JP2006156499A - Multiple-pattern substrate and glass ceramic board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部に、コイル用導体が埋設されたフェライト層を有するガラスセラミック基板に関する。 The present invention relates to a glass ceramic substrate having a ferrite layer in which a coil conductor is embedded in an insulating base made of a glass ceramic sintered body.
従来より、携帯電話機を始めとする移動体通信機器等の電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。かかる携帯電話機等の通信機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載される各種電子装置も小型化、薄型化が要求されている。例えば、ガラスセラミック基板の内部にコイルを内蔵した構成のLCフィルタが知られている。このLCフィルタの場合、従来チップ部品のコイルを用いていたのをガラスセラミック基板の内部に内蔵することで小型化、薄型化ができるという利点を有する。なかでも、100nHを超えるインダクタンスの大きなコイルは、チップ部品として比較的大型であり、これをガラスセラミック基板に内蔵することは小型化、薄型化への効果が大きいという利点を有する。 Conventionally, a large number of electronic devices are incorporated in electronic devices such as mobile communication devices such as mobile phones. Such communication devices such as mobile phones have been rapidly reduced in size in recent years, and various electronic devices mounted thereon are required to be reduced in size and thickness. For example, an LC filter having a configuration in which a coil is built in a glass ceramic substrate is known. In the case of this LC filter, it has the advantage that it can be reduced in size and thickness by incorporating the coil of the chip component in the inside of the glass ceramic substrate. Among them, a coil having a large inductance exceeding 100 nH is relatively large as a chip component, and incorporating this in a glass ceramic substrate has an advantage that the effect of miniaturization and thinning is great.
しかしながら、コイルを内蔵したガラスセラミック基板では、非磁性のガラスセラミック基板内にコイルを形成するため、100nH程度と比較的大きなインダクタンスを得ることができるコイルを内蔵させるにはコイルの巻き数を多くしなければならず、その分のコイル領域を確保することが必要となるため、効果的に小型化、薄型化を達成することが困難であった。 However, in a glass ceramic substrate with a built-in coil, the coil is formed in a non-magnetic glass ceramic substrate. Therefore, in order to incorporate a coil capable of obtaining a relatively large inductance of about 100 nH, the number of turns of the coil is increased. Therefore, it is necessary to secure a corresponding coil area, and it has been difficult to effectively reduce the size and thickness.
そこで、近年、ガラスセラミック基板内部に強磁性を有するフェライト層を形成し、コイルをこのフェライト層に埋設させることにより、コイルの巻き数を多くすることなく100nHを超えるコイルを内蔵させ、これにより表面実装工程の簡略化およびガラスセラミック基板の小型化が図られるようになってきた。 Therefore, in recent years, a ferrite layer having ferromagnetism is formed inside a glass ceramic substrate, and the coil is embedded in this ferrite layer, so that a coil exceeding 100 nH can be built in without increasing the number of turns of the coil, thereby increasing the surface. Simplification of the mounting process and downsizing of the glass ceramic substrate have been attempted.
一方、このようなガラスセラミック基板は、その大きさを数mm角程度の極めて小さなものとするとともに、ガラスセラミック基板の取り扱いを容易とし、さらに、ガラスセラミック基板および電子装置の製作を効率よくするために、1枚の広面積の母基板中から複数個の配線基板を同時集約的に得るようにした、いわゆる複数個取り基板の形態で製作されている。 On the other hand, such a glass-ceramic substrate has an extremely small size of several mm square, facilitates handling of the glass-ceramic substrate, and further efficiently manufactures the glass-ceramic substrate and the electronic device. In addition, it is manufactured in the form of a so-called multiple substrate, in which a plurality of wiring substrates are obtained simultaneously from a single large-area mother substrate.
このような複数個取り基板は、略平板状の母基板の上下少なくとも一主面に分割溝を縦横に形成し、分割溝によって母基板を複数個の配線基板に区画しておき、分割溝に沿って母基板を撓折することによって個々の配線基板を得ることができる。 In such a multiple substrate, dividing grooves are formed vertically and horizontally on at least one main surface of a substantially flat mother board, and the mother board is divided into a plurality of wiring boards by dividing grooves. Individual wiring boards can be obtained by bending the mother board along the board.
なお、このようなガラスセラミック基板では、ガラスセラミック絶縁層のガラスをフェライト層に拡散させることによりフェライト層とガラスセラミック絶縁層を強固に接合するために、フェライト層とガラスセラミック絶縁層の同時焼成が行なわれている。
しかしながら、ガラスセラミック基板のフェライト層とガラスセラミック絶縁層とを同時焼成した場合、フェライト層のガラスがガラスセラミック基板のガラスと結合することによって、フェライト層がガラスセラミック絶縁層に拘束され収縮することが阻害されてしまい、ガラスセラミック基板の内側のフェライト層では焼結が不十分となって粗化するのに対して、ガラスセラミック基板の側面に露出しているフェライト層の端部は、ガラスセラミック絶縁層による拘束が生じないため十分に焼結するという状態になっていた。このフェライト層の焼結状態は以下のような不具合を発生させる。 However, when the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer of the glass ceramic substrate are co-fired, the ferrite layer is bound to the glass of the glass ceramic substrate and the ferrite layer is constrained and contracted by the glass of the glass ceramic substrate. The ferrite layer inside the glass ceramic substrate is hindered and roughened due to insufficient sintering, whereas the end of the ferrite layer exposed on the side surface of the glass ceramic substrate is insulated with glass ceramic insulation. Since there was no restraint by the layers, it was in a state of being fully sintered. The sintered state of this ferrite layer causes the following problems.
すなわち、複数個取りのガラスセラミック基板においては、ガラスセラミック母基板を焼成した後に個片へ分割することから、個片のガラスセラミック基板はフェライト層の焼結が不十分となって粗化した部分が側面に露出し、この部分から大気中の水分などが侵入することでガラスセラミック基板に吸水が発生するという問題点があった。ガラスセラミック基板に吸水が発生すると、ガラスセラミック基板の内層に形成された配線導体が短絡する等の電気特性不良を誘発し、ガラスセラミック基板の電気的信頼性を低下させることとなる。 That is, in the case of a plurality of glass ceramic substrates, since the glass ceramic mother substrate is fired and divided into individual pieces, the individual glass ceramic substrates are roughened due to insufficient sintering of the ferrite layer. Is exposed to the side surface, and moisture in the atmosphere enters from this portion, which causes a problem that water absorption occurs in the glass ceramic substrate. When water absorption occurs in the glass ceramic substrate, an electrical characteristic failure such as a short circuit of the wiring conductor formed in the inner layer of the glass ceramic substrate is induced, and the electrical reliability of the glass ceramic substrate is lowered.
