DE112016001804B4 - Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, keramischer Sinterkörper und elektronisches Keramikbauteil - Google Patents

Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, keramischer Sinterkörper und elektronisches Keramikbauteil Download PDF

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Abstract

Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, aufweisend:mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2;5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO;1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3;0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO;0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3; und0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, einen keramischen Sinterkörper, der durch Sintern desselben hergestellt wird, und ein elektronisches Keramikbauteil, das mithilfe des keramischen Sinterkörpers gebildet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung zum Zwecke der Verringerung der dielektrischen Konstante und der Verbesserung der Festigkeit eines keramischen Sinterkörpers.
  • Technischer Hintergrund
  • Im Hinblick auf elektrisch-isolierende Werkstoffe für elektronische Keramikbauteile, die in elektronischen Hochfrequenz-Schaltungen eingesetzt werden, wurden Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC), die zusammen mit Metallen wie Ag und Cu gebrannt werden können, entwickelt und in der Praxis eingesetzt.
  • Allgemein ist es gewünscht, dass keramische Sinterkörper zur Bildung keramischer Schichten in elektronischen Bauteilen, z.B. einer mehrschichtigen Platine, Koppler, und einer Induktionsspule, niedrige dielektrische Konstanten bzw. eine niedrige Permittivität haben, um Verzögerungen in elektrischen Signalen, gegenseitige elektromagnetische Interferenz, und elektrische Verluste zu unterbinden.
  • Im Hinblick auf Materialien, die diesen Erfordernisse erfüllen, gibt es ein Glas-basiertes Keramikmaterial, bei dem Glas, das eine große Menge an SiO2 enthält, einem SiO2 Füllstoff hinzugegeben wird, wie beispielsweise in dem japanischen Patent JP 4 569 000 B2 (Patentdokument 1) beschrieben. Das Material, das in Patentdokument 1 beschrieben wird, verwirklicht mittels SiO2-angereichertem Glas eine geringe Permittivität derart, dass die Permittivität eines Sinterkörpers daraus 3 bis 3,9 beträgt.
  • Das in Patentdokument 1 beschriebene glasbasierte Keramikmaterial besitzt eine schlechte entfettende Eigenschaft, weil die Viskosität des Glases bei einer hohen Temperatur hoch ist. Folglich wird Brennen allgemein an der Luft durchgeführt. In diesem Fall wird Ag üblicherweise als leitendes Material mitgebrannt. Falls ein derartiges glasbasiertes Keramikmaterial hingegen in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt wird, wird das Entfetten unzureichend, und folglich kann das glasbasierte keramische Material nicht dicht gesintert werden.
  • Hierbei wird bezüglich der oben-beschriebenen elektronischen Bauteile z.B. eine mehrschichtige Platine, ein Koppler, eine Induktionsspule, berücksichtigt, dass eine Verringerung der Baugröße und Dicke in Zukunft weiter voranschreiten wird. Dann besitzt vor diesem Hintergrund Cu vergleichen mit Ag ein höheres Potential als ein zu brennendes Leitmaterial, welches aufgrund einer Migration und dergleichen ein Problem bezüglich der Zuverlässigkeit besitzt. Jedoch muss das keramische Material in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden, um zusammen mit einem Cu-Leiter gebrannt zu werden. Falls im Hinblick dessen das Brennen in einer reduzierenden Atmosphäre erforderlich ist, ist das glasbasierte, in Patentdokument 1 beschriebene Keramikmaterial hierfür nicht geeignet.
  • Zudem beträgt gemäß einem Messversuch, der von dem vorliegenden Erfinder durchgeführt wurde, die mechanische Festigkeit des Sinterkörpers des in Patentdokument 1 beschriebenen Keramikmaterials bei 100 MPa und ist deshalb sehr gering. Folglich bestehen Bedenken, dass die Zuverlässigkeit schlecht sein kann.
  • Das japanische Patent JP 4 883 224 B2 (Patentdokument 2) und die ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2002 - 29 827 A (Patentdokument 3) beschreiben Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken, die in der Lage sind, zusammen mit einem Cu-Leiter an der Luft gebrannt zu werden.
  • Die Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, die in Patentdokument 2 beschrieben wird, enthält SiO2-BaO-Al2O3 als primären Bestandteil und eine sehr geringe Menge an MnO, TiO2, MgO, und dergleichen, die hinzugefügt werden. Bei der in Patentdokument 3 beschriebenen Niedertemperatur-Einbrand-Keramik dient MgAl2O4 als Füllstoff und ein SiO2-B2O3-Al2O3-MgObasiertes Glaspulver wird damit vermischt. Die Hauptkristalle der Sinterkörper der in Patentdokument 1 und 2 beschriebenen Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken sind Quarz (SiO2), Celsian (BaAl2Si2O8), und dergleichen.
  • Die in den Patentdokumenten 2 und 3 beschriebenen keramischen Sinterkörper besitzen eine vergleichsweise hohe mechanische Festigkeit.
  • Jedoch beträgt gemäß einem Messversuch, der von dem vorliegenden Erfinder durchgeführt wurde, die spezifische dielektrische Konstante des Sinterkörpers der in Patentdokument 2 beschriebenen Niedertemperatur-Einbrand-Keramik 6,9 und ist deshalb vergleichsweise hoch. Ebenfalls beschreibt Patentdokument 3 einen keramischen Sinterkörper mit einer vergleichsweise hohen, spezifischen dielektrischen Konstante von etwa 7. Folglich ist die Verwirklichung eines keramischen Sinterkörpers mit einer noch geringeren spezifischen dielektrischen Konstante zum Zweck der Erhöhung der Frequenz, der Verringerung der Verluste, der Verringerung der Größe des elektronischen Keramikbauteils erwünscht.
  • Patentdokument 4 zeigt eine Keramik mit folgender Zusammensetzung: 25 - 70 Gewichtsteile SiO2, 15 - 70 Gewichtsteile BaO, 1 - 20 Gewichtsteile Al2O3, 1,5 - 3 Gewichtsteile B203 und 1 Gewichtsteil Li20.
  • Zitierungen
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: japanisches Patent JP 4 569 000 B2
    • Patentdokument 2: japanisches Patent JP 4 883 224 B2
    • Patentdokument 3: nicht geprüfte, japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2002 - 29 827 A
    • Patentdokument 4: JP S62- 226 855 A .
  • Darstellung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, die in der Lage ist, die obengenannten Probleme zu lösen, und die insbesondere in der Lage ist, die dielektrische Konstante bzw. Permittivität zu verringern und die Festigkeit zu verbessern, einen keramischen Sinterköper, der durch Sintern desselben hergestellt wird, und ein elektronisches Keramikbauteil, das durch Nutzung des keramischen Sinterköpers gebildet wird, anzugeben.
