JP4701761B2 - Ceramic multilayer substrate and power amplifier module using the same - Google Patents

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Description

本発明は、銀を主成分とする電極を用いたセラミック多層基板およびそれを用いたパワーアンプモジュールに関するものである。   The present invention relates to a ceramic multilayer substrate using an electrode mainly composed of silver and a power amplifier module using the same.

従来、半導体IC等を実装する多層セラミック基板には大きく分けて高温焼成タイプのHTCC(High Temperature Co−fired Ceramics)系と低温焼成タイプのLTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics)系の多層セラミック基板に分類できる。HTCC系多層セラミック基板の基材はAl23やAlN、BeO、SiC−BeOなどの耐熱性を有する無機粉体を用いたものである。これらのセラミック材料は前記無機粉体を主成分として混合して成形した後、1500℃以上の高温で焼成することによって製造される。このためHTCC系多層セラミック基板の内部に形成される配線用の導体材料としては融点の高いMoやWが用いられている。しかしながら、このMoやWは導体としては導電率が低いという欠点があり、導電率の高い銀や銅は融点が低く、前記HTCC系多層セラミック基板の焼成温度における焼成では溶融してしまい内層用の配線導体として用いることができない。 Conventionally, a multilayer ceramic substrate for mounting a semiconductor IC or the like is roughly divided into a high temperature firing type HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics) system and a low temperature firing type LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) system multilayer ceramic substrate. Can be classified. The base material of the HTCC multilayer ceramic substrate uses inorganic powder having heat resistance such as Al 2 O 3 , AlN, BeO, SiC—BeO. These ceramic materials are produced by mixing and molding the inorganic powder as a main component and then firing at a high temperature of 1500 ° C. or higher. For this reason, Mo or W having a high melting point is used as a conductor material for wiring formed inside the HTCC multilayer ceramic substrate. However, Mo and W have a defect that the conductivity is low as a conductor, and silver and copper having high conductivity have a low melting point, and are melted by firing at the firing temperature of the HTCC-based multilayer ceramic substrate. It cannot be used as a wiring conductor.

一方、多層セラミック基板の導体の低抵抗化の要望は高周波域におけるモジュール部品の需要とともに大きくなり、これらの要望を満足するためにアルミナ、フォルステライト等のセラミック原料を銀や銅の溶融しない温度で焼結可能としたものがLTCC系多層セラミック基板である。このLTCC系多層セラミック基板は低温焼成型多層セラミック基板とも呼び、前記セラミック原料に低融点のガラス原料を混合することによって低温での焼成を可能としたものであり、例えばホウケイ酸鉛ガラス+アルミナ系、ホウケイ酸ガラス+コージエライト系およびその他各種の組成系などがある。   On the other hand, the demand for lower resistance of the conductor of the multilayer ceramic substrate increases with the demand for module parts in the high frequency range, and in order to satisfy these demands, ceramic raw materials such as alumina and forsterite are used at a temperature at which silver and copper do not melt. What can be sintered is an LTCC multilayer ceramic substrate. This LTCC-based multilayer ceramic substrate is also called a low-temperature fired multilayer ceramic substrate, and can be fired at a low temperature by mixing a glass material having a low melting point with the ceramic material. For example, lead borosilicate glass + alumina system , Borosilicate glass + cordierite system and various other composition systems.

これらの組成を有する絶縁体材料は銀や銅の導電率の高い金属との同時焼成を可能とするために1000℃以下の温度で焼成できるように調整している。その結果、高導電率の銀や銅を内部導体として用いることができ、高周波域で用いる高密度実装を実現できる多層セラミック基板としてはこのLTCC系多層セラミック基板(低温焼成型多層セラミック基板)が現在主流になってきている。   Insulator materials having these compositions are adjusted so that they can be fired at a temperature of 1000 ° C. or lower in order to enable simultaneous firing with a metal having high conductivity such as silver or copper. As a result, high conductivity silver or copper can be used as the inner conductor, and this LTCC multilayer ceramic substrate (low temperature firing type multilayer ceramic substrate) is currently used as a multilayer ceramic substrate capable of realizing high-density mounting used in a high frequency range. It is becoming mainstream.

しかしながら、これらのガラスを用いたLTCC系材料では熱伝導率の比較的低いガラスを多量に含むためにアルミナ等のセラミック本来の高熱伝導性という特徴は阻害される。このセラミック多層基板の熱伝導率が低下するとパワーアンプのような大きな発熱を伴う半導体素子を高密度に実装してパワーアンプモジュールなどを作製する場合、温度上昇が著しくなり、実用上使用できなくなる。特にこの傾向は小型化が強く要求される携帯型の電子機器等において顕著となる。   However, since LTCC materials using these glasses contain a large amount of glass having a relatively low thermal conductivity, the inherent high thermal conductivity of ceramics such as alumina is hindered. When the thermal conductivity of the ceramic multilayer substrate decreases, when a power amplifier module or the like is manufactured by mounting semiconductor elements with large heat generation such as a power amplifier at a high density, the temperature rises remarkably and cannot be used practically. This tendency is particularly remarkable in portable electronic devices and the like that are strongly required to be downsized.

これに対して、低融点のガラス添加量を極力抑え、セラミック本来の高熱伝導率という特徴を生かしながら低温焼成を可能としたLTCC系材料が開発されている。これらは、酸化ビスマスと酸化ニオブと酸化アルミニウムの混合物に焼結助剤である酸化銅と酸化バナジウムを添加したもの(例えば特許文献1参照)、あるいは酸化アルミニウムに酸化銅と酸化ニオブを同時に添加したもの(例えば特許文献2参照)が開示されている。
特開2000−109363号公報 特開2004−256384号公報
In contrast, LTCC materials have been developed that can be fired at low temperatures while minimizing the amount of glass having a low melting point and taking advantage of the inherent high thermal conductivity of ceramics. These include a mixture of bismuth oxide, niobium oxide, and aluminum oxide to which copper oxide and vanadium oxide as sintering aids are added (for example, see Patent Document 1), or copper oxide and niobium oxide are simultaneously added to aluminum oxide. The thing (for example, refer patent document 2) is disclosed.
JP 2000-109363 A JP 2004-256384 A

しかしながら、前記従来の構成では、LTCC系の多層セラミック基板である被焼成体に銀と共晶反応を示すような銅酸化物などの酸化物が含まれる場合、銀の消失を十分に抑制することができないという課題を有していた。   However, in the conventional configuration, when an oxide such as a copper oxide that exhibits a eutectic reaction with silver is contained in the body to be fired, which is an LTCC multilayer ceramic substrate, the disappearance of silver is sufficiently suppressed. Had the problem of not being able to.

本発明は前記従来の課題を解決するもので、銀を主成分とする電極の消失を抑制しながら良好な焼結性を有したセラミック多層基板およびそれを用いたパワーアンプモジュールを提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a ceramic multilayer substrate having good sinterability while suppressing disappearance of an electrode mainly composed of silver, and a power amplifier module using the same. It is the purpose.

