JP2001244140A

JP2001244140A - セラミック積層体およびその製造方法、ならびに電子部品、電子装置

Info

Publication number: JP2001244140A
Application number: JP2000057473A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Otsuki; 健彦大槻; Hirobumi Sunahara; 博文砂原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体セラミック層と磁性体セラミック層と
を中間層を介して積層したチップ積層ＬＣフィルタにお
いて、各セラミック層の相互拡散を抑制し、特性変動が
少なく信頼性の高いチップ積層ＬＣフィルタを提供する
こと。【解決手段】誘電体セラミック層９および磁性体セラ
ミック層８を、誘電体セラミック層９および磁性体セラ
ミック層８の焼結温度以上の結晶溶融温度を有した結晶
化ガラスを主体とする中間層７を介して積層したチップ
積層ＬＣフィルタ１３。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに異なる組成
を有した第１セラミック層と第２セラミック層とを中間
層を介して積層してなるセラミック積層体およびその製
造方法、ならびに、このセラミック積層体を用いた電子
部品、この電子部品を備えた電子装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、チップ積層コンデンサやチップ積
層ＬＣフィルタ等の高周波電子部品においては、その小
型化や高性能化がますます要求されている。この要求を
満足するため、たとえばチップ積層ＬＣフィルタは、コ
ンデンサパターンを有する誘電体セラミック層とコイル
パターンを有する磁性体セラミック層とを備えたＬＣ複
合部品として実用化されている。

【０００３】上述したチップ積層ＬＣフィルタは、コン
デンサパターンを有する誘電体セラミック層用グリ−ン
シ−トと、コイルパターンを有する磁性体セラミック層
用グリ−ンシ−トとを直接に積層・圧着した後、これを
同時に焼成し、しかる後、入出力端子やグランド端子と
なる外部電極を印刷することによって製造される。

【０００４】しかしながら、誘電体セラミック層と磁性
体セラミック層とを直接に積層したチップ積層ＬＣフィ
ルタにおいては、その焼成時に、誘電体セラミック層−
磁性体セラミック層間（または誘電体グリーンシート−
磁性体グリーンシート間）で各セラミック層の構成成分
が拡散し合うことがあった。

【０００５】このように、誘電体セラミック層や磁性体
セラミック層の構成成分が相互拡散すると、各セラミッ
ク層の電磁気特性が劣化したり、場合によっては、誘電
体セラミック層と磁性体セラミック層との剥離に至るこ
とがあった。また、数多くの誘電体セラミック原材料の
うち、磁性体セラミック原材料と同時焼結できる材料は
限られているため、各種の電磁気特性を十分に満足する
ようなチップ積層ＬＣフィルタは、その製造が極めて困
難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を解決す
るためには、誘電体セラミック層と磁性体セラミック層
との間に適当な中間層を介在させる手法が有効である。
たとえば、特開昭５９−９０９１５号公報、特開昭５８
−１７２８０４号公報、特公昭５９−３３２４７号公報
には、未焼成の誘電体セラミック層と同じく未焼成の磁
性体セラミック層との間に、誘電体セラミック原材料と
磁性体セラミック原材料との混合材料層、ガラス材料
層、あるいは金属材料層等を設けた後、それらを同時に
焼成することによってセラミック複合部品を製造する旨
開示されている。

【０００７】しかしながら、上述した構成の中間層を有
したセラミックセラミック複合部品では、その中間層に
おいて、誘電体セラミック層と磁性体セラミック層との
間の内部応力を十分に緩和することができるものの、各
セラミック層の構成成分の相互拡散を十分に制御するこ
とは難しい。

【０００８】たとえば、中間層として金属材料層を用い
た場合、誘電体セラミック原材料または磁性体セラミッ
ク原材料がその焼成サイクル中に中間層を通過してしま
うことがある。また、中間層として誘電体セラミック原
材料および磁性体セラミック原材料の混合粉末層を適用
した場合、各セラミック層間の接着力向上は期待できる
ものの、各セラミック層の構成成分の相互拡散を高精度
に制御することは難しい。また、中間層としてガラス材
料層、特に非晶質ガラス材料層を用いると、誘電体セラ
ミック層または磁性体セラミック層がガラス成分を含有
する場合、その焼成サイクル中に、各セラミック層中の
ガラス成分が、その液相焼結過程で、中間層を通過して
しまうことがある。

【０００９】本発明は上述した実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、互いに異なる組成を有したセラ
ミック層の間に、各セラミック層の構成成分の相互拡散
を抑制し得る中間層を配し、その電磁気特性等の変動が
最小限に抑制されたセラミック積層体およびその製造方
法、ならびに、このセラミック積層体を用いた電子部
品、この電子部品を備えた電子装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、互
いに異なる組成を有した第１セラミック層と第２セラミ
ック層とを中間層を介して積層してなるセラミック積層
体において、前記中間層は、前記第１セラミック層およ
び前記第２セラミック層の焼結開始温度以上の結晶溶融
温度を有した結晶化ガラスを主成分としていることを特
徴とするセラミック積層体に係るものである。

【００１１】本発明のセラミック積層体において、前記
結晶化ガラスの結晶溶融温度は、前記第１セラミック層
および前記第２セラミック層の焼結開始温度よりも５℃
以上高いことを特徴とする。

