专利名称：陶瓷层叠部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在各种电子设备中使用的陶瓷层叠部件，特别涉及可以在低温下烧结的陶瓷层叠部件。
背景技术：
伴随着电子设备所处理的信息量的增大和高速化，对于搭载于电子设备中的陶瓷层叠部件要求应对更高的频率。为了应对高频化，有效的做法是减少陶瓷层叠部件内部的电路图案的寄生电容。为此要求在陶瓷层叠部件中使用的绝缘材料为低介电常数。
另外，此种陶瓷层叠部件中，作为形成于其内部的电路图案配线的材质，为了减小电路内的电阻，大多使用具有高电导率的银。所以，低介电常数的绝缘材料需要在作为银的熔点以下的900°C左右烧结、致密化。
作为满足此种条件的低介电常数的绝缘材料，熟知的是加入了二氧化硅、氧化铝、 镁橄榄石、堇青石等填充剂的硼硅酸玻璃材料。在应对高频的陶瓷层叠部件中，经常使用在硼硅酸玻璃中混合有填充剂的玻璃陶瓷。特别是，在与作为磁性材料的铁氧体同时烧成的情况下，为了调整热膨胀系数，经常将结晶性二氧化硅作为填充剂使用。此种低温烧结玻璃例如公开于专利文献1中。
但是，在将以往的硼硅酸玻璃作为低介电常数材料用于玻璃陶瓷层中的情况下， 银会扩散到硼硅酸玻璃中的很宽的范围。由此，在陶瓷层叠部件内会产生银的迁移反应而容易引起短路等故障，可靠性降低。
特别是，在将玻璃陶瓷层与铁氧体磁性层同时烧成的情况下，银的扩散得到促进， 陶瓷层叠部件的可靠性明显地降低。
专利文献1 日本特开平11-171640号公报
发明内容
本发明提供一种抑制了银的迁移的可靠性高的陶瓷层叠部件。本发明的陶瓷层叠部件具有铁氧体磁性层和玻璃陶瓷层，上述玻璃陶瓷层以硼硅酸玻璃作为主成分，与铁氧体磁性层层叠，埋置有银的内部导体。在玻璃陶瓷层中分散地存在有铝和银共存在微小区域。此种陶瓷层叠部件是按如下的步骤制作的。首先，制作将硼硅酸玻璃粉末、晶体二氧化硅和氧化铝水合物粉末混合成形的玻璃陶瓷生片。此时，在玻璃陶瓷生片中，将氧化铝水合物的配合量设为0. 5重量％以上、4. 5重量％以下。然后，在该玻璃陶瓷生片内形成银的内部导体。接下来，将铁氧体生片与玻璃陶瓷生片层叠，形成层叠体，将该层叠体在银的熔点以下烧成。
该构成中，银在玻璃陶瓷层中不会扩散到宽的范围，而是与铝一起固定于混合到硼硅酸玻璃中的氧化铝水合物的微小的分散区域。由此，即使在电场中、在H2O的存在下， 也可以抑制银的迁移。
图1是本发明的实施方式的陶瓷层叠部件的内部剖面图。
图2是图1所示的陶瓷层叠部件的分解立体图。
图3是图1所示的陶瓷层叠部件的外观图。
具体实施例方式下面，作为本发明的陶瓷层叠部件，以将铁氧体生片与玻璃陶瓷生片同时烧成而得的共态噪声滤波器作为一例进行说明。图1是陶瓷层叠部件的剖面图，图2是该陶瓷层叠部件的分解立体图，图3是该陶瓷层叠部件的外观图。图1表示图2的1-1线的剖面。
如图1所示，陶瓷层叠部件具有以硼硅酸玻璃作为主成分的玻璃陶瓷层20、铁氧体磁性层21A、21B、铁氧体通孔(ferrite via) 22、银(Ag)的平面线圈23A、23B。在玻璃陶瓷层20内，分散有铝(Al)和Ag共存的微小区域10。铁氧体磁性层21A、21B夹持着玻璃陶瓷层20 ο 如图1、图2所示，平面线圈23A形成于层20D中，引出导线25A形成于层20E中。 平面线圈23A的一个端部从Ag通孔电极24A经由引出导线25A与图3所示的外部端面电极沈中的一个电连接。平面线圈2 形成于层20C中，引出导线25B形成于层20B中。平面线圈23B的一个端部232B经由Ag通孔电极MB、引出导线25B与外部端面电极沈中的另一个电连接。平面线圈23A、23B的另一个端部231A、231B与外部端面电极沈的剩下的两个电连接。层20A 20E形成玻璃陶瓷层20。