前記従来の課題を解決するために、本発明は、無機酸化物層と、銀を主成分とする電極層を交互に積層し、940℃以下の温度で一体焼成することにより作製したセラミック多層基板において、前記無機酸化物層はセラミック組成物からなり、前記セラミック組成物の副成分に酸化銅、酸化銀、酸化ニオブおよび酸化チタンとを含み、前記セラミック組成物の副成分の全体を100重量%としたとき、酸化物換算で、10重量%≦酸化ニオブ(Nb 2 5 )≦60重量%、10重量%≦酸化銅(CuO)≦酸化銀(Ag 2 O)、0重量%<酸化チタン(TiO 2 )≦50重量%、45重量%≦酸化銀(Ag 2 O)≦60重量%とし、酸化銀(Ag 2 O)の含有重量が酸化銅(CuO)の含有重量以上とすることを特徴としたセラミック多層基板としたものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a ceramic multilayer substrate produced by alternately laminating inorganic oxide layers and electrode layers mainly composed of silver and integrally firing at a temperature of 940 ° C. or lower. The inorganic oxide layer is made of a ceramic composition, and the secondary components of the ceramic composition include copper oxide, silver oxide, niobium oxide and titanium oxide, and the total of the secondary components of the ceramic composition is 100% by weight. In terms of oxide, 10 wt% ≦ niobium oxide (Nb 2 O 5 ) ≦ 60 wt%, 10 wt% ≦ copper oxide (CuO) ≦ silver oxide (Ag 2 O), 0 wt% <titanium oxide (TiO 2 ) ≦ 50 wt%, 45 wt% ≦ silver oxide (Ag 2 O) ≦ 60 wt%, and the content of silver oxide (Ag 2 O) is greater than or equal to the content of copper oxide (CuO) Characteristic ceramic multilayer substrate One in which the.

本発明のセラミック多層基板およびそれを用いたパワーアンプモジュールは、銀を主成分とする電極の消失を抑制しつつ、低温で良好な焼結性を有するセラミック多層基板およびそれを用いたパワーアンプモジュールを提供することができる。   A ceramic multilayer substrate and a power amplifier module using the same according to the present invention include a ceramic multilayer substrate having good sinterability at low temperatures while suppressing disappearance of an electrode mainly composed of silver, and a power amplifier module using the same Can be provided.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1におけるセラミック多層基板およびそれを用いたパワーアンプモジュールについて、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a ceramic multilayer substrate and a power amplifier module using the same according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)〜図1(c)は本発明の実施の形態1におけるセラミック多層基板の製造方法を説明するための断面図であり、図2は前記セラミック多層基板を用いたパワーアンプモジュールの断面図である。   1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate in accordance with Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 shows a power amplifier module using the ceramic multilayer substrate. It is sectional drawing.

なお、本実施の形態1ではコンデンサやコイルを内層に内蔵したセラミック多層基板を例にとって、その製造方法を説明しながらその構成について説明する。   In the first embodiment, the structure of the ceramic multilayer substrate with a capacitor and a coil built in the inner layer will be described as an example while explaining the manufacturing method.

まず始めに、無機酸化物層202の主成分であるセラミック組成物として平均粒子径;0.05〜5μmの酸化アルミニウムを90〜96重量%、酸化ニオブを0〜6.0重量%および酸化チタンを0〜5.0重量%配合し、無機酸化物層202の副成分として平均粒子径;0.05〜5μmの酸化銅を0.4〜3.5重量%、酸化銀を1.2〜6.0重量%配合した。   First, as a ceramic composition which is the main component of the inorganic oxide layer 202, the average particle size: 0.05 to 5 μm of aluminum oxide of 90 to 96% by weight, niobium oxide of 0 to 6.0% by weight and titanium oxide 0 to 5.0% by weight, an average particle size as a subcomponent of the inorganic oxide layer 202; 0.05 to 5 μm of copper oxide of 0.4 to 3.5% by weight, and silver oxide of 1.2 to 6.0 wt% was blended.

なお、このとき酸化ニオブと酸化チタンの添加は焼結性を制御するために添加しており、酸化アルミニウムのみでセラミック組成物の主成分を構成することができる。   At this time, niobium oxide and titanium oxide are added in order to control the sinterability, and the main component of the ceramic composition can be composed of only aluminum oxide.

さらに、この主成分と副成分の混合物である無機材料組成物100重量部に対して、水を50〜300重量部配合した後、ボールミル内に投入し、さらに1〜5mmφの高純度アルミナを分散メディアとして使用してボールミル混合を12〜72hr行った。その後、無機材料組成物からなるセラミックスラリをボールミルより取り出し乾燥した。   Furthermore, after blending 50 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the inorganic material composition which is a mixture of the main component and the subcomponent, the mixture is put into a ball mill and further dispersed with high purity alumina of 1 to 5 mmφ. Using as a media, ball mill mixing was performed for 12 to 72 hours. Thereafter, the ceramic slurry made of the inorganic material composition was taken out from the ball mill and dried.

次に、乾燥後の無機材料組成物100重量部に対して、PVBなどの樹脂バインダ;5〜15重量部、酢酸ブチル、アルコールなどの分散媒;40〜120重量部、DBP、BBPなどの可塑剤;2〜12重量部、さらに必要に応じて消泡剤、分散剤を少量配合し、10mmφの高純度アルミナボールを分散メディアとして使用して再度ボールミル分散を12〜72hr行ってセラミックスラリを作製した。   Next, with respect to 100 parts by weight of the dried inorganic material composition, a resin binder such as PVB; 5 to 15 parts by weight, a dispersion medium such as butyl acetate and alcohol; 40 to 120 parts by weight, plastic such as DBP and BBP Agent: 2 to 12 parts by weight, and if necessary, a small amount of an antifoaming agent and a dispersing agent are blended. Using a 10 mmφ high-purity alumina ball as a dispersion medium, ball mill dispersion is again performed for 12 to 72 hours to produce a ceramic slurry. did.

次に、このセラミックスラリをダイコーティング装置などのシート成形機を用いて、離型処理されたPETフィルムなどのキャリアフィルム上に所定の厚みに塗布し、その後、乾燥炉で乾燥して図1(a)に示すセラミックグリーンシート101を作製した。   Next, the ceramic slurry is applied to a predetermined thickness on a carrier film such as a PET film which has been subjected to a release treatment using a sheet molding machine such as a die coating apparatus, and then dried in a drying furnace to obtain FIG. The ceramic green sheet 101 shown to a) was produced.

次に、前記セラミックグリーンシート101に必要に応じてパンチング加工あるいはレーザ加工により所定の位置に穴開け加工を行った後、スクリーン印刷などによって銀を主成分とする導電性ペーストを用いて穴開け加工されたビアホール内に充填塗布し、ビア電極102を形成する。   Next, the ceramic green sheet 101 is punched at a predetermined position by punching or laser processing as necessary, and then drilled using a conductive paste mainly composed of silver by screen printing or the like. The via hole 102 is filled and applied to form the via electrode 102.

その後、セラミックグリーンシート101に銀を主成分とする導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法などにより、回路パターンの配線電極103を形成する。   Thereafter, a wiring electrode 103 having a circuit pattern is formed on the ceramic green sheet 101 by a screen printing method using a conductive paste mainly composed of silver.

次に、それぞれに印刷形成された配線電極103を有するセラミックグリーンシート101を図1(a)に示すように所定の設計になるように位置合わせを行いながら積層、加圧し、図1(b)に示すようなセラミックグリーンシート101と配線電極103が交互に積層された積層体104を形成する。この積層体104の大きさは通常50〜200mm□とすることによって、マトリックス状に所定のセラミック多層基板201を多数個作製することができる。   Next, the ceramic green sheets 101 each having wiring electrodes 103 printed and formed are stacked and pressed while being aligned so as to have a predetermined design as shown in FIG. The laminated body 104 in which the ceramic green sheets 101 and the wiring electrodes 103 are alternately laminated as shown in FIG. By setting the size of the laminate 104 to usually 50 to 200 mm □, a large number of predetermined ceramic multilayer substrates 201 can be produced in a matrix.

また、この積層体104の内層部に所定の面積を有する配線電極103をセラミックグリーンシート101を介して対向するように配置することによりコンデンサ105を内蔵することができる。   Further, the capacitor 105 can be built in by disposing the wiring electrode 103 having a predetermined area on the inner layer portion of the laminate 104 so as to face each other with the ceramic green sheet 101 interposed therebetween.

