專利名稱：絕緣陶瓷、多層陶瓷基片和層疊的陶瓷電子部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于例如多層電路板中的絕緣陶瓷。本發(fā)明尤其涉及一種高頻絕緣陶瓷，這種絕緣陶瓷方便地應用于例如裝配有半導體裝置和各種電子部件的復合多層電路板中，并能夠通過與諸如銅和銀之類的導電材料一起燒結而得到，本發(fā)明還涉及多層陶瓷基片、陶瓷電子部件以及層疊的陶瓷電子部件，它們都使用本發(fā)明的絕緣陶瓷。
對于加速在更高頻率中使用電子設備的現(xiàn)代趨勢正保持其發(fā)展。隨著這種對于加速的要求，還要增加用于這種電子設備中的電子部件的更高的密度安裝和更高密度封裝。為了滿足這些需求，傳統(tǒng)上將多層電路板用作基片，其中將半導體裝置和各種電子部件安裝在這種基片上。在這種多層電路板上，基片為導體電路和電子部件功能器件提供設置的地方，因此使電子設備進一步最小化。
傳統(tǒng)上已經(jīng)使用氧化鋁作為構成多層電路板的材料。
氧化鋁具有相對高的1500攝氏度到1600攝氏度的焙燒溫度，但是一般必須將諸如Mo，Mo-Mn和W之類的耐火金屬用作設置在這種由氧化鋁構成的多層電路板內的導電電路的材料。但是，這種耐火金屬具有高電阻。
因此強烈需要使用諸如銅之類的金屬作為導電金屬，這種金屬具有更低的電阻，并且可以以低于耐火金屬的成本得到。為了將銅用作導電材料，已經(jīng)開發(fā)了對能夠通過在1000攝氏度或更低的溫度下焙燒得到的玻璃陶瓷或結晶玻璃的使用(例如，第5-238774號日本未審查專利公告)。
但是這種能夠在低溫下得到的已知的基片材料機械強度低，而且Q值低，而且焙燒處理趨向于影響這種材料的沉積結晶相類型和比例。
相應地，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠解決傳統(tǒng)技術中的問題，能夠通過在低溫焙燒而得到，能夠通過與熔點相對較低的諸如銀和銅之類的導電材料一起焙燒而得到，具有令人滿意的機械強度和高Q值，并且對于沉積結晶相的類型和比例不敏感的絕緣陶瓷。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種多層陶瓷基片，陶瓷電子部件和層疊的陶瓷電子部件，它們都是由絕緣陶瓷構成的，具有另一方面的機械強度和高Q值，并且對于沉積結晶相的類型和比例不敏感。
在為解決上述問題進行了精深研究之后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)作為主結晶相的MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相的沉積能夠產(chǎn)生更高的Q值和更高的可靠性。這是因為除了MgAl2O4結晶相以外，Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相作為主結晶相的沉積使玻璃中的硼穩(wěn)定，因此改進了可靠性和可燒結性。以這些發(fā)現(xiàn)為基礎完成了本發(fā)明。
具體地說，從寬的方面講，本發(fā)明提供了一種絕緣陶瓷，包含MgO-MgAl2O4陶瓷和硼硅玻璃的焙燒混合物，其中所述焙燒混合物中，MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6結晶相與Mg2B2O5結晶相中的至少一個是主結晶相。在本文中，“主”意思是存在的晶相，MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6和/或Mg2B2O5結晶相有最多量。
