陶瓷基体及其制造方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷基体及其制造方法。陶瓷基体的结晶相以3Al2O3·2SiO2为主结晶相，除此以外，包含Al2O3及ZrO2。弯曲强度为450Ma以上，杨氏模量为240GPa以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷基体及其制造方法
本专利技术涉及一种陶瓷基体，例如涉及适用于在内部安装振子等元件的陶瓷制封装体、高频用电路板等的陶瓷基体及其制造方法。
技术介绍
作为现有的陶瓷基体、例如以多铝红柱石(3Al2O3·2SiO2)为主成分的陶瓷基体(多铝红柱石基体)，已知日本特开2010－098049号公报、日本特开2012－137345号公报及日本特开2012－138432号公报中记载的陶瓷基体。关于日本特开2010－098049号公报中记载的多层陶瓷基板，多铝红柱石的含量为所述陶瓷成分的93～99质量％，且作为多铝红柱石以外的成分，包含Mg及Y中的至少1种，并且，在多层陶瓷基板的内部包含W及Mo中的至少1种作为导电层的成分。关于日本特开2012－137345号公报中记载的多铝红柱石质烧结体，当主结晶相的比例为100质量％时，含有按SiO2换算计为1.0～3.0质量％的Si、按Al2O3换算计为0.4～1.0质量％的Al、按Mn2O3换算计为1.0～4.0质量份的Mn、按TiO2换算计为2.0～8.0质量份的Ti。关于日本特开2012－138432号公报中记载的多铝红柱石质烧结体，其具有存在于内部配线层的周围的至少一部分的第一区域和该第一区域以外的第二区域。在利用X射线衍射进行测定时，第一区域中的氧化铝的主峰强度相对于多铝红柱石的主峰强度的比值为0.4以上。第二区域中的氧化铝的主峰强度相对于多铝红柱石的主峰强度的比值为0.3以下。
技术实现思路
通常，陶瓷基体中，随着弯曲强度升高，杨氏模量也会升高。如果杨氏模量升高，则不易变形且会变脆，因此，容易产生裂纹，另外，存在在芯片分割时容易发生崩边等问题。安装有振子等的封装体用途中，通过将陶瓷成型体和金属膜同时烧成，能够得到形成有电极层、配线层的陶瓷基体。这种情况下，如果陶瓷基体的杨氏模量升高，则在搭载于可穿戴式设备、IC卡等的小型且薄型的封装体用途中容易因对抗弯曲应力而产生裂纹。另外，多铝红柱石基体为低杨氏模量，但是，由于强度低，所以不适用于要求强度的例如在内部安装有振子等元件的陶瓷制封装体。上述的日本特开2010－098049号公报、日本特开2012－137345号公报及日本特开2012－138432号公报中记载的技术均着重于探针卡所需要的尺寸精度及耐化学腐蚀性等，没有对强度、杨氏模量作任何考虑。本专利技术是考虑这一课题而实施的，目的在于提供一种陶瓷基体及其制造方法，该陶瓷基体还适合于高频用电路板，其弯曲强度高，并且，杨氏模量低，能够低成本地实现使用了陶瓷基体的产品(陶瓷封装体、高频用电路板等)的小型化。[1]第一专利技术所涉及的陶瓷基体的特征在于，所述陶瓷基体的结晶相以3Al2O3·2SiO2为主结晶相，除此以外，包含Al2O3及ZrO2。[2]第一专利技术中，优选当包含92％以上的Al2O3的陶瓷基板的X射线衍射结果中的(113)晶面的峰强度为Pa，该陶瓷基体的X射线衍射结果中的3Al2O3·2SiO2的(240)晶面的峰强度为Pb时，所述峰强度Pb相对于所述峰强度Pa的比值(Pb/Pa)为5～50％。[3]第一专利技术中，优选当包含92％以上的Al2O3的陶瓷基板的X射线衍射结果中的(113)晶面的峰强度为Pa，该陶瓷基体的X射线衍射结果中的Al2O3的(113)晶面的峰强度为Pc时，所述峰强度Pc相对于所述峰强度Pa的比值(Pc/Pa)为5～25％。[4]第一专利技术中，优选当包含92％以上的Al2O3的陶瓷基板的X射线衍射结果中的(113)晶面的峰强度为Pa，该陶瓷基体的X射线衍射结果中的t－ZrO2的(111)晶面的峰强度为Pt，m－ZrO2的(/111)晶面的峰强度为Pm1，m－ZrO2的(111)晶面的峰强度为Pm2时，所述峰强度Pt、Pm1及Pm2的合计相对于所述峰强度Pa的比值{(Pt+Pm1+Pm2)/Pa}为15～200％。应予说明，(/111)晶面表示晶面，以下相同。[5]第一专利技术中，所述陶瓷基体优选包含：按Al2O3换算计为40.0～70.0质量％的Al、按ZrO2换算计为5.0～40.0质量％的Zr、按SiO2换算计为10.0～30.0质量％的Si、按MnO换算计为2.0～8.0质量％的Mn。[6]此时，所述陶瓷基体可以包含Ba、Ti、Y、Ca及Mg中的至少1种元素，当Al2O3、ZrO2、SiO2及MnO的合计为100质量％时，包含Ba的情况下，按BaO换算计包含1.5质量％以下，包含Ti的情况下，按TiO2换算计包含1.5质量％以下，包含Y的情况下，按Y2O3换算计包含1.5质量％以下，包含Ca的情况下，按CaO换算计包含1.5质量％以下，包含Mg的情况下，按MgO换算计包含1.5质量％以下。