一方、上記のようなガラスセラミック基板の内部にフェライト層を形成し、このフェライト層にコイルを埋設した従来のガラスセラミック基板では、内部のフェライト層は微小体積または低密度のものしか形成できず、また同じように作製したガラスセラミック基板間でのコイルのインダクタンスのバラツキもあり、フェライト層を用いて充分なコイル特性を持ったガラスセラミック基板を安定して得ることが困難であるという問題点があった。例えば、焼成温度800〜1000℃で焼結密度5.0g/cm3以上であり、1KHz〜10MHzの周波数帯域で透磁率100以上のフェライト層を内蔵したガラスセラミック基板を得ることはできなかった。これらの不都合は以下の理由によるものである。 On the other hand, in the conventional glass ceramic substrate in which a ferrite layer is formed inside the glass ceramic substrate as described above, and a coil is embedded in this ferrite layer, the inner ferrite layer can be formed only with a minute volume or low density, There is also a variation in coil inductance between glass ceramic substrates produced in the same manner, and there is a problem that it is difficult to stably obtain a glass ceramic substrate having sufficient coil characteristics using a ferrite layer. It was. For example, it was not possible to obtain a glass ceramic substrate having a sintered density of 5.0 g / cm 3 or higher at a firing temperature of 800 to 1000 ° C. and a ferrite layer having a permeability of 100 or higher in a frequency band of 1 KHz to 10 MHz. These disadvantages are due to the following reasons.
即ち、従来の構成では、焼成温度が1000℃を超えるフェライト層をガラスセラミック基板の焼成温度である800℃〜1000℃で焼成するために、ガラス粉末やSiO2、Al2O3等の焼結助剤を添加しなければならなかった。一般に、フェライト等の磁性体の磁気特性は透磁率(μ)を指標として表され、磁率が高ければ、コイルのインダクタンスが高くなるものの、磁性体中に非磁性部分が存在すると、その非磁性部分の体積の3乗に比例して透磁率が低下する。従って、フェライト層に非磁性体であるガラス粉末や焼結助剤を添加した場合、これらはフェライト層中に非磁性の領域を形成し、フェライト層中のフェライトの密度が低下して、透磁率が低くなるという問題があった。 That is, in the conventional configuration, in order to fire a ferrite layer having a firing temperature exceeding 1000 ° C. at 800 ° C. to 1000 ° C. which is the firing temperature of the glass ceramic substrate, sintering of glass powder, SiO 2 , Al 2 O 3 or the like. Auxiliary had to be added. In general, the magnetic properties of magnetic materials such as ferrite are expressed using magnetic permeability (μ) as an index. If the magnetic permeability is high, the inductance of the coil increases, but if there is a nonmagnetic portion in the magnetic material, the nonmagnetic portion The magnetic permeability decreases in proportion to the cube of the volume. Therefore, when glass powder or sintering aid, which is a non-magnetic material, is added to the ferrite layer, these form a non-magnetic region in the ferrite layer, reducing the ferrite density in the ferrite layer, and increasing the permeability. There was a problem that became low.
一方、フェライト層とガラスセラミック絶縁層とを同時焼成する場合、フェライト層の熱膨張係数とガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とが大きく相違するため、焼成過程においてフェライト層に応力がかかって磁歪が発生し、フェライト層の透磁率が低下して所望の透磁率を得ることが困難になるという問題もあった。 On the other hand, when the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer are fired simultaneously, the thermal expansion coefficient of the ferrite layer and the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer are greatly different. There is also a problem that the magnetic permeability of the ferrite layer is lowered and it is difficult to obtain a desired magnetic permeability.
また、十分なインダクタンスを得るためにフェライト層の厚みを厚くすると、ガラスセラミック基板とフェライト層との熱膨張係数の差に起因して発生する応力によって、焼成後のフェライト層が剥離しやすくなるという問題もあった。 In addition, if the thickness of the ferrite layer is increased in order to obtain sufficient inductance, the fired ferrite layer is easily peeled off due to the stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the glass ceramic substrate and the ferrite layer. There was also a problem.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、生産性及び信頼性に優れた複数個取り基板およびガラスセラミック基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a multi-chip substrate and a glass ceramic substrate that are excellent in productivity and reliability.
本発明の複数個取り基板は、矩形状をなす基板領域がマトリクス状に配列されている母基板の主面に、隣接する基板領域の境界に沿って分割溝を設けてなる複数個取り基板であって、前記母基板は、コイル用導体が埋設されたフェライト層の両主面にガラスセラミック絶縁層を被着させて形成されており、且つ前記分割溝が前記フェライト層に到達する深さまで形成されていることを特徴とするものである。 The multi-cavity substrate of the present invention is a multi-cavity substrate in which a dividing groove is provided along the boundary between adjacent substrate regions on the main surface of a mother substrate in which rectangular substrate regions are arranged in a matrix. The mother board is formed by adhering a glass ceramic insulating layer on both main surfaces of a ferrite layer in which a coil conductor is embedded, and is formed to a depth at which the dividing groove reaches the ferrite layer. It is characterized by being.
また、本発明のガラスセラミック基板は、コイル用導体が埋設されたフェライト層の両主面にガラスセラミック絶縁層を被着させてなるガラスセラミック基板であって、前記フェライト層のボイド率が外周域に比し中央域で高いことを特徴とするものである。 The glass ceramic substrate of the present invention is a glass ceramic substrate in which a glass ceramic insulating layer is deposited on both main surfaces of a ferrite layer in which a coil conductor is embedded, and the void ratio of the ferrite layer is an outer peripheral region. It is characterized by being higher in the central area than
さらに、本発明のガラスセラミック基板は、前記フェライト層が、Fe2O3を63〜73質量%、CuOを5〜10質量%、NiOを5〜12質量%、ZnOを10〜23質量%含有することを特徴とするものである。 Further, in the glass ceramic substrate of the present invention, the ferrite layer contains Fe 2 O 3 in an amount of 63 to 73% by mass, CuO in an amount of 5 to 10% by mass, NiO in an amount of 5 to 12% by mass, and ZnO in an amount of 10 to 23% by mass. It is characterized by doing.
またさらに、本発明のガラスセラミック基板は、前記ガラスセラミック絶縁層及び前記フェライト層が、ガラスおよび前記フェライト層と同一成分のフェライトを含有しているとともに前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数と前記フェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有した介在層を介して接合されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic insulating layer and the ferrite layer contain the same component ferrite as the glass and the ferrite layer, and the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the ferrite It is characterized by being bonded via an intervening layer having a thermal expansion coefficient between the layers.