【００１２】また、本発明のセラミック積層体におい
て、前記結晶化ガラスの結晶溶融温度は、前記第１セラ
ミック層および前記第２セラミック層の焼結温度以上で
あることを特徴とする。

【００１３】また、本発明のセラミック積層体におい
て、前記第１セラミック層および前記第２セラミック層
は、少なくともガラス成分を含有したガラスセラミック
層であることを特徴とする。

【００１４】また、本発明のセラミック積層体におい
て、前記第１セラミック層は誘電体セラミック層であっ
て、前記第２セラミック層は磁性体セラミック層である
ことを特徴とする。

【００１５】また、本発明のセラミック積層体におい
て、前記中間層は、アルカリ金属酸化物：１〜１５モル％、アルカリ土類金属酸化物：２０〜７０モル％、酸化ケイ素：５〜６０モル％、酸化ビスマス：０．５〜７０モル％酸化チタン：５０モル％以下、酸化銅：５０モル％以下、からなる結晶化ガラスを主成分とすることを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明のセラミック積層体におい
て、前記誘電体セラミック層は、ＢａＯ：８５〜９９モ
ル％、ＣａＯ：１〜１５モル％、ＴｉＯ₂：７０〜９５
モル％、ＺｒＯ₂：５〜３０モル％、を含有しているこ
とを特徴とする。

【００１７】また、本発明のセラミック積層体におい
て、前記磁性体セラミック層は、Ｆｅ₂Ｏ₃：４５〜５０
モル％、ＮｉＯ：１０〜４０モル％、ＺｎＯ：１〜３５
モル％、ＣｕＯ：５〜１５モル％を含有していることを
特徴とする。

【００１８】また、本発明は、本発明のセラミック積層
体を製造するに際し、前記第１セラミック層、前記第２
セラミック層および前記中間層を同時焼成によって形成
することを特徴とするセラミック積層体の製造方法を提
供するものである。

【００１９】さらに、本発明は、本発明のセラミック積
層体に、所定の導体パターンを備えていることを特徴と
する電子部品を提供するものである。

【００２０】本発明の電子部品において、前記導体パタ
ーンは、Ａｕ系導体材料、Ａｇ系導体材料またはＣｕ系
導体材料で形成されていることを特徴とする。

【００２１】また、本発明の電子部品において、前記セ
ラミック積層体の少なくとも一方主面上には、実装部品
が搭載されていることを特徴とする。

【００２２】また、本発明は、本発明の電子部品を備え
ることを特徴とする電子装置を提供するものである。

【００２３】本発明のセラミック積層体によれば、前記
中間層は、前記第１セラミック層および前記第２セラミ
ック層の焼結開始温度以上の結晶溶融温度を有した結晶
化ガラスを主成分としており、前記第１セラミック層お
よび前記第２セラミック層の焼結開始温度では、前記中
間層は結晶化度が高い状態にあるため、前記第１セラミ
ック層および前記第２セラミック層の焼結が開始して、
その流動性が高くなった状態でも、前記中間層がその隔
壁の役割を果たすことになり、前記第１セラミック層、
前記第２セラミック層の相互拡散による特性変動を十分
に抑制することができる。

【００２４】なお、本発明において、結晶化ガラスと
は、その結晶化開始温度にて結晶核を形成し、この結晶
核をもとに結晶が成長、析出し得る結晶質のガラスであ
る。つまり、本発明においては、セラミック積層体の焼
成サイクル中、前記中間層の結晶化ガラスは、結晶化開
始温度以上で結晶化されることによって、もとのガラス
よりも粘度が上昇し、機械的強度が高くなったうえ、他
の材料との反応性の低いものとなる。なお、前記結晶化
ガラスの結晶溶融温度とは、成長した結晶が完全に融解
し、その粘度が最も低下する温度を意味する。

【００２５】また、本発明において、第１セラミック層
および第２セラミック層の焼結開始温度とは、各セラミ
ック層におけるセラミック粒子間の焼結が開始すること
で、焼成収縮（緻密化）が始まる温度を意味し、また、
第１セラミック層および第２セラミック層の焼結温度と
は、各層の緻密化が達成され、焼結が完了する温度（焼
成サイクルにおける最高温度）を意味する。

【００２６】また、本発明のセラミック積層体の製造方
法によれば、本発明のセラミック積層体を製造するに際
し、前記第１セラミック層、前記第２セラミック層およ
び前記中間層を同時に焼成するので、第１セラミック
層、第２セラミック層の特性変動を十分に抑制した上
で、接合強度の高いセラミック積層体を製造することが
できる。

【００２７】さらに、本発明の電子部品によれば、本発
明のセラミック積層体に導体パターンや各種の実装部品
を搭載されたものであるため、第１セラミック層および
第２セラミック層の電磁気特性等が十分保持されてお
り、かつ、各セラミック層が高強度に接合されており、
電磁気特性に優れ、信頼性の高い電子部品となる。ま
た、この電子部品を用いた電子装置は、電磁気特性に選
れ、信頼性の高い移動体通信機器等の電子装置となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明において、前記結晶化ガラ
スの結晶溶融温度は、前記第１セラミック層および前記
第２セラミック層の焼結開始温度よりも５℃以上高いこ
とが望ましい。その差が５℃以上であれば、前記第１セ
ラミック層および前記第２セラミック層の焼結サイクル
中、前記中間層における結晶化ガラスの流動、拡散を抑
制し、前記第１セラミック層および前記第２セラミック
層の構成成分の拡散量を最小限に抑えることができる。
なお、前記結晶溶融温度は、前記第１セラミック層およ
び前記第２セラミック層の焼結開始温度よりも１０℃以
上高いことがさらに望ましい。