下面，对此种构成的陶瓷层叠部件的制造过程的例子进行说明。首先，将成为玻璃陶瓷层20的原材料的硼硅酸玻璃粉末、晶体二氧化硅粉末与Al (OH)3粉末混合，将所得的混合粉末与粘合剂、溶剂混合而制作陶瓷料浆。混合粉末例如由68. 5重量％的硼硅酸玻璃粉末、四重量％的晶体二氧化硅粉末、2.5重量％的Al (OH)3粉末构成。作为粘合剂，例如可以使用丙烯酸树脂，作为溶剂，例如可以使用甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。将所制备的陶瓷料浆利用刮刀法例如以达到25 μ m左右的厚度的方式进行薄片成形，制作在玻璃陶瓷层20 中使用的玻璃陶瓷生片。
同样地，将能够在900°C以下烧成的Ni-Zn-Cu铁氧体粉末、粘合剂和溶剂使用球磨机混合，制作陶瓷料浆。作为粘合剂，例如可以使用丁醛树脂和邻苯二甲酸系的增塑剂， 作为溶剂，例如可以使用乙酸丁酯、丁醇等。由所制备的陶瓷料菜，利用刮刀法，例如以达到 50 100 μ m左右的厚度的方式进行薄片成形，制作在铁氧体磁性层21A、21B中使用的铁氧体的生片。
然后，在玻璃陶瓷生片中，使用Ag膏剂在层20B、20D中形成成为Ag通孔电极24A、 24B的用于层间的电连接的通孔电极。另外，使用印刷法或转印法，在层20C、20D中形成成为平面线圈23A、23B的Ag的平面线圈导体。另外，使用Ag膏剂在层20B、20E中形成成为引出导线25A、25B的导体部。此后，如图2的构成所示那样依次层叠2张铁氧体生片和各玻璃陶瓷生片而制作层叠体。铁氧体通孔22是在平面线圈的轴附近开设孔，向其中填充铁氧体膏剂而形成的。
然后将所制作的层叠体在900°C下烧成，制作在玻璃陶瓷层20中埋置有两个平面线圈23A、23B的作为层叠结构体的层叠烧成体。在该层叠烧成体的向外部侧面露出的引出导线25A、25B及端部231A、23IB的端面，与之电连接地涂布Ag膏剂而形成Ag金属化层。继而，实施镀Ni、镀Sn，形成外部端面电极26。
而且，作为玻璃陶瓷生片、铁氧体生片中所用的粘合剂，可以使用以适量的增塑剂控制了层叠性的丁醛树脂系及丙烯酸系的粘合剂。即，可以使用通常所用的粘合剂，没有特别限定。
另外，作为溶剂，可以使用酯系、酮系、醇系的溶剂，根据需要也可以使用用于控制干燥速度的高沸点溶剂。酯系的溶剂例如为乙酸乙酯、乙酸丁酯，酮系的溶剂例如为甲苯、 甲乙酮(MEK)，醇系的溶剂例如为异丙醇(IPA)、丁醇。如此所述，溶剂没有特别限定。
另外，混合的方法除了球磨机以外，也可以使用介质搅拌磨机等普遍所知的方法， 没有特别限定。另外，薄片形成方法除了刮刀法以外，也可以使用加压薄片成形等普遍所知的方法，没有特别限定。
本实施方式中，构成Ag通孔电极24A、24B或平面线圈23A、23B的Ag在烧成时不会在玻璃陶瓷层20中扩散到宽的范围。此外，Ag被与Al—起固定于混合到硼硅酸玻璃中的氧化铝水合物(Al (OH)3粉末)的微小的分散区域中。其结果是，陶瓷层叠部件的玻璃陶瓷层20具有分散了 Al和Ag共存的微小区域10的结构。由此，即使在电场中、在H2O的存在下，也可以抑制Ag的迁移。
