JP5591055B2 - Glass ceramic board and glass ceramic wiring board with built-in coil - Google Patents

Glass ceramic board and glass ceramic wiring board with built-in coil Download PDF

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本発明は、フェライト層と絶縁層とが積層されてなるガラスセラミック基板およびフェライト層にコイルが内蔵され、絶縁層に配線導体が形成されたコイル内蔵ガラスセラミック配線基板に関するものである。   The present invention relates to a glass ceramic substrate in which a ferrite layer and an insulating layer are laminated, and a glass ceramic wiring substrate with a built-in coil in which a coil is built in a ferrite layer and a wiring conductor is formed in the insulating layer.

従来から、携帯電話機をはじめとする移動体通信機器等の電子機器には多数の電子装置が組み込まれており、電子機器の小型化が急激に進んでいるのに伴って、各種電子装置も小型化や薄型化が要求されている。たとえば、LCフィルタは、従来は比較的大型のチップコイルやチップコンデンサを基板に搭載することにより形成されていたが、近年では、セラミック基板の内部に高透磁率を有するフェライト層を形成し、このフェライト層にコイル導体を埋設することにより形成することが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。   Conventionally, a large number of electronic devices have been incorporated in electronic devices such as mobile communication devices such as mobile phones, and various electronic devices have become smaller as electronic devices have become increasingly smaller. There is a demand for reduction in thickness and thickness. For example, an LC filter has conventionally been formed by mounting a relatively large chip coil or chip capacitor on a substrate, but recently, a ferrite layer having a high magnetic permeability is formed inside a ceramic substrate. It has been proposed to embed a coil conductor in a ferrite layer (see, for example, Patent Document 1).

このようなセラミック基板は、例えば、配線層が形成された一対の絶縁層と、その一対の絶縁層に挟まれて積層されるとともに内部に平面コイル導体が埋設されたフェライト層とによって構成されている。配線層や平面コイル導体には、抵抗による電気的なロスを抑えるために低抵抗のCuやAgなどの低抵抗金属を用いる必要があり、このような低抵抗金属は比較的低融点であることから、低温焼成が可能である絶縁層およびフェライト層として、それぞれガラスセラミックスおよびFeFeを主相とするフェライトを用いて、これらを同時焼成することによってガラスセラミック基板が製造される。また、このようなガラスセラミック基板のガラスセラミック層とフェライト層との接合強度を上げるために、ガラスセラミック層とフェライト層との間には、ガラスセラミック層およびフェライト層の成分を有する中間層が形成されたものも知られている。 Such a ceramic substrate is composed of, for example, a pair of insulating layers on which wiring layers are formed, and a ferrite layer sandwiched between the pair of insulating layers and embedded with a planar coil conductor. Yes. In order to suppress electrical loss due to resistance, it is necessary to use a low resistance metal such as low resistance Cu or Ag for the wiring layer or planar coil conductor, and such a low resistance metal has a relatively low melting point. Thus, a glass ceramic substrate is manufactured by simultaneously firing glass ceramics and ferrite having FeFe 2 O 4 as a main phase, respectively, as an insulating layer and a ferrite layer that can be fired at a low temperature. In addition, in order to increase the bonding strength between the glass ceramic layer and the ferrite layer of such a glass ceramic substrate, an intermediate layer having the components of the glass ceramic layer and the ferrite layer is formed between the glass ceramic layer and the ferrite layer. What has been known is also known.

特開平6−20839号公報JP-A-6-20839

しかしながら、ガラスセラミック基板の機械的特性や電気的特性を満足させるために、絶縁層のガラスセラミックスのガラスとして結晶化ガラスを用いる場合が多いが、このような場合に、その製造過程において絶縁層とフェライト層との界面にボイドや隙間が発生し、結果としてこの界面での接合強度の低を招いてしまうという問題点があった。
However, in order to satisfy the mechanical characteristics and electrical characteristics of the glass ceramic substrate, crystallized glass is often used as the glass ceramic glass of the insulating layer. voids or gaps occur at the interface between the ferrite layer, there problem that led to lower under the bonding strength at the interface as a result.

また、ガラスセラミック層とフェライト層との間に中間層が形成されていても、ガラスセラミック層に含まれる結晶とフェライト層に含まれるフェライト結晶との結晶構造が異なれば、結晶同士が結合しにくい。従って、ガラスセラミック基板が焼結する際の、収縮時にガラスセラミック層とフェライト層とが界面から剥がれて、ガラスセラミック層とフェライト層との層間に隙間やボイドが発生することがあった。このような隙間やボイド同士がつながった部分があると、隙間やボイドを伝わって水分が基板内部へと進入し、イオンマイグレーションによる絶縁劣化を生じてしまうという課題があった。   In addition, even if an intermediate layer is formed between the glass ceramic layer and the ferrite layer, if the crystal structure of the crystal contained in the glass ceramic layer and the ferrite crystal contained in the ferrite layer are different, the crystals are difficult to bond. . Therefore, when the glass ceramic substrate is sintered, the glass ceramic layer and the ferrite layer are peeled off from the interface during shrinkage, and gaps and voids may be generated between the glass ceramic layer and the ferrite layer. If there is a portion where such gaps or voids are connected, moisture is transferred to the inside of the substrate through the gaps or voids, resulting in insulation degradation due to ion migration.

よって、絶縁層とフェライト層との間の接合強度をより向上させたガラスセラミック基板が求められている。   Therefore, there is a demand for a glass ceramic substrate that further improves the bonding strength between the insulating layer and the ferrite layer.

本発明のガラスセラミック基板は、フェライト結晶を有するフェライト層と、フェライト結晶と同じ結晶構造の第1結晶を含むガラスセラミックスを有する絶縁層と、前記絶縁層と前記フェライト層との間に配置された前記第1結晶を含むガラスセラミックスおよび前記フェライト結晶を有する中間層とが積層されたガラスセラミック基板において、前記
中間層の複数の前記フェライト結晶の一部が、前記絶縁層側へ突出しており、該絶縁層側へ突出した前記フェライト結晶の一部と前記絶縁層に含まれている前記第1結晶とが結合していることを特徴とするものである。
The glass ceramic substrate of the present invention is disposed between a ferrite layer having a ferrite crystal, an insulating layer having a glass ceramic containing a first crystal having the same crystal structure as the ferrite crystal, and the insulating layer and the ferrite layer. In the glass ceramic substrate in which the glass ceramic containing the first crystal and the intermediate layer having the ferrite crystal are laminated, some of the plurality of ferrite crystals in the intermediate layer protrude toward the insulating layer , A part of the ferrite crystal protruding to the insulating layer side is bonded to the first crystal contained in the insulating layer .

また、本発明のコイル内蔵ガラスセラミック基板は、上記構成のガラスセラミック基板に、配線導体が配置されているとともに、数の前記フェライト層の層間に前記配線導体に電気的に接続されたコイル導体が配置されていることを特徴とするものである。
The coil built glass ceramic substrate of the present invention, a glass ceramic substrate having the above structure, together with the wiring conductors are arranged, the coil conductors the wiring conductor electrically connected between the layers of the ferrite layer of the multiple Is arranged.

本発明のガラスセラミック基板によれば、フェライト結晶を有するフェライト層と、フェライト結晶と同じ結晶構造の第1結晶を含むガラスセラミックスを有する絶縁層と、絶縁層とフェライト層との間に配置された第1結晶を含むガラスセラミックスおよびフェライト結晶を有する中間層とが積層されたガラスセラミック基板において、中間層の複数のフェライト結晶の一部が、絶縁層側へ突出しており、絶縁層側へ突出したフェライト結晶の一部と絶縁層に含まれている第1結晶とが結合していることから、ェライト層の絶縁層への結合強度が高くなって、絶縁層と中間層との界面での接合強度の高いガラスセラミック基板とすることができる。
According to the glass ceramic substrate of the present invention, the ferrite layer having the ferrite crystal, the insulating layer having the glass ceramic containing the first crystal having the same crystal structure as the ferrite crystal, and the insulating layer and the ferrite layer are disposed. In a glass ceramic substrate in which a glass ceramic including a first crystal and an intermediate layer having a ferrite crystal are laminated, some of the ferrite crystals of the intermediate layer protrude toward the insulating layer and protrude toward the insulating layer since the first and crystal contained in the part with the insulating layer of the ferrite crystal is bonded, the bond strength to the insulating layer of the ferrites layer becomes high, at the interface between the insulating layer and the intermediate layer A glass ceramic substrate having high bonding strength can be obtained.

本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板によれば、上記構成の本発明のガラスセラミック基板と、絶縁層に形成された配線導体と、フェライト層に内蔵されたコイル導体とを具備することから、絶縁層と中間層との接合強度が高いので、基板強度が高く、信頼性の高いコイル内蔵ガラスセラミック配線基板となる。   According to the glass-ceramic wiring board with a built-in coil of the present invention, since the glass-ceramic board of the present invention having the above configuration, a wiring conductor formed in an insulating layer, and a coil conductor built in a ferrite layer are provided, Since the bonding strength between the layer and the intermediate layer is high, the substrate strength is high and the glass-ceramic wiring board with a built-in coil is highly reliable.

本発明のガラスセラミック基板の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the glass ceramic substrate of this invention. 図1のA部における要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view in the A section of FIG. 本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil of this invention.

本発明のガラスセラミック基板およびコイル内蔵ガラスセラミック配線基板について、添付図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。図1〜図3において、1は絶縁層、1aは第1結晶、2はフェライト層、2aはフェライト結晶、3は絶縁層1とフェライト層2との間に形成された中間層、4は配線導体、5はコイル導体である。   The glass ceramic substrate and the glass ceramic wiring substrate with a built-in coil according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3, 1 is an insulating layer, 1a is a first crystal, 2 is a ferrite layer, 2a is a ferrite crystal, 3 is an intermediate layer formed between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2, and 4 is a wiring. Conductors 5 are coil conductors.

本発明のガラスセラミック基板は、図1および図2に示す例のように、フェライト結晶2aを有するフェライト層2と、フェライト結晶2aと同じ結晶構造の第1結晶1aを含むガラスセラミックスを有する絶縁層1と、絶縁層1とフェライト層2との間に配置された第1結晶1aを含むガラスセラミックスおよびフェライト結晶2aを有する中間層3とが積層されたガラスセラミック基板において、中間層3の複数のフェライト結晶2aの一部が、絶縁層1側へ突出していることから、絶縁層1側へ突出したフェライト結晶2aの一部と絶縁層1に含まれている第1結晶1aとが結合し、結合したフェライト結晶2aおよび第1結晶1aの周囲に非晶質のガラス成分があるので、結晶同士が結合し、絶縁層1と中間層3との界面での接合強度の高いガラスセラミック基板とすることができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the glass ceramic substrate of the present invention includes a ferrite layer 2 having a ferrite crystal 2a and an insulating layer having glass ceramics including a first crystal 1a having the same crystal structure as the ferrite crystal 2a. 1 and a glass ceramic substrate in which a glass ceramic including a first crystal 1 a disposed between an insulating layer 1 and a ferrite layer 2 and an intermediate layer 3 having a ferrite crystal 2 a are laminated, Since a part of the ferrite crystal 2a protrudes to the insulating layer 1 side, a part of the ferrite crystal 2a protruding to the insulating layer 1 side and the first crystal 1a included in the insulating layer 1 are combined, Since there is an amorphous glass component around the bonded ferrite crystal 2a and the first crystal 1a, the crystals are bonded to each other and the bonding strength at the interface between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 is increased. It can be a high glass ceramic substrate having.

フェライト層2は、スピネル構造の固溶体である強磁性フェライトであり、X−Fe
(XはCu,Ni,Zn)として示されるNi−Zn系フェライト,Y−Fe(YはMn,Zn)として示されるMn−Zn系フェライト,Z−Fe(ZはMg,Zn)として示されるMg−Zn系フェライト,U−Fe(UはNi,Co)として示されるNi−Co系フェライト等が挙げられる。これらの中でFeFeはスピネル構造の主成分である。また、上記スピネル構造を有する強磁性フェライトの中でもNi−Zn系フェライトは、高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるため、100kHz以上の高い周波数で使用する用途において使用することが好ましい。
The ferrite layer 2 is a ferromagnetic ferrite that is a solid solution having a spinel structure, and is X-Fe 2.
Ni—Zn-based ferrite represented as O 4 (X is Cu, Ni, Zn), Mn—Zn-based ferrite represented as Y—Fe 2 O 4 (Y is Mn, Zn), Z—Fe 2 O 4 (Z Mg—Zn-based ferrite represented as Mg, Zn), Ni—Co-based ferrite represented as U—Fe 2 O 4 (U is Ni, Co), and the like. Among these, FeFe 2 O 4 is a main component of the spinel structure. Among the ferromagnetic ferrites having the above spinel structure, Ni—Zn ferrite can obtain a sufficiently high magnetic permeability in a high frequency band, and thus is preferably used in applications using a high frequency of 100 kHz or more.

Ni−Zn系フェライトの場合であれば、その組成比は焼結体としてFeFeを63〜73質量%,CuOを5〜10質量%,NiOを5〜12質量%,ZnOを10〜23質量%とすると、絶縁層1のガラスセラミックスを焼成する800℃〜1000℃以下の温度で焼結密度5.0g/cm以上の高密度焼成が可能であり、かつ高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるので好ましい。FeFeはフェライトの主成分であり、その割合が63質量%以上であると十分な透磁率が得られる。また、FeFeが73質量%以下であると、焼結密度を低下させることなく機械的強度を保持することができる。CuOは焼結温度の低温化のために重要な要素であり、CuOが低温で液相を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに800〜1000℃の低温で焼成することが
できる。CuOは、その割合が5質量%以上であると、配線層や平面コイル導体と同時に800〜1000℃で焼成を行なった場合に焼結密度を高くすることができることから、機械的
強度を保持することができ、10質量%以下であると、磁気特性の低いCuFeの割合を低く抑えることができるために磁気特性を維持しやすい。NiOはフェライト層2の高周波域における透磁率を確保するために含有させる。NiFeは高周波域まで共振による透磁率の減衰を起こさず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低いという特性をもつため、5質量%以上であると100MHz以
上の高周波域での透磁率を低下させることなく保持することができ、12質量%以下であると初期透磁率を高く維持できる。ZnOはフェライト層2の透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト組成のうち10質量%以上であると透磁率を高く保持することができ、23質量%以下であれば、磁気特性を良好に維持できる。
In the case of Ni—Zn ferrite, the composition ratio is 63 to 73 mass% of FeFe 2 O 4 as a sintered body, 5 to 10 mass% of CuO, 5 to 12 mass% of NiO, and 10 to 10 of ZnO. When the content is 23% by mass, high-density firing with a sintered density of 5.0 g / cm 3 or more is possible at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. or less at which the glass ceramic of the insulating layer 1 is fired, and sufficiently high permeability in the high-frequency band This is preferable because magnetic susceptibility can be obtained. FeFe 2 O 4 is a main component of ferrite, and a sufficient magnetic permeability can be obtained when the ratio is 63% by mass or more. Further, when FeFe 2 O 4 is 73 mass% or less, it is possible to retain the mechanical strength without lowering the sintering density. CuO is an important factor for lowering the sintering temperature, and CuO promotes sintering by forming a liquid phase at a low temperature, and the low temperature of 800 to 1000 ° C. without damaging the magnetic properties. Can be fired. When the proportion of CuO is 5% by mass or more, the sintering density can be increased when firing at 800 to 1000 ° C. simultaneously with the wiring layer and the planar coil conductor, so that the mechanical strength is maintained. When the content is 10% by mass or less, the ratio of CuFe 2 O 4 having a low magnetic property can be kept low, so that the magnetic property is easily maintained. NiO is contained in order to ensure the magnetic permeability of the ferrite layer 2 in the high frequency range. NiFe 2 O 4 does not cause the attenuation of the magnetic permeability due to resonance up to the high frequency range, and can maintain the magnetic permeability in the high frequency range at a relatively high value. % Or higher, the magnetic permeability in a high frequency range of 100 MHz or higher can be maintained without being lowered, and the initial magnetic permeability can be kept high if it is 12% by mass or lower. ZnO is an important element for improving the magnetic permeability of the ferrite layer 2. If the ferrite composition is 10% by mass or more, the magnetic permeability can be kept high. It can be maintained well.

フェライト層2は、フェライト層2用のフェライトグリーンシートを焼成することで作製される。フェライトグリーンシートに用いられる強磁性フェライト粉末は、例えば、FeFeとCuO,ZnOまたはNiOとを予め仮焼することにより作製されたフェライト粉末であり、平均粒径が0.1μm〜0.9μmの範囲で均一であり、粒形状は球形状に近いものが望ましい。これは、平均粒径が0.1μm以上であると、フェライトグリーンシ
ートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が容易となり、平均粒径が0.9μm以下
であるとフェライトグリーンシートの焼結温度を低く抑えることができるからである。また、粒径が均一で球状に近いことにより均一な焼結状態を得ることができる。フェライト粉末の粒径が均一であると、局所的に結晶粒の成長が低下するといったこともなく、焼結後に得られるフェライト層2の透磁率が安定しやすい。
The ferrite layer 2 is produced by firing a ferrite green sheet for the ferrite layer 2. The ferromagnetic ferrite powder used for the ferrite green sheet is a ferrite powder prepared by pre-calcining FeFe 2 O 4 and CuO, ZnO or NiO, for example, and has an average particle size of 0.1 μm to 0.9 μm. It is uniform in the range, and the grain shape is preferably close to a spherical shape. This is because when the average particle size is 0.1 μm or more, uniform dispersion of the ferrite powder is facilitated in the production of the ferrite green sheet, and when the average particle size is 0.9 μm or less, the sintering temperature of the ferrite green sheet is kept low. Because it can. Moreover, a uniform sintered state can be obtained because the particle diameter is uniform and nearly spherical. If the particle size of the ferrite powder is uniform, the growth of crystal grains does not decrease locally, and the permeability of the ferrite layer 2 obtained after sintering tends to be stable.

絶縁層1は、ガラス相および第1結晶1aを含むガラスを有するガラスセラミックスか
らなるものである。ガラス相としては、SiO系,SiO−B系,SiO−Al系,SiO−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す),SiO−B系−MO系,SiO−MO−MO系(但し、MおよびMは同一または異なってCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す),SiO−B−MO−MO系,SiO−M O系(但し、MはLi、NaまたはKを示す),SiO−B−M O系等のガラスが挙げられる。また、上記以外にCo,Cd,Inやその酸化物が含まれていてもよい。
The insulating layer 1 is made of glass ceramics having a glass containing a glass phase and a first crystal 1a. As the glass phase, SiO 2 system, SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —Al 2 O 3 system, SiO 2 —MO system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —B 2 O 3 system—MO system, SiO 2 —M 1 O—M 2 O system (provided that M 1 and M 2 are the same or different and represent Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2- B 2 O 3 -M 1 O-M 2 O system, SiO 2 -M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K), SiO 2 -B 2 O 3 -M 3 2 O-type glass etc. are mentioned. In addition to the above, Co, Cd, In and oxides thereof may be included.