また、配線電極103をセラミックグリーンシート101に形成したビア電極102を介してスパイラル構造のコイル107を内蔵させることも可能である。これらのコンデンサ105およびコイル107を内蔵させることによって高密度実装が可能なセラミック多層基板201を実現することができる。   It is also possible to incorporate a coil 107 having a spiral structure through a via electrode 102 in which the wiring electrode 103 is formed on the ceramic green sheet 101. By incorporating these capacitors 105 and coils 107, a ceramic multilayer substrate 201 capable of high-density mounting can be realized.

次に前記積層体104に銀を主成分とする導導性ペーストを用いて表層電極106を形成する。その後、積層体104の垂直方向に所定の圧力で加圧して積層圧着する。   Next, a surface layer electrode 106 is formed on the laminate 104 using a conductive paste containing silver as a main component. Thereafter, the laminated body 104 is pressed with a predetermined pressure in the vertical direction and laminated and pressure-bonded.

なお、この積層・加圧の際の温度は常温〜100℃とし、圧力は20〜1000kgf/cm2で行うことが好ましい。 In addition, it is preferable that the temperature at the time of this lamination | stacking and pressurization shall be normal temperature-100 degreeC, and pressure shall be 20-1000 kgf / cm < 2 >.

その後、図1(c)に示すように積層圧着された積層体104を切断して所定の積層セラミック基板201の形状に個片化し、この個片化された積層体104を400〜600℃の温度で脱バインダ処理を行う。   Thereafter, as shown in FIG. 1 (c), the laminated body 104 that has been laminated and pressure-bonded is cut into pieces into the shape of a predetermined laminated ceramic substrate 201. The separated laminated body 104 is heated to 400 to 600 ° C. The binder removal process is performed at the temperature.

次に、焼成工程として最高保持温度850〜900℃、最高温度での保持時間1〜30時間、大気中雰囲気で焼成を行う。   Next, as a firing step, firing is performed in an atmospheric atmosphere with a maximum holding temperature of 850 to 900 ° C. and a holding time of 1 to 30 hours at the maximum temperature.

また、ここまでのセラミック多層基板201の製造方法は無機酸化物層202の材料組成以外の内容は通常のLTCC系セラミック多層基板の製造方法と大きく異なることはない。   Further, the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate 201 so far does not greatly differ from the manufacturing method of a normal LTCC ceramic multilayer substrate except for the material composition of the inorganic oxide layer 202.

このような製造方法によって作製したセラミック多層基板201は無機酸化物層202と銀を主成分とする配線電極103により構成しており、特に本実施の形態1におけるセラミック多層基板201は無機酸化物層202の材料組成に特徴がある。この無機酸化物層202を構成するのは主成分としてセラミック組成物である酸化アルミニウムを含み、副成分として酸化銅、酸化銀を含んでいる。   The ceramic multilayer substrate 201 manufactured by such a manufacturing method is composed of the inorganic oxide layer 202 and the wiring electrode 103 mainly composed of silver. In particular, the ceramic multilayer substrate 201 in the first embodiment is an inorganic oxide layer. It is characterized by 202 material composition. The inorganic oxide layer 202 includes aluminum oxide, which is a ceramic composition, as a main component, and includes copper oxide and silver oxide as subcomponents.

特に、酸化銀もしくは銀を添加した無機酸化物層202と、銀を主成分とする配線電極103とを一体焼成すると、副成分として添加している酸化銅が配線電極103を構成する銀電極中に拡散する前に、無機酸化物層202の内部に存在する銀あるいは酸化銀と反応することによって、配線電極103を構成する銀電極の消失を防止できることが分かった。   In particular, when the inorganic oxide layer 202 to which silver oxide or silver is added and the wiring electrode 103 containing silver as a main component are integrally fired, the copper oxide added as a subcomponent is contained in the silver electrode constituting the wiring electrode 103. It was found that the silver electrode constituting the wiring electrode 103 can be prevented from disappearing by reacting with silver or silver oxide present in the inorganic oxide layer 202 before diffusing into the metal.

また、以上のように構成したセラミック多層基板201の断面を観察した結果、配線電極103を構成する銀電極の消失は端部まで認められなかった。このように、酸化銅を含んだ無機酸化物層202を形成した場合においても前記のような構成とすることにより、導電率の高い銀を用いた配線電極103を所定の寸法形状に内蔵することが可能となり、高周波特性に優れたセラミック多層基板201を実現できる。   Further, as a result of observing the cross section of the ceramic multilayer substrate 201 configured as described above, the disappearance of the silver electrode constituting the wiring electrode 103 was not recognized up to the end. Thus, even when the inorganic oxide layer 202 containing copper oxide is formed, the wiring electrode 103 using silver having high conductivity is incorporated in a predetermined size and shape by adopting the above-described configuration. Therefore, the ceramic multilayer substrate 201 having excellent high frequency characteristics can be realized.

なお、このセラミック多層基板201の相対密度は90%以上であった。   The relative density of the ceramic multilayer substrate 201 was 90% or more.

また、このようなセラミック多層基板201において、無機酸化物層202の組成をセラミック組成物の主成分である酸化アルミニウムの含有率を高め、副成分の組成を工夫することによって、無機酸化物層202の熱伝導性を高めた、LTCC系のセラミック多層基板201を実現することができることから、発熱性の高い半導体デバイスを実装する小型のパワーアンプモジュール等に最適なセラミック多層基板201を実現することができる。   Further, in such a ceramic multilayer substrate 201, the inorganic oxide layer 202 is composed by increasing the content of aluminum oxide, which is the main component of the ceramic composition, and devising the composition of subcomponents. Therefore, it is possible to realize the ceramic multilayer substrate 201 that is most suitable for a small power amplifier module or the like on which a semiconductor device having high heat generation is mounted. it can.

このパワーアンプモジュールは、図2に示すように前記の方法によって作製したセラミック多層基板201の表層にパワーアンプ205などの半導体部品を実装することにより、小型のパワーアンプモジュール206を実現することができ、従来のパワーアンプモジュールと比較して、サーマルビアの数を減らすことで回路設計の自由度が増すと同時に配線空間の制約が緩和されることから、発熱を伴う各種モジュールの更なる小型化を実現することができ、ひいては各種電子機器の小型・軽量化を実現することができる。   As shown in FIG. 2, this power amplifier module can realize a small power amplifier module 206 by mounting a semiconductor component such as the power amplifier 205 on the surface layer of the ceramic multilayer substrate 201 manufactured by the above method. Compared to conventional power amplifier modules, reducing the number of thermal vias increases the degree of freedom in circuit design and eases the restrictions on wiring space, thereby further reducing the size of various modules that generate heat. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of various electronic devices.

また、セラミック組成物を金属酸化物とガラスから構成することによって、より低温焼結化を実現することができるとともに、無機酸化物層202を優れた材料特性を有する絶縁体あるいは誘電体とすることにより、熱伝導性、高周波特性に適したセラミック多層基板201を構成することができる。   Further, by forming the ceramic composition from a metal oxide and glass, it is possible to achieve lower temperature sintering and to make the inorganic oxide layer 202 an insulator or dielectric having excellent material characteristics. Thus, the ceramic multilayer substrate 201 suitable for thermal conductivity and high frequency characteristics can be configured.