下面，对如上所述地制作陶瓷层叠部件(样品A)并确认其效果的结果进行说明。 为了比较，制作并评价了使用未添加Al (OH) 3粉末的玻璃陶瓷生片的陶瓷层叠部件(样品 B)。另外，还制作并评价了使用取代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层叠部件(样品C)。此外，还制作并评价了未使用铁氧体生片而仅使用在样品B 中所用的玻璃陶瓷生片来内置平面线圈的陶瓷层叠部件(样品D)。这是为了同未与铁氧体同时烧成的情况比较。这些样品除了所用的材料以外，是经过相同的过程制作的。
首先，对样品A、样品B、样品C、样品D的断面进行能量色散型的元素映射图分析。 其结果是，样品A中，在无法检测出Ag的玻璃陶瓷层20的基质中分散有Al和Ag共存的 5μπι以下的微小区域10。与之不同，样品B中，Ag扩散到玻璃陶瓷层的较宽的范围，并且观察到一部分能够强烈地检测出Ag的微小区域。样品C中，观察到仅检测出Al的微小区域和强烈地检测出Ag的微小区域，Ag在玻璃陶瓷层中扩散到较宽的范围。样品D中，在玻璃陶瓷层中基本上无法检测出Ag。该结果表明，在与铁氧体的同时烧成中，Ag的扩散得到促进。像这样，仅在与铁氧体同时烧成时向玻璃陶瓷层20中添加有氧化铝水合物的情况下， 因与铁氧体的同时烧成而促进了扩散的Ag被固定于Al中。
(表1)中，对各自100个陶瓷层叠部件进行借助高压锅偏压试验的可靠性试验 (PCBT试验)，将其结果以不良率表示。PCBT试验中，在对平面线圈23Α、2!3Β之间施加了 5V 的施加电压的状态下，在2个大气压、湿度85%、温度125°C的环境下放置48小时。其结果是，将绝缘电阻降低为1Χ106Ω以下的判断为不良。
[表1]
权利要求
1.一种陶瓷层叠部件，其特征在于，具有铁氧体磁性层和玻璃陶瓷层，所述玻璃陶瓷层以硼硅酸玻璃作为主成分并与所述铁氧体磁性层层叠，且埋置有银内部导体，在所述玻璃陶瓷层中分散地存在有铝和银共存的微小区域。
2.一种陶瓷层叠部件的制造方法，其特征在于包括如下步骤，即制作将硼硅酸玻璃粉末、晶体二氧化硅和氧化铝水合物粉末混合成形的玻璃陶瓷生片的步骤；在所述玻璃陶瓷生片内形成银内部导体的步骤； 将铁氧体生片与所述玻璃陶瓷生片层叠，形成层叠体的步骤； 将所述层叠体在银的熔点以下烧成的步骤，其中在制作所述玻璃陶瓷生片的步骤中，在所述玻璃陶瓷生片中将所述氧化铝水合物的配合量设为0. 5重量％以上、4. 5重量％以下。
3.根据权利要求2所述的陶瓷层叠部件的制造方法，其中，所述氧化铝水合物粉末是 Al (OH) 3和A100H中的至少任意一种。
4.根据权利要求2所述的陶瓷层叠部件的制造方法，其中，在制作所述玻璃陶瓷生片的步骤中，添加Mg (OH) 2和CaCO3的至少一方。
全文摘要
本发明提供一种陶瓷层叠部件，其具有铁氧体磁性层和玻璃陶瓷层，所述玻璃陶瓷层以硼硅酸玻璃作为主成分，与铁氧体磁性层层叠，埋置有银的内部导体。在玻璃陶瓷层中分散地存在有铝和银共存的微小区域。
文档编号H01F17/04GK102186792SQ20098014073
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月5日 优先权日2008年10月14日
发明者犬塚敦, 元满弘法 申请人:松下电器产业株式会社