第1結晶1aは、ガラス粉末とフィラー粉末とを含む絶縁層1用のグリーンシートを焼
成することによって、絶縁層1用のグリーンシート中のガラスが結晶化してできた結晶、またはガラス成分とフィラー成分とから生成された結晶、あるいは絶縁層1用のグリーンシート中に含まれている結晶である。結晶化してスピネル構造となるガラスとしては、例えばSiO−Al−MgOガラス(但し、Alに対するMgOのモル比が0.8〜1.2),SiO−MgOガラス(但し、SiOに対するMgOのモル比が1.8〜2.2),SiO−Al−ZnOガラス(但し、Alに対するZnOのモル比が0.8〜1.2),SiO−CoO−MnOガラス(但し、MnOに対するCoOのモル比が1.8〜2.2),SiO−CdO−InOガラス(但し、InOに対するCdOのモル比が1.8〜2.2)等がある。また、ガラス成分としてMgOを含み、フィラー成分としてSiOを含む場合であれば、これらによって第1結晶1aとしてMgSiO
生成されることがある。あるいは、ガラス成分としてZnOを含み、フィラー成分としてAlを含む場合であれば、これらによって第1結晶1aとしてZnAlが生
成されることがある。あるいは、ガラス成分としてAlを含み、フィラー成分としてFeを含む場合であればFeAlが生成されることがある。第1結晶1a
がグリーンシートにフィラーとして含まれる場合は、例えば、フォルステライト(MgSiO)やガーナイト(ZnAl)が挙げられる。また、第1結晶1aは、フェ
ライト結晶2aと同じ結晶構造であれば特に限定されるものではない。
The first crystal 1a is a crystal formed by crystallization of the glass in the green sheet for the insulating layer 1 by baking a green sheet for the insulating layer 1 containing glass powder and filler powder, or a glass component and filler. A crystal generated from the component or a crystal contained in the green sheet for the insulating layer 1. Examples of the glass that crystallizes into a spinel structure include SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO glass (provided that the molar ratio of MgO to Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2), SiO 2 —MgO glass (provided that SiO 2 MgO to molar ratio of 1.8 to 2.2), SiO 2 —Al 2 O 3 —ZnO glass (provided that the molar ratio of ZnO to Al 2 O 3 is 0.8 to 1.2), SiO 2 —CoO—MnO 2 glass (provided that The molar ratio of CoO to MnO 2 is 1.8 to 2.2), and the SiO 2 —CdO—InO 2 glass (however, the molar ratio of CdO to InO 2 is 1.8 to 2.2). If MgO is included as the glass component and SiO 2 is included as the filler component, Mg 2 SiO 4 may be generated as the first crystal 1a. Alternatively, if ZnO is included as the glass component and Al 2 O 3 is included as the filler component, ZnAl 2 O 4 may be generated as the first crystal 1a. Or, if Al 2 O 3 is included as a glass component and Fe 2 O 3 is included as a filler component, FeAl 2 O 4 may be generated. 1st crystal 1a
Is contained as a filler in the green sheet, for example, forsterite (Mg 2 SiO 4 ) or garnite (ZnAl 2 O 4 ) may be used. The first crystal 1a is not particularly limited as long as it has the same crystal structure as the ferrite crystal 2a.

なお、第1結晶1aは、それぞれフェライト結晶2aと同じ結晶構造を有しており、第
1結晶1aとフェライト結晶2aとの格子定数の差は、フェライト結晶2aの格子定数の10%以内であることが好ましい。
Each of the first crystals 1a has the same crystal structure as that of the ferrite crystal 2a, and the difference in lattice constant between the first crystal 1a and the ferrite crystal 2a is within 10% of the lattice constant of the ferrite crystal 2a. It is preferable.

中間層3は、絶縁層1に含まれるガラスセラミックス材料およびフェライト層2に含まれるフェライト材料ならびに、絶縁層1に含まれる上記のフィラーからなる。このような中間層3は、フィラーを含むガラスセラミックス材料とフェライト層2のフェライト材料を混合したセラミックペーストを絶縁層1とフェライト層2との間に配置して焼成することによって作製される。   The intermediate layer 3 is made of the glass ceramic material contained in the insulating layer 1, the ferrite material contained in the ferrite layer 2, and the filler contained in the insulating layer 1. Such an intermediate layer 3 is produced by disposing a ceramic paste, which is a mixture of a glass ceramic material containing a filler, and a ferrite material of the ferrite layer 2 between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2 and firing.

このようなセラミックペーストを用いて中間層3を形成することによって、焼結の際に中間層3用のセラミックペースト中のガラスが軟化して、フェライト結晶2a同士またはフェライト結晶2aと第1結晶1aとの隙間をガラスが充填して、ガラスセラミックスか
らなる絶縁層1と中間層3との界面がより隙間無く充填される。そして、図に示す例のように、中間層3用のセラミックペースト中のフェライト結晶2aの一部が結晶化する際に絶縁層1へ突出する。なお、このようなフェライト結晶2aが絶縁層1へ突出する長さは2〜3μmである。また、絶縁層1の結晶化ガラスが結晶化する際に第1結晶1aであ
るZnFe,FeAlおよびZnAl等が結晶化し、図に示す例のように、このような第1結晶1aと絶縁層1へ突出したフェライト結晶2aの一部とが結
合する。このようにして、絶縁層1とフェライト層2との間に中間層3が形成されたガラスセラミック基板を得る。また、フェライト材料とガラスセラミックス材料との粒径を同程度として、それぞれの粒径を小さくすると、フェライト結晶2aと第1の結晶との結合はより強くなる。
By forming the intermediate layer 3 using such a ceramic paste, the glass in the ceramic paste for the intermediate layer 3 is softened during sintering, and the ferrite crystals 2a or the ferrite crystals 2a and the first crystal 1a are softened. Is filled with glass, and the interface between the insulating layer 1 made of glass ceramics and the intermediate layer 3 is filled with no gap. Then, as in the example shown in FIG. 2 , a part of the ferrite crystal 2 a in the ceramic paste for the intermediate layer 3 protrudes into the insulating layer 1 when it crystallizes. The length of the ferrite crystal 2a protruding to the insulating layer 1 is 2 to 3 μm. Also, the 1 ZnFe 2 O 4 which is a crystalline 1a, FeAl 2 O 4 and ZnAl 2 O 4 or the like is crystallized when crystallized glass crystallization of the insulating layer 1, as in the example shown in FIG. 2, the Such a first crystal 1a and a part of the ferrite crystal 2a protruding to the insulating layer 1 are combined. In this way, a glass ceramic substrate in which the intermediate layer 3 is formed between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2 is obtained. Further, when the ferrite material and the glass ceramic material have the same particle size and the respective particle sizes are reduced, the bond between the ferrite crystal 2a and the first crystal becomes stronger.

また、フェライト層2はフェライト材料の粉体の粒子同士が接している部分から焼結が進むため、フェライト材料が85重量部〜95重量部と多く含まれていると、フェライト材料同士が接する部分が多くなる。このようにフェライト材料同士が接する部分が多くなると、フェライト結晶2aが成長しやすくなって、フェライト結晶2aの一部が絶縁層1に突出しやすくなって、フェライト結晶2aの一部が絶縁層1に突出した部分が多くなり、中間層3のフェライト結晶2aと絶縁層1の第1結晶1aとが結合する部分が多くなる。し
たがって、絶縁層1と中間層3との接合が強くなり絶縁層1と中間層3との間のデラミネーションを抑制して、絶縁劣化しにくいガラスセラミック基板を得ることができる。
In addition, since the ferrite layer 2 is sintered from the portion where the powder particles of the ferrite material are in contact with each other, if the ferrite material is contained in a large amount of 85 parts by weight to 95 parts by weight, the portion where the ferrite materials are in contact with each other Will increase. When the portions where the ferrite materials are in contact with each other increase in this way, the ferrite crystal 2a is likely to grow, and a part of the ferrite crystal 2a is likely to protrude into the insulating layer 1, and a part of the ferrite crystal 2a is formed on the insulating layer 1. The protruding portion increases, and the portion where the ferrite crystal 2a of the intermediate layer 3 and the first crystal 1a of the insulating layer 1 are combined increases. Accordingly, the bonding between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 is strengthened, and delamination between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 is suppressed, so that a glass ceramic substrate that is hardly deteriorated in insulation can be obtained.

中間層3には、さらに第2結晶が含まれていることが好ましい。第2結晶は、例えば、ZnFe,FeFe,FeAl,ZnAl,CoMnOまたはCdInを含み、中間層3とフェライト層2との境界面の全体にわたって存在している。例えば、絶縁層1がSiO−B−Al−ZnO−MgO系ガラスを含むグリーンシートを焼結してなるものであり、フェライト層2がX−Fe(XはCu,Ni,Zn)として示されるNi−Zn系フェライトからなる場合であれば、第2結晶としては、ZnFe,FeAlおよびZnAlが生成される。ガラスセラミックスのグリーンシートを焼成することにより、ガラスセラミックス中のガラス成分が焼成温度領域において軟化して流動し、絶縁層1と中間層3との界面にZnFe,FeAlおよびZnAlを析出しながら焼結する。そのため、ZnFe,FeAlおよびZnAlと絶縁層1との結合は強固なものとなる。 It is preferable that the intermediate layer 3 further includes a second crystal. The second crystal includes, for example, ZnFe 2 O 4 , FeFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , Co 2 MnO 4, or CdIn 2 O 4 , and the interface between the intermediate layer 3 and the ferrite layer 2 Exist throughout. For example, the insulating layer 1 is formed by sintering a green sheet containing SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —ZnO—MgO-based glass, and the ferrite layer 2 is made of X—Fe 2 O 4 (X In the case of Ni—Zn-based ferrite expressed as Cu, Ni, Zn), ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4 and ZnAl 2 O 4 are generated as the second crystal. By firing the glass ceramic green sheet, the glass component in the glass ceramic softens and flows in the firing temperature region, and ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4 and ZnAl are formed at the interface between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3. Sintering while depositing 2 O 4 . Therefore, the bond between ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4 and ZnAl 2 O 4 and the insulating layer 1 becomes strong.

また、第1結晶1a、第2結晶およびフェライト結晶2aは、同じ結晶構造であ、第2
結晶の格子定数とフェライト結晶2aの格子定数との差、および第2結晶の格子定数と第1結晶1aの格子定数との差は、第2結晶の格子定数の10%以内であることが好ましい。
このように、第2結晶が第1結晶1aと同一の結晶構造を有し、かつ第2結晶の格子定数
と第1結晶1aの格子定数との差が第2結晶の格子定数の10%以内であると、絶縁層1と
中間層3とを原子レベルで接合させることができるため、絶縁層1と中間層3との接合強度を高くすることができる。また、絶縁層1と中間層3との間における格子欠陥の発生を抑制することができることから、第2結晶と第1結晶1aとの界面において、ボイドおよ
び隙間の発生を低減することができる。また、同様に、第2結晶がフェライト結晶2aと同一の結晶構造を有し、かつ第2結晶の格子定数とフェライト結晶2aの格子定数との差が第2結晶の格子定数の10%以内であると、フェライト層2と中間層3とを原子レベルで接合させることができるため、フェライト層2と中間層3との接合強度を高くすることができる。また、フェライト層2と中間層3との間における格子欠陥の発生を抑制することができることから、第2結晶とフェライト結晶2aとの界面においてボイドおよび隙間の発生を低減することができる。
The first crystal 1a, the second crystal, and the ferrite crystal 2a have the same crystal structure, and the second crystal
The difference between the lattice constant of the crystal and the lattice constant of the ferrite crystal 2a, and the difference between the lattice constant of the second crystal and the lattice constant of the first crystal 1a are preferably within 10% of the lattice constant of the second crystal. .
Thus, the second crystal has the same crystal structure as the first crystal 1a, and the difference between the lattice constant of the second crystal and the lattice constant of the first crystal 1a is within 10% of the lattice constant of the second crystal. Since the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 can be bonded at the atomic level, the bonding strength between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 can be increased. Moreover, since generation | occurrence | production of the lattice defect between the insulating layer 1 and the intermediate | middle layer 3 can be suppressed, generation | occurrence | production of a void and a clearance gap can be reduced in the interface of a 2nd crystal | crystallization and the 1st crystal | crystallization 1a. Similarly, the second crystal has the same crystal structure as the ferrite crystal 2a, and the difference between the lattice constant of the second crystal and the ferrite crystal 2a is within 10% of the lattice constant of the second crystal. If it exists, since the ferrite layer 2 and the intermediate | middle layer 3 can be joined at an atomic level, the joining strength of the ferrite layer 2 and the intermediate | middle layer 3 can be made high. Moreover, since generation | occurrence | production of the lattice defect between the ferrite layer 2 and the intermediate | middle layer 3 can be suppressed, generation | occurrence | production of a void and a clearance gap can be reduced in the interface of a 2nd crystal | crystallization and the ferrite crystal 2a.