このような構成を実現するために、金属酸化物の材料組成としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、酸化ケイ素、酸化ビスマス−酸化ニオブ系酸化物、チタン酸バリウム、酸化チタンの中から少なくとも一つを選択し、ガラスの材料組成としては、酸化ケイ素、酸化ホウ素および酸化バリウムと、少なくとも酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムの中から選ばれた一つを選択することによって所望の特性を有する無機酸化物層202からなるLTCC系のセラミック多層基板201を実現することができる。   In order to realize such a configuration, the material composition of the metal oxide includes aluminum oxide, magnesium oxide, forsterite, steatite, silicon oxide, bismuth oxide-niobium oxide oxide, barium titanate, and titanium oxide. At least one of them is selected, and the glass material composition is selected by selecting at least one selected from silicon oxide, boron oxide and barium oxide, and at least zinc oxide, calcium oxide and strontium oxide. It is possible to realize the LTCC ceramic multilayer substrate 201 including the inorganic oxide layer 202 having characteristics.

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(実施例1)
以下、本発明の実施例1におけるセラミック多層基板について説明する。
(Example 1)
Hereinafter, the ceramic multilayer substrate in Example 1 of the present invention will be described.

図3は本発明の実施例1における積層共振器の断面図であり、図4は積層共振器の評価方法を説明するための回路図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the multilayer resonator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a method for evaluating the multilayer resonator.

無機酸化物層202を形成するセラミック組成物の出発原料として、純度;99.99%、平均粒径;1.0μmの酸化アルミニウム(Al23)と、(表1)に示すように純度;99.99%、平均粒径;0.2〜2μmの酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウムを原料とする軟化点の異なる7種類のガラスを用意した。さらに、無機酸化物層202の副成分として平均粒径;0.1〜5μmの酸化銅(CuO)および酸化銀(Ag2O)をそれぞれ準備した。 As a starting material of the ceramic composition forming the inorganic oxide layer 202, purity: 99.99%, average particle diameter: 1.0 μm aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and purity as shown in (Table 1) ; 99.99%, average particle size; Seven types of glass with different softening points of silicon oxide, boron oxide, barium oxide, calcium oxide, strontium oxide, zinc oxide and aluminum oxide with 0.2 to 2 μm as raw materials did. Further, copper oxide (CuO) and silver oxide (Ag 2 O) having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm were prepared as subcomponents of the inorganic oxide layer 202, respectively.

前記酸化アルミニウムを55重量%、(表1)に示したガラスを42重量%、酸化銅を1.5重量%、酸化銀を1.5重量%配合し、無機材料組成物とした(No.1〜No.7)。   55% by weight of the aluminum oxide, 42% by weight of the glass shown in (Table 1), 1.5% by weight of copper oxide and 1.5% by weight of silver oxide were blended to obtain an inorganic material composition (No. 1-No.7).

この無機材料組成物;100重量部に対して、水;200重量部を配合し、2mmφのジルコニアを使用したボールミル混合を24hr行った。   This inorganic material composition: 100 parts by weight, 200 parts by weight of water was blended, and ball mill mixing using 2 mmφ zirconia was performed for 24 hours.

次に、乾燥後の無機材料組成物;100重量部に対して、樹脂バインダとしてポリビニルブチラール樹脂を8重量部、分散媒として酢酸ブチルを80重量部、可塑剤としてベンジルブチルフタレート(BBP)を6重量部配合し、10mmφのジルコニアを使用したボールミル分散を48hr行ってセラミックスラリを作製した。   Next, the inorganic material composition after drying: 8 parts by weight of polyvinyl butyral resin as a resin binder, 80 parts by weight of butyl acetate as a dispersion medium, and 6 parts of benzyl butyl phthalate (BBP) as a plasticizer with respect to 100 parts by weight A ceramic slurry was prepared by blending parts by weight and performing ball mill dispersion for 48 hours using 10 mmφ zirconia.

次に、このようにして作製したセラミックスラリを用いて、ダイコーティング装置を用いてPETフィルムなどのキャリアフィルム上にセラミックグリーンシートとして塗布した。このセラミックスラリを乾燥するための乾燥炉の温度は80〜100℃とし、キャリアフィルムの走行速度は10m/min.とした。このような乾燥条件で乾燥して得られたセラミックグリーンシートのシート厚みは40μmであった。   Next, using the ceramic slurry produced in this way, it was applied as a ceramic green sheet on a carrier film such as a PET film using a die coating apparatus. The temperature of the drying furnace for drying the ceramic slurry is 80 to 100 ° C., and the traveling speed of the carrier film is 10 m / min. It was. The thickness of the ceramic green sheet obtained by drying under such drying conditions was 40 μm.

このセラミックグリーンシートを用いて形成する無機酸化物層202の焼結性の評価を行うために、セラミックグリーンシートを34枚積層圧着し、10mmφの金型で円板状に打ち抜いた。   In order to evaluate the sinterability of the inorganic oxide layer 202 formed using this ceramic green sheet, 34 ceramic green sheets were laminated and pressed into a disk shape with a 10 mmφ die.

この円板状に打ち抜いた積層体を昇温速度50℃/hr、保持温度500℃、保持時間4hrにて脱バインダ処理を行った。その後、昇温速度400℃/hr、焼成温度;950℃、保持時間;2hrにて大気中焼成した。得られた焼結体の焼結密度をアルキメデス法により評価した。   The laminate punched out in the shape of a disc was subjected to a binder removal treatment at a heating rate of 50 ° C./hr, a holding temperature of 500 ° C., and a holding time of 4 hours. Then, it baked in air | atmosphere with the temperature increase rate of 400 degreeC / hr, the calcination temperature; 950 degreeC, and holding time; 2 hours. The sintered density of the obtained sintered body was evaluated by the Archimedes method.

また、同じ焼結体を複数作製し、これを粉砕して、ピクノメータを用いて真密度を測定し、焼結密度/真密度より相対密度を求めた。相対密度が90%以上のときの焼結性を○とし、90%未満のときを×とした。(表1)にその焼結性の評価結果を示す。   Further, a plurality of the same sintered bodies were produced, pulverized, and the true density was measured using a pycnometer, and the relative density was obtained from the sintered density / true density. The sinterability when the relative density was 90% or more was marked with ◯, and when it was less than 90%, it was marked with x. Table 1 shows the evaluation results of the sinterability.

(表1)の結果より、軟化点が880℃のガラスを用いた組成(No.4)では焼結性に課題を有していたが、860℃以下の軟化点を有するガラスを用いて作製した無機酸化物層202では実用できる焼結性を有していることが分かった。   From the results of (Table 1), although the composition (No. 4) using the glass having a softening point of 880 ° C. had a problem in sinterability, it was prepared using a glass having a softening point of 860 ° C. or lower. It was found that the inorganic oxide layer 202 has a sinterability that can be practically used.

次に、セラミック組成物として、純度99.99%、平均粒径1.0μmの酸化アルミニウムからなる金属酸化物と、(表1)のNo.6に示した軟化点840℃のガラスを用意し、さらに副成分として、平均粒径0.1〜5μmの酸化銅と酸化銀を用意し、(表2)に示す11種類の材料組成を有した無機材料組成を作製した。   Next, as the ceramic composition, a metal oxide composed of aluminum oxide having a purity of 99.99% and an average particle diameter of 1.0 μm, and No. 1 in (Table 1). The glass with a softening point of 840 ° C. shown in FIG. 6 is prepared, and copper oxide and silver oxide having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm are prepared as subcomponents, and 11 kinds of material compositions shown in (Table 2) are provided. An inorganic material composition was prepared.

そして、前記と同様の製造方法によって、図3に示すようなλ/4型の積層共振器401を作製した。このλ/4型の積層共振器401はセラミックグリーンシート101を70×70mmに切断した後、セラミックグリーンシート101の1層に銀ペーストを用いて共振器電極402を印刷形成して電極パターンを作製した。   Then, a λ / 4 type laminated resonator 401 as shown in FIG. 3 was manufactured by the same manufacturing method as described above. In this λ / 4 type laminated resonator 401, after cutting the ceramic green sheet 101 into 70 × 70 mm, a resonator electrode 402 is printed on one layer of the ceramic green sheet 101 by using silver paste to produce an electrode pattern. did.