本發(fā)明中使用的硼硅玻璃最好包括氧化硼、氧化硅、氧化鎂和堿金屬氧化物。對MgO-MgAl2O4與玻璃成份(包含至少氧化硼(B2O3)，氧化硅(SiO2)，氧化鎂(MgO)和堿金屬氧化物(e.g.,Na2O,K2O or Li2O))的結合使用允許MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相作為主結晶相沉積，由此產(chǎn)生高Q值。
在這種情況下，硼硅玻璃最好包括大約大約15到65％重量的B2O3形式的氧化硼，大約8到50％重量的SiO2形式的氧化硅，大約10到45％重量的MgO形式的氧化鎂，0到大約20％重量的R2O形式的堿金屬氧化物，其中R是堿金屬。
如果硼硅玻璃中B2O3形式的的氧化硼含量少于15％重量，則氧化硼與MgO的比低，導致Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相的沉積?？梢圆坏玫礁呖煽啃院土钊藵M意的可燒結性。
相反，如果氧化硼的含量大于大約65％重量，則可能使玻璃的防濕性惡化。
如果SiO2形式的氧化硅在玻璃中的含量少于大約8％的重量，可能使玻璃的化學穩(wěn)定性惡化，并且如果它重量超過大約50％，得到的玻璃可具有增加的熔化溫度和惡化的可燒結性。
MgO形式的氧化鎂在玻璃中的含量少于大約10％的重量可能會延遲結晶化，并且大約45％重量的含量可能會引起玻璃制造中的結晶化，由此使可燒結性惡化。
玻璃中的堿金屬氧化物能夠降低玻璃的熔化溫度。但是，超過大約20％重量的堿金屬氧化物的含量可能會減小Q值。
可以通過適當調節(jié)氧化鎂與氧化硼在系統(tǒng)中的比而選擇性地沉積Mg3B2O6或Mg2B2O5結晶相。具體地說，當氧化鎂(MgO)超過，從而MgO與B2O3的摩爾比大于大約3∶1時，Mg3B2O6結晶相能夠沉積。
相反，當B2O3過量，從而MgO與B2O3的摩爾比小于大約3∶1時，Mg2B2O5結晶相能夠沉積。
當MgO與B2O3的摩爾比在3∶1附近時，Mg3B2O6和Mg2B2O5結晶相都沉積。
硼硅玻璃最好還包含0到大約20％重量的氧化鋁。氧化鋁的加入增強了玻璃的化學穩(wěn)定性。但是，如果氧化鋁的含量超過大約20％重量時，可能得不到足夠的可燒結性。
較好地，硼硅玻璃還包含大約30％重量或更少的氧化鋅。以上述比例加入氧化鋅(ZnO)減小了玻璃的熔點溫度，并且能夠通過在更低溫度下燒結得到絕緣陶瓷。超過大約30％重量的氧化鋅的含量可能使玻璃的化學穩(wěn)定性惡化。
較好地，硼硅玻璃還包含0到大約10％重量的氧化銅。加入氧化銅(CuO)，通過在更低的溫度下焙燒而產(chǎn)生絕緣陶瓷。超過大約10％重量的氧化銅含量可能導致Q值減小。
MgO-MgAl2O4陶瓷與硼硅玻璃的重量比最好在大約20∶80到80∶20的范圍內。少于大約20％的重量的陶瓷的含量可能會減小Q值。如果含量超過大約80％的重量，則通過在900攝氏度到1000攝氏度焙燒而得到的絕緣陶瓷可能不足夠密致。
MgO-MgAl2O4陶瓷由xMgO-yMgAl2O4表示，其中x和y分別滿足10≤x≤90；10≤y≤90；和x+y=100。
MgO的重量百分比x規(guī)定為在從大約10到90之間。這是因為x超過大約90，可能會引起MgO的防濕性的問題。
如果x小于大約10，則可能將大量昂貴玻璃加入以在1000攝氏度或更低的溫度下焙燒。
在燒結陶瓷中，最好沉積大約5到80％重量的MgAl2O4結晶相，和大約5到70％重量的Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相。在上述范圍內的含量能夠產(chǎn)生高可靠性、令人滿意的可燒結性、足夠的機械強度和高Q值。少于大約5％重量的MgAl2O4結晶相的含量可能使絕緣陶瓷的強度惡化。如果它超過大約80％重量，則通過在1000攝氏度或更低的溫度焙燒而得到的陶瓷可能不密致。
