玻璃陶瓷电介质材料、烧结体、烧结体的制造方法以及高频用电路部件技术

本发明专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料的特征在于，至少具有按照外层、内层、外层的顺序层叠而成的层叠结构，上述外层分别由厚度0.1～5μm的氧化铝形成，且上述内层包含以质量％计含有SiO

【技术实现步骤摘要】
玻璃陶瓷电介质材料、烧结体、烧结体的制造方法以及高频用电路部件


[0001]本专利技术涉及在20GHz以上的高频区域内具有对信号处理有利的低介质损耗角正切和高机械强度的烧结体的前体即玻璃陶瓷电介质材料、烧结体以及高频用电路部件。

技术介绍

[0002]氧化铝陶瓷作为布线基板、电路部件被广泛使用。氧化铝陶瓷的相对介电常数为10而较高，因此有信号处理的速度慢的缺点。另外，由于必须在导体材料中使用高熔点的钨，因此还有导体损失变高的缺点。
[0003]为了弥补该缺点，开发了由玻璃粉末和陶瓷粉末构成的玻璃陶瓷电介质材料，该烧结体被用作电介质层。例如，使用透辉石作为主结晶析出的玻璃粉末的玻璃陶瓷电介质材料的烧结体在0.1GHz下相对介电常数为7.3～7.8，比氧化铝陶瓷材料的相对介电常数低。另外能够以1000℃以下的温度烧成，因此有以下优点：能够与导体损失低的Ag、Cu等低熔点的金属材料同时烧成，能够将它们作为内层导体使用(参照专利文献1)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开平10
‑
120436号