第2結晶が第1結晶1aに含まれる元素の一部とフェライト結晶2aに含まれる元素の
一部とを有するとき、例えば、フェライト結晶2aがFeFeで、第1結晶1aが
ZnAlであって、第2結晶がZnFeであるときには、異元素間における結合と比較して、同元素間における結合の方が結合強度が高くなるので、中間層3中の第2結晶と絶縁層1中の第1結晶1aおよびフェライト層2中のフェライト結晶2aとの結
合強度が高くなり、絶縁層1と中間層3との接合強度および中間層3とフェライト層2との接合強度がそれぞれより高いものとなる。
When the second crystal has a part of the element contained in the first crystal 1a and a part of the element contained in the ferrite crystal 2a, for example, the ferrite crystal 2a is FeFe 2 O 4 and the first crystal 1a is ZnAl 2. When it is O 4 and the second crystal is ZnFe 2 O 4 , the bond strength between the same elements is higher than the bond between the different elements, so that the second strength in the intermediate layer 3 is higher. The bond strength between the crystal and the first crystal 1a in the insulating layer 1 and the ferrite crystal 2a in the ferrite layer 2 is increased, and the bonding strength between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 and the bonding between the intermediate layer 3 and the ferrite layer 2 are increased. The strength becomes higher.

第1結晶1aはフォルステライト(MgSiO)を主相とし、フェライト結晶2a
はFeFeを主相とし、第2結晶はZnFe,FeAlおよびZnAlのいずれか1つを主相とすることが好ましい。このようにすると、第2結晶はフェライト結晶2aおよび第1結晶1aと同一の結晶構造であるとともに、第2結晶とフェ
ライト結晶2aとの格子定数の差、および第2結晶と第1結晶1aとの格子定数の差は、
それぞれ第2結晶の格子定数の5%以内とより小さいものとなることから、ボイドや隙間を発生させることがより少なくなるので、より接合強度の高いガラスセラミック基板とすることができる。具体的には、絶縁層1と中間層3との結合は、絶縁層1の第1結晶1a
であるフォルステライト結晶と中間層3中の第2結晶であるZnFe,FeAlおよびZnAlとの結晶構造が同じであり、両者の格子定数の差が第2結晶の格子定数の5%以内であることから、両者の原子レベルでの結合が可能である。また、絶縁層1のガラスセラミックスがフォルステライト(MgSiO)を主相とし、フェラ
イト層2のフェライト結晶2aがFeFeを主相とすることによって、両者の熱膨張係数が近くなるため、焼成工程やその後の加熱工程、あるいは信頼性評価の工程において、熱膨張の差から生じる応力によるクラックの発生を抑えることができる。
The first crystal 1a has forsterite (Mg 2 SiO 4 ) as the main phase, and the ferrite crystal 2a
Preferably, FeFe 2 O 4 is the main phase, and the second crystal is any one of ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4, and ZnAl 2 O 4 . Thus, the second crystal has the same crystal structure as the ferrite crystal 2a and the first crystal 1a, the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal 2a, and the second crystal and the first crystal 1a The difference in lattice constants of
Since each of them is smaller than 5% of the lattice constant of the second crystal, voids and gaps are less generated, so that a glass ceramic substrate with higher bonding strength can be obtained. Specifically, the bond between the insulating layer 1 and the intermediate layer 3 is the first crystal 1 a of the insulating layer 1.
Forsterite crystal and the second crystal ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4, and ZnAl 2 O 4 in the intermediate layer 3 have the same crystal structure, and the difference in lattice constant between them is Since it is within 5% of the lattice constant, both atoms can be bonded at the atomic level. Further, when the glass ceramic of the insulating layer 1 has forsterite (Mg 2 SiO 4 ) as the main phase and the ferrite crystal 2a of the ferrite layer 2 has FeFe 2 O 4 as the main phase, the thermal expansion coefficients of both become close. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to the stress caused by the difference in thermal expansion in the firing step, the subsequent heating step, or the reliability evaluation step.

ここで、第1結晶1a、第2結晶およびフェライト結晶2aの結晶構造を確認する方法
としては、透過型電子顕微鏡を用いる方法がある。この方法によれば、まず、セラミック基板の切断加工およびその切断面の研磨加工を行なって、結晶構造を確認したい層、すなわち絶縁層1,中間層3およびフェライト層2のいずれかを透過型電子顕微鏡で観察できる状態にする。その後、その層の切断面における回折格子像を観察することにより、所望の層の結晶構造を同定することができる。結晶相の同定は、既知のものについてはJPCDSカードを参照して行なうことができる。例えば、ZnFe,FeAlおよびZnAlの結晶構造および回折格子像は、JPCDSカード(ZnFe:JPCDS No.22−1012,FeAl:JPCDS No.34−0192,ZnAl:JPCDS No.5−669)に記載されているので、上記結晶相が析出して
いるかどうかは容易に確認することができる。
Here, as a method for confirming the crystal structures of the first crystal 1a, the second crystal, and the ferrite crystal 2a, there is a method using a transmission electron microscope. According to this method, first, the ceramic substrate is cut and the cut surface is polished, and the layer whose crystal structure is to be confirmed, that is, any one of the insulating layer 1, the intermediate layer 3, and the ferrite layer 2 is transmitted. Prepare for observation under a microscope. Thereafter, the crystal structure of the desired layer can be identified by observing the diffraction grating image at the cut surface of the layer. The crystal phase can be identified by referring to the JPCDS card for known ones. For example, the crystal structures and diffraction grating images of ZnFe 2 O 4 , FeAl 2 O 4 and ZnAl 2 O 4 are JPCDS cards (ZnFe 2 O 4 : JPCDS No. 22-1012, FeAl 2 O 4 : JPCDS No. 34- 0192, ZnAl 2 O 4 : JPCDS No. 5-669), it can be easily confirmed whether or not the crystal phase is precipitated.

第1結晶1aと第2結晶との格子定数の差、および第2結晶とフェライト結晶2aとの
格子定数との差が、それぞれ第2結晶の格子定数の10%以内であることは、第1結晶1a
,第2結晶およびフェライト結晶2aが同じ結晶構造である場合は、回折格子像の原点からそれぞれの同じ面方位に対応する点までの距離を測定することによって確認することができる。第1結晶1a,第2結晶およびフェライト結晶2aが同じ結晶構造であることを
上記JPCDSカードなどで確認した後、回折格子像の原点からそれぞれ同じ面方位に対応する点までの距離を測定する。第1結晶1a,第2結晶およびフェライト結晶2aの、
回折格子像の原点からそれぞれ同じ面方位に対応する点までの距離をd1,d2およびd3とすると、第1結晶1aと第2結晶との格子定数の差の、第2結晶の格子定数に対する
割合は、(1/d1−1/d2)×d2から算出することができ、第2結晶とフェライト結晶2aとの格子定数の差の、第2結晶の格子定数に対する割合は、(1/d2−1/d3)×d2から算出することができる。
The difference in the lattice constant between the first crystal 1a and the second crystal and the difference between the lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal 2a are within 10% of the lattice constant of the second crystal, respectively. Crystal 1a
, The second crystal and the ferrite crystal 2a can be confirmed by measuring the distance from the origin of the diffraction grating image to the point corresponding to the same plane orientation. After confirming that the first crystal 1a, the second crystal, and the ferrite crystal 2a have the same crystal structure with the JPCDS card or the like, the distance from the origin of the diffraction grating image to the point corresponding to the same plane orientation is measured. Of the first crystal 1a, the second crystal and the ferrite crystal 2a,
If the distances from the origin of the diffraction grating image to the points corresponding to the same plane orientation are d1, d2 and d3, the ratio of the difference in lattice constant between the first crystal 1a and the second crystal to the lattice constant of the second crystal Can be calculated from (1 / d1-1 / d2) × d2, and the ratio of the difference in lattice constant between the second crystal and the ferrite crystal 2a to the lattice constant of the second crystal is (1 / d2− 1 / d3) × d2.

透過型電子顕微鏡を用いる方法以外の絶縁層1,フェライト層2および中間層3の結晶構造を確認する方法としては、X線回折法を用いる方法がある。この方法によれば、まず、セラミック基板の切断加工およびその切断面の研磨加工を行なって、所望の層をX線回折により観察できる状態にする。その後、その層の断面にX線を照射することにより、回折格子像を得ることができる。X線の照射は、所望の層の部分のみが照射されるように、10μm四方程度の領域に照射するようにする。その後、上記透過型電子顕微鏡での結晶構造の同定と同じ手順で、絶縁層1,フェライト層2および中間層3の結晶構造を特定することができる。   As a method for confirming the crystal structures of the insulating layer 1, the ferrite layer 2, and the intermediate layer 3 other than the method using the transmission electron microscope, there is a method using an X-ray diffraction method. According to this method, first, the ceramic substrate is cut and the cut surface is polished so that a desired layer can be observed by X-ray diffraction. Thereafter, a diffraction grating image can be obtained by irradiating the cross section of the layer with X-rays. The X-ray irradiation is performed on an area of about 10 μm square so that only a desired layer portion is irradiated. Thereafter, the crystal structure of the insulating layer 1, the ferrite layer 2, and the intermediate layer 3 can be specified by the same procedure as the identification of the crystal structure by the transmission electron microscope.

