陶瓷層疊部件及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種陶瓷層疊部件，其具有鐵氧體磁性層和玻璃陶瓷層，所述玻璃陶瓷層以硼硅酸玻璃作為主成分，與鐵氧體磁性層層疊，埋置有銀的內部導體。在玻璃陶瓷層中分散地存在有鋁和銀共存的微小區域。
【專利說明】陶瓷層疊部件及其制造方法
[0001]本申請是分案申請，其母案申請的申請號:200980140734.7 (PCT/JP2009/005140)，申請日:2009.10.5，發明名稱:陶瓷層疊部件及其制造方法
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種在各種電子設備中使用的陶瓷層疊部件，特別涉及可以在低溫下燒結的陶瓷層疊部件。
【背景技術】
[0003]伴隨著電子設備所處理的信息量的增大和高速化，對于搭載于電子設備中的陶瓷層疊部件要求應對更高的頻率。為了應對高頻化，有效的做法是減少陶瓷層疊部件內部的電路圖案的寄生電容。為此要求在陶瓷層疊部件中使用的絕緣材料為低介電常數。
[0004]另外，此種陶瓷層疊部件中，作為形成于其內部的電路圖案配線的材質，為了減小電路內的電阻，大多使用具有高電導率的銀。所以，低介電常數的絕緣材料需要在作為銀的熔點以下的900°C左右燒結、致密化。
[0005]作為滿足此種條件的低介電常數的絕緣材料，熟知的是加入了二氧化硅、氧化鋁、鎂橄欖石、堇青石等填充劑的硼硅酸玻璃材料。在應對高頻的陶瓷層疊部件中，經常使用在硼硅酸玻璃中混合有填充劑的玻璃陶瓷。特別是，在與作為磁性材料的鐵氧體同時燒成的情況下，為了調整熱膨脹系數，經常將結晶性二氧化硅作為填充劑使用。此種低溫燒結玻璃例如公開于專利文獻I中。
[0006]但是，在將以往的硼硅酸玻璃作為低介電常數材料用于玻璃陶瓷層中的情況下，銀會擴散到硼硅酸玻璃中的很寬的范圍。由此，在陶瓷層疊部件內會產生銀的遷移反應而容易引起短路等故障，可靠性降低。
[0007]特別是，在將玻璃陶瓷層與鐵氧體磁性層同時燒成的情況下，銀的擴散得到促進，陶瓷層疊部件的可靠性明顯地降低。
[0008]專利文獻1:日本特開平11-171640號公報
【發明內容】
[0009]本發明提供一種抑制了銀的遷移的可靠性高的陶瓷層疊部件。本發明的陶瓷層疊部件具有鐵氧體磁性層和玻璃陶瓷層，上述玻璃陶瓷層以硼硅酸玻璃作為主成分，與鐵氧體磁性層層疊，埋置有銀的內部導體。在玻璃陶瓷層中分散地存在有鋁和銀共存在微小區域。此種陶瓷層疊部件是按如下的步驟制作的。首先，制作將硼硅酸玻璃粉末、晶體二氧化硅和氧化鋁水合物粉末混合成形的玻璃陶瓷生片。此時，在玻璃陶瓷生片中，將氧化鋁水合物的配合量設為0.5重量％以上、4.5重量％以下。然后，在該玻璃陶瓷生片內形成銀的內部導體。接下來，將鐵氧體生片與玻璃陶瓷生片層疊，形成層疊體，將該層疊體在銀的熔點以下燒成。
[0010]該構成中，銀在玻璃陶瓷層中不會擴散到寬的范圍，而是與鋁一起固定于混合到硼硅酸玻璃中的氧化鋁水合物的微小的分散區域。由此，即使在電場中、在H2O的存在下，也可以抑制銀的遷移。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的實施方式的陶瓷層疊部件的內部剖面圖。
[0012]圖2是圖1所示的陶瓷層疊部件的分解立體圖。
[0013]圖3是圖1所示的陶瓷層疊部件的外觀圖。
【具體實施方式】