  • Lösung der Aufgabe
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, enthält eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung:
    • mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2,
    • 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO,
    • 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3, und
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  • Falls das Zusammensetzungsverhältnis der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung in den beschränkteren Bereich fallen soll, so dass
    • Si mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger bezüglich SiO2 ist,
    • Ba 10 Gewichtsteile oder mehr und 20 Gewichtsteile oder weniger bezüglich BaO ist,
    • Al 3 Gewichtsteile oder mehr und 7 Gewichtsteile oder weniger bezüglich Al2O3 ist,
    • Mn 2 Gewichtsteile bezüglich MnO ist,
    • B 2 Gewichtsteile bezüglich B2O3 ist, und
    • Li 0,4 Gewichtsteile bezüglich Li2O ist, kann ein keramischer Sinterkörper, der mittels Sintern der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik hergestellt wird, eine geringere spezifische dielektrische Konstante und eine höhere mechanische Festigkeit verwirklichen.
  • Die Zusammensetzung der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik verändert sich aufgrund des Sinterns nicht wesentlich. Deshalb enthält ein keramischer Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung
    • mehr als 70 Gewichtsteile oder mehr und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2,
    • 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO,
    • 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3, und
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  • Auf die gleiche Weise wie die oben beschriebene Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, um eine geringere spezifische dielektrische Konstante und eine höhere mechanische Festigkeit zu verwirklichen, kann die Zusammensetzung des keramischen Sinterkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgewählt werden, dass sie innerhalb des eingeschränkteren Bereichs liegt, so dass
    • Si mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger bezüglich SiO2 ist,
    • Ba 10 Gewichtsteile oder mehr und 20 Gewichtsteile oder weniger bezüglich BaO ist,
    • Al 3 Gewichtsteile oder mehr und 7 Gewichtsteile oder weniger bezüglich Al2O3 ist,
    • Mn 2 Gewichtsteile bezüglich MnO ist,
    • B 2 Gewichtsteile bezüglich B2O3 ist, und
    • Li 0,4 Gewichtsteile bezüglich Li2O ist.
  • In einem ersten bevorzugten Aspekt enthält der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung Glas und zumindest Quarz (SiO2) und Celsian (BaAl2Si2O3) als Kristallphase, wobei ein Spitzenintensitätsverhältnis, das bei Pulver Röntgen-Diffraktometrie durch Pq/Pc bezeichnet ist, 2,2 oder mehr und 5,3 oder weniger beträgt, wobei Pc die Spitzenintensität von Celsian bei 2θ(Cu-Kα) = 13,5° darstellt und Pq die Spitzenintensität von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° darstellt.
  • In einem zweiten bevorzugten Aspekt enthält der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung Glas und zumindest Quarz (SiO2) und Sanbornit (BaSi2O5) als Kristallphase, wobei ein Spitzenintensitätsverhältnis, dargestellt durch Pq/Ps, in Pulver Röntgen-Diffraktometrie 0,022 oder mehr und 0,452 oder weniger beträgt, wobei Ps die Spitzenintensität von Sanbornit bei 2θ(Cu-Kα) = 28,80° darstellt und Pq die Spitzenintensität von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° darstellt.
  • Der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf ein elektronisches Keramikbauteil angewendet, das eine Keramikschicht umfasst, die unter Verwendung des keramischen Sinterkörpers gebildet wird, um Vorteile zu bieten. Deshalb wird die vorliegende Erfindung ebenfalls auf ein elektronisches Keramikbauteil angewendet, das eine keramische Schicht bzw. Keramikschicht beinhaltet, die aus der oben beschriebenen keramischen Sinterkörper gebildet wird.
  • Bevorzugt beinhaltet das elektronische Keramikbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung einen Mehrschichtkörper, bei dem eine Vielzahl der Keramikschichten gestapelt werden, und einen Leiter, der auf der Oberfläche des Mehrschichtkörpers und/oder innerhalb des Mehrschichtkörpers angeordnet ist. Bei den elektronischen Keramikbauteilen mit einem derartigen Aufbau handelt es sich beispielsweise um eine Mehrschicht-Verdrahtungsplatte und einen Koppler. In dieser Hinsicht enthält der Leiter bevorzugt Cu, welches Probleme wie Migration nicht einfach verursacht.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Wie aus den Versuchsbeispielen ersichtlich wird, die nachfolgend beschrieben werden, kann ein keramischer Sinterkörper mittels der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, der aufgrund der Wirkungen einer geringen dielektrischen Konstante aufgrund von Quarz und einer hohen mechanischen Festigkeit aufgrund von Celsian oder Sanbornit eine spezifische dielektrische Konstante von weniger als 6,0 und eine mechanische Festigkeit von 150 MPa oder mehr besitzt .
  • Ebenso kann die Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 1000 °C und weniger gesintert werden, weshalb sie zusammen mit Cu gebrannt werden kann. Folglich, bezüglich eines elektronischen Keramikbauteils beinhaltend einen Leiter enthaltend Cu, wird der keramische Sinterkörper, der mittels der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik hergestellt wird, zur Bildung einer Keramikschicht eingesetzt, um Vorteile bereitzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittansicht, die eine Mehrschicht-Leiterplatte 1 als Beispiel eines elektronischen Keramikbauteils darstellt, welches mittels eines keramischen Sinterkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung genbildet wird.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Erscheinungsbild eines Kopplers 21 als weiteres Beispiel eines elektronischen Keramikbauteils darstellt, das mittels eines keramischen Sinterkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung enthält
    • mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2,
    • 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO,
    • 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3, und
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  • Ein nachfolgend beschriebener keramischer Sinterkörper wird durch Sintern der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik hergestellt.
  • Der keramische Sinterkörper behält im Wesentlichen die Zusammensetzung der oben beschriebenen Keramik und hat eine Zusammensetzung enthaltend
    • mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2,
    • 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO,
    • 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO,
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3, und
    • 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O, auf gleiche Weise wie bei der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik.
  • Wie aus den Versuchsbeispielen, die nachfolgend beschrieben werden, ersichtlich wird, kann aufgrund der Wirkungen einer geringen dielektrischen Konstante aufgrund von Quarz und einer hohen mechanischen Festigkeit aufgrund von Celsian oder Sanbornit, ein keramischer Sinterkörper mittels der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, der eine spezifische dielektrische Konstante von weniger als 6,0 und eine mechanische Festigkeit von 150 MPa oder mehr besitzt.
  • Falls das Zusammensetzungsverhältnis der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik bzw. der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung in einen beschränkteren Bereich fallen soll, so dass
    • Si mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger bezüglich SiO2 ist,
    • Ba 10 Gewichtsteile oder mehr und 20 Gewichtsteile oder weniger bezüglich BaO ist,
    • Al 3 Gewichtsteile oder mehr und 7 Gewichtsteile oder weniger bezüglich Al2O3 ist,
    • Mn 2 Gewichtsteile bezüglich MnO ist,
    • B 2 Gewichtsteile bezüglich B2O3 ist, und
    • Li 0,4 Gewichtsteile bezüglich Li2O ist, kann ein keramischer Sinterkörper, der mittels Sintern der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik hergestellt wird, eine geringere spezifische dielektrische Konstante von 4,1 oder weniger und eine höhere mechanische Festigkeit von 220 MPa oder mehr verwirklichen, wie aus den später beschriebenen Versuchsbeispielen ersichtlich wird.
