誘電体セラミック
【課題】高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数を実現することができる誘電体セラミックを提供すること。
【解決手段】本発明の誘電体セラミックは、ＳｒＯおよびＢａＯを含むホウケイ酸ガラスと、Ｂａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：希土類元素、０≦ａ≦１）から組成されており前記ホウケイ酸ガラスに混入されているフィラーとを備えている。前述した組成のホウケイ酸ガラスとフィラーであれば、誘電率を低下させる析出物セルシアンの生成を防ぐことができ、気孔率も低下するので、所望の誘電率を得ることができる。
【解決手段】本発明の誘電体セラミックは、ＳｒＯおよびＢａＯを含むホウケイ酸ガラスと、Ｂａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：希土類元素、０≦ａ≦１）から組成されており前記ホウケイ酸ガラスに混入されているフィラーとを備えている。前述した組成のホウケイ酸ガラスとフィラーであれば、誘電率を低下させる析出物セルシアンの生成を防ぐことができ、気孔率も低下するので、所望の誘電率を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体セラミックに係り、特に、高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数が必要とされる高誘電性のガラスセラミックに好適に利用できる誘電体セラミックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）基板などのセラミック基板を積層させてなる多層セラミック配線板の内層にコンデンサを形成する場合、セラミック基板の材料として高誘電率のガラスセラミックなどの誘電体セラミックが用いられる。
【０００３】
従来の誘電体セラミックは、その一例として、ガラスセラミックに高誘電率のフィラー（充填剤）を混入することにより形成されていた。ここで、ガラスセラミックとしては、主成分となるＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３にＳｒＯやＢａＯなどを含ませたホウケイ酸ガラスが選択されていた。また、フィラーとしては、Ａｌ２Ｏ３またはｘＢａＯ−ｙＴｉＯ２−ｚＲＯ３／２系フィラー（Ｒ：希土類元素、０．０２≦ｘ≦０．３、０．４≦ｙ≦０．８５、０．０５≦ｚ≦０．５）が選択されていた（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８１９２７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、従来の誘電体セラミックにおいては、焼成前のホウケイ酸ガラスの粉末にフィラーを混入して焼成すると、フィラーがホウケイ酸ガラスと化学反応を起こして析出化合物のセルシアンが生成されていた。このセルシアンは誘電体セラミックの比誘電率を低下させる傾向にあるため、誘電損失を低く設計することが困難であるという問題があった。また、従来の誘電体セラミックにおいては、誘電率温度係数を０に近づけることも困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数を実現することができる誘電体セラミックを提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明の誘電体セラミックは、その第１の態様として、ＳｒＯおよびＢａＯを含むホウケイ酸ガラスと、Ｂａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：希土類元素、０≦ａ≦１）から組成されており前記ホウケイ酸ガラスに混入されているフィラーとを備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の態様の誘電体セラミックによれば、その焼成時にフィラーがホウケイ酸ガラスと化学反応を起こさず、低誘電率の原因となるセルシアンの生成を抑制することができるので、所望の値の比誘電率を得ることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様の誘電体セラミックは、第１の態様の誘電体セラミックにおいて、前記ａの範囲は、０．５≦ａ≦０．７であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第２の態様の誘電体セラミックによれば、高い比誘電率を有するフィラーを生成することができるので、それに比例して誘電体セラミックの比誘電率も高くすることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様の誘電体セラミックは、第２の態様の誘電体セラミックにおいて、前記Ｒは、ＬａＸＮｄ１−Ｘであり、前記ｘの範囲は、０≦ｘ≦０．７であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第３の態様の誘電体セラミックによれば、誘電体セラミックの比誘電率を１５以上に高くすることができるとともに、ホウケイ酸ガラスの体積分率を調整することにより、誘電体セラミックの誘電率温度係数を０に近づけることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様の誘電体セラミックは、第３の態様の誘電体セラミックにおいて、前記ｘの範囲は、０．３≦ｘ≦０．５であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の第４の態様の誘電体セラミックによれば、後述の基板化できるガラス体積分率の範囲においてホウケイ酸ガラスの体積分率に依存することなく、高誘電率、低誘電損失および０に近い誘電率温度係数を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の誘電体セラミックによれば、析出物の生成を抑制しているので、高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数を実現することができるという効果を奏する。
【実施例】
【００１６】
以下、表および図を用いて、本発明の誘電体セラミックの一実施例を説明する。
【００１７】
（１）原料特性および結晶構造
本実施例のホウケイ酸ガラスは、主成分として通常のホウケイ酸ガラスの成分であるＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の他、ＢａＯおよびＳｒＯを含有させて形成した。本実施例のホウケイ酸ガラスをガラス１とする。比較例として、ガラス１からＢａＯおよびＳｒＯを除いたホウケイ酸ガラスをガラス２とする。
【００１８】
表１は、ガラスの比誘電率εｇおよび誘電率温度係数τＥｇを示している。
【００１９】
【表１】
【００２０】
表１に示すように、ガラス１およびガラス２の誘電率温度係数τＥｇはいずれも数百ｐｐｍ・℃−１であり、誘電率温度係数τＥｇは正の値を示した。この誘電率温度係数τＥｇについては、ガラス１の添加物の添加量を適当に変化させることにより所望の値を得ることができる。例えば、ガラス３はガラス１の添加物の添加量を適当に変化させて得たものである。ただし、現段階においてはホウケイ酸ガラスの組成依存性は完全には明らかになっていない。
【００２１】
