JP2006173422A - Laminated electronic component and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、積層型電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、誘電体特性を有するセラミック材料を含む機能材料層を少なくとも備える、回路基板またはチップ状電子部品のような形態の積層型電子部品およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE
積層型電子部品として、たとえば、積層構造を有する多層回路基板や積層構造を有する部品本体を備えるチップ状電子部品がある。これら多層回路基板やチップ状電子部品の内部には、通常、内部電極またはビアホール導体のような内部導電部材が設けられている。 As the multilayer electronic component, for example, there is a chip-shaped electronic component including a multilayer circuit board having a multilayer structure and a component body having a multilayer structure. An internal conductive member such as an internal electrode or a via-hole conductor is usually provided in the multilayer circuit board or chip-shaped electronic component.
この発明にとって興味ある積層型電子部品として、たとえば、ガラスセラミックを含む基材層と、ガラスセラミックの焼結温度では焼結しないセラミック粉末であって特定の電気的特性を有するセラミック粉末を含む機能材料層とを積層してなる複合積層体からなる部品本体を備える積層型電子部品がある(たとえば、特許文献1参照)。 As a multilayer electronic component of interest to the present invention, for example, a functional material including a base material layer containing glass ceramic and a ceramic powder that does not sinter at the sintering temperature of the glass ceramic and has specific electrical characteristics There is a multilayer electronic component including a component main body made of a composite laminate formed by laminating layers (see, for example, Patent Document 1).
上述の複合積層体によれば、これを製造するために実施される焼成工程において、機能材料層を焼結させないため、複合積層体全体としての焼成による収縮を抑制することができる。また、焼成時に、基材層に含まれるガラス成分が機能材料層に浸透することによって、機能材料層に含まれるセラミック粉末が互いに固着されて一体化されるため、互いに異なる材料からなる基材層と機能材料層との間で、各々の膨張率あるいは収縮率、さらには焼結のタイミングを合わせる必要がない。 According to the above-described composite laminate, since the functional material layer is not sintered in the firing step performed for manufacturing the composite laminate, shrinkage due to firing of the entire composite laminate can be suppressed. In addition, when the glass component contained in the base material layer penetrates into the functional material layer during firing, the ceramic powders contained in the functional material layer are fixed and integrated with each other, so that the base material layers made of different materials It is not necessary to match the expansion rate or contraction rate of each material and the timing of sintering between the functional material layer and the functional material layer.
しかしながら、上述の特許文献1に記載の技術は、次のような問題に遭遇することがある。すなわち、機能材料層に含まれるセラミック粉末が、基材層に含まれるガラス成分と反応することにより、セラミック粉末の特性が不所望に変化してしまい、機能材料層において、セラミック粉末が有する本来の機能を十分に発揮し得ないことがある。
However, the technique described in
より具体的には、機能材料層に含まれるセラミック粉末として、一般的に誘電体として用いられているBaTiO3 、MgTiO3 、CaTiO3 またはSrTiO3 の粉末を用い、基材層に含まれるガラス成分として、たとえばSiO2 −Al2 O3 −B2 O3 −MO(Mは、Ca、MgおよびBaの少なくとも1種)系ガラスを用いた場合、機能材料層において高容量を得ることができるものの、容量温度特性については、セラミック粉末としてTiO2 粉末を用いた場合と同等または類似の特性、すなわち容量温度係数が負側に非常に大きい特性しか得られないことがわかった。 More specifically, as a ceramic powder contained in the functional material layer, a BaTiO 3 , MgTiO 3 , CaTiO 3 or SrTiO 3 powder generally used as a dielectric is used, and a glass component contained in the base material layer For example, when SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —MO (M is at least one of Ca, Mg, and Ba) glass is used, a high capacity can be obtained in the functional material layer. As for the capacity-temperature characteristics, it was found that only the characteristics equivalent to or similar to the case of using the TiO 2 powder as the ceramic powder, that is, the characteristics having a very large capacity temperature coefficient on the negative side can be obtained.