  • Zudem beinhaltet der keramische Sinterkörper, der durch Sintern der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik hergestellt wird, vorgegebene Anteile an Quaz (SiO2) und Celsian (BaAl2Si2O8) als Kristallphase.
  • Deshalb kann der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung auch vom Gesichtspunkt der Kristallphase ausgedrückt werden. Mit anderen Worten, aus Sicht der Kristallphase, enthält der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung Glas und zumindest Quarz und Celsian als Kristallphase, wobei ein Spitzenintensitätsverhältnis, dargestellt durch Pq/Pc in Pulver Röntgen-Diffraktometrie 2,2 oder mehr und 5,3 oder weniger beträgt, wobei Pc die Spitzenintensität von Celsian bei 2θ(Cu-Kα) = 13,5° darstellt und Pq die Spitzenintensität von Quartz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° darstellt.
  • Alternativ kann der keramische Sinterkörper, der durch Sintern der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik hergestellt wird, vorgegebene Verhältnisse an Quarz (SiO2) und Sanbornit (BaSi2O5) als Kristallphase beinhalten.
  • In diesem Fall, aus Sicht der Kristallphase, enthält der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung Glass und zumindest Quarz und Sanbornit als Kristallphase, wobei ein Spitzenintensitätsverhältnis, dargestellt durch Pq/Ps, in Pulver-Röntgen-Diffraktometrie 0,022 oder mehr und 0,452 oder weniger beträgt, wobei Ps die Spitzenintensität von Sanbornit bei 2θ(Cu-Kα) = 28,80° darstellt und Pq die Spitzenintensität von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° darstellt.
  • Die Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise durch Erhöhen der Menge an Quarz (SiO2) in dem Material enthaltend BaO-Al2O3-SiO2-MnO-ZrO2-TiO2-MgO als Primärbestandteil und Hinzufügen von Alkali und Erdalkali-Borosilikatglas, z.B. Li-Ba-Sr-Ca-Mg-B-Si-O-basiertes Glas, als Sinterunterstützung, bereitgestellt. In dieser Hinsicht sind in dem oben beschriebenen Beispiel Sr, Ca, Ti, Zr, und Mg unter den in der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik enthaltenen Elementen zufällige Bestandteile, und es wurde sichergestellt, dass im Wesentlichen kein Einfluss auf die Eigenschaften ausgeübt wurde, wenn sehr kleine Mengen dieser Bestandteile enthalten waren, wie in dem später beschriebenen Versuchsbeispiel dargestellt.
  • Die Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einer Temperatur von 1.000 °C oder weniger gesintert werden, während die Entfettungseigenschaft sichergestellt wird, indem das Brennen selbst in einer Reduzierungsatmosphäre aufgrund der Kristallisierung des oben genannten Glases durchgeführt wird.
  • In dieser Hinsicht werden die Gründe für die Beschränkungen an dem Zusammensetzungsverhältnis und der Kristallphase der Niedertemperatur-Einbrand-Keramik bzw. des keramischen Sinterkörpers durch die später beschriebenen Versuchsbeispiele geklärt.
  • Nun wird eine mehrschichtige Platine mit mehreren Schichten als Beispiel des elektronischen Keramikbauteils beschrieben, welches unter Verwendung des keramischen Sinterkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
  • Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine mehrschichtige Platine 1 einen Mehrschichtkörper 3, in dem eine Vielzahl von keramischen Schichten 2 aufeinandergestapelt werden. Die keramischen Schichten 2 sind aus keramischen Sinterkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut. In dem Mehrschichtkörper 3 sind verschiedene Leiter auf und in spezifischen Keramikschichten 2 angeordnet.
  • Beispiele der oben beschriebenen Leiter umfassen äußere Leiterschichten 4 und 5, die auf den Stirnflächen in Stapelrichtung des Mehrschichtkörpers vorgesehen sind, innere Leiterschichten 6, die entlang spezifischen Grenzflächen zwischen den keramischen Schichten 2 vorgesehen sind, und Durchkontaktierungen 7, die angeordnet sind, um sich durch spezifischen keramische Schichten 2 zu erstrecken, und die als Zwischenschicht-Verbindungsleiter fungieren.
  • Die äußeren Leiterschichten 4, die auf der oberen Stirnfläche des Mehrschichtkörpers 3 vorgesehen sind, werden dazu verwendet, um Verbindungen zu elektronischen Bauteilen 8 und 9 zu verwirklichen, die an der Außenfläche des Mehrschichtkörpers 3 montiert sind. Elektronische Bauteile 8, z.B. eine Halbleitervorrichtung, die durch Bump-Elektroden 10 bereitgestellt wird, und ein elektronischen Bauteil 9, z.B. ein Chip-Kondensator, der durch planare Anschlusselektroden 11 bereitgestellt wird, sind in 1 dargestellt. Die äußeren Leiterschichten 5, die an der unteren Stirnfläche des Mehrschichtkörpers 3 vorgesehen sind, werden dazu verwendet, um Verbindungen bzw. Anschlüsse an eine Hauptplatine bzw. ein Motherboard (in der Zeichnung nicht dargestellt) bereitzustellen, auf der die mehrschichtige Platine 1 montiert ist.
  • Der in der oben beschriebenen Mehrschicht-Leiterplatte 1 enthaltene Mehrschichtkörper 3 wird durch Brennen eines mehrschichtigen Grünkörpers hergestellt, der eine Vielzahl von Keramikgrünfolieen umfasst, die gestapelt sind und als die keramischen Schichten 2, und die inneren Leiterschichten 6 und die Durchkontaktierungen 7 dienen, die unter Verwendung einer Leitpaste gebildet werden, und bei manchen ferner die äußeren Leiterschichten 4 und 5 umfasst, die unter Verwendung der Leitpaste gebildet werden.
  • Die Keramikgrünfolieen in dem mehrschichtigen Grünkörper enthalten die Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung. Deshalb kann der Mehrschichtkörper 3, der die keramischen Schichten 2 beinhaltet, die aus dem keramischen Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, durch Brennen des mehrschichtigen Grünkörpers hergestellt werden. Selbst falls für dieses Brennen eine reduzierende Atmosphäre zum Einsatz kommt, kann das Keramikmaterial bei einer Temperatur von 1000 °C oder weniger gesintert werden, während die Entfettungseigenschaft sichergestellt wird.
    Folglich kann die Leitpaste, die zur Bildung der Leiter, z.B. der inneren Leiterschichten 6 und der Durchkontaktierungen 7 verwendet wird, Cu als Haupt- bzw. Primärbestandteil verwendet werden.
