专利名称：复合电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合电子部件。
背景技术：
近年，正试图通过将安装在陶瓷基板表面的电容器、电感器等无源部件内藏在陶瓷多层基板中，来实现电子设备的小型化和高密度化。制作这种陶瓷多层基板时，通过刮刀法将电介质瓷器(porcelain)组合物和有机溶剂的混合浆料制成生片(green sheet)，并使其干燥后，将配线导体印刷到该生片的顶面。然后，将与上述同样的电解质瓷器组合物的生片重叠，作为叠层物，同时烧成。为了进行高速、高性能的信号处理，这种陶瓷多层基板使用比电阻小的Ag或Cu作为配线导体。因此，正在开发能够在比Ag的熔点962°C和Cu的熔点1084°C低的温度下，与它们同时烧成的各种陶瓷材料。例如，日本特开2001-10820、日本特开 2003-272912 中记载了 Fe203、ZnO、CuO 和 NiO系的铁氧体。现在，具有Ag导体的磁性体和电介质接合而成的电子部件中，所述电介质的介电常数(誘電率)几乎都为100以下。另外，具有介电常数为100以上的电介质部的磁性体/电介质的复合电子部件中，电介质的主成分中不含1 的电介质的介电常数刚刚超过 100(参照日本特开 2003-37022、W02006/085625)。另外，本申请人在日本特开2007-290940中公开了，通过对钛酸钡添加规定量的 CuO和Bi2O3，从而不含铅而能够低温烧成且具有高介电常数的电介质组合物。另外，叠层电感器等使用铁氧体材料作为芯部的线圈部件，随着施加直流电压，电感降低。因此，使用重叠直流电流的电子部件中，电感的降低就成为决定额定电流的主要因素。由此，作为线圈部件的芯部所使用的铁氧体材料，为了使额定电流上升，最好是具有优异的直流重叠特性的材料。例如在日本特开2006-151742号中，通过在NiCuSi系铁氧体材料中添加氧化铋和
氧化钛，来提高直流重叠特性。另外，本申请人在日本特愿2009-82211号中公开了，在NiCuSi系铁氧体材料中添加规定量的氧化铋、氧化钛、氧化钡，来提高直流重叠特性。
发明内容
使用了 Ag导体的铁氧体和LTCC产品中，通过将高容量的无源部件组合，从而可以应对新的需要。例如，为了实现抗电源体系中产生的低频噪音的部件的小型化和小空间化，具有更高容量的磁性体/电介质的复合电子部件是必要的。即，需要将构成电容器 (condenser)或电容器(capacitor)等的高介电常数陶瓷层和构成线圈或电感器等的铁氧体层层叠，并一体化。另外，必须能够将高介电常数陶瓷层和铁氧体层在1000°C以下的低温范围内致密烧成，并且必须无分层、无裂缝地将两者接合。
而且，在高介电常数陶瓷层和铁氧体层之间，在共烧结时产生成分扩散，结果会有介电特性恶化的倾向。解决这些问题的复合电子部件还是未知的。另外，本申请人在日本特愿2007-253528中公开了，对能够低温烧成且介电损失小的高介电常数钛酸钡系电介质和低介电常数陶瓷层，通过共烧结，无分层、无裂缝地进行接合。但是，关于对能够低温烧成且介电损失小的高介电常数钛酸钡系电介质和铁氧体，通过共烧结，无分层、无裂缝地进行接合的内容，还没有公开。本发明的课题是对于钛酸钡系的高介电常数体和铁氧体，通过低温烧成，在抑制分层、裂缝的同时进行接合。本发明为一种复合电子部件，其包含在1000°C以下的温度下共烧结而成的磁性体和电介质，磁性体是由46 48摩尔％的狗203、0. 1 36摩尔％的&ι0、10 14摩尔％的 CuO和余量的MO构成的铁氧体，电介质的相对介电常数为1000以上，电介质为相对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0. 5重量份以上4. 0重量份以下的CuO和4. 0重量份以上9. 0 重量份以下的Bi203。另外，本发明为一种复合电子部件，其包含在1000°C以下的温度下共烧结而成的磁性体和电介质，磁性体在由46 48摩尔％的狗203、0. 1 36摩尔％的SiO、 10 14摩尔％的CuO和余量的NiO构成的铁氧体组成为100重量份时，还含有作为副成分的0. 8重量份以下的Bi203、0. 9重量份以下的TW2和0. 