本実施例のフィラーとしては、高誘電率を有するＢａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４系セラミックフィラーを用いた。ａの範囲は０≦ａ≦１である。ここで、Ｒは１種または２種以上の希土類元素を選択することができる。本実施例においてはＲとしてＬａＸＮｄ１−Ｘを用いた。Ｌａ量ｘの範囲は、０≦ｘ≦０．７である。
【００２２】
フィラーの作製方法を以下に示す。はじめに、原料となるＢａＣＯ３、ＬａＯＨ３、ＮｄＯＨ３およびＴｉＯ２の粉末を所望する組成比に基づき計量し、ボールミルを用いてそれらの粉末を水中において混合した後に混合された粉末（以下、「混合粉末」という。）を乾燥させる。乾燥させた混合粉末を焼成炉に装填して１１００〜１２５０℃（１３７３〜１５２３Ｋ）まで加熱して原料を反応させることにより、所望のフィラーの焼結体を得た。そして、フィラーの焼結体を焼成炉から取り出した後にボールミルを用いて水中において粉砕した。この粉砕されたフィラーの焼結体を乾燥させることにより、平均粒径０．３〜０．７μｍのフィラーを得た。フィラーの結晶構造をＸＲＤ（X線回折法）により同定したところ、このフィラーの結晶構造は擬似タングステンブロンズ型構造であった。
【００２３】
図１は、測定したフィラーの比誘電率εｆおよび誘電率温度係数τEｆの評価結果を示している。この評価においてはａ＝０．６に設定してフィラーの組成をＢａ４．２（ＬａｘＮｄ１−ｘ）９．２Ｔｉ１８Ｏ５４とした。また、フィラーの比誘電率εｆは周波数１００ＭＨｚにおいて測定し、フィラーの誘電率温度係数τEｆは、−５５〜１２５℃（２１８〜３９８Ｋ）における比誘電率εｆの変化量から算出した。
【００２４】
フィラーの比誘電率εｆは、図１に示すように、Ｌａ量xを増加させると９０から１２０まで増加する傾向を示した。また、フィラーの誘電率温度係数τEｆは、Ｌａ量xを増加させると負の方向へ値が大きくなる傾向を示した。ここで、通常のガラスは、数百ｐｐｍ・℃−１程度の正の誘電率温度係数を有していることが多い。したがって、高誘電率を有する誘電セラミックが０に近い誘電率温度係数を有するためには、ガラスの誘電率温度係数をフィラーの誘電率温度係数によってキャンセルする必要がある。そのためにも、フィラーの誘電率温度係数τEｆがＬａ量xを増加させることにより負の方向へ大きくなる傾向を示したことは重要である。
【００２５】
なお、フィラーの組成式におけるａの値については、ａ＝０．５およびａ＝０．７についてもＬａ量xを変化させてフィラーの比誘電率εｆおよび誘電率温度係数τEｆを測定したが、ａ＝０．６についての評価結果と比較して大きな変化は見られなかった。ｘ＝０．５における評価結果は下記の表２の通りであった。
【００２６】
【表２】
【００２７】
（２）誘電体セラミックの作製方法
ホウケイ酸ガラスの粉末、フィラー、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）系樹脂および有機溶剤を混合したスラリーをドクターブレード装置を用いて均一の厚さに引き伸ばした後、そのスラリーを乾燥させることにより、誘電体セラミックのグリーンシートを作製した。その後、焼成炉を用いてそのグリーンシートを燃焼した。焼成炉の温度が５５０℃にまで加熱される間にグリーンシートに含有されたＰＶＢ系樹脂および有機溶剤が分解または揮発してそのグリーンシートから除去される。焼成炉の温度が８３０〜８７０℃まで加熱させたら、そのグリーンシートを８３０〜８７０℃で１時間保持して焼結させた後、焼成炉を降温させた。以上の手順を経ることにより、ホウケイ酸ガラスとフィラーとからなる緻密な焼結体である本実施例の誘電体セラミック（ガラス１ベースの誘電体セラミック）を得た。誘電体セラミックにおけるホウケイ酸ガラスの体積分率Ｖの範囲は、０．５≦Ｖ≦０．７に設定した。
【００２８】
（３）誘電体セラミックの評価
（Ａ）誘電体セラミックの組織および気孔率の評価
誘電体セラミックの組織、気孔率ｂおよび比誘電率εｒを以下の表３に示す。ここで、ガラス１およびガラス２は、表１に示した通りである。誘電体セラミックの組織についてはＸＲＤにより評価した。誘電体セラミックの気孔率については、誘電体セラミックの密度、各ガラスおよびフィラーの真密度ならびにそれらのガラスの体積分率Ｖに基づき算出した。
【００２９】
【表３】
【００３０】
ガラス１およびフィラーを組み合せて得た本実施例の誘電体セラミックにおいては、焼成後の誘電体セラミックの組織がタングステンブロンズ相のみからなっており、ガラス１（非晶質）およびフィラー（タングステンブロンズ相）以外の化合物は見られなかった。つまり、本実施例の誘電体セラミックは、ガラス１およびフィラーの複合体のみからなり、セルシアンが析出していないことが明らかとなった。また、気孔率も１〜２％であり、緻密な誘電体セラミックの焼結体を得ることができた。後述するが、本実施例の誘電体セラミックにおいては、ガラス１の体積分率を変化させることにより、１５以上の高い比誘電率εｒを得ることができた。
【００３１】
他方、ガラス２およびフィラーを組み合わせて得たガラス２ベースの誘電体セラミックにおいては、焼成後の誘電体セラミックにガラス２とフィラー以外の化合物が析出しているのが確認された。この析出物は、セルシアン（ＢａＳｉ２Ａｌ２Ｏ８）と同定された。セルシアンは、本実施例のＢａ−Ｒ−Ｔｉ−Ｏ系フィラーのＢａがガラス２のＳｉおよびＡｌに反応して生成されたものであると考えられる。つまり、本実施例のＢａ−Ｒ−Ｔｉ−Ｏ系フィラーをホウケイ酸ガラスに混入する場合、そのホウケイ酸ガラスにＢａＯおよびＳｒＯが含有されていないとセルシアンが析出してしまうと推測される。言い換えると、ガラス１をベースとする本実施例の誘電体セラミックにおいては、ガラス１に混入したＢａ−Ｒ−Ｔｉ−Ｏ系フィラーとの関係においてガラス１にＢａＯおよびＳｒＯを含有させたので、セルシアンが析出しなかったと考えられる。後述に詳細に説明するが、セルシアンが析出したガラス２ベースの誘電体セラミックの比誘電率εｒは１５よりも著しく低下した。
【００３２】
また、表３に示すように、ガラス２ベースの誘電体セラミックにおいては、多くの空隙が含まれているため、その気孔率が大きく、緻密な焼結体（誘電体セラミック）を得ることができなかった。この気孔率の悪化もガラス２ベースの誘電体セラミックの比誘電率εｒを低下させる原因となった。気孔率の増加の一因としては、セルシアンがガラス２ベースの誘電体セラミックに析出した際、ガラス２の組成が変化してその粘度が上昇し、焼成時のガラス２の流動性が悪くなったために緻密に焼結できなかったものと考えられる。言い換えると、ガラス１ベースの誘電体セラミックは、ＢａＯおよびＳｒＯを含有することによりセルシアンの析出を抑制したので、気孔率が低く、所望の特性が得られたと考えられる。
【００３３】
以上より、ガラス２ベースの誘電体セラミックにおいては、ガラス２の体積分率を変化させても１５を超える比誘電率εｒを得ることができなかった。
（Ｂ）誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥの評価
前述した誘電体セラミックの組織評価により、本実施例の誘電体セラミックには析出物が生成されていないことが確認できた。一般的に、ガラスとフィラーからなる析出物のない誘電体セラミックの比誘電率εｒは、ガラスの比誘電率をεｇ、フィラーの比誘電率をεｆおよびガラスの体積分率をＶとすると、以下の数１により表されることが知られている。
【００３４】
【数１】
【００３５】