これは、基材層に含まれるガラス成分が機能材料層に浸透したとき、機能材料層に含まれるセラミック材料のアルカリ土類金属イオンがガラス中に拡散し、セラミック材料がTiO2 により近い組成になってしまうためであると考えられる。 This is because when the glass component contained in the base material layer penetrates into the functional material layer, the alkaline earth metal ions of the ceramic material contained in the functional material layer diffuse into the glass, and the ceramic material has a composition closer to TiO 2. It is thought that it is because it becomes.
上記の問題を解決するため、機能材料層に適宜の添加物を加えると、容量温度係数を0に近づけて、最終的には、この温度係数が実質的に0である特性(NP0特性)を実現できるものの、機能材料層における容量が低下したり、その他の特性に悪影響を及ぼしたりするという別の問題に遭遇することがあった。
そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る、積層型電子部品およびその製造方法を提供しようとすることである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a multilayer electronic component and a method for manufacturing the same, which can solve the above-described problems.
この発明のより具体的な目的は、誘電体特性を有するセラミック材料を含む機能材料層を少なくとも備える積層型電子部品において、機能材料層の容量温度特性を良好なものにすること、あるいは、容量を低下させることなく、容量温度特性を調整できるようにすることである。 A more specific object of the present invention is to provide a multilayer electronic component having at least a functional material layer containing a ceramic material having dielectric properties, to improve the capacity-temperature characteristics of the functional material layer, or to reduce the capacitance. It is to be able to adjust the capacity-temperature characteristic without lowering.
この発明は、まず、積層型電子部品に向けられる。この発明に係る積層型電子部品は、上述した技術的課題を解決するため、第1の粉末の集合体からなる基材層と、この基材層に接するように設けられ、かつ、第2の粉末の集合体からなる機能材料層とを備え、第1の粉末の集合体が、ガラス材料を含み、第2の粉末の集合体が、希土類元素とTiO2 との化合物からなる誘電体特性を有するセラミック材料を含み、第1の粉末の少なくとも一部は、焼結状態にあり、かつ、第2の粉末は、未焼結状態にあるが、基材層の材料の一部が機能材料層に拡散あるいは流動することによって、互いに固着されていることを特徴としている。 The present invention is first directed to a multilayer electronic component. In order to solve the above-described technical problem, the multilayer electronic component according to the present invention is provided with a base material layer made of an aggregate of the first powder, in contact with the base material layer, and the second electronic component. A functional material layer composed of a powder aggregate, wherein the first powder aggregate includes a glass material, and the second powder aggregate has a dielectric characteristic composed of a compound of a rare earth element and TiO 2. And at least a part of the first powder is in a sintered state and the second powder is in an unsintered state, but a part of the material of the base material layer is a functional material layer. It is characterized by being fixed to each other by diffusing or flowing.
この発明に係る積層型電子部品において、上述の希土類元素とTiO2 との化合物は、Nd2 TiO5 またはLa2 TiO5 であることが好ましい。 In the multilayer electronic component according to the present invention, the compound of the rare earth element and TiO 2 is preferably Nd 2 TiO 5 or La 2 TiO 5 .
また、第2の粉末の集合体は、さらにTiO2 を含んでいてもよい。 Moreover, the aggregate of the second powder may further contain TiO 2 .
また、前述のガラス材料は、SiO2 −B2 O3 −MO系またはSiO2 −Al2 O3 −B2 O3 −MO系ガラス材料(Mは、Ca、MgおよびBaの少なくとも1種である。)であることが好ましい。 The glass material described above is a SiO 2 —B 2 O 3 —MO-based or SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —MO-based glass material (M is at least one of Ca, Mg, and Ba). Preferably).
また、基材層の材料の一部は、機能材料層の全域に拡散あるいは流動しており、第2の粉末のすべてが基材層の材料によって互いに固着されていることが好ましい。 Further, it is preferable that a part of the material of the base material layer diffuses or flows throughout the functional material layer, and all the second powders are fixed to each other by the material of the base material layer.