[0014]下面，作為本發明的陶瓷層疊部件，以將鐵氧體生片與玻璃陶瓷生片同時燒成而得的共態噪聲濾波器作為一例進行說明。圖1是陶瓷層疊部件的剖面圖，圖2是該陶瓷層疊部件的分解立體圖，圖3是該陶瓷層疊部件的外觀圖。圖1表示圖2的1-1線的剖面。
[0015]如圖1所示，陶瓷層疊部件具有:以硼硅酸玻璃作為主成分的玻璃陶瓷層20、鐵氧體磁性層21A、21B、鐵氧體通孔(ferrite via) 22、銀(Ag)的平面線圈23A、23B。在玻璃陶瓷層20內，分散有鋁(Al)和Ag共存的微小區域10。鐵氧體磁性層21A、21B夾持著玻璃陶瓷層20。
[0016]如圖1、圖2所示，平面線圈23A形成于層20D中，引出導線25A形成于層20E中。平面線圈23A的一個端部從Ag通孔電極24A經由引出導線25A與圖3所示的外部端面電極26中的一個電連接。平面線圈23B形成于層20C中，引出導線25B形成于層20B中。平面線圈23B的一個端部232B經由Ag通孔電極24B、引出導線25B與外部端面電極26中的另一個電連接。平面線圈23A、23B的另一個端部231A、231B與外部端面電極26的剩下的兩個電連接。層20A?20E形成玻璃陶瓷層20。
[0017]下面，對此種構成的陶瓷層疊部件的制造過程的例子進行說明。首先，將成為玻璃陶瓷層20的原材料的硼硅酸玻璃粉末、晶體二氧化硅粉末與Al (OH) 3粉末混合，將所得的混合粉末與粘合劑、溶劑混合而制作陶瓷料漿。混合粉末例如由68.5重量％的硼硅酸玻璃粉末、29重量％的晶體二氧化硅粉末、2.5重量％的Al (OH) 3粉末構成。作為粘合劑，例如可以使用丙烯酸樹脂，作為溶劑，例如可以使用甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。將所制備的陶瓷料漿利用刮刀法例如以達到25 μ m左右的厚度的方式進行薄片成形，制作在玻璃陶瓷層20中使用的玻璃陶瓷生片。
[0018]同樣地，將能夠在900°C以下燒成的N1-Zn-Cu鐵氧體粉末、粘合劑和溶劑使用球磨機混合，制作陶瓷料漿。作為粘合劑，例如可以使用丁醛樹脂和鄰苯二甲酸系的增塑劑，作為溶劑，例如可以使用乙酸丁酯、丁醇等。由所制備的陶瓷料漿，利用刮刀法，例如以達到50?100 μ m左右的厚度的方式進行薄片成形，制作在鐵氧體磁性層21A、2IB中使用的鐵氧體的生片。
[0019]然后，在玻璃陶瓷生片中，使用Ag膏劑在層20B、20D中形成成為Ag通孔電極24A、24B的用于層間的電連接的通孔電極。另外，使用印刷法或轉印法，在層20C、20D中形成成為平面線圈23A、23B的Ag的平面線圈導體。另外，使用Ag膏劑在層20B、20E中形成成為引出導線25A、25B的導體部。此后，如圖2的構成所示那樣依次層疊2張鐵氧體生片和各玻璃陶瓷生片而制作層疊體。鐵氧體通孔22是在平面線圈的軸附近開設孔，向其中填充鐵氧體膏劑而形成的。
[0020]然后將所制作的層疊體在900°C下燒成，制作在玻璃陶瓷層20中埋置有兩個平面線圈23A、23B的作為層疊結構體的層疊燒成體。在該層疊燒成體的向外部側面露出的引出導線25A、25B及端部231A、231B的端面，與之電連接地涂布Ag膏劑而形成Ag金屬化層。繼而，實施鍍N1、鍍Sn，形成外部端面電極26。
[0021]而且，作為玻璃陶瓷生片、鐵氧體生片中所用的粘合劑，可以使用以適量的增塑劑控制了層疊性的丁醛樹脂系及丙烯酸系的粘合劑。即，可以使用通常所用的粘合劑，沒有特別限定。