また、ガラスとフィラーからなる析出物のない誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは、ガラスの誘電率温度係数をτＥｇ、フィラーの誘電率温度係数をτEｆおよびガラスの体積分率をＶとすると、以下の数２により表されることが知られている。
【００３６】
【数２】
【００３７】
本実施例の誘電体セラミックについて、ガラス１の体積分率Ｖを変えて焼成体（誘電体セラミック）を作製し、本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥが数１および数２に従った値になるかを確認した。ここで、作製した誘電体セラミックの気孔率ｂは０．０２（２％）であり、フィラーにおけるａの値を０．６、Ｌａ量ｘを０．５に設定した。測定した本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを図２および図３に示す。
【００３８】
図２および図３に示すように、比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥの実測値は計算値と近似している。したがって、比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥのは計算によって求められることが確認できたので、ガラスの体積分率Ｖを変化させることにより、本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを容易に制御できることが示された。
【００３９】
また、図１に示すように、フィラーにおけるＬａ量ｘを変化させることにより、フィラーの比誘電率εｆおよび誘電率温度係数τＥｆを制御することができる。そのため、本実施例の誘電体セラミックについては、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させることにより、所望の比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを容易に得ることができる。
【００４０】
次に、表５および表６ならびに図４および図５を用いて、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥの変化を説明する。ここで、フィラーについては、前述と同様、ａ＝０．６であって０≦ｘ≦０．７としたＢａ４．２（ＬａｘＮｄ１−ｘ）９．２Ｔｉ１８Ｏ５４を作製した。また、ガラスの体積分率Ｖについては、０．５≦Ｖ≦０．７を選択した。表４に示すように、Ｖ＜０．５においては気孔率が４％以上に上昇して緻密な焼結体（誘電体セラミック）が得られず、また、０．７＜Ｖ≦１においては誘電体セラミックの焼成時に誘電体セラミックが焼成炉に付着して剥離困難であるため、Ｖの測定範囲から除外した。
【００４１】
【表４】
【００４２】
表５および図４は、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの誘電体セラミックの比誘電率εｒを示している。また、表６および図５は、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥを示している。なお、表５および表６におけるマーク＊は、比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす誘電体セラミックについてのフィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖの組み合わせを示している。また、図４における点線は比誘電率εｒ＝１５を示しており、図５において点線枠により囲まれた範囲は誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす範囲を示している。
【００４３】
【表５】
【００４４】
【表６】
【００４５】
ガラス１とフィラーを組み合わせた本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒは、表５および図４に示すように、０≦ｘ≦０．７および０．５≦Ｖ≦０．７の範囲においていずれも１５以上の値を示した。ここで、Ｌａ量ｘが多くなるほど誘電体セラミックの比誘電率εｒは増加する傾向を示した。これは、図１に示したフィラーの比誘電率εｆの増加傾向と同様である。また、ガラスの体積分率Ｖが増加するほど誘電体セラミックの比誘電率εｒが減少することも示された。
【００４６】
本実施例の誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは、表６に示すように、０≦ｘ≦０．７および０．５≦Ｖ≦０．７の範囲において−２４７≦τＥ≦９１を示した。ここで、ガラスの体積分率Ｖを一定にしてＬａ量ｘを増加させると、誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは、フィラーの誘電率温度係数τＥｆと同様、急激に減少することが示された。また、表６および図５に示すように、Ｌａ量ｘを一定にしてガラスの体積分率Ｖを増加させると、誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは直線的に増加することが示された。図５に示すように、Ｌａ量ｘを一定にした場合においては、Ｌａ量ｘが少ないほど誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥの傾きが小さいこともわかる。
【００４７】
つまり、表６および図５に示すように、Ｌａ量が少ないほど誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥの変化が少なくて安定しているといえる。そのため、０．１≦Ｌａ量ｘ≦０．６の範囲内においてはガラスの体積分率Ｖが変化しても、誘電体セラミックの比誘電率εｒ≧１５およびその誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１またはそれに近い値の誘電率温度係数τＥを得ることができることが示された。特に、表６および図５に示すように、０．１≦Ｌａ量ｘ≦０．５の範囲内においては、ガラスの体積分率Ｖを変化させても比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす良好な特性の誘電体セラミックを得られることが示された。
【００４８】
なお、本実施例の誘電体セラミックを複数形成してそのばらつきを調べたところ、比誘電率εｒの誤差は０．５以下であり、その誘電率温度係数τＥのバラツキは１０ｐｐｍ・℃−１以下であった。一般的に、焼成炉の温度分布は±１０℃程度なので、本実施例の誘電体セラミックは焼成温度に対して高い安定性を持っていることが示された。
【００４９】
（Ｃ）誘電体セラミックにおけるホウケイ酸ガラスの誘電率温度係数τＥｇの依存性の評価
次に、本実施例のホウケイ酸ガラス（ガラス１）をガラス３に変更して誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを評価した。ここで、ガラス３とは、表１にも示したとおり、ガラス１と同様にＢａＯおよびＳｒＯを含有しているが、ガラス１よりもその誘電率温度係数τＥｇが大きいホウケイ酸ガラスである。フィラーについては、前述と同様、ａ＝０．６であって０≦ｘ≦０．７としたＢａ４．２（ＬａｘＮｄ１−ｘ）９．２Ｔｉ１８Ｏ５４を作製した。また、ガラスの体積分率Ｖについては、０．５≦Ｖ≦０．７を選択した。選択理由は、誘電体セラミック１と同様、Ｖ＜０．５においては気孔率が４％以上に上昇して緻密な焼結体（誘電体セラミック）が得られず、また、０．７＜Ｖ≦１においては誘電体セラミックの焼成時に誘電体セラミックが焼成炉に付着して剥離困難であるためである。