[7]第一专利技术中，优选所述陶瓷基体于温度1200～1400℃被烧结。[8]第一专利技术中，所述陶瓷基体的弯曲强度为450Ma以上，杨氏模量为240GPa以下。[9]此时，优选所述陶瓷基体的弯曲强度为450MPa～900MPa，杨氏模量为170GPa～240GPa。[10]第一专利技术中，优选所述陶瓷基体的介电损耗角正切在1MHz时为50×10－4以下，相对介电常数为7～13。[11]第二专利技术所涉及的陶瓷基体的制造方法的特征在于，包括制作成型体的成型体制作工序和将所述成型体在1200～1400℃进行烧成的烧成工序，所述成型体含有按Al2O3换算计为40.0～70.0质量％的Al、按ZrO2换算计为5.0～40.0质量％的Zr、按SiO2换算计为10.0～30.0质量％的Si、按MnO换算计为2.0～8.0质量％的Mn。[12]第二专利技术中，所述成型体可以包含Ba、Ti、Y、Ca及Mg中的至少1种元素，当Al2O3、ZrO2、SiO2及MnO的合计为100质量％时，包含Ba的情况下，按BaO换算计包含1.5质量％以下，包含Ti的情况下，按TiO2换算计包含1.5质量％以下，包含Y的情况下，按Y2O3换算计包含1.5质量％以下，包含Ca的情况下，按CaO换算计包含1.5质量％以下，包含Mg的情况下，按MgO换算计包含1.5质量％以下。[13]第二专利技术中，可以在所述成型体制作工序后，还包括在所述成型体上形成包含金属的导体层的工序，在所述烧成工序中，对形成有所述导体层的成型体进行烧成。[14]第二专利技术中，所述烧成工序可以在氢含量为5％以上的氢和氮的成型气体中进行。根据本专利技术所涉及的陶瓷基体及其制造方法，发挥以下效果。(a)弯曲强度高，并且，杨氏模量低。(b)还适合于高频用电路板。(c)芯片分割时的崩边发生率也小。(d)作为封装体部件等搭载时，不易因弯曲应力而发生破坏。(e)钎焊时，不易产生裂纹。(f)能够提高成品率，能够低成本地实现使用了陶瓷基体的产品(陶瓷封装体、高频用电路板等)的小型化。(g)由于进行低温烧成，所以可以使用例如Cu(铜)－W(钨)等低电阻导体作为电极或配线。附图说明图1是表示使用本实施方式所涉及的陶瓷基体的第一构成例(第一封装体)的截面图。图2是将本实施方式所涉及的陶瓷基体的制造方法与第一封装体的制造方法一同表示的工序框图。图3是表示使用本实施方式所涉及的陶瓷基体的第二构成例(第二封装体)的截面图。图4是将本实施方式所涉及的陶瓷基体的制造方法与第二封装体的制造方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷基体，其特征在于，所述陶瓷基体的结晶相以3Al2O3·2SiO2为主结晶相，除此以外，包含Al2O3及ZrO2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.26 JP 2014-2650371.一种陶瓷基体，其特征在于，所述陶瓷基体的结晶相以3Al2O3·2SiO2为主结晶相，除此以外，包含Al2O3及ZrO2。2.根据权利要求1所述的陶瓷基体，其特征在于，当包含92％以上的Al2O3的陶瓷基板的X射线衍射结果中的(113)晶面的峰强度为Pa，该陶瓷基体的X射线衍射结果中的3Al2O3·2SiO2的(240)晶面的峰强度为Pb时，所述峰强度Pb相对于所述峰强度Pa的比值Pb/Pa为5～50％。3.根据权利要求1所述的陶瓷基体，其特征在于，当包含92％以上的Al2O3的陶瓷基板的X射线衍射结果中的(113)晶面的峰强度为Pa，该陶瓷基体的X射线衍射结果中的Al2O3的(113)晶面的峰强度为Pc时，所述峰强度Pc相对于所述峰强度Pa的比值Pc/Pa为5～25％。4.根据权利要求1所述的陶瓷基体，其特征在于，当包含92％以上的Al2O3的陶瓷基板的X射线衍射结果中的(113)晶面的峰强度为Pa，该陶瓷基体的X射线衍射结果中的t－ZrO2的(111)晶面的峰强度为Pt，m－ZrO2的(/111)晶面的峰强度为Pm1，m－ZrO2的(111)晶面的峰强度为Pm2时，所述峰强度Pt、Pm1及Pm2的合计相对于所述峰强度Pa的比值(Pt+Pm1+Pm2)/Pa为15～200％，应予说明，(/111)晶面表示晶面，以下相同。5.根据权利要求1所述的陶瓷基体，其特征在于，所述陶瓷基体包含：按Al2O3换算计为40.0～70.0质量％的Al、按ZrO2换算计为5.0～40.0质量％的Zr、按SiO2换算计为10.0～30.0质量％的Si、按MnO换算计为2.0～8.0质量％的Mn。6.根据权利要求5所述的陶瓷基体，其特征在于，所述陶瓷基体包含Ba、Ti、Y、Ca及Mg中的至少1种元素，当Al2O3、ZrO2、SiO2及MnO的合计为100质量％时，包含Ba的情况下，按BaO换算计包含1.5质量％以下，包含Ti的情况下，按TiO2换算计包...

【专利技术属性】
技术研发人员：河野浩，梅田勇治，伊藤阳彦，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP