JP5435176B2 - 複合積層セラミック電子部品 - Google Patents

複合積層セラミック電子部品 Download PDF

Info

Publication number
JP5435176B2
JP5435176B2 JP2013515015A JP2013515015A JP5435176B2 JP 5435176 B2 JP5435176 B2 JP 5435176B2 JP 2013515015 A JP2013515015 A JP 2013515015A JP 2013515015 A JP2013515015 A JP 2013515015A JP 5435176 B2 JP5435176 B2 JP 5435176B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric constant
ceramic
glass
weight
ceramic layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013515015A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012157300A1 (ja
Inventor
大樹 足立
和広 金子
禎章 坂本
聡 足立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2013515015A priority Critical patent/JP5435176B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5435176B2 publication Critical patent/JP5435176B2/ja
Publication of JPWO2012157300A1 publication Critical patent/JPWO2012157300A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/025Electric or magnetic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/20Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing titanium compounds; containing zirconium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/20Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in magnesium oxide, e.g. forsterite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C04B35/443Magnesium aluminate spinel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/129Ceramic dielectrics containing a glassy phase, e.g. glass ceramic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30Stacked capacitors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3436Alkaline earth metal silicates, e.g. barium silicate
    • C04B2235/3445Magnesium silicates, e.g. forsterite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3481Alkaline earth metal alumino-silicates other than clay, e.g. cordierite, beryl, micas such as margarite, plagioclase feldspars such as anorthite, zeolites such as chabazite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/36Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
    • C04B2235/365Borosilicate glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6025Tape casting, e.g. with a doctor blade
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32Ceramic
    • C04B2237/34Oxidic
    • C04B2237/341Silica or silicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32Ceramic
    • C04B2237/34Oxidic
    • C04B2237/343Alumina or aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/62Forming laminates or joined articles comprising holes, channels or other types of openings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/66Forming laminates or joined articles showing high dimensional accuracy, e.g. indicated by the warpage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

この発明は、たとえばマイクロ波用共振器、フィルタまたはコンデンサなどを内部に構成する多層セラミック基板のような積層セラミック電子部品に関するもので、特に、比較的低い比誘電率を有する低誘電率セラミック層と比較的高い比誘電率を有する高誘電率セラミック層とが積層された複合構造を有する複合積層セラミック電子部品に関するものである。
近年、電子機器の小型化、軽量化および薄型化に伴って、電子機器に用いられる電子部品の小型化が求められている。しかしながら、従来、コンデンサや共振器などの電子部品は、それぞれ個別に構成されており、これらの部品を小型化しただけでは、電子機器の小型化には限界がある。そこで、コンデンサや共振器などの素子を内部に構成する多層セラミック基板が種々提案されている。
また、多層セラミック基板のより一層の小型化および近年の高周波化の流れに対応するため、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とが積層された複合構造を有する多層セラミック基板も種々提案されている。たとえば、特開2002−29827号公報(特許文献1)および特開2003−63861号公報(特許文献2)に記載されるように、配線が形成されたり、半導体素子などが実装されたりする低誘電率セラミック層に挟まれて、高誘電率で低誘電損失の材料からなる高誘電率セラミック層を配置し、ここに、コンデンサや共振器などの素子を構成している、多層セラミック基板が提案されている。
上記特許文献1および特許文献2には、また、低誘電率セラミック層を形成するのに適したガラスセラミック組成物または高誘電率セラミック層を形成するのに適したガラスセラミック組成物も記載されている。
より具体的には、特許文献1では、その請求項1において、MgAl系セラミックとガラスとを含む、ガラスセラミック組成物が記載されている。より詳細には、MgAl系セラミック粉末と、酸化ケイ素をSiO換算で13〜50重量%、酸化ホウ素をB換算で8〜60重量%、酸化アルミニウムをAl換算で0〜20重量%、酸化マグネシウムをMgO換算で10〜55重量%含むガラス粉末とを含む、ガラスセラミック組成物が記載されている。
また、特許文献1では、その請求項2において、アルカリ土類金属酸化物を20重量%以下の割合でさらに含んでもよいことが記載され、その請求項6において、ガラスの含有量は全体の20〜80重量%であることが好ましい旨記載されている。
特許文献1に記載のガラスセラミック組成物によれば、その焼結体において、比誘電率がたとえば8以下というように、比較的低い比誘電率が得られ、高周波用途に適したものとすることができる。
次に、特許文献2では、比較的高い比誘電率を有する高誘電率セラミック層を構成する高誘電率材料として、BaO−TiO−RE(REは希土類元素)系誘電体およびガラスを含むものが記載されている。ガラスは、特許文献2の請求項2によれば、10〜25重量%のSiOと、10〜40重量%のBと、25〜55重量%のMgOと、0〜20重量%のZnOと、0〜15重量%のAlと、0.5〜10重量%のLiOと、0〜10重量%のRO(RはBa、SrおよびCaの少なくとも1種)とを含む。また、特許文献2の請求項4に記載されるように、ガラスの含有量は、15〜35重量%であることが好ましい。
他方、上記低誘電率セラミック層を構成する低誘電率材料として、特許文献2には、特許文献1と類似の材料が記載されている。
本件発明者は、上記のような特許文献1および2に記載の各ガラスセラミック組成物について実験を重ねた結果、まず、絶縁信頼性について、なお改善されるべき点を見出した。その原因は以下のように推測される。
特許文献1および2の各々に記載のガラスセラミック組成物に含まれるガラスは、1000℃以下の温度での焼成を可能にするためのものであるが、結晶化しやすい組成になっている。特許文献1および2に記載のガラスセラミック組成物では、焼成過程でガラス成分とセラミック成分とが反応して結晶が析出されるため、焼成完了時点での結晶の量とガラス成分の量を安定化させることが困難である。そして、このような焼成完了時点での結晶の量とガラス成分の量の不安定さが、絶縁信頼性を低下させていると推測される。
たとえば、特許文献1および2の各々に記載のガラスセラミック組成物に含まれるガラスはMgOを比較的多く含むが、このように、ガラス中のMgOが多いと、ガラス成分からMgAlおよび/またはMgSiOの結晶が析出されると考えられ、このことが絶縁信頼性の低下を招いていると推測される。
また、特に特許文献2に記載の高誘電率材料は、1000℃以下の温度での焼成を可能とするため、ガラスの添加が必要であり、他方、比誘電率を高くするため、BaO−TiO−RE系誘電体を含む必要がある。しかし、このBaO−TiO−RE系誘電体から遊離したTiイオンは、酸素欠陥を引き起こす。そして、このような酸素欠陥は、特に、高温・高電圧・長時間等の使用下での絶縁信頼性を低下させる原因となり得る。
また、本件発明者は、実験を重ねた結果、特許文献1および2に記載の各ガラスセラミック組成物が有する組成では、比誘電率の低いものから高いものまで、幅広い範囲で所望の比誘電率のものを安定して得ることが困難であるといった問題を認識するに至った。
すなわち、特許文献1および2に記載のガラスセラミック組成物に含まれるガラスは、前述のとおり、焼成過程において、セラミック成分と反応して結晶化しやすい。結晶が析出されてしまうと、比誘電率が変化するため、所望の比誘電率を得ることが困難である。
また、特許文献1および2に記載のガラスセラミック組成物に含まれるガラスは、MgAl系セラミックやBaO−TiO−RE系誘電体に対する濡れ性が良好ではない。そのため、ガラスを比較的多く添加しなければ、ガラスセラミック組成物を焼結させることができない。しかし、ガラスの添加量が多いと、比誘電率が低下してしまう。このことから、特に高誘電率材料を作製することが困難である。
さらに、複合積層セラミック電子部品独自の課題として、低誘電率セラミック層単独の場合に得られる特性や、高誘電率セラミック層単独の場合に得られる特性が、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層との共焼成の場合にほぼ維持されるかどうかについても考慮されなければならない。特に、特許文献1および2の各々に記載のガラスセラミック組成物に含まれるガラスが結晶化しやすい組成になっているため、焼成完了時点での結晶の量とガラス成分の量を安定化させることが困難である点からすると、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層との共焼成の結果、各セラミック層の単独での特性が失われている可能性も十分にあり得るものと推測される。
特開2002−29827号公報 特開2003−63861号公報
そこで、この発明の目的は、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とが共焼成されることができ、低誘電率セラミック層および高誘電率セラミック層の各々において相応の特性が得られる、複合積層セラミック電子部品を提供しようとすることである。
この発明は、積層された低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とを備える、複合積層セラミック電子部品に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とは、いずれも、(1)MgAlおよびMgSiOの少なくとも一方からなる第1のセラミックと、(2)BaO、RE(REはNdまたはSm)およびTiOからなる第2のセラミックと、(3)RO(RはBa、CaおよびSrから選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属)を44.0〜69.0重量%、SiOを14.2〜30.0重量%、Bを10.0〜20.0重量%、Alを0.5〜4.0重量%、LiOを0.3〜7.5重量%、およびMgOを0.1〜5.5重量%それぞれ含むガラスと、(4)MnOとを含む、ガラスセラミックからなる。
そして、低誘電率セラミック層は、上記第1のセラミックを47.55〜69.32重量%含み、上記ガラスを6〜20重量%含み、上記MnOを7.5〜18.5重量%含み、上記第2のセラミックとして、BaOを0.38〜1.43重量%、REを1.33〜9.5重量%、およびTiOを0.95〜6.75重量%それぞれ含み、さらに、CuOを0.23重量%以下含み、比誘電率が15以下である。
他方、高誘電率セラミック層は、上記第1のセラミックを1〜15重量%含み、上記ガラスを3〜15重量%含み、上記MnOを2.3〜10重量%含み、上記第2のセラミックとして、BaOを2.5〜15.7重量%、REを24.6〜65.3重量%、およびTiOを11.2〜36.4重量%それぞれ含み、さらに、CuOを1.2重量%以下含み、比誘電率が30以上である。
好ましくは、低誘電率セラミック層に含まれるガラスの含有量Gおよび高誘電率セラミック層に含まれるガラスの含有量Gは、1.0≦G/G≦2.0の条件を満たすようにされる。後述する実験例からわかるように、この条件を満たせば、特に低誘電率セラミック層の絶縁信頼性を向上させることができる。
また、好ましくは、低誘電率セラミック層に含まれるMnOの含有量Mおよび高誘電率セラミック層に含まれるMnOの含有量Mは、1.5≦M/M≦3.6の条件を満たすようにされる。後述する実験例からわかるように、この条件を満たせば、特に高誘電率セラミック層の絶縁信頼性を向上させることができる。
より好ましくは、上記2つの条件を双方とも満たすようにされる。これによって、後述する実験例からわかるように、低誘電率セラミック層および高誘電率セラミック層の双方について、絶縁信頼性をより向上させることができる。
また、低誘電率セラミック層は、さらに、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を3.0〜20.0重量%含むことが好ましい。これによって、後述する実験例からわかるように、複合積層セラミック電子部品において、反りをより生じにくくすることができる。
この発明によれば、低誘電率セラミック層および高誘電率セラミック層が共通する元素を含むガラスセラミックからなるので、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とを問題なく共焼結させることができる。
また、低誘電率セラミック層および高誘電率セラミック層の各々について、そこに含まれるガラスが結晶化しにくく、また、MnOを含んでいるため、絶縁信頼性を高くすることができる。
また、低誘電率セラミック層においては、比誘電率が15以下で、絶縁信頼性が高く、Qf値が高く、静電容量温度係数(TCC)が絶対値で150ppm/K以下である、といった特性を得ることができる。
他方、高誘電率セラミック層においては、比誘電率が30以上で、絶縁信頼性が高く、Qf値が高く、静電容量温度係数(TCC)が絶対値で150ppm/K以下である、といった特性を得ることができる。
この発明に係る複合積層セラミック電子部品の一例としての多層セラミック基板2を備えるセラミック多層モジュール1を示す断面図である。 図1に示したセラミック多層モジュール1を分解して示す斜視図である。 この発明に係る複合積層セラミック電子部品の他の例としてのLCフィルタ21の外観を示す斜視図である。 図3に示したLCフィルタ21が与える等価回路図である。 図3に示したLCフィルタ21に備える部品本体23を分解して示す斜視図である。 実験例において作製した2種類の共焼結体を示す断面図である。
図1および図2を参照して、この発明に係る複合積層セラミック電子部品の一例としての多層セラミック基板2を備えるセラミック多層モジュール1について説明する。
セラミック多層モジュール1に備える多層セラミック基板2は、積層された複数の低誘電率セラミック層3および積層された複数の高誘電率セラミック層4を備え、複数の低誘電率セラミック層3は、複数の高誘電率セラミック層4を挟むように位置し、これらは共焼成される。
低誘電率セラミック層3と高誘電率セラミック層4とは、いずれも、
(1)MgAlおよびMgSiOの少なくとも一方からなる第1のセラミックと、
(2)BaO、RE(REはNdまたはSm)およびTiOからなる第2のセラミックと、
(3)RO(RはBa、CaおよびSrから選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属)を44.0〜69.0重量%、SiOを14.2〜30.0重量%、Bを10.0〜20.0重量%、Alを0.5〜4.0重量%、LiOを0.3〜7.5重量%、およびMgOを0.1〜5.5重量%それぞれ含むガラスと、
(4)MnOと
を含む、ガラスセラミックからなる。
このように、低誘電率セラミック層3および高誘電率セラミック層4が共通する元素を含むガラスセラミックからなるので、低誘電率セラミック層3と高誘電率セラミック層4とを問題なく共焼結させることができる。
また、この発明において用いられる上述のガラスセラミックによれば、後述する実験例から明らかになるように、次のような効果が奏される。
(A)絶縁信頼性が高い。
このガラスセラミックに含まれるガラスは、結晶化しにくい組成となっている。そのため、焼成完了時点での結晶量とガラス成分量が安定し、よって絶縁信頼性を向上させることができる。このガラスは、特許文献1および2に記載のものに含まれるガラスに比べて、MgO含有量が少ないため、MgAlやMgSiOといった結晶の析出を抑えることができ、しかも、RO含有量を多くすることで、結晶化しない組成になるようにすることができるからである。
また、上記ガラスセラミック組成物は、MnOを含んでいる。特許文献1および2に記載のものは、MnOを含まない。Ti酸化物の還元により生じるTiイオンは、酸素欠陥を引き起こし、高温・高電圧・長時間等の使用下での絶縁信頼性を低下させる原因となり得る。この発明では、MnがTiサイトに置換することによって酸素欠陥が生じるのを抑制する。このことも、絶縁信頼性の向上に寄与しているものと推測される。
(B)比誘電率の低いものから高いものまで、幅広い範囲で所望の比誘電率の製品を容易に得ることができる。
前述したように、特許文献1および2に記載のガラスは、セラミック成分と反応して結晶化しやすく、そのため、比誘電率が変化しやすい。これに対し、この発明において用いられるガラスセラミックに含まれるガラスは、結晶化しにくいため、所望の比誘電率を有する製品を作製することが容易である。