52重量份以下的BaO ；所述电介质的相对介电常数为1000以上；电介质为相对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0. 5重量份以上4. 0重量份以下的CuO和4. 0重量份以上9. 0重量份以下的Bi203。本发明人通过改良相对介电常数为1000以上的BaTiO3系电介质材料和高导磁率的MCuai铁氧体各自的组成，从而能够在1000°C以下的烧成温度下将不同种材料接合。由此，对于高介电常数体和铁氧体，通过低温烧成，可以在抑制分层、裂缝的同时进行接合。通过本发明，可以提供通过低温烧结将高导磁率的NiCuai铁氧体和高介电常数的电介质牢固地一体化而成的电子部件，因此可以实现至今未使用的各种产品、例如抗噪音部件的小型化和小空间化。
图1(a)表示电介质1和磁性体2的共烧结体，图1(b)、图1(c)和图1(d)分别表示电介质1、中间层3和磁性体2的共烧结体。图2是表示抗噪音部件的等效电路的例子的电路图。
具体实施例方式电介质本发明中使用的电介质是相对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0. 5重量份以上4. 0重量份以下的CuO和4. 0重量份以上9. 0重量份以下的Bi203。关于电介质的介电常数，在电介质电容器这样需要高介电常数的用途中，优选使介电常数为1000以上。另外， 关于电介质的绝缘电阻，作为个体，优选为LOXIOkiQ以上。钛酸钡系电介质，是指以钛酸钡为主成分的电介质。具体来讲，在原料阶段，可以是钛酸钡的预烧物，或者也可以是烧结后烧成钛酸钡的氧化钛和氧化钡的混合物。另外，将钛酸钡系电介质全体设为100摩尔％时，可以是100摩尔％的全体由钛酸钡构成。或者，在电介质的钡部位中，30摩尔％以下可以被锶、钙、镁替换。另外，电介质的钛部位中，30摩尔％以下可以被锆替换。本发明中使用的电介质中，相对于钛酸钡系电介质，添加CuO和Bi203。由此，可以提高与特定的铁氧体磁性体的接合强度。添加的方法例如如下。(1)将CuO和Bi2O3各自以氧化物的形态添加。(2)添加CuO和Bi2O3的复合氧化物。(3)添加(1)的多种氧化物和O)的复合物氧化物双方。(2)、(3)的复合氧化物可以通过预烧来生成。另外，作为复合氧化物，可以例示出 CuBi2O40从本发明的观点出发，相对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0. 5重量份以上 4. 0重量份以下的CuO和4. 0重量份以上9. 0重量份以下的Bi203。通过使相对于钛酸钡系电介质100重量份的CuO的添加量为0. 5重量份以上、 Bi2O3的添加量为4. 0重量份以上，从而能够提高低温下的烧结性和与铁氧体的接合性。另外，通过使相对于钛酸钡系电介质100重量份的CuO的添加量为4. 0重量份以下、Bi2O3的添加量为9. 0重量份以下，从而能够提高绝缘电阻和与铁氧体的接合性。优选本发明的钛酸钡系电介质中实质上不含有1 的氧化物。但是，微量的不可避免的杂质除外。本发明的电介质中实质上不含有玻璃成分。另外，作为各金属成分的原料，可以例示出各金属的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐。磁性体本发明中使用的磁性体具有由46 48摩尔％的F%03、0. 1 36摩尔％的SiO、 10 14摩尔％的CuO和余量的NiO构成的铁氧体组成。这里，具有由46 48摩尔％的佝203、(). 1 36摩尔％的&ι0、10 14摩尔％的 CuO和余量的NiO构成的铁氧体组成，意味着磁性体铁氧体的主成分由这四种成分构成。这四种成分的合计量为100摩尔％。在优选的实施方式中，磁性体由46 48摩尔％的F%03、0. 1 36摩尔％的SiO、 10 14摩尔％的CuO和余量的NiO构成。另外，磁性体的绝缘电阻，作为个体，优选为LOXIOkiQq通过使FiJ2O3的含量在48摩尔％以下，从而绝缘电阻提高。通过使FiJ2O3的含量在 46摩尔％以上，从而导磁率提高。从这个观点考虑，更优选!^e2O3的含量为47摩尔％以上。通过使SiO的含量在0. 