さらにまた、本発明のガラスセラミック基板は、前記ガラスセラミック絶縁層及び前記フェライト層が、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金及びAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属から成る介在層を介して接合されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic insulating layer and the ferrite layer are made of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy, and Ag—Pt alloy, and glass. It joins through the intervening layer which consists of a sintered metal containing this.
またさらに、本発明のガラスセラミック基板は、前記ガラスセラミック絶縁層及び前記フェライト層が介在層を介して接合されており、該介在層が、ガラスおよび前記フェライト層と同一成分のフェライトを含有しているとともに前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数と前記フェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有した絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金及びAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属層とを積層して形成されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic insulating layer and the ferrite layer are joined via an intervening layer, and the intervening layer contains the same ferrite as the glass and the ferrite layer. An insulating layer having a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer, a Cu, Ag, Au, Pt, Ag-Pd alloy, and an Ag-Pt alloy. It is characterized by being formed by laminating a sintered metal layer containing at least one kind of metal and glass.
さらにまた、本発明のガラスセラミック基板は、前記ガラスセラミック絶縁層及び前記フェライト層が介在層を介して接合されており、該介在層が、ガラスおよび前記フェライト層と同一成分のフェライトを含有しているとともに前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数と前記フェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有した絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金及びAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属層とを並設して形成されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic insulating layer and the ferrite layer are bonded via an intervening layer, and the intervening layer contains the same ferrite as the glass and the ferrite layer. An insulating layer having a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer, a Cu, Ag, Au, Pt, Ag-Pd alloy, and an Ag-Pt alloy. It is characterized by being formed by juxtaposing a sintered metal layer containing at least one kind of metal and glass.
本発明の複数個取り基板によれば、分割溝がフェライト層に到達していることから、分割溝の部分においては、ガラスセラミック絶縁層とフェライト層のガラスによる結合が遮断されているため、フェライト層がガラスセラミック絶縁層に拘束されることなく十分焼結することができる。したがって、ガラスセラミック母基板が分割溝に沿って個片に分割された後においても、個々のガラスセラミック基板の外周域は十分に焼結しているため、側面に露出したフェライト層から大気中の水分などが侵入するのを防ぐことができる。 According to the multi-cavity substrate of the present invention, since the dividing groove reaches the ferrite layer, the glass-ceramic insulating layer and the ferrite layer are blocked from being bonded by the glass at the dividing groove portion. The layer can be sufficiently sintered without being constrained by the glass ceramic insulating layer. Therefore, even after the glass ceramic mother substrate is divided into individual pieces along the dividing groove, the outer peripheral area of each glass ceramic substrate is sufficiently sintered. It is possible to prevent moisture and the like from entering.
また、本発明のガラスセラミック基板によれば、フェライト層は中央域のボイド率が外周域よりも高くなしてあり、フェライト層の中央域の透磁率が外周域よりも低くなっている。これにより、基板中央部からの漏れ磁束が少なくなるため、実装されるIC等の実装部品への影響を少なく抑えることができる。 Further, according to the glass ceramic substrate of the present invention, the ferrite layer has a higher void ratio in the central region than in the outer peripheral region, and the magnetic permeability in the central region of the ferrite layer is lower than in the outer peripheral region. As a result, the leakage magnetic flux from the central portion of the substrate is reduced, so that the influence on the mounted components such as the IC to be mounted can be reduced.
さらに、本発明のガラスセラミック基板によれば、フェライト層が、Fe2O3を63〜73質量%、CuOを5〜10質量%、NiOを5〜12質量%、ZnOを10〜23質量%含有していることから、低温で焼結可能なCuZnフェライトを高周波帯域特性に優れたNiZnフェライトに組み合わせたNiCuZnフェライトを用いて、ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層を形成することができる。その結果、フェライト層にガラス粉末やSiO2、Al2O3等の焼結助剤を添加しなくても、ガラスセラミック基板と同時焼成が可能で、かつ高周波帯で高い透磁率を得ることができ、高いインダクタンスをもつコイル内蔵のガラスセラミック基板を得ることができる。
Furthermore, according to the glass-ceramic substrate of the present invention, the ferrite layer, the Fe 2 O 3 63~73 wt%, a
またさらに、本発明のガラスセラミック基板によれば、ガラスセラミック絶縁層及び前記フェライト層を介在層を介して接合し、該介在層を、ガラスおよび前記フェライト層と同一成分のフェライトを含有させて形成するとともにガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有した絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金及びAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属層とで形成することにより、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力を、ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有した絶縁層で緩和することができ、磁歪による透磁率の低下を抑制するとともに、フェライト層とガラスセラミック絶縁層とを強固に接合することができる。 Furthermore, according to the glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic insulating layer and the ferrite layer are joined via an intervening layer, and the intervening layer is formed by containing the same component ferrite as the glass and the ferrite layer. And an insulating layer having a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer, Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy, and Ag—Pt alloy By forming the sintered metal layer containing at least one kind of metal and glass, the stress caused by the difference in thermal expansion between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be expressed as the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the ferrite. It can be relaxed with an insulating layer having a thermal expansion coefficient that is intermediate between the thermal expansion coefficients of the layers. A write layer and the glass ceramic insulating layer can be firmly bonded.
さらにまた、本発明のガラスセラミック基板によれば、ガラスセラミック絶縁層とフェライト層とを介在層を介して接合し、該介在層を、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属層とを用いて形成することにより、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張係数差により生じる応力を焼結金属層が塑性変形することで緩和することができ、磁歪による透磁率の低下を抑制するとともに、フェライト層とガラスセラミック絶縁層とを強固に接合することができる。 Furthermore, according to the glass ceramic substrate of the present invention, the glass ceramic insulating layer and the ferrite layer are joined via the intervening layer, and the intervening layer is bonded to the Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy, and Ag—. By forming the sintered metal layer containing at least one kind of metal of Pt alloy and glass, the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer is suppressed. Can be relaxed by plastic deformation, and a decrease in magnetic permeability due to magnetostriction can be suppressed, and the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be firmly bonded.
またさらに、本発明のガラスセラミック基板によれば、介在層を、ガラスおよびフェライト層と同一成分を含有するとともにガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属層とを積層して形成することにより、上記の絶縁層の作用と焼結金属層の作用とが相乗的に働くことによって、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力をより一層効果的に緩和することができる。その結果、磁歪による透磁率の低下をさらに効果的に抑制することができ、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との接合もさらに強固に接合することができる。 Still further, according to the glass ceramic substrate of the present invention, the intervening layer contains the same components as the glass and ferrite layer and has a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer. And a sintered metal layer containing at least one metal of Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy and Ag—Pt alloy and glass is laminated and formed. Since the action of the insulating layer and the action of the sintered metal layer work synergistically, the stress caused by the difference in thermal expansion between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be more effectively relaxed. As a result, a decrease in magnetic permeability due to magnetostriction can be further effectively suppressed, and the bonding between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be further strongly bonded.