如果Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相的含量少于大約5％的重量，氧化鎂(MgO)和氧化硼(B2O3)之間的反應不能充分進行。導致惡化的可燒結性和可靠性以及降低的Q值。為了沉積大約70％重量的Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相，必須加入大量昂貴玻璃，由此增加了成本。
在本發(fā)明中，可以將通過在大約700攝氏度到1000攝氏度下燒結的玻璃成份用作玻璃。
根據(jù)本發(fā)明得到的絕緣陶瓷最好具有400或更大的Q值(在10GHz頻率確定)。如果絕緣陶瓷具有400或更大的Q值(在10Ghz)，陶瓷能夠有利地用于電路板中，以用于高頻(例如在1GHz或更高頻率下)。
在另一方面中，本發(fā)明提供了一種多層陶瓷基片，它包含陶瓷板，所述陶瓷板包含由絕緣陶瓷構成的絕緣陶瓷層，和多個形成在陶瓷板的絕緣陶瓷層中的內部電極。
在本發(fā)明的多層陶瓷基片中，可以在絕緣陶瓷層的至少一側上層疊具有比絕緣陶瓷層更高的介電常數(shù)的第二陶瓷層。
本發(fā)明的多層陶瓷基片中的多個內部電極可通過絕緣陶瓷層的至少一部分層疊，由此構成層疊的電容器。
較好地，多個內部電極包括電容器內部電極和線圈導體，并且電容器內部電極通過絕緣陶瓷層的至少一部分相互層疊，并且線圈導體相互連接，由此構成層疊的電感器。
在另一個方面，本發(fā)明提供了一種陶瓷電子部件，包含多層陶瓷基片和至少一個安裝在多層陶瓷基片上，并與多個內部電極構成電路的電子部件裝置。
特別地，本發(fā)明的陶瓷電子部件還包含安置在多層陶瓷基片上，以將電子部件裝置圍繞的蓋子。最好將導電蓋子用作蓋子。
本發(fā)明的陶瓷電子部件最好還包括多個僅僅形成在多層陶瓷基片的底部上的外部電極，和多個電氣連接到外部電極和電氣連接到內部電極或電子部件裝置的通孔導體。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種層疊陶瓷電子部件，它包括由絕緣陶瓷構成的燒結陶瓷，多個安排在燒結的陶瓷內側的內部電極，多個形成在燒結陶瓷外表面上，并電氣連接到任何一內部電極的外部電極。
在本發(fā)明的層疊陶瓷電子部件的具體實施例中，多個內部電極可設置得通過陶瓷層相互重疊，由此構成電容器單元。
較好地，除了構成電容器單元的內部電極以外，本發(fā)明的層疊陶瓷電子部件中的多個內部電極還包含多個線圈導體，它們相互連接，由此構成層疊的電感器單元。


圖1是示出作為本發(fā)明的一個例子的樣品號11的絕緣陶瓷的XRD頻譜的視圖；圖2是示出作為本發(fā)明的另一個例子的樣品號14的絕緣陶瓷的XRD頻譜的視圖；圖3是示出層疊陶瓷模塊的縱向截面圖，該層疊陶瓷模塊作為使用本發(fā)明的實施例的多層陶瓷基片的陶瓷電子部件；圖4是圖3的多層陶瓷模塊的分解透視圖；圖5是示出用于制造作為本發(fā)明的第二實施例的層疊陶瓷電子部件的陶瓷生片和形成在其上的電極圖案的分解透視圖；和圖6是示出本發(fā)明的第二實施例的層疊陶瓷電子部件的透視圖；和圖7是示出圖6的層疊陶瓷電子部件的電路的視圖。
下面將首先描述發(fā)明的絕緣陶瓷的例子，接著是發(fā)明的多層陶瓷基片、陶瓷電子部件和層疊的陶瓷電子部件的構成實施例，以更加詳細地說明本發(fā)明。
稱重和混合原材料粉末Mg(OH)2and Al2O3，以產(chǎn)生最終燒結的陶瓷，由下面的組合式表示xMgO-yMgAl2O4其中x和y由重量比表示，并滿足下面的條件10≤x≤90；10≤y≤90；和x+y=100
將每一個混合的粉末濕拌16個小時，并干燥，將得到的混合物在1400攝氏度下煅燒2個小時，以產(chǎn)生煅燒致密物，并將煅燒致密物粉碎以產(chǎn)生陶瓷復合物。