このような本発明のガラスセラミック基板は、絶縁層1用のセラミックグリーンシートを準備する第1準備工程と、フェライト層2用のフェライトグリーンシートを準備する第2準備工程と、セラミックグリーンシートのフェライトグリーンシート側の面およびフェライトグリーンシートのセラミックグリーンシート側の面の少なくとも一方に中間層3用のセラミックペーストをドクターブレード法等の塗布方法やスクリーン印刷法等の印刷方法によって塗布する第3準備工程と、セラミックグリーンシートとフェライトグリーンシートとを積層してグリーンシート積層体を作製する積層体作製工程と、グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを経て作製される。   Such a glass ceramic substrate of the present invention includes a first preparation step of preparing a ceramic green sheet for the insulating layer 1, a second preparation step of preparing a ferrite green sheet for the ferrite layer 2, and a ferrite of the ceramic green sheet. Third preparatory step of applying ceramic paste for intermediate layer 3 to at least one of the green sheet side surface and the ceramic green sheet side surface of the ferrite green sheet by a coating method such as a doctor blade method or a printing method such as a screen printing method And a green body laminate manufacturing step in which a ceramic green sheet and a ferrite green sheet are laminated to produce a green sheet laminate, and a firing step in which the green sheet laminate is fired.

絶縁層1用のセラミックグリーンシートは、ガラス粉末とフィラー粉末とからなる絶縁体粉末および有機バインダーを主成分とするものである。ガラス粉末は、上述したガラス相のガラスの粉末である。フィラー粉末は、上述したフィラー粉末以外に、絶縁層1の電
気的特性や機械的特性に応じて、例えばAl,SiO,ZrOとアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、TiOとアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、AlおよびSiOから選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,コージェライト)等のセラミック粉末を含んでいてもよい。
The ceramic green sheet for the insulating layer 1 is mainly composed of an insulator powder composed of glass powder and filler powder and an organic binder. The glass powder is a glass-phase glass powder as described above. In addition to the filler powder described above, the filler powder may be, for example, a composite oxide of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, depending on the electrical characteristics and mechanical characteristics of the insulating layer 1, A ceramic oxide such as a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide containing at least one selected from Al 2 O 3 and SiO 2 (for example, spinel, mullite, cordierite); Also good.

フェライト層2用のフェライトグリーンシートは、上述したようなフェライト結晶2aの粉末であるフェライト粉末、あるいは例えば、FeFeとCuO,ZnOまたはNiOとを予め仮焼することにより作製されたフェライト粉末、および有機バインダーを主成分とするものである。 The ferrite green sheet for the ferrite layer 2 is a ferrite powder that is a powder of the ferrite crystal 2a as described above, or, for example, a ferrite powder prepared by pre-calcining FeFe 2 O 4 and CuO, ZnO, or NiO. , And an organic binder as a main component.

絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートに含まれる有機バインダーは、従来からセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系(アクリル酸,メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体,具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等),ポリビニルブチラ−ル系,ポリビニルアルコール系,アクリル−スチレン系,ポリプロピレンカーボネート系,セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。   As the organic binder contained in the ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2, those conventionally used for ceramic green sheets can be used, for example, acrylic (acrylic acid, methacrylic acid) Or homopolymers or copolymers of these esters, specifically acrylic ester copolymers, methacrylic ester copolymers, acrylic ester-methacrylic ester copolymers, etc.), polyvinyl butyral , Polyvinyl alcohol-based, acrylic-styrene-based, polypropylene carbonate-based, cellulose-based homopolymers or copolymers. In view of decomposability and volatility in the firing step, an acrylic binder is more preferable.

絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートは、スラリーを調製して、スラリーをドクターブレード法等の塗布方法によって塗布してスラリー中の溶剤を乾燥することによって作製する。グリーンシートを作製するためのスラリーは、絶縁体粉末やフェライト粉末100質量部に対して有機バインダーを5〜20質量部、有機溶剤を15〜50質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することに
より3〜100cpsの粘度となるように調製される。このときの有機溶剤は、絶縁体粉末
やフェライト粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン,ケトン類またはアルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。これらの中で、トルエン,メチルエチルケトンまたはイソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。
The ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 are prepared by preparing a slurry, applying the slurry by a coating method such as a doctor blade method, and drying the solvent in the slurry. The slurry for producing the green sheet is 5 to 20 parts by mass of an organic binder and 15 to 50 parts by mass of an organic solvent with respect to 100 parts by mass of the insulator powder or ferrite powder, and mixed by a mixing means such as a ball mill. To a viscosity of 3 to 100 cps. The organic solvent at this time should just be a thing which can disperse | distribute and mix | blend an insulator powder or a ferrite powder, and an organic binder favorably, and an organic solvent, water, etc. of toluene, ketones, or alcohols are mentioned. Among these, a solvent having a high evaporation coefficient such as toluene, methyl ethyl ketone or isopropyl alcohol is preferable because the drying step after slurry application can be performed in a short time.

中間層3は、フィラーを含むガラスセラミックス材料を5重量部〜15重量部とフェライト層2のフェライト材料を85重量部〜95重量部混合し、有機バインダー,有機溶剤,必要に応じて分散剤等を加えてボールミル,三本ロールミル,プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練して作製したセラミックペーストを絶縁層1とフェライト層2との間に印刷して焼成することによって作製される。ここで、中間層3となるセラミックペーストに含まれるガラスセラミックス材料としては、例えば、ガラスを80重量部、フィラーを20重量部の比率で混合したものを用いる。中間層3となるセラミックペーストの有機バインダーは、従来からセラミックグリーンシートや導体ペースト等でも使用されている上記のものが使用可能である。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダーがより好ましい。   The intermediate layer 3 is a mixture of 5 to 15 parts by weight of a glass ceramic material containing a filler and 85 to 95 parts by weight of a ferrite material of the ferrite layer 2, and an organic binder, an organic solvent, and a dispersant as required. And a ceramic paste prepared by mixing and kneading with a kneading means such as a ball mill, a three-roll mill, or a planetary mixer is printed between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2 and fired. Here, as a glass-ceramic material contained in the ceramic paste used as the intermediate layer 3, for example, a mixture of 80 parts by weight of glass and 20 parts by weight of filler is used. As the organic binder of the ceramic paste used as the intermediate layer 3, the above-mentioned ones that have been conventionally used in ceramic green sheets, conductor pastes, and the like can be used. In view of decomposition and volatility in the firing step, acrylic and alkyd organic binders are more preferable.

このような中間層3用のセラミックペーストに用いる有機溶剤は、上記の中間層3用の材料と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸等が使用可能である。   The organic solvent used in the ceramic paste for the intermediate layer 3 may be any material that can disperse and mix the material for the intermediate layer 3 and the organic binder, such as terpineol or butyl carbitol acetate. And phthalic acid can be used.

グリーンシート積層体を作製する方法は、積み重ねた絶縁層1用のセラミックグリーンシートとフェライト層2用のフェライトグリーンシートとに熱と圧力とを加えて熱圧着する方法や、有機バインダー,可塑剤および溶剤等からなる密着剤を、セラミックグリーンシート同士の間およびフェライトグリーンシート同士間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダー等の種類や量により
異なるが、概ね30〜100℃および2〜30MPaである。このときのセラミックグリーンシ
ートおよびフェライトグリーンシートは、ガラスセラミック基板に要求される特性に応じた厚みとなるように、グリーンシートの厚みにより必要な枚数を積層すればよい。
A method for producing a green sheet laminate includes a method in which heat and pressure are applied to the stacked ceramic green sheet for the insulating layer 1 and ferrite green sheet for the ferrite layer 2 by thermocompression bonding, an organic binder, a plasticizer, and For example, a method of applying an adhesive made of a solvent or the like between ceramic green sheets and between ferrite green sheets and thermocompression bonding can be employed. The conditions of heating and pressurization during lamination vary depending on the type and amount of the organic binder used, but are generally 30 to 100 ° C. and 2 to 30 MPa. The ceramic green sheets and ferrite green sheets at this time may be laminated in a necessary number depending on the thickness of the green sheets so as to have a thickness according to the characteristics required for the glass ceramic substrate.

グリーンシート積層体の焼成は、300〜600℃の温度で脱バインダーした後、800〜1000
℃の温度で焼成することにより行なわれる。
Calcination of the green sheet laminate is 800-1000 after debinding at a temperature of 300-600 ° C.
It is performed by baking at a temperature of ° C.

本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、絶縁層1用のセラミックグリーンシートの絶縁体粉末としては、フォルステライトからなる10〜40質量%のフィラーと、SiOを22〜52質量%、Bを2〜12質量%、Alを9〜29質量%、ZnOを9〜29質量%、CaOを1〜9質量%およびMgOを7〜21質量%含み、Alに対するZnOのモル比が0.8〜1.2である60〜90質量%のガラスとを有するものであり、フェライト層2のフェライトグリーンシートは、FeFeを主相とするフェライト結晶2aを有するものである。 In the method for producing a glass-ceramic substrate of the present invention, the insulator powder of the ceramic green sheet for the insulating layer 1 is 10 to 40% by mass filler made of forsterite, 22 to 52% by mass of SiO 2 , and B 2. O 3 2-12 wt%, the Al 2 O 3 9 to 29 wt%, the ZnO 9 to 29 wt%, including 7-21 wt% 1-9 wt% and MgO and CaO, with respect to Al 2 O 3 The ferrite green sheet of the ferrite layer 2 has a ferrite crystal 2a whose main phase is FeFe 2 O 4. .

図3は、本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。本発明のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記の本発明のガラスセラミック基板と、絶縁層1に形成された配線導体4と、フェライト層2に内蔵されたコイル導体5とを具備することから、絶縁層1とフェライト層2との接合強度が高いので、基板強度が高く、信頼性の高いコイル内蔵ガラスセラミック配線基板となる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil according to the present invention. Since the glass-ceramic wiring board with a built-in coil of the present invention comprises the above-described glass-ceramic board of the present invention, a wiring conductor 4 formed in the insulating layer 1, and a coil conductor 5 built in the ferrite layer 2, Since the bonding strength between the insulating layer 1 and the ferrite layer 2 is high, the substrate strength is high and the glass-ceramic wiring board with a built-in coil is highly reliable.

