專利名稱：電介質(zhì)瓷器組合物以及使用該組合物的疊層陶瓷部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于疊層陶瓷部件等的電介質(zhì)瓷器組合物以及使用該組合物的疊層陶瓷部件。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著電子部件的小型化·薄型化，對疊層陶瓷部件的需求急劇增多。作為疊層陶瓷部件的具有代表性的一例，可舉出以下疊層陶瓷部件，即，使用能與Ag等導(dǎo)電材料一同進(jìn)行燒制的低溫?zé)撇牧?LTCC)，在各層上形成感應(yīng)器或者電容器的電路的疊層陶瓷部件。作為使用于該疊層陶瓷部件的低溫?zé)撇牧?，一般選擇將氧化鋁等陶瓷填料和玻璃混合后的電介質(zhì)瓷器組合物。但是，由于這種組合物的介電常數(shù)很低、為10以下，因此應(yīng)用到LC濾波器上其介電常數(shù)不足夠大。
為了應(yīng)用于LC濾波器，不僅要求具有高介電常數(shù)、介電損耗少，而且還要求溫度系數(shù)τf接近于0。作為滿足這些特性的電介質(zhì)瓷器組合物，在特開平5-211007號公報中，公開了具有Li2O-CaO-Sm2O3-TiO2的組成的電介質(zhì)瓷器組合物。
另外，在特開2003-146742號公報中公開了在(Li0.5(Nd，Sm)0.5)TiO3-(Ca1-XNd2X/3)TiO3中，含有ZnO-B2O3-SiO2系玻璃粉或Li2O-B2O3-SiO2系玻璃粉中的任何一個玻璃粉3～15重量％的電介質(zhì)瓷器組合物。
然而，在特開平5-211007號公報中公開的電介質(zhì)瓷器組合物是在1300℃左右的高溫下燒制形成，因此很難以該組成，應(yīng)用于在900℃左右的低溫下燒制形成疊層陶瓷部件。
另外，在特開2003-146742號公報中公開的電介質(zhì)瓷器組合物中，為了提高在900℃左右的低溫下的燒結(jié)性，不得不增加玻璃的添加量。而增加玻璃的添加量，會引起介電特性的劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上的事實，其目的在于解決上述技術(shù)問題，即提供一種即使在900℃左右的低溫下燒制時也能提高燒結(jié)性、且能抑制介電特性的劣化的電介質(zhì)瓷器組合物以及使用該組合物的疊層陶瓷部件。
本發(fā)明提供一種電介質(zhì)瓷器組合物，含有電介質(zhì)材料和玻璃，其特征是電介質(zhì)材料是由組合式a·Li2O-b·(CaO1-X-SrOX)-c·R2O3-d·TiO2(其中，x滿足0≤x＜1，R是從包括La、Y的稀土類元素中選出的至少一種，且a、b、c以及d滿足，0≤a≤20mol％、0≤b≤45mol％、0＜c≤20mol％、40≤d≤80mol％、以及a+b+c+d＝100mol％)表示的電介質(zhì)材料，且玻璃是含有Bi2O3在30重量％以上的玻璃。
本發(fā)明中使用的Bi2O3系玻璃(含有Bi2O3為30重量％以上的玻璃)的軟化點和熔點低，且在900℃左右的燒制工序中成為粘度低的液相。因此，根據(jù)本發(fā)明，能通過粘度低的液相進(jìn)行致密化，促進(jìn)電介質(zhì)材料的燒結(jié)，因此能提高低溫下的燒結(jié)性。
本發(fā)明的Bi2O3系玻璃中的Bi2O3含有量，如上所述是在30重量％以上，但更優(yōu)選是在50重量％以上。如果Bi2O3含有量少，則可能無法充分獲得本發(fā)明的效果，即提高燒結(jié)性從而提高介電常數(shù)。
本發(fā)明中使用的Bi2O3系玻璃，優(yōu)選還含有B2O3。B2O3的含有量優(yōu)選為5～50重量％，更優(yōu)選為10～40重量％。
本發(fā)明中的電介質(zhì)材料，只要能由上述組合式表示就可，不作特別限定，例如，可優(yōu)選使用特開平5-211007號公報中記載的電介質(zhì)材料。電介質(zhì)材料一般是通過將原料混合并進(jìn)行臨時燒制而制成的。優(yōu)選臨時燒制的溫度在700～1200℃的范圍中，且臨時燒制時間則優(yōu)選為1～5小時。
通過使用在上述組合式中R為Nd(釹)的電介質(zhì)材料，尤其能提高燒結(jié)性、提高介電常數(shù)。
本發(fā)明的電介質(zhì)瓷器組合物，還可含有以SiO2和B2O3為主成分的硼硅酸鹽系玻璃。通過含有硼硅酸鹽系玻璃，便于實施抑制介電損耗等介電特性的控制。
