[发明专利]电介质陶瓷、电介质陶瓷的生产方法和电子部件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求均于2010年6月30日提交的日本专利申请2010-150129和2010-150216的优先权权益，在此将其全部内容并入，以作参考。

技术领域

本发明涉及在电子部件中使用的电介质陶瓷，电介质陶瓷的生产方法和使用电介质陶瓷的电子部件，所述电子部件在高频区域如微波和毫波中使用。

背景技术

近年来，约几百MHz至几GHz的称为所谓“准微波”的高频带用于移动通信设备如移动电话，对此需求日益增加。因此，还需要用于移动通信设备如电容器、滤波器、谐振器和电路板的电子部件具有适合用于高频带中的一般特性。

构成用于高频带中的一类电子部件的电路板包括导体如电极或布线(下文中，称为“导体材料”)，并具有内置LC滤波器和内置电容器等，所述内置LC滤波器各自由磁体和电介质体的组合形成，所述内置电容器各自由高介电常数材料和低介电常数材料的组合形成。因此，这些电路板构成具有LC滤波器和电容器等的电路。

在电路板中，为了降低归因于电路板的布线层中的布线电容的信号延迟，需要降低所述板的相对电容率(relative permittivity)εr。此外，由于高频信号在电路板内不衰减，因此需要使得基板的Qf因子大(即，降低介电损耗)。因此，需要在使用频率中具有低相对电容率εr并具有大Qf因子的电介质材料作为电路板用材料。Q表示损耗角δ正切tanδ的倒数，所述损耗角为电介质物质中的电流和电压之间的实际相位差与电流和电压之间的90°理想相位差之间的差，f表示谐振频率。Qf因子由品质因子Q＝1/tanδ和谐振频率f的乘积表示，并且当Qf因子增大时，介电损耗减小。

通常，具有低介电常数的材料在多数情况下显示小的介电损耗，并将那些材料用于微波区域中的器件。例如，LC滤波器通过同时烧制高介电常数材料和低介电常数材料而形成。在LC滤波器中，当使用具有高Q因子的低介电常数材料以使在构成L单元的部分的陶瓷材料可具有高的自谐振频率，并将具有有利的温度特性的高介电常数材料用于C单元时，可以实现具有高Q因子和具有有利的温度特性的LC元件。

作为此类电介质材料，例如，已建议包含镁橄榄石(Mg₂SiO₄)作为主组分以及氧化锌、氧化硼、碱土金属氧化物、铜化合物和锂化合物作为添加剂的电介质陶瓷组合物(下文中，称为“镁橄榄石系组合物”)(参见，例如日本特开专利公布2009-132579)。镁橄榄石组合物可以在比作为导体材料的金属银(Ag)或Ag系合金(下文中，称为Ag系金属)的熔点低的温度下烧制，因此，当将组合物制成基板时，可以增加机械强度。因此，镁橄榄石组合物适合作为电路板用电介质材料。

换言之，由于镁橄榄石系组合物的烧结温度为约1,000℃以下，并且该烧结温度比常规电介质陶瓷组合物的烧结温度低，因此镁橄榄石系组合物具有与已传统使用的导电材料如钯(Pd)或铂(Pt)相比更低的熔点，并且具有低电阻，和可以使用廉价的Ag系金属作为导体材料。因此，镁橄榄石系组合物可以在低温(比Ag系金属的熔点低的温度)下共烧制。因此，当使用镁橄榄石系组合物以形成电路板时，使用镁橄榄石系组合物作为低温共烧制陶瓷(LTCC)，其可以与导体材料如Ag系金属共烧制，和具有LC滤波器或电容器等的电路可形成于不同层中。

然而，常规的镁橄榄石系组合物具有以下问题：由于作为烧结助剂添加到镁橄榄石系组合物的烧结助剂如氧化锌在主烧制(main firing)工艺后保持未反应，所以所得电介质陶器具有大的介电损耗。

此外，还存在以下问题：当减少烧结助剂的添加量，并由此减少未反应的烧结助剂的量时，通过烧制镁橄榄石系组合物获得的烧制材料的烧结性受到损害，基板的介电损耗增加，由此基板的机械强度劣化。

因此，存在如下电介质陶瓷的需要，所述电介质陶瓷具有优异的介电性能，其可以通过在低温下烧制镁橄榄石系组合物后防止任何未反应的烧结助剂剩余而获得，也可以通过借助使烧结助剂进行完全反应确保烧结性而获得。

发明内容