さらにまた、本発明のガラスセラミック基板によれば、介在層を、ガラスおよびフェライト層と同一成分を含有するとともにガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有した焼結金属層とを並設して形成することにより、上記の絶縁層の作用と焼結金属層の作用とが同一面内で働くことによって、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力をより一層効果的に緩和することができる。その結果、磁歪による透磁率の低下をさらに効果的に抑制することができ、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との接合もさらに強固に接合することができる。 Furthermore, according to the glass ceramic substrate of the present invention, the intervening layer contains the same components as the glass and ferrite layer, and the thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer. And a sintered metal layer containing glass and at least one of Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy, and Ag—Pt alloy. Thus, the action of the insulating layer and the action of the sintered metal layer work in the same plane, so that the stress caused by the difference in thermal expansion between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be more effectively alleviated. it can. As a result, a decrease in magnetic permeability due to magnetostriction can be further effectively suppressed, and the bonding between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be further strongly bonded.
本発明を添付図面に基づいて以下に詳細に説明する。図1は本発明の複数個取り基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、1は複数のガラスセラミック絶縁層6から成る絶縁基体、2はフェライト層、3はコイル用導体を含む配線導体、4は絶縁層、5は焼結金属層、6はガラスセラミック絶縁層、7は分割溝である。
The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a multiple substrate according to the present invention, wherein 1 is an insulating base composed of a plurality of glass ceramic insulating
同図に示す複数個取り基板の絶縁基体1は、複数のガラスセラミック絶縁層6が積層されて構成されており、その内層に配線導体3が埋設されたフェライト層2が、絶縁層4、焼結金属層5を介して形成されている。
The insulating substrate 1 of the multiple substrate shown in the figure is configured by laminating a plurality of glass ceramic insulating
絶縁基体1は、ガラスセラミック絶縁層6となるガラスセラミックグリーンシートおよびフェライト層2となるフェライトグリーンシートを製作し、これらのガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートに配線導体3となる導体ペースト、絶縁層4となる絶縁ペーストおよび焼結金属層5となる金属ペーストを印刷した後、これらのガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートを複数枚積層し、大気中または加湿窒素雰囲気中にて、800〜1000℃の温度で焼成して作製される。
The insulating substrate 1 is made of a glass ceramic green sheet to be a glass ceramic insulating
ガラスセラミック絶縁層6は、まず、ガラス粉末およびフィラー粉末(セラミック粉末)、さらに有機バインダ,可塑剤,有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法,圧延法,カレンダーロール法等によってガラスセラミック絶縁層6となるガラスセラミックグリーンシートを製作し、このガラスセラミックグリーンシート複数枚でフェライト層2を挟んで積層する。
The glass ceramic insulating
ガラス粉末としては、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等を用いることができる。 Examples of the glass powder include SiO 2 —B 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO (where M is Ca , Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (wherein M 1 and M 2 are the same or different, Ca, Sr, Mg, Ba or Zn) shown), SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -M 1 O-M 2 O system (where, M 1 and M 2 are the same as above), SiO 2 -B 2 O 3 -M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 is the same as above), Pb glass or Bi glass can be used.
また、フィラー粉末としては、例えばAl2O3,SiO2,ZrO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物や、TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物,Al2O3およびSiO2から選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,コージェライト)等を用いることができる。 Examples of the filler powder include Al 2 O 3 , SiO 2 , a composite oxide of ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, and Al 2 O. A composite oxide (for example, spinel, mullite, cordierite) containing at least one selected from 3 and SiO 2 can be used.
配線導体3は、絶縁基体1の表面、内部およびフェライト層2の内部に形成されており、Cu,Ag,Au,Ag合金等の金属粉末に、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート表面およびフェライトグリーンシート表面に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
The
介在層としての絶縁層4は、配線導体3の上下面を覆うフェライト層2とガラスセラミック絶縁層6との間に形成されており、ガラス粉末およびフェライト層2に含有されるフェライト粉末を、その熱膨張係数がガラスセラミック絶縁層6の熱膨張係数とフェライト層2の熱膨張係数の間になるように配合し、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した絶縁ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート上のフェライト層2が載置される位置に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
The insulating
なお、絶縁層4のフェライト粉末は、フェライト層2のフェライト粉末と同様であり、焼結体としてFe2O3を63〜73質量%、CuOを5〜10質量%、NiOを5〜12質量%、ZnOを10〜23質量%を主成分として含むフェライトを用いることができる。
In addition, the ferrite powder of the insulating
また、絶縁層4のガラス粉末は、ガラスセラミック絶縁層6のガラスセラミックスと同様のものを用いることができ、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等を用いることができる。
The glass powder of the insulating
介在層としての焼結金属層5は、配線導体3の上下面を覆うフェライト層2とガラスセラミック絶縁層6との間に形成されており、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属の金属粉末にガラス粉末を配合し、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート上のフェライト層2が載置される位置に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
The
なお、焼結金属層5に含まれるガラス粉末は、ガラスセラミック絶縁層6のガラスセラミックスと同様のものを用いることができ、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等を用いることができる。
The glass powder contained in the
また、焼結金属層5は配線導体3と同一組成であってもよく、配線導体3の一部を焼結金属層5として用いてもよい。
The
なお、介在層を絶縁層4と焼結金属層5とを組み合わせて形成する場合、図1に示すように、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間の同じ層内(層間)に並べて配置する構成と、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に積層して配置する構成と、またそれらの構成を組み合わせた構成がある。これらの構成はそれぞれ、上記手法で作製した絶縁ペーストと金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート上のフェライト層2が形成される位置に、それぞれ別々に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートと同時焼成されて形成される。
When the insulating
絶縁層4と焼結金属層5とを組み合わせた介在層をガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間の同じ層内に並べて配置した場合、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に、絶縁体である絶縁層4と導体である焼結金属層5とを用いて配線導体3を形成することができる。絶縁層4と焼結金属層5とを積層して成る介在層をガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に形成した場合、絶縁層4と焼結金属層5の応力緩和の効果がよりいっそう高くなる。また、絶縁層4と焼結金属層5とを同じ層内に並べた構成と、絶縁層4と焼結金属層5とを積層した構成とを組み合わせた介在層を、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に形成した場合、2つの構成のそれぞれの効果を合わせて得ることができる。
When the intervening layer combining the insulating
フェライト層2は、配線導体3の上下面を覆うようにして、絶縁基体1の内層に配線導体3とともに形成されている。低温での焼成を可能とし、かつ高周波帯域で十分に高い透磁率を得るには、フェライト層2を、Fe2O363〜73質量%、CuO5〜10質量%、NiO5〜12質量%、ZnO10〜23質量%含んで形成することが重要である。
The
Fe2O3は、フェライトの基幹成分であり、フェライトの主成分をX−Fe2O4(XはCu、Ni、Zn等)として示される逆スピネル構造の固溶体とすれば、そのうち63〜73質量%を構成していなくてはならない。Fe2O3の含有量が63質量%未満の場合、十分な透磁率が得られず、Fe2O3の含有量が73質量%を超えると、焼結密度の低下により機械的強度の低下を招く恐れがある。 Fe 2 O 3 is a basic component of ferrite. If the main component of the ferrite is a solid solution having an inverted spinel structure represented as X—Fe 2 O 4 (X is Cu, Ni, Zn, etc.), 63 to 73 Must constitute mass%. When the content of Fe 2 O 3 is less than 63% by mass, sufficient magnetic permeability cannot be obtained, and when the content of Fe 2 O 3 exceeds 73% by mass, the mechanical strength decreases due to a decrease in sintered density. There is a risk of inviting.
