CN103548102B - 复合层叠陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具备被共烧成的低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层、且在低介电常数陶瓷层以及高介电常数陶瓷层的各个层中可得到相应的特性的复合层叠陶瓷电子部件。由玻璃陶瓷构成低介电常数陶瓷层(3)和高介电常数陶瓷层(4),在低介电常数陶瓷层(3)和高介电常数陶瓷层(4)中使玻璃等的含有比率不同,其中该玻璃陶瓷包含:由MgAl2O4以及/或者Mg2SiO4构成的第一陶瓷;由BaO、RE2O3(RE为稀土类元素)以及TiO2构成的第二陶瓷;分别包含44.0~69.0重量%的RO(R为碱土类金属)、14.2~30.0重量%的SiO2、10.0~20.0重量%的B2O3、0.5~4.0重量%的Al2O3、0.3~7.5重量%的Li2O、以及0.1~5.5重量%的MgO的玻璃;和MnO。
Description
技术领域
本发明涉及在内部构成例如微波用谐振器、滤波器或电容器等的多层陶瓷基板那样的层叠陶瓷电子部件,特别涉及具备层叠了具有比较低的相对介电常数的低介电常数陶瓷层和具有比较高的相对介电常数的高介电常数陶瓷层的复合构造的复合层叠陶瓷电子部件。
背景技术
近年来,伴随着电子设备的小型化、轻量化以及薄型化,而要求在电子设备中使用的电子部件的小型化。但是,以往电容器、谐振器等电子部件分别地被单独构成,仅是将这些部件小型化,从而对于电子设备的小型化而言存在极限。为此,提出各种在内部构成电容器、谐振器等元件的多层陶瓷基板。
另外,为了应对多层陶瓷基板的进一步的小型化以及近年来的高频化的潮流,还提出各种具有层叠了低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层的复合构造的多层陶瓷基板。例如,如日本特开2002-29827号公报(专利文献1)以及日本特开2003-63861号公报(专利文献2)所记载的那样,提出被形成了布线或安装了半导体元件等的低介电常数陶瓷层夹着地配置由高介电常数且低介电损失的材料构成的高介电常数陶瓷层,在其中构成了电容器、谐振器等元件的多层陶瓷基板。
在上述专利文献1以及专利文献2中,另外还记载了适于形成低介电常数陶瓷层的玻璃陶瓷组成物、或适于形成高介电常数陶瓷层的玻璃陶瓷组成物。
更具体地,在专利文献1中,在其权利要求1中记载了包含MgAl2O4系陶瓷和玻璃的玻璃陶瓷组成物。更详细地,记载了包含MgAl2O4系陶瓷粉末、下述玻璃粉末的玻璃陶瓷组成物,该玻璃粉末包含以SiO2换算的13~50重量%的氧化硅、以B2O3换算的8~60重量%的氧化硼、以Al2O3换算的0~20重量%的氧化铝、以MgO换算的10~55重量%的氧化镁。
另外,在专利文献1中,在其权利要求2中记载了也可以进一步包含20重量%以下的比例的碱土类金属氧化物,在其权利要求6中记载了优选玻璃的含有量为整体的20~80重量%的意思。
根据专利文献1所记载的玻璃陶瓷组成物,在其烧结体中,可得到如相对介电常数例如为8以下那样的比较低的相对介电常数,且能适于高频用途。
接下来,作为构成具有比较高的相对介电常数的高介电常数陶瓷层的高介电常数材料,在专利文献2中记载了包含BaO-TiO2-RE2O3(RE为稀土类元素)系电介质以及玻璃的材料。根据专利文献2的权利要求2,玻璃包含:10~25重量%的SiO2、10~40重量%的B2O3、25~55重量%的MgO、0~20重量%的ZnO、0~15重量%的Al2O3、0.5~10重量%的Li2O、和0~10重量%的RO(R为Ba、Sr以及Ca当中的至少一种)。另外,如专利文献2的权利要求4所记载的那样,优选玻璃的含有量为15~35重量%。
另一方面,作为构成上述低介电常数陶瓷层的低介电常数材料,在专利文献2中记载了与专利文献1类似的材料。
对上述那样的专利文献1以及2所记载的各玻璃陶瓷组成物,本申请发明者反复实验的结果,首先关于绝缘可靠性而找出要继续改善的点。其原因如以下那样推测。
专利文献1以及2各自记载的玻璃陶瓷组成物中包含的玻璃虽然是用于可以在1000℃以下的温度下进行烧成的玻璃,但是却成为易于结晶化的组成。在专利文献1以及2所记载的玻璃陶瓷组成物中,由于在烧成过程中玻璃成分和陶瓷成分发生反应而析出结晶,因此使在烧成完成时间点的结晶的量和玻璃成分的量稳定化较为困难。而且,推测为这样的在烧成完成时间点的结晶的量和玻璃成分的量的不稳定性使绝缘可靠性降低。
例如,虽然专利文献1以及2各自记载的玻璃陶瓷组成物中含有的玻璃包含较多的MgO,但是这样一来若玻璃中的MgO较多,则认为会从玻璃成分中析出MgAl2O4以及/或者Mg2SiO4的结晶,推测为这会招致绝缘可靠性的降低。
另外,特别地,专利文献2所记载的高介电常数材料,为了能在1000℃以下的温度下进行烧成而需要添加玻璃,另一方面,为了使相对介电常数较高而需要包含BaO-TiO2-RE2O3系电介质。但是,从该BaO-TiO2-RE2O3系电介质游离出的Ti离子会引起氧缺陷。而且,这样的氧缺陷尤其可成为使高温、高电压、长时间等的使用下的绝缘可靠性降低的原因。
另外,本申请发明者反复实验的结果为已经认识到如下问题,即:在专利文献1以及2所记载的各玻璃陶瓷组成物所具有的组成中,难以在相对介电常数低到相对介电常数高的宽幅范围内稳定地得到期望的相对介电常数。
即,专利文献1以及2所记载的玻璃陶瓷组成物中包含的玻璃如前述那样,在烧成过程易于与陶瓷成分发生反应而结晶化。由于若析出结晶则相对介电常数就会变化,因此难以得到期望的相对介电常数。
另外,专利文献1以及2所记载的玻璃陶瓷组成物中包含的玻璃相对于MgAl2O4系陶瓷或BaO—TiO2-RE2O3系电介质的湿润性并不良好。因而,若没有将玻璃添加得比较多,则无法使玻璃陶瓷组成物烧结。但是,若玻璃的添加量较多,则相对介电常数会降低。由此,特别难以制作高介电常数材料。
进而,作为复合层叠陶瓷电子部件独有的课题,还不得不考虑单独有低介电常数陶瓷层的情况下得到的特性、和单独有高介电常数陶瓷层的情况下得到的特性在低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层的共烧成的情况下是否会大致维持。特别是,由于专利文献1以及2各自记载的玻璃陶瓷组成物中包含的玻璃成为易于结晶化的组成,因此难以使在烧成完成时间点的结晶的量和玻璃成分的量稳定化,根据这一点推测为低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层的共烧成的结果是失去单独有各陶瓷层的特性的可能性充分存在。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-29827号公报
专利文献2:日本特开2003-63861号公报
发明内容
发明要解决的课题