  • Hierbei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Mehrschicht-Platine beschränkt, die den Mehrschichtkörper mit der oben-beschrieben Mehrschichtstruktur beinhaltet, und kann für ein Keramiksubstrat mit Einschichtstruktur, das lediglich eine keramische Schicht beinhaltet, eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf eine Platine vom Komposit-Mehrschicht-Typ angewendet werden, in welcher der keramische Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung und andere keramische Schichten, die aus einem keramischen Sinterkörper mit einer relativ hohen spezifischen dielektrischen Konstante aufgebaut sind, kombiniert werden.
  • Als nächstes wird ein Koppler beschrieben, der als weiteres Beispiel des elektronischen Keramikbauteils dient, das mittels des keramischen Sinterkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
  • Wie in 2 dargestellt beinhaltet ein Koppler 21 einen Mehrschichtkörper 23, in dem eine Vielzahl von keramischen Schichten in der gleichen Weise wie in der Mehrschicht-Platine 1 gestapelt sind. In dem Mehrschichtkörper 23 sind verschiedene Leiter auf und in spezifischen Keramikschichten angeordnet.
  • Beispiele der Leiter umfassen innere Leiterschichten, die entlang spezifischen Grenzflächen zwischen den Keramikschichten vorgesehen sind, und Durchkontaktierungen, die vorgesehen sind, um sich durch spezifische Keramikschichten zu erstrecken und die als Zwischenschicht-Verbindungsleiter in der gleichen Art und Weise fungieren, wie im Falle der Mehrschicht-Platine 1. Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sind Verdrahtungspfade, die für den Koppler 21 benötigt werden, und zudem Kondensatoren und Induktionsspulen zur Bildung von Filtern innerhalb des Mehrschichtkörpers 23 durch diese Leiter bereitgestellt.
  • Unterdessen sind drei Außenanschlusselektroden 26 bis 28 auf der ersten Seitenfläche 24 aus den Seitenflächen 24 und 25 vorgesehen, die einander gegenüberliegen, des Mehrschichtkörpers 23, und drei Außenanschlusselektroden 29 bis 31 sind auf der zweiten Seitenfläche 25 vorgesehen.
  • Von diesen Außenanschlusselektroden 26 bis 31 wird beispielsweise die Außenanschlusselektrode 26 als Eingangsanschluss verwendet, und die Außenanschlusselektrode 28 wird als Ausgangsanschluss verwendet. Ebenfalls wird die Außenanschlusselektrode 29 als Kopplungsanschluss verwendet, und die Außenanschlusselektrode 31 wird als Terminierungsanschluss verwendet, der mit 50 Ω terminiert. Die Außenanschlusselektroden 27 bis 30 werden als Masseanschlüsse verwendet, die geerdet sind.
  • In dem oben-beschriebenen Koppler 21 werden die keramischen Schichten, die den Mehrschichtkörper 23 ausmachen, unter Verwendung des keramischen Sinterkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet. Mit anderen Worten enthalten die Keramikgrünfolieen in den mehrschichtigen Grünkörper vor dem Brennen die Niedertemperatur-Einbrand-Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung. Deshalb kann der Mehrschichtkörper 23, der die keramischen Schichten beinhaltet, die aus dem keramischen Sinterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, durch Brennen des mehrschichtigen Grünkörpers hergestellt werden. Selbst falls eine reduzierende Atmosphäre für dieses Brennen eingesetzt wird, kann die Keramik bei einer Temperatur von 1000 °C oder weniger gesintert werden, während die Entfettungseigenschaft sichergestellt wird. Folglich kann die Leitpaste, die zur Bildung der Leiter, z.B. der inneren Leiterschichten und der Durchkontaktierungen, verwendet wird, Cu enthalten.
  • Als nächstes werden Versuchsbeispiele beschrieben, die durchgeführt wurden, um den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.
  • [Versuchsbeispiel 1]
  • (Füllstoff-Rohmaterial und Herstellung von Glas)
  • [Tabelle 1]
    Glassymbol SiO2 BaO B2O3 Li2O SrO CaO MgO
    G1 27 55 15 3 0 0 0
    G2 15 67 15 3 0 0 0
    G3 20 62 15 3 0 0 0
    G4 45 37 15 3 0 0 0
    G5 47 35 15 3 0 0 0
    G6 72 15 15 3 0 0 0
    G7 67 30 15 3 0 0 0
    G8 12 70 15 3 0 0 0
    G9 2 80 15 3 0 0 0
    G10 32 65 0 3 0 0 0
    G11 30 66 1 3 0 0 0
    G12 17 47 33 3 0 0 0
    G13 13 40 44 3 0 0 0
    G14 30 55 15 0 0 0 0
    G15 26 58 15 0,8 0 0 0
    G16 27 53 15 11,1 0 0 0
    G17 27 48 15 12,0 0 0 0
    G18 27 52 15 3 3 0 0
    G19 27 52 15 3 0 3 0
    G20 27 52 15 3 0 0 3
    G21 27 52 15 3 1 1 1

    (Einheit: Gewichtsteile)
  • Oxide und Carbonate, die als Ausgangsmaterialen dienen, wurden vermischt, um die Glaszusammensetzung bezüglich Oxid zu haben, die in Tabelle 1 dargestellt ist, das Gemisch wurde in einen Pt-Schmelztiegel verbracht und für eine Stunde geschmolzen. Wenn das Schmelzen durchgeführt wurde, wurde eine angemessene Temperatur innerhalb des Bereichs von 1300 °C bis 1500 °C gemäß der Glaszusammensetzung aufgebracht. Im Anschluss wurde die resultierende Glasschmelze schnell abgekühlt. Danach erfolgte eine Pulverisierung, um ein Glaspulver von jedem der Glassymbole G1 bis G2, die in Tabelle 1 dargestellt sind, herzustellen.