また、第1の粉末の少なくとも一部は、第2の粉末の焼結温度より低い融点を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that at least a part of the first powder has a melting point lower than the sintering temperature of the second powder.
また、ガラス材料は、焼成により溶融してガラス化した材料を含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that a glass material contains the material fuse | melted and vitrified by baking.
また、第1の粉末の集合体は、さらにセラミック材料を含むことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the aggregate of the first powder further includes a ceramic material.
また、この発明に係る積層型電子部品は、複数の基材層を備え、これら複数の基材層が、機能材料層を介して積層されたり、あるいは、複数の機能材料層を備え、これら複数の機能材料層が、基材層を介して積層されたりする積層構造を有していてもよい。 In addition, the multilayer electronic component according to the present invention includes a plurality of base material layers, and the plurality of base material layers are stacked via a functional material layer, or includes a plurality of functional material layers. The functional material layer may have a laminated structure in which the functional material layer is laminated via a base material layer.
また、この発明に係る積層型電子部品は、第2の機能材料層をさらに備えていてもよい。この場合、第2の機能材料層は、磁性、抵抗性および絶縁性から選ばれる少なくとも1つの特定の電気的特性を有するセラミック材料を含む。 Moreover, the multilayer electronic component according to the present invention may further include a second functional material layer. In this case, the second functional material layer includes a ceramic material having at least one specific electrical property selected from magnetism, resistance, and insulation.
この発明に係る積層型電子部品は、好ましくは、その表面および/または内部に設けられる導電部材をさらに備えている。 The multilayer electronic component according to the present invention preferably further includes a conductive member provided on the surface and / or inside thereof.
この発明は、また、上述のような積層型電子部品の製造方法にも向けられる。この発明に係る積層型電子部品の製造方法は、前述した技術的課題を解決するため、ガラス材料を含む第1の粉末を用意する第1のステップと、第1の粉末の少なくとも一部を焼結させ得る温度では焼結しない、希土類元素とTiO2 との化合物からなる誘電体特性を有するセラミック材料を含む第2の粉末を用意する第2のステップと、第1の粉末を含む未焼成の状態にある基材層と、この基材層に接するように設けられ、かつ、第2の粉末を含む未焼成の状態にある機能材料層とを備える、未焼成の積層体を作製する第3のステップと、第1の粉末の少なくとも一部を焼結させるとともに、基材層の材料の一部を機能材料層に拡散あるいは流動させることによって、第2の粉末を、焼結させずに、互いに固着させるように、未焼成の積層体を所定の温度で焼成する第4のステップとを備えることを特徴としている。 The present invention is also directed to a method for manufacturing a multilayer electronic component as described above. In order to solve the above-described technical problem, a method for manufacturing a multilayer electronic component according to the present invention includes a first step of preparing a first powder containing a glass material, and firing at least a part of the first powder. A second step of preparing a second powder comprising a ceramic material having a dielectric property composed of a rare earth element and TiO 2 compound that does not sinter at a temperature that can be sintered; A third laminate for producing an unfired laminate comprising a base material layer in a state and a functional material layer provided in contact with the base material layer and in an unfired state containing the second powder. And sintering the at least a part of the first powder and diffusing or flowing a part of the material of the base material layer into the functional material layer without sintering the second powder. Unfired laminate so that they stick together It is characterized in that a and a fourth step of firing at a predetermined temperature.
上述した積層型電子部品の製造方法に備える第3のステップにおいて、好ましくは、基材層は、第1の粉末を含む第1のグリーンシートの状態で用意される。 In the third step provided for the manufacturing method of the multilayer electronic component described above, preferably, the base material layer is prepared in a state of a first green sheet containing the first powder.
また、第3のステップにおいて、機能材料層は、第2の粉末を含む第2のグリーンシートの状態で用意され、第3のステップは、第2のグリーンシートを第1のグリーンシートに接するように積層するステップを備えていてもよい。 In the third step, the functional material layer is prepared in the state of the second green sheet containing the second powder, and the third step is to contact the second green sheet with the first green sheet. The step of laminating may be provided.