また、この発明において用いられるガラスセラミックに含まれるガラスは、上記第1のセラミックおよび上記第2のセラミックに対する濡れ性が高く、かつ反応性が低いガラスである。したがって、当該ガラスセラミックは、ガラス成分を少なくしても焼結させることができ、逆に、ガラス成分を多くしても反応しにくく安定である。そのため、ガラスセラミックにおいて、セラミック成分およびガラス成分の各々の含有量を幅広く調整することが可能であり、よって、セラミック成分およびガラス成分の各含有量を調整するだけで、低誘電率品から高誘電率品まで幅広い製品を容易に提供することができる。すなわち、以下に説明するように、低誘電率セラミック層3を構成するのに適したガラスセラミックと高誘電率セラミック層4を構成するのに適したガラスセラミックとを提供することができる。
なお、この発明において用いられるガラスセラミックは、焼成前後で大きく組成が変動しない。ガラス中のBやLiOは焼成時に揮発する場合があるが、その場合であっても、焼成後におけるその他の成分の比率は焼成前とほぼ変わらない。
低誘電率セラミック層3を構成するガラスセラミックは、第1のセラミックを47.55〜69.32重量%含み、ガラスを6〜20重量%含み、MnOを7.5〜18.5重量%含み、第2のセラミックとして、BaOを0.38〜1.43重量%、REを1.33〜9.5重量%、およびTiOを0.95〜6.75重量%それぞれ含み、さらに、CuOを0.23重量%以下含んでいる。
低誘電率セラミック層3においては、比誘電率が15以下で、絶縁信頼性が高く、Qf値が高く、静電容量温度係数(TCC)が絶対値で150ppm/K以下である、といった特性を得ることができる。
他方、高誘電率セラミック層4を構成するガラスセラミックは、第1のセラミックを1〜15重量%含み、ガラスを3〜15重量%含み、MnOを2.3〜10重量%含み、第2のセラミックとして、BaOを2.5〜15.7重量%、REを24.6〜65.3重量%、およびTiOを11.2〜36.4重量%それぞれ含み、さらに、CuOを1.2重量%以下含んでいる。
高誘電率セラミック層4においては、比誘電率が30以上で、絶縁信頼性が高く、Qf値が高く、静電容量温度係数(TCC)が絶対値で150ppm/K以下である、といった特性を得ることができる。
好ましくは、低誘電率セラミック層3に含まれるガラスの含有量Gおよび高誘電率セラミック層4に含まれるガラスの含有量Gは、1.0≦G/G≦2.0の条件を満たすようにされる。後述する実験例からわかるように、この条件を満たせば、特に低誘電率セラミック層3の絶縁信頼性を向上させることができる。これは、低誘電率セラミック層3のガラス成分と高誘電率セラミック層4のガラス成分との間での相互拡散を抑えることができるためであると推測される。
また、好ましくは、低誘電率セラミック層3に含まれるMnOの含有量Mおよび高誘電率セラミック層4に含まれるMnOの含有量Mは、1.5≦M/M≦3.6の条件を満たすようにされる。後述する実験例からわかるように、この条件を満たせば、特に高誘電率セラミック層4の絶縁信頼性を向上させることができる。これは、低誘電率セラミック層3のMnO成分と高誘電率セラミック層4のMnO成分との間での相互拡散を抑えることができるためであると推測される。
より好ましくは、上記2つの条件を双方とも満たすようにされる。これによって、後述する実験例からわかるように、低誘電率セラミック層3および高誘電率セラミック層4の双方について、絶縁信頼性をより向上させることができる。
また、低誘電率セラミック層3は、さらに、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を3.0〜20.0重量%含むことが好ましい。これによって、後述する実験例からわかるように、多層セラミック基板2において、反りをより生じにくくすることができる。
多層セラミック基板2は、種々の配線導体を備えている。配線導体としては、典型的には、セラミック層3および4間の特定の界面に沿って形成される内部導体膜6、セラミック層3および4の特定のものを貫通するように延びるビアホール導体7、および多層セラミック基板2の外表面上に形成される外部導体膜8がある。
上述の内部導体膜6のうち、高誘電率セラミック層4に関連して設けられるもののいくつかは、静電容量を与えるように配置され、それによってコンデンサ素子を構成している。
多層セラミック基板2の上面には、複数の電子部品9〜17が搭載されている。図示された電子部品9〜17のうち、たとえば、電子部品9はダイオードであり、電子部品11は積層セラミックコンデンサであり、電子部品16は半導体ICである。これら電子部品9〜17は、多層セラミック基板2の上面に形成された外部導体膜8の特定のものに電気的に接続されながら、多層セラミック基板2の内部に形成された配線導体とともに、セラミック多層モジュール1にとって必要な回路を構成している。
多層セラミック基板2の上面には、電子部品9〜17をシールドするための導電性キャップ18が固定されている。導電性キャップ18は、前述したビアホール導体7の特定のものに電気的に接続されている。
また、セラミック多層モジュール1は、多層セラミック基板2の下面上に形成された外部導体膜8の特定のものを接続用端子として、図示しないマザーボード上に実装される。
多層セラミック基板2は、周知のセラミック積層一体焼成技術を用いて製造することができる。
すなわち、まず、低誘電率セラミック層3のためのセラミックグリーンシートが作製される。より具体的には、上述したガラスセラミックを与える原料組成物に、バインダ樹脂および溶剤からなる有機ビヒクルを添加し、セラミックスラリーを得る。このセラミックスラリーを、たとえばドクターブレード法によってシート状に成形し、乾燥した後、所定の寸法に打ち抜くことによって、セラミックグリーンシートを得る。そして、このセラミックグリーンシートに、配線導体を形成するため、たとえば銅または銀を主成分とする導電性ペーストを、所望のパターンをもって付与する。
他方、高誘電率セラミック層4を構成するガラスセラミックを与える原料組成物を含むセラミックグリーンシートが、低誘電率セラミック層3のためのセラミックグリーンシートの場合と同様の方法で作製される。そして、このセラミックグリーンシートに、配線導体を形成するため、たとえば銅または銀を主成分とする導電性ペーストを、所望のパターンをもって付与する。
次に、上述のようにして得られた低誘電率セラミック層3のためのセラミックグリーンシートおよび高誘電率セラミック層4のためのセラミックグリーンシートを、それぞれ、所定の順序で所定の枚数積層し、次いで、厚み方向に加圧する。
次に、上述のようにして得られた生の積層体を1000℃以下、たとえば800〜1000℃の温度で焼成することにより、多層セラミック基板2を得ることができる。ここで、焼成は、配線導体が銅を主成分とする場合、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気中で実施され、銀を主成分とする場合には、大気等の酸化性雰囲気中で実施される。
次に、多層セラミック基板2の表面に、半田付け等を適用して、電子部品9〜17を搭載し、導電性キャップ18を取り付けることによって、セラミック多層モジュール1が完成される。
以上のようなセラミック多層モジュール1によれば、多層セラミック基板2に備える低誘電率セラミック層3においては、比誘電率が15以下で、Qf値が高く、静電容量温度係数が絶対値で150ppm/K以下であり、他方、高誘電率セラミック層4においては、比誘電率が30以上で、Qf値が高く、静電容量温度係数(TCC)が絶対値で150ppm/K以下であるので、高周波用途に適し、かつ信頼性に優れたものとすることができる。また、セラミック多層モジュール1の絶縁信頼性を優れたものとすることができる。
次に、図3ないし図5を参照して、この発明に係る複合積層セラミック電子部品の他の例としてのLCフィルタ21について説明する。
LCフィルタ21は、図3に示すように、複数の積層されたガラスセラミック層をもって構成される積層構造物としての部品本体23を備え、この部品本体23の外表面上であって、各端部には、端子電極24および25が設けられ、各側面の中間部には、端子電極26および27が設けられている。
LCフィルタ21は、図4に示すように、端子電極24および25の間に直列接続された2つのインダクタンスL1およびL2を構成し、インダクタンスL1およびL2の接続点と端子電極26および27との間にキャパシタンスCを構成するものである。
図5に示すように、部品本体23は、複数の積層されたセラミック層28〜40を備えている。なお、セラミック層の積層数は図示したものに限定されない。
セラミック層28〜40の各々は、ガラスセラミックを与える原料組成物に、バインダ樹脂および溶剤からなる有機ビヒクルを添加し、これらを混合して得られたセラミックスラリーを、ドクターブレード法によってシート状に成形し、乾燥した後、所定の大きさに打ち抜くことによって得られたセラミックグリーンシートを焼成して得られたものである。
また、図4に示すようなインダクタンスL1およびL2ならびにキャパシタンスCを与えるため、セラミック層28〜40の特定のものに関連して、以下のような態様で配線導体が設けられる。
セラミック層30には、インダクタンスL1の一部を構成するコイルパターン41が形成されるとともに、このコイルパターン41の一方端から延びる引出しパターン42が形成され、コイルパターン41の他方端には、ビアホール導体43が設けられる。引出しパターン42は端子電極24に接続される。
セラミック層31には、インダクタンスL1の一部を構成するコイルパターン44が形成されるとともに、その一方端には、ビアホール導体45が設けられる。コイルパターン44の他方端は、前述したビアホール導体43に接続される。
セラミック層32には、上述のビアホール導体45に接続されるビアホール導体46が設けられる。
セラミック層33には、キャパシタンスCの一部を構成するコンデンサパターン47が形成されるとともに、コンデンサパターン47から延びる引出しパターン48および49が形成される。引出しパターン48および49は端子電極26および27に接続される。また、セラミック層33には、前述したビアホール導体46に接続されるビアホール導体50が設けられる。
セラミック層34には、キャパシタンスCの一部を構成するコンデンサパターン51が形成されるとともに、コンデンサパターン51に接続されるビアホール導体52が設けられる。コンデンサパターン51は、前述したビアホール導体50に接続される。