また、CuOはフェライトの主成分のうち5〜10質量%を構成していなくてはならない。これは、CuOは焼結温度の低温化に大きく寄与しており、CuOが低温で液層を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずにガラスセラミックスの焼成温度である800〜1000℃で焼成するためである。CuOの含有量がフェライトの主成分のうち5質量%未満であると、本発明の目的とする低温度域で焼成を行う場合に焼結密度が不十分になり機械強度が不足し、CuOの含有量がフェライトの主成分のうち10質量%を超えると、磁気特性の低いCuFe2O4の割合が多くなるため磁気特性を損なう恐れがある。 CuO must constitute 5 to 10% by mass of the main component of ferrite. This is because CuO greatly contributes to lowering the sintering temperature, and CuO uses the effect of promoting sintering by forming a liquid layer at a low temperature, so that the firing temperature of glass ceramics is not impaired without damaging the magnetic properties. It is for baking at 800-1000 degreeC which is. When the content of CuO is less than 5% by mass of the main component of ferrite, the sintering density becomes insufficient and the mechanical strength becomes insufficient when firing is performed in the low temperature range targeted by the present invention. If the content exceeds 10% by mass of the main component of ferrite, the proportion of CuFe 2 O 4 having low magnetic properties increases, so that the magnetic properties may be impaired.
また、NiOはフェライトの高周波域における透磁率を確保するために含有させる。NiFe2O4は高周波域まで共振による透磁率の減衰を起さず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低い特徴をもつため、NiOの含有量が5質量%未満であると、10MHz以上の高周波域での透磁率が低下し、NiOの含有量が12質量%を超えると、NiFe2O4の割合が多くなるため初期透磁率が低下する。そのため、フェライトの主成分中の含有量は5〜12質量%に設定することが重要である。 NiO is contained in order to ensure the magnetic permeability of the ferrite in the high frequency range. NiFe 2 O 4 does not cause the attenuation of the magnetic permeability due to resonance up to the high frequency range and can maintain the magnetic permeability in the high frequency range at a relatively high value. However, since the initial permeability is low, When the content is less than 5% by mass, the magnetic permeability in a high frequency region of 10 MHz or more is reduced, and when the content of NiO exceeds 12% by mass, the ratio of NiFe 2 O 4 increases, so that the initial permeability is increased. descend. Therefore, it is important to set the content of the main component of ferrite to 5 to 12% by mass.
ZnOはフェライトの透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト主成分のうち10質量%未満であると、磁気特性不十分の問題を生じ、逆に23質量%を超えても磁気特性が悪くなる。 ZnO is an important element for improving the permeability of ferrite, and if it is less than 10% by mass of the main component of ferrite, it causes a problem of insufficient magnetic properties. Deteriorate.
フェライト層2の形成は、まずフェライト粉末に適当な有機バインダ,可塑剤,有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法,圧延法,カレンダーロール法等によってフェライトグリーンシートを製作する。次に、このフェライトグリーンシートを所定の配線導体3を覆うものとしてガラスセラミックグリーンシートと平面視で同じ大きさの同形状にカットし、ガラスセラミックグリーンシート積層体の内部に、間に配線導体3となる導体パターンを配置して、その配線導体3の上面および下面を覆うようにして積層する。
The
このとき、コイル用導体のインダクタンスを効果的に高めるには、配線導体3の上下面をフェライト層2で完全に覆うのが好ましい。よって、そのような配線導体3およびフェライト層2を形成するためには、所定のガラスセラミックグリーンシートの表面に、下面のフェライト層2となるフェライトグリーンシート、配線導体3となる導体ペーストのパターン、上面のフェライト層2となるフェライトグリーンシートの順番に各層を配置して積層するとよい。
At this time, in order to effectively increase the inductance of the coil conductor, it is preferable to completely cover the upper and lower surfaces of the
フェライト層2となるフェライトグリーンシートを形成するのに用いるフェライト粉末としては、仮焼済みのフェライト粉末が用いられ、その平均粒径は例えば0.1μm〜0.9μmの範囲で均一なものとし、球形状に近い粒を用いるのが好ましい。ここで、フェライト粉末の平均粒径が0.1μmより小さいと、フェライトグリーンシートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が困難になり、フェライト粉末の平均粒径が0.9μmを超えると、フェライトの焼結温度が高くなり、生産性の面において好ましくない影響がある。また、粒径が均一で球状に近いければ均一な焼結状態を得ることができるが、フェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在する場合には、その部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層2の透磁率が安定しにくくなる。
As the ferrite powder used to form the ferrite green sheet to be the
そして、分割溝7は絶縁基体1の分割箇所に、フェライト層まで達する深さまで形成される。これは、分割溝7がフェライト層2まで達していないと、分割溝の部分においてもガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2が結合することにより、フェライト層2がガラスセラミック絶縁層6に拘束されて収縮が阻害され、フェライト層2の焼結が不十分となって粗化するからである。
Then, the dividing
分割溝7の先端の形状としては、特に制約はなく、たとえば断面V形状や断面U形状に形成される。V形状の溝は絶縁基体1を個片に分割する際、分割溝に応力が集中するため割れやすく、絶縁基体1の厚みが厚いときなどに望ましい。U形状の溝はガラスセラミック絶縁基体6とフェライト層2との結合を遮断する幅が広くなるため、広い領域でフェライト層2がガラスセラミック絶縁層6に拘束されることなくフェライト層2が焼結し、基板側面に露出したフェライト層2から大気中の水分などが侵入をするのを防ぐのにより効果がある。
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the front-end | tip of the division groove |
分割溝7の形成方法としては、ガラスセラミックグリーンシート積層体に溝を形成できる方法であれば特に制約はなく、たとえばプレス成形により分割溝を形成する方法や回転刃により分割溝を形成する方法などを用いれば良い。