本發(fā)明的電介質(zhì)瓷器組合物中，Bi2O3系玻璃的含有量優(yōu)選為1～10重量％。如果Bi2O3系玻璃的含有量不足1重量％，在900℃左右的燒制中，則可能無法提高電介質(zhì)瓷器組合物的燒結(jié)性。另外，如果Bi2O3系玻璃的含有量超過10重量％，則電介質(zhì)瓷器組合物的介電特性就有可能劣化。
另外，在使用硼硅酸鹽系玻璃時，電介質(zhì)瓷器組合物中的Bi2O3系玻璃和硼硅酸鹽系玻璃的合計含有量優(yōu)選為1～10重量％。此時，優(yōu)選將Bi2O3系玻璃的含有量設(shè)定在1～5重量％范圍內(nèi)，且將硼硅酸鹽系玻璃的含有量設(shè)定在1～5重量％范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明的電介質(zhì)瓷器組合物，還可含有B2O3和CuO中的至少一方作為燒結(jié)輔助劑。電介質(zhì)瓷器組合物中的B2O3的含有量優(yōu)選為15重量％以下，且CuO的含有量優(yōu)選為5重量％以下。如果相對于電介質(zhì)瓷器組合物的B2O3的含有量超過15重量％、或者CuO的含有量超過5重量％，則有可能會出現(xiàn)電介質(zhì)瓷器組合物的介電特性劣化的情況。
本發(fā)明的疊層陶瓷部件的特征是通過對含有所述本發(fā)明的電介質(zhì)瓷器組合物的漿料進(jìn)行成形而獲得的電介質(zhì)層和導(dǎo)體層進(jìn)行疊層而獲得。
圖1是表示本發(fā)明的疊層陶瓷部件的立體圖；圖2是分解立體圖。如圖1和圖2所示，電介質(zhì)層1上形成有導(dǎo)體層2。另外，通過電介質(zhì)層1，還有形成有過孔3的電介質(zhì)層。通過疊層多片這種電介質(zhì)層，構(gòu)成疊層陶瓷部件。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種在900℃左右的低溫?zé)频那闆r下也能提高燒結(jié)性，且能抑制介電特性的劣化的電介質(zhì)瓷器組合物。


圖1是表示本發(fā)明的疊層陶瓷部件的一例的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的疊層陶瓷部件的一例的分解立體圖。
具體實施例方式
下面，基于實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例，只要不改變其主旨，可適當(dāng)改變進(jìn)行實施。
按以下方式調(diào)制電介質(zhì)材料(A)。
(A)Li2O(9mol％)-CaO(15mol％)-SrO(1mol％)-Sm2O3(12mol％)-TiO2(63mol％)對Li2CO3、CaCO3、SrCO3、Sm2O3以及TiO2進(jìn)行秤量、混合，以滿足上述組合比例。向該混合物中添加異丙醇，并使用氧化鋯制罐和由球體構(gòu)成的球磨機(jī)，對其進(jìn)行24小時濕式混合。在使用球磨機(jī)進(jìn)行濕式混合后，通過在700℃下對混合進(jìn)行2小時的臨時燒制，獲得電介質(zhì)材料(A)。
接著，使用由以上工序獲得的電介質(zhì)材料(A)和Bi2O3系玻璃，調(diào)制了電介質(zhì)瓷器組合物。作為Bi2O3系玻璃，采用了由以下(G1)～(G3)表示的組成。
(G1)Bi2O3(55重量％)-B2O3(35重量％)-ZnO(10重量％)，軟化點約520℃(G2)Bi2O3(75重量％)-B2O3(15重量％)-ZnO(10重量％)，軟化點約470℃(G3)Bi2O3(60重量％)-B2O3(25重量％)-ZnO(5重量％)-SiO2(10重量％)，軟化點約540℃如表1所示，對電介質(zhì)材料(A)、Bi2O3系玻璃(G1)～(G3)內(nèi)的一種、以及根據(jù)需要添加的B2O3等燒結(jié)輔助劑進(jìn)行混合，并再次使用球磨機(jī)對其進(jìn)行20小時的粉碎處理。
接著，向粉碎得到的混合物中，添加聚乙烯醇等粘合劑造粒分級之后，施加2000kg/cm2的壓力，成型為規(guī)定大小及形狀。在500℃下對該成型物進(jìn)行2小時的脫粘合劑處理后，以900℃進(jìn)行了5小時的燒制。
對于所獲得的各試料(實施例No.1～No.9)，通過電介質(zhì)諧振器法(hakki-coleman method)，測定出介電常數(shù)以及Qf值。另外，用燒制前后的尺寸，求出收縮率。
