玻璃陶瓷电介质材料、烧结体及高频用电路部件制造技术

本发明专利技术的玻璃陶瓷电介质材料含有玻璃粉末和α石英粉末，其中，玻璃粉末的含量为60～80质量％、α石英粉末的含量为20～40质量％，并且，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计含有SiO238～50％、MgO 10～20％、CaO 15～25％、ZnO 15～25％、Li2O

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】玻璃陶瓷电介质材料、烧结体及高频用电路部件


[0001]本专利技术涉及一种在20GHz以上的高频区域具有低介电常数和介质损耗角正切、高热膨胀系数的玻璃陶瓷介电材料、烧结体以及高频用电路部件。

技术介绍

[0002]氧化铝陶瓷广泛被用作布线基板或电路元器件。氧化铝陶瓷的相对介电常数高达10，因此存在信号处理速度慢的问题。另外，由于导体材料中必须使用高熔点的钨，还存在导体损耗变高的问题。
[0003]为了弥补上述缺点，开发了含有玻璃粉末和陶瓷粉末的玻璃陶瓷电介质材料，使用其烧结体作为电介质层。例如，使用含有碱硼硅酸玻璃的玻璃粉末的玻璃陶瓷电介质材料的相对介电常数为6～8，低于氧化铝陶瓷材料的相对介电常数。另外，由于能够在1000℃以下的温度下烧结，因此有以下优点：能够进行与导体损耗低的Ag、Cu等低熔点的金属材料的同时烧成，可以将这些作为内层导体使用(参见专利文献1和2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开平11
‑
116272号公报
[0007]专利文献2：日本特开平9
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241068号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]然而，近年，以5G为代表的移动通信设备，WiFi等局域网络通信领域中，使用的频带高达20GHz以上，在高频区域中，开始强烈地要求玻璃陶瓷电介质材料的进一步的低介质损耗角正切化。
[0010]电磁波在电子电路中的传输损耗与电路基板的介电常数的平方根、介质损耗角正切、电磁波的频率的积成比例。上述专利文献公开的玻璃陶瓷电介质材料在高频区域中的介电特性、特别是介质损耗角正切不足够低，存在着传输损耗增大的问题。
[0011]另外，以往的玻璃陶瓷电介质材料的热膨胀系数低至4～7ppm/℃，因此在焊料接合于树脂母板后，若施加热循环则会因热膨胀差产生变形，发生断线、龟裂等不良问题。
[0012]本专利技术的目的在于提供能够在1000℃以下的温度下进行烧结，并且在20GHz以上的高频区域具有低介电特性和高热膨胀系数的玻璃陶瓷电介质材料、烧结体以及高频用电路部件。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本专利技术人经过反复多种试验研究发现，通过将具有特定的玻璃组成的玻璃粉末与α石英粉末进行复合化，能够解决上述技术问题，并作为本专利技术而提出。即，本专利技术的玻璃陶瓷电介质材料为含有玻璃粉末和α石英粉末的玻璃陶瓷电介质材料，玻璃粉末的含量为60～80质量％，α石英粉末的含量为20～40质量％，并且，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计
含有SiO
2 38～50％、MgO 10～20％、CaO 15～25％、ZnO 15～25％、Li2O+Na2O+K2O 0％～低于2％。在此“Li2O+Na2O+K2O”是指Li2O、Na2O以及K2O的总量。
[0015]本专利技术的烧结体是使上述玻璃陶瓷电介质材料烧结得到的烧结体，优选热膨胀系数为9～11ppm/℃、28GHz下的相对介电常数为5.5～5.9，并且，28GHz下的介质损耗角正切为0.0010～0.0020。在此“热膨胀系数”是指30～380℃的温度范围内利用热机械分析装置测定的值。“相对介电常数”和“介质损耗角正切”是指基于精密陶瓷基板的微波介电特性测定方法(JIS R1641)，在测定温度25℃、频率28GHz下测定的值。
[0016]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烧结体。