【００５０】
表７および図６は、ガラス３に本実施例のフィラーを混合した誘電体セラミック（以下、「誘電体セラミック３」という。）について、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの比誘電率εｒを示している。また、表８および図７は、誘電体セラミック３について、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥを示している。なお、表７および表８におけるマーク＊は、比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす誘電体セラミック３についてのフィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖの組み合わせを示している。また、図６における点線は比誘電率εｒ＝１５を示しており、図７において点線枠により囲まれた範囲は誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす範囲を示している。
【００５１】
【表７】
【００５２】
【表８】
【００５３】
誘電体セラミック３の比誘電率εｒは、表７および図６に示すように、０≦Ｌａ量ｘ≦０．７および０．５≦体積分率Ｖ≦０．７の範囲において、いずれも１５以上の値を示した。ここで、ガラス１に本実施例のフィラーを混合した誘電体セラミック（以下、「誘電体セラミック１」という。）と同様、Ｌａ量ｘが多くなるほど誘電体セラミック３の比誘電率εｒは増加する傾向を示した。また、誘電体セラミック１と同様、ガラスの体積分率Ｖが増加するほど誘電体セラミックの比誘電率εｒが減少することも示された。ここで、表５および表７を比較すると、誘電体セラミック１の比誘電率εｒと誘電体セラミック３の比誘電率εｒとの間に大きな違いが見られないことが分かる。これは、ガラス１の比誘電率εｒとガラス３の比誘電率εｒとの間に大きな違いが見られないことに起因する。
【００５４】
誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥは、表８に示すように、０≦ｘ≦０．７および０．５≦Ｖ≦０．７の範囲において−２００≦τＥ≦９０を示した。ここで、ガラスの体積分率Ｖを一定にしてＬａ量ｘを増加させると、誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥは、フィラーの誘電率温度係数τＥｆと同様、急激に減少することが示された。また、表８および図７に示すように、Ｌａ量ｘを一定にしてガラスの体積分率Ｖを増加させると、誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥは直線的に増加することが示された。Ｌａ量ｘを一定にした場合においては、Ｌａ量ｘが少ないほど誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥの傾きが小さいこともわかる。つまり、表８および図７に示すように、誘電体セラミック１と同様、Ｌａ量が少ないほど誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥの変化が少なくて安定しているといえる。
【００５５】
ただし、表８に示すように、誘電体セラミック３については、誘電体セラミック１とは異なり、０．３≦Ｌａ量ｘ≦０．７の範囲内において誘電体セラミックの比誘電率εｒ≧１５およびその誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１またはそれに近い値の誘電率温度係数τＥを得ることができることが示された。特に、０．４≦Ｌａ量ｘ≦０．６の範囲であればガラスの体積分率Ｖを変化させても比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす良好な特性の誘電体セラミックを得られることが示された。
【００５６】
つまり、表５〜表８および図４〜図７に示したように、誘電体セラミック１および誘電体セラミック３の評価結果を参照すると、０≦Ｌａ量ｘ≦０．７および０．５≦体積分率Ｖ≦０．７においては、Ｌａ量およびガラスの体積分率Ｖを表５から表８に基づき選択することにより、誘電体セラミックの比誘電率εｒ≧１５およびその誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を有する誘電体セラミックが得られることが示された。特に、表６および表８に示すように、０．３≦Ｌａ量ｘ≦０．５を満たせば、ホウケイ酸ガラスの誘電率温度係数τEｇに依存することなく高誘電率および０に近い誘電率温度係数を有する誘電体セラミックを得られることがわかる。
【００５７】
また、表や図には示さないが、本実施例の誘電体セラミックの損失係数tanδを測定した結果、本実施例の誘電体セラミックの損失係数tanδはすべて０．００１以下となった。したがって、誘電体セラミックの損失係数についても所望の値を得ることができた。
【００５８】
すなわち、本実施例の誘電体セラミックによれば、高誘電率、低誘電損失および０に近い誘電率温度係数を実現することができる。
【００５９】
なお、本発明は、前述した実施例などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施例のフィラーにおいてａ＝０．６とした場合のＬａ量ｘと比誘電率εｆもしくは誘電率温度係数τEｆ との関係を示すグラフ
【図２】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６およびＬａ量ｘ＝０．５とした場合のガラスの体積分率Ｖと比誘電率εｒとの関係を示すグラフ
【図３】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６およびＬａ量ｘ＝０．５とした場合のガラスの体積分率Ｖと誘電率温度係数τＥとの関係を示すグラフ
【図４】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと比誘電率εｒとの関係を示すグラフ
【図５】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと誘電率温度係数τＥとの関係を示すグラフ
【図６】ガラス３にフィラーを混合した誘電体セラミック３においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと比誘電率εｒとの関係を示すグラフ
【図７】ガラス３にフィラーを混合した誘電体セラミック３においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと誘電率温度係数τＥとの関係を示すグラフ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体セラミックに係り、特に、高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数が必要とされる高誘電性のガラスセラミックに好適に利用できる誘電体セラミックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）基板などのセラミック基板を積層させてなる多層セラミック配線板の内層にコンデンサを形成する場合、セラミック基板の材料として高誘電率のガラスセラミックなどの誘電体セラミックが用いられる。