この発明において、機能材料層を構成する第2の粉末の集合体は、希土類元素とTiO2 との化合物からなる誘電体特性を有するセラミック材料を含んでいる。このセラミック材料を構成する希土類元素とTiO2 との化合物は、イオン価数が高くイオン化しにくく、しかも、比誘電率が比較的高く、容量温度係数の絶対値を小さくすることができる。 In the present invention, the aggregate of the second powder constituting the functional material layer includes a ceramic material having a dielectric property made of a compound of a rare earth element and TiO 2 . The compound of rare earth element and TiO 2 constituting this ceramic material has a high ionic valence and is difficult to ionize, has a relatively high dielectric constant, and can reduce the absolute value of the capacity temperature coefficient.
したがって、積層型電子部品を製造するための焼成工程において、基材層を構成する第1の粉末の集合体に含まれるガラス材料が機能材料層へ浸透した後でも、機能材料層において、希土類元素とTiO2 との化合物は分解せず、上述したように比較的高い比誘電率でありかつ容量温度係数の絶対値を小さく維持することができる。その結果、積層型電子部品に備える機能材料層において、高容量かつ良好な容量温度特性を実現することができる。 Therefore, in the firing step for manufacturing the multilayer electronic component, even after the glass material contained in the first powder aggregate constituting the base material layer has penetrated into the functional material layer, the rare earth element in the functional material layer. The compound of TiO 2 does not decompose, has a relatively high relative dielectric constant as described above, and can keep the absolute value of the capacity temperature coefficient small. As a result, a high capacity and good capacity-temperature characteristic can be realized in the functional material layer provided in the multilayer electronic component.
この発明に係る積層型電子部品において、機能材料層を構成する第2の粉末の集合体が、さらにTiO2 を含むとき、このTiO2 の添加率を変えることによって、機能材料層の容量温度特性を容易に調整することができる。その結果、希土類元素とTiO2 との化合物のみの場合には、容量温度係数が若干正側となっているが、TiO2 を加えることにより、機能材料層において、NP0特性を実現することも可能となる。 The multilayer electronic component according to the present invention, when the aggregate of the second powder constituting the functional material layer further containing TiO 2, by changing the addition rate of the TiO 2, the capacitance-temperature characteristics of the functional material layer Can be adjusted easily. As a result, when only the compound of rare earth element and TiO 2 is used, the capacity temperature coefficient is slightly positive. However, by adding TiO 2 , it is possible to realize NP0 characteristics in the functional material layer. It becomes.
この発明に係る積層型電子部品において、基材層の材料の一部が、機能材料層の全域に拡散あるいは流動しており、第2の粉末のすべてが基材層の材料によって互いに固着されるようにすれば、機能材料層における機械的強度をより高めることができる。 In the multilayer electronic component according to the present invention, part of the material of the base material layer diffuses or flows throughout the functional material layer, and all of the second powder is fixed to each other by the material of the base material layer. By doing so, the mechanical strength of the functional material layer can be further increased.
また、この発明に係る積層型電子部品において、第1の粉末の少なくとも一部が、第2の粉末の焼結温度より低い融点を有するようにすれば、前述したような焼成工程によって、第2の粉末を焼結させずに、基材層の材料の一部をもって第2の粉末を互いに固着させることを、より確実に達成することができる。 Further, in the multilayer electronic component according to the present invention, if at least a part of the first powder has a melting point lower than the sintering temperature of the second powder, the second step is performed by the firing step as described above. The second powder can be fixed to each other with a part of the material of the base material layer without sintering the powder.
また、この発明に係る積層型電子部品において、基材層を構成する第1の粉末の集合体がさらにセラミック材料を含んでいると、積層型電子部品の機械的強度をより高めることができる。 In the multilayer electronic component according to the present invention, if the aggregate of the first powder constituting the base material layer further contains a ceramic material, the mechanical strength of the multilayer electronic component can be further increased.