[0017]专利技术效果
[0018]本专利技术的玻璃陶瓷电介质材料能够在1000℃以下的低温下烧结，能够将Ag、Cu等低熔点的金属材料作为内层导体。并且在20GHz以上的高频区域具有低介电特性，热膨胀系数高达9～10ppm/℃。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母板的高频用电路部件。
具体实施方式
[0019]本专利技术的玻璃陶瓷电介质材料中玻璃粉末的含量为60～80质量％，α石英粉末的含量为20～40质量％，优选玻璃粉末的含量为65～75质量％，α石英粉末的含量为25～35质量％。若α石英粉末增多，则烧结体致密化变困难，若α石英粉末减少，则烧结体的弯曲强度容易降低。
[0020]作为陶瓷粉末，可以添加α石英以外其它的陶瓷粉末。例如使用α方石英、β鳞石英、莫来石、氧化锆、堇青石中的一种或两种以上。
[0021]在本专利技术的玻璃陶瓷电介质材料中，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计含有SiO
2 38～50％、MgO 10～20％、CaO 15～25％、ZnO 15～25％、Li2O+Na2O+K2O 0％～低于2％。将各成分的含量范围按照以上方式限定的理由在以下进行叙述。
[0022]SiO2是成为玻璃的网络形成物的成分。若SiO2的含量多，则有烧成温度变高倾向，有时会无法使用Ag或Cu作为导体或电极。另一方面，若SiO2的含量少，则玻璃化变困难。另外难以获得低介电特性。因此，SiO2的含量为38～50％，特别优选为40～48％。
[0023]MgO、CaO、ZnO均有降低玻璃粉末的软化点的效果。在比各自的限定范围多的区域，玻璃化变困难，在比限定范围少的区域，软化点变得过高。另外，若在上述含量范围外，则介质损耗角正切容易成为0.0020以上。
[0024]碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O)是降低烧成温度的成分，也是使高频区域中的介质损耗角正切上升的成分。因此，Li2O+Na2O+K2O的含量小于2％，优选为小于1％，小于0.5％，尤其是小于0.1％。需要说明的是，Li2O的含量优选小于0.5％，尤其是小于0.1％。Na2O的含量优选小于0.5％，尤其是小于0.1％。K2O的含量优选小于0.5％，尤其是小于0.1％。
[0025]除上述成分以外，在不损害介电特性的范围内，也可以添加B2O3、Al2O3等成分至各自3％为止。
[0026]本专利技术的烧结体是使上述玻璃陶瓷电介质材料烧结得到的烧结体。本专利技术的烧结体的热膨胀系数优选为9～11ppm/℃。若烧结体的热膨胀系数过低，则在与树脂母板焊料接
合后施加热循环时，会容易因热膨胀差产生变形。
[0027]本专利技术的烧结体在28GHz下的相对介电常数优选为5.5～5.9，28GHz下的介质损耗角正切优选为0.0010～0.0020。若相对介电常数或介质损耗角正切变高，则传送信号的损失容易变大，另外信号处理的速度也容易变慢。
[0028]以下对本专利技术的烧结体的制造方法进行说明。
[0029]首先，向上述的玻璃粉末和α石英粉末的混合粉末中添加规定量的结合剂，增塑剂以及溶剂配制成浆料。作为结合剂可列举聚乙烯醇缩丁醛树脂、甲基丙烯酸树脂等，作为增塑剂可列举邻苯二甲酸二丁酯等，作为溶剂可列举甲苯、甲乙酮等。
[0030]接着将上述浆料，通过刮片法在生片上成型后进行干燥，切割为规定尺寸，然后实施机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种玻璃陶瓷电介质材料，其为含有玻璃粉末和α石英粉末的玻璃陶瓷电介质材料，其中，玻璃粉末的含量为60质量％～80质量％、α石英粉末的含量为20质量％～40质量％，并且，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计含有：SiO
2 38％～50％、MgO 10％～20％、CaO 15％～25％、ZnO 15％～25％、Li2O
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【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：