1摩尔％以上，低温下的烧结性提高。从该观点考虑，ZnO 的含量更优选为4. 0摩尔％以上，进一步优选为15摩尔％以上。另外，通过使SiO的含量在36摩尔％以下，可以确保导磁率。从该观点考虑，ZnO的含量更优选为30摩尔％以下。通过使CuO的含量在10摩尔％以上，低温下的烧结性提高。从该观点考虑，CuO 的含量更优选为11摩尔％以上。另外，通过使CuO的含量在14摩尔％以下，可以防止过烧结。从该观点考虑，CuO的含量更优选为12摩尔％以下。 另外，相对于上述铁氧体组成100重量份，还可以含有0. 8重量份以下的Bi203、0. 9重量份以下的TW2和0. 52重量份以下的BaO作为副成分。由此，磁性体的直流重叠特性提尚。从该观点考虑，Bi2O3的量更优选为0. 2重量份以上且更优选为0. 7重量份以下。另外，TiO2的量更优选为0. 4重量份以上且更优选为0. 6重量份以下。另外，BaO的量更优选为0. 2重量份以上且更优选为0. 4重量份以下。共烧结温度本发明的部件的共烧结，优选在900 1000°C下进行。共烧结温度低于900°C，则难以烧结。另外，通过使烧结温度为1000°c以下，从而能够扩展到很大范围的用途，在工业上有很大优点。烧结温度更优选为980°c以下。另外，使用Ag、Ag合金等作为导体时，优选使烧结温度为950°C以下。磁性体和电介质的一体化的形态本发明中，如图1(a)所示，也可以在使电介质1和磁性体2直接接触的状态下进行接合。但是，也可以在电介质和磁性体2之间隔着中间层的状态下进行一体化。S卩，如图 1(b)所示，可以在电介质1和磁性体2之间设置中间层3。进而，如图1(c)、(d)所示，可以在磁性体的两侧和电介质的两侧设置中间层3。中间层的材质作为中间层的材质，优选为在BaO-TiO2-ZnO材料100重量份中添加8重量份以下的CuO。特别优选中间层的材质是具有xBa0-yTi02-Zai0(X、y、Z各自表示摩尔比，x+y+z = 1 ；0. 09 ^ X ^ 0. 20 ；0. 49 ^ y ^ 0.61 ；0. 19彡ζ彡0. 42)的组成的瓷器。通过该范围内的组成，在共烧结时，电介质和磁性体的接合性特别好。所述中间层用瓷器中的BaO的比例χ更优选为0. 11以上，并且更优选为0. 15以下。另外，所述瓷器中的TiO2的比例y更优选为0.5以上，并且更优选为0.6以下。另外， 所述瓷器中的SiO的比例ζ更优选为0. 3以上，并且更优选为0. 4以下。通过在所述瓷器100重量份中添加1. 0重量份以上、5. 0重量份以下的含氧化硼的玻璃成分，从而能够有效地降低中间层的烧结温度。该含氧化硼的玻璃成分的意思是至少含有氧化硼的玻璃成分。该玻璃成分可以仅是氧化硼，但优选含有氧化硼以外的金属氧化物。作为氧化硼以外的金属氧化物，可以例示出BaO、A1203、ZnO, SiO2和碱金属氧化物。制造本发明中，上述的各金属氧化物成分的比例是换算为原料混合物中的各金属的氧化物的值。换算为原料混合物中的各金属的值，是根据各金属原料的混合比例来确定的。本发明中，用精密天平精密称量各金属原料的混合比例，基于该称量值算出所述换算值。本发明的电子部件优选具有由选自Ag、Cu和Ag-Pd合金组成的组中的材质形成的导体图案。另外，本发明的电子部件优选具有一对电极层，在这一对电极层间配置有所述高介电常数陶瓷层，通过该一对电极层导出规定的静电容量。制造本发明的电子部件时，优选以达到希望的组成的方式来称量各氧化物粉末， 进行湿式混合，得到电介质、磁性体的各混合粉末。之后，在900 1200°C的范围(优选 1000 1100°C )对电介质的混合粉末进行预烧，在740 840°C对磁性体的混合粉末进行预烧。粉碎预烧体，得到各陶瓷粉末。优选将各陶瓷粉末与有机粘合剂、增塑剂、分散剂和有机溶剂混合，通过刮刀法将片成型，将其层叠而得到叠层体。将该叠层体在900 1000°C 进行共烧结，得到电子部件。复合电子部件的用途就本发明的复合电子部件而言，只要是利用铁氧体的高导磁率和电介质的高介电常数的电子部件，则没有限定。作为该电子部件的种类，可以例示出具有L和C无源元件的过滤器、抗噪音部件等。抗噪音部件是指消除噪音的电子部件，这种噪音是从电子设备泄漏出的电磁杂音的放射、传播的，并妨碍其他设备。