玻璃陶瓷组合物及使用了该组合物的电子部件和叠层式LC复合部件制造技术

本发明专利技术涉及对树脂基板具备良好的安装可靠性、制造容易、且高频电气特性良好的玻璃陶瓷组合物和以银或铜为主成分的内部电极所构成的叠层式ＬＣ复合部件。玻璃陶瓷组合物由４５～３５重量％的镁橄榄石粉末和５５～６５重量％的玻璃组合物粉末构成，玻璃组合物粉末由４０～５０重量％的ＳｉＯ↓［２］、３０～４０重量％的ＢａＯ、３～８重量％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、８～１２重量％的Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］和３～６重量％Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］组成。上述玻璃陶瓷组合物具备高抗弯强度和适当的热膨胀系数，未烧结片状物容易制造，且在低于９５０℃的温度下能够致密地进行烧结。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及低温下可烧结、且具备高抗弯强度的玻璃陶瓷组合物，以及使用了该组合物的在高频下具备良好电气特性和对树脂基板的安装可靠性、且容易制造的电子部件和叠层式LC复合部件。
技术介绍
近年，随着用于移动电话等通信领域的电子部件的小型化和高频化，开始使用将电容器和线圈集成在1个部件内的叠层式LC复合部件。这些叠层式LC复合部件使在由介电常数较低的玻璃陶瓷组合物组成的绝缘体层中设置内部电极而构成的电容器和线圈互连，就可形成如附图说明图1所示的电路构成的图2、图3及图4所示的叠层式LC复合部件之内部。这里所示的叠层式LC复合部件是低频滤波器的例子，通过在绝缘体层1内设置内部电极2～5，形成电容器C1、C2和线圈L，获得图1所示电路。此外，在外部形成外部电极6～9。为了减少叠层式LC复合部件的损耗，必须使用金、银、铜等具有高导电率的金属作为内部电极。但是，因为这些金属的熔点较低，例如银的熔点约为960℃，所以，绝缘体组合物必须即使在900℃左右的低温下，也能够进行致密地烧结。因此，开发了在氧化铝(Al2O3)等介电常数较低的陶瓷粉末中混入玻璃粉，通过低温烧结而获得的玻璃陶瓷组合物，作为比电容率较低、且能够与银和铜等高导电率电极同时烧结的绝缘体组合物。叠层式LC复合部件的面积比一般的电子部件大，另外同时要求高度较低，所以，大多数情况下为大型薄板状。因此，要求构成叠层式LC复合部件的玻璃陶瓷组合物所组成的绝缘体具备较高的机械强度。但是，以往的玻璃陶瓷组合物，例如，日本专利第2597341号记载的叠层电感器用玻璃陶瓷组合物与氧化铝等普通的陶瓷相比，其抗弯强度非常小，不足150MPa，此外，大多数情况下，热膨胀系数也较小，在7ppm/K以下，其与安装叠层式LC复合部件的玻璃环氧树脂等基板(热膨胀系数一般为14ppm/K左右)间的热膨胀系数差非常大，在将叠层式LC复合部件安装到树脂基板上时的焊接工序中由于因热而产生的应力作用，容易在绝缘体层上出现龟裂等缺陷。根据专利技术者们的研究，为了不使安装可靠性下降，要求构成绝缘体层的玻璃陶瓷组合物的抗弯强度达到150PMa以上，且热膨胀系数在9ppm/K以上。但是，为使玻璃陶瓷组合物能够在900℃左右的较低温度下烧结，往往使玻璃粉末中包含大量氧化硼(B2O3)和会对环境造成不良影响的氧化铅(PbO)，以使软化点有所降低。例如，日本专利公报平6-8189号记载的氧化物电介质材料中，B2O3占整个玻璃陶瓷组合物的4～12重量％，如果其含量不足，则在1000℃以下的温度下不能够进行致密地烧结。但是，氧化硼含量较高的玻璃陶瓷组合物在构成层叠体的未烧结片状物的制造过程中，当在玻璃陶瓷组合物粉末中混入溶剂和粘合剂制成淤浆时，如果不对玻璃陶瓷组合物粉末的含水率作严格的控制，有时会出现淤浆凝胶化的情况，这成为能够在较低温度下进行烧结形成玻璃陶瓷组合物时的大问题。本专利技术解决了上述问题，其目的是提供玻璃陶瓷组合物和使用了该组合物的电子部件，以及提供以高导电率的银或铜为内部电极的高频电气特性良好的叠层LC复合部件。该玻斑陶瓷组合物由于抗弯强度大且热膨胀系数适度，所以对树脂基板的安装可靠性较高，由于玻璃粉末中氧化硼的含量较少，所以容易制备。专利技术的揭示本专利技术的玻璃陶瓷组合物和使用了该组合物的电子部件通过对55～65重量％由40～50重量％的SiO2、30～40重量％的BaO、3～8重量％的Al2O3、8～12重量％的La2O3和3～6重量％B2O3所组成的玻璃组合物，和45～35重量％的镁橄榄石(Mg2SiO4)构成的混合物进行成型烧结而获得。