また、この発明に係る積層型電子部品において、第2の機能材料層をさらに備え、この第2の機能材料層が、磁性、抵抗性および絶縁性から選ばれる少なくとも1つの特定の電気的特性を有するセラミック材料を含んでいると、たとえばLCフィルタ部品のような複合的な特性を有する電子部品を容易に実現することができる。 The multilayer electronic component according to the present invention further includes a second functional material layer, and the second functional material layer has at least one specific electrical characteristic selected from magnetism, resistance, and insulation. When the ceramic material is included, an electronic component having composite characteristics such as an LC filter component can be easily realized.
この発明に係る積層型電子部品の製造方法に備える、未焼成の積層体を作製する第3のステップにおいて、基材層が、第1の粉末を含む第1のグリーンシートの状態で用意されたり、機能材料層が、第2の粉末を含む第2のグリーンシートの状態で用意されたり、さらには、第2のグリーンシートを第1のグリーンシートに接するように積層するステップが実施されたりすると、未焼成の積層体を能率的に作製することができる。 In the third step of preparing an unfired laminate, which is provided in the method for manufacturing a multilayer electronic component according to the present invention, the base material layer is prepared in the state of the first green sheet containing the first powder. When the functional material layer is prepared in the state of the second green sheet containing the second powder, or further, the step of laminating the second green sheet so as to be in contact with the first green sheet is performed. An unfired laminate can be efficiently produced.
図1は、この発明の一実施形態による多層回路基板1の一部を示す断面図である。図2は、この多層回路基板1における図1に示した部分によって実現される回路を示す等価回路図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of a
多層回路基板1は、上から順に、基材層2、これに接する第1の機能材料層3、これに接する基材層4、これに接する第2の機能材料層5、およびこれに接する基材層6とを有する積層構造を備えている。
The
また、第1の機能材料層3を介して互いに対向するように、内部導電部材としてのコンデンサ電極7および8が形成されている。また、基材層4と第2の機能材料層5との間の界面に沿って、内部導電部材としてのインダクタ導体9および10が形成されている。また、第2の機能材料層5と基材層6との間の界面に沿って、内部導電部材としてのグラウンド電極11が形成されている。
また、多層回路基板1の表面、特定的には、基材層2の外表面上には、外部導電部材としての外部端子電極12および13が形成されている。
Further, external
一方の外部端子電極12は、ビアホール導体14を介して、一方のコンデンサ電極7に接続され、他方の外部電子電極13は、ビアホール導体15を介して、他方のコンデンサ電極8に接続される。また、一方のコンデンサ電極7は、ビアホール導体16を介して、一方のインダクタ導体9の一方端に接続され、このインダクタ導体9の他方端は、ビアホール導体17を介して、グラウンド電極11に接続される。他方のコンデンサ電極8は、ビアホール導体18を介して、他方のインダクタ導体10の一方端に接続され、このインダクタ導体10の他方端は、ビアホール導体19を介して、グラウンド電極11に接続される。
One
このようにして、多層回路基板1は、図1に示した部分によって、図2に示すような等価回路を実現している。図2において、コンデンサCは、コンデンサ電極7および8によって与えられ、インダクタL1およびL2は、それぞれ、インダクタ導体10および9によって与えられる。
In this manner, the
このような多層回路基板1を製造するため、基材層2、4および6の各々となるべきグリーンシートが用意されるとともに、機能材料層3および5の各々となるべきグリーンシートが用意される。
In order to manufacture such a
次いで、上述のグリーンシートの特定のものの表面には、内部導電部材としてのコンデンサ電極7および8、インダクタ導体9および10ならびにグラウンド電極11が形成され、また、これらグリーンシートの特定のものには、内部導電部材としてのビアホール導体14〜19が設けられる。
Next,
次いで、これらグリーンシートは、図1に示すような断面構造を与えるように積み重ねられ、プレスされ、それによって、未焼成の積層体が得られる。その後、未焼成の積層体は、適宜の条件で焼成される。そして、外部導電部材としての外部端子電極12および13が形成される。なお、外部端子電極12および13は、焼成前の段階で形成されていてもよい。
These green sheets are then stacked and pressed to give a cross-sectional structure as shown in FIG. 1, thereby obtaining an unfired laminate. Thereafter, the unfired laminate is fired under appropriate conditions. Then, external
基材層2、4および6のためのグリーンシートは、ガラス粉末を含み、好ましくは、さらにセラミック粉末を含んでいる。 The green sheets for the base material layers 2, 4 and 6 contain glass powder, and preferably further contain ceramic powder.