図3に示す例のコイル内蔵ガラスセラミック基板におけるガラスセラミック基板は、2つの絶縁層1と、これら絶縁層1の間に設けられた、フェライト結晶2aを有するフェライト層2と、各絶縁層1とフェライト層2との間に設けられた中間層3とを有する。このような構成とした場合には、ガラスセラミック基板の表裏面がガラスセラミックスからなる絶縁層1で構成されることから、一般的にフェライトに比較して絶縁抵抗が高く、また、配線導体4との接合強度が高いガラスセラミックスがガラスセラミック基板の表面に位置するので、絶縁信頼性が高く、配線導体4上に部品を実装したり、配線導体4を介して外部回路基板に実装したりする場合の実装信頼性の高いコイル内蔵ガラスセラミック配線基板となる。   The glass ceramic substrate in the coil-embedded glass ceramic substrate of the example shown in FIG. 3 includes two insulating layers 1, a ferrite layer 2 having a ferrite crystal 2a provided between these insulating layers 1, and each insulating layer 1 And an intermediate layer 3 provided between the ferrite layer 2. In the case of such a configuration, since the front and back surfaces of the glass ceramic substrate are constituted by the insulating layer 1 made of glass ceramics, the insulation resistance is generally higher than that of ferrite, and the wiring conductor 4 and Since glass ceramics with high bonding strength are located on the surface of the glass ceramic substrate, insulation reliability is high, and components are mounted on the wiring conductor 4 or mounted on an external circuit board via the wiring conductor 4 This is a glass ceramic wiring board with a built-in coil with high mounting reliability.

配線導体4は、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金等の低抵抗金属の粉末の焼結体であるメタライズ金属からなるものであり、絶縁層1用グリーンシートに配線導体4用導体ペーストを印刷することによって配線導体4となる配線導体パターンを形成しておき、これを絶縁層1用グリーンシートと同時焼成することによって形成される。配線導体4には、コイル内蔵ガラスセラミック基板の外表面に形成され、その上に電子部品を実装したり、ろう材等を介して外部回路基板に実装したりするための外部配線導体と、上下の外部配線を接続するための内部配線導体とがあり、内部配線導体には、絶縁層1内での平面方向の引き回しのための内部配線層と、内部配線層同士または内部配線と外部配線導体とを接続するための、絶縁層1をその厚み方向に貫通する貫通導体とがある。   The wiring conductor 4 is made of a metallized metal that is a sintered body of a low resistance metal powder such as Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy, and Ag—Pt alloy, and is used as a green sheet for the insulating layer 1. A wiring conductor pattern to be the wiring conductor 4 is formed by printing a conductive paste for the wiring conductor 4, and this is formed by simultaneous firing with the green sheet for the insulating layer 1. The wiring conductor 4 is formed on the outer surface of the glass-ceramic substrate with a built-in coil, and an external wiring conductor for mounting an electronic component thereon or mounting on an external circuit board via a brazing material or the like, Internal wiring conductors for connecting external wirings of the internal wiring layer, and the internal wiring conductors include an internal wiring layer for routing in the planar direction in the insulating layer 1, and the internal wiring layers or between the internal wiring layers and the external wiring conductor. And a through conductor that penetrates the insulating layer 1 in the thickness direction.

平面コイル導体5は、配線導体4と同様に金属粉末の焼結体であるメタライズ金属層からなるものであり、フェライト層2用グリーンシートの表面に平面コイル導体5用導体ペーストを印刷することによってコイルパターンを形成し、さらにその上にフェライト層2用グリーンシートを積層して同時焼成することによって、フェライト層2に埋設されて(フェライト層2に内蔵されて)形成される。図3に示す例では、3重巻きの平面コイル導体5が上下に2つ重ねて形成されているが、このように複数のコイル導体5が上下に重ねられて形成される場合は、コイル導体5となるコイル導体パターンおよびコイル導体同士あるいはコイル導体と内部配線層とを接続するための貫通導体となる貫通導体パターンが
形成されたフェライト層2用グリーンシートを複数積層した上に、さらにフェライト層2用グリーンシートを積層すればよい。
The planar coil conductor 5 is made of a metallized metal layer, which is a sintered body of metal powder, like the wiring conductor 4, and by printing a conductor paste for the planar coil conductor 5 on the surface of the ferrite layer 2 green sheet. A coil pattern is formed, and a green sheet for ferrite layer 2 is further laminated thereon and fired at the same time, thereby being embedded in ferrite layer 2 (incorporated in ferrite layer 2). In the example shown in FIG. 3, the three-layered planar coil conductor 5 is formed so as to overlap two above and below, but when the plurality of coil conductors 5 are formed so as to overlap each other in this way, A plurality of green sheets for the ferrite layer 2 formed with a coil conductor pattern to be 5 and a through conductor pattern to be a through conductor for connecting the coil conductors to each other or between the coil conductor and the internal wiring layer; The green sheet for 2 may be laminated.

平面コイル導体5の作製に用いられる金属粉末は、上記の配線導体4と同様の低抵抗金属の粉末を用いる。これにより、平面コイル導体5の電気抵抗を小さくすることができる。   The metal powder used for the production of the planar coil conductor 5 is a low-resistance metal powder similar to the wiring conductor 4 described above. Thereby, the electrical resistance of the planar coil conductor 5 can be reduced.

コイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、上記したガラスセラミック基板の製造方法において、絶縁層1用のセラミックグリーンシートおよびフェライト層2用のフェライトグリーンシートに配線導体パターンおよびコイル導体パターンを形成しておくことによって作製することができる。図3に示す例のようなコイル内蔵ガラスセラミック配線基板であれば、コイル導体パターンが形成されたものを含む所定枚数のフェライト層2用グリーンシートの上下にそれぞれ配線パターンが形成された所定枚数の絶縁層1用グリーンシートを配置して積層体を作製し、この積層体を焼成することによってセラミック基板が作製される。   The glass-ceramic wiring board with a built-in coil is formed by forming a wiring conductor pattern and a coil conductor pattern on the ceramic green sheet for the insulating layer 1 and the ferrite green sheet for the ferrite layer 2 in the above-described method for manufacturing a glass ceramic board. Can be produced. In the case of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil as in the example shown in FIG. 3, a predetermined number of wiring patterns formed on the upper and lower sides of a predetermined number of green sheets for the ferrite layer 2 including those on which coil conductor patterns are formed. A ceramic substrate is produced by arranging a green sheet for insulating layer 1 to produce a laminate and firing the laminate.

配線導体4となる配線導体パターンは、絶縁層1用グリーンシートの表面に配線導体4用の導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して形成される。配線導体4となる貫通導体は、配線導体パターンの形成に先立って絶縁層1用グリーンシートにパンチング加工やレーザ加工等により貫通孔を形成し、この貫通孔に印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって配線導体4用導体ペーストを充填することで形成される。   The wiring conductor pattern to be the wiring conductor 4 is formed by printing a conductive paste for the wiring conductor 4 on the surface of the green sheet for the insulating layer 1 in a predetermined pattern by a printing method such as a screen printing method or a gravure printing method. Prior to the formation of the wiring conductor pattern, the through conductors to be the wiring conductors 4 are formed in the green sheet for the insulating layer 1 by punching or laser processing, and embedded in the through holes by printing or press filling. It is formed by filling a conductor paste for the wiring conductor 4.

平面コイル導体5となるコイル導体パターンも同様に、フェライト層2用グリーンシートの表面に平面コイル導体5用の導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法で所定パターンに印刷して形成し、フェライト層2内の貫通導体となる配線パターンも上記貫通導体となる配線導体パターンと同様にして形成する。平面コイル導体5用の導体ペーストには、配線導体4用導体ペーストと同じものを用いればよい。平面コイル導体5となるコイル導体パターンは、要求されるインダクタンス値やサイズにもよるが、上記のように印刷により形成する場合は、線幅および隣接する外周と内周の導体間距離が0.1mm程度以上であれば容易に形成できる。   Similarly, the coil conductor pattern to be the planar coil conductor 5 is formed by printing a conductor paste for the planar coil conductor 5 on the surface of the ferrite layer 2 green sheet in a predetermined pattern by a printing method such as a screen printing method or a gravure printing method. And the wiring pattern used as the penetration conductor in the ferrite layer 2 is formed similarly to the wiring conductor pattern used as the said penetration conductor. The conductor paste for the planar coil conductor 5 may be the same as the conductor paste for the wiring conductor 4. The coil conductor pattern to be the planar coil conductor 5 depends on the required inductance value and size, but when formed by printing as described above, the line width and the distance between adjacent outer and inner conductors is 0.1 mm. If it is more than about, it can be formed easily.

配線導体4用および平面コイル導体5用の導体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー,有機溶剤,必要に応じて分散剤等を加えてボールミル,三本ロールミル,プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで作製される。   The conductor paste for the wiring conductor 4 and the planar coil conductor 5 is a kneading means such as a ball mill, a three-roll mill, a planetary mixer, etc. by adding an organic binder, an organic solvent, and a dispersant as required to the main component metal powder. By mixing and kneading.

導体ペーストの有機バインダーは、従来からセラミックグリーンシートや導体ペーストに使用されている上記のものが使用可能である。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダーがより好ましい。   As the organic binder of the conductor paste, the above-mentioned ones conventionally used for ceramic green sheets and conductor pastes can be used. In view of decomposition and volatility in the firing step, acrylic and alkyd organic binders are more preferable.

導体ペーストの有機溶剤は、上記した金属粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸等が使用可能である。   The organic solvent for the conductor paste is not particularly limited as long as the above-described metal powder and organic binder can be well dispersed and mixed, and terpineol, butyl carbitol acetate, phthalic acid, and the like can be used.

配線導体4用の導体ペーストや平面コイル導体5用の導体ペーストは、金属導体粉末100質量部に対して有機バインダーを3〜15質量部および有機溶剤を10〜30質量部加えて混
練することにより、印刷により導体ペーストの滲みやかすれ等の不具合が発生せず良好に所定形状のパターン形成ができる程度の粘度となるようにすることが望ましい。
The conductor paste for the wiring conductor 4 and the conductor paste for the planar coil conductor 5 are kneaded by adding 3 to 15 parts by mass of an organic binder and 10 to 30 parts by mass of an organic solvent to 100 parts by mass of the metal conductor powder. It is desirable that the viscosity be such that a pattern having a predetermined shape can be satisfactorily formed without causing problems such as bleeding or fading of the conductor paste by printing.