その後、共振器電極402を形成したセラミックグリーンシート101を含んで34枚を積層圧着することによってセラミック積層体を作製した。このセラミック積層体を積層共振器401の共振周波数が2.5GHzとなる長さに個片化した後、これらの個片化されたセラミック積層体を昇温速度;50℃/hr、保持温度;500℃、保持時間;4hrにて脱バインダ処理を行った。   Thereafter, 34 ceramic laminates including the ceramic green sheet 101 on which the resonator electrode 402 was formed were laminated and pressure-bonded to produce a ceramic laminate. After this ceramic laminate was separated into pieces with a resonance frequency of 2.5 GHz of the laminated resonator 401, these separated ceramic laminates were heated at a heating rate of 50 ° C./hr, holding temperature; The binder removal treatment was performed at 500 ° C. and holding time: 4 hours.

その後、昇温速度400℃/hr、焼成温度;900℃と940℃、保持時間;2hrにて大気中焼成した後、銀ペーストを用いて取り出し電極404、シールド電極405を印刷塗布形成した後、ベルト炉を用いて焼付けを行うことによって積層共振器401を作製することができた。   Then, after firing in the air at a heating rate of 400 ° C./hr, firing temperature; 900 ° C. and 940 ° C., holding time; 2 hr, after taking out and forming the extraction electrode 404 and the shield electrode 405 using a silver paste, The laminated resonator 401 was able to be manufactured by baking using a belt furnace.

このようにして作製した積層共振器401の共振器電極402は積層共振器401の中央部に配置されるとともに、無機酸化物層403に包まれた構造とし、最外層にはシールド電極405を形成し、さらに共振器電極402に接続した取り出し電極404を設けた構成としている。   The resonator electrode 402 of the multilayer resonator 401 manufactured in this way is disposed at the center of the multilayer resonator 401 and is surrounded by the inorganic oxide layer 403, and the shield electrode 405 is formed on the outermost layer. In addition, an extraction electrode 404 connected to the resonator electrode 402 is provided.

この積層共振器401の共振周波数は、無機酸化物層403の比誘電率が分かっていれば積層共振器401の長さに依存することになる。   The resonance frequency of the laminated resonator 401 depends on the length of the laminated resonator 401 if the relative dielectric constant of the inorganic oxide layer 403 is known.

このようにして作製した積層共振器401の損失係数であるQ値を評価した。   The Q value which is the loss coefficient of the multilayer resonator 401 manufactured in this way was evaluated.

その評価方法は、図4に示すように積層共振器401とネットワークアナライザ406との間にコンデンサ407を挿入することによってインピーダンスを50Ωに近くなるように調整し、ネットワークアナライザ406(Agilent製8720ES)を用いて測定した。   As shown in FIG. 4, the evaluation method is such that the impedance is adjusted to be close to 50Ω by inserting a capacitor 407 between the laminated resonator 401 and the network analyzer 406, and the network analyzer 406 (Agilent 8720ES) is adjusted. And measured.

ここで、積層共振器401の共振器電極402を形成している銀電極が消失すると共振器電極402の電極幅が狭くなり、損失係数であるQ値の低下が見られることから、内層部における銀電極の無機酸化物層403に含まれる酸化銅による銀電極の消失度合いを精度良く評価することができる。(表2)にこれらの相対密度と積層共振器401のQ値の評価結果を示した。   Here, when the silver electrode forming the resonator electrode 402 of the multilayer resonator 401 disappears, the electrode width of the resonator electrode 402 becomes narrower, and a decrease in the Q value, which is a loss coefficient, is observed. The disappearance degree of the silver electrode due to the copper oxide contained in the inorganic oxide layer 403 of the silver electrode can be accurately evaluated. (Table 2) shows the evaluation results of these relative densities and the Q value of the laminated resonator 401.

(表2)の結果より、酸化銅と酸化銀を含有しない試料(No.8)においては940℃でも相対密度は90%未満であった。なお、相対密度が95%未満のとき、積層共振器401のQ値は測定しなかったが、断面を観察したところ、銀電極の消失は認められなかった。   From the result of (Table 2), in the sample (No. 8) which does not contain copper oxide and silver oxide, the relative density was less than 90% even at 940 ° C. When the relative density was less than 95%, the Q value of the laminated resonator 401 was not measured, but when the cross section was observed, the disappearance of the silver electrode was not observed.

また、酸化銅を1重量%添加した試料(No.9)は良好な焼結性を示したが、積層共振器401のQ値は極めて低い値であり、特に940℃焼成における測定が困難であった。この積層共振器401の断面構造を観察したところ、銀電極の端部が消失していることが分かった。   In addition, the sample (No. 9) to which 1% by weight of copper oxide was added showed good sinterability, but the Q value of the laminated resonator 401 was extremely low, and it was particularly difficult to measure at 940 ° C. firing. there were. When the cross-sectional structure of the laminated resonator 401 was observed, it was found that the end portion of the silver electrode disappeared.

これに対して、酸化銀を添加することによって積層共振器401のQ値は高くなり、特に酸化銅と同重量%以上の酸化銀を添加することによって、Q値は900℃と940℃焼成において100以上となり、安定したQ値を示した(No.10〜13)。この積層共振器401の断面を観察したところ、銀電極の消失は認められなかった。また酸化銅を2重量%添加した試料(No.14〜18)についても同様の傾向を示した。   On the other hand, the Q value of the laminated resonator 401 is increased by adding silver oxide, and the Q value is 900 ° C. and 940 ° C. firing particularly by adding silver oxide of the same weight% or more as copper oxide. It became 100 or more and showed a stable Q value (No. 10 to 13). When the cross section of this laminated resonator 401 was observed, the disappearance of the silver electrode was not recognized. Moreover, the same tendency was shown also about the sample (No. 14-18) which added copper oxide 2weight%.

(実施例2)
以下、本発明の実施例2におけるセラミック多層基板について説明する。
(Example 2)
Hereinafter, the ceramic multilayer substrate in Example 2 of the present invention will be described.

無機酸化物層202のセラミック組成物の原料として、次の3種類の金属酸化物を用意した。(1)純度;99.99%、平均粒径;0.4μmの酸化マグネシウム粉末、(2)純度;99.99%、平均粒径;0.9μmのフォルステライト粉末、(3)純度;99.99%、平均粒径;0.2μmのチタン酸バリウム粉末である。   The following three types of metal oxides were prepared as raw materials for the ceramic composition of the inorganic oxide layer 202. (1) Purity: 99.99%, average particle size: 0.4 μm magnesium oxide powder, (2) Purity: 99.99%, average particle size: 0.9 μm forsterite powder, (3) Purity: 99 99%, average particle size; 0.2 μm barium titanate powder.

さらに、(表1)に示した軟化点840℃のガラス(No.6)を用意し、無機酸化物層202の副成分として、酸化銅、酸化銀を用意し、(表3)〜(表5)に示す15種類の材料組成になるように配合した。   Further, a glass (No. 6) having a softening point of 840 ° C. shown in (Table 1) is prepared, and copper oxide and silver oxide are prepared as subcomponents of the inorganic oxide layer 202. (Table 3) to (Table 3) The materials were blended so as to have 15 material compositions shown in 5).

その後、実施例1と同様の方法で相対密度および積層共振器401のQ値を測定した。その評価結果を(表3)、(表4)、(表5)に示す。   Thereafter, the relative density and the Q value of the laminated resonator 401 were measured in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in (Table 3), (Table 4), and (Table 5).

