JP2006008484A - Low-temperature firing dielectric porcelain composition and dielectric article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低温焼成誘電体磁器組成物及び誘電体部品に関する。更に詳しくは、特に無負荷品質係数に優れる低温焼成誘電体磁器組成物及び誘電体部品に関する。 The present invention relates to a low-temperature fired dielectric ceramic composition and a dielectric component. More specifically, the present invention relates to a low-temperature fired dielectric ceramic composition and a dielectric component that are particularly excellent in a no-load quality factor.
近年、通信情報量の増大に伴い、自動車通信、衛星通信、衛星放送等のマイクロ波帯域及びミリ波帯域を利用した各種の通信システムが急速に発展しつつあり、これに伴いより高度な性能が益々要求されている。このような誘電体磁器材料では、近年、低融点導体と同時焼成できる低温焼成誘電体磁器材料であって、優れた誘電特性を発揮できる材料が求められている。 In recent years, with the increase in the amount of communication information, various communication systems using microwave bands and millimeter wave bands such as automobile communication, satellite communication, satellite broadcasting, etc. are rapidly developing. It is increasingly demanded. In recent years, there has been a demand for such a dielectric ceramic material that is a low-temperature fired dielectric ceramic material that can be fired simultaneously with a low melting point conductor and that can exhibit excellent dielectric properties.
これまでに、マイクロ波帯域で高い誘電率を持つ材料としてBaO−RE2O3−TiO2(RE:希土類元素)系材料(誘電率約70)が知られている。しかし、この材料は、1300℃以上の高温での焼成が必要であり、銅及び銀等の低融点金属からなる導体層と同時焼成することができなかった。これに対して、同程度の誘電率が得られ、1000℃以下で低温焼成できる材料としてBi−Zn−Nb系酸化物及びBi−Ca−Nb系酸化物が知られている。
このうち、前者のBi−Ca−Nb系酸化物については、例えば、下記特許文献1、2及び3などに開示されている。更に、その組成系の発展型として、Caの一部をZnで置換した組成(下記特許文献4及び5)、Caの一部をBaで置換した組成(下記特許文献6)、Caの一部をSrで置換した組成(下記特許文献7)、Caの一部をMgで置換した組成(下記特許文献8)、Nbの一部をTaで置換した組成(下記特許文献9)等が知られている。
一方、Bi−Zn−Nb系酸化物について、下記特許文献10に開示されている。
So far, BaO—RE 2 O 3 —TiO 2 (RE: rare earth element) -based material (dielectric constant of about 70) is known as a material having a high dielectric constant in the microwave band. However, this material needs to be fired at a high temperature of 1300 ° C. or higher, and cannot be fired simultaneously with a conductor layer made of a low melting point metal such as copper and silver. On the other hand, Bi—Zn—Nb-based oxides and Bi—Ca—Nb-based oxides are known as materials that can obtain the same dielectric constant and can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or lower.
Among these, the former Bi—Ca—Nb-based oxide is disclosed in, for example, the following
On the other hand, a Bi—Zn—Nb-based oxide is disclosed in Patent Document 10 below.
しかし、上記特許文献10に示されているように、83〜133と優れた比誘電率を示す範囲が認められるものの、無負荷品質係数(以下、単に「無負荷Q値」ともいう)の最大値は310と低い。このため、電子部品用材料としての使用が困難である。
本発明は、上記課題を解決するものであり、低温焼成でき、十分な比誘電率を保持しつつ、高い無負荷Q値が得られるBi−Zn−Nb系酸化物からなる低温焼成誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体部品を提供することを目的とする。
However, as shown in Patent Document 10 above, although a range showing an excellent relative dielectric constant of 83 to 133 is recognized, the maximum no-load quality factor (hereinafter also simply referred to as “no-load Q value”) The value is as low as 310. For this reason, the use as a material for electronic components is difficult.
The present invention solves the above-mentioned problems, and is a low-temperature fired dielectric ceramic made of a Bi-Zn-Nb-based oxide that can be fired at a low temperature and can obtain a high unloaded Q value while maintaining a sufficient dielectric constant. An object is to provide a composition and a dielectric component using the composition.
本発明者らは、上記Bi−Zn−Nb系酸化物において、極狭い組成範囲に、比誘電率を従来のレベルに維持しつつ、高い無負荷Q値が得られる領域が存在することを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下に示す通りである。
(1)Biと、2価の金属元素であるMと、Nb及びTaのうちの少なくともNbと、Oとを含有し、且つ、
xBiO3/2−yMO−z(NbaTab)O5/2と表した場合に、該x、該y、該z、該a及び該bが各々下記関係を満たすことを特徴とする低温焼成誘電体磁器組成物。
0.455≦x≦0.545
0.155≦y<0.19
0.305≦z≦0.362
0<a≦1
0≦b<1
(2)上記MがZnである上記(1)に記載の低温焼成誘電体磁器組成物。
(3)上記x、y及びzの各々が0.495≦x≦0.505、0.166≦y≦0.168、且つ、0.332≦z≦0.334である請求項2に記載の低温焼成誘電体磁器組成物。
(4)比誘電率が60以上であり、且つ、無負荷品質係数が350以上である上記(1)乃至(3)のうちのいずれかに記載の低温焼成誘電体磁器組成物。
(5)斜方晶パイロクロア構造を有する上記(1)乃至(4)のうちのいずれかに記載の低温焼成誘電体磁器組成物。
(6)上記(1)乃至(5)のうちのいずれかに記載の低温焼成誘電体磁器組成物からなる誘電体磁器部と、該誘電体磁器部の表面及び/又は内部に同時焼成された導体部を備えることを特徴とする誘電体部品。
(7)上記導体部は、Cu、Ag及びAuのうちの少なくとも1種を主成分とする導体金属からなる上記(6)に記載の誘電体部品。
The present inventors have found that in the Bi—Zn—Nb-based oxide, there is a region where a high unloaded Q value can be obtained while maintaining a relative dielectric constant at a conventional level in an extremely narrow composition range. The present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
(1) contains Bi, M which is a divalent metal element, at least Nb of Nb and Ta, and O, and
When expressed as xBiO 3/2 -yMO-z (Nb a Ta b) O 5/2, said x, said y, the z, cold said a and the b is to satisfy the respective following relationship Firing dielectric ceramic composition.
0.455 ≦ x ≦ 0.545
0.155 ≦ y <0.19
0.305 ≦ z ≦ 0.362
0 <a ≦ 1
0 ≦ b <1
(2) The low-temperature fired dielectric ceramic composition according to (1), wherein M is Zn.
(3) The x, y, and z are 0.495 ≦ x ≦ 0.505, 0.166 ≦ y ≦ 0.168, and 0.332 ≦ z ≦ 0.334. Low-temperature fired dielectric ceramic composition.
(4) The low-temperature fired dielectric ceramic composition according to any one of (1) to (3), wherein the relative dielectric constant is 60 or more and the no-load quality factor is 350 or more.
(5) The low-temperature fired dielectric ceramic composition according to any one of the above (1) to (4), which has an orthorhombic pyrochlore structure.
(6) A dielectric ceramic part made of the low-temperature fired dielectric ceramic composition according to any one of the above (1) to (5), and co-fired on the surface and / or inside of the dielectric ceramic part A dielectric component comprising a conductor portion.
(7) The dielectric component according to (6), wherein the conductor portion is made of a conductor metal containing at least one of Cu, Ag, and Au as a main component.
本発明の低温焼成誘電体磁器組成物によると、比誘電率が60以上を従来のレベルに維持しつつ、350以上の無負荷Q値を得ることができる。
上記MがZnである場合には、比誘電率が60以上を従来のレベルに維持しつつ、350以上の無負荷Q値を得ることができる。
上記x、y及びzの各々が所定の範囲にある場合には、比誘電率が70であり、且つ、900以上の高い無負荷Q値を得ることができる。
比誘電率が60以上であり、且つ、無負荷品質係数が350以上である場合には、優れた誘電特性の電子部品を得ることができる。
斜方晶パイロクロア構造を有する場合には、比誘電率が70であり、且つ、900以上の高い無負荷Q値を得ることができる。
本発明の誘電体部品によると、同時焼成された導体部を備えつつ、優れた誘電特性の電子部品を得ることができる。
According to the low-temperature fired dielectric ceramic composition of the present invention, an unloaded Q value of 350 or more can be obtained while maintaining a relative dielectric constant of 60 or more at a conventional level.
When M is Zn, an unloaded Q value of 350 or more can be obtained while maintaining a relative dielectric constant of 60 or more at a conventional level.
When each of x, y, and z is within a predetermined range, the relative dielectric constant is 70, and a high no-load Q value of 900 or more can be obtained.
When the relative dielectric constant is 60 or more and the no-load quality factor is 350 or more, an electronic component having excellent dielectric characteristics can be obtained.
In the case of having an orthorhombic pyrochlore structure, the relative dielectric constant is 70, and a high unloaded Q value of 900 or more can be obtained.
According to the dielectric component of the present invention, it is possible to obtain an electronic component having excellent dielectric characteristics while being provided with a co-fired conductor portion.