因此,本发明的目的在于提供一种复合层叠陶瓷电子部件,能共烧成低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层,在低介电常数陶瓷层以及高介电常数陶瓷层的各个层中可得到相应的特性。
用于解决发明的手段
本发明面向具备被层叠的低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层的复合层叠陶瓷电子部件,为了解决上述技术课题,特征在于具备如下那样的构成。
低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层均由玻璃陶瓷构成,该玻璃陶瓷包含:(1)由MgAl2O4以及Mg2SiO4当中的至少一方构成的第一陶瓷;(2)由BaO、RE2O3(RE为稀土类元素)以及TiO2构成的第二陶瓷;(3)分别包含44.0~69.0重量%的RO(R为从Ba、Ca以及Sr中选出的至少一种碱土类金属)、14.2~30.0重量%的SiO2、10.0~20.0重量%的B2O3、0.5~4.0重量%的Al2O3、0.3~7.5重量%的Li2O以及0.1~5.5重量%的MgO的玻璃;和(4)MnO。
并且,在低介电常数陶瓷层中,包含47.55~69.32重量%的上述第一陶瓷,包含6~20重量%的上述玻璃,包含7.5~18.5重量%的上述MnO,作为上述第二陶瓷而分别包含0.38~1.43重量%的BaO、1.33~9.5重量%的RE2O3、以及0.95~6.75重量%的TiO2,相对介电常数为15以下。
另一方面,在高介电常数陶瓷层中,包含1~15重量%的上述第一陶瓷,包含3~15重量%的上述玻璃,包含2.3~10重量%的上述MnO,作为上述第二陶瓷而分别包含2.5~15.7重量%的BaO、24.6~65.3重量%的RE2O3、以及11.2~36.4重量%的TiO2,相对介电常数为30以上。
优选地,低介电常数陶瓷层中包含的玻璃的含有量GL以及高介电常数陶瓷层中包含的玻璃的含有量GH满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件。如从后述的实验例获知那样,若满足该条件,则尤其能提升低介电常数陶瓷层的绝缘可靠性。
另外,优选地,低介电常数陶瓷层中包含的MnO的含有量ML以及高介电常数陶瓷层中包含的MnO的含有量MH满足1.5≤ML/MH≤3.6的条件。如从后述的实验例获知那样,若满足该条件,则尤其能提升高介电常数陶瓷层的绝缘可靠性。
更优选地,满足上述两个条件的双方。由此,如从后述的实验例获知那样,对于低介电常数陶瓷层以及高介电常数陶瓷层双方,能进一步提升绝缘可靠性。
另外,优选低介电常数陶瓷层还包含3.0~20.0重量%的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方。由此,如从后述的实验例获知那样,在复合层叠陶瓷电子部件中能更难产生弯曲。
低介电常数陶瓷层也可还包含0.23重量%以下的CuO,另外高介电常数陶瓷层也可还包含1.2重量%以下的CuO。
发明效果
根据本发明,由于低介电常数陶瓷层以及高介电常数陶瓷层由包含公共的元素的玻璃陶瓷构成,因此能没有问题地使低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层共烧结。
另外,对于低介电常数陶瓷层以及高介电常数陶瓷层的各个层,由于包含于其中的玻璃难以结晶化、且包含MnO,因此能提高绝缘可靠性。
另外,在低介电常数陶瓷层中,能得到相对介电常数为15以下、绝缘可靠性高、Qf值高、静电容温度系数(TCC)的绝对值为150ppm/K以下这样的特性。
另一方面,在高介电常数陶瓷层中,能得到相对介电常数为30以上、绝缘可靠性高、Qf值高、静电容温度系数(TCC)的绝对值为150ppm/K以下这样的特性。
附图说明
图1是表示作为本发明所涉及的复合层叠陶瓷电子部件的一例的具备多层陶瓷基板2的陶瓷多层模块1的截面图。
图2是分解表示图1所示的陶瓷多层模块1的立体图。
图3是表示作为本发明所涉及的复合层叠陶瓷电子部件的其它示例的LC滤波器21的外观的立体图。
图4是图3所示的LC滤波器21所给出的等效电路图。
图5是分解表示图3所示的LC滤波器21中具备的部件主体23的立体图。
图6是表示在实验例中制作出的两个种类的共烧结体的截面图。
具体实施方式
参照图1以及图2来说明作为本发明所涉及的复合层叠陶瓷电子部件的一例的具备多层陶瓷基板2的陶瓷多层模块1。
陶瓷多层模块1中具备的多层陶瓷基板2具备被层叠的多个低介电常数陶瓷层3以及被层叠的多个高介电常数陶瓷层4,多个低介电常数陶瓷层3位于夹着多个高介电常数陶瓷层4的位置,将它们共烧成。
低介电常数陶瓷层3和高介电常数陶瓷层4均由玻璃陶瓷构成,该玻璃陶瓷包含:
(1)由MgAl2O4以及Mg2SiO4当中的至少一方构成的第一陶瓷;
(2)由BaO、RE2O3(RE为稀土类元素)以及TiO2构成的第二陶瓷;
(3)分别包含44.0~69.0重量%的RO(R为从Ba、Ca以及Sr中选出的至少一种碱土类金属)、14.2~30.0重量%的SiO2、10.0~20.0重量%的B2O3、0.5~4.0重量%的Al2O3、0.3~7.5重量%的Li2O、以及0.1~5.5重量%的MgO的玻璃;和
(4)MnO。
如此,由于低介电常数陶瓷层3以及高介电常数陶瓷层4由包含公共的元素的玻璃陶瓷构成,因此能没有问题地使低介电常数陶瓷层3和高介电常数陶瓷层4共烧结。
另外,根据在本发明中使用的上述玻璃陶瓷,如从后述的实验例中明确的那样,能起到如下的效果。
(A)绝缘可靠性高。
该玻璃陶瓷中包含的玻璃成为难以结晶化的组成。因而,在烧成完成时间点的结晶量和玻璃成分量稳定,由此能使绝缘可靠性提升。这是因为,该玻璃与专利文献1以及2所记载的玻璃陶瓷中包含的玻璃相比,由于MgO含有量较少,因此能抑制MgAl2O4、Mg2SiO4这样的结晶的析出,并且通过使RO含有量较多从而成为不结晶化的组成。
另外,上述玻璃陶瓷组成物包含MnO。专利文献1以及2所记载的玻璃陶瓷组成物不包含MnO。由于Ti氧化物的还原而产生的Ti离子引起氧缺陷,这能成为使高温、高电压、长时间等的使用下的绝缘可靠性降低的原因。在本发明中,通过将Mn置换成Ti位来抑制氧缺陷的产生。推测为这也有助于绝缘可靠性的提升。
(B)在相对介电常数低到相对介电常数高的宽幅范围内能够容易地得到期望的相对介电常数的产品。
如前述那样,专利文献1以及2所记载的玻璃易于与陶瓷成分发生反应而结晶化,因而相对介电常数易于发生变化。与此相对,由于本发明中使用的玻璃陶瓷中包含的玻璃难以结晶化,因此容易制作具有期望的相对介电常数的产品。
另外,本发明中使用的玻璃陶瓷中包含的玻璃是相对于上述第一陶瓷以及上述第二陶瓷的湿润性高且反应性低的玻璃。因此,该玻璃陶瓷即使玻璃成分较少也能使其烧结,反之,即使玻璃成分较多也难以反应而稳定。为此,在玻璃陶瓷中,能宽幅地调整陶瓷成分以及玻璃成分各自的含有量,因而仅调整陶瓷成分以及玻璃成分的各含有量就能容易地提供从低介电常数产品到高介电常数产品的宽幅的产品。即,如以下说明的那样,能提供适于构成低介电常数陶瓷层3的玻璃陶瓷、和适于构成高介电常数陶瓷层4的玻璃陶瓷。