【０００３】
従来の誘電体セラミックは、その一例として、ガラスセラミックに高誘電率のフィラー（充填剤）を混入することにより形成されていた。ここで、ガラスセラミックとしては、主成分となるＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３にＳｒＯやＢａＯなどを含ませたホウケイ酸ガラスが選択されていた。また、フィラーとしては、Ａｌ２Ｏ３またはｘＢａＯ−ｙＴｉＯ２−ｚＲＯ３／２系フィラー（Ｒ：希土類元素、０．０２≦ｘ≦０．３、０．４≦ｙ≦０．８５、０．０５≦ｚ≦０．５）が選択されていた（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８１９２７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、従来の誘電体セラミックにおいては、焼成前のホウケイ酸ガラスの粉末にフィラーを混入して焼成すると、フィラーがホウケイ酸ガラスと化学反応を起こして析出化合物のセルシアンが生成されていた。このセルシアンは誘電体セラミックの比誘電率を低下させる傾向にあるため、誘電損失を低く設計することが困難であるという問題があった。また、従来の誘電体セラミックにおいては、誘電率温度係数を０に近づけることも困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数を実現することができる誘電体セラミックを提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明の誘電体セラミックは、その第１の態様として、ＳｒＯおよびＢａＯを含むホウケイ酸ガラスと、Ｂａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：希土類元素、０≦ａ≦１）から組成されており前記ホウケイ酸ガラスに混入されているフィラーとを備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の態様の誘電体セラミックによれば、その焼成時にフィラーがホウケイ酸ガラスと化学反応を起こさず、低誘電率の原因となるセルシアンの生成を抑制することができるので、所望の値の比誘電率を得ることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様の誘電体セラミックは、第１の態様の誘電体セラミックにおいて、前記ａの範囲は、０．５≦ａ≦０．７であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第２の態様の誘電体セラミックによれば、高い比誘電率を有するフィラーを生成することができるので、それに比例して誘電体セラミックの比誘電率も高くすることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様の誘電体セラミックは、第２の態様の誘電体セラミックにおいて、前記Ｒは、ＬａＸＮｄ１−Ｘであり、前記ｘの範囲は、０≦ｘ≦０．７であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第３の態様の誘電体セラミックによれば、誘電体セラミックの比誘電率を１５以上に高くすることができるとともに、ホウケイ酸ガラスの体積分率を調整することにより、誘電体セラミックの誘電率温度係数を０に近づけることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様の誘電体セラミックは、第３の態様の誘電体セラミックにおいて、前記ｘの範囲は、０．３≦ｘ≦０．５であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の第４の態様の誘電体セラミックによれば、後述の基板化できるガラス体積分率の範囲においてホウケイ酸ガラスの体積分率に依存することなく、高誘電率、低誘電損失および０に近い誘電率温度係数を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の誘電体セラミックによれば、析出物の生成を抑制しているので、高誘電率、低誘電損失または０に近い誘電率温度係数を実現することができるという効果を奏する。
【実施例】
【００１６】
以下、表および図を用いて、本発明の誘電体セラミックの一実施例を説明する。
【００１７】
（１）原料特性および結晶構造
本実施例のホウケイ酸ガラスは、主成分として通常のホウケイ酸ガラスの成分であるＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の他、ＢａＯおよびＳｒＯを含有させて形成した。本実施例のホウケイ酸ガラスをガラス１とする。比較例として、ガラス１からＢａＯおよびＳｒＯを除いたホウケイ酸ガラスをガラス２とする。
【００１８】
表１は、ガラスの比誘電率εｇおよび誘電率温度係数τＥｇを示している。
【００１９】
【表１】
【００２０】
表１に示すように、ガラス１およびガラス２の誘電率温度係数τＥｇはいずれも数百ｐｐｍ・℃−１であり、誘電率温度係数τＥｇは正の値を示した。この誘電率温度係数τＥｇについては、ガラス１の添加物の添加量を適当に変化させることにより所望の値を得ることができる。例えば、ガラス３はガラス１の添加物の添加量を適当に変化させて得たものである。ただし、現段階においてはホウケイ酸ガラスの組成依存性は完全には明らかになっていない。
【００２１】
本実施例のフィラーとしては、高誘電率を有するＢａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４系セラミックフィラーを用いた。ａの範囲は０≦ａ≦１である。ここで、Ｒは１種または２種以上の希土類元素を選択することができる。本実施例においてはＲとしてＬａＸＮｄ１−Ｘを用いた。Ｌａ量ｘの範囲は、０≦ｘ≦０．７である。
【００２２】
フィラーの作製方法を以下に示す。はじめに、原料となるＢａＣＯ３、ＬａＯＨ３、ＮｄＯＨ３およびＴｉＯ２の粉末を所望する組成比に基づき計量し、ボールミルを用いてそれらの粉末を水中において混合した後に混合された粉末（以下、「混合粉末」という。）を乾燥させる。乾燥させた混合粉末を焼成炉に装填して１１００〜１２５０℃（１３７３〜１５２３Ｋ）まで加熱して原料を反応させることにより、所望のフィラーの焼結体を得た。そして、フィラーの焼結体を焼成炉から取り出した後にボールミルを用いて水中において粉砕した。この粉砕されたフィラーの焼結体を乾燥させることにより、平均粒径０．３〜０．７μｍのフィラーを得た。フィラーの結晶構造をＸＲＤ（X線回折法）により同定したところ、このフィラーの結晶構造は擬似タングステンブロンズ型構造であった。
【００２３】
図１は、測定したフィラーの比誘電率εｆおよび誘電率温度係数τEｆの評価結果を示している。この評価においてはａ＝０．６に設定してフィラーの組成をＢａ４．２（ＬａｘＮｄ１−ｘ）９．２Ｔｉ１８Ｏ５４とした。また、フィラーの比誘電率εｆは周波数１００ＭＨｚにおいて測定し、フィラーの誘電率温度係数τEｆは、−５５〜１２５℃（２１８〜３９８Ｋ）における比誘電率εｆの変化量から算出した。
【００２４】
