JP6414566B2

JP6414566B2 - ガラス−セラミック−フェライト組成物および電子部品

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Publication number: JP6414566B2
Application number: JP2016105467A
Authority: JP
Inventors: 義人早田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2036-05-26
Also published as: CN107434407B; KR101965954B1; US10600549B2; JP2017210389A; KR20170134228A; CN107434407A; US20170345543A1

Description

本発明は、ガラス−セラミック−フェライト組成物およびこれを用いた電子部品に関する。

コイル部品は、電子機器のノイズ対策等に広く用いられている。コイル部品として、フェライトを含む磁性体組成物で構成された素体の内部にコイル導体が埋設された電子部品が提案されている。

特許文献１には、磁性体材料と非磁性体材料とを含有する複合フェライト組成物であって、磁性体材料と非磁性体材料との混合比率が、２０重量％：８０重量％〜８０重量％：２０重量％であり、磁性体材料がＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトであり、非磁性体材料の主成分が少なくともＺｎ、ＣｕおよびＳｉの酸化物を含有し、非磁性体材料の副成分がホウケイ酸ガラスを含有する複合フェライト組成物が記載されている。特許文献１に記載の複合フェライト組成物は、積層チップコイルのセラミック層として用いることができる。

特開２０１４−２２０４６９号公報

近年、抗折強度が高くクラックが発生しにくい、信頼性の高い電子部品が求められている。そのため、電子部品の素体を構成する材料として、抗折強度がより高い材料が求められている。一方、高周波帯域のノイズを除去することができる電子部品が求められている。そのため、電子部品の素体を構成する材料として、高周波帯域で高い比透磁率を有する材料が求められている。

本発明の課題は、抗折強度が高く、かつ比透磁率が高い材料およびその材料を用いた電子部品を提供することにある。

本発明者は、上述の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含むガラス−セラミック−フェライト組成物において、セラミックフィラーとしてフォルステライトを用い、フェライトの含有量を特定の範囲に調節することにより、抗折強度が高く、かつ比透磁率が高いガラス−セラミック−フェライト組成物を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明の第１の要旨によれば、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含むガラス−セラミック−フェライト組成物であって、
ガラスは、ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含み、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、フェライトおよびセラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、ガラス−セラミック−フェライト組成物が提供される。

本発明の第２の要旨によれば、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含むガラス−セラミック−フェライト組成物であって、
ガラスは、Ｒ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）と、Ａｌとを含むホウケイ酸ガラスであり、上述のガラスは、該ガラスの総重量を基準としてＲ_２Ｏに換算して０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ、ガラスの総重量を基準として２．６重量％以下のＡｌ、３．１重量％以上７．８重量％以下のＢおよび３２．７重量％以上３９．７重量％以下のＳｉを含み、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、フェライトおよびセラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、ガラス−セラミック−フェライト組成物が提供される。

本発明の第３の要旨によれば、上述のいずれかのガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品が提供される。

本発明の第４の要旨によれば、ガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法であって、方法は、
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備すること、および
混合物を焼成してガラス−セラミック−フェライト組成物を得ること
を含み、
ガラスは、ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含み、
混合物の重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
混合物の重量に対するフォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
混合物の重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
混合物の重量に対する、フェライトおよびセラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、方法が提供される。

本発明の第５の要旨によれば、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品の製造方法であって、方法は、
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備すること、
混合物をシートに成型すること、
シート上に導体ペーストを適用して導体パターンを形成すること、
導体パターンが形成されたシートを積層して積層体を形成すること、ならびに
積層体を焼成して、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品を得ること
を含み、
ガラスは、ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含み、
混合物の重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
混合物の重量に対するフォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
混合物の重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
混合物の重量に対する、フェライトおよびセラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、方法が提供される。

本発明に係るガラス−セラミック−フェライト組成物は、上記特徴を有することにより、高い抗折強度および高い比透磁率を有する。また、本発明に係る電子部品は、上記特徴を有することにより、高い信頼性を有する。また、本発明に係るガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法は、上記特徴を有することにより、抗折強度が高く且つ比透磁率が高いガラス−セラミック−フェライト組成物を製造することができる。また、本発明に係る電子部品の製造方法は、上記特徴を有することにより、信頼性の高い電子部品を製造することができる。