另外,本发明中使用的玻璃陶瓷在烧成前后组成没有大的变动。虽然存在玻璃中的B2O3、Li2O于烧成时进行挥发的情况,但是即便在该情况下烧成后的其它成分的比率也与烧成前几乎没有变化。
在构成低介电常数陶瓷层3的玻璃陶瓷中,包含47.55~69.32重量%的第一陶瓷,包含6~20重量%的玻璃,包含7.5~18.5重量%的MnO,作为第二陶瓷而分别包含0.38~1.43重量%的BaO、1.33~9.5重量%的RE2O3、以及0.95~6.75重量%的TiO2。
在低介电常数陶瓷层3中,能得到如下特性:相对介电常数为15以下、绝缘可靠性高、Qf值高、静电容温度系数(TCC)的绝对值为150ppm/K以下。
另一方面,在构成高介电常数陶瓷层4的玻璃陶瓷中,包含1~15重量%的第一陶瓷,包含3~15重量%的玻璃,包含2.3~10重量%的MnO,作为第二陶瓷而分别包含2.5~15.7重量%的BaO、24.6~65.3重量%的RE2O3、以及11.2~36.4重量%的TiO2。
在高介电常数陶瓷层4中,能得到如下特性:相对介电常数为30以上、绝缘可靠性高、Qf值高、静电容温度系数(TCC)的绝对值为150ppm/K以下。
优选地,低介电常数陶瓷层3中包含的玻璃的含有量GL以及高介电常数陶瓷层4中包含的玻璃的含有量GH满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件。如从后述的实验例获知那样,若满足该条件,则尤其能提升低介电常数陶瓷层3的绝缘可靠性。推测这是因为,能抑制在低介电常数陶瓷层3的玻璃成分和高介电常数陶瓷层4的玻璃成分之间的相互扩散。
另外,优选地,低介电常数陶瓷层3中包含的MnO的含有量ML以及高介电常数陶瓷层4中包含的MnO的含有量MH满足1.5≤ML/MH≤3.6的条件。如从后述的实验例获知那样,若满足该条件,则尤其能提升高介电常数陶瓷层4的绝缘可靠性。推测这是因为,能抑制在低介电常数陶瓷层3的MnO成分和高介电常数陶瓷层4的MnO成分之间的相互扩散。
更优选地,满足上述两个条件的双方。由此,如从后述的实验例获知那样,对于低介电常数陶瓷层3以及高介电常数陶瓷层4双方,能进一步提升绝缘可靠性。
另外,优选低介电常数陶瓷层3还包含3.0~20.0重量%的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方。由此,如从后述的实验例获知那样,在多层陶瓷基板2中能更难以产生弯曲。
低介电常数陶瓷层3也可还包含0.23重量%以下的CuO,另外高介电常数陶瓷层4也可还包含1.2重量%以下的CuO。
多层陶瓷基板2具备各种布线导体。作为布线导体,典型地有:沿着陶瓷层3与4之间的特定的界面所形成的内部导体膜6、贯通陶瓷层3以及4的特定的陶瓷层地延伸的通孔导体7、以及形成于多层陶瓷基板2的外表面上的外部导体膜8。
上述内部导体膜6之中与高介电常数陶瓷层4关联而设的几个内部导体膜被配置成给出静电容,由此构成了电容器元件。
在多层陶瓷基板2的上表面搭载有多个电子部件9~17。图示的电子部件9~17之中,例如电子部件9是二极管,电子部件11是层叠陶瓷电容器,电子部件16是半导体IC。这些电子部件9~17与在多层陶瓷基板2的上表面所形成的外部导体膜8的特定的外部导体膜电连接,同时与在多层陶瓷基板2的内部所形成的布线导体一起,构成了对于陶瓷多层模块1而言必要的电路。
在多层陶瓷基板2的上表面,固定有用于对电子部件9~17进行屏蔽的导电性帽18。导电性帽18与前述的通孔导体7的特定的通孔导体电连接。
另外,陶瓷多层模块1将在多层陶瓷基板2的下表面上所形成的外部导体膜8的特定的外部导体膜作为连接用端子而安装在未图示的母板上。
多层陶瓷基板2能使用公知的陶瓷层叠一体烧成技术来制造。
即,首先制作用于低介电常数陶瓷层3的陶瓷生片。更具体地,在给出上述的玻璃陶瓷的原料组成物中添加由粘合剂树脂以及溶剂构成的有机载体,得到陶瓷浆料。例如用刮刀法将该陶瓷浆料成形为薄片状,在干燥后,冲裁为规定的尺寸,由此得到陶瓷生片。然后,为了在该陶瓷生片形成布线导体,例如用期望的图案来赋予以铜或银为主成分的导电性膏。
另一方面,以与用于低介电常数陶瓷层3的陶瓷生片的情况相同的方法来制作包含给出构成高介电常数陶瓷层4的玻璃陶瓷的原料组成物的陶瓷生片。然后,为了在该陶瓷生片形成布线导体,例如用期望的图案赋予以铜或银为主成分的导电性膏。
接下来,分别以给定的顺序分别层叠规定片数的如上述那样得到的用于低介电常数陶瓷层3的陶瓷生片以及用于高介电常数陶瓷层4的陶瓷生片,接下来在厚度方向上进行加压。
接下来,通过在1000℃以下例如800~1000℃温度下烧成如上述那样得到的原始的层叠体,从而能得到多层陶瓷基板2。在此,在布线导体以铜为主成分的情况下,烧成在氮气氛等非氧化性气氛中实施,在布线导体以银为主成分的情况下,烧成在大气等氧化性气氛中实施。
接下来,应用软钎焊等在多层陶瓷基板2的表面搭载电子部件9~17,安装导电性帽18,由此完成陶瓷多层模块1。
根据以上那样的陶瓷多层模块1,因为在多层陶瓷基板2中具备的低介电常数陶瓷层3中相对介电常数为15以下、Qf值高、静电容温度系数的绝对值为150ppm/K以下,而在高介电常数陶瓷层4中相对介电常数为30以上、Qf值高、静电容温度系数(TCC)的绝对值为150ppm/K以下,所以能适于高频用途且可靠性卓越。另外,还能使陶瓷多层模块1的绝缘可靠性卓越。
接下来,参照图3到图5来说明作为本发明所涉及的复合层叠陶瓷电子部件的其它示例的LC滤波器21。
如图3所示,LC滤波器21具备作为以多个的被层叠的玻璃陶瓷层而构成的层叠构造物的部件主体23,在该部件主体23的外表面上的各端部设置有端子电极24以及25,在各侧面的中间部设置有端子电极26以及27。
如图4所示,LC滤波器21为:在端子电极24与25之间构成被串联连接的两个电感L1以及L2,在电感L1以及L2的连接点与端子电极26以及27之间构成电容C。
如图5所示,部件主体23具备多个的被层叠的陶瓷层28~40。另外,陶瓷层的层叠数并不限定于图示的数量。
陶瓷层28~40分别如下那样得到:在给出玻璃陶瓷的原料组成物中添加由粘合剂树脂以及溶剂构成的有机载体,将它们混合而得到的陶瓷浆料利用刮刀法成形为薄片状,在干燥后冲裁成规定的大小,然后对由此得到的陶瓷生片进行烧成,最终形成陶瓷层28~40。
另外,为了给出图4所示那样的电感L1以及L2和电容C,按照以下那样的形态与陶瓷层28~40的特定的陶瓷层关联地设置布线导体。
在陶瓷层30形成构成电感L1的一部分的线圈图案41,并且形成从该线圈图案41的一端延伸的引出图案42,在线圈图案41的另一端设置通孔导体43。引出图案42与端子电极24连接。
在陶瓷层31形成构成电感L1的一部分的线圈图案44,并且在其一端设置通孔导体45。线圈图案44的另一端与前述的通孔导体43连接。
在陶瓷层32设置与上述的通孔导体45连接的通孔导体46。