[0022]另外，作為溶劑，可以使用酯系、酮系、醇系的溶劑，根據需要也可以使用用于控制干燥速度的高沸點溶劑。酯系的溶劑例如為乙酸乙酯、乙酸丁酯，酮系的溶劑例如為甲苯、甲乙酮(MEK)，醇系的溶劑例如為異丙醇(IPA)、丁醇。如此所述，溶劑沒有特別限定。
[0023]另外，混合的方法除了球磨機以外，也可以使用介質攪拌磨機等普遍所知的方法，沒有特別限定。另外，薄片形成方法除了刮刀法以外，也可以使用加壓薄片成形等普遍所知的方法，沒有特別限定。
[0024]本實施方式中，構成Ag通孔電極24A、24B或平面線圈23A、23B的Ag在燒成時不會在玻璃陶瓷層20中擴散到寬的范圍。此外，Ag被與Al —起固定于混合到硼硅酸玻璃中的氧化鋁水合物(Al (OH)3粉末)的微小的分散區域中。其結果是，陶瓷層疊部件的玻璃陶瓷層20具有分散了 Al和Ag共存的微小區域10的結構。由此，即使在電場中、在H2O的存在下，也可以抑制Ag的遷移。
[0025]下面，對如上所述地制作陶瓷層疊部件(樣品A)并確認其效果的結果進行說明。為了比較，制作并評價了使用未添加Al (OH) 3粉末的玻璃陶瓷生片的陶瓷層疊部件(樣品B)。另外，還制作并評價了使用取代Al (OH) 3粉末而添加了等量的Al2O3粉末的玻璃陶瓷生片的陶瓷層疊部件(樣品C)。此外，還制作并評價了未使用鐵氧體生片而僅使用在樣品B中所用的玻璃陶瓷生片來內置平面線圈的陶瓷層疊部件(樣品D)。這是為了同未與鐵氧體同時燒成的情況比較。這些樣品除了所用的材料以外，是經過相同的過程制作的。
[0026]首先，對樣品A、樣品B、樣品C、樣品D的斷面進行能量色散型的元素映射圖分析。其結果是，樣品A中，在無法檢測出Ag的玻璃陶瓷層20的基質中分散有Al和Ag共存的5μπι以下的微小區域10。與之不同，樣品B中，Ag擴散到玻璃陶瓷層的較寬的范圍，并且觀察到一部分能夠強烈地檢測出Ag的微小區域。樣品C中，觀察到僅檢測出Al的微小區域和強烈地檢測出Ag的微小區域，Ag在玻璃陶瓷層中擴散到較寬的范圍。樣品D中，在玻璃陶瓷層中基本上無法檢測出Ag。該結果表明，在與鐵氧體的同時燒成中，Ag的擴散得到促進。像這樣，僅在與鐵氧體同時燒成時向玻璃陶瓷層20中添加有氧化鋁水合物的情況下，因與鐵氧體的同時燒成而促進了擴散的Ag被固定于Al中。
[0027](表I)中，對各自100個陶瓷層疊部件進行借助高壓鍋偏壓試驗的可靠性試驗(PCBT試驗)，將其結果以不良率表示。PCBT試驗中，在對平面線圈23Α、23Β之間施加了 5V的施加電壓的狀態下，在2個大氣壓、濕度85%、溫度125°C的環境下放置48小時。其結果是，將絕緣電阻降低為1Χ106Ω以下的判斷為不良。
[0028][表 I]
[0029]
【權利要求】
1.一種陶瓷層疊部件，其特征在于， 具有鐵氧體磁性層和玻璃陶瓷層，所述玻璃陶瓷層與所述鐵氧體磁性層層疊，且該玻璃陶瓷層中埋置有銀的內部導體， 在所述玻璃陶瓷層中分散地存在有鋁和銀固定而共存的微小區域，并且該玻璃陶瓷層中添加有Al、K、Ca、Mg中的至少一種， 所述微小區域為5μπι以下。
2.根據權利要求1所述的陶瓷層疊部件，其特征在于，所述微小區域與所述銀的內部導體相距而存在。
【文檔編號】C03C14/00GK103950249SQ201410145780
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2009年10月5日 優先權日:2008年10月14日
【發明者】犬塚敦, 元滿弘法 申請人:松下電器產業株式會社