The method for forming the dividing
また、上述したガラスセラミック基板においては、フェライト層2のボイド率が外周域に比し中央域で高く、外周域のボイド率は0〜5%、中央域のボイド率は5〜15%の範囲に設定しておくことが好ましい。これは、外周域においてボイド率が5%を超えると、この部分から大気中の水分などが侵入することでガラスセラミック基板に吸水を発生する恐れがあり、中央域においてボイド率が5%未満になると、中央域と外周域とのボイド率の差が小さくなるため、透磁率の差も小さくなり、その結果、漏れ磁束を抑制する効果が小さくなるからである。なお、中央域のボイド率が15%を超えると、基板そのものの機械的強度が不足する恐れがあるため、中央域のボイド率は15%以下に設定しておくことが好ましい。
Further, in the glass ceramic substrate described above, the void ratio of the
ボイド率の測定は、平面研削盤を用いて絶縁基体1を鏡面研磨し、フェライト層2の断面部分を走査電子顕微鏡等を用いて、倍率1000〜5000倍で写真を撮影し、その写真を画像処理によりフェライトとボイドに二値化し、面積比率を測定することで求めることができる。
The void ratio is measured by mirror-polishing the insulating substrate 1 using a surface grinder, and taking a photograph of the cross section of the
そして、本形態のガラスセラミック基板の製造方法においては、まず、フェライト層2および配線導体3を上述の要領でガラスセラミックグリーンシートの複数枚とともに積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する。次いで、分割溝7を上述の要領でガラスセラミックグリーンシート積層体上に形成する。そして、このガラスセラミックグリーンシート積層体から有機成分を除去した後に焼成する。有機成分の除去は、ガラスセラミックグリーンシート積層体に荷重をかけつつ100〜800℃の温度範囲でガラスセラミックグリーンシート積層体を加熱することによって行ない、有機成分を分解し揮散させる。また、焼成温度はガラスセラミック組成により異なるが、通常は約800〜1000℃の範囲内である。焼成は通常は大気中で行なうが、配線導体3の導体材料としてCuを使用する場合、100〜700℃の加湿窒素雰囲気中で有機成分の除去を行ない、次に窒素雰囲気中で焼成を行なう。
And in the manufacturing method of the glass ceramic substrate of this form, first, the
また、有機成分の除去時および焼成時には、ガラスセラミックグリーンシート積層体の反りを防止するために、その上面に重しを載せる等して荷重をかけるとよい。このような重しによる荷重は50Pa〜1MPa程度が適当である。荷重が50Pa未満である場合、ガラスセラミックグリーンシート積層体の反りを抑制する作用が充分でなくなる。また、荷重が1MPaを超える場合、使用する“重し”が大きくなるため、焼成炉に入らなくなったり、また焼成炉に入っても“重し”が大きいために熱容量が不足することになり焼成できなくなる等の問題を生じる恐れがある。 Further, at the time of removing the organic component and at the time of firing, in order to prevent the glass ceramic green sheet laminate from warping, it is preferable to apply a load by placing a weight on the upper surface thereof. The load due to such weight is suitably about 50 Pa to 1 MPa. When the load is less than 50 Pa, the action of suppressing the warp of the glass ceramic green sheet laminate is not sufficient. In addition, when the load exceeds 1 MPa, the “weight” to be used increases, so that it cannot enter the firing furnace, or even if it enters the firing furnace, the “weight” is large and the heat capacity is insufficient and the firing is performed. There is a risk of problems such as being unable to do so.
このような“重し”としては、ガラスセラミック基板の焼成中に変形、溶融等して荷重が不均一になったり、分解した有機成分の揮散を妨げたりすることがないような耐熱性の多孔質のものが適している。具体的には、セラミックス等の耐火物、あるいは高融点の金属等が挙げられる。また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に多孔質の“重し”を置き、その上に非多孔質の“重し”を置いてもよい。 Such “weight” includes a heat-resistant porous material that does not deform or melt during firing of the glass-ceramic substrate, resulting in non-uniform loads or hindering volatilization of decomposed organic components. A quality one is suitable. Specifically, a refractory material such as ceramics or a high melting point metal can be used. Further, a porous “weight” may be placed on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate, and a non-porous “weight” may be placed thereon.
実施例1では、図2に示すような、フェライト層2まで達する分割溝を設けた試験片を作製し、固片に分割した後、吸水率を測定した。なお、図2において、図1と同様の箇所には同じ符号を付してあり、1は絶縁基体、2はフェライト層、3は配線導体、6はガラスセラミック絶縁層、7は分割溝である。吸水の測定は、初めに固片の重量を測定し、その後、固片を水中に浸漬し、真空中に1時間放置し、その後の固片の重量を測定し、水中浸漬前後の重量差を求め、その重量差を初期固片重量で割って、百分率を求めて、吸水率が0.1%以上の場合は×、0.1%未満の場合は○で示している。
In Example 1, a test piece provided with a dividing groove reaching the
試験片は以下のようにして作製した。 The test piece was produced as follows.
まず、ガラスセラミックス成分として、SiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末60重量%,CaZrO3粉末20重量%,SrTiO3粉末17重量%及びAl2O3粉末3重量%であるものを使用し、このガラスセラミック成分100重量部に対して、有機バインダとしてアクリル樹脂12重量部、フタル酸系可塑剤6重量部及び溶剤としてトルエン30重量部を加え、ボールミル法により混合しスラリーとし、得られたスラリーを用いて従来周知のドクターブレード法を採用し厚さ300μmのガラスセラミックグリーンシートを成形した。 First, as a glass ceramic component, SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—B 2 O 3 —ZnO-based glass powder 60% by weight, CaZrO 3 powder 20% by weight, SrTiO 3 powder 17% by weight, and Al 2 O 3 powder 3 Using 100% by weight of this glass ceramic component, 12 parts by weight of an acrylic resin as an organic binder, 6 parts by weight of a phthalic plasticizer, and 30 parts by weight of toluene as a solvent are added. The mixture was made into a slurry, and a glass ceramic green sheet having a thickness of 300 μm was formed using the obtained slurry by employing a conventionally known doctor blade method.