在陶瓷层33形成构成电容C的一部分的电容器图案47,并且形成从电容器图案47延伸的引出图案48以及49。引出图案48以及49与端子电极26以及27连接。另外,在陶瓷层33设置与前述的通孔导体46连接的通孔导体50。
在陶瓷层34形成构成电容C的一部分的电容器图案51,并且设置与电容器图案51连接的通孔导体52。电容器图案51与前述的通孔导体50连接。
在陶瓷层35形成构成电容C的一部分的电容器图案53,并且形成从该电容器图案53延伸的引出图案54以及55。引出图案54以及55与端子电极26以及27连接。另外,在该陶瓷层35设置与前述的通孔导体52连接的通孔导体56。
在陶瓷层36设置与上述的通孔导体56连接的通孔导体57。
在陶瓷层37形成构成电感L2的一部分的线圈图案58,并且在其一端设置通孔导体59。线圈图案58的另一端与前述的通孔导体57连接。
在陶瓷层38形成构成电感L2的一部分的线圈图案60,并且形成从该线圈图案60的一端延伸的引出图案61。引出图案61与端子电极25连接。线圈图案60的另一端与前述的通孔导体59连接。
在形成以上那样的作为布线导体的线圈图案41、44、58以及60、引出图案42、48、49、54、55以及61、通孔导体43、45、46、50、52、56、57以及59、还有电容器图案47、51以及53时,例如使用以铜或银为主成分的导电性膏,为了赋予该导电性膏,例如应用丝网印刷。
然后,为了得到部件主体23,按照规定的顺序来层叠应成为上述的各个陶瓷层28~40的陶瓷生片,在厚度方向上进行加压,之后在1000℃以下例如800~1000℃的温度下烧成。在此,与前述的陶瓷多层模块1的情况相同,在布线导体以铜为主成分的情况下,烧成在氮气氛等非氧化性气氛下实施,在布线导体以银为主成分的情况下,烧成在大气等氧化性气氛中实施。
另外,为了形成位于部件主体23的外表面上的端子电极24~27,例如应用以铜或银为主成分的导电性膏的涂敷以及烘烤、或蒸镀、镀敷或溅射等薄膜形成法等。
在以上那样的LC滤波器21中,关于陶瓷层28~40之中特别对电容C的构成直接做出贡献的陶瓷层33以及34,由与构成前述图1所示的陶瓷多层模块1所具备的高介电常数陶瓷层4的材料相同的高介电常数陶瓷材料构成,关于其它的陶瓷层28~32以及35~40,由与构成陶瓷多层模块1所具备的低介电常数陶瓷层3的材料相同的低介电常数陶瓷材料构成。
本发明还能应用于图示那样的陶瓷多层模块1或LC滤波器21以外的复合层叠陶瓷电子部件。
接下来,说明为了评价由本发明中使用的玻璃陶瓷所得到的特性、以及使用该玻璃陶瓷所构成的复合层叠陶瓷电子部件具有的特性而实施的实验例。
[准备玻璃]
首先,作为玻璃陶瓷中包含的玻璃、即在以下实验例中公共使用的玻璃,将以表1所示的组成来进行调和的组成在1100~1400℃的温度下熔融、骤冷而玻璃化,之后进行了湿式粉碎,由此准备了各种组成的玻璃粉末。
[表1]
[实验例1]
在实验例1中,进行在用于低介电常数陶瓷层的玻璃陶瓷单体中的评价。
首先,作为第一陶瓷,以规定的比率调和MgCO3和Al2O3并进行预烧、湿式粉碎,由此制作尖晶石化合物:MgAl2O4,并且以规定的比率调和MgCO3和SiO2并进行预烧、湿式粉碎,由此制作镁橄榄石化合物:Mg2SiO4。
接下来,调和表1所示的玻璃、MgAl2O4、Mg2SiO4、BaO、TiO2、作为RE2O3的Nd2O3以及Sm2O3、MnO、还有CuO的各粉末以成为表2以及表3所示的组成,在混合之后加入有机溶剂以及粘合剂,从而制作了浆料。
[表2]
[表3]
接下来,用刮刀法将上述浆料成形为薄片状,并进行干燥,由此得到了陶瓷生片。使用该陶瓷生片来适宜地制作样本,如表4以及表5所示那样,评价了相对介电常数(εr)、Qf、静电容温度系数(β)以及绝缘可靠性。
更具体地,在测定εr以及Qf时,切割上述陶瓷生片,并进行层叠、压接,由此制作了具有0.6mm×50mm×50mm的尺寸的压接体。通过将其在990℃的温度下进行烧成,由此得到了成为样本的陶瓷基板。使用该陶瓷基板,通过空腔谐振器法来测定了εr以及Qf。此时,将测定频率设为约25GHz。
在该实验例中,目的在于得到εr为15以下的电介质材料。关于Qf,将不足5000的样本判定为不合格。
在测定β以及评价绝缘可靠性时,为了在切割上述陶瓷生片后形成内部电极,在陶瓷生片上印刷包含Cu的导电性膏,然后经过层叠、压接、烧成、外部电极形成的各工序,得到了成为样本的层叠陶瓷电容器。该层叠陶瓷电容器中的相邻的内部电极间距离为10μm,重叠的电极面积为4mm□。
然后,在-40℃~85℃的范围测定上述层叠陶瓷电容器静电容,求取以20℃为基准的静电容温度系数β。关于β,将绝对值超过150ppm/K的样本判定为不合格。
另外,关于上述层叠陶瓷电容器,在150℃的温度下施加100个小时的DC200V的试验后测定绝缘电阻,在该试验后的log(IR[Ω])不足11的情况下判定为不合格,在4以及表5的“绝缘可靠性”的栏中用“×”进行显示,另一方面,在log(IR[Ω])成为11以上的情况下判定为合格,在表4以及表5的“绝缘可靠性”的栏中用“○”进行了显示。
另外,关于未充分烧结的样本,在表4以及表5的“备注”栏中显示为“未烧结”,另外,关于玻璃未玻璃化的样本,在“备注”栏中显示为“未玻璃化”,在这些样本中未进行εr、Qf、β以及绝缘可靠性的各评价。另外,在“备注”栏中简洁记载关于在该实验例成为不合格的样本的不合格理由。
[表4]
[表5]
在表4以及表5中,对在该实验例中判定为不合格的样本,在其样本编号上附加*。
从表1到表5获知以下情况。
首先考察表2以及表4所示的样本1~48。在样本1~48中,关于表1所示的全部玻璃G1~G36,使用其中任一者。另外,关于“玻璃”的含有量,在全部样本1~48中设为“13.00重量%”且恒定。
在样本1以及样本2中未充分烧结。推测这是因为使用了Li2O含有量少于0.3重量%的玻璃G1。
在样本6以及样本7中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了Li2O含有量多于7.5重量%的玻璃G5。
在样本11以及样本12中静电容温度系数β变差。推测这是因为使用了碱土类金属含有量少于44.0重量%的玻璃G8。
在样本18中未充分烧结。推测这是因为使用了碱土类金属含有量多于69.0重量%的玻璃G13。
在样本20中未充分烧结。推测这是因为使用了B2O3含有量少于10.0重量%的玻璃G15。
在样本22中未充分烧结。推测这是因为使用了SiO2含有量多于30.0重量%的玻璃G17。
在样本24中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了B2O3含有量多于20.0重量%的玻璃G19。
在样本39以及样本40中静电容温度系数β变差。推测这是因为使用了MgO含有量少于0.1重量%的玻璃G32。
在样本41以及样本42中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了MgO含有量多于5.5重量%的玻璃G33。