フィラーの比誘電率εｆは、図１に示すように、Ｌａ量xを増加させると９０から１２０まで増加する傾向を示した。また、フィラーの誘電率温度係数τEｆは、Ｌａ量xを増加させると負の方向へ値が大きくなる傾向を示した。ここで、通常のガラスは、数百ｐｐｍ・℃−１程度の正の誘電率温度係数を有していることが多い。したがって、高誘電率を有する誘電セラミックが０に近い誘電率温度係数を有するためには、ガラスの誘電率温度係数をフィラーの誘電率温度係数によってキャンセルする必要がある。そのためにも、フィラーの誘電率温度係数τEｆがＬａ量xを増加させることにより負の方向へ大きくなる傾向を示したことは重要である。
【００２５】
なお、フィラーの組成式におけるａの値については、ａ＝０．５およびａ＝０．７についてもＬａ量xを変化させてフィラーの比誘電率εｆおよび誘電率温度係数τEｆを測定したが、ａ＝０．６についての評価結果と比較して大きな変化は見られなかった。ｘ＝０．５における評価結果は下記の表２の通りであった。
【００２６】
【表２】
【００２７】
（２）誘電体セラミックの作製方法
ホウケイ酸ガラスの粉末、フィラー、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）系樹脂および有機溶剤を混合したスラリーをドクターブレード装置を用いて均一の厚さに引き伸ばした後、そのスラリーを乾燥させることにより、誘電体セラミックのグリーンシートを作製した。その後、焼成炉を用いてそのグリーンシートを燃焼した。焼成炉の温度が５５０℃にまで加熱される間にグリーンシートに含有されたＰＶＢ系樹脂および有機溶剤が分解または揮発してそのグリーンシートから除去される。焼成炉の温度が８３０〜８７０℃まで加熱させたら、そのグリーンシートを８３０〜８７０℃で１時間保持して焼結させた後、焼成炉を降温させた。以上の手順を経ることにより、ホウケイ酸ガラスとフィラーとからなる緻密な焼結体である本実施例の誘電体セラミック（ガラス１ベースの誘電体セラミック）を得た。誘電体セラミックにおけるホウケイ酸ガラスの体積分率Ｖの範囲は、０．５≦Ｖ≦０．７に設定した。
【００２８】
（３）誘電体セラミックの評価
（Ａ）誘電体セラミックの組織および気孔率の評価
誘電体セラミックの組織、気孔率ｂおよび比誘電率εｒを以下の表３に示す。ここで、ガラス１およびガラス２は、表１に示した通りである。誘電体セラミックの組織についてはＸＲＤにより評価した。誘電体セラミックの気孔率については、誘電体セラミックの密度、各ガラスおよびフィラーの真密度ならびにそれらのガラスの体積分率Ｖに基づき算出した。
【００２９】
【表３】
【００３０】
ガラス１およびフィラーを組み合せて得た本実施例の誘電体セラミックにおいては、焼成後の誘電体セラミックの組織がタングステンブロンズ相のみからなっており、ガラス１（非晶質）およびフィラー（タングステンブロンズ相）以外の化合物は見られなかった。つまり、本実施例の誘電体セラミックは、ガラス１およびフィラーの複合体のみからなり、セルシアンが析出していないことが明らかとなった。また、気孔率も１〜２％であり、緻密な誘電体セラミックの焼結体を得ることができた。後述するが、本実施例の誘電体セラミックにおいては、ガラス１の体積分率を変化させることにより、１５以上の高い比誘電率εｒを得ることができた。
【００３１】
他方、ガラス２およびフィラーを組み合わせて得たガラス２ベースの誘電体セラミックにおいては、焼成後の誘電体セラミックにガラス２とフィラー以外の化合物が析出しているのが確認された。この析出物は、セルシアン（ＢａＳｉ２Ａｌ２Ｏ８）と同定された。セルシアンは、本実施例のＢａ−Ｒ−Ｔｉ−Ｏ系フィラーのＢａがガラス２のＳｉおよびＡｌに反応して生成されたものであると考えられる。つまり、本実施例のＢａ−Ｒ−Ｔｉ−Ｏ系フィラーをホウケイ酸ガラスに混入する場合、そのホウケイ酸ガラスにＢａＯおよびＳｒＯが含有されていないとセルシアンが析出してしまうと推測される。言い換えると、ガラス１をベースとする本実施例の誘電体セラミックにおいては、ガラス１に混入したＢａ−Ｒ−Ｔｉ−Ｏ系フィラーとの関係においてガラス１にＢａＯおよびＳｒＯを含有させたので、セルシアンが析出しなかったと考えられる。後述に詳細に説明するが、セルシアンが析出したガラス２ベースの誘電体セラミックの比誘電率εｒは１５よりも著しく低下した。
【００３２】
また、表３に示すように、ガラス２ベースの誘電体セラミックにおいては、多くの空隙が含まれているため、その気孔率が大きく、緻密な焼結体（誘電体セラミック）を得ることができなかった。この気孔率の悪化もガラス２ベースの誘電体セラミックの比誘電率εｒを低下させる原因となった。気孔率の増加の一因としては、セルシアンがガラス２ベースの誘電体セラミックに析出した際、ガラス２の組成が変化してその粘度が上昇し、焼成時のガラス２の流動性が悪くなったために緻密に焼結できなかったものと考えられる。言い換えると、ガラス１ベースの誘電体セラミックは、ＢａＯおよびＳｒＯを含有することによりセルシアンの析出を抑制したので、気孔率が低く、所望の特性が得られたと考えられる。
【００３３】
以上より、ガラス２ベースの誘電体セラミックにおいては、ガラス２の体積分率を変化させても１５を超える比誘電率εｒを得ることができなかった。
（Ｂ）誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥの評価
前述した誘電体セラミックの組織評価により、本実施例の誘電体セラミックには析出物が生成されていないことが確認できた。一般的に、ガラスとフィラーからなる析出物のない誘電体セラミックの比誘電率εｒは、ガラスの比誘電率をεｇ、フィラーの比誘電率をεｆおよびガラスの体積分率をＶとすると、以下の数１により表されることが知られている。
【００３４】
【数１】
【００３５】
また、ガラスとフィラーからなる析出物のない誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは、ガラスの誘電率温度係数をτＥｇ、フィラーの誘電率温度係数をτEｆおよびガラスの体積分率をＶとすると、以下の数２により表されることが知られている。
【００３６】
【数２】
【００３７】
本実施例の誘電体セラミックについて、ガラス１の体積分率Ｖを変えて焼成体（誘電体セラミック）を作製し、本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥが数１および数２に従った値になるかを確認した。ここで、作製した誘電体セラミックの気孔率ｂは０．０２（２％）であり、フィラーにおけるａの値を０．６、Ｌａ量ｘを０．５に設定した。測定した本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを図２および図３に示す。
【００３８】
図２および図３に示すように、比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥの実測値は計算値と近似している。したがって、比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥのは計算によって求められることが確認できたので、ガラスの体積分率Ｖを変化させることにより、本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを容易に制御できることが示された。
【００３９】
また、図１に示すように、フィラーにおけるＬａ量ｘを変化させることにより、フィラーの比誘電率εｆおよび誘電率温度係数τＥｆを制御することができる。そのため、本実施例の誘電体セラミックについては、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させることにより、所望の比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを容易に得ることができる。