  • In dieser Hinsicht werden manche der Glaspulverproben, die in Tabelle 1 dargestellt sind, auch im später beschriebenen Versuchsbeispiel 2 verwendet. [Tabelle 2]
    Probe Nr. Glas Füllstoff
    Typ Menge SiO2 BaO Al2O3 MnO TiO2 ZrO2 MgO
    1 G1 13 72,1 7,9 5 2 0 0 0
    *2 G2 13 58,7 22,3 4 2 0 0 0
    *3 G3 13 63,0 12,9 9 2 0 0 0
    4 G4 13 74,8 4,2 6 2 0 0 0
    *5 G5 13 79,5 5,5 0 2 0 0 0
    *6 G6 13 74,2 0,1 10 2 0 0 0
    7 G7 13 71,9 1,1 10 2 0 0 0
    *8 G8 13 64,0 15,9 5 2 0 0 0
    *9 G9 13 61,4 21,6 1 2 0 0 0
    *10 G1 13 72,0 7,9 0 2 0 0 0
    11 G1 13 72,0 7,9 1 2 0 0 0
    12 G1 13 72,0 7.9 10 2 0 0 0
    *13 G1 13 72,0 7,9 12 2 0 0 0
    *14 G1 13 75,1 7,9 4 0 0 0 0
    15 G1 13 75,0 7, 9 4 0,1 0 0 0
    16 G1 13 70,1 7,9 4 5 0 0 0
    *17 G1 13 65,1 7,9 4 10 0 0 0
    *18 G10 13 75,1 6, 6 4 1,3 0 0 0
    19 G11 13 75,3 6,4 4 1,3 0 0 0
    20 G12 15 71,8 8,0 4 1,3 0 0 0
    *21 G13 18 69,0 7,8 4 1,3 0 0 0
    *22 G14 13 72,1 7,9 5 2 0 0 0
    23 G15 13 72,5 7,5 5 2 0 0 0
    24 G16 18 69,1 5,5 5 2 0 0 0
    *25 G17 25 66,3 3,0 5 2 0 0 0
    26 G18 13 72,0 8,2 5 2 0 0 0
    27 G19 13 72,0 8,2 5 2 0 0 0
    28 G20 13 72,0 8,2 5 2 0 0 0
    29 G21 13 72,0 8,2 5 2 0 0 0
    30 G1 13 71,0 7,9 5 2 1 0 0
    31 G1 13 71,0 7,9 5 2 0 1 0
    32 G1 13 71,0 7,9 5 2 0 0 1
    33 G1 13 71,0 7,9 5 2 0,3 0,4 0,3
    *34 G1 13 66,5 12,9 5,6 2 0 0 0
    35 G1 13 74,5 5,9 5 2 0 0 0
    36 G1 13 76,5 2,9 5,6 2 0 0 0
    37 G1 13 70,1 11,9 3 2 0 0 0
    38 G1 13 71, 1 6,9 7 2 0 0 0

    (Einheit: Gewichtsteile)
  • Unterdessen wurden die in der Spalte „Füllstoff“ in Tabelle 2 gezeigten Füllstoffe gewogen, vermischt, und an der Luft bei 800 °C kalziniert, um keramische kalzinierte Pulver herzustellen.
  • Im Anschluss wurde ein gemischtes Pulver hergestellt, von jeder Probe durch Hinzufügen von Glaspulver, das in der Spalte „Typ“ von „Glas“ in Tabelle 2 dargestellt ist, unter Glaspulvern G1 bis G21, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, zu dem keramischen kalzinierten Pulver, das in der Spalte „Füllstoff“ wie oben beschrieben dargestellt ist, wobei die hinzugefügte Menge diejenige Menge war, die in der Spalte „Menge“ dargestellt ist.
  • Tabelle 3 zeigt die Gesamtmenge von jedem Oxid, die auf Elementbasis bestimmt wurde, die in dem Mischpulver von jeder Probe, die in Tabelle 2 dargestellt ist, enthalten ist. In Tabelle 3 sind SiO2, BaO, Al2O3, MnO, B2O3, und Li2O, die unlösliche Bestandteile sind, in der Spalte „primärer Bestandteil“ dargestellt, und SrO, CaO, TiO2, ZrO2, und MgO, die zufällige Bestandteile sind, die in sehr geringen Mengen hinzugefügt werden oder nicht hinzugefügt werden, in Spalte „zusätzlicher Bestandteil“ dargestellt. Tabelle 3
    Probe Nr. Hauptbestandteil Zusätzlicher Bestandteil
    SiO2 BaO Al2O3 MnO B2O3 Li2O SrO CaO TiO2 ZrO2 MgO
    1 75,6 15 5 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *2 60,6 31 4 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *3 65,6 21 9 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    4 80,6 9 6 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *5 85,6 10 0 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *6 83,6 2 10 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    7 80,6 5 10 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *8 65,6 25 5 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *9 65,6 30 1 2 1 0,4 0 0 0 0 0
    *10 80,6 15 0 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    11 79,6 15 1 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    12 70,6 15 10 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *13 68,6 15 12 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    *14 78,6 15 4 0 2 0,4 0 0 0 0 0
    15 78,5 15 4 0,1 2 0,4 0 0 0 0 0
    16 73,6 15 4 5 2 0,4 0 0 0 0 0
    *17 68,6 15 4 10 2 0,4 0 0 0 0 0
    *18 79,3 15 4 1,3 0 0,4 0 0 0 0 0
    19 79,2 15 4 1,3 0,1 0,4 0 0 0 0 0
    20 74,3 15 4 1,3 5 0,4 0 0 0 0 0
    *21 71,3 15 4 1,3 8 0,4 0 0 0 0 0
    *22 76 15 5 2 2 0 0 0 0 0 0
    23 75,9 15 5 2 2 0,1 0 0 0 0 0
    24 74 15 5 2 2,7 2 0 0 0 0 0
    *25 73 15 5 2 3,8 3 0 0 0 0 0
    26 75,6 15 5 2 2 0,4 0,39 0,00 0,00 0,00 0,00
    27 75,6 15 5 2 2 0,4 0,00 0,39 0,00 0,00 0,00
    28 75,6 15 5 2 2 0,4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,39
    29 75,6 15 5 2 2 0,4 0,13 0,13 0,00 0,00 0,13
    30 74,5 15 5 2 2 0,4 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00
    31 74,5 15 5 2 2 0,4 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00
    32 74,5 15 5 2 2 0,4 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00
    33 74,5 15 5 2 2 0,4 0,00 0,00 0,30 0,40 0,30
    *34 70 20 5, 6 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    35 78 13 5 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    36 80 10 5, 6 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    37 73,6 19 3 2 2 0,4 0 0 0 0 0
    38 74,6 14 7 2 2 0,4 0 0 0 0 0

    (Einheit: Gewichtsteile)
  • (Herstellung eines Grünlings)
  • Dann wurden keramische Grünfolien durch Hinzugeben eines Lösungsmittels, eines Bindemittels, und eines Weichmachers zu dem Mischpulver von jeder in Tabelle 2 und Tabelle 3 gezeigten Probe, ausreichendem Durchmischen und Anwenden eines Rakelverfahrens hergestellt.
  • (Brennen und Einbrand)
  • Danach wurden die keramischen Grünfolien mit einer Leitpaste enthaltend Cu als Leitmaterial bedruckt, um dadurch Leitpastenschichten zu bilden, die als Elektroden dienen.
  • Im Anschluss wurden die keramischen Grünfolien, die mit den Leitpastenschichten versehen waren, gestapelt und unter Druck bzw. vermittels Pressbonden gebondet. Der resultierende mehrschichtige Grünkörper wurde in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 990 °C gebrannt.
  • (Bewertung)
  • Wie in Tabelle 4 dargestellt wurden die „Sinterbarkeit“, „spezifische dielektrische Konstante“ und „mechanische Festigkeit“ eines Sinterkörpers von jeder Probe bewertet, die durch den oben beschriebenen Brennschritt hergestellt wurde. Bezüglich der „Sinterbarkeit“ wurde der Sinterkörper in eine Tinte getaucht, die Art der Imprägnierung des Sinterkörpers mit der Tinte wurde sichtgeprüft, und ob dichtes Sintern erzielt wurde, wurde auf Grundlage dieser Ergebnisse bewertet. In Tabelle 4 ist der Fall dicht mit „◯“ angezeigt, und der Fall nicht dicht ist mit „ד angezeigt. Die Probe, die bei der „Sinterbarkeit“ als „ד eingestuft wurde, wurde der Messung der „spezifischen dielektrischen Konstante“ und der „mechanischen Festigkeit“ nicht unterzogen. Hinsichtlich der „mechanischen Festigkeit“ wurde die Biegefestigkeit durch Drei-Punkt-Biegen gemessen.
  • Zudem wurde der Sinterkörper von jeder Probe pulverisiert, und die Pulver-Röntgen-Beugung wurde mithilfe des resultierenden Pulvers gemessen. Die Messung der Pulver-Röntgen-Beugung wurde mithilfe von „RINT2000“ hergestellt durch JEOL) als Röntgen-Diffraktometer durchgeführt und mittels 40 kV und 300 MA von Cu-Kα als Röntgenstrahl unter der Bedingung der Tastgeschwindigkeit 2θ: 8°/min und Raumtemperatur: 25 °C.
  • Als Ergebnis der Pulver-Röntgen-Diffraktometrie wurde sichergestellt, dass der Sinterkörper zumindest Quarz (SiO2) und Celsian (BaAl2Si2O8) enthielt.
  • Die Spitzenintensität (Höhe) von Celsian bei 2θ(Cu-Kα) = 13,5° und die Spitzenintensität (Höhe) von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 20,0° wurden aus dem resultierenden Röntgenbeugungsmuster bestimmt. In Tabelle 4 ist die Spitzenintensität von Celsian in der Spalte „Pc“ gezeigt, und die Spitzenintensität von Quarz ist in der Spalte „Pq“ gezeigt. Ebenfalls wurde das Spitzenintensitätsverhältnis, welches durch Pq/Pc angezeigt wird, bestimmt, und dieses in der Spalte „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Probe Nr. Spitzenintensität Spitzen-Intensitätsverhältnis Sinte rbark eit Dielektri sche Konstante Mechanisch e Festigkeit [MPa]
    Pc Pq Pq/Pc
    1 1000 3800 3,8 ◯ 5,0 250
    *2 1500 2600 1,7 ◯ 6,3 180
    *3 1500 3300 2,2 ◯ 5,9 200
    4 600 3200 5,3 ◯ 4,7 190
    *5 0 3300 - × - -
    *6 100 700 6,9 × - -
    7 300 1600 5,3 ◯ 4,8 180
    *8 1300 2800 2,2 ◯ 5,8 180
    *9 200 300 1,5 ◯ 6,5 140
    *10 0 2000 - ◯ 4,9 130
    11 200 1000 4,9 ◯ 5,0 170
    12 900 2500 2,8 ◯ 5,8 250
    *13 1200 1800 1,5 ◯ 6,3 260
    *14 900 3700 4,1 × - -
    15 1000 4100 4,1 ◯ 5,1 170
    16 1100 4200 3,8 ◯ 5,3 180
    *17 1200 2000 1,7 ◯ 6,0 160
    *18 700 2900 4,1 x - -
    19 800 3300 4,1 ◯ 4,9 160
    20 1000 3900 3,9 ◯ 5,5 160
    *21 1200 4500 3,7 × - -
    *22 400 1500 3,8 × - -
    23 600 2300 3,8 ◯ 4,9 150
    24 900 3300 3,7 ◯ 5,5 200
    *25 700 2500 3,6 × - -
    26 1000 3800 3,8 ◯ 5,1 250
    27 900 3300 3,7 ◯ 5,0 260
    28 1200 4600 3,8 ◯ 5,2 240
    29 1000 3900 3,9 ◯ 4,9 240
    30 800 3200 4,0 ◯ 5,0 260
    31 1100 4500 4,1 ◯ 4,9 250
    32 1200 4600 3,8 ◯ 5,2 230
    33 1000 3900 3,9 ◯ 5,0 250
    *34 1100 3900 3,5 ◯ 4,1 270
    35 1100 4500 4,1 ◯ 3,9 230
    36 900 4100 4,5 ◯ 3,8 220
    37 800 3000 3,7 ◯ 4,0 250
    38 700 2500 3,6 ◯ 4,0 260
  • In Tabelle 4 und Tabellen 2 und 3 oben zeigen Probennummer mit Stern Proben an, die nicht im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen. Unter anderem wurde angenommen, dass in Tabelle 4 die Probe, die in den Bereich „Sinterbarkeit“ und „X“, „spezifische dielektrische Konstante“ von 6,0 oder mehr, und „mechanische Festigkeit“ von weniger als 150 MPa fällt, nicht innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
  • Die Proben innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, mit anderen Worten die Proben 1, 4, 7, 11, 12, 15, 16, 19, 20, 23, 24, und 26 bis 33 und 35 bis 38 erfüllen die Bedingungen wie „Sinterbarkeit“ von „O“, „spezifische dielektrische Konstante“ von weniger als 6,0, und „mechanische Festigkeit“ von 150 MPa oder mehr. Wie aus Tabelle 4 ersichtlich wird, beträgt das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ der Probe innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung gleich 2,2 oder mehr und 5,3 oder weniger. Ebenfalls, wie in Tabelle 3 dargestellt, erfüllt die Probe innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung die Bedingungen, dass „SiO2“ mehr als 70 Gewichtsteile oder mehr und 80 Gewichtsteile oder weniger ist, „BaO“ 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger ist, „Al2O3“ 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger ist, „MnO“ 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger ist, „B2O3“ 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger ist, und Li2O gleich 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile ist.
  • Insbesondere, wie in Tabelle 3 dargestellt, haben die Proben 35 bis 38 beschränkte Zusammensetzungen derart, dass „SiO2“ mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger ist, „BaO“ 10 Gewichtsteile oder mehr und 20 Gewichtsteile oder weniger ist, „Al2O3“ 3 Gewichtsteile oder mehr und 7 Gewichtsteile oder weniger ist, „MnO“ 2 Gewichtsteile ist, „B2O3“ 2 Gewichtsteile ist, und Li2O 0,4 Gewichtsteile ist. Gemäß den Proben 35 bis 38, wie aus Tabelle 4 ersichtlich wird, können eine niedrigere spezifische dielektrische Konstante und eine höhere mechanische Festigkeit, z.B. eine spezifische dielektrische Konstante von 4,1 oder weniger und eine mechanische Festigkeit von 220 MPa oder mehr verwirklicht werden.
  • Auf der anderen Seite, hinsichtlich Probe 2 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, „war „SiO“ gezeigt in Tabelle 3 weniger oder gleich 70 Gewichtsteile, „BVaO“ war mehr als 25 Gewichtsteile, und die „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ aus Tabelle 4 war weniger als 2,2. Im Ergebnis war die „spezifische dielektrische Konstante“ 6,0 oder mehr.
  • Bezüglich Probe 5 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „SiO2“ mehr als 80 Gewichtsteile, die Bewertung des „Spitzenintensitätsverhältnisses Pq/Pc“ war unmöglich, und die „Sinterbarkeit“ war „X“.
  • Bezüglich Probe 6 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „Si02“ mehr als 80 Gewichtsteile, „BaO“ war weniger als 5 Gewichtsteile, und „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ war mehr als 5,3- Im Ergebnis war die „Sinterbarkeit“ „X“.
  • Bezüglich Probe 9 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „BaO“ mehr als 25 Gewichtsteile und das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ betrug mehr als 2,2. Im Ergebnis was die „spezifische dielektrische Konstante“ 6,0 oder mehr und die „mechanische Festigkeit“ betrug weniger als 150 MPa.
  • Bezüglich Probe 10 von außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „AlO3“ weniger als 1 Gewichtsteil, und die Bewertung des „Spitzenintensitätsverhältnisses“ war unmöglich. Im Ergebnis war die „mechanische Festigkeit“ weniger als 150 MPa.
  • Bezüglich Probe 13 von außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „A1203“ mehr als 10 Gewichtsteile und das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ war weniger als 2,2. Im Ergebnis war die „spezifische dielektrische Konstante“ 6,0 oder mehr.
  • Bezüglich Probe 14 von außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „MnO“ weniger als 0,1 Gewichtsteile. Im Ergebnis war die Sinterbarkeit „X“.
  • Bezüglich Probe 17 von außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „MnO“ mehr als 5 Gewichtsteile und das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc) war weniger als 2,2. Im Ergebnis war die „spezifische dielektrische Konstante“ 6,0 oder mehr.
  • Bezüglich der Probe 18 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „B2O3“ weniger als 0,1 Gewichtsteile. Im Ergebnis war die „Sinterbarkeit“ „X“.
  • Bezüglich Probe 21 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „B2O3“ mehr als 5 Gewichtsteile. Im Ergebnis war die „Sinterbarkeit“ „X“.
  • Bezüglich Probe 22 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „Li2O“ weniger als 0,1 Gewichtsteile. Im Ergebnis war die „Sinterbarkeit“ „X“.
  • Bezüglich Probe 25 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung war „Li2O“ 3 Gewichtsteile oder mehr. Im Ergebnis war die „Sinterbarkeit“ „X“.
  • Hierbei wurden in den oben beschriebenen Versuchsbeispielen die „Sinterbarkeit“, die „spezifische dielektrische Konstante“, die „mechanische Festigkeit“, und das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Pc“ auf Grundlage der Zusammensetzungsverhältnisse der Keramiken berücksichtigt, die als Ausgangsmaterialien hergestellt wurden, welche in Tabelle 2 und Tabelle 3 dargestellt sind. In dieser Hinsicht wurden die Bestandteile der Lösung, die dadurch erhalten wurde, dass der keramische Sinterkörper, der durch Sintern der oben beschriebenen Keramik hergestellt wurde, einer Lösungsbehandlung unterzogen wurde, analysiert und im Ergebnis wurde herausgefunden, dass die Sinterkörper nach dem Brennen im Wesentlichen die gleichen Zusammensetzungen hatten wie die Zusammensetzungen der Keramiken vor dem Brennen.
  • Die Proben 26 bis 33 hingegen enthielten eine sehr geringe Menge von zumindest SrO, CaO, TiO2, ZrO2, und MgO als Hauptbestandteil. Wie aus Vergleichen mit den Proben hervorgeht, die diese Bestandteile nicht enthalten, hatte das Hinzugeben einer sehr geringen Menge an diesen Bestandteilen im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Eigenschaften.
  • [Versuchsbeispiel 2]
  • (Füllstoffmaterial und Herstellung von Glas)
  • Tabelle 5
    Probe Nr. Glas Typ Füllstoff Brenn Sauerstoffkonzentration
    Menge SiO2 BaO Al2O3 MnO TiO2 ZrO2 MgO
    *39 G6 13 74,2 0, 1 10 2 0 0 0 1,5 E-8
    40 G1 13 72,1 7,9 5 2 0 0 0 1,5 E-15
    41 G1 13 72,0 7,9 10 2 0 0 0 1,5 E-11
    *42 G9 13 61,4 21,6 1 2 0 0 0 1,5 E-17
    43 G18 13 72,0 8,2 5,0 2 0 0 0 1,5 E-13
    *44 G8 13 64,0 15,9 5 2 0 0 0 1,5 E-17
  • Auf die gleiche Weise wie in Versuchsbeispiel 1 wurden in der Spalte „Füllstoff“ in Tabelle 5 gezeigte Oxide gewogen, gemischt, und an der Luft bei 800 °C kalziniert, um kalzinierte keramische Pulver herzustellen.
  • Im Anschluss wurde ein Mischpulver von jeder probe hergestellt, indem dem in der Spalte „Typ“ von „Glas“ in Tabelle 5 dargestellte Glaspulver unter den Glaspulvers G1 bis G21, gezeigt in Tabelle 1, dem kalzinierten keramischen Pulver, das in der Spalte „Füllstoff“ oben beschrieben zugefügt wurde, wobei die Hinzufügungsmenge in der Spalte „Menge“ gezeigt war.
  • Herstellung einer Grünfolie
  • Dann wurde eine Keramikgrünfolie hergestellt, indem ein Lösungsmittel, ein Bindemittel, und ein Weichmacher dem Mischpulver von jeder Probe, die in Tabelle 5 dargestellt ist, hinzugefügt wurde, ausreichend vermischt wurden und ein Rakelverfahren durchgeführt wurde.
  • (Brennen und Einbrand)
  • Danach wurden die Keramikgrünfolie mit einer Leitpaste enthaltend Cu als Leitmaterial bedruckt, um Leitpastenschichten zu bilden, die als Elektroden dienen.
  • Im Anschluss wurden die Keramikgrünfolien, die mit den Leitpastenschichten versehen sind, gestapelt und vermittels Pressbonden gebondet. Der resultierende mehrschichtige Grünkörper wurde in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 990°C gebrannt. Der partielle Sauerstoffdruck der Umgebung in einem Brennofen während des Brennens wurde durch einen ZrO2 Sensor gemessen und ist in der Spalte „Brenn-Sauerstoffkonzentration“ in Tabelle 5 dargestellt.
  • (Bewertung)
  • Wie in Tabelle 6 dargestellt wurden die „Sinterbarkeit“, die spezifische dielektrische Konstante”, und die „mechanische Festigkeit“ eines Sinterkörpers von jeder Probe, die durch den oben beschriebenen Brennschritt hergestellt wurde, in der gleichen Weise wie in Versuchsbeispiel 1 bewertet und in der gleichen Weise wie in Versuchsbeispiel 1 ausgedrückt.
  • Zudem wurde der Sinterkörper von jeder Probe pulverisiert, und eine Röntgenbeugung wurde mithilfe des resultierenden Pulvers unter der gleichen Bedingung wie in Versuchsbeispiel 1 gemessen.
  • Im Ergebnis der Pulver-Röntgenbeugung wurde herausgefunden, dass Quarz (SiO2), Celsian (BaAl2Si2O8), und Sanbornit (BaSi2O5) enthalten waren.
  • Die Spitzenintensität (Höhe) von Sanbornit bei 2θ(Cu-Kα) = 28,80° und die Spitzenintensität (Höhe) von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° wurden aus dem resultierenden Röntgenbeugungsmuster bestimmt. In Tabelle 6 ist die Spitzenintensität von Sanbornit in der Spalte „Ps“ gezeigt, und die Spitzenintensität von Quarz ist in der Spalte „Pq“ gezeigt. Ebenfalls wurde das Spitzenintensitätsverhältnis, welches durch Pq/Ps angezeigt wird, bestimmt, und dieses ist in der Spalte „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Ps“ in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6
    Probe Nr. Spitzenintensität Spitzen-Intensitäts-Verhältnis Sinterbarkeit Dielektrische Konstante Mechanische Festigkeit [MPa]
    Ps Pq Pq/Ps
    *39 40 4500 0,009 × - -
    40 1900 4200 0,452 ◯ 4,9 250
    41 100 4500 0,022 ◯ 5,4 230
    *42 2500 4100 0,610 ◯ 4,6 120
    43 1000 4400 0,227 ◯ 4,9 250
    *44 2000 4400 0,455 ◯ 6,5 230
  • In Tabelle 6 und Tabelle 5 oben zeigen Probennummer mit Stern Proben an, die nicht im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen. Mit anderen Worten wurde angenommen, dass in Tabelle 6 die Probe, die in den Bereich „Sinterbarkeit“ und „X“, „spezifische dielektrische Konstante“ von 6,0 oder mehr, und „mechanische Festigkeit“ von weniger als 150 MPa fällt, nicht innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
  • Die Proben innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, mit anderen Worten die Proben 40, 41 und 43 erfüllen die Bedingungen wie „Sinterbarkeit“ von „O“, „spezifische dielektrische Konstante“ von weniger als 6,0, und „mechanische Festigkeit“ von 150 MPa oder mehr. Wie aus Tabelle 6 ersichtlich wird, beträgt das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Ps“ der Probe innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung gleich 0,022 oder mehr und 0,452 oder weniger.
  • Ebenfalls, hinsichtlich den Proben innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, erfüllt die Gesamtmenge von jedem Oxid, die auf Elementbasis bestimmt wurde, das in dem Mischpulver von jeder in Tabelle 5 gezeigten Probe enthalten ist, die Bedingungen, dass „SiO2“ mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger ist, „BaO“ 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger ist, „Al2O3“ 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger ist, „MnO“ 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger ist, „B2O3“ 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger ist, und Li2O gleich 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile ist.
  • Auf der anderen Seite, bezüglich der Probe 39 außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, war das Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Ps'' gezeigt in Tabelle 6 weniger als 0,022, und die „Sinterbarkeit“ war „X“.
  • Bezüglich der Proben 42 und 44, die außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen, war das „Spitzenintensitätsverhältnis Pq/Ps“ mehr als 0,452.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mehrschichtige Leiterplatte
    2
    keramische Schicht
    3, 23
    Mehrschichtkörper
    4, 5
    äußere Leiterschicht
    6
    innere Leiterschicht
    7
    Durchkontaktierung
    26 bis 31
    Außenanschlusselektrode

Claims (11)

  1. Niedertemperatur-Einbrand-Keramik, aufweisend: mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2; 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO; 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3; 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO; 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3; und 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  2. Niedertemperatur-Einbrand-Keramik nach Anspruch 1, aufweisend: mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2; 10 Gewichtsteile oder mehr und 20 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO; 3 Gewichtsteile oder mehr und 7 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3; 2 Gewichtsteile an Mn bezüglich MnO; 2 Gewichtsteile an B bezüglich B2O3; und 0,4 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  3. Keramischer Sinterkörper, aufweisend: mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2; 5 Gewichtsteile oder mehr und 25 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO; 1 Gewichtsteil oder mehr und 10 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3; 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an Mn bezüglich MnO; 0,1 Gewichtsteile oder mehr und 5 Gewichtsteile oder weniger an B bezüglich B2O3; und 0,1 Gewichtsteile oder mehr und weniger als 3 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  4. Keramischer Sinterkörper nach Anspruch 3, aufweisend: mehr als 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile oder weniger an Si bezüglich SiO2; 10 Gewichtsteile oder mehr und 20 Gewichtsteile oder weniger an Ba bezüglich BaO; 3 Gewichtsteile oder mehr und 7 Gewichtsteile oder weniger an Al bezüglich Al2O3; 2 Gewichtsteile an Mn bezüglich MnO; 2 Gewichtsteile an B bezüglich B2O3; und 0,4 Gewichtsteile an Li bezüglich Li2O.
  5. Keramischer Sinterkörper nach Anspruch 3, aufweisend: Glas und zumindest Quarz (SiO2) und Celsian (BaAl2Si2O8) als Kristallphase, wobei ein Spitzenintensitätsverhältnis, dargestellt durch Pq/Pc, in Pulver Röntgen-Diffraktometrie 2,2 oder mehr und 5,3 oder weniger beträgt, wobei Pc die Spitzenintensität von Celsian bei 2θ(Cu-Kα) = 13,5° darstellt und Pq die Spitzenintensität von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° darstellt.
  6. Keramischer Sinterkörper nach Anspruch 3, aufweisend: Glas und zumindest Quarz (SiO2) und Sanbornit (BaSi2O5) als Kristallphase, wobei ein Spitzenintensitätsverhältnis, dargestellt durch Pq/Ps, in Pulver Röntgen-Diffraktometrie 0,022 oder mehr und 0,452 oder weniger beträgt, wobei Ps die Spitzenintensität von Sanbornit bei 2θ(Cu-Kα) = 28,80° darstellt und Pq die Spitzenintensität von Quarz bei 2θ(Cu-Kα) = 50,0° darstellt.
  7. Elektronisches Keramikbauteil, aufweisend: eine Keramikschicht, die aus dem keramischen Sinterkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 6 aufgebaut ist.
  8. Elektronisches Keramikbauteil nach Anspruch 7, aufweisend: einen Mehrschichtkörper, bei dem eine Vielzahl der Keramikschichten gestapelt werden, und einen Leiter, der auf der Oberfläche des Mehrschichtkörpers und/oder innerhalb des Mehrschichtkörpers angeordnet ist.
  9. Elektronisches Keramikbauteil nach Anspruch 8, wobei das elektronische Keramikbauteil eine Mehrschicht-Verdrahtungsplatte ist.
  10. Elektronisches Keramikbauteil nach Anspruch 8, wobei das elektronische Keramikbauteil ein Koppler ist.
  11. Elektronisches Keramikbauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Leiter Cu enthält.
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