在样本43以及样本44中未玻璃化。推测这是因为使用了SiO2含有量少于14.2重量%的玻璃G34。
在样本45以及样本46中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了Al2O3含有量少于0.5重量%的玻璃G35。
在样本47以及样本48中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了Al2O3含有量多于4.0重量%的玻璃G36。
在上述样本1、2、6、7、11、12、18、20、22、24、以及39~48以外的表2以及表4所示的样本3~5、8~10、13~17、19、21、23、以及25~38中,在Qf、β以及绝缘可靠性方面示出良好的结果。
推测这是因为使用了满足碱土类金属含有量为44.0~69.0重量%、SiO2含有量为14.2~30.0重量%、B2O3含有量为10.0~20.0重量%、Al2O3含有量为0.5~4.0重量%、Li2O含有量为0.3~7.5重量%、以及MgO含有量为0.1~5.5重量%这一条件的玻璃G2、G3、G4、G6、G7、G9、G10、G11、G12、G14、G16、G18、G20、G21、G22、G23、G24、G25、G26、G27、G28、G29、G30、以及G31当中的任一者。
关于εr,在表2以及表4所示的样本、即得到“未烧结”或“未玻璃化”的评价结果的样本以外的全部样本中,得到了15以下的值。
接下来,考察表3以及表5所示的样本49~87。在样本49~87中,作为“玻璃”使用表1所示的玻璃G22,同时变更了“玻璃”、“第一陶瓷”、“第二陶瓷”、“MnO”、以及“CuO”的各含有量。
在样本49中静电容温度系数β变差。推测这是因为第二陶瓷中的BaO含有量少于0.38重量%。
在样本50中未充分烧结。推测这是因为MnO含有量少于7.5重量%。
在样本54中未充分烧结。推测这是因为玻璃含有量少于6重量%。
在样本57中静电容温度系数β变差。推测这是因为作为第一陶瓷的Mg2SiO4含有量多于69.32重量%。
在样本58中静电容温度系数β变差。推测这是因为第二陶瓷中的TiO2含有量少于0.95重量%。
在样本69中绝缘可靠性降低。推测这是因为作为第二陶瓷中的RE2O3的Nd2O3含有量多于9.5重量%。
在样本72中绝缘可靠性降低。推测这是因为第二陶瓷中的BaO含有量多于1.43重量%。
在样本73中绝缘可靠性降低。推测这是因为玻璃含有量多于20重量%。
在样本76中绝缘可靠性降低。推测这是因为第二陶瓷中的TiO2含有量多于6.75重量%。
在样本77中静电容温度系数β变差。推测这是因为MnO含有量多于18.5重量%。
在样本78中绝缘可靠性降低。推测这是因为CuO含有量多于0.23重量%。
在样本82中静电容温度系数β变差。推测这是因为作为第二陶瓷中的RE2O3的Nd2O3含有量少于1.33重量%。
在样本83中Qf降低。推测这是因为作为第一陶瓷的Mg2SiO4含有量少于47.55重量%。
在样本84中静电容温度系数β变差。推测这是因为作为第一陶瓷的MgAl2O4含有量多于69.32重量%。
在样本85中Qf降低。推测这是因为作为第一陶瓷的MgAl2O4含有量少于47.55重量%。
在样本86中绝缘可靠性降低。推测这是因为作为第二陶瓷中的RE2O3的Sm2O3含有量多于9.5重量%。
在样本87中静电容温度系数β变差。推测这是因为作为第二陶瓷中的RE2O3的Sm2O3含有量少于1.33重量%。
在上述样本49、50、54、57、58、69、72、73、76~78、以及82~87以外的表3以及表5所示的样本51~53、55、56、59~68、70、71、74、75、以及79~81中,在Qf、β以及绝缘可靠性方面示出良好的结果。
推测这是因为满足了第一陶瓷含有量为47.55~69.32重量%、玻璃含有量为6~20重量%、MnO含有量为7.5~18.5重量%、BaO含有量为0.38~1.43重量%、RE2O3含有量为1.33~9.5重量%、TiO2含有量为0.95~6.75重量%、以及CuO含有量为0.23重量%以下这一条件。
关于εr,在表3以及表5所示的样本、即得到“未烧结”的评价结果的样本以外的全部样本中,得到了15以下的值。
另外,在实验例1中,作为第二陶瓷中的RE2O3而使用Nd2O3以及Sm2O3,但在使用了其它稀土类元素的情况也确认示出相同的倾向。
[实验例2]
在实验例2中,与实验例1相同,制作了用于低介电常数陶瓷层的玻璃陶瓷,但特别调查了Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的添加对该低介电常数玻璃陶瓷带来的影响。
与实验例1的情况相同,准备了尖晶石化合物:MgAl2O4以及镁橄榄石化合物:Mg2SiO4、BaO、TiO2、作为RE2O3的Nd2O3以及Sm2O3、MnO、还有CuO的各粉末。
另外,在该实验例2中,如表6所示,以规定的比率调和MgCO3、Al2O3和SiO2并进行预烧、湿式粉碎,由此制作了堇青石化合物:Mg2Al4Si5O18的粉末。另外,如相同的表6所示,以规定的比率调和BaCO3、Al2O3和SiO2并进行预烧、湿式粉碎,由此制作了钡长石化合物:BaAl2Si2O8的粉末。
进而,如表7所示,准备了作为给出构成上述堇青石化合物:Mg2Al4Si5O18以及钡长石化合物:BaAl2Si2O8的元素的氧化物的上述氧化物并不足够的、BaO、MgO、Al2O3以及SiO2的各粉末。
接下来,调和了表1所示的玻璃、MgAl2O4、Mg2SiO4、BaO、TiO2、作为RE2O3的Nd2O3以及Sm2O3、MnO、还有CuO的各粉末,以成为表6以及表7所示的组成。进而,在表6所示的样本中,调和了Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8的各粉末。另外,在表7所示的样本112中,进一步调和了MgO、Al2O3以及SiO2的各粉末。在表7所示的样本113中,进一步调和MgO、Al2O3以及SiO2的各粉末,并且使BaO粉末增量。然后,在混合这些粉末后,加入有机溶剂以及粘合剂,从而制作了浆料。
[表6]
[表7]
以后,以与实验例1的情况相同的要领来制作样本,如表8所示,评价了相对介电常数(εr)、Qf、静电容温度系数(β)以及绝缘可靠性。在该实验例中,目的在于得到如εr为8以下那样的εr更低的电介质材料。另外,关于β,更严格地将绝对值为100ppm/K以上的样本判定为不合格。
另外,在表8的“备注”栏中简洁记载关于该实验例中成为不合格的样本的不合格理由。
[表8]
样本编号 | εr | Qf(GHz) | β(ppm/K) | 绝缘可靠性 | 备注 |
101* | 10 | 6000 | 133 | ○ | ε大、β大 |
102 | 7 | 6200 | 98 | ○ | |
103* | 12 | 5200 | 125 | ○ | ε大、β大 |