在比較例1中，除了使用由以下(G4)～(G8)表示的軟化點不同的硼硅酸鹽系玻璃，以替代Bi2O3系玻璃之外，與實施例1相同地調(diào)制出電介質(zhì)瓷器組合物。
(G4)奧野制藥社制“G3-3950”，軟化點610℃(G5)日本電氣硝子社制“GA-4”，軟化點630℃(G6)日本電氣硝子社制“GA-12”，軟化點560℃(G7)日本電氣硝子社制“GA-47，軟化點870℃(G8)日本電氣硝子社制“GA-50”，軟化點830℃對所獲得的各試料(比較例No.1～No.8)，通過與所述實施例1相同的方法，測定出收縮率、介電常數(shù)以及Qf值。
表1表示關(guān)于實施例1和比較例1的各試料的測定結(jié)果。
表1
如表1所示，使用Bi2O3系玻璃的實施例No.1～No.9，即使在Bi2O3系玻璃的添加量為很少量即1～5重量％的情況下，其收縮率也很大，并顯示了高的燒結(jié)性。
關(guān)于燒結(jié)性提高的理由，認(rèn)為是與不含有Bi2O3的玻璃相比，Bi2O3系玻璃的軟化點和熔點都更低，且在900℃附近的粘度也低，因此由Bi2O3系玻璃促進(jìn)了燒制物的致密化。
另外，與在電介質(zhì)瓷器組合物中不含有B2O3的試料(例如實施例No.1～No.3)相比，含有B2O3作為燒結(jié)輔助劑的試料(例如實施例No.6～No.8)不僅燒結(jié)性提高了，且介電常數(shù)也較高。由此可知，通過使用B2O3等燒結(jié)輔助劑，能提高燒結(jié)性，并獲得較高的介電常數(shù)。
作為玻璃成分，并用Bi2O3系玻璃和硼硅酸鹽系玻璃。
作為電介質(zhì)材，使用了實施例1中的電介質(zhì)材料(A)，以表2所示的配合比例，將Bi2O3系玻璃(G2)和硼硅酸鹽系玻璃(G6)并用，并與實施例1相同地調(diào)制出電介質(zhì)瓷器組合物。
對所獲得的試料(實施例No.10～No.13)，與所述實施例1相同地，測定出收縮率、介電常數(shù)以及Qf值。表2表示測定結(jié)果。
表2

由表2所示的結(jié)果可看出，通過在Bi2O3系玻璃中、并用硼硅酸鹽系玻璃作為玻璃成分，能夠提高Qf，并降低介電損耗。
在實施例3中，除使用以下不含有Li2O的電介質(zhì)材料(B)替代電介質(zhì)材料(A)之外，與實施例1相同地調(diào)制出電介質(zhì)瓷器組合物。
(B)CaO(24mol％)-SrO(1mol％)-Sm2O3(12mol％)-TiO2(63mol％)對所獲得的試料(實施例No.14)，通過與實施例1相同的方法，測定出收縮率、介電常數(shù)以及Qf值。表3表示了測定結(jié)果。
表3 如表3所示，在使用不含有Li2O的電介質(zhì)材料的實施例No.14的情況下，也與實施例No.1～No.13同樣，獲得較高的燒結(jié)性。
對Li2CO3、CaCO3、SrCO3、Nd2O3以及TiO2進(jìn)行秤量、混合，以滿足如表4、表5以及表6所示的Li2O-CaO-SrO-Nd2O3-TiO2的組成(摩爾比)。對該混合物添加異丙醇，并使用氧化鋯制罐和由球體構(gòu)成球磨機(jī)，對其進(jìn)行24小時濕式混合。在使用球磨機(jī)進(jìn)行濕式混合后，在1200℃下對混合進(jìn)行2小時的臨時燒制，得到各電介質(zhì)材料。
接著，向得到的各電介質(zhì)材料中，添加Bi2O3系玻璃(G2)和硼硅酸鹽系玻璃(G6)以滿足各表中所示的比例、進(jìn)行混合，并再次使用球磨機(jī)對其進(jìn)行20小時的粉碎處理。
接著，向粉碎后獲得的混合物中添加聚乙烯醇等粘合劑造粒分級之后，施加2000kg/cm2的壓力，成型為規(guī)定大小及形狀。在500℃下對該成型物進(jìn)行2小時的脫粘合劑處理后，在900℃下進(jìn)行5小時的燒制。
對于所獲得的各試料(實施例No.15～No.26)，采用電介質(zhì)諧振器法(hakki-coleman method)，測定出介電常數(shù)以及Qf值。另外，用燒制前后的尺寸，求出收縮率。表4～表6表示這些測定結(jié)果。
表4Bi2O3系玻璃(G2)1重量％+硼硅酸鹽系玻璃(G6)1重量％

表5Bi2O3系玻璃(G2)1重量％+硼硅酸鹽系玻璃(G6)3重量％

表6Bi2O3系玻璃(G2)1重量％+硼硅酸鹽系玻璃(G6)5重量％

如表4～表6所示，在稀土類元素選用Nd的任何一個試料中，都獲得了優(yōu)良的燒結(jié)性和介電特性。對于該理由推測如下，即與Sm(釤)相比Nd的離子半徑大，因此隨著晶格常數(shù)的增大，介電常數(shù)也提高。另外，由于燒結(jié)性提高了從而有助于燒結(jié)溫度的降低。另外，將燒結(jié)后的試料的結(jié)晶相通過X射線衍射評價得到結(jié)果顯示，沒有發(fā)現(xiàn)當(dāng)稀土類元素為Sm時看到的由Sm-Ti構(gòu)成的第二相的峰值(peak)。其結(jié)果就是，維持了較高的Qf值。
本發(fā)明的疊層陶瓷部件可通過以下方法獲得，即如上所述，疊層由以本發(fā)明的電介質(zhì)瓷器組合物構(gòu)成的電介質(zhì)層、和形成于該電介質(zhì)層表面的導(dǎo)電體層，構(gòu)成的電介質(zhì)印刷電路基板(Green sheet)，并對其進(jìn)行燒制。例如，向通過與所述實施例相同的方法獲得的電介質(zhì)材料中，添加Bi2O3系玻璃、以及根據(jù)需要選擇的其他添加劑，并用球磨機(jī)將其混合，并向所獲得的混合物中添加聚乙烯醇縮丁醛(PVB)系粘合劑，再用球磨機(jī)混合添加PVB后獲得的混合物，制成漿料。接著，使用刮漿刀裝置，將通過以上工序獲得的漿料成形為薄片厚度50～100μm的薄片狀。將獲得的薄片切斷成規(guī)定大小，并將Ag糊劑印刷成規(guī)定的圖案，形成電介質(zhì)印刷電路基板。將該電介質(zhì)印刷電路基板按圖1和圖2所示的方式，疊層8～20層并進(jìn)行壓接后，在400℃下進(jìn)行脫粘合劑處理，接著在900℃下保持2小時以進(jìn)行燒制，最終制成疊層陶瓷部件。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)瓷器組合物，含有電介質(zhì)材料和玻璃，其特征是所述電介質(zhì)材料，是由組合式a·Li2O-b·(CaO1-X-SrOX)-c·R2O3-d·TiO2表示的電介質(zhì)材料，且所述玻璃是含有Bi2O3為30重量％以上的玻璃，其中，x滿足0≤x＜1，R是從包括La、Y的稀土類元素中選出的至少一種，且a、b、c以及d滿足0≤a≤20mol％、0≤b≤45mol％、0＜c≤20mol％、40≤d≤80mol％、以及a+b+c+d＝100mol％。
2.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)瓷器組合物，其特征是所述玻璃還含有B2O3。
3.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)瓷器組合物，其特征是含有1～10重量％的所述玻璃。
4.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)瓷器組合物，其特征是還含有以SiO2和B2O3為主成分的硼硅酸鹽系玻璃。
5.如權(quán)利要求4所述的電介質(zhì)瓷器組合物，其特征是所述玻璃和所述硼硅酸鹽系玻璃合計含有1～10重量％。
6.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)瓷器組合物，其特征是還含有1 5重量％以下的B2O3以及5重量％以下CuO中的至少一方作為燒結(jié)輔助劑。
7.一種疊層陶瓷部件，其特征是通過對含有將如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)瓷器組合物的漿料成形得到的電介質(zhì)層、以及導(dǎo)體層進(jìn)行疊層而獲得。
8.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)瓷器組合物，其特征是所述組合式中的R是Nd。
9.一種疊層陶瓷部件，其特征是通過對含有將如權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)瓷器組合物的漿料成形得到的電介質(zhì)層、以及導(dǎo)體層進(jìn)行疊層而獲得。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電介質(zhì)瓷器組合物，含有電介質(zhì)材料和玻璃，其特征是所述電介質(zhì)材料是由組合式a·Li
文檔編號H01F17/00GK1667758SQ20051000906
公開日2005年9月14日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者梅本卓史, 青柳倫太郎, 野野上寬, 脅坂健一郎 申請人:三洋電機(jī)株式會社