將上述制備的陶瓷復合物稱重，并與具有表1所示的成份的每一種玻璃混合，其量示于表2中。然后將得到的混合物通過適量粘合劑粒化，并在200MPa壓力下成形，以產(chǎn)生直徑為12mm，厚度為7mm的圓柱造型。在900攝氏度到1000攝氏度的大氣中焙燒這種造型物2個小時，以產(chǎn)生絕緣陶瓷樣品。通過使用介質諧振器的技術確定樣品的相對介電常數(shù)和Q值(在10GHz)。這些樣品的結構示于表2中。
分別地制備帶狀絕緣陶瓷樣品，并依照日本工業(yè)標準(JIS)C2141進行三點彎曲測試，以估算彎曲強度。根據(jù)例1的樣品具有290MPa的高強度。
使上述制備的每一種絕緣陶瓷接受粉末X射線衍射測量(XRD，以確定MgAl2O4結晶相，Mg3B2O6結晶相and Mg2B2O5結晶相的存在。其結果以結晶相示于表2中。
在表2中，“KO”、“SP”、“SU”和“MG”意思分別是Mg3B2O6,MgAl2O4,Mg2B2O5and MgO。
(weight％)
*本發(fā)明的范圍以外圖1和圖2是樣品號11和樣品號14的絕緣陶瓷的衍射圖，作為XRD分析的典型例子。在圖1和2中，符號“○”“”和“×”意思分別是從MgAl2O4結晶相得到的峰值，從Mg3B2O6結晶相得到的峰值和從Mg2B2O5結晶相得到的峰值。
表2示出下面的發(fā)現(xiàn)。首先，當MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6和/或Mg2B2O5結晶相作為主結晶相沉積時，能夠得到在10GHz處顯示Q值為400或更高的樣品。
能夠通過將硼硅玻璃中的堿土金屬限定為Mg得到更高的Q值。
當硼硅玻璃包括大約15到65％重量的B2O3形式的氧化硼，8到50％SiO2形式的氧化硅，大約10到45％重量的MgO形式氧化鎂和0到大約20％重量的氧化物形式的堿金屬氧化物時，能夠得到更高的Q值。
當硼硅玻璃還包含0到大約20％重量的氧化鋁時，得到的樣品表現(xiàn)出高Q值以及增加的玻璃化學穩(wěn)定性，導致容易處理。
當硼硅玻璃還包含0到大約30％重量的氧化鋅時，得到的樣品表現(xiàn)出更高的Q值。
還包含0到大約10％重量氧化銅的硼硅玻璃能夠產(chǎn)生表現(xiàn)高Q值和令人滿意的可燒結性的樣品。
相反，在含有大于80％重量的玻璃的樣品號30中，燒結的陶瓷中的無定型相增加，SU和KO都不沉積，導致Q值減少。
在含有小于20％的玻璃的樣品號31中，Mg3B2O6和Mg2B2O5都不沉積，并且MgO構成主結晶相。因此得到的陶瓷無法通過在1000攝氏度或更低溫度下焙燒而密集，并且無法得到高Q值。
在包含硼硅玻璃以外其它玻璃的樣品號29中，玻璃是化學不穩(wěn)定的，并且無法模制成片。由此無法這樣制備測試樣品。
下面將描述使用發(fā)明的絕緣陶瓷的多層陶瓷基片、陶瓷電子部件和層疊陶瓷電子部件的構成實施例。
圖3是截面圖，示出作為陶瓷電子部件的多層陶瓷模塊，它包括作為本發(fā)明的實施例的多層陶瓷基片，而圖4是其分解透視圖。
多層陶瓷模塊1是通過使用多層陶瓷基片2構成的。
多層陶瓷基片2包含各自包含所發(fā)明的絕緣陶瓷的絕緣陶瓷層3a和3b，和夾在絕緣陶瓷層3a和3b之間的介質陶瓷層4。介質陶瓷層4由例如鈦酸鋇構成，并具有高介電常數(shù)。
將多個內部電極5在介質陶瓷層4內設置得通過部分介質陶瓷層4相鄰，由此構成層疊的電容器單元C1和C2。
絕緣陶瓷層3a和3b以及介質陶瓷層4包括多個通孔電極6和6a以及內部布線。
將電子部件裝置9到11分開地安裝在多層陶瓷基片的頂表面上?？梢詫雽w裝置、片型層疊電容器和其它適當?shù)碾娮硬考b置用作電子部件裝置9到11。通孔電極6和內部布線將電子部件裝置9到11電氣連接到電容器C1和C2，由此構成根據(jù)本實施例的多層陶瓷模塊1的電路。