104 | 8 | 5400 | 98 | ○ | |
105 | 6 | 5100 | 85 | ○ | |
106* | 6 | 4200 | 75 | ○ | Qf降低 |
107* | 10 | 5200 | 115 | ○ | ε大、β大 |
108 | 8 | 5200 | 98 | ○ | |
109 | 7 | 5500 | 88 | ○ | |
110* | 7 | 4000 | 75 | ○ | Qf降低 |
111 | 7 | 5400 | 91 | ○ | |
112 | 7 | 5500 | 88 | ○ | |
113 | 8 | 5400 | 90 | ○ |
在表8中,对在该实验例中判定为不合格的样本,在其样本编号上附加*。
从表6到表8可获知以下情况。
从包含3.0重量%以上的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的样本102、104~106以及108~113、与并非如此的样本101、103以及107的比较来看,根据前者,得到了8以下这样的更低的εr,另外静电容温度系数β的绝对值不足100ppm/K。
另外,如从样本112以及113获知那样,Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8这样的复合氧化物即使添加成为其素材的单体氧化物也能得到相同的效果。
另一方面,在包含多于20.0重量%的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的样本106以及110中,能看到Qf的降低。
[实验例3]
在实验例3中,进行了在用于高介电常数陶瓷层的玻璃陶瓷单体中的评价。
与实验例1的情况相同,准备了作为第一陶瓷的尖晶石化合物:MgAl2O4以及镁橄榄石化合物:Mg2SiO4、成为第二陶瓷的BaO、TiO2、以及作为RE2O3的Nd2O3、MnO、还有CuO的各粉末。
接下来,调和表1所示的玻璃、MgAl2O4、Mg2SiO4、BaO、TiO2、Nd2O3、MnO、以及CuO的各粉末以成为表9以及表10所示的组成,在混合后加入有机溶剂以及粘合剂,从而制作了浆料。
[表9]
[表10]
以后,以与实验例1的情况相同的要领来制作样本,如表11以及表12所示,评价了相对介电常数(εr)、Qf、静电容温度系数(β)以及绝缘可靠性。在该实验例中,目的在于得到εr为30以上的电介质材料。关于Qf,将不足5000GHz的样本判定为不合格,关于β,将绝对值超过150ppm/K的样本判定为不合格。
另外,对未充分烧结的样本,在表11以及表12的“备注”栏中显示为“未烧结”,另外,对玻璃未玻璃化的样本,在“备注”栏中显示为“未玻璃化”,在这些样本中未进行εr、Qf、β以及绝缘可靠性的各评价。另外,在“备注”栏中简洁记载关于在该实验例中成为不合格的样本的不合格理由。
[表11]
[表12]
在表11以及表12中,对在该实验例中判定为不合格的样本,在其样本编号上附加*。
从表9到表12获知以下情况。
首先,考察表9以及表11所示的样本201~236。在样本201~236中,关于表1所示的全部玻璃G1~G36,使用其中任一者。另外,关于“玻璃”的含有量,在全部样本201~236中设为“9重量%”且恒定。
在样本201中未充分烧结。推测这是因为使用了Li2O含有量少于0.3重量%的玻璃G1。
在样本205中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了Li2O含有量多于7.5重量%的玻璃G5。
在样本208中εr较低、绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了碱土类金属含有量少于44.0重量%的玻璃G8。
在样本213中未充分烧结。推测这是因为使用了碱土类金属含有量多于69.0重量%的玻璃G13。
在样本215中未充分烧结。推测这是因为使用了B2O3含有量少于10.0重量%的玻璃G15。
在样本217中未充分烧结。推测这是因为使用了SiO2含有量多于30.0重量%的玻璃G17。
在样本219中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了B2O3含有量多于20.0重量%的玻璃G19。
在样本232中Qf降低。推测这是因为使用了MgO含有量少于0.1重量%的玻璃G32。
在样本233中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了MgO含有量多于5.5重量%的玻璃G33。
在样本234中未玻璃化。推测这是因为使用了SiO2含有量少于14.2重量%的玻璃G34。
在样本235中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了A12O3含有量少于0.5重量%的玻璃G35。
在样本236中绝缘可靠性降低。推测这是因为使用了Al2O3含有量多于4.0重量%的玻璃G36。
在上述样本201、205、208、213、215、217、219、以及232~236以外的表9以及表11所示的样本202~204、206、207、209~212、214、216、218、以及220~231中,εr为30以上,另外在Qf、β以及绝缘可靠性方面示出良好结果。
推测这是因为使用了满足碱土类金属含有量为44.0~69.0重量%、SiO2含有量为14.2~30.0重量%、B2O3含有量为10.0~20.0重量%、Al2O3含有量为0.5~4.0重量%、Li2O含有量为0.3~7.5重量%、以及MgO含有量为0.1~5.5重量%这一条件的玻璃G2、G3、G4、G6、G7、G9、G10、G11、G12、G14、G16、G18、G20、G21、G22、G23、G24、G25、G26、G27、G28、G29、G30、以及G31当中的任一者。
接下来,考察表10以及表12所示的样本237~273。在样本237~273中,作为“玻璃”使用表1所示的玻璃G22,同时变更了“玻璃”、“第一陶瓷”、“第二陶瓷”、“MnO”、以及“CuO”的各含有量。
在样本237中绝缘可靠性降低。推测这是因为第二陶瓷中的BaO含有量多于15.7重量%。
在样本238中εr不足30。推测这是因为第二陶瓷中的BaO含有量少于2.5重量%。
在样本240中绝缘可靠性降低。推测这是因为第二陶瓷中的TiO2含有量少于11.2重量%。
在样本243中εr不足30。推测这是因为第二陶瓷中的TiO2含有量多于36.4重量%。
在样本245中未充分烧结。推测这是因为作为第二陶瓷中的RE2O3的Nd2O3含有量多于65.3重量%。
在样本249中εr不足30。推测这是因为作为第二陶瓷中的RE2O3的Nd2O3含有量少于24.6重量%。
在样本250中未充分烧结。推测这是因为玻璃含有量少于3重量%。
在样本255中绝缘可靠性降低。推测这是因为玻璃含有量多于15重量%。