図１は、本発明の一の実施形態に係る電子部品の一例を示す概略断面図である。図２は、本発明の一の実施形態に係る電子部品のもう１つの例を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に示す実施形態は例示を目的とするものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下に説明する構成要素の寸法、材質、形状、相対的配置等は、特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。また、各図面が示す構成要素の大きさ、形状、位置関係等は説明を明確にするため誇張していることがある。

［ガラス−セラミック−フェライト組成物］
本発明の一の実施形態に係るガラス−セラミック−フェライト組成物は、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む。以下、「ガラス−セラミック−フェライト組成物」を単に「組成物」ともよぶことがある。

本実施形態に係るガラス−セラミック−フェライト組成物は、Ａｇを含む内部導体を用いた場合に、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で焼成することができる。内部導体としてＡｇを用いる場合、Ａｇの融点以下の温度で焼成を行う必要がある。しかし、組成物が、フェライトに加えて、ステアタイト、アルミナ、フォルステライトおよびジルコニア等のセラミック材料のみを含む場合には、組成物の焼結温度が高くなるため、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度では組成物の焼結が困難であると考えられる。これに対し、本実施形態に係るガラス−セラミック−フェライト組成物は、ガラスを含むので、９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

ガラスとして、Ｌｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種のアルカリ金属元素Ｒと、Ａｌとを含むホウケイ酸ガラス（Ｒ_２Ｏ−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３ガラス）を用いることができる。ＲおよびＡｌは、酸化物Ｒ_２ＯおよびＡｌ_２Ｏ_３の形態でガラスに含まれると考えられる。但し、ＲおよびＡｌが、必ずしも酸化物Ｒ_２ＯおよびＡｌ_２Ｏ_３の形態でガラスに含まれる必要はない。ガラスの組成は、以下に示すように、Ｒ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２の含有量で表すことができる。ガラスは、ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含む。別法として、ガラスの組成は、以下に示すように、Ｒ、Ａｌ、ＢおよびＳｉの含有量で表すこともできる。ガラスは、ガラスの総重量を基準としてＲ_２Ｏに換算して０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ、ガラスの総重量を基準として２．６重量％以下のＡｌ、３．１重量％以上７．８重量％以下のＢおよび３２．７重量％以上３９．７重量％以下のＳｉを含む。ガラスの組成が上記範囲内であると、組成物を、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で焼結させることができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物に含まれるフェライトは、スピネル構造の固溶体である強磁性フェライトであることが好ましい。スピネル構造を有する強磁性フェライトとしては、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト（Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトも含む）、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｏ系フェライト等が挙げられる。ガラス−セラミック−フェライト組成物は、１種類のフェライトのみを含んでよく、２種類以上のフェライトを含んでもよい。なかでも、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、特にＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトは、高周波帯域で充分に高い透磁率を有するので、高周波用途に適している。そのため、ガラス−セラミック−フェライト組成物は、好ましくはＮｉ−Ｚｎ系フェライトを含み、より好ましくはＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトを含む。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下である。フェライトは、ガラスよりも高い比透磁率を有する。そのため、ガラス−セラミック−フェライト組成物は、フェライトを１０重量％以上含むことにより、高い比透磁率を有することができる。一方、ガラスは、フェライトよりも低い比誘電率を有する。そのため、ガラス−セラミック−フェライト組成物は、フェライトを８０重量％以下含むことにより、低い比誘電率を有することができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフェライトの重量の割合は、４０重量％以下であることが好ましい。フェライトの含有量が４０重量％以下であると、組成物の比誘電率をより一層低くすることができ、例えば６．０以下の比誘電率にすることができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフェライトの重量の割合は、３０重量％以上であることが好ましい。フェライトの含有量が３０重量％以上であると、組成物の抗折強度をより一層高くすることができる。これは、フェライトの含有量が多いと、組成物中に存在するフェライト粒子同士の結合が強くなるからであると考えられる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物は、セラミックフィラーとして、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含む。フォルステライトは、化学式２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２で表されるセラミック材料である。ガラス−セラミック−フェライト組成物は、フォルステライトを含むことにより、高い抗折強度を有する。

フォルステライトの添加により組成物の抗折強度が向上するメカニズムは、いかなる理論にも拘束されるものではないが、凡そ以下の通りであると考えられる。ガラス−セラミック−フェライト組成物がフォルステライトを含む場合、フォルステライトを含まない場合と比較して、組成物の表面が滑らかになる。組成物の表面は、例えば、反射電子像の観察により確認することができる。組成物の表面が滑らかであると、組成物に負荷がかかったときに、クラックの起点となり得る応力集中箇所が少なくなる。そのため、組成物にクラックが生じにくく、高い抗折強度を有することができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するフォルステライトの重量の割合は、１重量％以上１０重量％以下である。フォルステライトの含有量が１重量％以上であると、ガラス−セラミック−フェライト組成物の抗折強度を向上させることができる。フォルステライトの含有量が１０重量％以下であると、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物に含まれるセラミックフィラーは、クォーツを含んでもよい。クォーツは、ガラスよりも線膨張係数が大きい。そのため、クォーツを添加することにより、組成物の線膨張係数を大きくすることができる。ガラス−セラミック−フェライト組成物を電子部品の素体として用いる場合、組成物の線膨張係数を大きくすることにより、電子部品を基板に実装する際に電子部品にクラックが発生するのを抑制することができる。組成物の線膨張係数を大きくすることによりクラックの発生を抑制することができるメカニズムは、いかなる理論にも拘束されるものではないが、凡そ以下の通りであると考えられる。電子部品を基板に実装する際に、電子部品にクラックが生じることがある。クラックの発生は、電子部品と基板との応力差に起因するものであると考えられる。基板およびチップを構成する材料にもよるが、一般に、基板は、電子部品よりも線膨張係数が大きい。電子部品の素体として用いられる組成物の線膨張係数を大きくして、基板の線膨張係数に近づけることにより、電子部品と素体との応力差を小さくすることができる。その結果、基板に実装する際に電子部品に加わる熱応力を小さくすることができ、電子部品にクラックが発生するのを抑制することができる。

また、クォーツは比誘電率が低いので、クォーツを添加することによりガラス−セラミック−フェライト組成物の浮遊容量を抑制することができる。このため、クォーツを添加することにより、高周波用途に適した組成物を得ることができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下である。クォーツは、４０重量％以下の含有量で、組成物の浮遊容量を十分に抑制することができる。また、クォーツの含有量が４０重量％以下であれば、十分な抗折強度を得ることができる。

セラミックフィラーは、上述したフォルステライトおよびクォーツの他に、アルミナ、ウィレマイト、コージェライト、ステアタイト、ムライト等を含んでもよい。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、フェライトおよびセラミックフィラーの重量の合計の割合は、８５重量％以下である。フェライトおよびセラミックフィラーの含有量の合計が８５重量％以下である場合、ガラス−セラミック−フェライト組成物は、１５重量％以上のガラスを含むことになる。組成物におけるガラスの含有量が１５重量％以上であると、組成物の焼結温度を低くすることができ、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、フェライトおよびクォーツの重量の合計の割合は、４０重量％以上であることが好ましい。フェライトおよびクォーツは共に、ガラスよりも線膨張係数が大きいので、フェライトおよびクォーツの含有量の合計が４０重量％以上であると、ガラス−セラミック−フェライト組成物の線膨張係数を大きくすることができる。線膨張係数が大きいガラス−セラミック−フェライト組成物を、電子部品の素体として用いた場合、電子部品を基板に実装する際に電子部品に加わる熱応力を小さくすることができる。その結果、電子部品を基板に実装する際に、電子部品にクラックが発生するのを抑制することができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物は、上述したガラス、フェライトおよびセラミックフィラーの他に、ジルコニアを含んでもよい。

ガラス−セラミック−フェライト組成物の組成は、例えば、誘導結合プラズマ発光分析法（ＩＣＰ‐ＡＥＳ）およびＸ線回折法（ＸＲＤ）を組み合わせることにより同定することができる。

［ガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法］
次に、本発明の一の実施形態に係るガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法について以下に説明する。本実施形態に係る方法は、
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備すること、および
混合物を焼成してガラス−セラミック−フェライト組成物を得ること
を含む。

本実施形態に係る方法において、ガラスの組成は、以下に示すように、Ｒ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２の含有量で表すことができる。ガラスは、ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含む。別法として、ガラスの組成は、以下に示すように、Ｒ、Ａｌ、ＢおよびＳｉの含有量で表すこともできる。ガラスは、ガラスの総重量を基準としてＲ_２Ｏに換算して０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ、ガラスの総重量を基準として２．６重量％以下のＡｌ、３．１重量％以上７．８重量％以下のＢおよび３２．７重量％以上３９．７重量％以下のＳｉを含む。ガラスの組成が上記範囲内であると、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