將導電蓋子8安裝在多層陶瓷基片2的頂表面上。將導電蓋子8電氣連接到從多層陶瓷基片2的頂部穿透到底部的通孔電極6a。將外部電極7、7形成在多層陶瓷基片2的下側，并電氣連接到通孔電極6和6a。將圖中未示的其它外部電極僅僅形成在多層陶瓷基片2的下側，并通過內部布線電氣連接到電子部件裝置9到11和/或電容器單元C1和C2。
形成用于單在多層陶瓷基片2的下面連接到下側的外部電極7，允許將多層陶瓷模塊表面通過利用下面而安裝在例如印刷電路板上。
根據(jù)本實施例，蓋子8由導電金屬制成，并通過通孔電極6a電氣連接到外部電極7，由此使電子部件裝置9到11電磁屏蔽。但是，蓋子8不必是由導電金屬構成的。
根據(jù)本實施例的多層陶瓷模塊1中的絕緣陶瓷層3a和3b包括所發(fā)明的絕緣陶瓷，因此表現(xiàn)出低的介電常數(shù)以及高Q值，并能夠得到適合在高頻下使用的多層陶瓷模塊1。另外，絕緣陶瓷層3a和3b的機械強度是令人滿意的，由此得到的多層陶瓷模塊1的機械強度也令人滿意。
可以通過已知的單片焙燒陶瓷層疊體的技術容易地得到多層陶瓷基片2。具體地說，首先制備含有根據(jù)本發(fā)明的絕緣陶瓷材料的陶瓷生片，印刷電極圖案，構成例如內部電極5、外部布線和通孔電極6和6a，并且層疊形成圖案的陶瓷生片。將適當厚度的形成圖案的陶瓷生片(用于形成外部布線和通孔電極6和6a)層疊在陶瓷生片上，在要形成絕緣陶瓷層3a和3b的頂側和底側。然后沿厚度方向對得到的層疊體增壓。焙燒由此制備的層疊體，因此容易地產(chǎn)生多層陶瓷基片2。
在層疊的電容器單元C1和C2中，將高介電絕緣陶瓷層夾在內部電極5、5之間，其中內部電極5、5沿厚度方向相鄰，從而產(chǎn)生電容，而這種具有相對較小面積的內部電極能夠產(chǎn)生大的電容，并能夠使得到的裝置進一步小型化。
圖5到7分別是分解透視圖、外部透視圖和電路圖，示出作為本發(fā)明的第二種構成實施例。
根據(jù)圖6所示的這個實施例的層疊陶瓷電子部件是LC濾波器，包括燒結的陶瓷21、和形成在燒結陶瓷21內側的電路。電路構成電感L和電容C，如下所述。燒結陶瓷21是通過使用所發(fā)明的絕緣陶瓷構成的。外部電極23a、23b、24a和24b形成在燒結陶瓷21的外表面上，并且在外部電極23a、23b、24a和24b之間形成LC諧振電路，如圖7所示。
通過參照圖5示出燒結陶瓷21的制造過程，進一步詳細描述它的結構。
首先，將有機媒介物加到根據(jù)本發(fā)明的絕緣陶瓷材料中，以產(chǎn)生陶瓷漿料。通過適當?shù)钠哪Ｖ萍夹g模制陶瓷漿料，以產(chǎn)生陶瓷生片。使制備的陶瓷生片干燥，并沖壓為給出尺寸，以產(chǎn)生矩形的陶瓷生片21a到21m。
然后，根據(jù)需要，在陶瓷生片21a上形成用于形成通孔電極28的通孔。另外，根據(jù)絲網(wǎng)印刷處理，印刷導電膏，以形成線圈導體26a和26b、電容器內部電極27a到27c、和線圈導體26c和26d，以及通孔28的通孔由導電膏填滿，由此形成通孔電極28。
結果，沿圖中所示的方向層疊陶瓷生片，并沿厚度方向增壓，以產(chǎn)生層疊體。
焙燒得到的層疊體，以產(chǎn)生燒結陶瓷21。
通過形成薄膜的技術(諸如施加和烘焙導電膏、汽相沉淀、電鍍和濺射等)，使外部電極23a到24b形成在上述制備的燒結陶瓷21上，如圖6所示。由此得到層疊陶瓷電子部件20。
如圖5顯然的，線圈導體26a和26b構成電感單元L1，線圈導體26c和26d構成電感單元L2，并且內部電極26a到27c構成如圖7所示的電容器C。