セラミック層35には、キャパシタンスCの一部を構成するコンデンサパターン53が形成されるとともに、このコンデンサパターン53から延びる引出しパターン54および55が形成される。引出しパターン54および55は端子電極26および27に接続される。また、このセラミック層35には、前述したビアホール導体52に接続されるビアホール導体56が設けられる。
セラミック層36には、上述のビアホール導体56に接続されるビアホール導体57が設けられる。
セラミック層37には、インダクタンスL2の一部を構成するコイルパターン58が形成されるとともに、その一方端には、ビアホール導体59が設けられる。コイルパターン58の他方端は、前述したビアホール導体57に接続される。
セラミック層38には、インダクタンスL2の一部を構成するコイルパターン60が形成されるとともに、このコイルパターン60の一方端から延びる引出しパターン61が形成される。引出しパターン61は端子電極25に接続される。コイルパターン60の他方端は、前述したビアホール導体59に接続される。
以上のような配線導体としての、コイルパターン41、44、58および60、引出しパターン42、48、49、54、55および61、ビアホール導体43、45、46、50、52、56、57および59、ならびにコンデンサパターン47、51および53を形成するにあたっては、たとえば銅または銀を主成分とする導電性ペーストが用いられ、この導電性ペーストの付与のため、たとえばスクリーン印刷が適用される。
そして、部品本体23を得るため、上述したセラミック層28〜40の各々となるべきセラミックグリーンシートが所定の順序で積層され、厚み方向に加圧され、その後、1000℃以下、たとえば800〜1000℃の温度で焼成される。ここで、焼成は、前述したセラミック多層モジュール1の場合と同様、配線導体が銅を主成分とする場合には、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気で実施され、銀を主成分とする場合には、大気等の酸化性雰囲気中で実施される。
また、部品本体23の外表面上にある端子電極24〜27の形成のため、たとえば、銅または銀を主成分とする導電性ペーストの塗布および焼付け、または、蒸着、めっきもしくはスパッタリングなどの薄膜形成法等が適用される。
以上のようなLCフィルタ21において、セラミック層28〜40のうち、特にキャパシタンスCの構成に直接寄与するセラミック層33および34については、前述の図1に示したセラミック多層モジュール1に備える高誘電率セラミック層4を構成するものと同様の高誘電率セラミック材料から構成され、その他のセラミック層28〜32および35〜40は、セラミック多層モジュール1に備える低誘電率セラミック層3を構成するものと同様の低誘電率セラミック材料から構成される。
この発明は、図示したようなセラミック多層モジュール1またはLCフィルタ21以外の複合積層セラミック電子部品にも適用され得る。
次に、この発明において用いられるガラスセラミックによって得られる特性、および当該ガラスセラミックを用いて構成される複合積層セラミック電子部品が有する特性を評価するために実施した実験例について説明する。
[ガラスの準備]
まず、ガラスセラミックに含まれるガラスであって、以下の実験例において共通して用いられるガラスとして、表1に示すような組成をもって調合したものを1100〜1400℃の温度で溶融し、急冷してガラス化した後、湿式粉砕することによって、種々の組成のガラス粉末を用意した。
Figure 0005435176
[実験例1]
実験例1では、低誘電率セラミック層のためのガラスセラミック単体での評価を行なった。
まず、第1のセラミックとして、MgCOとAlとを所定の比率で調合して、仮焼し、湿式粉砕することによって、スピネル化合物:MgAlを作製するとともに、MgCOとSiOとを所定の比率で調合して、仮焼し、湿式粉砕することによって、フォルステライト化合物:MgSiOを作製した。
次に、表2および表3に示す組成となるように、表1に示したガラス、MgAl、MgSiO、BaO、TiO、REとしてのNdおよびSm、MnO、ならびにCuOの各粉末を調合し、混合した後、有機溶剤およびバインダを加えて、スラリーを作製した。
Figure 0005435176
Figure 0005435176
次に、上記スラリーをドクターブレード法によってシート状に成形し、乾燥することによって、セラミックグリーンシートを得た。このセラミックグリーンシートを用いて適宜試料を作製し、表4および表5に示すように、比誘電率(ε)、Qf、静電容量温度係数(β)および絶縁信頼性を評価した。
より具体的は、εおよびQfの測定にあたっては、上記セラミックグリーンシートをカットし、積層し、圧着することによって、0.6mm×50mm×50mmの寸法を有する圧着体を作製した。これを990℃の温度で焼成することによって、試料となるセラミック基板を得た。このセラミック基板を用いて、空洞共振器法により、εおよびQfを測定した。このとき、測定周波数を約25GHzとした。
この実験例では、εが15以下の誘電体材料を得ることを目的とした。Qfについては、5000未満のものを不合格と判定した。
βの測定および絶縁信頼性の評価にあたっては、上記セラミックグリーンシートをカットした後、内部電極を形成するため、Cuを含む導電性ペーストをセラミックグリーンシート上に印刷し、その後、積層、圧着、焼成、外部電極形成の各工程を経て、試料となる積層セラミックコンデンサを得た。この積層セラミックコンデンサにおける隣り合う内部電極間距離は10μm、重なり合う電極面積は4mm□であった。
そして、上記積層セラミックコンデンサ静電容量を−40℃〜85℃の範囲で測定し、20℃を基準とする静電容量温度係数βを求めた。βについては、絶対値で150ppm/Kを超えるものを不合格と判定した。
また、上記積層セラミックコンデンサについて、150℃の温度下で、DC200Vを100時間印加する試験後において絶縁抵抗を測定し、この試験後のlog (IR[Ω])が11未満となった場合は、不合格と判定し、表4および表5の「絶縁信頼性」の欄において「×」で表示し、他方、log (IR[Ω])が11以上となった場合は、合格と判定し、表4および表5の「絶縁信頼性」の欄において「○」で表示した。
なお、十分に焼結しなかった試料については、表4および表5の「備考」欄に「未焼結」と表示し、また、ガラスがガラス化しなかった試料については、「備考」欄に「ガラス化しない」と表示し、これらの試料では、ε、Qf、βおよび絶縁信頼性の各評価を行なわなかった。また、「備考」欄には、この実験例において不合格となった試料についての不合格理由が簡潔に記載されている。
Figure 0005435176
Figure 0005435176
表4および表5において、この実験例で不合格と判定された試料については、その試料番号に*が付されている。
表1ないし表5から、以下のことがわかる。
まず、表2および表4に示した試料1〜48について考察する。試料1〜48では、表1に示したガラスG1〜G36のすべてについて、そのいずれかが用いられた。なお、「ガラス」の含有量については、試料1〜48のすべてにおいて、「13.00重量%」と一定とした。
試料1および試料2では、十分に焼結しなかった。これは、LiO含有量が0.3重量%より少ないガラスG1を用いたためであると推測される。
試料6および試料7では、絶縁信頼性が低下した。これは、LiO含有量が7.5重量%より多いガラスG5を用いたためであると推測される。
試料11および試料12では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、アルカリ土類金属含有量が44.0重量%より少ないガラスG8を用いたためであると推測される。
試料18では、十分に焼結しなかった。これは、アルカリ土類金属含有量が69.0重量%より多いガラスG13を用いたためであると推測される。
試料20では、十分に焼結しなかった。これは、B含有量が10.0重量%より少ないガラスG15を用いたためであると推測される。
試料22では、十分に焼結しなかった。これは、SiO含有量が30.0重量%より多いガラスG17を用いたためであると推測される。
試料24では、絶縁信頼性が低下した。これは、B含有量が20.0重量%より多いガラスG19を用いたためであると推測される。
試料39および試料40では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、MgO含有量が0.1重量%より少ないガラスG32を用いたためであると推測される。
試料41および試料42では、絶縁信頼性が低下した。これは、MgO含有量が5.5重量%より多いガラスG33を用いたためであると推測される。
試料43および試料44では、ガラス化しなかった。これは、SiO含有量が14.2重量%より少ないガラスG34を用いたためであると推測される。
試料45および試料46では、絶縁信頼性が低下した。これは、Al含有量が0.5重量%より少ないガラスG35を用いたためであると推測される。
試料47および試料48では、絶縁信頼性が低下した。これは、Al含有量が4.0重量%より多いガラスG36を用いたためであると推測される。
上記試料1、2、6、7、11、12、18、20、22、24、および39〜48以外の表2および表4に示した試料3〜5、8〜10、13〜17、19、21、23、および25〜38では、Qf、βおよび絶縁信頼性において良好な結果を示した。
これは、アルカリ土類金属含有量が44.0〜69.0重量%、SiO含有量が14.2〜30.0重量%、B含有量が10.0〜20.0重量%、Al含有量が0.5〜4.0重量%、LiO含有量が0.3〜7.5重量%、およびMgO含有量が0.1〜5.5重量%であるという条件を満たすガラスG2、G3、G4、G6、G7、G9、G10、G11、G12、G14、G16、G18、G20、G21、G22、G23、G24、G25、G26、G27、G28、G29、G30、およびG31のいずれかを用いたためであると推測される。
εについては、表2および表4に示した試料であって、「未焼結」または「ガラス化しない」との評価結果が得られた試料以外のすべての試料において、15以下の値が得られた。
次に、表3および表5に示した試料49〜87について考察する。試料49〜87では、「ガラス」として表1に示したガラスG22を用いながら、「ガラス」、「第1のセラミック」、「第2のセラミック」、「MnO」、および「CuO」の各含有量を変更した。