ガラス−セラミック−フェライト組成物に含まれ得るフェライトとして上述したものを、混合物に含まれるフェライトとして同様に用いることができる。混合物の重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下である。フェライトの含有量が１０重量％以上であると、高い比透磁率を有する組成物を得ることができる。また、フェライトの含有量が８０重量％以下であると、低い比誘電率を有する組成物を得ることができる。混合物の重量に対するフェライトの重量の割合は、４０重量％以下であることが好ましい。フェライトの含有量が４０重量％以下であると、より一層低い比誘電率を有する組成物を得ることができる。また、混合物の重量に対するフェライトの重量の割合は、３０重量％以上であることが好ましい。フェライトの含有量が３０重量％以上であると、抗折強度がより一層高い組成物を得ることができる。

セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含む。混合物がセラミックフィラーとしてフォルステライトを含むと、抗折強度の高いガラス−セラミック−フェライト組成物を得ることができる。

混合物の重量に対するフォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下である。フォルステライトの含有量が１重量％以上であると、抗折強度の高いガラス−セラミック−フェライト組成物を得ることができる。フォルステライトの含有量が１０重量％以下であると、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

セラミックフィラーは、クォーツを含んでもよい。混合物がセラミックフィラーとしてクォーツを含むと、浮遊容量が小さく、高周波用途に適したガラス−セラミック−フェライト組成物を得ることができる。混合物の重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下である。混合物が４０重量％以下のクォーツを含む場合、浮遊容量が十分に抑制された組成物を得ることができる。また、クォーツの含有量が４０重量％以下であれば、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

混合物の重量に対する、フェライトおよびセラミックフィラーの重量の合計の割合は、８５重量％以下である。フェライトおよびセラミックフィラーの含有量の合計が８５重量％以下である場合、混合物は、１５重量％以上のガラスを含むことになる。この場合、組成物の焼結温度を低くすることができ、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

混合物の重量に対する、フェライトおよびクォーツの重量の合計の割合は、４０重量％以上であることが好ましい。フェライトおよびクォーツの含有量の合計が４０重量％以上であると、線膨張係数の大きいガラス−セラミック−フェライト組成物を得ることができる。

混合物は、ペーストやスラリーに含まれていてもよい。ペーストやスラリーは、混合物（つまり、上述したガラス、フェライトおよびセラミックフィラー）の他に、トルエン、エタノール等の溶剤、アクリル、ポリビニルブチラール等のバインダ、フタル酸ジオクチル等の可塑剤を含んでもよい。

なお、上述した混合物の組成は、この混合物を用いて得られるガラス−セラミック−フェライト組成物の組成と実質的に同一であると考えて差し支えない。

以下に説明する手順で、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを上述した割合で含む混合物を準備する。まず、上述したガラス組成となるように、ガラスの出発原料となる酸化物または炭酸塩を調合して、Ｐｔルツボに入れる。Ｐｔルツボ内の出発原料を溶融して、ガラス融液を得る。出発原料の溶融温度および溶融時間は、ガラス組成に応じて適宜設定することができ、例えば、１４００℃以上１６００℃以下の温度で３時間溶融してよい。このガラス融液を急冷した後、粉砕してガラス粉末を得る。得られたガラス粉末と、セラミックフィラーとしてのフォルステライト粉末および／またはクォーツ粉末と、フェライト粉末とを、所定の割合で混合することにより、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備することができる。

次に、混合物を焼成してガラス−セラミック−フェライト組成物を得る。混合物を焼成する場合には、混合物を、上述した溶剤、バインダおよび可塑剤等と混合することにより、スラリーやペーストを準備し、このスラリーやペーストを焼成してもよい。焼成雰囲気は、特に限定されないが、例えば、Ａｇ等の酸化しにくい材料を含む内部導体と同時焼成する場合には、大気雰囲気で焼成を行ってよく、Ｃｕ等の酸化しやすい材料を含む内部導体と同時焼成する場合には、窒素雰囲気等の低酸素雰囲気で焼成を行うことが好ましい。焼成温度は、特に限定されず、例えば１０００℃以下であってよい。本実施形態に係る方法においては、混合物がガラスを含むので、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