在根據(jù)本實施例的層疊陶瓷電子部件中的LC濾波器具有上述配置。燒結陶瓷21由所發(fā)明的絕緣陶瓷構成，因此能夠通過在根據(jù)第一實施例的多層陶瓷基片2中那么低的溫度下焙燒而得到。相應地，陶瓷能夠單片地與銅、銀、金和其它低熔點材料焙燒，作為內部電極和電容器內部電極27a到27c的線圈導體26a到26c。另外，得到的LC濾波器在高頻下具有高的相對介電常數(shù)和高Q值，并因此而適合于在高頻下使用。另外，絕緣陶瓷的機械強度高，并且得到的LC濾波器的機械強度也令人滿意。
所發(fā)明的絕緣陶瓷是通過混合和焙燒MgO-MgAl2O4陶瓷和硼硅玻璃得到的，其中MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6和Mg2B2O5結晶相中的至少一個沉積作為主結晶相。絕緣陶瓷能夠通過在1000攝氏度或更低的溫度下焙燒而得到，因此具有高的Q值和令人滿意的機械強度。因此，陶瓷能夠與Cu,Ag和其它低電阻低成本金屬一起燒結，并且這種金屬能夠用作多層陶瓷基片和層疊陶瓷電子部件中的內部電極的材料。因此，所發(fā)明的絕緣陶瓷能夠提供多層陶瓷基片和層疊陶瓷電子部件，它們具有高的機械強度，高的Q值并適合于以低成本買到。
當硼硅玻璃包括氧化硼、氧化硅、氧化鎂和堿金屬氧化物時，MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相能夠更加可靠地沉積，作為主結晶相，由此產(chǎn)生高Q值。
當硼硅玻璃以上述具體比例包括氧化硼、氧化硅、氧化鎂和堿金屬氧化物時，能夠更加穩(wěn)定地得到具有高機械強度和高Q值的絕緣陶瓷。
硼硅玻璃具有更高的化學穩(wěn)定性，并且當硼硅玻璃包括大約20％重量或更少的氧化鋁時，通過在1000攝氏度或更低的溫度下焙燒，所發(fā)明的絕緣陶瓷能夠更加穩(wěn)定的得到。
玻璃具有更高的熔化溫度，以產(chǎn)生絕緣陶瓷，其中當硼硅玻璃含有大約30％重量或更少的氧化鋅時，能夠通過在低溫焙燒而產(chǎn)生這種絕緣陶瓷。
如果這種硼硅玻璃包含大約10％重量或更少的氧化銅時，能夠通過在低溫焙燒而提供所發(fā)明的絕緣陶瓷，而不破壞Q值。
當MgO-MgAl2O4陶瓷與硼硅玻璃的重量比是在從20∶80到80∶20的范圍時時，得到的絕緣陶瓷能夠具有高Q值，并能夠通過在1000攝氏度或更低的溫度下焙燒而足夠密集。
當MgO-MgAl2O4陶瓷由xMgO-yMgAl2O4表示(其中×是大約10到90，y是大約10到90)時，通過在1000攝氏度或更低的溫度下焙燒，絕緣陶瓷能夠變得足夠密集。由此，絕緣陶瓷能夠通過焙燒而得到，不需要過量的玻璃，并且可靠地表現(xiàn)出的高Q值。
當在所發(fā)明的絕緣陶瓷中沉積了大約5到80％重量的MgAl2O4結晶相，和大約5到70％重量的Mg3B2O6結晶相和/或Mg2B2O5結晶相時，絕緣陶瓷具有令人滿意的可燒結性和高可靠性。
所發(fā)明的多層陶瓷基片包括含有由所發(fā)明的絕緣陶瓷構成的絕緣陶瓷層的陶瓷板，并能夠通過在低溫焙燒而得到，并能夠將Ag,Cu和其它低電阻低成本金屬用作內部電極的材料。另外，絕緣陶瓷層的機械強度高，并且具有高的Q值，而且能夠產(chǎn)生適合于在高頻下使用的多層陶瓷基片。
通過構成LC濾波器作為一個例子的多層陶瓷模塊1和層疊陶瓷電子部件20，參照第一和第二配置的實施例說明了本發(fā)明。但是，所發(fā)明的陶瓷電子部件和層疊陶瓷電子部件應當不限于這些配置。具體地說，本發(fā)明能夠應用于多片模塊的多層陶瓷基片、混合型集成電路(混合型IC)的多層陶瓷基片和其它各種多層陶瓷基片，以及各種陶瓷電子部件(包括安裝在這些多層陶瓷基片上的電子部件裝置)，以及片型層疊電容器、片型層疊介質天線和其它各種片型層疊電子部件。