試料49では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第2のセラミックにおけるBaO含有量が0.38重量%より少なかったためであると推測される。
試料50では、十分に焼結しなかった。これは、MnO含有量が7.5重量%より少なかったためであると推測される。
試料54では、十分に焼結しなかった。これは、ガラス含有量が6重量%より少なかったためであると推測される。
試料57では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第1のセラミックとしてのMgSiO含有量が69.32重量%より多かったためであると推測される。
試料58では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第2のセラミックにおけるTiO含有量が0.95重量%より少なかったためであると推測される。
試料69では、絶縁信頼性が低下した。これは、第2のセラミックにおけるREとしてのNd含有量が9.5重量%より多かったためであると推測される。
試料72では、絶縁信頼性が低下した。これは、第2のセラミックにおけるBaO含有量が1.43重量%より多かったためであると推測される。
試料73では、絶縁信頼性が低下した。これは、ガラス含有量が20重量%より多かったためであると推測される。
試料76では、絶縁信頼性が低下した。これは、第2のセラミックにおけるTiO含有量が6.75重量%より多かったためであると推測される。
試料77では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、MnO含有量が18.5重量%より多かったためであると推測される。
試料78では、絶縁信頼性が低下した。これは、CuO含有量が0.23重量%より多かったためであると推測される。
試料82では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第2のセラミックにおけるREとしてのNd含有量が1.33重量%より少なかったためであると推測される。
試料83では、Qfが低下した。これは、第1のセラミックとしてのMgSiO含有量が47.55重量%より少なかったためであると推測される。
試料84では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第1のセラミックとしてのMgAl含有量が69.32重量%より多かったためであると推測される。
試料85では、Qfが低下した。これは、第1のセラミックとしてのMgAl含有量が47.55重量%より少なかったためであると推測される。
試料86では、絶縁信頼性が低下した。これは、第2のセラミックにおけるREとしてのSm含有量が9.5重量%より多かったためであると推測される。
試料87では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第2のセラミックにおけるREとしてのSm含有量が1.33重量%より少なかったためであると推測される。
上記試料49、50、54、57、58、69、72、73、76〜78、および82〜87以外の表3および表5に示した試料51〜53、55、56、59〜68、70、71、74、75、および79〜81では、Qf、βおよび絶縁信頼性において良好な結果を示した。
これは、第1のセラミック含有量が47.55〜69.32重量%、ガラス含有量が6〜20重量%、MnO含有量が7.5〜18.5重量%、BaO含有量が0.38〜1.43重量%、RE含有量が1.33〜9.5重量%、TiO含有量が0.95〜6.75重量%、および、CuO含有量が0.23重量%以下であるという条件を満たしたためであると推測される。
εについては、表3および表5に示した試料であって、「未焼結」との評価結果が得られた試料以外のすべての試料において、15以下の値が得られた。
[実験例2]
実験例2では、実験例1と同様、低誘電率セラミック層のためのガラスセラミックを作製したが、特に、この低誘電率ガラスセラミックに対する、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方の添加による影響を調査した。
実験例1の場合と同様にして、スピネル化合物:MgAlおよびフォルステライト化合物:MgSiO、BaO、TiO、REとしてのNdおよびSm、MnO、ならびにCuOの各粉末を用意した。
また、この実験例2では、表6に示すように、MgCOとAlとSiOとを所定の比率で調合して仮焼し、湿式粉砕することによって、コージェライト化合物:MgAlSi18の粉末を作製した。また、同じく表6に示すように、BaCOとAlとSiOとを所定の比率で調合して仮焼し、湿式粉砕することによって、セルシアン化合物:BaAlSiの粉末を作製した。
さらに、表7に示すように、上記コージェライト化合物:MgAlSi18およびセルシアン化合物:BaAlSiを構成する元素を与える酸化物であって、上述した酸化物では足りない、BaO、MgO、AlおよびSiOの各粉末を用意した。
次に、表6および表7に示す組成となるように、表1に示したガラス、MgAl、MgSiO、BaO、TiO、REとしてのNdおよびSm、MnO、ならびにCuOの各粉末を調合した。さらに、表6に示した試料では、MgAlSi18およびBaAlSiの各粉末を調合した。また、表7に示した試料112では、MgO、AlおよびSiOの各粉末をさらに調合した。表7に示した試料113では、MgO、AlおよびSiOの各粉末をさらに調合するとともに、BaO粉末を増量した。そして、これら粉末を混合した後、有機溶剤およびバインダを加えて、スラリーを作製した。
Figure 0005435176
Figure 0005435176
以後、実験例1の場合と同様の要領で、試料を作製し、表8に示すように、比誘電率(ε)、Qf、静電容量温度係数(β)および絶縁信頼性を評価した。この実験例では、εが8以下というように、εがより低い誘電体材料を得ることを目的とした。なお、βについては、より厳しく、絶対値で100ppm/K以上のものを不合格と判定した。
なお、表8の「備考」欄には、この実験例において不合格となった試料についての不合格理由が簡潔に記載されている。
Figure 0005435176
表8において、この実験例で不合格と判定された試料については、その試料番号に*が付されている。
表6ないし表8から、以下のことがわかる。
MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を3.0重量%以上含む試料102、104〜106、および108〜113と、そうではない試料101、103および107との比較から、前者によれば、8以下といった、より低いεが得られ、また、静電容量温度係数βが絶対値で100ppm/K未満となった。
また、試料112および113からわかるように、MgAlSi18およびBaAlSiのような複合酸化物は、その素材となる単体酸化物を添加しても同様の効果が得られた。
他方、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を20.0重量%より多く含む試料106および110では、Qfの低下が見られた。
[実験例3]
実験例3では、高誘電率セラミック層のためのガラスセラミック単体での評価を行なった。
実験例1の場合と同様にして、第1のセラミックとしてのスピネル化合物:MgAlおよびフォルステライト化合物:MgSiO、第2のセラミックとなるBaO、TiO、およびREとしてのNd、MnO、ならびにCuOの各粉末を用意した。
次に、表9および表10に示す組成となるように、表1に示したガラス、MgAl、MgSiO、BaO、TiO、Nd、MnO、およびCuOの各粉末を調合し、混合した後、有機溶剤およびバインダを加えて、スラリーを作製した。
Figure 0005435176
Figure 0005435176
以後、実験例1の場合と同様の要領で、試料を作製し、表11および表12に示すように、比誘電率(ε)、Qf、静電容量温度係数(β)および絶縁信頼性を評価した。この実験例では、εが30以上の誘電体材料を得ることを目的とした。Qfについては、5000GHz未満のものを不合格と判定し、βについては、絶対値で150ppm/Kを超えるものを不合格と判定した。
なお、十分に焼結しなかった試料については、表11および表12の「備考」欄に「未焼結」と表示し、また、ガラスがガラス化しなかった試料については、「備考」欄に「ガラス化しない」と表示し、これらの試料では、ε、Qf、βおよび絶縁信頼性の各評価を行なわなかった。また、「備考」欄には、この実験例において不合格となった試料についての不合格理由が簡潔に記載されている。
Figure 0005435176
Figure 0005435176
表11おい表12において、この実験例で不合格と判定された試料については、その試料番号に*が付されている。
表9ないし表12から、以下のことがわかる。
まず、表9および表11に示した試料201〜236について考察する。試料201〜236では、表1に示したガラスG1〜G36のすべてについて、そのいずれかが用いられた。なお、「ガラス」の含有量については、試料201〜236のすべてにおいて、「9重量%」と一定とした。
試料201では、十分に焼結しなかった。これは、LiO含有量が0.3重量%より少ないガラスG1を用いたためであると推測される。
試料205では、絶縁信頼性が低下した。これは、LiO含有量が7.5重量%より多いガラスG5を用いたためであると推測される。
試料208では、εが低く、絶縁信頼性が低下した。これは、アルカリ土類金属含有量が44.0重量%より少ないガラスG8を用いたためであると推測される。
試料213では、十分に焼結しなかった。これは、アルカリ土類金属含有量が69.0重量%より多いガラスG13を用いたためであると推測される。
試料215では、十分に焼結しなかった。これは、B含有量が10.0重量%より少ないガラスG15を用いたためであると推測される。
試料217では、十分に焼結しなかった。これは、SiO含有量が30.0重量%より多いガラスG17を用いたためであると推測される。
試料219では、絶縁信頼性が低下した。これは、B含有量が20.0重量%より多いガラスG19を用いたためであると推測される。
試料232では、Qfが低下した。これは、MgO含有量が0.1重量%より少ないガラスG32を用いたためであると推測される。
試料233では、絶縁信頼性が低下した。これは、MgO含有量が5.5重量%より多いガラスG33を用いたためであると推測される。
試料234では、ガラス化しなかった。これは、SiO含有量が14.2重量%より少ないガラスG34を用いたためであると推測される。
試料235では、絶縁信頼性が低下した。これは、Al含有量が0.5重量%より少ないガラスG35を用いたためであると推測される。
試料236では、絶縁信頼性が低下した。これは、Al含有量が4.0重量%より多いガラスG36を用いたためであると推測される。
上記試料201、205、208、213、215、217、219、および232〜236以外の表9および表11に示した試料202〜204、206、207、209〜212、214、216、218、および220〜231では、εが30以上であり、また、Qf、βおよび絶縁信頼性において良好な結果を示した。
これは、アルカリ土類金属含有量が44.0〜69.0重量%、SiO含有量が14.2〜30.0重量%、B含有量が10.0〜20.0重量%、Al含有量が0.5〜4.0重量%、LiO含有量が0.3〜7.5重量%、およびMgO含有量が0.1〜5.5重量%であるという条件を満たすガラスG2、G3、G4、G6、G7、G9、G10、G11、G12、G14、G16、G18、G20、G21、G22、G23、G24、G25、G26、G27、G28、G29、G30、およびG31のいずれかを用いたためであると推測される。
次に、表10および表12に示した試料237〜273について考察する。試料237〜273では、「ガラス」として表1に示したガラスG22を用いながら、「ガラス」、「第1のセラミック」、「第2のセラミック」、「MnO」、および「CuO」の各含有量を変更した。
試料237では、絶縁信頼性が低下した。これは、第2のセラミックにおけるBaO含有量が15.7重量%より多かったためであると推測される。
試料238では、εが30未満となった。これは、第2のセラミックにおけるBaO含有量が2.5重量%より少なかったためであると推測される。
試料240では、絶縁信頼性が低下した。これは、第2のセラミックにおけるTiO含有量が11.2重量%より少なかったためであると推測される。
試料243では、εが30未満となった。これは、第2のセラミックにおけるTiO含有量が36.4重量%より多かったためであると推測される。
試料245では、十分に焼結しなかった。これは、第2のセラミックにおけるREとしてのNd含有量が65.3重量%より多かったためであると推測される。
試料249では、εが30未満となった。これは、第2のセラミックにおけるREとしてのNd含有量が24.6重量%より少なかったためであると推測される。
試料250では、十分に焼結しなかった。これは、ガラス含有量が3重量%より少なかったためであると推測される。
試料255では、絶縁信頼性が低下した。これは、ガラス含有量が15重量%より多かったためであると推測される。
試料256および試料260では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第1のセラミックとしてのMgAlまたはMgSiOの含有量が15重量%より多かったためであると推測される。
試料259および試料263では、静電容量温度係数βが悪化した。これは、第1のセラミックとしてのMgAlまたはMgSiOの含有量が1重量%より少なかったためであると推測される。
試料264では、絶縁信頼性が低下した。これは、MnO含有量が2.3重量%より少なかったためであると推測される。
試料266では、Qfが低下した。これは、MnO含有量が10重量%より多かったためであると推測される。
試料270では、絶縁信頼性が低下した。これは、CuO含有量が1.2重量%より多かったためであると推測される。
上記試料237、238、240、243、245、249、250、255、256、259、260、263、264、266および270以外の表10および表12に示した試料239、241、242、244、246〜248、251〜254、257、258、261、262、265、267〜269、および271〜273では、Qf、βおよび絶縁信頼性において良好な結果を示した。
これは、第1のセラミック含有量が1〜15重量%、ガラス含有量が3〜15重量%、MnO含有量が2.3〜10重量%、BaO含有量が2.5〜15.7重量%、RE含有量が24.6〜65.3重量%、TiO含有量が11.2〜36.4重量%、および、CuO含有量が1.2重量%以下であるという条件を満たしたためであると推測される。
[実験例4]
実験例4では、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層との各々について、これらが共焼結体とされた場合の特性への影響、特に、比誘電率εおよび静電容量温度係数βへの影響について調査した。図6(A)および同(B)には、それぞれ、この実験例において作製した2種類の共焼結体71および72が断面図で示されている。
図6(A)に示した共焼結体71は、厚み10μmの低誘電率セラミック層73を、厚み0.5mmの2つの高誘電率セラミック層74および75で挟んだ構造を有するものとした。低誘電率セラミック層73と高誘電率セラミック層74および75との各間には、それぞれ、内部電極76および77が一部において互いに対向するように形成され、相対向する端面上には、内部電極76および77にそれぞれ電気的に接続される外部電極78および79が形成された。この内部電極間距離は10μm、電極面積は4mm□であった。
図6(B)に示した共焼結体72は、図6(A)に示した共焼結体71とは低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層との位置関係が逆であり、厚み10μmの高誘電率セラミック層80を、厚み0.5mmの2つの低誘電率セラミック層81および82で挟んだ構造を有するものとした。高誘電率セラミック層80と低誘電率セラミック層81および82との各間には、それぞれ、内部電極83および84が一部において互いに対向するように形成され、相対向する端面上には、内部電極83および84にそれぞれ電気的に接続される外部電極85および86が形成された。
上記共焼結体71および72において、平面寸法は10mm×10mmとした。また、内部電極76、77、83および84ならびに外部電極78、79、85および86はCuを導電成分とする導電性ペーストの印刷により形成した。
前述した実験例1および2において作製した低誘電率ガラスセラミックの、共焼結体とされたときの特性を評価する場合には、図6(A)に示した共焼結体71を用い、実験例3において作製した高誘電率ガラスセラミックの、共焼結体とされたときの特性を評価する場合には、図6(B)に示した共焼結体72を用いた。
共焼結体71中の低誘電率セラミック層73および共焼結体72中の高誘電率セラミック層80の各々について、比誘電率εおよび静電容量温度係数βを求めたところ、低誘電率ガラスセラミック単体および高誘電率ガラスセラミック単体の各場合と同等の結果が得られた。
より具体的には、比誘電率εは、LCRメータにより、1MHzでの静電容量値を測定し、その値と対向電極の面積と距離から、以下の式により求めた。
ε=(d×Cap)/(ε×S)
ここで、dは電極間距離[m]、Sは対向電極面積[m]、Capは静電容量[F]、εは真空の誘電率(8.854×10−12[F/])である。
また、静電容量温度係数βは実験例1の場合と同様の方法により求めた。
なお、Qfについては特に評価しなかったが、上記のように、比誘電率εおよび静電容量温度係数βが同等であることから、Qfについても単体の場合と同等であると推測される。
[実験例5]
実験例5では、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層との共焼結体において、低誘電率セラミック層に含まれるガラスの含有量Gと高誘電率セラミック層に含まれるガラスの含有量Gとの比率G/G、ならびに、低誘電率セラミック層に含まれるMnOの含有量Mと高誘電率セラミック層に含まれるMnOの含有量Mとの比率M/Mについての好ましい範囲が存在するのか、もし存在するとすれば、どの範囲が好ましいのか、を調査するための実験を実施した。
上記比率G/Gおよび比率M/Mを種々に異ならせた試料を得るため、表13の「低誘電率層試料番号」の欄に示した試料番号が付された表3に示した低誘電率ガラスセラミックと、表13の「高誘電率試料番号」の欄に示した試料番号が付された表10に示した高誘電率ガラスセラミックとを組み合わせて、図6(A)および(B)にそれぞれ示すような共焼結体71および72を作製した。
表13の「G/G」および「M/M」の各欄には、組み合わされた低誘電率ガラスセラミックと高誘電率ガラスセラミックとについての上記比率G/Gおよび上記比率M/Mがそれぞれ示されている。
この実験例では、図6(A)に示した共焼結体71を用いて、低誘電率ガラスセラミックの絶縁信頼性を評価するとともに、図6(B)に示した共焼結体72を用いて、高誘電率ガラスセラミックの絶縁信頼性を評価した。
絶縁信頼性の評価のため、150℃の温度下で、共焼結体71の外部電極78および79間または共焼結体72の外部電極85および86間に、DC200V、100Vおよび50Vの各電圧を100時間印加する試験を実施した。試験後において絶縁抵抗を測定し、この試験後のlog (IR[Ω])が11未満となった場合は、不合格と判定した。
表13の「低誘電率側信頼性」の欄には、低誘電率セラミック層側の絶縁信頼性が示され、「高誘電率側信頼性」の欄には、高誘電率セラミック層側の絶縁信頼性が示されているが、印加電圧が200Vでも絶縁抵抗が劣化しなかった場合を「◎」で表示し、200Vでは劣化したが100Vでは劣化しなかった場合を「○」で表示し、200Vおよび100Vでは劣化したが50Vで劣化した場合を「△」で表示している。
Figure 0005435176
表13において、まず、「G/G」に注目すると、1.0≦G/G≦2.0の条件を満たす試料302〜304および311〜316では、特に「低誘電率側信頼性」に関して、「○」または「◎」の評価が得られた。
次に、「M/M」に注目すると、1.5≦M/M≦3.6の条件を満たす試料301、303、304、307〜309および311〜316では、特に「高誘電率側信頼性」に関して、「○」または「◎」の評価が得られた。