以下、本発明を詳細に説明する。
[1]低温焼成誘電体磁器組成物
本発明の低温焼成誘電体磁器組成物は、Biと、2価の金属元素であるMと、Nb及びTaのうちの少なくともNbと、Oとを含有し、且つ、xBiO3/2−yMO−z(NbaTab)O5/2と表した場合に、x、y、z、a及びbの各々が所定の関係を満たすことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[1] Low-temperature fired dielectric ceramic composition The low-temperature fired dielectric ceramic composition of the present invention contains Bi, a divalent metal element M, at least Nb and Nb of Nb and Ta, and O. and, when expressed as xBiO 3/2 -yMO-z (Nb a Ta b) O 5/2, x, y, z, each of a and b, characterized in that a predetermined relationship.
上記「M」は、2価の金属元素である。即ち、Mとしては、酸化数が2価の状態を取り得る金属元素であるZn、Cr、Co、Ni、Cu、Mg、Ca、Sr及びBa等が挙げられる。これらのなかでもZn、Ni、Ca及びSrが好ましく、Znが特に好ましい。これらのMは、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The “M” is a divalent metal element. That is, examples of M include Zn, Cr, Co, Ni, Cu, Mg, Ca, Sr, and Ba, which are metal elements that can take a divalent oxidation number. Among these, Zn, Ni, Ca and Sr are preferable, and Zn is particularly preferable. These M may use only 1 type and may use 2 or more types together.
上記「x」は、Bi(即ち、BiO3/2)のモル比を表し、x+y+z=1を満たす。更に、xは0.455≦x≦0.545を満たし、好ましくは0.485≦x≦0.530、より好ましくは0.485≦x≦0.505、更に好ましくは0.495≦x≦0.505である。xが0.455未満であると無負荷Q値が低下する傾向にある。一方、0.54を超えると無負荷Q値が低下する傾向にある。 The “x” represents a molar ratio of Bi (that is, BiO 3/2 ) and satisfies x + y + z = 1. Furthermore, x satisfies 0.455 ≦ x ≦ 0.545, preferably 0.485 ≦ x ≦ 0.530, more preferably 0.485 ≦ x ≦ 0.505, and still more preferably 0.495 ≦ x ≦ 0.545. 0.505. When x is less than 0.455, the no-load Q value tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 0.54, the no-load Q value tends to decrease.
上記「y」は、M(即ち、MO)のモル比を表し、x+y+z=1を満たす。更に、yは0.155≦y≦0.19を満たし、好ましくは0.155≦y≦0.185、より好ましくは0.155≦y≦0.180、更に好ましくは0.166≦y≦0.168である。yが0.155未満であると無負荷Q値が低下する傾向にある。一方、0.19を超えると無負荷Q値が低下する傾向にある。 The “y” represents a molar ratio of M (that is, MO) and satisfies x + y + z = 1. Furthermore, y satisfies 0.155 ≦ y ≦ 0.19, preferably 0.155 ≦ y ≦ 0.185, more preferably 0.155 ≦ y ≦ 0.180, and further preferably 0.166 ≦ y ≦ 0.1. 0.168. If y is less than 0.155, the no-load Q value tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 0.19, the no-load Q value tends to decrease.
上記「z」は、NbとTaとの合計{即ち、(NbaTab)O5/2}モル比を表し、x+y+z=1を満たす。更に、zは0.305≦z≦0.362を満たし、好ましくは0.310≦z≦0.355、より好ましくは0.325≦z≦0.345、更に好ましくは0.332≦z≦0.334である。zが0.305未満であると無負荷Q値が低下する傾向にある。一方、0.362を超えると無負荷Q値が低下する傾向にある。 The “z” represents the total {ie, (Nb a Ta b ) O 5/2 } molar ratio of Nb and Ta, and satisfies x + y + z = 1. Furthermore, z satisfies 0.305 ≦ z ≦ 0.362, preferably 0.310 ≦ z ≦ 0.355, more preferably 0.325 ≦ z ≦ 0.345, still more preferably 0.332 ≦ z ≦ 0.3. 0.334. If z is less than 0.305, the unloaded Q value tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 0.362, the no-load Q value tends to decrease.
上記のx、y及びzの各好ましい範囲は、各々の組合せとすることができる。即ち、例えば、0.485≦x≦0.530、0.155≦y≦0.185、且つ、0.310≦z≦0.355とすることができる。この範囲であれば、比誘電率は65〜85の範囲に保ちつつ、無負荷Q値を350〜1100とすることができる。
更に、これらのx、y及びzは、0.485≦x≦0.505、0.155≦y≦0.180、且つ、0.325≦z≦0.345とすることができる。この範囲であれば、比誘電率は65〜80の範囲に保ちつつ、無負荷Q値を700〜1100とすることができる。
また、特に0.495≦x≦0.505、0.166≦y≦0.168、且つ、0.332≦z≦0.334とすることで、比誘電率は70〜80の範囲に保ちつつ、無負荷Q値を1000〜1100とすることができる。
Each preferable range of said x, y, and z can be set as each combination. That is, for example, 0.485 ≦ x ≦ 0.530, 0.155 ≦ y ≦ 0.185, and 0.310 ≦ z ≦ 0.355. If it is this range, a no-load Q value can be 350-1100, keeping a dielectric constant in the range of 65-85.
Furthermore, these x, y, and z can be set to 0.485 ≦ x ≦ 0.505, 0.155 ≦ y ≦ 0.180, and 0.325 ≦ z ≦ 0.345. If it is this range, a no-load Q value can be 700-1100, keeping a dielectric constant in the range of 65-80.
In particular, by setting 0.495 ≦ x ≦ 0.505, 0.166 ≦ y ≦ 0.168, and 0.332 ≦ z ≦ 0.334, the relative dielectric constant is maintained in the range of 70 to 80. However, the unloaded Q value can be set to 1000 to 1100.
これらのx、y及びzの組合せのうち、特に0.495≦x≦0.505、0.166≦y≦0.168、且つ、0.332≦z≦0.334の範囲は、極めて特異的に無負荷Q値が大きくなる極狭い組成範囲である。この無負荷Q値の特異的な上昇が認められる原因は定かではないが、その組成がA2B2O7に近い組成であることから、この範囲では斜方晶パイロクロア構造が形成されていることが考えられる。但し、低温焼成誘電体磁器組成物の全体が斜方晶パイロクロア構造であってもよく、一部のみが斜方晶パイロクロア構造であってもよい。一部のみが斜方晶パイロクロア構造である場合とは、例えば、パイロクロア構造以外にも副相が認められる場合である。 Among these combinations of x, y and z, the ranges of 0.495 ≦ x ≦ 0.505, 0.166 ≦ y ≦ 0.168, and 0.332 ≦ z ≦ 0.334 are particularly unique. Therefore, it is an extremely narrow composition range where the unloaded Q value increases. The cause of the specific increase in the unloaded Q value is not clear, but since the composition is a composition close to A 2 B 2 O 7 , an orthorhombic pyrochlore structure is formed in this range. It is possible. However, the entirety of the low-temperature fired dielectric ceramic composition may have an orthorhombic pyrochlore structure, or only a part may have an orthorhombic pyrochlore structure. The case where only a part has an orthorhombic pyrochlore structure is, for example, a case where a subphase is recognized in addition to the pyrochlore structure.
上記「a」は、NbとTaとの合計量に対するNbのモル比を表し、a+b=1を満たす。更に、aは0<a≦1を満たし、好ましくは0.40≦a≦1.00、より好ましくは0.43≦x≦1である。aが0であると比誘電率が低下する傾向にある。
上記「b」は、NbとTaとの合計量に対するTaのモル比を表し、a+b=1を満たす。更に、bは0≦a<1を満たし、好ましくは0≦b≦0.60、より好ましくは0≦b≦0.57である。bが1であると比誘電率が低下する傾向にある。
The above “a” represents the molar ratio of Nb to the total amount of Nb and Ta, and satisfies a + b = 1. Furthermore, a satisfies 0 <a ≦ 1, preferably 0.40 ≦ a ≦ 1.00, and more preferably 0.43 ≦ x ≦ 1. When a is 0, the relative permittivity tends to decrease.
The “b” represents the molar ratio of Ta to the total amount of Nb and Ta, and satisfies a + b = 1. Furthermore, b satisfies 0 ≦ a <1, preferably 0 ≦ b ≦ 0.60, and more preferably 0 ≦ b ≦ 0.57. When b is 1, the relative permittivity tends to decrease.
また、これらのa及びbの各好ましい範囲は、上記x、y及びzの各好ましい範囲に加えて、各々の組合せとすることができる。即ち、例えば、0.485≦x≦0.530、0.155≦y≦0.185、0.310≦z≦0.355、0.40≦a≦1.00、且つ、0≦b≦0.60とすることができる。この範囲であれば、比誘電率は65〜85の範囲に保ちつつ、無負荷Q値を350〜1100とすることができる。
更に、0.485≦x≦0.505、0.155≦y≦0.180、0.325≦z≦0.345、0.43≦x≦1、且つ、0≦b≦0.57とすることができる。この範囲であれば、比誘電率は65〜80の範囲に保ちつつ、無負荷Q値を700〜1100とすることができる。
また、特に0.495≦x≦0.505、0.166≦y≦0.168、0.332≦z≦0.334、0.43≦x≦1、且つ、0≦b≦0.57とすることで、比誘電率は70〜80の範囲に保ちつつ、無負荷Q値を1000〜1100とすることができる。
Moreover, each preferable range of these a and b can be made into each combination in addition to each preferable range of said x, y, and z. That is, for example, 0.485 ≦ x ≦ 0.530, 0.155 ≦ y ≦ 0.185, 0.310 ≦ z ≦ 0.355, 0.40 ≦ a ≦ 1.00, and 0 ≦ b ≦ It can be 0.60. If it is this range, a no-load Q value can be 350-1100, keeping a dielectric constant in the range of 65-85.