當多層陶瓷基片還包含層疊到絕緣陶瓷層的至少一側上的第二陶瓷層時，并且第二陶瓷層具有比絕緣陶瓷層更高的介電常數(shù)時，可以通過改變第二陶瓷層的成份和形式，根據(jù)需要適當控制其強度和對環(huán)境條件的抵抗力。
所發(fā)明的絕緣陶瓷具有更低的介電常數(shù)，和更高的Q值，并且當通過絕緣陶瓷層的至少一部分層疊多個內部電極以構成層疊的電容器時，適合于在高頻下使用。
另外，所發(fā)明的絕緣陶瓷機械強度高，因此能夠產(chǎn)生具有令人滿意的機械強度的層疊電容器。
當多個內部電極包括多個構成得到電容器的內部電極，以及多個相互連接線圈導體，由此構成層疊的電感器時，由于所發(fā)明的絕緣陶瓷具有低的介電常數(shù)，并且在高頻表現(xiàn)出高的Q值，并且機械強度高，因此能夠容易地得到適合于在高頻下使用的小型化的LC諧振電路。
所發(fā)明的陶瓷電子部件(它包括至少一個層疊在所發(fā)明的多層陶瓷基片上的電子部件裝置)能夠通過在多層陶瓷基片中使用電子部件裝置和電路而產(chǎn)生各種小型化的陶瓷電子部件，它們適合于在高頻使用。
當將蓋子固定到多層陶瓷基片上，以便包圍電子部件裝置時，蓋子能夠保護電子部件裝置，并且得到的陶瓷電子部件的防濕性和其它特性是令人滿意的。
將導電蓋子用作蓋子能夠使被包圍的電子部件裝置電磁屏蔽。
當將外部電極僅僅形成在多層陶瓷基片的下側時，能夠容易地將多層陶瓷基片從其下面安裝到印刷電路板表面上。
所發(fā)明的陶瓷電子部件包括多個形成在所發(fā)明的絕緣陶瓷中的內部電極，并能夠通過在低溫下焙燒而得到，而且能夠使用Ag,Cu和其它低電阻低成本金屬作為內部電極的材料。另外，絕緣陶瓷具有低的介電常數(shù)，和高的Q值，由此產(chǎn)生適合于在高頻下使用的層疊的電容器。絕緣陶瓷的機械強度是高的，并且能夠構成具有令人滿意的機械強度的層疊的電容器。
當多個內部電極構成層疊電容器時，由于所發(fā)明的絕緣陶瓷具有低的介電常數(shù)和高的Q值，因此所發(fā)明的層疊陶瓷電子部件適合于在高頻使用。
當多個內部電極包括構成層疊電容器的內部電極和構成層疊電感器的線圈導體時，所發(fā)明的層疊陶瓷電子部件能夠容易地構成小型化的LC諧振電路，它具有高的機械強度，并適合于在高頻使用。這是因為所發(fā)明的絕緣陶瓷的機械強度高，并且如上所述在高頻下具有低介電常數(shù)和高Q值。
對于熟悉本領域的技術人員，其它實施例和變化將是顯然的，并且本發(fā)明不限于上述具體的情況。
權利要求
1．一種絕緣陶瓷，其特征在于包含MgO-MgAl2O4陶瓷和硼硅玻璃的焙燒混合物，其中所述焙燒混合物中，MgAl2O4結晶相和Mg3B2O6結晶相與Mg2B2O5結晶相中的至少一個是主結晶相。
2．如權利要求1所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述硼硅玻璃包含氧化硼、氧化硅、氧化鎂和堿金屬氧化物。
3．如權利要求2所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述硼硅玻璃包含大約15到65％重量的B2O3形式的氧化硼，大約8到50％重量的SiO2形式的氧化硅，大約10到45％重量的MgO形式的氧化鎂，和大約0到20％重量的氧化物形式的堿金屬氧化物。
4．如權利要求3所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述硼硅玻璃還包含大約20％重量或更少的氧化鋁。
5．如權利要求3所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述硼硅玻璃還包含大約30％重量或更少的氧化鋅。
6．如權利要求3所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述硼硅玻璃還包含大約10％重量或更少的氧化銅。