在样本256以及样本260中静电容温度系数β变差。推测这是因为作为第一陶瓷的MgAl2O4或Mg2SiO4的含有量多于15重量%。
在样本259以及样本263中静电容温度系数β变差。推测这是因为作为第一陶瓷的MgAl2O4或Mg2SiO4的含有量少于1重量%。
在样本264中绝缘可靠性降低。推测这是因为MnO含有量少于2.3重量%。
在样本266中Qf降低。推测这是因为MnO含有量多于10重量%。
在样本270中绝缘可靠性降低。推测这是因为CuO含有量多于1.2重量%。
在上述样本237、238、240、243、245、249、250、255、256、259、260、263、264、266以及270以外的表10以及表12所示的样本239、241、242、244、246~248、251~254、257、258、261、262、265、267~269、以及271~273中,在Qf、β以及绝缘可靠性方面示出良好的结果。
推测这是因为满足了第一陶瓷含有量为1~15重量%、玻璃含有量为3~15重量%、MnO含有量为2.3~10重量%、BaO含有量为2.5~15.7重量%、RE2O3含有量为24.6~65.3重量%、TiO2含有量为11.2~36.4重量%、以及CuO含有量为1.2重量%以下这一条件。
另外,在实验例3中,虽然作为第二陶瓷中的RE2O3而使用Nd2O3,但已经确认使用以8m2O3为首的其它稀土类元素的情况也示出相同的倾向。
[实验例4]
在实验例4中,对于低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层的每个,调查使它们成为共烧结体的情况下对特性的影响,特别调查对相对介电常数εr以及静电容温度系数β的影响。在图6(A)以及图6(B)中,以截面图分别示出在该实验例中制作出的两个种类的共烧结体71以及72。
图6(A)所示的共烧结体71具有以厚度0.5mm的两个高介电常数陶瓷层74以及75夹着厚度10μm的低介电常数陶瓷层73的构造。在低介电常数陶瓷层73与各高介电常数陶瓷层74、75之间分别形成为内部电极76以及77在一部分上相互对置,在相对置的端面上形成有与内部电极76以及77分别电连接的外部电极78以及79。该内部电极间距离为10μm,电极面积为4mm□。
图6(B)所示的共烧结体72的低介电常数陶瓷层与高介电常数陶瓷层之间的位置关系和图6(A)所示的共烧结体71相反,具有以厚度0.5mm的两个低介电常数陶瓷层81以及82夹着厚度10μm的高介电常数陶瓷层80的构造。在高介电常数陶瓷层80与各低介电常数陶瓷层81以及82之间分别形成为内部电极83以及84在一部分上相互对置,在相对置的端面上形成有与内部电极83以及84分别电连接的外部电极85以及86。
在上述共烧结体71以及72中,平面尺寸设为10mm×10mm。另外,通过以Cu为导电成分的导电性膏的印刷而形成了内部电极76、77、83以及84还有外部电极78、79、85以及86。
在评价前述实验例1以及2中制作出的低介电常数玻璃陶瓷成为共烧结体时的特性的情况下,使用了图6(A)所示的共烧结体71,在评价实验例3中制作出的高介电常数玻璃陶瓷成为共烧结体时的特性的情况下,使用了图6(B)所示的共烧结体72。
针对共烧结体71中的低介电常数陶瓷层73以及共烧结体72中的高介电常数陶瓷层80的各个层,求取相对介电常数εr以及静电容温度系数β,得到了与低介电常数玻璃陶瓷单体以及高介电常数玻璃陶瓷单体的各情况同等的结果。
更具体地,用LCR仪表测定1MHz下的静电容值,根据该值、对置电极的面积与距离,通过以下的式子来求取相对介电常数εr。
εr=(d×Cap)/(ε0×S)
在此,d为电极间距离[m],S为对置电极面积[m2],Cap为静电容[F],ε0为真空的介电常数(8.854×10叫2[F/])。
另外,通过与实验例1的情况相同的方法来求取静电容温度系数β。
另外,关于Qf虽未特别评价,但如上述那样,由于相对介电常数εr以及静电容温度系数β同等,据此推测为关于Qf也与单体的情况同等。
[实验例5]
在实验例5中,实施了如下实验:用于调查在低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层的共烧结体中,关于低介电常数陶瓷层中包含的玻璃的含有量GL与高介电常数陶瓷层中包含的玻璃的含有量GH的比率GL/GH、还有低介电常数陶瓷层中包含的MnO的含有量ML与高介电常数陶瓷层中包含的MnO的含有量MH的比率ML/MH,是否存在优选的范围,若存在则哪个范围优选。
为了得到使上述比率GL/GH以及比率ML/MH种种不同的样本,组合附加了表13的“低介电常数层样本编号”的栏所示的样本编号之后的表3所示的低介电常数玻璃陶瓷、和附加了表13的“高介电常数样本编号”的栏所示的样本编号之后的表10所示的高介电常数玻璃陶瓷,制作了图6(A)以及(B)分别所示那样的共烧结体71以及72。
在表13的“GL/GH”以及“ML/MH”的各栏中,分别示出针对被组合的低介电常数玻璃陶瓷和高介电常数玻璃陶瓷的上述比率GL/GH以及上述比率ML/MH。
在该实验例中,使用图6(A)所示的共烧结体71来评价低介电常数玻璃陶瓷的绝缘可靠性,并且使用图6(B)所示的共烧结体72来评价高介电常数玻璃陶瓷的绝缘可靠性。
为了评价绝缘可靠性,实施了在150℃的温度下在共烧结体71的外部电极78与79之间、或共烧结体72的外部电极85与86之间施加100个小时的DC200V、100V以及50V的各电压的试验。在试验后测定绝缘电阻,在该试验后的log(IR[Ω])不足11的情况下判定为不合格。
在表13的“低介电常数侧可靠性”的栏中示出低介电常数陶瓷层侧的绝缘可靠性,在“高介电常数侧可靠性”的栏中示出高介电常数陶瓷层侧的绝缘可靠性,用“◎”来显示即使施加电压为200V绝缘电阻也未劣化的情况,用“○”来显示在200V下发生劣化但在100V下未劣化的情况,用“△”来显示在200V以及100V下发生劣化但在50V下未劣化的情况。
[表13]
在表13中,首先关注“GL/GH”,在满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件的样本302~304以及311~316中,特别关于“低介电常数侧可靠性”而得到了“○”或“◎”的评价。
接下来,关注“ML/MH”,在满足1.5≤ML/MH≤3.6的条件的样本301、303、304、307~309以及311~316中,特别关于“高介电常数侧可靠性”而得到了“○”或“◎”的评价。
进而,在满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件以及1.5≤ML/MH≤3.6的条件双方的样本311~316中,关于“低介电常数侧可靠性”以及“高介电常数侧可靠性”双方而得到了“◎”的评价。
[实验例6]
