化性雰囲気中、２００〜５００℃で脱バインダ処理した後、酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気で９００〜１０００℃の温度で焼成することにより、本実施形態の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されたＬＣ複合電子部品を作製することができる。
【００６９】
なお、焼成雰囲気については、用いる低抵抗金属の種類に応じて適宜決定され、例えば、銅等の酸化性雰囲気中での焼成によって酸化する金属を用いる場合には非酸化性雰囲気中で焼成を行なう必要があるが、金、銀に関しては酸化雰囲気中での焼成を行なうことも可能である。
【００７０】
上述したような工程を経ることによって、前述したように高い透磁率、および誘電率を有するとともに、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波数帯域でもノイズの減衰特性が高い、ＬＣフィルタを再現性よく得ることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７２】
まず、Ｆｅ２Ｏ３粉末、ＣｏＯ粉末、ＣｕＯ粉末、ＺｎＯ粉末およびＢａＣＯ３粉末を出発原料とし、組成比がＢａ２．０５Ｚｎ１．４Ｃｕ０．５Ｃｏ０．０５Ｆｅ１２Ｏ２２となるように調合をした。調合した粉末に、有機溶媒としてＩＰＡ、メディアとして鋼鉄ボールを加えて湿式混合し、乾燥した後、大気中、９５０℃で仮焼し、さらに湿式で７２時間粉砕し、平均粒子径１μｍのＹ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とする磁性体材料（１００ＭＨｚにおける比誘電率：２５、１００ＭＨｚにおける比透磁率：１５）を得た。
【００７３】
次に、誘電体材料として、市販の３種類のＳｒＴｉＯ３粉末（平均粒子径０．９μｍ、１００ＭＨｚにおける比誘電率：１８０、１００ＭＨｚにおける比透磁率：１．０）を準備した。３種類のＳｒＴｉＯ３粉末Ａ、ＢおよびＣは、仮焼後の粉砕に使用したメディアが異なり、Ａはアルミナボール、Ｂは添加物等がＡとは異なるアルミナボール、Ｃはジルコニアボールであった。ＳｒＴｉＯ３粉末中のＡｌ２Ｏ３量は、Ａ＞Ｂ＞Ｃであった。
【００７４】
市販の平均粒子径３．０μｍのＢｉ２Ｏ３粉末と上述の磁性体材料および誘電体材料を表１に示す混合比となるように、有機溶媒にＩＰＡ、メディアに鋼鉄ボールを用いて湿式混合し、乾燥した後、比透磁率、比誘電率、誘電損失、嵩密度および吸水率を評価できるようにプレス成形し、大気中、９３０℃で２時間焼成し、誘電体と磁性体との複合焼結体を得た。
【００７５】
かくして得られた誘電体と磁性体との複合焼結体について、比透磁率、比誘電率、誘電損失、嵩密度および吸水率を評価した。比透磁率、比誘電率、誘電損失については、１００ＭＨｚでの値を測定し評価した。
【００７６】
比透磁率は、同軸管を用いたＳパラメータ法により測定し、比誘電率はインピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード社製 ＨＰ４２９１Ａ）を用いた平行平板法により測定することができる。なお、ＬＣ複合電子部品において、絶縁層の比誘電率、比誘電率および誘電損失を直接測定できない場合は、ＬＣ複合電子部品のフィルタ特性などの電気特性と、絶縁層や電極などの寸法を測定して、電磁界シミュレーションを行なった結果を比較して比誘電率、比誘電率および誘電損失を求めることができる。
【００７７】
また、Ｘ線回折を行ない、その結果をリートベルト解析し、複合焼結体に含まれている結晶の種類と含まれている結晶全体に対するそれらの割合を求めた。解析結果から、Ｙ型六方晶Ｂａフェライト、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の割合を表１に示した。これらの合計が１００質量％になっていない試料は、これら以外の結晶が観測されたものである。
【００７８】
さらに、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析を行ない、複合焼結体に含まれているＢｉおよびＡｌの量を測定し、Ｂｉ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の量に換算し表１に示した。
【００７９】
【表１】
【００８０】
複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、複合焼結体中のＢｉのＢｉ２Ｏ３換算量が５．７〜１２．０質量％である本発明の範囲内の試料Ｎｏ．３〜７、１２、１３、１７および１８の複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上と、比透磁率および比誘電率が高いものとなった。
【００８１】
特に、複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下である試料Ｎｏ．４〜７、１２、１３、１７および１８の複合焼結体は、１００ＭＨｚにおける誘電損失が１００×１０−４以下と低いものとなった。
【００８２】
また、試料Ｎｏ．１２、１７、１８を比較すると、Ａｌ２Ｏ３量が少なくなるにしたがって１００ＭＨｚにおける比透磁率は高くなった。
【００８３】
これに対して、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、２および９〜１１の複合焼結体では複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２質量％未満と少ないため、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．４以下となった。
【００８４】
また、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、８および１４〜１６の複合焼結体では複合焼結体の結晶中のＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２質量％未満と少ないため、１００ＭＨｚにおける比誘電率が３８以下となった。
【００８５】
また、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．８および１４の複合焼結体では複合焼結体中のＢｉ２Ｏ３量が５．７質量％未満であり、１００ＭＨｚにおける比誘電率が３８以下となった。また、焼結不足で吸水率が０．１％より大きくなった。
【００８６】
また、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１および２の複合焼結体では複合焼結体中のＢｉ２Ｏ３量が１２．０質量％より多く、１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．４以下となった。
【００８７】
また、得られた本実施形態のＬＣ複合電子部品でＬＣ複合ＥＭＩフィルタチップ部品の周波数特性をネットワークアナライザーにより測定した結果、従来の誘電体を用いた場合と同等のコイルターン数で、減衰極の低周波化が実現しており、従来品の誘電体を用いたローパスフィルタと同等のサイズで、より低周波からの減衰特性を得ることが可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明のＬＣ複合電子部品の断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・絶縁層（磁性体と誘電体との複合焼結体）
２・・・配線層
３・・・ビアホール導体
４・・・インダクタ部
５・・・コンデンサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることを特徴とする磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項２】
前記複合焼結体に含まれるＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項３】
１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上であるとともに、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上であることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項４】
リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されていることを特徴とするＬＣ複合電子部品。
【請求項１】
Ｙ型六方晶Ｂａフェライトを主結晶とし、Ｍ型六方晶Ｂａフェライト、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉ５Ｏ１１結晶およびＢｉを含む磁性体と誘電体との複合焼結体であって、リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＹ型六方晶ＢａフェライトおよびＭ型六方晶Ｂａフェライトの合量の割合が６７．２〜７２．８質量％であり、ＳｒＴｉＯ３結晶、ＢａＴｉＯ３結晶およびＢａＴｉ５Ｏ１１結晶の合量の割合が２７．２〜３１．６質量％であるとともに、前記複合焼結体にＢｉがＢｉ２Ｏ３換算で５．７〜１２．０質量％含まれていることを特徴とする磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項２】
前記複合焼結体に含まれるＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で０．０５質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項３】
１００ＭＨｚにおける比透磁率が４．７以上であるとともに、１００ＭＨｚにおける比誘電率が４０以上であることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項４】
リートベルト解析による前記複合焼結体の結晶中のＢａＴｉＯ３結晶の割合が１０．５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性体と誘電体との複合焼結体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の磁性体と誘電体との複合焼結体からなる絶縁基体の内部または表面に、コンデンサ回路およびインダクタ回路が形成されていることを特徴とするＬＣ複合電子部品。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２２１０９１（Ｐ２００９−２２１０９１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５２５３（Ｐ２００８−７５２５３）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]