貫通導体となる配線パターンを形成するための導体ペーストは、溶剤量や有機バインダ
ー量により、配線導体4用の導体ペーストや平面コイル導体5用の導体ペーストに対して比較的流動性の低いペースト状に調整し、貫通孔への充填を容易にし、かつ加温硬化するようにするとよい。また、焼結挙動の調整のために金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分を含んでいてもよい。
The conductive paste for forming a wiring pattern to be a through conductor is a paste having a relatively low fluidity with respect to the conductive paste for the wiring conductor 4 and the conductive paste for the planar coil conductor 5 depending on the amount of solvent and the amount of organic binder. It is preferable that the through hole is easily filled and heated and cured. Further, an inorganic component obtained by adding glass or ceramic powder to the metal conductor powder may be included for adjusting the sintering behavior.

焼成雰囲気としては、平面コイル導体5やその他の配線導体4がAg等の酸化しにくい材料から成る場合は大気中にて行なわれ、Cu等の酸化しやすい材料から成る場合は、窒素雰囲気が用いられ、脱バインダーしやすいように加湿したものが用いられる。   As the firing atmosphere, when the planar coil conductor 5 and the other wiring conductors 4 are made of a material that is difficult to oxidize such as Ag, the firing atmosphere is performed in the atmosphere, and when made of a material that is easily oxidized such as Cu, a nitrogen atmosphere is used. And is moistened so that it can be easily removed.

焼成後のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板の表面に形成された配線導体4には、半導体チップやチップ部品、または外部電気回路との半田等による接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をめっき法により順次被着するとよい。   The wiring conductor 4 formed on the surface of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil after the firing is nickel-plated on the surface in order to strengthen the bonding with a semiconductor chip, a chip component, or an external electric circuit by soldering or the like. The layer and the gold layer may be sequentially deposited by a plating method.

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、上記の例ではフェライト層2用のフェライトグリーンシートの上下に、中間層3用のセラミックペーストを介して絶縁層1用のセラミックグリーンシートを配置した積層体を作製し、この積層体を焼成することによりガラスセラミック基板を作製する例について説明したが、先にフェライトグリーンシートのみで積層体を作製し焼成した後に、その上下に中間層3用のセラミックペーストを介して絶縁層1用のセラミックグリーンシートを積層して、この積層体を焼成することによりガラスセラミック基板を作製してもよい。   In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change may be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above example, a laminate in which the ceramic green sheets for the insulating layer 1 are arranged above and below the ferrite green sheets for the ferrite layer 2 via the ceramic paste for the intermediate layer 3 is produced, and the laminate is fired. In this example, the glass ceramic substrate is manufactured. However, after the laminate is first prepared and fired only with the ferrite green sheet, the ceramic for the insulating layer 1 is interposed between the ceramic paste for the intermediate layer 3 above and below the laminate. A glass ceramic substrate may be produced by laminating green sheets and firing the laminate.

上記の実施の形態の例によるコイル内蔵ガラスセラミック基板の実施例を以下に詳細に説明する。   Examples of the glass-ceramic substrate with a built-in coil according to the above embodiment will be described in detail below.

まず、ガラス粉末としてSiOを37質量%、Bを7質量%、Alを19質量%、ZnOを17質量%、CaOを5質量%およびMgOを15質量%含むガラスの粉末80質量%と、フィラー粉末としてフォルステライト粉末20質量%とを混合して絶縁体粉末とし、この絶縁体粉末100質量%に対して、有機バインダーとしてアクリル樹脂を12質量%
、可塑剤としてフタル酸系可塑剤を6質量%および溶剤としてトルエンを30質量%加え、ボールミル法により混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いてドクターブレード法によって厚さ160μmの、絶縁層1となるセラミックグリーンシートを成形した。
First, a SiO 2 37 wt% as a glass powder, B 2 O 3 to 7 wt%, Al 2 O 3 of 19 wt%, ZnO of 17% by weight, of glass containing 15 wt% 5 wt% and MgO and CaO 80% by mass of powder and 20% by mass of forsterite powder as filler powder are mixed to make an insulator powder, and 12% by mass of acrylic resin as an organic binder with respect to 100% by mass of this insulator powder.
Add 6% by mass of phthalic acid plasticizer as plasticizer and 30% by mass of toluene as solvent, mix by ball mill method to prepare slurry, and use this slurry to have an insulating layer with a thickness of 160μm by doctor blade method A ceramic green sheet to be 1 was formed.

このセラミックグリーンシートに金型による打ち抜き加工によって、貫通導体用の直径150μmの貫通孔を形成した。この貫通孔に配線導体4となる貫通導体ペーストをスクリ
ーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥した。貫通導体ペーストとしては、Ag粉末100質量%と、焼結助剤としてのガラス粉末10質量%に、アクリル樹脂12質量%と有機溶
剤としてのα−テルピネオール2質量%とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。
A through hole with a diameter of 150 μm for a through conductor was formed in this ceramic green sheet by punching with a mold. This through hole was filled with a through conductor paste to be the wiring conductor 4 by a screen printing method and dried at 70 ° C. for 30 minutes. As a penetrating conductor paste, 100% by mass of Ag powder, 10% by mass of glass powder as a sintering aid, 12% by mass of acrylic resin and 2% by mass of α-terpineol as an organic solvent are added, and a stirring deaerator Then, the mixture was sufficiently kneaded with three rolls after being sufficiently mixed.

次に、このセラミックグリーンシートに配線導体4となる導体ペーストをスクリーン印刷法により2mm四方のサイズで20μmの厚みに塗布して、70℃で30分乾燥して配線導体パターンを形成した。   Next, a conductive paste to be the wiring conductor 4 was applied to the ceramic green sheet by a screen printing method to a thickness of 2 μm and a thickness of 20 μm, and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a wiring conductor pattern.

導体ペーストとしては、金属粉末としてAg粉末100質量%に、アクリル樹脂12質量%
と有機溶剤としてのα−テルピネオール2質量%とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練したものを用いた。
As the conductive paste, 100% by mass of Ag powder as metal powder, 12% by mass of acrylic resin
And 2% by mass of α-terpineol as an organic solvent were added, and the mixture was sufficiently mixed with a stirring deaerator and then sufficiently kneaded with three rolls.

次に、FeFe粉末700g,CuO粉末60g,NiO粉末60g,ZnO粉末180g
および純水4000cmをジルコニアボールとともに容量が7000cmのポットに入れて、ポットを回転させることによるボールミルにて24時間かけて混合した後、乾燥した混合粉末をジルコニアるつぼに入れて大気中730℃で1時間加熱することによって、強磁性フェ
ライト粉末を作製した。このフェライト粉末300gを純水600gに入れ、攪拌した後、ジルコニアビーズ200gを入れた容量1000cmのビーズミルで粒径を0.5μmとなるまで粉砕処理を行った。このフェライト粉末100質量%に対し、有機バインダーとしてブチラール
樹脂を10質量%および有機溶剤としてIPAを45質量%添加し、上記と同様のボールミル法により混合してスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ100μmのフェライトグリーンシートを成形した。
Next, 700 g of FeFe 2 O 4 powder, 60 g of CuO powder, 60 g of NiO powder, 180 g of ZnO powder
Then, 4000 cm 3 of pure water and zirconia balls are put into a pot having a capacity of 7000 cm 3 and mixed for 24 hours in a ball mill by rotating the pot. Then, the dried mixed powder is put in a zirconia crucible and 730 ° C. in the atmosphere. Was then heated for 1 hour to prepare a ferromagnetic ferrite powder. 300 g of this ferrite powder was put in 600 g of pure water, stirred, and then pulverized by a bead mill having a capacity of 1000 cm 3 containing 200 g of zirconia beads until the particle size became 0.5 μm. To 100% by mass of the ferrite powder, 10% by mass of butyral resin as an organic binder and 45% by mass of IPA as an organic solvent were added and mixed by the same ball mill method to obtain a slurry. Using this slurry, a ferrite green sheet having a thickness of 100 μm was formed by a doctor blade method.

このフェライトグリーンシートに、金型による打ち抜き加工によって貫通導体用の直径150μmの貫通孔を形成した。この貫通孔に、コイル導体5となる貫通導体ペーストをス
クリーン印刷法によって充填し、70℃で30分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体ペーストとしては、上記と同じものを用いた。
Through holes with a diameter of 150 μm for through conductors were formed in this ferrite green sheet by punching with a mold. This through hole was filled with a through conductor paste to be the coil conductor 5 by screen printing and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a through conductor composition to be a through conductor. As the through conductor paste, the same one as described above was used.

続いて、このフェライトグリーンシート2枚にそれぞれ導体ペーストをスクリーン印刷法によって30μmの厚みに塗布し、70℃で30分乾燥して、平面コイル導体パターンを形成した。導体ペーストとしては、Ag粉末100質量%に、アクリル樹脂10質量%と有機溶剤
としてのα−テルピネオール1質量%とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合したものを用いた。
Subsequently, a conductor paste was applied to each of the two ferrite green sheets by screen printing to a thickness of 30 μm and dried at 70 ° C. for 30 minutes to form a planar coil conductor pattern. As the conductor paste, 100% by mass of Ag powder, 10% by mass of acrylic resin and 1% by mass of α-terpineol as an organic solvent, and sufficiently mixed by a stirring deaerator were used.