さらに、1.0≦G/G≦2.0の条件および1.5≦M/M≦3.6の条件の双方を満たす試料311〜316では、「低誘電率側信頼性」および「高誘電率側信頼性」の双方に関して、「◎」の評価が得られた。
[実験例6]
実験例6では、実験例5の場合と同様、共焼結体におけるガラスの含有量の比率G/GおよびMnOの含有量の比率M/Mが、絶縁信頼性に及ぼす影響を調査するとともに、低誘電率セラミック層が、さらに、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を含む場合の反り抑制効果を調査した。
前述した実験例2でも、低誘電率ガラスセラミックに対する、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方の添加による影響を調査した。その結果、比誘電率(ε)をより低くすることができ、また、静電容量温度係数(β)も改善されることを見出した。
この実験例6では、実験例2における表6および表7に示した試料101〜113とは異なる、以下の表14に示すような組成の試料401〜413を、実験例2の場合と同様の方法により作製した。
Figure 0005435176
次いで、実験例2の場合と同様の要領により、試料101〜113の各々に係る低誘電率ガラスセラミック単独での特性を評価した。その結果が表15に示されている。
Figure 0005435176
表15において、前述した実験例2の場合と同様の傾向が現れている。
すなわち、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を3.0重量%以上含む試料402、404〜407および409〜413と、そうではない試料401、403および408との比較から、前者によれば、8以下といった、より低いεが得られ、また、静電容量温度係数βが絶対値で100ppm/K未満となった。
他方、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を20.0重量%より多く含む試料407および412では、Qfの低下が見られた。
次に、表14に示した低誘電率ガラスセラミックと前掲の表10に示した高誘電率ガラスセラミックとを、表16に示すように、実験例5の場合と同様の要領で組み合わせて、ガラスの含有率の比率G/GおよびMnOの含有率の比率M/Mを種々に異ならせた試料501〜513に係る共焼結体を得た。
次に、実験例5の場合と同様の要領にて、表16に示すように、「低誘電率側信頼性」および「高誘電率側信頼性」を評価した。
この実験例6では、さらに、表16に示すように、「反り」を評価した。「反り」は、厚み0.5mmの低誘電率セラミック層と厚み0.5mmの高誘電率セラミック層とが積層された、平面寸法が50mm×50mmで厚みが1mmの複合基板を作製し、これを定盤に載せ、最高点高さを測定し、これから複合基板の厚みを差し引いた値を反り量として求めた。反り量が0.1mm以下となったものを合格と判定し、表16の「反り」の欄に「○」と表示し、反り量が0.1mmを超えたものを不合格と判定し、同欄に「×」と表示した。
Figure 0005435176
表16の「低誘電率側信頼性」および「高誘電率側信頼性」に関しては、実験例5の場合と同様の傾向が現れている。
すなわち、表16において、まず、「G/G」に注目すると、1.0≦G/G≦2.0の条件を満たす試料501〜503、505、506、508、510、511および513では、特に「低誘電率側信頼性」に関して、「○」または「◎」の評価が得られた。
次に、「M/M」に注目すると、1.5≦M/M≦3.6の条件を満たす試料506、507、511および512では、特に「高誘電率側信頼性」に関して、「○」または「◎」の評価が得られた。
さらに、1.0≦G/G≦2.0の条件および1.5≦M/M≦3.6の条件の双方を満たす試料506および511では、「低誘電率側信頼性」および「高誘電率側信頼性」の双方に関して、「◎」の評価が得られた。
次に、「反り」について見ると、「低誘電率層」において、さらに、MgAlSi15およびBaAlSiの少なくとも一方を3.0〜20.0重量%含む表14の試料402、404〜406、409〜411および413に係る低誘電率ガラスセラミックを用いた試料502、504〜506、509〜511および513では、「○」の評価が得られた。
1 セラミック多層モジュール
2 多層セラミック基板
3,73,81,82 低誘電率セラミック層
4,74,75,80 高誘電率セラミック層
21 LCフィルタ
23 部品本体
28〜32,35〜40 低誘電率セラミック層
33,34 高誘電率セラミック層
71,72 共焼結体

Claims (5)

  1. 積層された低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とを備える、複合積層セラミック電子部品であって、
    前記低誘電率セラミック層と前記高誘電率セラミック層とは、いずれも、
    (1)MgAlおよびMgSiOの少なくとも一方からなる第1のセラミックと、
    (2)BaO、RE(REはNdまたはSm)およびTiOからなる第2のセラミックと、
    (3)RO(RはBa、CaおよびSrから選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属)を44.0〜69.0重量%、SiOを14.2〜30.0重量%、Bを10.0〜20.0重量%、Alを0.5〜4.0重量%、LiOを0.3〜7.5重量%、およびMgOを0.1〜5.5重量%それぞれ含むガラスと、
    (4)MnOと
    を含む、ガラスセラミックからなり、
    前記低誘電率セラミック層は、
    前記第1のセラミックを47.55〜69.32重量%含み、
    前記ガラスを6〜20重量%含み、
    前記MnOを7.5〜18.5重量%含み、
    前記第2のセラミックとして、BaOを0.38〜1.43重量%、REを1.33〜9.5重量%、およびTiOを0.95〜6.75重量%それぞれ含み、さらに、
    CuOを0.23重量%以下含み、
    比誘電率が15以下であり、
    前記高誘電率セラミック層は、
    前記第1のセラミックを1〜15重量%含み、
    前記ガラスを3〜15重量%含み、
    前記MnOを2.3〜10重量%含み、
    前記第2のセラミックとして、BaOを2.5〜15.7重量%、REを24.6〜65.3重量%、およびTiOを11.2〜36.4重量%それぞれ含み、さらに、
    CuOを1.2重量%以下含み、
    比誘電率が30以上である、
    複合積層セラミック電子部品。
  2. 前記低誘電率セラミック層に含まれる前記ガラスの含有量Gおよび前記高誘電率セラミック層に含まれる前記ガラスの含有量Gは、1.0≦G/G≦2.0の条件を満たす、請求項1に記載の複合積層セラミック電子部品。
  3. 前記低誘電率セラミック層に含まれる前記MnOの含有量Mおよび前記高誘電率セラミック層に含まれる前記MnOの含有量Mは、1.5≦M/M≦3.6の条件を満たす、請求項1に記載の複合積層セラミック電子部品。
  4. 前記低誘電率セラミック層に含まれる前記ガラスの含有量Gおよび前記高誘電率セラミック層に含まれる前記ガラスの含有量Gは、1.0≦G/G≦2.0の条件を満たすとともに、
    前記低誘電率セラミック層に含まれる前記MnOの含有量Mおよび前記高誘電率セラミック層に含まれる前記MnOの含有量Mは、1.5≦M/M≦3.6の条件を満たす、
    請求項1に記載の複合積層セラミック電子部品。
  5. 前記低誘電率セラミック層は、さらに、MgAlSi18およびBaAlSiの少なくとも一方を3.0〜20.0重量%含む、請求項1ないし4のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品
JP2013515015A 2011-05-19 2012-02-13 複合積層セラミック電子部品 Active JP5435176B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013515015A JP5435176B2 (ja) 2011-05-19 2012-02-13 複合積層セラミック電子部品

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011112127 2011-05-19
JP2011112127 2011-05-19
JP2013515015A JP5435176B2 (ja) 2011-05-19 2012-02-13 複合積層セラミック電子部品
PCT/JP2012/053260 WO2012157300A1 (ja) 2011-05-19 2012-02-13 複合積層セラミック電子部品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5435176B2 true JP5435176B2 (ja) 2014-03-05
JPWO2012157300A1 JPWO2012157300A1 (ja) 2014-07-31

Family

ID=47176642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013515015A Active JP5435176B2 (ja) 2011-05-19 2012-02-13 複合積層セラミック電子部品

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9067380B2 (ja)
JP (1) JP5435176B2 (ja)
CN (1) CN103548102B (ja)
WO (1) WO2012157300A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103547544B (zh) 2011-05-19 2015-02-18 株式会社村田制作所 玻璃陶瓷组合物
WO2013121928A1 (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 株式会社村田製作所 複合積層セラミック電子部品