【００４０】
次に、表５および表６ならびに図４および図５を用いて、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥの変化を説明する。ここで、フィラーについては、前述と同様、ａ＝０．６であって０≦ｘ≦０．７としたＢａ４．２（ＬａｘＮｄ１−ｘ）９．２Ｔｉ１８Ｏ５４を作製した。また、ガラスの体積分率Ｖについては、０．５≦Ｖ≦０．７を選択した。表４に示すように、Ｖ＜０．５においては気孔率が４％以上に上昇して緻密な焼結体（誘電体セラミック）が得られず、また、０．７＜Ｖ≦１においては誘電体セラミックの焼成時に誘電体セラミックが焼成炉に付着して剥離困難であるため、Ｖの測定範囲から除外した。
【００４１】
【表４】
【００４２】
表５および図４は、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの誘電体セラミックの比誘電率εｒを示している。また、表６および図５は、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥを示している。なお、表５および表６におけるマーク＊は、比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす誘電体セラミックについてのフィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖの組み合わせを示している。また、図４における点線は比誘電率εｒ＝１５を示しており、図５において点線枠により囲まれた範囲は誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす範囲を示している。
【００４３】
【表５】
【００４４】
【表６】
【００４５】
ガラス１とフィラーを組み合わせた本実施例の誘電体セラミックの比誘電率εｒは、表５および図４に示すように、０≦ｘ≦０．７および０．５≦Ｖ≦０．７の範囲においていずれも１５以上の値を示した。ここで、Ｌａ量ｘが多くなるほど誘電体セラミックの比誘電率εｒは増加する傾向を示した。これは、図１に示したフィラーの比誘電率εｆの増加傾向と同様である。また、ガラスの体積分率Ｖが増加するほど誘電体セラミックの比誘電率εｒが減少することも示された。
【００４６】
本実施例の誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは、表６に示すように、０≦ｘ≦０．７および０．５≦Ｖ≦０．７の範囲において−２４７≦τＥ≦９１を示した。ここで、ガラスの体積分率Ｖを一定にしてＬａ量ｘを増加させると、誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは、フィラーの誘電率温度係数τＥｆと同様、急激に減少することが示された。また、表６および図５に示すように、Ｌａ量ｘを一定にしてガラスの体積分率Ｖを増加させると、誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥは直線的に増加することが示された。図５に示すように、Ｌａ量ｘを一定にした場合においては、Ｌａ量ｘが少ないほど誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥの傾きが小さいこともわかる。
【００４７】
つまり、表６および図５に示すように、Ｌａ量が少ないほど誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥの変化が少なくて安定しているといえる。そのため、０．１≦Ｌａ量ｘ≦０．６の範囲内においてはガラスの体積分率Ｖが変化しても、誘電体セラミックの比誘電率εｒ≧１５およびその誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１またはそれに近い値の誘電率温度係数τＥを得ることができることが示された。特に、表６および図５に示すように、０．１≦Ｌａ量ｘ≦０．５の範囲内においては、ガラスの体積分率Ｖを変化させても比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす良好な特性の誘電体セラミックを得られることが示された。
【００４８】
なお、本実施例の誘電体セラミックを複数形成してそのばらつきを調べたところ、比誘電率εｒの誤差は０．５以下であり、その誘電率温度係数τＥのバラツキは１０ｐｐｍ・℃−１以下であった。一般的に、焼成炉の温度分布は±１０℃程度なので、本実施例の誘電体セラミックは焼成温度に対して高い安定性を持っていることが示された。
【００４９】
（Ｃ）誘電体セラミックにおけるホウケイ酸ガラスの誘電率温度係数τＥｇの依存性の評価
次に、本実施例のホウケイ酸ガラス（ガラス１）をガラス３に変更して誘電体セラミックの比誘電率εｒおよび誘電率温度係数τＥを評価した。ここで、ガラス３とは、表１にも示したとおり、ガラス１と同様にＢａＯおよびＳｒＯを含有しているが、ガラス１よりもその誘電率温度係数τＥｇが大きいホウケイ酸ガラスである。フィラーについては、前述と同様、ａ＝０．６であって０≦ｘ≦０．７としたＢａ４．２（ＬａｘＮｄ１−ｘ）９．２Ｔｉ１８Ｏ５４を作製した。また、ガラスの体積分率Ｖについては、０．５≦Ｖ≦０．７を選択した。選択理由は、誘電体セラミック１と同様、Ｖ＜０．５においては気孔率が４％以上に上昇して緻密な焼結体（誘電体セラミック）が得られず、また、０．７＜Ｖ≦１においては誘電体セラミックの焼成時に誘電体セラミックが焼成炉に付着して剥離困難であるためである。
【００５０】
表７および図６は、ガラス３に本実施例のフィラーを混合した誘電体セラミック（以下、「誘電体セラミック３」という。）について、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの比誘電率εｒを示している。また、表８および図７は、誘電体セラミック３について、フィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖを変化させたときの誘電体セラミックの誘電率温度係数τＥを示している。なお、表７および表８におけるマーク＊は、比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす誘電体セラミック３についてのフィラーのＬａ量ｘおよびガラスの体積分率Ｖの組み合わせを示している。また、図６における点線は比誘電率εｒ＝１５を示しており、図７において点線枠により囲まれた範囲は誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす範囲を示している。
【００５１】
【表７】
【００５２】
【表８】
【００５３】
誘電体セラミック３の比誘電率εｒは、表７および図６に示すように、０≦Ｌａ量ｘ≦０．７および０．５≦体積分率Ｖ≦０．７の範囲において、いずれも１５以上の値を示した。ここで、ガラス１に本実施例のフィラーを混合した誘電体セラミック（以下、「誘電体セラミック１」という。）と同様、Ｌａ量ｘが多くなるほど誘電体セラミック３の比誘電率εｒは増加する傾向を示した。また、誘電体セラミック１と同様、ガラスの体積分率Ｖが増加するほど誘電体セラミックの比誘電率εｒが減少することも示された。ここで、表５および表７を比較すると、誘電体セラミック１の比誘電率εｒと誘電体セラミック３の比誘電率εｒとの間に大きな違いが見られないことが分かる。これは、ガラス１の比誘電率εｒとガラス３の比誘電率εｒとの間に大きな違いが見られないことに起因する。