【００２９】さらに、前記結晶化ガラスの結晶溶融温度
は、前記第１セラミック層および前記第２セラミック層
の焼結温度以上であることが望ましい。すなわち、前記
結晶化ガラスの結晶溶融温度が、前記第１セラミック層
および前記第２セラミック層の焼結温度以上であれば、
前記第１セラミック層および前記第２セラミック層の焼
結サイクル中、前記中間層は結晶化度の極めて高い状態
にあり、これが隔壁の役割を十分に果たすことになる。

【００３０】なお、前記結晶化ガラスは、その結晶化開
始温度が、前記第１セラミック層および前記第２セラミ
ック層の焼結開始温度よりも低いことが望ましい。つま
り、前記第１セラミック層および前記第２セラミック層
の焼結開始の時点で、前記中間層における結晶化ガラス
は結晶化していることが望ましい。

【００３１】このように、第１セラミック層および第２
セラミック層の焼結開始温度、焼結温度に対して、中間
層の主構成成分である結晶化ガラスの結晶溶融温度を上
述したように設計することによって、各種セラミック層
同士の相互拡散を十分に抑制することができる。特に、
積層するセラミック層について、その原料の選択幅を広
げることが可能であるので、たとえば、チップ多層ＬＣ
フィルタにおいては、その中心周波数、通過帯域幅、帯
域内挿入損失、減衰量、許容電力幅などの電磁気特性や
サイズ等の設計の自由度が向上する。

【００３２】さらに、中間層を上述したように設計する
ことによって、特に焼成サイクル初期における各セラミ
ック層と中間層との濡れ性が向上し、互いが強固に接合
されるため、各種の電子部品として信頼性も向上する。

【００３３】また、本発明において、前記第１セラミッ
ク層および前記第２セラミック層は、少なくともガラス
成分が含有されているガラスセラミック層であってよ
い。一般に、ガラス成分とセラミック成分とを混合した
ガラスセラミック組成物を焼成してなるガラスセラミッ
ク層は、液相焼結を伴うため、液相形成成分、つまりガ
ラス成分の拡散・流動が大きくなる傾向にある。そのた
め、互いに異なる組成を有するセラミック層同士を接合
した場合、その界面にて、ガラスセラミック組成物中の
ガラス成分が相互拡散し、電磁気特性等が変動し易い。
これに対して、本発明によれば、ガラスセラミック組成
物を焼成する際にも、それらの特性を変動させず、か
つ、接合強度に優れたセラミック積層体を実現できる。

【００３４】また、本発明において、前記第１セラミッ
ク層を、コンデンサパターン等を有する誘電体セラミッ
ク層とし、前記第２セラミック層を、コイルパターン等
を有する磁性体セラミック層とすることができる。つま
り、本発明のセラミック積層体は、誘電体セラミック層
と磁性体セラミック層とを積層してなるＬＣ複合部品
（たとえば、チップ積層ＬＣフィルタ）に適用すること
ができる。なお、ここで言うコイルパターンは、スパイ
ラル状のパターンに限定されるものではない。

【００３５】特に、本発明をＬＣ複合部品に適用する場
合、前記中間層は、アルカリ金属酸化物：１〜１５モル
％、アルカリ土類金属酸化物：２０〜７０モル％、酸化
ケイ素：５〜６０モル％、酸化ビスマス：０．５〜７０
モル％、酸化チタン：５０モル％以下、酸化銅：５０モ
ル％以下の材料組成比を満たす結晶化ガラスを主成分と
することが望ましい。

【００３６】この場合、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等の
アルカリ金属酸化物は、中間層における結晶化ガラスの
粘度を低下させ、第１セラミック層および第２セラミッ
ク層と中間層との濡れ性を向上させる働きを有する。な
お、その含有量が１モル％未満であると、濡れ性が低下
し、中間層と第１セラミック層および第２セラミック層
との接合強度が低下することがある。他方、その含有量
が１５モル％を超えると、第１セラミック層および第２
セラミック層へアルカリ金属酸化物が拡散し、特性劣化
の原因となることがある。

【００３７】また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等
のアルカリ土類金属酸化物は、中間層における結晶化ガ
ラスの焼結性を促進させる働きを有するが、その含有量
が２０モル％未満であると、焼結不足に陥ることがあ
る。他方、その含有量が７０モル％を超えると、結晶化
ガラスの結晶化開始温度が上昇して、１０００℃以下で
の焼結が難しくなることがある。

【００３８】また、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）は、中間層
における結晶化ガラスの骨組みを構成するが、その含有
量が５モル％未満であると、結晶化ガラスの収縮率のば
らつきが大きくなり、第１セラミック層および第２セラ
ミック層と中間層との接合強度が低下することがある。
他方、その含有量が６０モル％を超えると、結晶化溶融
温度が高くなり、１５００℃以下では結晶化しないこと
がある。

【００３９】また、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）は、中間
層のガラス粘度を低下させ、第１セラミック層および第
２セラミック層と中間層との接合強度を向上させる働き
を有する。しかしながら、その含有量が０．５モル％未
満であると、第１セラミック層および第２セラミック層
と中間層との接着強度が若干低下することがある。他
方、その含有量が７０モル％を超えると、この成分が第
１セラミック層および第２セラミック層に形成される内
部電極と反応し、各種の電磁気特性を劣化させることが
ある。

【００４０】また、酸化チタン（ＴｉＯ₂）は、中間層
の化学的耐久性を高める働きをする。酸化チタンは、中
間層の構成材料中に全く含有されていなくても構わない
が、その含有量が、ＴｉＯ₂換算で、５０モル％を超え
ると、結晶化ガラスの溶融温度が高くなりすぎることが
ある。

【００４１】また、酸化銅（ＣｕＯ、Ｃｕ₂Ｏ等）は、
結晶化ガラスの結晶化材としての働きを有する。しかし
ながら、その含有量が、ＣｕＯ換算で、５０モル％を超
えると、酸化銅中の銅イオンが第１セラミック層および
第２セラミック層へ拡散し易くなり、その電磁気特性を
劣化させることがある。

【００４２】また、本発明をＬＣ複合部品に適用する場
合、前記誘電体セラミック層は、ＢａＯ−ＣａＯ−Ｔｉ
Ｏ₂−ＺｒＯ₂系の誘電体セラミック原材料からなること
が望ましく、その組成比は、ＢａＯ：８５〜９９モル
％、ＣａＯ：１〜１５モル％、ＴｉＯ₂：７０〜９５モ
ル％、ＺｒＯ₂：５〜３０モル％を満たすことが望まし
い。誘電体セラミック層をこのような材料組成に特定す
ることで、比誘電率８００以上、誘電体損失１％以下を
十分に達成することができる。

【００４３】また、前記磁性体セラミック層は、Ｆｅ₂
Ｏ₃−ＮｉＯ−ＺｎＯ−ＣｕＯ系の磁性体セラミック原
材料からなることが望ましく、その材料組成比は、Ｆｅ
₂Ｏ₃：４５〜５０モル％、ＮｉＯ：１０〜４０モル％、
ＺｎＯ：１〜３５モル％、ＣｕＯ：５〜１５モル％を満
たすことが望ましい。磁性体セラミック層をこのような
材料組成に特定することで、磁性体の初透磁率が１５〜
９００を十分に達成でき、使用周波数範囲１０ＭＨｚ〜
５００ＭＨｚに対応することができる。

【００４４】そして、本発明をＬＣ複合部品に適用する
場合、前記コンデンサパターンおよび前記コイルパター
ンを、Ａｕ系、Ａｇ系またはＣｕ系の導体材料で形成す
ることが望ましい。これらの導体材料は比抵抗が小さ
く、高周波特性に優れたＬＣ複合部品を構成することが
できる。また、第１セラミック層や第２セラミック層に
設けられる電極パターン用原材料は、これらの導体材料
に限定されるものではなく、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ等、種々
の金属あるいは合金を使用することができる。

【００４５】次に、本発明のセラミック積層体を用いた
電子部品として、チップ積層ＬＣフィルタを例にとって
説明する。

【００４６】本実施の形態によるチップ積層ＬＣフィル
タ１３は、図１に示すように、上述したＢａＯ−ＣａＯ
−ＴｉＯ₂−ＺｒＯ₂系の誘電体セラミック原材料からな
る誘電体セラミック層９と、上述したＦｅ₂Ｏ₃−ＮｉＯ
−ＺｎＯ−ＣｕＯ系の磁性体セラミック原材料からなる
磁性体セラミック層８との間に、上述した材料組成比を
満たす結晶化ガラスを主成分とした中間層７を有したせ
ラミック積層体１０を備えている。

【００４７】そして、誘電体セラミック層９の内部に
は、キャパシタンスを形成するコンデンサパターン６が
形成されており、他方、磁性体セラミック層８の内部に
は、インダクタンスを形成するコイルパターン５が形成
されている。また、コンデンサパターン６、インダクタ
パターン５は、図示しないビアホールを介して所定のＬ
Ｃ共振回路を形成している。

【００４８】さらに、セラミック積層体１０の端部に
は、入出力端子極１１ａ、１１ｂとなる外部電極がそれ
ぞれ形成されており、誘電体セラミック層９内のコンデ
ンサパターン６がこれら入出力端子１１ａ、１１ｂに導
通している。

【００４９】チップ積層ＬＣフィルタ１３において、中
間層７を主に構成する結晶化ガラスは、誘電体セラミッ
ク層９および磁性体セラミック層８の焼結開始温度以上
の結晶溶融温度（望ましくは、各セラミック層の焼結開
始温度よりも５℃以上高い結晶溶融温度、さらに望まし
くは各セラミック層の焼結温度以上の結晶溶融温度）を
有している。また、この結晶化ガラスは、各セラミック
層の焼結開始温度よりも低い結晶化開始温度、あるい
は、各セラミック層の焼結温度よりも低い結晶化開始温
度を有しており、誘電体セラミック層９および磁性体セ
ラミック層８の焼結開始温度で、中間層７は、結晶化度
の高い状態になっている。

【００５０】すなわち、チップ積層ＬＣフィルタ１３
は、誘電体セラミック層９と磁性体セラミック層８との
間に、その焼成サイクル中、各セラミック層の構成成分
に対して隔壁の役割を果たす中間体７を有している。つ
まり、中間層７は、誘電体セラミック層９側からの誘電
体セラミック成分および磁性体セラミック層８側からの
磁性体セラミック成分（フェライト成分）の拡散を十分
に制御しており、具体的には、中間層７中のＭｅＯ（Ｍ
ｅはアルカリ土類金属）とＴｉＯ₂が誘電体セラミック
層９側からの誘電体セラミック成分の拡散と、これに伴
う磁性体セラミック層８側からの磁性体セラミック成分
の相互拡散を制御していると考えられる。但し、中間層
７が良好な接合性を達成するためには、結晶化ガラスの
反応性、ガラス化温度および粘度を制御することが望ま
しく、必要に応じて、Ｌｉ₂Ｏ、ＳｉＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｃ
ｕＯ等を適量添加する。

【００５１】さらに、チップ積層ＬＣフィルタ１３は、
その焼成サイクル中、中間層７が各セラミック層の強固
な接合に必要な一定量のガラス成分を誘電体セラミック
層９側および磁性体セラミック層８側に拡散させる。こ
の拡散反応は液相反応であり、固相反応による接合と比
較して、接合面にかかる応力を著しく低減することがで
き、誘電体セラミック層９と磁性体セラミック層８の高
い接合強度が実現される。

【００５２】次に、図１に示したチップ積層ＬＣフィル
タ１３の製造方法例を図２〜図４を参照に説明する。

【００５３】まず、誘電体セラミック層９の材料とし
て、上述したＢａＯ−ＣａＯ−ＴｉＯ ₂−ＺｒＯ₂系の誘
電体セラミック原料粉末を準備し、この原料粉末に適量
のバインダ、可塑剤、分散剤、溶剤を加えて混合し、誘
電体セラミック層用スラリ−を得る。次に、ドクタ−ブ
レ−ド法等によって、誘電体セラミック層用スラリーを
シート状に成形した後、必要に応じて、このシート状成
形物に、Ａｕ系、Ａｇ系またはＣｕ系の導体ペーストに
よって、ビアホールおよび導体パターンを形成し、図２
に示すように、コンデンサパターン６を有する誘電体セ
ラミック層用グリーンシート３を複数枚作製する。

【００５４】また、磁性体セラミック層８の材料とし
て、上述したＦｅ₂Ｏ₃−ＮｉＯ−ＺｎＯ−ＣｕＯ系の磁
性体セラミック原料粉末を準備し、この原料粉末に適量
のバインダ、可塑剤、分散剤、溶剤を加えて混合し、磁
性体セラミック層用スラリ−を得る。次に、ドクタ−ブ
レ−ド法等によって、磁性体セラミック層用スラリーを
シート状に成形した後、必要に応じて、このシート状成
形物に、Ａｕ系、Ａｇ系またはＣｕ系の導体ペーストに
よって、ビアホールおよび導体パターンを形成し、図２
に示すように、コイルパターン５を有する磁性体セラミ
ック層用グリーンシート２を複数枚作製する。

【００５５】さらに、中間層７の材料として、上述した
材料組成比を満たす結晶化ガラス原料粉末を準備し、こ
の原料粉末に適量のバインダ、可塑剤、分散剤、溶剤を
加えて混合してスラリ−を得る。次に、ドクタ−ブレ−
ド法等によって、前記スラリーをシート状に成形し、図
２に示すように、中間層用グリーンシート１を複数枚作
製する。

【００５６】そして、中間層用グリーンシート１、磁性
体セラミック層用グリーンシート２および誘電体セラミ
ック層用グリーンシート３を所定の寸法にカットし、こ
れを図２に示す順に、積み重ねた後、これを一括して圧
着することにより、未焼成の積層体ブロックを形成す
る。

【００５７】次いで、この積層体ブロックを、たとえ
ば、空気中、５００℃程度で脱バインダ処理した後、９
００℃で２時間程度、焼成処理を施すことにより、緻密
なセラミック積層体１０を完成する。その後、Ａｕ系、
Ａｇ系またはＣｕ系の導体ペーストによって、コイルパ
ターン５に導通した入出力端子１１ａ、１１ｂ、ならび
にコンデンサパターン６に導通したグランド端子１２
ａ、１２ｂをそれぞれ形成し、これを８００℃程度で焼
き付けることによって、図３に示すような外観のチップ
積層ＬＣフィルタ１３を完成する。なお、このチップ積
層ＬＣフィルタ１３は、図４に示すような等価回路を有
する。

【００５８】上述した方法によれば、セラミック積層体
１０を製造するに際し、誘電体セラミック層９、磁性体
セラミック層８および中間層７を同時焼成によって形成
するので、各セラミック層の接合強度を大幅に改善する
と共に、各セラミック層間の相互拡散を抑制して、特性
変動の少ないセラミック積層体１０、ひいてはチップ積
層ＬＣフィルタ１３を容易にかつ効率良く製造すること
ができる。

【００５９】以上、本発明をチップ積層ＬＣフィルタ１
３について説明したが、本発明の電子部品は、上述のチ
ップ積層ＬＣフィルタに限定されるものではない。たと
えば、本発明の電子部品は、上述のセラミック積層体に
所定の導体パターンを備えたチップ積層セラミックコン
デンサやチップインダクタなどのチップ部品であっても
よいし、セラミック積層体に所定の導体パターンを備
え、かつ、セラミック積層体の少なくとも一方主面上
に、チップコンデンサやチップコイル、半導体ＩＣ等の
実装部品が搭載されたモジュール部品等にも適用可能で
ある。

【００６０】また、上述したように、誘電体セラミック
層、磁性体セラミック層および中間層は、各原料組成物
をシート状に成形したグリーンリートによって形成して
もよいが（グリーンシート積層法）、各原料組成物から
なるペーストを適当な仮焼に塗布して形成してもよい
（厚膜印刷法）。

【００６１】また、本発明において、セラミック積層体
は、中間層を介して誘電体セラミック層と磁性体セラミ
ック層とを積層したものに限定されるものではなく、た
とえば、異種の誘電体セラミック層、異種の磁性体セラ
ミック層を積層したものや、絶縁性セラミック層と誘電
体セラミック層とを積層したもの等も含む。つまり、第
１セラミック層と第２セラミック層とは、その構成材料
そのものが互いに異なっていてもよいし、あるいは、同
種の構成材料であるが、その成分構成比の異なるもので
あってもよい。

【００６２】また、セラミック積層体において、中間層
は１層であってもよいが、複数層設けられていてもよ
い。つまり、３種以上の異種セラミック層を積層する場
合、各セラミック層間に中間層を形成することが望まし
い。また、セラミック積層体は、切り出し前の集合基板
であってもよいし、切り出し後のものであってもよい。

【００６３】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
する。実施例１まず、誘電体セラミック原材料として、ＢａＯ−ＳｉＯ
₂系ガラスを添加したＢａＴｉＯ₃系材料を準備し、磁性
体セラミック原材料として、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライ
トを準備した。

【００６４】具体的には、誘電体セラミック原材料とし
て、ＢａＯ：９８．５モル％、ＣａＯ：１．５モル％、
ＴｉＯ₂：８１モル％、ＺｒＯ₂：１９モル％を混合した
系を使用した。この誘電体セラミック原材料は、それ単
独で、比誘電率が７００、誘電体損失が０．０１％の特
性を有する誘電体セラミック層となる。また、この誘電
体セラミック原材料の焼結開始温度は７８０℃、焼結温
度は８７０℃である。

【００６５】また、磁性体セラミック原材料として、Ｆ
ｅ₂Ｏ₃：４８．５モル％、ＮｉＯ：２９．５モル％、Ｚ
ｎＯ：１４．０モル％、ＣｕＯ：８．０モル％を混合し
た系を使用した。この磁性体セラミック原材料は、それ
単独で、初透磁率が４００、使用周波数１ＫＨｚ〜１０
０ＭＨｚに対応可能な磁性体セラミック層となる。ま
た、この磁性体セラミック原材料の焼結開始温度は７９
０℃、焼結温度は８７０℃である。

【００６６】さらに、中間層用の原材料としては、Ｌｉ
₂Ｏ−ＢａＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ₂−Ｃｕ
Ｏ−ＴｉＯ₂−Ｂｉ₂Ｏ₃の組成からなる下記表１に示す
材料組成の試料Ｎｏ．１〜６の結晶化ガラス原材料を用
いた。

【００６７】

【表１】

【００６８】そして、上記それぞれの原材料について、
適当量のバインダ、可塑剤、分散剤、溶剤を加えて混合
し、グリーンシート用スラリ−を得た。次に、これらグ
リーンシート用スラリ−を用い、ドクタ−ブレ−ド法に
より厚さ４０μｍの誘電体セラミック層用グリ−ンシ−
ト、磁性体セラミック層用グリーンシート、中間層用グ
リーンシートを得た。

【００６９】次いで、誘電体セラミック層用グリ−ンシ
−ト、磁性体セラミック層用グリーンシート、中間層用
グリーンシートの所定箇所にＡｇペーストによってビア
ホールを形成した後、誘電体セラミック層用グリ−ンシ
−トには、静電容量取得のためのコンデンサパタ−ン
を、磁性体セラミック層用グリ−ンシ−トには、インダ
クタンス取得のためのコイルパタ−ンをそれぞれ内部電
極用Ａｇペ−ストのスクリーン印刷によって形成した。

【００７０】その後、誘電体セラミック層用グリ−ンシ
−トと磁性体セラミック層用グリ−ンシ−トとの間に、
試料Ｎｏ．１〜６の６種類の材料からなる中間層用グリ
−ンシ−トをそれぞれ挟んで積み重ね、１ｍｍの厚さに
圧着して未焼成の積層体ブロックを得た。このとき中間
層の厚みは３０μｍとし、誘電体部分の厚みと磁性体部
分の厚みはそれぞれ５００μｍとした。

【００７１】また、電磁気特性の比較を行うために、上
記積層体ブロックで中間層を除いた構成の積層体ブロッ
クを作製した（試料Ｎｏ．７）。また、コンデンサパタ
−ンを形成した誘電体グリ−ンシ−トのみを上記積層体
の誘電体部分と同じ厚みに積み重ねて圧着した構成の積
層体ブロック（試料Ｎｏ．８）、および、コイルパタ−
ンを形成した磁性体グリ−ンシ−トのみを上記積層体の
磁性体部分と同じ厚みに積み重ねて圧着した構成の積層
体ブロック（試料Ｎｏ．９）も同時に作製した。さら
に、中間層として、Ｌｉ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＳｉＯ₂
系の非晶質ガラスを主成分とする中間層を形成した積層
体ブロック（試料Ｎｏ．１０）を作製した。

【００７２】次に、得られた各積層体ブロックを所定寸
法に切断後、空気中、所定温度で２時間焼成してセラミ
ック積層体を形成した後、セラミック積層体のコンデン
サパターンあるいはコイルパターンが露出している端部
に、Ａｇの粉末にガラスフリットと有機ビヒクルを加え
て分散させた外部電極用Ａｇペ−ストを塗布し、８００
℃で３０分間焼付けて入出力端子、グランド端子を形成
した。

【００７３】このようにして、結晶化ガラスを主成分と
する中間層を備えた６種類のチップ積層ＬＣフィルタ、
および、比較のためのチップ積層ＬＣフィルタ、Ｃ部品
サンプル、Ｌ部品サンプルを完成させた。なお、得られ
た試料Ｎｏ．１〜６、試料Ｎｏ．１０のチップ積層ＬＣ
フィルタは図１〜図４に示した構成のものである。

【００７４】次に、結晶化ガラスからなる中間層を有す
る６種類のチップ積層ＬＣフィルタ（試料Ｎｏ．１〜
６）、および、非晶質ガラスからなる中間層を有するチ
ップ積層ＬＣフィルタ（試料Ｎｏ．１０）について、そ
の中間層部分での接合性を確認した。ここでは、各チッ
プ積層ＬＣフィルタについて、中間層を含んだ状態で中
間層に垂直な方向で引っ張り試験を行った。

【００７５】その結果、試料Ｎｏ．１〜６のチップ積層
ＬＣフィルタについて、引っ張り強度は５ｋｇｆ以上で
あり、その破壊モ−ドは磁性体部分の破壊を示し、誘電
体セラミック層と磁性体セラミック層の間の中間層によ
り、良好な接合強度を示した。

【００７６】さらに、試料Ｎｏ．１〜７、試料Ｎｏ．１
０のチップ積層ＬＣフィルタについて、誘電体セラミッ
ク層と磁性体セラミック層の相互拡散の程度を、ＷＤＸ
分析（波長分散型Ｘ線分析）に従って測定した。また、
併せて、試料Ｎｏ．１〜１０のチップ積層ＬＣフィル
タ、Ｃ部品サンプル、Ｌ部品サンプルについて、誘電体
セラミック層の電磁気特性（静電容量、誘電損失、絶縁
抵抗）、磁性体セラミック層の電磁気特性（インダクタ
ンス）をそれぞれ測定した。下記表２にその測定結果を
示す。

【００７７】なお、ＷＤＸ分析は、中間層に垂直な切断
面について行い、拡散距離は、中間層から誘電体セラミ
ック層、磁性体セラミック層への拡散分のカウント数が
分析装置の精度の誤差範囲に入る点までとし、各々複数
の拡散成分のうち最も拡散距離が大きいものについての
値を下記表２に示した。

【００７８】

【表２】

【００７９】表２から、誘電体セラミック層と磁性体セ
ラミック層との間に、各セラミック層の結晶開始温度以
上の結晶溶融温度を有した非晶質ガラスを主成分とする
中間層を設けてなるチップ積層ＬＣフィルタは、試料Ｎ
ｏ．１〜６に示すように、誘電体セラミック層および磁
性体セラミック層の各成分の拡散を、中間層を設けてい
ない試料Ｎｏ．７の場合の５００〜８００μｍと比較し
て、大幅に抑制することができた。

【００８０】また、試料Ｎｏ．１〜６のチップ積層ＬＣ
フィルタでは、電磁気特性の劣化も最小限に抑制されて
おり、単体のＣ部品サンプル（Ｎｏ．８）、および、Ｌ
部品サンプル（試料Ｎｏ．９）と同等の電磁気特性を示
している。

【００８１】特に、試料Ｎｏ．２〜６のチップ積層ＬＣ
フィルタでは、中間層における結晶化ガラスの結晶溶融
温度が各セラミック層の焼結開始温度よりも５℃以上
（さらには１０℃以上）高いので、セラミックの焼結初
期段階での相互拡散が中間層によって抑えられ、良好な
電磁気特性を達成できた。さらに、試料Ｎｏ．４〜６の
チップ積層ＬＣフィルタでは、中間層における結晶化ガ
ラスの結晶溶融温度が各セラミック層の焼結温度以上で
あるため、各セラミックの焼結が終了した後に、中間層
の溶融によって誘電体セラミック層と磁性体セラミック
層が強固に接合され、また、焼結に伴う相互拡散が良好
に抑えられ、極めて良好な電磁気特性を達成できた。

【００８２】これに対して、試料Ｎｏ．１０のチップ積
層ＬＣフィルタでは、中間層が非晶質ガラスからなるの
で、誘電体セラミック層や磁性体セラミック層の相互拡
散が生じてしまい、拡散距離が大きく、電磁気特性の変
動が大きくなってしまった。

【００８３】このように、本実施例による試料Ｎｏ．１
〜６のチップ積層ＬＣフィルタは、誘電体セラミック層
と磁性体セラミック層との間に、各セラミック層の結晶
開始温度以上の結晶溶融温度を有した非晶質ガラスを主
成分とした中間層を形成したものであって、誘電体セラ
ミック層と磁性体セラミック層との接合強度が高く、か
つ、誘電体セラミック層と磁性体セラミック層の接合部
で生じる相互拡散を制御し、さらに、同時焼成によって
高信頼性のチップ積層ＬＣフィルタを得ることができ
た。