图2表示抗噪音部件的等效电路的例子。实施例实验 A电介质的原料的制作按照希望的组成来称量各氧化物粉末，进行湿式混合，得到各混合粉末。之后，在 1000 1100°C对混合粉末进行预烧。对于得到的预烧物，添加规定量的CuO和Bi2O3，粉碎， 得到高电介质的原料粉末。磁性体的原料的制备按照希望的组成来称量各氧化物粉末，进行湿式混合，得到混合粉末。之后，在 740 840°C的范围进行预烧。之后，进行粉碎，得到陶瓷原料粉末。胶带成型向制备好的各原料粉末中加入有机粘合剂、增塑剂、分散剂和有机溶剂，用球磨进行混合，得到浆料。使用该浆料，用刮刀装置成型厚0. 02 0. Imm的生片。接合性、抗折强度试验将磁性体陶瓷生片(40 μ m)和高介电常数陶瓷生片(40μπι)按1 1层叠，烧成， 取出约3mmX 30mmX 2mm的试验片，进行3点弯曲试验。关于接合性，对于相同的结构物，进行镜面研磨，用电子显微镜观察接合界面的裂缝、空隙、相互扩散。相对介电常数的测定将磁性体陶瓷生片(40 μ m)和高介电常数陶瓷生片(40 μ m)按1 1层叠，烧成， 预先通过丝网印刷形成电极图案(电极的重叠面积在烧成后为2mm2)以使高介电常数层的一部分成为容量层，形成端子电极。之后，用端子电极测定容量。绝缘电阻将磁性体陶瓷生片(40 μ m)和高介电常数陶瓷生片(40 μ m)分别烧成后，制作约 IOmmX IOmmX 1. 5m的烧结体，形成对抗电极，用绝缘电阻计进行施加50V电压时的测定。烧结性确认用10000倍观察磁性体和高电介质的烧结体，计算空孔的占有率，进行判定。这些测定结果示于表1、2、3。表 1试样 Na烧成高介电常4Sfc材料磁'mm抗折强庋办a接合性综合判定温庋 BaTi03CuOΒ 203相对龛电常數绝線电阻烧结性Fe203NiOCuOZnO烧结性重量份重量份重量份Qmol^molXοκ>11 啦1%"..Γ9001000.323.766704.0E+08X4824.811.815.5O110XX29001000.442.569202.3.E+09X4824.811.815. SO125XX39001000.512.99ItW4.0.E+10Δ4824.811.8IS. 5O145XX49001000.514.2711894.0.E+10O4824.811.815.5O163AO59001000.734.2713055.0.E+10O4824.811.815.5O169厶O69201000.734.2714258.0.E+10O4824.811.815.5O188OO79001000.875.1313452.0. E+10O4324.811.815.5O176厶O89001001.317.6915543.6.E+10O4324.811.815.5O185OO99001001.7510.2520232.9. E+08O4324.811.816.5O136XX109001002.875.1312602.0.E+11O4824.811.815.5O179厶O表1中，对电介质的CuO的比例和Bi2O3的比例进行了各种改变。结果，试样4 8,10中，磁性体、电介质的烧结性良好，共烧结品的抗折强度高。试样1、2中，电介质中的 CuO的比例低，Bi2O3的比例也低，抗折强度低。试样3中，电介质中的Bi2O3的比例低，抗折强度低。试样9中，Bi2O3的比例高，抗折强度低。表2
1烧成 a度 ■cJζ介电常我材料磁性体*I抗折强庋, LiJ综合判定IBaTi03CuOΒ1203I绝蝝电狙烧结性Fs203pio]CuOZnO烧结性重量份重量像O拟1%BQlXBOlXBOlXH9001003.026.9815102.5.Ε+10"ο"4811.8IS-SOI咖ιLoHO国900I咖I8.176.8316608.0.Ε+10O48['24.811.8I 访-5 1OI 203 II^iO880I 1003,317.6912101.5.Ε+10O4824.811.816.6Δ185Γ1 O囡900I W I3.317.6917202. S4 E-HlO4824,811.815-5OI 220 1tinO9201003.317.6918302.2. Ε+11O4824.811.815.5 1OI 234Γο οH9001 too I4117.6914857.0.