上述の方法で得られたガラス−セラミック−フェライト組成物について、以下に説明する方法で組成物が焼結しているか否かを確認することができる。

一の方法として、ガラス−セラミック−フェライト組成物の含水率測定により、焼結を確認することができる。具体的には、浸水前後の試料重量を測定し、浸水後の重量増加分を浸水前の重量で割って算出する。含水率が０．５％以上であれば、組成物が焼結していないと判断し、含水率が０．５％未満であれば、組成物が焼結していると判断する。

もう１つの方法として、ガラス−セラミック−フェライト組成物を油性のインク（例えば赤色のインク）に浸した後、水で洗浄する。洗浄後の組成物を目視で観察し、インクの色が残っていれば焼結していないと判断し、インクの色が残っていなければ焼結していると判断する。

このようにして得られたガラス−セラミック−フェライト組成物は、フォルステライトを所定の割合で含むので、滑らかな表面を有する。そのため、ガラス−セラミック−フェライト組成物は高い抗折強度を有する。また、ガラス−セラミック−フェライト組成物は、フェライトを所定の割合で含むので、高い比透磁率を有する。

［電子部品］
次に、本発明の一の実施形態に係る電子部品について説明する。本実施形態に係る電子部品は、上述のガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える。

内部導体は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ等の導電性材料を含んでよい。内部導体は、１種類の導電性材料のみを含んでよく、２種類以上の導電性材料を含んでもよい。中でも、Ａｇは導体抵抗が小さいので、内部導体はＡｇを含むことが好ましい。

本実施形態に係る電子部品は、特に限定されるものではなく、例えば、図１に示すような積層コイル部品、図２に示すようなコイルとコンデンサとで構成されるＬＣフィルタ、またはコンデンサ等であってよい。

図１は、積層コイル部品の一例を模式的に示す断面図である。図１に示す積層コイル部品１０は、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体１１と、素体１１の内部に設けられた内部導体１２と、素体の外表面に設けられた外部電極１３および１４とを備える。内部導体１２は、コイル状に延びるコイル導体１２である。コイル導体１２は、一方の端部において外部電極１３と電気的に接続し、他方の端部において外部電極１４と電気的に接続する。

図２は、ＬＣフィルタの一例を模式的に示す断面図である。図２に示すＬＣフィルタ２０は、ガラスセラミック層２１と、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体（以下、フェライト層ともよぶ）２２とで構成される積層構造を有する。

ガラスセラミック層２１の内部には、複数のコンデンサ電極２３が互いに対向する状態で設けられており、これによりコンデンサ２４が構成されている。他方、フェライト層２２の内部には、内部導体２５が設けられている。この内部導体２５は、コイル状に延びるコイル導体２５であり、これによりインダクタ２６が構成されている。

図３には示していないが、ＬＣフィルタ２０は、コンデンサ２４とインダクタ２６とを接続する接続導体、入出力端子となる端子電極、およびアース端子となる端子電極をさらに備える。このうち、入出力端子となる端子電極およびアース端子となる端子電極は、ＬＣフィルタ２０の外表面に設けられる。

本実施形態に係る電子部品は、抗折強度が高く且つ比透磁率が高いガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体で構成されているので、実装時にクラックが発生しにくく、かつ高周波用途に適している。

［電子部品の製造方法］
次に、本発明の一の実施形態に係る電子部品の製造方法について説明する。本実施形態に係る方法は、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品の製造方法であって、方法は、
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備すること、
混合物をシートに成型すること、
シート上に導体ペーストを適用して導体パターンを形成すること、
導体パターンが形成されたシートを積層して積層体を形成すること、ならびに
積層体を焼成して、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品を得ること
を含む。

混合物は、上述したガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法において用いる混合物と同様のものであってよい。以下の説明において、ガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法において用いた混合物について上述した構成と共通する事項について、記述を省略する場合がある。特に、同様の構成による同様の作用効果については、以下の説明においては逐次言及しないが、特段の説明がない限り、上述の構成と同様の作用効果を奏するものとする。

混合物の重量に対するフェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下である。フェライトの含有量が１０重量％以上であると、高い比透磁率を有する素体を得ることができる。また、フェライトの含有量が８０重量％以下であると、低い比誘電率を有する素体を得ることができる。

セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含む。混合物がセラミックフィラーとしてフォルステライトを含むことにより、抗折強度の高い素体を得ることができる。混合物の重量に対するフォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下である。フォルステライトの含有量が１重量％以上であると、抗折強度の高い素体を得ることができる。フォルステライトの含有量が１０重量％以下であると、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で組成物を焼結させることができる。

セラミックフィラーは、クォーツを含んでよい。混合物がセラミックフィラーとしてクォーツを含むと、浮遊容量が小さく、高周波用途に適した素体を得ることができる。混合物の重量に対するクォーツの重量の割合は４０重量％以下である。混合物が４０重量％以下のクォーツを含む場合、浮遊容量が十分に抑制された素体を得ることができる。また、クォーツの含有量が４０重量％以下であれば、十分な抗折強度を得ることができる。

なお、上述した混合物の組成は、この混合物を用いて得られる素体の組成と実質的に同一であると考えて差し支えない。

次に、混合物をシートに成型する。混合物を成形する場合、混合物を、上述した溶剤、バインダおよび可塑剤等と混合することにより、スラリーやペーストを準備し、このスラリーやペーストを用いてシートに成型してもよい。シートの成型方法は特に限定されるものではなく、ドクターブレード法等の方法を用いてシートを成型することができる。

次に、シート上に導体ペーストを適用して導体パターンを形成する。

導体ペーストは、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ等の金属粉末を含んでよい。内部導体は、１種類の金属粉末のみを含んでよく、２種類以上の金属粉末を含んでもよい。中でも、Ａｇは導体抵抗が小さいので、導体ペーストはＡｇを含むことが好ましい。導体ペーストは、上述した金属粉末に加えて、有機バインダおよび溶剤を含んでよい。導体ペーストは更に、分散剤等の種々の添加剤を含んでもよい。この導体ペーストを、スクリーン印刷法等の方法により、シート上に所定のパターンに印刷することにより、導体パターンを形成することができる。

このように導体パターンが形成されたシートを所定枚数積層して、積層体を形成する。例えば、図１に示すような積層コイル部品を製造する場合、コイル導体パターンが形成された所定枚数のシートを積層した後、これらのシートを、導体パターンが形成されていないシートで狭持して、積層体を得ることができる。

得られた積層体を焼成して、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品を得る。焼成雰囲気は、特に限定されないが、例えば、導体パターンがＡｇ等の酸化しにくい材料を含む場合には、大気雰囲気で焼成を行ってよく、導体パターンがＣｕ等の酸化しやすい材料を含む場合には、窒素雰囲気等の低酸素雰囲気で焼成を行うことが好ましい。焼成温度は、特に限定されず、例えば１０００℃以下であってよい。導体パターンがＡｇを含む場合、Ａｇとの同時焼成が可能な９３０℃以下の焼成温度で焼成を行うことが好ましい。

このようにして得られた電子部品について、上述した方法により、素体が焼結しているか否かを確認することができる。

更に、得られた電子部品に、外部電極等を適宜形成してよい。

このようにして得られた電子部品は、素体がフォルステライトを所定の割合で含むので、滑らかな表面を有する。そのため、素体が高い抗折強度を有するので、実装時にクラックが発生し難く信頼性の高い電子部品を得ることができる。また、電子部品は、素体がフェライトを所定の割合で含み、従って高い比透磁率を有する。そのため、高周波用途に適した電子部品を得ることができる。

（混合物の調製）
表１に示すガラス組成となるように、ガラスの出発原料となる酸化物または炭酸塩を調合して、Ｐｔルツボに入れた。Ｐｔルツボ内の出発原料を、ガラス組成に応じて１４００℃以上１６００℃以下の温度で３時間溶融して、ガラス融液を得た。このガラス融液を急冷した後、粉砕して、例１〜３４に係るガラス粉末を得た。得られたガラス粉末と、セラミックフィラーとしてのフォルステライト粉末および／またはクォーツ粉末と、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト粉末とを、表１に示す割合で混合して、ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む、例１〜３４に係る混合物を準備した。そして、混合物を溶剤、バインダおよび可塑剤とともに十分に混合した。