次に、フォルステライト粉末300gを純水600gに入れ、攪拌した後、ジルコニアビーズ200gを入れた容量1000cmのビーズミルで粒径を0.5μm程度となるまで粉砕処理を行った。このフォルステライト粉末20質量%に、ガラス粉末としてSiOを37質量%,Bを7質量%,Alを19質量%,ZnOを17質量%,CaOを5質量%およびMgOを15質量%含んだガラス粉末を80質量%加えてガラスセラミックス粉末を作成する。このようにして作製したガラスセラミックス粉末を5質量%と、上記のフェライト粉末を95質量%と、アクリル樹脂12質量%と、有機溶剤としてのα−テルピネオール2質量%とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に3本ロールにて十分に混練した中間層となるセラミックスペーストを作成した。 Next, 300 g of forsterite powder was put in 600 g of pure water, stirred, and then pulverized by a bead mill having a capacity of 1000 cm 3 containing 200 g of zirconia beads until the particle size became about 0.5 μm. This forsterite powder 20 wt%, a SiO 2 37 wt% as a glass powder, B 2 O 3 to 7 wt%, Al 2 O 3 of 19 wt%, ZnO 17 wt%, 5 wt% and MgO and CaO 80% by mass of glass powder containing 15% by mass of glass ceramic powder is prepared. 5 mass% of the glass ceramic powder thus produced, 95 mass% of the above ferrite powder, 12 mass% of acrylic resin, and 2 mass% of α-terpineol as an organic solvent were added, and a stirring deaerator was added. After that, a ceramic paste was prepared which became an intermediate layer that was sufficiently kneaded with three rolls after sufficiently mixing.

次に、3枚の絶縁層1用のセラミックグリーンシートを積層し、このセラミックグリーンシートの最上面に、スクリーン印刷法によって中間層3用のセラミックペーストを印刷する。その後、セラミックグリーンシート積層体の最上面に、セラミックペーストを介して、間に平面コイルパターンが形成されて2枚積層されたフェライトグリーンシートを重ねる。そして、フェライトグリーンシートの最上面にセラミックペーストを印刷し、このセラミックペーストを介して、4枚積層されたセラミックグリーンシートを重ねる。その後、55℃、20MPaの条件で加熱圧着して絶縁層1用のセラミックグリーンシートが表層に位置する積層体を作製する。   Next, three ceramic green sheets for the insulating layer 1 are laminated, and a ceramic paste for the intermediate layer 3 is printed on the uppermost surface of the ceramic green sheet by a screen printing method. Thereafter, a ferrite green sheet in which a planar coil pattern is formed between the two sheets is laminated on the uppermost surface of the ceramic green sheet laminate through a ceramic paste. Then, a ceramic paste is printed on the uppermost surface of the ferrite green sheet, and the laminated ceramic green sheets are stacked through this ceramic paste. Then, the laminated body in which the ceramic green sheet for the insulating layer 1 is located on the surface layer is manufactured by thermocompression bonding under conditions of 55 ° C. and 20 MPa.

次に、この積層体を、大気中で500℃、3時間の条件で加熱して有機成分を除去した後
、大気中で900℃、1時間の条件で焼成して、コイル内蔵ガラスセラミック配線基板を作
製した。なお、このコイル内蔵ガラスセラミック配線基板の外表面に形成された配線導体上には、無電界めっき法を用いてNiめっき皮膜およびAuめっき皮膜を順次形成した。
Next, this laminate is heated in the atmosphere at 500 ° C. for 3 hours to remove organic components, and then fired in the atmosphere at 900 ° C. for 1 hour to form a glass-ceramic wiring board with a built-in coil. Was made. An Ni plating film and an Au plating film were sequentially formed on the wiring conductor formed on the outer surface of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil by using an electroless plating method.

このようにして作製したコイル内蔵ガラスセラミック配線基板を実施例1とする。また、実施例1に用いた中間層用のセラミックペーストのガラスセラミックス粉末およびセラミックペーストのフェライト粉末をそれぞれ1質量%ずつ変化させて、実施例2〜7および比較例1〜6を作製した。   A glass-ceramic wiring board with a built-in coil manufactured in this manner is referred to as Example 1. Further, Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 were produced by changing the glass ceramic powder of the ceramic paste for the intermediate layer used in Example 1 and the ferrite powder of the ceramic paste by 1% by mass, respectively.

このようにして得られた表1に示す実施例1〜7の試料および比較例1〜6の試料をそれぞれ5個ずつ作製して、蛍光探傷液の浸透試験による観察を行なった。   Five samples each of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 shown in Table 1 obtained as described above were prepared and observed by the penetration test of the fluorescent flaw detection liquid.

蛍光探傷液の浸透試験においては、ガラスセラミック基板を蛍光探傷液に浸漬し、0.5
MPaの圧力をかけた状態で2時間放置し、蛍光探傷液から取り出した後、コイル内蔵ガラスセラミック配線基板の側面を研磨して、蛍光探傷液の絶縁層1とフェライト層との間への浸透があるかどうかの確認を行なった。浸透があったものについては、絶縁層1とフェライト層との界面にボイドや隙間が形成されていると判断した。
In the penetration test of the fluorescent flaw detection liquid, immerse the glass ceramic substrate in the fluorescent flaw detection liquid, 0.5
After leaving for 2 hours under a pressure of MPa and taking out from the fluorescent flaw detection liquid, the side surface of the glass-ceramic wiring board with a built-in coil is polished to penetrate the fluorescent flaw detection liquid between the insulating layer 1 and the ferrite layer. We confirmed whether there was. It was determined that voids or gaps were formed at the interface between the insulating layer 1 and the ferrite layer for those that had permeated.

Figure 0005591055
Figure 0005591055

表1の蛍光探傷液の浸透試験結果に示した0/5は5個の試料の全てに蛍光探傷液の浸透がなかったことを示し、5/5は5個の試料の全てに蛍光探傷液の浸透があったことを示す。また、5個の試料の全てに蛍光探傷液の浸透がなかった場合の判定結果をOKとして、5個中1個でも蛍光探傷液の浸透があった場合の判定結果をNGとした。   0/5 shown in the penetration test results of the fluorescent flaw detection liquid in Table 1 indicates that there was no penetration of the fluorescent flaw detection liquid in all of the five samples, and 5/5 indicates that the flaw detection liquid was in all of the five samples. It shows that there was penetration. In addition, the determination result when there was no penetration of the fluorescent flaw detection liquid in all of the five samples was OK, and the determination result when even one of the five flaw detection liquids permeated was NG.

表1に示すように、ガラスセラミックス粉末が5質量%〜15質量%で、フェライト粉末が85質量%〜95質量%である中間層3を有する実施例1〜7のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板には、蛍光探傷液の浸透が全く無いことが確認できた。   As shown in Table 1, the glass-ceramic wiring boards with built-in coils of Examples 1 to 7 having the intermediate layer 3 in which the glass ceramic powder is 5% by mass to 15% by mass and the ferrite powder is 85% by mass to 95% by mass. It was confirmed that there was no penetration of the fluorescence flaw detection liquid.

これに対して、ガラスセラミックス粉末が4質量%以下であるとともにフェライト粉末が96質量%以上である場合と、ガラスセラミックス粉末が16質量%以上であるとともにフェライト粉末が84質量%以下である場合の中間層3を有する比較例1〜6のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板には、蛍光探傷液の浸透があることが確認された。これは、ガラスセラミックス粉末が4質量%以下では、焼結の際にフェライト結晶2aの周囲にガラスが十分に流動せず、ガラスセラミックス粉末が16質量%以上では、焼結の際にガラスの流動する量が多いため、フェライト粒子の粒成長が抑制され、フェライト結晶2aの一部が絶縁層に突出しないことが原因と考えられる。   On the other hand, when the glass ceramic powder is 4% by mass or less and the ferrite powder is 96% by mass or more, and when the glass ceramic powder is 16% by mass or more and the ferrite powder is 84% by mass or less. It was confirmed that the glass-ceramic wiring board with a built-in coil of Comparative Examples 1 to 6 having the intermediate layer 3 has penetration of the fluorescent flaw detection liquid. This is because when the glass ceramic powder is 4% by mass or less, the glass does not flow sufficiently around the ferrite crystal 2a during the sintering, and when the glass ceramic powder is 16% by mass or more, the glass flows during the sintering. This is probably because the grain growth of the ferrite particles is suppressed and a part of the ferrite crystal 2a does not protrude into the insulating layer.

以上の結果から、ガラスセラミックス粉末を5質量%〜15質量%、フェライト粉末を85
質量%〜95質量%用いた中間層を有する実施例1〜7のコイル内蔵ガラスセラミック配線基板は、高い信頼性を有するガラスセラミック基板であることが確認できた。
From the above results, 5 to 15% by weight of glass ceramic powder and 85% of ferrite powder were obtained.
It was confirmed that the glass-ceramic wiring boards with built-in coils of Examples 1 to 7 having the intermediate layer used by mass% to 95 mass% were highly reliable glass ceramic substrates.

1・・・絶縁層
1a・・・第1結晶
2・・・フェライト層
2a・・・フェライト結晶
3・・・中間層
4・・・配線導体
5・・・平面コイル導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating layer 1a ... 1st crystal 2 ... Ferrite layer 2a ... Ferrite crystal 3 ... Intermediate layer 4 ... Wiring conductor 5 ... Planar coil conductor

Claims (2)

フェライト結晶を有するフェライト層と、フェライト結晶と同じ結晶構造の第1結晶を含むガラスセラミックスを有する絶縁層と、前記絶縁層と前記フェライト層との間に配置された前記第1結晶を含むガラスセラミックスおよび前記フェライト結晶を有する中間層とが積層されたガラスセラミック基板において、
前記中間層の複数の前記フェライト結晶の一部が、前記絶縁層側へ突出しており、該絶縁層側へ突出した前記フェライト結晶の一部と前記絶縁層に含まれている前記第1結晶とが結合していることを特徴とするガラスセラミック基板。
A ferrite layer having a ferrite crystal, an insulating layer having a glass ceramic containing a first crystal having the same crystal structure as the ferrite crystal, and a glass ceramic containing the first crystal disposed between the insulating layer and the ferrite layer And a glass ceramic substrate in which the intermediate layer having the ferrite crystal is laminated,
A part of the plurality of ferrite crystals of the intermediate layer protrudes toward the insulating layer, a part of the ferrite crystals protruding toward the insulating layer, and the first crystal included in the insulating layer A glass-ceramic substrate characterized by being bonded .
請求項1に記載のガラスセラミック基板に、配線導体が配置されているとともに、数の前記フェライト層の層間に前記配線導体に電気的に接続されたコイル導体が配置されていることを特徴とするコイル内蔵ガラスセラミック配線基板。 A glass ceramic substrate according to claim 1, together with the wiring conductors are arranged, and characterized in that electrically connected to coil conductor is disposed on the wiring conductors between the layers of the ferrite layer of the multiple A glass ceramic wiring board with a built-in coil.
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