(表3)、(表4)、(表5)の結果より、全ての試料について900℃以上での焼結性は良好であった。また、酸化銀が酸化銅と同含有重量である1.4重量%未満のとき、共振器のQ値は低い値を示した(No.19,20,24,25,29,30)。これに対して、酸化銀が酸化銅と同含有重量で1.4重量%以上のとき、積層共振器401のQ値は良好な値を示し、さらに焼成温度による特性の変化も少なかった(No.21〜23、No.26〜28、No.31〜33)。   From the results of (Table 3), (Table 4), and (Table 5), the sinterability at 900 ° C. or higher was good for all the samples. Further, when the silver oxide was less than 1.4% by weight, which is the same content as copper oxide, the Q value of the resonator showed a low value (No. 19, 20, 24, 25, 29, 30). On the other hand, when the silver oxide is 1.4 wt% or more in the same content as the copper oxide, the Q value of the laminated resonator 401 shows a good value, and the change in characteristics due to the firing temperature is also small (No .21-23, No.26-28, No.31-33).

(実施例3)
以下、本発明の実施例3におけるセラミック多層基板について説明する。
(Example 3)
Hereinafter, the ceramic multilayer substrate in Example 3 of the present invention will be described.

無機酸化物層202のセラミック組成物の原料として、純度;99.99%、平均粒径;0.2〜1μmの酸化ビスマス−酸化ニオブ系酸化物、酸化アルミニウム、酸化バナジウムを用意し、無機酸化物層202の副成分として、酸化銅と酸化銀をそれぞれ用意し、(表6)に示す5種類の材料組成を配合した。その後、実施例1と同様の方法で相対密度および積層共振器401のQ値を測定した。(表6)に相対密度と積層共振器401のQ値の評価結果を示した。   As raw materials for the ceramic composition of the inorganic oxide layer 202, a bismuth oxide-niobium oxide oxide, aluminum oxide, and vanadium oxide having a purity of 99.99% and an average particle diameter of 0.2 to 1 μm are prepared, and an inorganic oxide is prepared. As subcomponents of the physical layer 202, copper oxide and silver oxide were prepared, and five kinds of material compositions shown in (Table 6) were blended. Thereafter, the relative density and the Q value of the laminated resonator 401 were measured in the same manner as in Example 1. (Table 6) shows the evaluation results of the relative density and the Q value of the laminated resonator 401.

(表6)の結果より、全ての試料について900℃以上での焼結性は良好であり、酸化銀が酸化銅と同含有重量である0.6重量%未満のとき、積層共振器401のQ値は測定不能であった(No.34、No.35)。   From the results of (Table 6), when all the samples have good sinterability at 900 ° C. or higher and the silver oxide is less than 0.6% by weight, which is the same content as copper oxide, the laminated resonator 401 has The Q value was not measurable (No. 34, No. 35).

また、酸化ニオブと酸化銅が共存する材料組成において銀電極の反応消失が起こっていたが、酸化銀を酸化銅と同含有重量である0.6重量%以上とすることによって、積層共振器401のQ値は良好な値を示し、焼成温度による変化も少なかった(No.36〜38)。   In addition, in the material composition in which niobium oxide and copper oxide coexist, the disappearance of the reaction of the silver electrode occurred. However, by making silver oxide the same content as copper oxide by 0.6% by weight or more, laminated resonator 401 The Q value of the sample showed a good value, and there was little change due to the firing temperature (No. 36 to 38).

(実施例4)
以下、本発明の実施例4におけるセラミック多層基板について説明する。
Example 4
Hereinafter, the ceramic multilayer substrate in Example 4 of the present invention will be described.

無機酸化物層202のセラミック組成物の原料として、純度;99.99%、平均粒径;0.3μmの酸化アルミニウムと、純度;99.99%、平均粒径;0.2〜2μmの酸化ニオブを用意し、さらに、無機酸化物層202の副成分として、酸化銅と酸化銀をそれぞれ用意し、(表7)に示す9種類の無機材料組成を配合した。   As a raw material of the ceramic composition of the inorganic oxide layer 202, purity: 99.99%, average particle size: 0.3 μm aluminum oxide and purity: 99.99%, average particle size: 0.2-2 μm oxidation Niobium was prepared, and copper oxide and silver oxide were prepared as subcomponents of the inorganic oxide layer 202, and nine types of inorganic material compositions shown in (Table 7) were blended.

その後、実施例1と同様の方法で相対密度および積層共振器401のQ値を測定した。本実施例において、実施例1と異なっている点は、混合・分散時に使用したボールが高純度アルミナであること、焼成温度が最高温度920℃、940℃の温度で、それぞれ3時間の保持を行ったことである。また、相対密度や積層共振器401のQ値の評価に加えて、相対密度の測定に用いた円板状の試料について熱伝導率を測定した。具体的には、円板状の試料の片面にレーザ光を照射し、反対側の面の温度上昇より熱伝導率を測定する、いわゆるレーザーフラッシュ法を用いて測定した。(表7)に相対密度、積層共振器401のQ値および熱伝導率の評価結果を示した。   Thereafter, the relative density and the Q value of the laminated resonator 401 were measured in the same manner as in Example 1. In this example, the difference from Example 1 is that the balls used during mixing and dispersion are high-purity alumina, and the firing temperature is the maximum temperature of 920 ° C. and 940 ° C., and each holds for 3 hours. It ’s been done. In addition to the evaluation of the relative density and the Q value of the laminated resonator 401, the thermal conductivity of the disk-shaped sample used for the measurement of the relative density was measured. Specifically, the measurement was performed using a so-called laser flash method in which laser light was irradiated on one surface of a disk-shaped sample and the thermal conductivity was measured from the temperature increase on the opposite surface. Table 7 shows the evaluation results of the relative density, the Q value of the laminated resonator 401, and the thermal conductivity.

(表7)の結果より、酸化アルミニウムの含有重量が90重量%未満である試料(No.39、No.40)では、焼結性は良好であるが熱伝導率は15W/m.K未満と低かった。これに対して、酸化アルミニウムの含有重量が90〜96重量%の範囲である試料(No.41〜No.44)は940℃における焼結性を確保するとともに、熱伝導率は15W/m.K以上と良好であった。また、酸化アルミニウムの含有重量が98重量%である試料(No.45)は940℃における焼結性を確保することができず、熱伝導率も低かった。さらに、酸化アルミニウムの含有重量が90重量%であっても、酸化ニオブを含有しない試料(No.46)は940℃における焼結性を確保することができず熱伝導率も低かった。これに対して、酸化銅と酸化ニオブを添加した試料(No.47)は920℃における焼結性を確保できるとともに、熱伝導率も15W/m.K以上で良好であった。   From the results of (Table 7), in the samples (No. 39, No. 40) in which the aluminum oxide content is less than 90% by weight, the sinterability is good but the thermal conductivity is 15 W / m. It was as low as less than K. On the other hand, samples (No. 41 to No. 44) in which the content of aluminum oxide is in the range of 90 to 96% by weight ensure sinterability at 940 ° C. and have a thermal conductivity of 15 W / m. It was as good as K or more. Moreover, the sample (No. 45) in which the content weight of aluminum oxide was 98% by weight could not secure the sinterability at 940 ° C., and the thermal conductivity was low. Furthermore, even if the content of aluminum oxide was 90% by weight, the sample (No. 46) that did not contain niobium oxide could not secure sinterability at 940 ° C. and had a low thermal conductivity. In contrast, the sample added with copper oxide and niobium oxide (No. 47) can secure sinterability at 920 ° C. and has a thermal conductivity of 15 W / m. Good at K or higher.

(実施例5)
以下、本発明の実施例5におけるセラミック多層基板について説明する。
(Example 5)
Hereinafter, a ceramic multilayer substrate in Example 5 of the present invention will be described.