Ε+09厶4824.811.815. S. jOI 205 IΓο χ固9001 m I5.317.69135SL8.E+09厶4824.8 丨11.815. SO195tilχΘ900I ioo 13.538.9718702.0.Ε+10O4824.811.815-SO231O| 9 900 I！ 100 I3.7510.2526883.6.Ε+09O4824.8 丨11.8瓜5 jO1 155 Iχ表2中，对电介质的CuO的比例和Bi2O3的比例进行了各种改变。结果，试样11 15、18中，磁性体、电介质的烧结性良好，共烧结品的抗折强度高。试样16、17中，电介质中的CuO的比例高，电介质的绝缘电阻低。试样19中，电介质中的Bi2O3的比例高，接合性差。表 权利要求
1.一种复合电子部件，其包含在1000°c以下的温度下共烧结而成的磁性体和电介质， 所述磁性体是由46 48摩尔％的 ^203、0. 1 36摩尔％的&ι0、10 14摩尔％的CuO和余量的NiO构成的铁氧体；所述电介质的相对介电常数为1000以上；所述电介质为，对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0. 5重量份以上4. 0重量份以下的CuO和4. 0重量份以上9. 0重量份以下的Bi203。
2.根据权利要求1记载的复合电子部件，其中，所述磁性体和所述电介质的各自的个体的绝缘电阻为1.0Χ1(ΓΩ以上。
3.根据权利要求1或2记载的复合电子部件，其中，在所述磁性体和电介质的界面，接合有相对于BaO-TiO2-ZnO材料100重量份添加了 8重量份以下的CuO的瓷器的中间层。
4.根据权利要求1 3中任一项记载的复合电子部件，其中，在所述电介质和所述磁性体上设置有由Ag、Cu和Ag-Pd合金的至少一种形成的导体图案。
5.根据权利要求1 4中任一项记载的复合电子部件，其为抗噪音部件。
6.一种复合电子部件，其包含在1000°C以下的温度下共烧结而成的磁性体和电介质， 所述磁性体含有100重量份的由46 48摩尔％的 ^203、0. 1 36摩尔％的SiO、10 14摩尔％的CuO和余量的NiO构成的铁氧体组成，以及作为副成分的0. 8重量份以下的 Bi203、0· 9重量份以下的TiO2和0. 52重量份以下的BaO ； 所述电介质的相对介电常数为1000以上；所述电介质为，相对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0. 5重量份以上4. 0重量份以下的CuO和4. 0重量份以上9. 0重量份以下的Bi203。
7.根据权利要求6记载的复合电子部件，其中，所述磁性体和所述电介质的各自的个体的绝缘电阻为1.0Χ1(ΓΩ以上。
8.根据权利要求6或7记载的复合电子部件，其中，在所述磁性体和电介质的界面，接合有相对于BaO-TiO2-ZnO材料100重量份添加了 8重量份以下的CuO的瓷器的中间层。
9.根据权利要求6 8中任一项记载的复合电子部件，其中，在所述电介质和所述磁性体上设置有由Ag、Cu和Ag-Pd合金的至少一种形成的导体图案。
10.根据权利要求6 9中任一项记载的复合电子部件，其为抗噪音部件。
全文摘要
本发明提供一种复合电子部件，其包含在1000℃以下的温度下共烧结而成的磁性体2和电介质1。磁性体2是由46～48摩尔％的Fe2O3、0.1～36摩尔％的ZnO、10～14摩尔％的CuO和余量的NiO构成的铁氧体；电介质1的相对介电常数为1000以上；电介质为，对于钛酸钡系电介质100重量份，添加0.5重量份以上4.0重量份以下的CuO和4.0重量份以上9.0重量份以下的Bi2O3。
文档编号H01F27/00GK102165543SQ20098013851
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年9月30日
发明者丸田浩之, 小田切正, 礒胁幸夫, 长谷川朋之 申请人:双信电机株式会社, 日本碍子株式会社