（シートの作製）
上述の混合物を、ドクターブレード法により成型して、例１〜３４に係るシートを得た。これらのシートを用いて、以下に示すように試料を作製し、物性測定を行った。なお、各物性測定の前に、得られた各試料について、以下に示す方法で焼結しているか否かを確認した。試料を油性のインク（例えば赤色のインク）に浸した後、水で洗浄した。洗浄後の組成物を目視で観察し、インクの色が残っていれば焼結していないと判断し、インクの色が残っていなければ焼結していると判断した。焼結していなかった試料は、表２に「焼結せず」と示し、物性測定は行わなかった。

（誘電率測定）
上述のシートを所定の大きさにカットし、シートの表面にＡｇを含む電極ペーストを印刷してＡｇ電極パターンを形成した。Ａｇ電極パターンを形成していないシートを所定の枚数積層し、さらにＡｇ電極パターンが形成されたシートを上下表面に配置した積層体を、低酸素雰囲気下にて９００℃で焼成して、例１〜３４の単板コンデンサ（サイズ：６ｍｍ×６ｍｍ×０．４ｍｍｔ）を作製した。得られた単板コンデンサについて、ＬＣＲメーター（アジレントテクノロジー社製、商品名ＨＰ４２８４Ａ）により静電容量を測定した。測定した静電容量と、電極面積と、電極間距離とに基づいて比誘電率を算出した。結果を表２に示す。

（透磁率測定）
上述のシートを所定の大きさにカットし、所定の枚数のシートを積層した後、リング形状に打ち抜いて積層体を得た。この積層体を低酸素雰囲気下にて９００℃で焼成して、例１〜３４の試料（サイズ：１６ｍｍφ×０．８ｍｍｔ）を作製した。得られたリング形状の試料について、インピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー社製、商品名：４９９１Ａ）を使用して比透磁率を測定した。測定条件は、測定周波数１０ＭＨｚ、測定温度２０℃とした。結果を表２に示す。

（抗折強度測定）
上述のシートを所定の大きさにカットし、所定の枚数のシートを積層して積層体を得た。この積層体を低酸素雰囲気下にて９００℃で焼成して、例１〜３４の試料（サイズ：３０ｍｍ×４ｍｍ×０．８ｍｍｔ）を作製した。得られた試料について、ＪＩＳＲ１６０１に従って３点曲げ試験を行って破断強度を測定し、抗折強度を求めた。破断強度測定は、島津製作所製のオートグラフを用いて行った。結果を表２に示す。

（線膨張係数）
上述のシートを所定の大きさにカットし、所定の枚数のシートを積層して積層体を得た。この積層体を低酸素雰囲気下にて９００℃で焼成して、例１〜３４の試料（サイズ：１０ｍｍ×４ｍｍ×０．８ｍｍｔ）を作製した。得られた試料について、ＮＥＴＳＣＨ製のＤＩＬＡＴＯメーターを用いて熱膨張率を測定し、線膨張係数を求めた。結果を表２に示す。

表２に示すように、例２、３、５、６、９、１０、１３、１４、１７、１８、２０、２２、２３、２４、２５、２８、２９、３０、３２、３３および３４に係る試料は、１．２以上の高い比透磁率および１９０ＭＰａ以上の高い抗折強度を有した。更に、フェライトの含有量が３０重量％以上であった例２２、２３、２４、３２、３３および３４に係る試料は、抗折強度がより高い傾向を示した。また、フェライトの含有量が４０重量％以下であった例２、３、５、６、９、１０、１３、１４、１７、１８、２０、２４、２５、２８、２９、３０、３２、３３および３４に係る試料は、６．０以下の低い比誘電率を有した。また、前記フェライトおよび前記クォーツの重量の合計の割合が４０重量％以上であった例２、３、５、６、９、１０、１３、１４、１７、１８、２０、２２、２３、２４、２５、２８、２９、３２および３３に係る試料は、６．０以下の低い比誘電率を有した。一方、ガラスの総重量を基準として０．５重量％より少ないＫ_２Ｏを含んだ例１の試料、ガラスの総重量を基準として５．０重量％より多いＡｌ_２Ｏ_３を含んだ例７の試料、ガラスの総重量を基準として１０．０重量％より少ないＢ_２Ｏ_３を含んだ例８の試料、ガラスの総重量を基準として８５．０重量％より大きいＳｉＯ_２を含んだ例１５の試料、フォルステライトの含有量が１０重量％より大きい例１６の試料、フェライトの含有量が８０重量％より大きくフェライトおよびセラミックフィラーの含有量の合計が８５重量％より大きい例２１の試料、ならびにクォーツの含有量が４０重量％より大きくフェライトおよびセラミックフィラーの含有量の合計が８５重量％より大きい例３１の試料はいずれも、９００℃の焼成温度で焼結しなかった。また、ガラスの総重量を基準として５．０重量％より多いＫ_２Ｏを含んだ例４の試料、ガラスの総重量を基準として２５．０重量％より多いＢ_２Ｏ_３を含んだ例１１の試料、ガラスの総重量を基準として７０．０重量％より少ないＳｉＯ_２を含んだ例１２の試料、フォルステライトを含まない例１９の試料、およびクォーツの含有量が４０重量％より多い例２７の試料はいずれも、１９０ＭＰａより低い抗折強度を有した。また、フェライトの含有量が１０重量％より少ない例２６の試料は、１．２未満の低い比透磁率を有した。