次に、フェライトグリーンシートとして、まず、表2の資料番号1に示す調合組成比とした原料を各々1000g秤量し、4000cm3の純水とともにジルコニア粉砕用ボールを使用した7000cm3のボールミルにて24時間調合後、原料粉を分別乾燥し、ジルコニアるつぼにて730℃の仮焼を行った。これにブチラール樹脂10重量%、高分子量のアルコールを希釈剤として45重量%添加し、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ100μmのフェライトグリーンシートを成形した。 Next, as a ferrite green sheet, first, 1000 g of each of the raw materials having the composition ratio shown in Material No. 1 in Table 2 was weighed, and 24 mm in a 7000 cm 3 ball mill using 4000 cm 3 pure water and zirconia grinding balls. After time preparation, the raw material powder was separated and dried, and calcined at 730 ° C. in a zirconia crucible. To this, 10% by weight of a butyral resin and 45% by weight of a high molecular weight alcohol as a diluent were added and mixed by a ball mill method to obtain a slurry. Using this slurry, a ferrite green sheet having a thickness of 100 μm was formed by a doctor blade method.
配線導体3を形成する導体ペーストは、平均粒径2.5〜3.5μmである、Ag粉末を用い、所定量のエチルセルロース系樹脂とテルピネオールを加え、3本ロールにより適度な粘度になるように混合し作製した。
The conductor paste for forming the
まず、ガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシート上に導体ペースト層を各パターン形状に塗布し乾燥を行なった。そして、ガラスセラミックグリーンシートを2数重ね合わせ、ガラスセラミックグリーンシート上にフェライトグリーンシートを4数重ね合わせた。さらに、フェライトグリーンシート上にガラスセラミックグリーンシートを2数重ね合わせ、温度55℃、圧力20MPaで圧着してガラスセラミック積層体を得た。 First, a conductor paste layer was applied to each pattern shape on a glass ceramic green sheet and a ferrite green sheet and dried. Then, two glass ceramic green sheets were superposed, and four ferrite green sheets were superposed on the glass ceramic green sheet. Further, two glass ceramic green sheets were superposed on the ferrite green sheet and pressed at a temperature of 55 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain a glass ceramic laminate.
そして、得られたガラスセラミック積層体を80mmサイズの試験片に切断し、さらに、試験片に10mm間隔でフェライト層まで達する分割溝7を設けた。
And the obtained glass-ceramic laminated body was cut | disconnected to the test piece of 80 mm size, and also the division groove |
得られた試験片をアルミナセラミックスのセッターに載置し、その上にアルミナセラミックスのセッターと同一成分の重しを載せて約0.5MPaの荷重をかけつつ大気中で500℃で2時間加熱して有機成分を除去した後、大気中で900℃で2時間焼成した。 The obtained test piece was placed on an alumina ceramic setter, and a weight of the same component as that of the alumina ceramic setter was placed thereon and heated at 500 ° C. for 2 hours in the atmosphere while applying a load of about 0.5 MPa. After removing the organic components, the mixture was baked in the atmosphere at 900 ° C. for 2 hours.
このようにして得られた本実施例1のガラスセラミック基板について、吸水率を測定した結果を表1に示す。 Table 1 shows the results of measuring the water absorption rate of the glass ceramic substrate of Example 1 thus obtained.
実施例1の分割溝7の深さをフェライト層2まで達しない300μmとした以外は実施例1と同様にして、比較例1の評価用の試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、吸水率を測定した結果もあわせて表1に示す。
表1によれば、分割溝7の深さがフェライト層2まで達している実施例1では吸水率が0.1%未満であるのに対して、分割溝7の深さがフェライト層2まで達していない比較例1では吸水率が0.1%以上であった。これは、分割溝7がフェライト層2まで達することでフェライト層2とガラスセラミック絶縁層6との結合を遮断したためである。
According to Table 1, in Example 1 where the depth of the dividing
実施例2では、図3に示すような、外径16mm、内径8mmのリング形状の評価用の試験片を作製し、透磁率を測定した。なお、図3において、図1と同様の箇所には同じ符号を付してあり、2はフェライト層、6はガラスセラミック絶縁層である。透磁率の測定はインピーダンスアナライザー(製品名「HP−4291A」;ヒューレットパッカード社製)を用い、高周波電流電圧法にて測定した。 In Example 2, a test piece for evaluation of a ring shape having an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 8 mm as shown in FIG. 3 was prepared, and the magnetic permeability was measured. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, 2 is a ferrite layer, and 6 is a glass ceramic insulating layer. The permeability was measured by an high frequency current voltage method using an impedance analyzer (product name “HP-4291A”; manufactured by Hewlett Packard).
試験片は以下のようにして作製した。 The test piece was produced as follows.
まず、ガラスセラミックス成分として、SiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末60重量%,CaZrO3粉末20重量%,SrTiO3粉末17重量%及びAl2O3粉末3重量%であるものを使用し、このガラスセラミック成分100重量部に対して、有機バインダとしてアクリル樹脂12重量部、フタル酸系可塑剤6重量部及び溶剤としてトルエン30重量部を加え、ボールミル法により混合しスラリーとし、得られたスラリーを用いて従来周知のドクターブレード法を採用し厚さ300μmのガラスセラミックグリーンシートを成形した。 First, as a glass ceramic component, SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—B 2 O 3 —ZnO-based glass powder 60% by weight, CaZrO 3 powder 20% by weight, SrTiO 3 powder 17% by weight, and Al 2 O 3 powder 3 Using 100% by weight of this glass ceramic component, 12 parts by weight of an acrylic resin as an organic binder, 6 parts by weight of a phthalic plasticizer, and 30 parts by weight of toluene as a solvent are added. The mixture was made into a slurry, and a glass ceramic green sheet having a thickness of 300 μm was formed using the obtained slurry by employing a conventionally known doctor blade method.
次に、フェライトグリーンシートとして、表2に示す調合組成比で実施例1と同じ方法で仮焼粉を作製した。これにブチラール樹脂10重量%、高分子量のアルコールを希釈剤として45重量%添加し、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ100μmのフェライトグリーンシートを成形した。 Next, as a ferrite green sheet, calcined powder was prepared in the same manner as in Example 1 with the composition ratio shown in Table 2. To this, 10% by weight of a butyral resin and 45% by weight of a high molecular weight alcohol as a diluent were added and mixed by a ball mill method to obtain a slurry. Using this slurry, a ferrite green sheet having a thickness of 100 μm was formed by a doctor blade method.
そして、ガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、ガラスセラミックグリーンシート上にフェライトグリーンシートを所定枚数を重ね合わせた。さらに、フェライトグリーンシート上にガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、温度55℃、圧力20MPaで圧着してガラスセラミック積層体を得た。 Then, a predetermined number of glass ceramic green sheets were superposed, and a predetermined number of ferrite green sheets were superposed on the glass ceramic green sheet. Further, a predetermined number of glass ceramic green sheets were superposed on the ferrite green sheet and pressure bonded at a temperature of 55 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain a glass ceramic laminate.