図5は本実施例におけるセラミック多層基板の内層部における銀電極の消失状態を示す顕微鏡写真を示したものである。   FIG. 5 shows a photomicrograph showing the disappearance state of the silver electrode in the inner layer portion of the ceramic multilayer substrate in this example.

無機酸化物層202のセラミック組成物の原料として、純度;99.99%、平均粒径;0.3μmの酸化アルミニウムと、純度;99.99%、平均粒径;0.2〜2μmの酸化ニオブおよび酸化チタンを用意し、無機酸化物層202の副成分として、酸化銅と酸化銀を用意し、(表8)に示す33種類の無機材料組成を配合した。無機酸化物層202の全体を100重量%としたときの酸化アルミニウムの含有重量は94重量%に固定した。   As a raw material of the ceramic composition of the inorganic oxide layer 202, purity: 99.99%, average particle size: 0.3 μm aluminum oxide and purity: 99.99%, average particle size: 0.2-2 μm oxidation Niobium and titanium oxide were prepared, copper oxide and silver oxide were prepared as subcomponents of the inorganic oxide layer 202, and 33 kinds of inorganic material compositions shown in (Table 8) were blended. The content weight of aluminum oxide when the entire inorganic oxide layer 202 was 100% by weight was fixed at 94% by weight.

その後、ほぼ実施例4と同様の方法で相対密度、積層共振器401のQ値および熱伝導率を測定した。実施例4と異なるのは焼成条件のみであり、最高温度900℃、920℃でそれぞれ8時間の保持を行った点である。(表8)に相対密度と積層共振器401のQ値と熱伝導率の評価結果を示した。   Thereafter, the relative density, the Q value of the laminated resonator 401, and the thermal conductivity were measured in substantially the same manner as in Example 4. The difference from Example 4 is only the firing conditions, in that the holding was performed at a maximum temperature of 900 ° C. and 920 ° C. for 8 hours, respectively. Table 8 shows the evaluation results of the relative density, the Q value of the laminated resonator 401, and the thermal conductivity.

(表8)の結果より、酸化銀の含有重量が10重量%と20重量%である試料(No.48、No.49)において、積層共振器401のQ値は100より小さくなった。これに対して、酸化銀の含有重量が30〜60重量%である試料(No.50〜No.56)では積層共振器401のQ値は100より大きい値となった。また酸化銀の含有重量が65重量%である試料(No.57)は900℃での焼結性が不十分であった。この結果より、酸化銀の含有重量は30〜60重量%であることが好ましい。   From the results of (Table 8), in the samples (No. 48, No. 49) in which the content of silver oxide is 10% by weight and 20% by weight, the Q value of the laminated resonator 401 is smaller than 100. On the other hand, in the sample (No. 50 to No. 56) in which the content of silver oxide was 30 to 60% by weight, the Q value of the laminated resonator 401 was a value larger than 100. Further, the sample (No. 57) having a silver oxide content of 65% by weight had insufficient sinterability at 900 ° C. From this result, the content of silver oxide is preferably 30 to 60% by weight.

次に、酸化銅の含有重量が5重量%である試料(No.58、No.69、No.70)では900℃での焼結性が不十分であった。この結果より、酸化銅の含有重量は10重量%以上であることが好ましい。   Next, in the samples (No. 58, No. 69, No. 70) in which the content of copper oxide was 5% by weight, the sinterability at 900 ° C. was insufficient. From this result, the content of copper oxide is preferably 10% by weight or more.

また、酸化チタンの含有重量が55重量%である試料(No.58)では900℃での焼結性が不十分であり、酸化チタンの含有重量は50重量%以下であることが好ましい。   Moreover, in the sample (No. 58) in which the content of titanium oxide is 55% by weight, the sinterability at 900 ° C. is insufficient, and the content of titanium oxide is preferably 50% by weight or less.

また、酸化ニオブの含有重量が5重量%である試料(No.62、No.78)および含有重量が65重量%である試料(No.69)においては900℃での焼結性が不十分であった。このことより、酸化ニオブの含有重量は10〜60重量%であることが好ましい。その他の試料については900℃で相対密度が90%を超えるとともに、積層共振器401のQ値は100以上を示し、熱伝導率は15W/m.K以上と良好な特性値を示した。また、920℃で焼成した試料(No.68)の積層共振器401の断面写真を図5(a)に示した。銀電極の消失は端部も含めて全く認められなかった。   In addition, in the samples (No. 62, No. 78) in which the niobium oxide content is 5% by weight and the sample (No. 69) in which the content weight is 65% by weight, the sinterability at 900 ° C. is insufficient. Met. Accordingly, the content of niobium oxide is preferably 10 to 60% by weight. For other samples, the relative density exceeds 90% at 900 ° C., the Q value of the laminated resonator 401 is 100 or more, and the thermal conductivity is 15 W / m. A good characteristic value of K or more was shown. Moreover, the cross-sectional photograph of the laminated resonator 401 of the sample (No. 68) baked at 920 ° C. is shown in FIG. The disappearance of the silver electrode was not recognized at all including the edge.

さらに、試料(No.79、No.80)では積層共振器401のQ値の測定は不可能であった。また、この試料(No.80)の積層共振器401の断面写真を図5(b)に示し、試料(No.79)の積層共振器401の断面写真を図5(c)に示した。酸化銀含有重量が酸化銅よりも少ない試料(No.80)は銀電極の端部が消失しており、酸化銀を含有しない試料(No.79)は銀電極が全く残っていなかった。   Furthermore, with the samples (No. 79, No. 80), the Q value of the laminated resonator 401 could not be measured. A cross-sectional photograph of the laminated resonator 401 of this sample (No. 80) is shown in FIG. 5B, and a sectional photograph of the laminated resonator 401 of the sample (No. 79) is shown in FIG. In the sample (No. 80) having a silver oxide-containing weight less than that of copper oxide, the end of the silver electrode disappeared, and in the sample (No. 79) not containing silver oxide, no silver electrode remained.

(実施例6)
以下、本発明の実施例6ではセラミック多層基板201を用いたパワーアンプモジュールについて説明する。
(Example 6)
Hereinafter, a power amplifier module using the ceramic multilayer substrate 201 will be described in Embodiment 6 of the present invention.

まず、実施例5における試料(No.72)の無機材料組成物を用いて所定の特性値を有するコンデンサ105とコイル107を複数個内蔵したセラミック多層基板201を作製した。   First, using the inorganic material composition of the sample (No. 72) in Example 5, a ceramic multilayer substrate 201 having a plurality of capacitors 105 and coils 107 having predetermined characteristic values was fabricated.

次に、このセラミック多層基板201の上面にパワーアンプ205を実装してパワーアンプモジュール206を作製した。それ以外の受動部品などの実装についての説明は省略する。なお、試料(No.72)の熱伝導率を測定したところ19.0W/m・Kであった。このパワーアンプモジュール206の大きさは8mm×6mm×1.5mmである。   Next, a power amplifier module 206 was fabricated by mounting a power amplifier 205 on the upper surface of the ceramic multilayer substrate 201. Description of mounting other passive components is omitted. In addition, it was 19.0 W / m * K when the heat conductivity of the sample (No. 72) was measured. The size of the power amplifier module 206 is 8 mm × 6 mm × 1.5 mm.

また、比較のために酸化アルミニウム50重量部、ホウ珪酸ガラス50重量部を用いてLTCC系のセラミック多層基板を作製し、その上部にパワーアンプ205を実装してパワーアンプモジュール(比較例)を作製した。なお、前記LTCC系のセラミック多層基板に用いた材料の熱伝導率を測定したところ2.0W/m・Kであった。   For comparison, an LTCC ceramic multilayer substrate is manufactured using 50 parts by weight of aluminum oxide and 50 parts by weight of borosilicate glass, and a power amplifier 205 is mounted on the upper part to manufacture a power amplifier module (comparative example). did. The thermal conductivity of the material used for the LTCC ceramic multilayer substrate was 2.0 W / m · K.