此外，本专利技术的玻璃陶瓷组合物及使用了该组合物的电子部件通过在50～65重量％由40～50重量％的SiO2、30～40重量％的BaO、3～8重量％的Al2O3、8～12重量％的La2O3和3～6重量％B2O3所组成的玻璃组合物，以及50～35重量％镁橄榄石构成的100％混合物中再添加作为副成分换算成CuO为0.2～5重量％的氧化铜，然后对此混合物进行成型烧结而获得。如以上结构的玻璃陶瓷组合物和使用了该组合物的电子部件，由于热膨胀系数在9ppm/K以上，且抗弯强度在150MPa以上，所以，对树脂基板的安装可靠性良好，且因玻璃粉末中的氧化硼含量较少，因此比较容易制备。本专利技术的电子部件是在前述玻璃陶瓷组合物内部设置以选自金、银及铜中的任1种金属为主成分的内部电极而构成的部件。以上构成的本专利技术的电子部件由于以高导电率的银或铜为内部电极，所以，其高频电气特性良好。本专利技术的叠层式LC复合部件由前述玻璃陶瓷组合物形成的绝缘体层和以银或铜为主成分的内部电极构成；由绝缘体层中电极以直线状、折线状或螺旋状中的任1种形状形成的线圈，以及在中间插入了绝缘体层而相对设置的内部电极形成的电容器所构成。以上结构的本专利技术的叠层式LC复合部件的热膨胀系数在9ppm/K以上，抗弯强度在150MPa以上，所以，对树脂基板的安装可靠性良好，而且，由于玻璃粉末中氧化硼含量较少，所以容易制造。由于比电容率对应于烧结温度的波动较小，且以高导电率的银或铜为内部电极，所以，高频电气特性良好。对附图的简单说明图1为本专利技术实施状态之一的叠层式LC复合部件的等效电路图。图2为本专利技术实施状态之一的使用了玻璃陶瓷组合物的叠层式LC复合部件的立体图。图3为图2点划线Ⅲ-Ⅲ的截面图。图4为图2点划线Ⅳ-Ⅳ的截面图。图5为在本专利技术实施状态之一的在玻璃陶瓷组合物中添加了氧化铜时的比电容率和烧结温度的关系特性图。图6A是本专利技术实施状态之一的叠层式LC复合部件(低频滤波器)的主模型平面图。图6B是同一叠层式LC复合部件的电容器模型平面图。图6C是同一叠层式LC复合部件的线圈模型平面图。图7是同一叠层式LC复合部件的电气特性图。实施专利技术的最佳状态以下，参考附图对本专利技术的实施状态进行说明。实施状态1首先，对本专利技术的玻璃陶瓷组合物的合成方法及各特性的评估方法进行说明。采用含有化学纯度较高(99％以上)的各构成组分(Si、Al、Ba、La和B)的各种氧化物或碳酸盐等作为起始原料。对这些起始原料的纯度进行改进后，按照表1所示组成称量，用球磨机混合上述粉体和氧化锆卵石及乙醇，历时18小时。干燥混合后所得淤浆，将其放入铂坩埚中，于1400～1500℃熔融3小时，急冷后，对所得玻璃块状物进行粗粉碎，再采用与原料混合同样的方法，用球磨机粉碎，干燥后获得玻璃粉末。然后，按照表2所示配比，称量以上制得的玻璃粉末和市售镁橄榄石粉末(纯度在96％以上)，以湿式混合粉碎的方式在球磨机中进行18小时的粉碎后，于150℃干燥24小时，制得玻璃陶瓷组合物粉末。用激光衍射法测得该粉体的平均粒径约为1.5μm。在所得粉体中加入20重量％作为粘合剂的聚乙烯醇的5重量％水溶液后，用32号筛网造粒，再以100MPa的压力分别成型为φ13mm×1mm厚的圆板状和φ5mm×10mm高的圆柱状。在600℃的温度下对成型体进行3小时加热，灼烧除去粘合剂后，于840～940℃的温度范围内的各种温度下保持30分钟烧结而成。在圆形板试样的两面蒸镀金-铬形成电极，再用阻抗分析器测定1GHz时的容量，由烧结体的直径和厚度算出比电容率。用TMA计在50℃～300℃的范围内测定圆柱型试样本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃陶瓷组合物，其特征在于，通过对５５～６５重量％由４０～５０重量％的ＳｉＯ↓［２］、３０～４０重量％的ＢａＯ、３～８重量％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、８～１２重量％的Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］和３～６重量％Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］组成的玻璃组合物，以及４５～３５重量％的镁橄榄石（Ｍｇ↓［２］ＳｉＯ↓［４］）所构成的混合物进行成型烧结而获得。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：胜村英则，齐藤隆一，平贺将浩，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]