在实验例6中,与实验例5的情况相同,调查共烧结体中的玻璃的含有量的比率GL/GH以及MnO的含有量的比率ML/MH给绝缘可靠性带来的影响,并且调查了低介电常数陶瓷层进一步包含Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的情况下的弯曲抑制效果。
在前述实验例2中,也调查了Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少任一方的添加对低介电常数玻璃陶瓷带来的影响。其结果,发现能使相对介电常数(εr)更低、并且还改善了静电容温度系数(β)。
在该实验例6中,通过与实验例2的情况相同的方法而制作出与实验例2中的表6以及表7所示的样本101~113不同的、以下的表14所示那样的组成的样本401~413。
[表14]
接下来,以与实验例2的情况相同的要领而评价了样本101~113各自所涉及的单独有低介电常数玻璃陶瓷的特性。在表15中示出其结果。
[表15]
在表15中,呈现出与前述实验例2的情况相同的倾向。
即,从包含3.0重量%以上的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的样本402、404~407以及409~413、与并非如此的样本401、403以及408的比较来看,根据前者,得到了8以下这样的更低的εr,另外静电容温度系数β的绝对值不足100ppm/K。
另一方面,在包含多于20.0重量%的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的样本407以及412中,能看到Qf的降低。
接下来,如表16所示那样,以与实验例5的情况相同的要领来组合表14所示的低介电常数玻璃陶瓷、和前面揭示的表10所示的高介电常数玻璃陶瓷,从而得到了使玻璃的含有率的比率GL/GH以及MnO的含有率的比率ML/MH种种不同的样本501~513所涉及的共烧结体。
接下来,如表16所示那样,以与实验例5的情况相同的要领而评价了“低介电常数侧可靠性”以及“高介电常数侧可靠性”。
在该实验例6中,进一步如表16所示那样评价了“弯曲”。“弯曲”如下地求取:制作层叠了厚度0.5mm的低介电常数陶瓷层和厚度0.5mm的高介电常数陶瓷层的、平面尺寸为50mm×50mm且厚度为1mm的复合基板,将其载于平台上,测定最高点高度,从其减去复合基板的厚度,将得到的值作为弯曲量。将弯曲量为0.1mm以下的样本判定为合格,在表16的“弯曲”的栏中显示为“○”,将弯曲量超过0.1mm的样本判定为不合格,在同栏中显示为“×”。
[表16]
关于表16的“低介电常数侧可靠性”以及“高介电常数侧可靠性”,呈现出与实验例5的情况相同的倾向。
即,在表16中,首先关注“GL/GH”,在满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件的样本501~503、505、506、508、510、511以及513中,特别关于“低介电常数侧可靠性”而得到了“○”或“◎”的评价。
接下来,关注“ML/MH”,在满足1.5≤ML/MH≤3.6的条件的样本506、507、511以及512中,特别关于“高介电常数侧可靠性”而得到了“○”或“◎”的评价。
进一步地,在满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件以及1.5≤ML/MH3.6的条件双方的样本506以及511中,关于“低介电常数侧可靠性”以及“高介电常数侧可靠性”双方而得到了“◎”的评价。
接下来,来看“弯曲”,在使用了“低介电常数层”中进一步包含3.0~20.0重量%的Mg2Al2Si5O15以及BaAl2Si2O8当中的至少一方的表14的样本402、404~406、409~411以及413所涉及的低介电常数玻璃陶瓷的样本502、504~506、509~511以及513中,得到了“○”的评价。
符号说明
1陶瓷多层模块
2多层陶瓷基板
3、73、81、82低介电常数陶瓷层
4、74、75、80高介电常数陶瓷层
21LC滤波器
23部件主体
28~32、35~40低介电常数陶瓷层
33、34高介电常数陶瓷层
71、72共烧结体
Claims (5)
1.一种复合层叠陶瓷电子部件,具备被层叠的低介电常数陶瓷层和高介电常数陶瓷层,
所述低介电常数陶瓷层和所述高介电常数陶瓷层均由玻璃陶瓷构成,该玻璃陶瓷包含:
(1)由MgAl2O4以及Mg2SiO4当中的至少一方构成的第一陶瓷;
(2)由BaO、RE2O3以及TiO2构成的第二陶瓷,其中RE为稀土类元素;
(3)分别包含44.0~69.0重量%的RO、14.2~30.0重量%的SiO2、10.0~20.0重量%的B2O3、0.5~4.0重量%的Al2O3、0.3~7.5重量%的Li2O、以及0.1~5.5重量%的MgO的玻璃,其中R为从Ba、Ca以及Sr中选出的至少一种碱土类金属;和
(4)MnO,
在所述低介电常数陶瓷层中,
包含47.55~69.32重量%的所述第一陶瓷,
包含6~20重量%的所述玻璃,
包含7.5~18.5重量%的所述MnO,
作为所述第二陶瓷而分别包含0.38~1.43重量%的BaO、1.33~9.5重量%的RE2O3、以及0.95~6.75重量%的TiO2,
相对介电常数为15以下,
在所述高介电常数陶瓷层中,
包含1~15重量%的所述第一陶瓷,
包含3~15重量%的所述玻璃,
包含2.3~10重量%的所述MnO,
作为所述第二陶瓷而分别包含2.5~15.7重量%的BaO、24.6~65.3重量%的RE2O3、以及11.2~36.4重量%的TiO2,
相对介电常数为30以上,
所述低介电常数陶瓷层还包含0.23重量%以下的CuO,
所述高介电常数陶瓷层还包含1.2重量%以下的CuO。
2.根据权利要求1所述的复合层叠陶瓷电子部件,其中,
所述低介电常数陶瓷层中包含的所述玻璃的含有量GL以及所述高介电常数陶瓷层中包含的所述玻璃的含有量GH满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件。
3.根据权利要求1所述的复合层叠陶瓷电子部件,其中,
所述低介电常数陶瓷层中包含的所述MnO的含有量ML以及所述高介电常数陶瓷层中包含的所述MnO的含有量MH满足1.5≤ML/MH≤3.6的条件。
4.根据权利要求1所述的复合层叠陶瓷电子部件,其中,
所述低介电常数陶瓷层中包含的所述玻璃的含有量GL以及所述高介电常数陶瓷层中包含的所述玻璃的含有量GH满足1.0≤GL/GH≤2.0的条件,并且,
所述低介电常数陶瓷层中包含的所述MnO的含有量ML以及所述高介电常数陶瓷层中包含的所述MnO的含有量MH满足1.5≤ML/MH≤3.6的条件。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的复合层叠陶瓷电子部件,其中,
所述低介电常数陶瓷层还包含3.0~20.0重量%的Mg2Al4Si5O18以及BaAl2Si2O8当中的至少一方。
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