Furthermore, 0.485 ≦ x ≦ 0.505, 0.155 ≦ y ≦ 0.180, 0.325 ≦ z ≦ 0.345, 0.43 ≦ x ≦ 1, and 0 ≦ b ≦ 0.57 can do. If it is this range, a no-load Q value can be 700-1100, keeping a dielectric constant in the range of 65-80.
In particular, 0.495 ≦ x ≦ 0.505, 0.166 ≦ y ≦ 0.168, 0.332 ≦ z ≦ 0.334, 0.43 ≦ x ≦ 1, and 0 ≦ b ≦ 0.57. Thus, the no-load Q value can be set to 1000 to 1100 while keeping the relative dielectric constant in the range of 70 to 80.
本発明の低温誘電体磁器組成物の焼成温度(焼成された温度)は、特に限定されないが、通常、850〜1000℃である。更にこの焼成温度は850〜980℃とすることができ、特に850〜960℃とすることもできる。
焼成雰囲気は、特に限定されず、後述する導体部を構成する導体金属の特性により適宜選択できる。即ち、例えば、耐酸化性の高い導体金属を用いる場合は大気雰囲気などの酸化雰囲気で焼成できる。一方、銅など耐酸化性の低い導体金属を用いる場合は不活性雰囲気及び/又は還元雰囲気で焼成することができる。
The firing temperature (baked temperature) of the low-temperature dielectric ceramic composition of the present invention is not particularly limited, but is usually 850 to 1000 ° C. Furthermore, this baking temperature can be 850-980 degreeC, and can also be 850-960 degreeC especially.
The firing atmosphere is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the characteristics of the conductor metal constituting the conductor portion described later. That is, for example, when a conductive metal having high oxidation resistance is used, it can be fired in an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere. On the other hand, when a conductor metal having low oxidation resistance such as copper is used, it can be fired in an inert atmosphere and / or a reducing atmosphere.
[2]誘電体部品
本発明の誘電体部品は、本発明の低温焼成誘電体磁器組成物からなる誘電体磁器部と、この誘電体磁器部の表面に同時焼成されて配設された導体部を備えることを特徴とする。
上記誘電体磁器部は、前記本発明の低温焼成誘電体磁器組成物からなること以外、特に限定されない。即ち、その形状は、例えば、LCフィルタを目的とする場合には、板状に成形された誘電体磁器部(例えば、図1中の111、112及び113)が一体的に焼成された直方体形状とすることができる。また、基板を目的とする場合には、様々な形の板状形状とすることができる。更に、アンテナを目的とする場合には板状、直方体など、様々な形の形状とすることができる。
[2] Dielectric Part The dielectric part of the present invention includes a dielectric ceramic part made of the low-temperature fired dielectric ceramic composition of the present invention, and a conductor part disposed on the surface of the dielectric ceramic part by simultaneous firing. It is characterized by providing.
The dielectric ceramic part is not particularly limited except that it is made of the low-temperature fired dielectric ceramic composition of the present invention. That is, for example, in the case of an LC filter, the shape is a rectangular parallelepiped shape in which dielectric ceramic parts (for example, 111, 112 and 113 in FIG. 1) formed into a plate shape are integrally fired. It can be. Moreover, when aiming at a board | substrate, it can be set as various plate-shaped shapes. Furthermore, when the antenna is used, various shapes such as a plate shape and a rectangular parallelepiped shape can be used.
上記「導体部」は、本誘電体部品の誘電体磁器部の表面及び/又は内部に同時焼成された導体である。この導体部を構成する導体金属は特に限定されず、誘電体部品において導電性を発揮できる金属及びその合金などを使用できる。このような導体金属としては、例えば、Ag、Cu及びAu等、並びに、これらの合金が挙げられる。即ち、例えば、導体部は導体部全体を100質量%とした場合にAgを80質量%以上(更には90質量%以上、100質量%であってもよい)含有するものとすることができる。
これらの金属は、1000℃を超える高温で焼成した場合には所望の配線形状を得ることが困難となる場合があるが、本発明の低温誘電体磁器組成物は1000℃以下の低温で焼成できるため、これらの金属を導体金属として用いて同時焼成を行うことができる。
The “conductor portion” is a conductor that is simultaneously fired on the surface and / or inside the dielectric ceramic portion of the present dielectric component. The conductor metal constituting the conductor portion is not particularly limited, and a metal that can exhibit conductivity in a dielectric component, an alloy thereof, and the like can be used. Examples of such conductive metals include Ag, Cu, Au, and the like, and alloys thereof. That is, for example, the conductor part can contain 80% by mass or more (more preferably 90% by mass or more and 100% by mass) of Ag when the entire conductor part is 100% by mass.