得られたガラスセラミック積層体をアルミナセラミックスのセッターに載置し、その上にアルミナセラミックスのセッターと同一成分の重しを載せて約0.5MPaの荷重をかけつつ大気中で500℃で2時間加熱して有機成分を除去した後、大気中で900℃で2時間焼成した。 The obtained glass-ceramic laminate is placed on an alumina ceramic setter, and a weight of the same component as the alumina ceramic setter is placed thereon, and a load of about 0.5 MPa is applied at 500 ° C. in the atmosphere for 2 hours. After removing the organic component by heating, it was baked at 900 ° C. for 2 hours in the air.
得られたガラスセラミック基板は、内層の全面にフェライト層2が形成されているものの、反りや変形は認められなかった。実施例2のガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を表2に示す。
表2によれば、主成分の組成が本発明にて定める範囲内にあるものは、いずれも焼結密度及び透磁率に優れ、目標としたフェライトの特性である、焼結密度5g/cm3以上、1.0MHz,10.0MHzにおける透磁率100以上を有するものであった。 According to Table 2, those having the composition of the main component within the range defined by the present invention are excellent in the sintered density and magnetic permeability, and are the target ferrite characteristics. The sintered density is 5 g / cm 3. As described above, it has a permeability of 100 or more at 1.0 MHz and 10.0 MHz.
実施例2のフェライト層とガラスセラミック絶縁層との層間に絶縁層4を介在させて外径16mm、内径8mmのリング形状の評価用の試験片を作製し、透磁率を測定した。
A test piece for evaluation with a ring shape having an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 8 mm was prepared by interposing the insulating
絶縁層4を形成する絶縁ペーストは、ガラスセラミックスに含有されるガラス粉末と同じSiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末30質量%、フェライトグリーンシートに含有されるフェライト仮焼粉末と同じ平均粒径0.5〜0.7μmである、ZnFe2O4,CuFe2O4,FeFe2O4,NiFe2O4の結晶相から成るフェライト粉末70質量%を用い、所定量のエチルセルロース系樹脂とテルピネオールを加え、3本ロールにより適度な粘度になるように混合し作製した。
The insulating paste for forming the insulating
まず、ガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、その上に絶縁ペースト層を全面に塗布し乾燥を行なった。その後、乾燥した絶縁ペースト層上にフェライトグリーンシートを重ね合わせ、さらに、その上に絶縁ペースト層を全面に塗布し乾燥を行なった。その後、乾燥した絶縁ペースト層上にガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、温度55℃、圧力20MPaで圧着してガラスセラミック積層体を得た。 First, a predetermined number of glass ceramic green sheets were overlapped, and an insulating paste layer was applied over the entire surface and dried. Thereafter, a ferrite green sheet was superposed on the dried insulating paste layer, and further, the insulating paste layer was applied over the entire surface and dried. Thereafter, a predetermined number of glass ceramic green sheets were superposed on the dried insulating paste layer and pressure-bonded at a temperature of 55 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain a glass ceramic laminate.
得られたガラスセラミック積層体をアルミナセラミックスのセッターに載置し、その上にアルミナセラミックスのセッターと同一成分の重しを載せて約0.5MPaの荷重をかけつつ大気中で500℃で2時間加熱して有機成分を除去した後、大気中で900℃で2時間焼成した。 The obtained glass-ceramic laminate was placed on an alumina ceramic setter, and a weight of the same component as the alumina ceramic setter was placed thereon, and a load of about 0.5 MPa was applied at 500 ° C. in the atmosphere for 2 hours. After removing the organic component by heating, it was baked at 900 ° C. for 2 hours in the air.
このようにして得られた実施例3のガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を表3に示す。 Table 3 shows the results of measuring the magnetic permeability of the glass ceramic substrate of Example 3 thus obtained.
実施例3の絶縁層4に代えて、Ag粉末(平均粒径1.0μm)80質量%、SiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末20質量%を用いて焼結金属層5を形成した以外は実施例3と同様にして、実施例4の評価用の試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を、実施例3の結果とあわせて表3に示す。
Instead of the insulating
実施例3の絶縁層4に加えて、Ag粉末(平均粒径1.0μm)80質量%、SiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末20質量%を用いて焼結金属層5を形成した以外は実施例3と同様にして、実施例4の評価用の試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を、実施例3,4の結果とあわせて表3に示す。
表3によれば、フェライト基板内に形成されたフェライトは、目標とした特性である焼結密度5g/cm3以上、1.0MHz,10.0MHzにおける透磁率100以上であった。 According to Table 3, the ferrite formed in the ferrite substrate had a sintered density of 5 g / cm 3 or more, which is the target characteristic, and a magnetic permeability of 100 or more at 1.0 MHz and 10.0 MHz.
また、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との層間に、絶縁層4及び/または焼結金属層5を介在させた実施例3〜5の透磁率は、実施例2の透磁率に比べ高かった。これは、絶縁層4及び/または焼結金属層5がフェライト層とガラスセラミック層との間に働く応力を緩和することにより、フェライト層2に働く磁歪を低減したためと考えられる。
Further, the magnetic permeability of Examples 3 to 5 in which the insulating
なお、本発明は上述の実施の形態及び実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では配線導体3にAgを用いたが、配線導体3にCu,Au,Ag−Pd合金等を用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although Ag is used for the
1:絶縁基体
2:フェライト層
3:配線導体
4:絶縁層
5:焼結金属層
6:ガラスセラミック絶縁層
7:分割溝
1: Insulating substrate 2: Ferrite layer 3: Wiring conductor 4: Insulating layer 5: Sintered metal layer 6: Glass ceramic insulating layer 7: Dividing groove
Claims (7)
前記母基板は、コイル用導体が埋設されたフェライト層の両主面にガラスセラミック絶縁層を被着させて形成されており、且つ前記分割溝が前記フェライト層に到達する深さまで形成されていることを特徴とする複数個取り基板。 A plurality of substrates obtained by providing a dividing groove along a boundary between adjacent substrate regions on a main surface of a mother substrate in which rectangular substrate regions are arranged in a matrix,
The mother board is formed by depositing a glass ceramic insulating layer on both main surfaces of a ferrite layer in which a coil conductor is embedded, and the dividing groove is formed to a depth that reaches the ferrite layer. A multi-layer substrate characterized by that.
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CN102300405A (en) * | 2011-08-16 | 2011-12-28 | 深南电路有限公司 | Embedded-type circuit board and production method thereof |
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2004
- 2004-11-25 JP JP2004341124A patent/JP2006156499A/en active Pending
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