7．如權利要求1所述的絕緣陶瓷，其特征在于包含的所述MgO-MgAl2O4陶瓷和所述硼硅玻璃重量比從大約20∶80到80∶20。
8．如權利要求1所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述MgO-MgAl2O4陶瓷由xMgO-yMgAl2O4表示，其中x和y分別滿足10≤x≤90；10≤y≤90；和x+y=100。
9．如權利要求1所述的絕緣陶瓷，其特征在于存在大約5到80％重量的MgAl2O4結晶相，和大約5到7％重量的Mg3B2O6和Mg2B2O5結晶相中的至少一種。
10．如權利要求9所述的絕緣陶瓷，其特征在于所述MgO-MgAl2O4陶瓷是大約是焙燒的混合物的20-80重量百分比，并由xMgO-yMgAl2O4表示，其中x和y是重量，并且10≤x≤90；10≤y≤90；和x+y=100；而且，其中所述硼硅玻璃包含大約15到65％重量的B2O3形式的氧化硼，大約8到50％重量的SiO2形式的氧化硅，大約10到45％重量的MgO形式的氧化鎂，0到大約20％重量的氧化物形式的堿金屬氧化物，大約20％重量或更少的氧化鋁，大約30％重量或更少的氧化鋅和大約10％重量或更少的氧化銅。
11．一種多層陶瓷基片，其特征在于包含陶瓷板，包含如權利要求1所述的絕緣陶瓷的絕緣陶瓷層；和所述陶瓷板的絕緣陶瓷層中的多個內部電極。
12．如權利要求11所述的多層陶瓷基片，其特征在于在具有第二陶瓷層，其介電常數(shù)高于層疊在所述絕緣陶瓷層至少一側上的所述絕緣陶瓷層。
13．如權利要求12所述的多層陶瓷基片，其特征在于所述多個內部電極是相互層疊的，從而所述絕緣陶瓷層中的至少一部分設置在所述一對內部電極上，由此形成層疊的電容器。
14．如權利要求13所述的多層陶瓷基片，其特征在于所述多個內部電極額外地包含線圈導體，并且所述線圈導體相互連接，由此構成層疊的電感器。
15．一種陶瓷電子部件，其特征在于包含如權利要求12所述的多層陶瓷基片；和所述多層陶瓷基片上的至少一個電子裝置，所述電子裝置與所述多個內部電極形成電路。
16．如權利要求15所述的陶瓷電子部件，其特征在于還包含固定在所述多層陶瓷基片上，以便圍繞所述電子部件裝置的蓋子。
17．如權利要求16所述的陶瓷電子部件，其特征在于所述蓋子是導電蓋子。
18．如權利要求15所述的陶瓷電子部件，其特征在于還包含僅僅設置在所述多層陶瓷基片的一側上的多個外部電極；和所述基片中的多個通孔導體，所述通孔導體電氣連接到所述外部電極，并電氣連接到所述內部電極或所述電子裝置。
19．一種層疊的陶瓷電子部件，其特征在于包含包含如權利要求1所述的絕緣陶瓷的燒結陶瓷；設置在所述燒結陶瓷內部的多個內部電極；和在所述燒結陶瓷外部表面上，并電氣連接到所述內部電極的至少一個上的多個外部電極。
20．如權利要求19所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于將所述多個內部電極設置得相互重疊，陶瓷層的至少一部分在它們之間，由此構成電容器單元。
21．如權利要求20所述的層疊陶瓷電子部件，其特征在于所述多個內部電極還包含多個線圈導體，所述線圈導體相互連接，由此構成層疊的電感器單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種絕緣陶瓷,包含MgO－MgAl
文檔編號H05K1/03GK1319571SQ01108379
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月6日 優(yōu)先權日2000年3月6日
發(fā)明者森直哉, 近川修 申請人:株式會社村田制作所