本発明に係るガラス−セラミック−フェライト組成物は、高周波用途の電子部品に好適に使用することができる。

１０積層コイル部品
１１素体
１２内部導体（コイル導体）
１３外部電極
１４外部電極
２０ＬＣフィルタ
２１ガラスセラミック層
２２素体（フェライト層）
２３コンデンサ電極
２４コンデンサ
２５内部導体（コイル導体）
２６インダクタ

Claims

ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含むガラス−セラミック−フェライト組成物であって、
前記ガラスは、該ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含み、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記フェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
前記セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記フォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記クォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、前記フェライトおよび前記セラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、ガラス−セラミック−フェライト組成物。
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含むガラス−セラミック−フェライト組成物であって、
前記ガラスは、Ｒ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）と、Ａｌとを含むホウケイ酸ガラスであり、前記ガラスは、該ガラスの総重量を基準としてＲ_２Ｏに換算して０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ、該ガラスの総重量を基準として２．６重量％以下のＡｌ、３．１重量％以上７．８重量％以下のＢおよび３２．７重量％以上３９．７重量％以下のＳｉを含み、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記フェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
前記セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記フォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記クォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、前記フェライトおよび前記セラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、ガラス−セラミック−フェライト組成物。
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する前記フェライトの重量の割合が４０重量％以下である、請求項１または２に記載のガラス−セラミック−フェライト組成物。
前記ガラス−セラミック−フェライト組成物の総重量に対する、前記フェライトおよび前記クォーツの重量の合計の割合が４０重量％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス−セラミック−フェライト組成物。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、前記素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品。
前記内部導体はＡｇを含む、請求項５に記載の電子部品。
ガラス−セラミック−フェライト組成物の製造方法であって、該方法は、
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備すること、および
前記混合物を焼成してガラス−セラミック−フェライト組成物を得ること
を含み、
前記ガラスは、該ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含み、
前記混合物の重量に対する前記フェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
前記セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
前記混合物の重量に対する前記フォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
前記混合物の重量に対する前記クォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
前記混合物の重量に対する、前記フェライトおよび前記セラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、方法。
ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、前記素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品の製造方法であって、該方法は、
ガラスと、フェライトと、セラミックフィラーとを含む混合物を準備すること、
前記混合物をシートに成型すること、
前記シート上に導体ペーストを適用して導体パターンを形成すること、
前記導体パターンが形成されたシートを積層して積層体を形成すること、ならびに
前記積層体を焼成して、ガラス−セラミック−フェライト組成物を含む素体と、前記素体内に設けられた内部導体とを備える電子部品を得ること
を含み、
前記ガラスは、該ガラスの総重量を基準として、０．５重量％以上５．０重量％以下のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、ＮａおよびＫからなる群から選択される少なくとも１種）、５．０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、１０．０重量％以上２５．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３および７０．０重量％以上８５．０重量％以下のＳｉＯ_２を含み、
前記混合物の重量に対する前記フェライトの重量の割合は１０重量％以上８０重量％以下であり、
前記セラミックフィラーは、フォルステライトおよびクォーツのうち少なくともフォルステライトを含み、
前記混合物の重量に対する前記フォルステライトの重量の割合は１重量％以上１０重量％以下であり、
前記混合物の重量に対する前記クォーツの重量の割合は４０重量％以下であり、
前記混合物の重量に対する、前記フェライトおよび前記セラミックフィラーの重量の合計の割合が８５重量％以下である、方法。
前記導体ペーストがＡｇを含む、請求項８に記載の方法。