【００８４】

【発明の効果】本発明のセラミック積層体によれば、第
１セラミック層および第２セラミック層の間に、各セラ
ミック層の焼結開始温度以上の結晶溶融温度を有した結
晶化ガラスを主成分とした中間層が設けられており、し
たがって、その焼成サイクル中、結晶化度の高い中間層
が隔壁の役割を果たして、第１セラミック層、第２セラ
ミック層の相互拡散による特性変動を十分に抑制するこ
とができる。

【００８５】また、本発明のセラミック積層体の製造方
法によれば、本発明のセラミック積層体を製造するに際
し、第１セラミック層、第２セラミック層および中間層
を同時に焼成するので、第１セラミック層、第２セラミ
ック層の特性変動を十分に抑制した上で、接合強度の高
いセラミック積層体を製造することができる。

【００８６】本発明の電子部品によれば、本発明のセラ
ミック積層体に導体パターンや各種の実装部品を搭載さ
れたものであるため、第１セラミック層および第２セラ
ミック層の電磁気特性等が十分保持されており、かつ、
各セラミック層が高強度に接合されており、電磁気特性
に優れ、信頼性の高い電子部品となる

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態によるチップ積層ＬＣフィルタの
概略断面図である。

【図２】同チップ積層ＬＣフィルタの概略分解斜視図で
ある。

【図３】同チップ積層ＬＣフィルタの概略斜視図であ
る。

【図４】同チップ積層ＬＣフィルタの等価回路図であ
る。

【符号の説明】

５…コイルパターン６…コンデンサパターン７…中間層８…磁性体セラミック層９…誘電体セラミック層１０…セラミック積層体１１ａ、１１ｂ…外部電極１３…チップ積層ＬＣフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 4/30 ３０１Ｈ０１Ｆ 15/00 ＤＦターム(参考） 5E001 AB03 AC09 AC10 AD02 AE00 AE02 AE03 AF06 AZ01 5E070 AA05 AB03 AB10 BA12 BB01 CB03 CB13 EA01 5E082 AA01 AB03 BB01 BC14 BC40 DD08 DD09 EE04 EE23 EE35 FG06 FG26 FG54 GG10 GG28 JJ03 JJ23 MM24 PP03 PP06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なる組成を有した第１セラミッ
ク層と第２セラミック層とを中間層を介して積層してな
るセラミック積層体において、前記中間層は、前記第１セラミック層および前記第２セ
ラミック層の焼結開始温度以上の結晶溶融温度を有した
結晶化ガラスを主成分としていることを特徴とする、セ
ラミック積層体。
【請求項２】前記結晶化ガラスの結晶溶融温度は、前
記第１セラミック層および前記第２セラミック層の焼結
開始温度よりも５℃以上高いことを特徴とする、請求項
１に記載のセラミック積層体。
【請求項３】前記結晶化ガラスの結晶溶融温度は、前
記第１セラミック層および前記第２セラミック層の焼結
温度以上であることを特徴とする、請求項１または２に
記載のセラミック積層体。
【請求項４】前記第１セラミック層および前記第２セ
ラミック層は、少なくともガラス成分を含有したガラス
セラミック層であることを特徴とする、請求項１乃至３
のいずれかに記載のセラミック積層体。
【請求項５】前記第１セラミック層は誘電体セラミッ
ク層であって、前記第２セラミック層は磁性体セラミッ
ク層であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれ
かに記載のセラミック積層体。
【請求項６】前記中間層は、アルカリ金属酸化物：１〜１５モル％、アルカリ土類金属酸化物：２０〜７０モル％、酸化ケイ素：５〜６０モル％、酸化ビスマス：０．５〜７０モル％酸化チタン：５０モル％以下、酸化銅：５０モル％以下、からなる結晶化ガラスを主成分とすることを特徴とす
る、請求項５に記載のセラミック積層体。
【請求項７】前記誘電体セラミック層は、ＢａＯ：８５〜９９モル％、ＣａＯ：１〜１５モル％、ＴｉＯ₂：７０〜９５モル％、ＺｒＯ₂：５〜３０モル％、を含有していることを特徴とする、請求項５または６に
記載のセラミック積層体。
【請求項８】前記磁性体セラミック層は、Ｆｅ₂Ｏ₃：４５〜５０モル％、ＮｉＯ：１０〜４０モル％、ＺｎＯ：１〜３５モル％、ＣｕＯ：５〜１５モル％を含有していることを特徴とする、請求項５乃至７のい
ずれかに記載のセラミック積層体。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載のセラ
ミック積層体を製造するに際し、前記第１セラミック
層、前記第２セラミック層および前記中間層を同時焼成
によって形成することを特徴とする、セラミック積層体
の製造方法。
【請求項１０】請求項１乃至８のいずれかに記載のセ
ラミック積層体に、所定の導体パターンを備えているこ
とを特徴とする、電子部品。
【請求項１１】前記導体パターンは、Ａｕ系導体材
料、Ａｇ系導体材料またはＣｕ系導体材料で形成されて
いることを特徴とする、請求項１０に記載の電子部品。
【請求項１２】前記セラミック積層体の少なくとも一
方主面上には、実装部品が搭載されていることを特徴と
する、請求項１０または１１に記載の電子部品。
【請求項１３】請求項１０乃至１２のいずれかに記載
の電子部品を備えることを特徴とする、電子装置。