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]可是，近年来，以5G为代表的移动体通信设备、WiFi等局域网通信领域内，利用的频率带域高达20GHz以上，在这样的高频区域内，强烈要求陶瓷电介质材料的进一步低介质损耗角正切化。
[0009]电磁波的电路中的传输损失与电路基板的介电常数的平方根、介质损耗角正切、电磁波的频率之积成正比。上述专利文献中公开的玻璃陶瓷电介质材料在10.1GHz下显示高介电特性，但在20GHz以上的高频区域内的介质损耗角正切并不充分低，因此存在传输损失变大的问题。
[0010]另外，弯曲强度约为200MPa而较低，对于用作高频电路基板来说存在强度不足的问题。
[0011]本专利技术的目的在于，提供在20GHz以上的高频区域内具有低介质损耗角正切和高弯曲强度的烧结体的前体即玻璃陶瓷电介质材料、烧结体以及高频用电路部件。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料的特征在于，至少具有按照外层、内层、外层的顺序层叠而成的层叠结构，所述外层分别由厚度0.1～5μm的氧化铝形成，且上述内层以质量％计含有SiO250～60％、CaO 20～30％、MgO 15～21％的结晶性玻璃粉末作为玻璃组成。
[0014]需要说明的是，本专利技术中“结晶性玻璃粉末”是指，具有若经热处理则从玻璃基体
中析出结晶的性质的非晶质的玻璃粉末。“热处理”是指，以800～1000℃进行10分钟以上的热处理。
[0015]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料优选上述内层为生片压合体或印刷层叠体。
[0016]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料优选上述内层实质上不含陶瓷粉末。“实质上不含陶瓷粉末”是指，内层中的陶瓷粉末的含量低于0.1质量％。
[0017]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料优选上述内层包含金属导体。
[0018]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料优选上述金属导体为银或银合金。
[0019]本专利技术的烧结体是使上述层叠玻璃陶瓷电介质材料烧结而成的烧结体，优选透辉石系结晶作为主结晶从内层的玻璃基体析出。需要说明的是，“透辉石系结晶”是指透辉石结晶(diopside、CaMg(Si2O6))和透辉石固溶体结晶。
[0020]本专利技术的烧结体的特征在于，至少具有按照外层、内层、外层的顺序层叠而成的层叠结构，上述外层分别由厚度0.1～5μm的氧化铝形成，且上述内层以质量％计含有SiO
2 50～60％、CaO 20～30％、MgO 15～21％，且析出有透辉石系结晶。
[0021]本专利技术的烧结体优选三点弯曲强度为250MPa以上。需要说明的是，“三点弯曲强度”是指基于JIS R1601评价的值。
[0022]本专利技术的烧结体优选测定温度25℃、28GHz下的介质损耗角正切为0.0009以下。
[0023]本专利技术的烧结体优选测定温度25℃、28GHz下的相对介电常数为8.0以下。
[0024]需要说明的是，“介质损耗角正切”和“相对介电常数”是指，基于精细陶瓷基板的微波介电特性的测定方法(JIS R1641)，在测定温度25℃、频率28GHz下测定的值。
[0025]本专利技术的烧结体优选热膨胀系数为8～10ppm/℃。需要说明的是，“热膨胀系数”是指，在30～380℃的温度范围内，利用热机械分析装置测定的值。
[0026]本专利技术的烧结体的制造方法优选对上述层叠玻璃陶瓷电介质材料进行烧成。
[0027]本专利技术的烧结体的制造方法优选以1000℃以下的温度进行烧成。
[0028]本专利技术的高频电路部件是具有电介质层的高频用电路部件，电介质层优选为上述的烧结体。
[0029]专利技术效果
[0030]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料能够以1000℃以下的低温烧成，能够将银、银合金或铜等低熔点的金属材料用作内层导体。此外，在20GHz以上的高频区域内具有低介质损耗角正切，弯曲强度为250MPa以上而较高。因此，本专利技术的玻璃陶瓷电介质材料适合作为安装于树脂制母板的高频用电路部件。
具体实施方式
[0031]本专利技术的层叠玻璃陶瓷电介质材料是按照外层、内层、外层的顺序层叠而成的层叠体，是内层含有结晶性玻璃粉末、外层由氧化铝形成的层叠体。
[0032]首先，对内层进行说明。
[0033]构成内层的玻璃粉末优选以质量％计含有SiO
2 50～60％、CaO 20～30％、MgO 15～21％作为玻璃组成。以下叙述按照上述方式限定各成分的含有范围的理由。需要说明的是，各成分的含有范围的说明中，％的表述是指质量％。
[0034]SiO2是透辉石系结晶的构成成分，是成为玻璃的网络形成物的成分。SiO2的含量为
50～60％，优选为53～57％，特别是54～56％。若SiO2的含量过少，则玻璃化变得困难。另一方面，若SiO2的含量过多，则有熔融温度变高的倾向，另外透辉石系结晶难以析出。
[0035]CaO是透辉石系结晶的构成成分，是使结晶性玻璃粉末的软化点降低的成分。CaO的含量为20～30％，优选为23～29％，特别是25～27％。若CaO的含量过少，则软化点变得过高。另外，结晶度降低而介质损耗角正切容易变高。另一方面，若CaO的含量过多，则玻璃化变得困难。另外，介质损耗角正切容易变高。
[0036]MgO是透辉石系结晶的构成成分，是使结晶性玻璃粉末的软化点降低成分。MgO的含量为15～21％，特别优选为17～20％。若MgO的含量过少，则软化点变得过高。另外，介质损耗角正切容易变高。另一方面，若MgO的含量过多，则玻璃化变得困难。另外，结晶度降低而介质损耗角正切容易变高。
[0037]除了上述成分以外，可以在不损害介电特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层叠玻璃陶瓷电介质材料，其特征在于，至少具有按照外层、内层、外层的顺序层叠而成的层叠结构，所述外层分别由厚度0.1μm～5μm的氧化铝形成，且所述内层包含以质量％计含有SiO
2 50％～60％、CaO 20％～30％、MgO 15％～21％作为玻璃组成的结晶性玻璃粉末。2.根据权利要求1所述的层叠玻璃陶瓷电介质材料，其特征在于，所述内层是生片压合体或印刷层叠体。3.根据权利要求1或2所述的层叠玻璃陶瓷电介质材料，其特征在于，所述内层实质上不含陶瓷粉末。4.根据权利要求1～3中任一项所述的层叠玻璃陶瓷电介质材料，其特征在于，所述内层包含金属导体。5.根据权利要求1～4中任一项所述的层叠玻璃陶瓷电介质材料，其特征在于，所述金属导体为银或银合金。6.一种烧结体，其特征在于，是使权利要求1～5中任一项所述的层叠玻璃陶瓷电介质材料烧结而成的烧结体，透辉石系结晶作为主结晶从内层的玻璃基体析出。7.一种层叠玻璃陶瓷烧结体，其特征在于，至少具有按照外层、内层、外层的顺序层叠而成的层叠结构，所述外层分别由厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：马屋原芳夫，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：