When these metals are fired at a high temperature exceeding 1000 ° C., it may be difficult to obtain a desired wiring shape, but the low-temperature dielectric ceramic composition of the present invention can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or less. Therefore, simultaneous firing can be performed using these metals as conductor metals.
本発明の誘電体部品の用途は、特に限定されず、マイクロ波帯域及びミリ波帯域において使用される各種電子部品として利用することができる。この各種電子部品としては、フィルタ、デュプレクサ、共振器、LCデバイス、カプラ、ダイプレクサ、ダイオード、誘電体アンテナ及びセラミックコンデンサ等の個別部品類などが挙げられる。更には、汎用基板、各種機能部品が埋め込まれた機能基板(LTCC多層デバイス等)などの基板類、MPU及びSAW等のパッケージ類、これら個別部品類、基板類及びパッケージ類の少なくともいずれかを備えるモジュール類等が挙げられる。また、これらの電子部品は、各種のマイクロ波帯域及び/又はミリ波帯域の電波を利用する移動体通信機器、移動体通信基地局機器、衛星通信機器、衛星通信基地局機器、衛星放送機器、無線LAN機器、及びBluetooth(登録商標)用機器等に利用することができる。
本誘電体部品は、低温焼成でき、高誘電率であり、高い無負荷Q値を有するため、これらのなかでも、特にLCフィルタ及びアンテナ等として好適である。
The application of the dielectric component of the present invention is not particularly limited, and can be used as various electronic components used in the microwave band and the millimeter wave band. Examples of the various electronic parts include individual parts such as filters, duplexers, resonators, LC devices, couplers, diplexers, diodes, dielectric antennas, and ceramic capacitors. Furthermore, it includes at least one of a general-purpose board, a board such as a functional board in which various functional parts are embedded (LTCC multilayer device, etc.), a package such as MPU and SAW, and these individual parts, boards, and packages. Examples include modules. In addition, these electronic components include mobile communication devices, mobile communication base station devices, satellite communication devices, satellite communication base station devices, satellite broadcast devices that use various microwave band and / or millimeter wave band radio waves, It can be used for a wireless LAN device, a Bluetooth (registered trademark) device, and the like.
Since this dielectric component can be fired at a low temperature, has a high dielectric constant, and has a high unloaded Q value, among these, it is particularly suitable as an LC filter and an antenna.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
(1)低温焼成誘電体磁器組成物の製造
市販の各Bi2O3粉末(純度;98.5%)、ZnO粉末(純度;99.8%)、Nb2O5粉末(純度;99.5%)及びTa2O5粉末(純度;99.5%)を用い、前記「x」、「y」、「z」、「a」及び「b」の各々が表1に示す値となるように、秤量した。
その後、各粉末をエタノールを媒体として湿式混合した。次いで、得られた混合粉末を大気雰囲気において800℃で2時間仮焼した。その後、仮焼物に分散剤、バインダ及びエタノールを加え、ボールミルを用いて粉砕しスラリーにした。次いで、得られたスラリーを乾燥させて造粒した。その後、φ19mmの金型を用いて、20MPaで一軸プレスにより円柱状に成形した。次いで、150MPaの圧力でCIP(冷間等方静水圧プレス)処理を行い、得られた成形体を大気雰囲気下、表1に示す900〜1000℃の各温度で2時間焼成し、実験例1〜18(実験例1〜7及び12〜18、比較例8〜11)の磁器を得た。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
(1) Production of low-temperature fired dielectric ceramic composition Commercially available Bi 2 O 3 powder (purity; 98.5%), ZnO powder (purity; 99.8%), Nb 2 O 5 powder (purity; 99. 5%) and Ta 2 O 5 powder (purity; 99.5%), and each of the above “x”, “y”, “z”, “a” and “b” has the values shown in Table 1. Weighed as follows.
Thereafter, each powder was wet-mixed using ethanol as a medium. Next, the obtained mixed powder was calcined at 800 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. Thereafter, a dispersant, a binder and ethanol were added to the calcined product, and pulverized using a ball mill to form a slurry. Next, the obtained slurry was dried and granulated. Thereafter, it was molded into a cylindrical shape by uniaxial pressing at 20 MPa using a φ19 mm mold. Next, CIP (cold isostatic isostatic pressing) treatment was performed at a pressure of 150 MPa, and the obtained molded body was fired at 900 to 1000 ° C. shown in Table 1 for 2 hours in an air atmosphere. Porcelain of -18 (Experimental Examples 1-7 and 12-18, Comparative Examples 8-11) was obtained.
(2)誘電特性の評価
上記(1)で得られた円柱状の各磁器の両端面を研磨した。その後、研磨した各磁器を平行導体板型誘電体共振器法により、測定周波数2〜5GHzにおける、比誘電率、無負荷Q値及び温度変化率(τf)を測定した。温度変化率は、25℃及び80℃における共振周波数を測定し、25℃における値を基準として算出した。この結果を表1に併記した。
(2) Evaluation of dielectric characteristics Both end faces of each cylindrical porcelain obtained in (1) above were polished. Then, the dielectric constant, the no-load Q value, and the temperature change rate (τ f ) at a measurement frequency of 2 to 5 GHz were measured for each polished porcelain by a parallel conductor plate type dielectric resonator method. The temperature change rate was calculated by measuring the resonance frequency at 25 ° C. and 80 ° C. and using the value at 25 ° C. as a reference. The results are also shown in Table 1.
(3)実験例1の低温焼成誘電体磁器組成物のX線回折測定
実験例1を製造する際に用いた仮焼粉末のX線回折測定を行った。得られたX線回折測定をグラフ化した図を図2に示した。
(3) X-ray diffraction measurement of the low-temperature fired dielectric ceramic composition of Experimental Example 1 X-ray diffraction measurement of the calcined powder used in the manufacture of Experimental Example 1 was performed. A graph of the obtained X-ray diffraction measurement is shown in FIG.
(4)実施例の効果
表1の結果によると、比較品である実験例8〜11からは、1000℃で焼成できないもの(実験例11)、共振が微弱であり誘電特性を殆ど得られないもの(実験例8)、誘電特性は得られるものの無負荷Q値が250以下であり電子部品としての使用が困難であるものが得られる場合があることが分かる。
(4) Effect of Example According to the results of Table 1, from Comparative Examples 8 to 11, which cannot be fired at 1000 ° C. (Experimental Example 11), the resonance is weak and almost no dielectric properties can be obtained. It can be seen that there is a case where a thing (experimental example 8) and a dielectric characteristic can be obtained, but an unloaded Q value is 250 or less and it is difficult to use as an electronic component.
これに対して、本発明品である実験例1〜7では、いずれも1000℃以下の低温で焼成できることが分かる。また、この低温で焼成した場合であっても、75以上の優れた比誘電率を得ながら、無負荷Q値は370以上の高い値が得られていることが分かる。特に、実験例5では比誘電率は77且つ無負荷Q値は770、実験例7では比誘電率は78且つ無負荷Q値は740と優れた誘電特性が得られている。更に、実験例1では、比誘電率は77と高い値を確保しながら、無負荷Q値は他の実験例に比べても特異的に高い1020を得ている。実験例1で特に優れた誘電特性が得られるのは斜方晶パイロクロア構造が形成されているためであると考えられる。 On the other hand, in Experimental Examples 1 to 7 which are products of the present invention, it can be seen that all can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or lower. Further, even when firing at this low temperature, it can be seen that a high value of 370 or more is obtained for the unloaded Q value while obtaining an excellent relative dielectric constant of 75 or more. In particular, in Experimental Example 5, the dielectric constant is 77 and the unloaded Q value is 770, and in Experimental Example 7, the dielectric constant is 78 and the unloaded Q value is 740. Furthermore, in Experimental Example 1, while maintaining a high value of the relative dielectric constant of 77, the unloaded Q value is 1020 that is specifically higher than the other experimental examples. It is considered that the particularly excellent dielectric characteristics are obtained in Experimental Example 1 because an orthorhombic pyrochlore structure is formed.
また、実験例12〜18は、NbとTaの両方を含有する組成の例である。これらの実験例においても、比誘電率は実験例14を除いて70以上を確保しつつ、無負荷Q値は370以上の高い値が得られていることが分かる。特に、実験例16では比誘電率は72且つ無負荷Q値は780、実験例18では比誘電率は70且つ無負荷Q値は780と優れた誘電特性が得られている。更に、実験例12では、比誘電率は71と高い値を確保しながら、無負荷Q値は他の実験例に比べても特異的に高い1040を得ている。この実験例12においても、特に優れた誘電特性が得られるのは斜方晶パイロクロア構造が形成されているためであると考えられる。 Experimental Examples 12 to 18 are examples of compositions containing both Nb and Ta. Also in these experimental examples, it can be seen that a high value of 370 or more is obtained for the no-load Q value while ensuring a relative dielectric constant of 70 or more except for Experimental Example 14. In particular, the dielectric constant is 72 and the unloaded Q value is 780 in Experimental Example 16, and the dielectric constant is 70 and the unloaded Q value is 780 in Experimental Example 18. Furthermore, in Experimental Example 12, while the relative dielectric constant is as high as 71, the unloaded Q value is 1040 that is specifically higher than the other experimental examples. Also in this experimental example 12, it is considered that the particularly excellent dielectric characteristics are obtained because the orthorhombic pyrochlore structure is formed.
(5)誘電体部品(LCフィルタ)の製造
本低温焼成誘電体磁器組成物を、LCフィルタとして用いた場合を以下に説明する。
上記(1)における表1中の実験例1の造粒に用いたものと同じスラリーを、脱泡処理した後、ドクターブレード法を用いてグリーンシート(厚さ250μm)に成形した。次いで、得られたグリーンシートのうち3枚の各表面に、導体部形成用銀ペーストを用いて未焼成導体部を印刷形成した。
その後、得られた3枚の未焼成導体部が形成されたグリーンシートを、温度100℃、圧力100kgf/cm2の条件で加圧加熱積層した。次いで、得られた積層体を裁断し、その後、大気中925℃で2時間焼成して図1に分解斜視図として示す誘電体部品1(LCフィルタ)を得た。
誘電体部品1は、誘電体磁器部111、112及び113と、導体部121、122及び123とを備える。これらは一体的に同時焼成されている。即ち、図1は分解斜視図として示しているが、実際には図1中の誘電体磁器部111、112及び113及び導体部121、122及び123は同時焼成されて、直方体形状の一体物となっている。
(5) Manufacture of dielectric parts (LC filter) The case where this low-temperature firing dielectric ceramic composition is used as an LC filter will be described below.
The same slurry as that used in the granulation of Experimental Example 1 in Table 1 in (1) above was defoamed and then formed into a green sheet (thickness 250 μm) using the doctor blade method. Next, an unsintered conductor part was printed on each surface of three of the obtained green sheets using a conductor part forming silver paste.
Thereafter, the obtained green sheet on which the three unfired conductor portions were formed was laminated under pressure and heating under conditions of a temperature of 100 ° C. and a pressure of 100 kgf /
The dielectric component 1 includes dielectric
本発明は、マイクロ波帯域及びミリ波帯域において使用される各種電子部品として利用することができる。この各種電子部品としては、マイクロ波帯域及びミリ波帯域において使用される各種電子部品として利用することができる。この各種電子部品としては、フィルタ(LCフィルタ等)、デュプレクサ、共振器、LCデバイス、カプラ、ダイプレクサ、ダイオード、誘電体アンテナ及びセラミックコンデンサ等の個別部品類などが挙げられる。更には、汎用基板、各種機能部品が埋め込まれた機能基板(LTCC多層デバイス等)などの基板類、MPU及びSAW等のパッケージ類、これら個別部品類、基板類及びパッケージ類の少なくともいずれかを備えるモジュール類等が挙げられる。また、これらの電子部品は、各種のマイクロ波帯域及び/又はミリ波帯域の電波を利用する移動体通信機器、移動体通信基地局機器、衛星通信機器、衛星通信基地局機器、衛星放送機器、無線LAN機器、及びBluetooth(登録商標)用機器等に利用することができる。 The present invention can be used as various electronic components used in the microwave band and the millimeter wave band. These various electronic components can be used as various electronic components used in the microwave band and the millimeter wave band. Examples of the various electronic components include individual components such as filters (LC filters, etc.), duplexers, resonators, LC devices, couplers, diplexers, diodes, dielectric antennas, and ceramic capacitors. Furthermore, it includes at least one of a general-purpose board, a board such as a functional board in which various functional parts are embedded (LTCC multilayer device, etc.), a package such as MPU and SAW, and these individual parts, boards, and packages. Examples include modules. In addition, these electronic components include mobile communication devices, mobile communication base station devices, satellite communication devices, satellite communication base station devices, satellite broadcast devices that use various microwave band and / or millimeter wave band radio waves, It can be used for a wireless LAN device, a Bluetooth (registered trademark) device, and the like.
1;誘電体部品(LCフィルタ)、111、112及び113;誘電体磁器部、121、122及び123;導体部。 1; Dielectric parts (LC filters), 111, 112 and 113; Dielectric ceramic parts, 121, 122 and 123; Conductor parts.
Claims (7)
xBiO3/2−yMO−z(NbaTab)O5/2と表した場合に、該x、該y、該z、該a及び該bが各々下記関係を満たすことを特徴とする低温焼成誘電体磁器組成物。
0.455≦x≦0.545
0.155≦y<0.19
0.305≦z≦0.362
0<a≦1
0≦b<1 Bi, M which is a divalent metal element, and at least Nb of Nb and Ta, and
When expressed as xBiO 3/2 -yMO-z (Nb a Ta b) O 5/2, said x, said y, the z, cold said a and the b is to satisfy the respective following relationship Firing dielectric ceramic composition.
0.455 ≦ x ≦ 0.545
0.155 ≦ y <0.19
0.305 ≦ z ≦ 0.362
0 <a ≦ 1
0 ≦ b <1
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