WO2013121929A1 (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 株式会社村田製作所 複合積層セラミック電子部品
JP5725268B1 (ja) 2013-09-05 2015-05-27 株式会社村田製作所 コンデンサ内蔵電子部品
US10236123B2 (en) * 2015-07-19 2019-03-19 Vq Research, Inc. Methods and systems to minimize delamination of multilayer ceramic capacitors
CN108290794B (zh) * 2016-01-13 2023-01-20 株式会社村田制作所 玻璃陶瓷烧结体、玻璃陶瓷组合物、层叠陶瓷电容器及层叠陶瓷电容器的制造方法
US10669207B2 (en) * 2017-09-26 2020-06-02 Tdk Corporation Dielectric ceramic composition and electronic component
JP6766848B2 (ja) * 2017-09-26 2020-10-14 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および電子部品
JP7122118B2 (ja) * 2018-01-24 2022-08-19 太陽誘電株式会社 セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP7037945B2 (ja) * 2018-01-26 2022-03-17 太陽誘電株式会社 セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP7021552B2 (ja) * 2018-02-09 2022-02-17 Tdk株式会社 誘電体フィルタ
WO2021187113A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 ローム株式会社 積層型コンデンサ
CN115784718B (zh) * 2022-11-29 2024-03-26 西安创联电气科技(集团)有限责任公司 一种微波介质陶瓷瓷粉及其制备方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000143341A (ja) * 1998-09-11 2000-05-23 Murata Mfg Co Ltd 誘電体セラミック組成物及び積層セラミック部品
GB2365007B (en) * 2000-07-21 2002-06-26 Murata Manufacturing Co Insulative ceramic compact
JP3680715B2 (ja) 2000-07-21 2005-08-10 株式会社村田製作所 絶縁体磁器組成物
JP4535592B2 (ja) * 2000-09-28 2010-09-01 京セラ株式会社 積層体
GB2371775B (en) * 2000-12-19 2002-12-31 Murata Manufacturing Co Composite multilayer ceramic electronic parts and method of manfacturing the same
JP3903781B2 (ja) * 2000-12-19 2007-04-11 株式会社村田製作所 複合積層セラミック電子部品及びその製造方法
KR100444222B1 (ko) * 2001-11-13 2004-08-16 삼성전기주식회사 유전체 세라믹 조성물
JP4283694B2 (ja) * 2004-01-30 2009-06-24 シーケーディ株式会社 流量調整システム
US7368408B2 (en) * 2004-03-01 2008-05-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Glass-ceramic composition, glass-ceramic sintered body, and monolithic ceramic electronic component
CN1826299B (zh) * 2004-03-01 2010-06-16 株式会社村田制作所 绝缘体陶瓷组合物、绝缘性陶瓷烧结体及层叠型陶瓷电子部件
JP4412266B2 (ja) * 2004-09-30 2010-02-10 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物及びその製造方法
JP2006173422A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Murata Mfg Co Ltd 積層型電子部品およびその製造方法
JP2006261351A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 積層セラミック部品及びその製造方法
US7517823B2 (en) * 2005-09-29 2009-04-14 Tdk Corporation Dielectric porcelain composition and method for production thereof
US8394167B2 (en) * 2006-06-30 2013-03-12 Corning Incorporated Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same
WO2008018407A1 (fr) * 2006-08-09 2008-02-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Composition de vitrocéramique, vitrocéramique frittée, et composants électroniques céramiques stratifiés
EP2065346A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-03 Corning Incorporated High thermal conductivity cordierite glass-ceramic materials
CN102365249B (zh) * 2009-03-26 2014-06-04 日立金属株式会社 介电陶瓷组合物、多层介电基板、电子部件和介电陶瓷组合物的制备方法
JP5332807B2 (ja) * 2009-03-30 2013-11-06 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物
JP2010235325A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Tdk Corp 誘電体磁器組成物
JP5883217B2 (ja) * 2009-11-06 2016-03-09 Tdk株式会社 六方晶系チタン酸バリウム粉末、その製造方法、誘電体磁器組成物および電子部品
JP5152308B2 (ja) * 2010-03-09 2013-02-27 Tdk株式会社 セラミック電子部品
JP5120406B2 (ja) * 2010-03-31 2013-01-16 Tdk株式会社 セラミック電子部品及びセラミック電子部品の製造方法
JP2012051750A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Tdk Corp 誘電体磁器組成物の製造方法および積層型セラミック電子部品
JP5527116B2 (ja) * 2010-08-31 2014-06-18 Tdk株式会社 誘電体磁器組成物および積層型セラミック電子部品
CN103547544B (zh) * 2011-05-19 2015-02-18 株式会社村田制作所 玻璃陶瓷组合物

Also Published As

Publication number Publication date
CN103548102A (zh) 2014-01-29
US9067380B2 (en) 2015-06-30
WO2012157300A1 (ja) 2012-11-22
CN103548102B (zh) 2016-06-22
JPWO2012157300A1 (ja) 2014-07-31
US20140057087A1 (en) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5821975B2 (ja) 複合積層セラミック電子部品
JP5435176B2 (ja) 複合積層セラミック電子部品
JP5761341B2 (ja) ガラスセラミック組成物
JP5888524B2 (ja) 複合積層セラミック電子部品
US8199455B2 (en) Glass ceramic composition, glass ceramic sintered body, and multilayer ceramic electronic device
US8263230B2 (en) Ceramic composition, ceramic green sheet, and ceramic electronic component
US10906839B2 (en) Low temperature cofired ceramic material, ceramic sintered body, and ceramic electronic component
JP5040918B2 (ja) ガラスセラミック組成物、ガラスセラミック焼結体および積層セラミック電子部品
JP5003683B2 (ja) ガラスセラミック組成物、ガラスセラミック焼結体および積層セラミック電子部品
US8592041B2 (en) Glass ceramic composition and glass ceramic substrate
JP2009152489A (ja) セラミック多層部品
JP3934841B2 (ja) 多層基板

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5435176

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150