次に、それぞれのパワーアンプ205に5Wの電力を印加し、パワーアンプ205の表面の温度上昇を非接触式温度計により調べた。   Next, 5 W of electric power was applied to each power amplifier 205, and the temperature rise on the surface of the power amplifier 205 was examined with a non-contact thermometer.

その結果、比較例のパワーアンプモジュールではパワーアンプ205の表面部の温度は時間とともに上昇して150℃超えてしまい、パワーアンプ205の誤作動が懸念された。このような発熱を抑制するためにはサーマルビアを設け、このサーマルビアより放熱を促進するという手段もあるが、モジュール形状が13mm×9mm×1.8mmと大型になってしまった。   As a result, in the power amplifier module of the comparative example, the temperature of the surface portion of the power amplifier 205 increased with time and exceeded 150 ° C., and there was a concern that the power amplifier 205 malfunctioned. In order to suppress such heat generation, there is a means of providing a thermal via and promoting heat dissipation from the thermal via, but the module shape has become a large size of 13 mm × 9 mm × 1.8 mm.

一方、高熱伝導性を有する試料(No.72)を用いたパワーアンプモジュール206はサーマルビアなどを配置することなく50℃以下の発熱温度に抑制することができた。   On the other hand, the power amplifier module 206 using the sample (No. 72) having high thermal conductivity could be suppressed to an exothermic temperature of 50 ° C. or less without arranging a thermal via or the like.

本発明にかかるセラミック多層基板およびそれを用いたパワーアンプモジュールは、銀電極の消失を抑制しつつ、低温で良好な焼結性を有していることから、小型の電子機器に用いるセラミック多層基板およびパワーアンプモジュール等として有用である。   The ceramic multilayer substrate and the power amplifier module using the ceramic multilayer substrate according to the present invention have good sinterability at low temperatures while suppressing the disappearance of the silver electrode, so that the ceramic multilayer substrate used for small electronic devices It is also useful as a power amplifier module.

(a)〜(c)はそれぞれ本発明の実施の形態1におけるセラミック多層基板の製造方法を説明するための断面図(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the ceramic multilayer substrate in Embodiment 1 of this invention, respectively. 同、パワーアンプモジュールの断面図Cross section of the power amplifier module (a)、(b)は本発明の実施例1における積層共振器の側面断面図と正面断面図(A), (b) is a side cross-sectional view and a front cross-sectional view of the multilayer resonator according to the first embodiment of the present invention. 同共振器の評価方法を説明するための回路図Circuit diagram for explaining the resonator evaluation method (a)〜(c)はそれぞれ本発明の実施例5におけるセラミック多層基板の内層部における銀電極の消失状態を示す顕微鏡写真(A)-(c) is a microscope picture which shows the disappearance state of the silver electrode in the inner layer part of the ceramic multilayer substrate in Example 5 of this invention, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

101 セラミックグリーンシート
102 ビア電極
103 配線電極
104 積層体
105 コンデンサ
106 表層電極
107 コイル
201 セラミック多層基板
202 無機酸化物層
205 パワーアンプ
206 パワーアンプモジュール
401 積層共振器
402 共振器電極
403 無機酸化物層
404 取り出し電極
405 シールド電極
406 ネットワークアナライザ
407 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Ceramic green sheet 102 Via electrode 103 Wiring electrode 104 Laminated body 105 Capacitor 106 Surface layer electrode 107 Coil 201 Ceramic multilayer substrate 202 Inorganic oxide layer 205 Power amplifier 206 Power amplifier module 401 Multilayer resonator 402 Resonator electrode 403 Inorganic oxide layer 404 Extraction electrode 405 Shield electrode 406 Network analyzer 407 Capacitor

Claims (6)

無機酸化物層と、銀を主成分とする電極層を交互に積層し、940℃以下の温度で一体焼成することにより作製したセラミック多層基板において、
前記無機酸化物層はセラミック組成物からなり、
前記セラミック組成物の副成分に酸化銅、酸化銀、酸化ニオブおよび酸化チタンとを含み、前記セラミック組成物の副成分の全体を100重量%としたとき、
酸化物換算で、10重量%≦酸化ニオブ(Nb 2 5 )≦60重量%、10重量%≦酸化銅(CuO)≦酸化銀(Ag 2 O)、0重量%<酸化チタン(TiO 2 )≦50重量%、45重量%≦酸化銀(Ag 2 O)≦60重量%とし、酸化銀(Ag 2 O)の含有重量が酸化銅(CuO)の含有重量以上とすることを特徴としたセラミック多層基板。
In a ceramic multilayer substrate produced by alternately laminating inorganic oxide layers and electrode layers mainly composed of silver and integrally firing at a temperature of 940 ° C. or lower,
The inorganic oxide layer is Ri Do a ceramic composition,
When the subcomponent of the ceramic composition contains copper oxide, silver oxide, niobium oxide and titanium oxide, and the total of the subcomponent of the ceramic composition is 100% by weight,
In terms of oxide, 10 wt% ≦ niobium oxide (Nb 2 O 5 ) ≦ 60 wt%, 10 wt% ≦ copper oxide (CuO) ≦ silver oxide (Ag 2 O), 0 wt% <titanium oxide (TiO 2 ) ≦ 50 wt%, 45 wt% ≦ silver oxide (Ag 2 O) ≦ 60 wt%, and the content of silver oxide (Ag 2 O) is more than the content of copper oxide (CuO) Multilayer board.
前記セラミック組成物を金属酸化物とガラスから構成し、前記金属酸化物は下記のAの中から選んだ少なくとも一つを含み、前記ガラスは酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化バリウムと、下記のBの中から選んだ少なくとも一つを含む請求項1に記載のセラミック多層基板。
A.酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、酸化ケイ素、酸化ビスマス−酸化ニオブ系酸化物、チタン酸バリウム、酸化チタン
B.酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム
The ceramic composition is composed of a metal oxide and glass, and the metal oxide includes at least one selected from the following A, and the glass includes silicon oxide, boron oxide, barium oxide, and B The ceramic multilayer substrate according to claim 1, comprising at least one selected from the above.
A. Aluminum oxide, magnesium oxide, forsterite, steatite, silicon oxide, bismuth oxide-niobium oxide oxide, barium titanate, titanium oxide Zinc oxide, calcium oxide, strontium oxide
ガラスの軟化点を860℃以下とした請求項2に記載のセラミック多層基板。 The ceramic multilayer substrate according to claim 2, wherein the glass has a softening point of 860 ° C. or lower. 前記セラミック組成物の主成分を酸化アルミニウムとし、この酸化アルミニウムの合計がセラミック組成物に占める含有率を90〜96重量%とした請求項1に記載のセラミック多層基板。 2. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the main component of the ceramic composition is aluminum oxide, and a content ratio of the total amount of the aluminum oxide in the ceramic composition is 90 to 96 wt% . 無機酸化物層の熱伝導率を15W/m・K以上とした請求項1〜のいずれか一つに記載のセラミック多層基板。 The ceramic multilayer substrate according to any one of claims 1 to 4 , wherein the inorganic oxide layer has a thermal conductivity of 15 W / m · K or more. 請求項1〜のいずれか一つに記載のセラミック多層基板の上に少なくともパワーアンプ素子を実装したパワーアンプモジュール。 A power amplifier module in which at least a power amplifier element is mounted on the ceramic multilayer substrate according to any one of claims 1 to 4 .
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