【００５４】
誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥは、表８に示すように、０≦ｘ≦０．７および０．５≦Ｖ≦０．７の範囲において−２００≦τＥ≦９０を示した。ここで、ガラスの体積分率Ｖを一定にしてＬａ量ｘを増加させると、誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥは、フィラーの誘電率温度係数τＥｆと同様、急激に減少することが示された。また、表８および図７に示すように、Ｌａ量ｘを一定にしてガラスの体積分率Ｖを増加させると、誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥは直線的に増加することが示された。Ｌａ量ｘを一定にした場合においては、Ｌａ量ｘが少ないほど誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥの傾きが小さいこともわかる。つまり、表８および図７に示すように、誘電体セラミック１と同様、Ｌａ量が少ないほど誘電体セラミック３の誘電率温度係数τＥの変化が少なくて安定しているといえる。
【００５５】
ただし、表８に示すように、誘電体セラミック３については、誘電体セラミック１とは異なり、０．３≦Ｌａ量ｘ≦０．７の範囲内において誘電体セラミックの比誘電率εｒ≧１５およびその誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１またはそれに近い値の誘電率温度係数τＥを得ることができることが示された。特に、０．４≦Ｌａ量ｘ≦０．６の範囲であればガラスの体積分率Ｖを変化させても比誘電率εｒ≧１５および誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を満たす良好な特性の誘電体セラミックを得られることが示された。
【００５６】
つまり、表５〜表８および図４〜図７に示したように、誘電体セラミック１および誘電体セラミック３の評価結果を参照すると、０≦Ｌａ量ｘ≦０．７および０．５≦体積分率Ｖ≦０．７においては、Ｌａ量およびガラスの体積分率Ｖを表５から表８に基づき選択することにより、誘電体セラミックの比誘電率εｒ≧１５およびその誘電率温度係数τＥ＝０±６０ｐｐｍ・℃−１を有する誘電体セラミックが得られることが示された。特に、表６および表８に示すように、０．３≦Ｌａ量ｘ≦０．５を満たせば、ホウケイ酸ガラスの誘電率温度係数τEｇに依存することなく高誘電率および０に近い誘電率温度係数を有する誘電体セラミックを得られることがわかる。
【００５７】
また、表や図には示さないが、本実施例の誘電体セラミックの損失係数tanδを測定した結果、本実施例の誘電体セラミックの損失係数tanδはすべて０．００１以下となった。したがって、誘電体セラミックの損失係数についても所望の値を得ることができた。
【００５８】
すなわち、本実施例の誘電体セラミックによれば、高誘電率、低誘電損失および０に近い誘電率温度係数を実現することができる。
【００５９】
なお、本発明は、前述した実施例などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施例のフィラーにおいてａ＝０．６とした場合のＬａ量ｘと比誘電率εｆもしくは誘電率温度係数τEｆ との関係を示すグラフ
【図２】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６およびＬａ量ｘ＝０．５とした場合のガラスの体積分率Ｖと比誘電率εｒとの関係を示すグラフ
【図３】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６およびＬａ量ｘ＝０．５とした場合のガラスの体積分率Ｖと誘電率温度係数τＥとの関係を示すグラフ
【図４】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと比誘電率εｒとの関係を示すグラフ
【図５】本実施例の誘電体セラミック（ガラス１＋フィラー）においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと誘電率温度係数τＥとの関係を示すグラフ
【図６】ガラス３にフィラーを混合した誘電体セラミック３においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと比誘電率εｒとの関係を示すグラフ
【図７】ガラス３にフィラーを混合した誘電体セラミック３においてａ＝０．６とした場合のガラスの体積分率Ｖと誘電率温度係数τＥとの関係を示すグラフ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｒＯおよびＢａＯを含むホウケイ酸ガラスと、
Ｂａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：希土類元素、０≦ａ≦１）から組成されており、前記ホウケイ酸ガラスに混入されているフィラーと
を備えていることを特徴とする誘電体セラミック。
【請求項２】
前記ａの範囲は、０．５≦ａ≦０．７である
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体セラミック。
【請求項３】
前記Ｒは、ＬａＸＮｄ１−Ｘであり、
前記ｘの範囲は、０≦ｘ≦０．７である
ことを特徴とする請求項２に記載の誘電体セラミック。
【請求項４】
前記ｘの範囲は、０．３≦ｘ≦０．５である
ことを特徴とする請求項３に記載の誘電体セラミック。
【請求項５】
前記ホウケイ酸ガラスの体積分率Ｖの範囲は、０．５≦Ｖ≦０．７である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の誘電体セラミック。
【請求項１】
ＳｒＯおよびＢａＯを含むホウケイ酸ガラスと、
Ｂａ６−３ａＲ８＋２ａＴｉ１８Ｏ５４（Ｒ：希土類元素、０≦ａ≦１）から組成されており、前記ホウケイ酸ガラスに混入されているフィラーと
を備えていることを特徴とする誘電体セラミック。
【請求項２】
前記ａの範囲は、０．５≦ａ≦０．７である
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体セラミック。
【請求項３】
前記Ｒは、ＬａＸＮｄ１−Ｘであり、
前記ｘの範囲は、０≦ｘ≦０．７である
ことを特徴とする請求項２に記載の誘電体セラミック。
【請求項４】
前記ｘの範囲は、０．３≦ｘ≦０．５である
ことを特徴とする請求項３に記載の誘電体セラミック。
【請求項５】
前記ホウケイ酸ガラスの体積分率Ｖの範囲は、０．５≦Ｖ≦０．７である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の誘電体セラミック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−４０６４８（Ｐ２００９−４０６４８Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９０２６（Ｐ２００７−２０９０２６）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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