上述のガラス粉末を構成するガラス材料としては、焼成により溶融してガラス化した材料を含んでいてもよい。また、このガラス材料としては、SiO2 −B2 O3 −MO系またはSiO2 −Al2 O3 −B2 O3 −MO系(Mは、Ca、MgおよびBaの少なくとも1種)が用いられることが好ましい。その他、アノーサイト系結晶化ガラス、ホウケイ酸ガラス、コージエライト系結晶化ガラス等も用いることができる。 As a glass material which comprises the above-mentioned glass powder, the material fuse | melted and vitrified by baking may be included. Further, as this glass material, SiO 2 —B 2 O 3 —MO system or SiO 2 —Al 2 O 3 —B 2 O 3 —MO system (M is at least one of Ca, Mg and Ba) is used. It is preferred that In addition, anorthite-type crystallized glass, borosilicate glass, cordierite-type crystallized glass, and the like can be used.
基材層2、4および6のためのグリーンシートに含まれるセラミック粉末を構成する材料としては、たとえば、アルミナが有利に用いられる。 As a material constituting the ceramic powder included in the green sheets for the base material layers 2, 4 and 6, for example, alumina is advantageously used.
このようなガラス粉末およびセラミック粉末を含むグリーンシートを得るため、ガラス粉末およびセラミック粉末に、分散媒およびバインダ等を混合して、スラリーを作製し、このスラリーに対して、たとえばドクターブレード法によるシート成形が実施される。 In order to obtain a green sheet containing such glass powder and ceramic powder, a dispersion medium and a binder are mixed with the glass powder and ceramic powder to prepare a slurry, and for example, a sheet by a doctor blade method is used for this slurry. Molding is performed.
上述の分散媒としては、水、トルエン、アルコールまたはそれらの混合物等を用いることができ、バインダとしては、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール等を用いることができる。 As the above-mentioned dispersion medium, water, toluene, alcohol, or a mixture thereof can be used, and as the binder, butyral resin, acrylic resin, urethane resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol, or the like can be used.
また、上述したスラリーに、必要に応じて、可塑剤、分散剤、消泡剤等を添加してもよい。 Moreover, you may add a plasticizer, a dispersing agent, an antifoamer, etc. to the slurry mentioned above as needed.
また、グリーンシートの成形には、ドクターブレード法の他、押出し成形、ロール成形、粉末プレス成形などの方法を用いることもできる。 In addition to the doctor blade method, methods such as extrusion molding, roll molding, and powder press molding can also be used for forming the green sheet.
機能材料層3および5となるべきグリーンシートは、特定の電気的特性を有するセラミック材料からなる粉末を含んでいる。
The green sheets to be the
この実施形態では、第1の機能材料層3に関連して、コンデンサ電極7および8が形成されるので、第1の機能材料層3となるべきグリーンシートは、誘電体特性を有するセラミック材料からなる粉末を含んでいる。このセラミック材料として、この発明の特徴的構成となる、希土類元素とTiO2 との化合物が用いられる。この希土類元素とTiO2 との化合物としては、Nd2 TiO5 またはLa2 TiO5 が用いられることが好ましい。
In this embodiment, since the
なお、ここで、希土類元素とTiO2 との化合物からなるセラミック材料が用いられることが重要であり、たとえば、希土類元素とTiO2 とをそれぞれ別にグリーンシートに含有させるだけでは所期の目的を達成し得ない。 Here, it is important that a ceramic material composed of a compound of rare earth element and TiO 2 is used. For example, the intended purpose can be achieved only by adding the rare earth element and TiO 2 separately to the green sheet. I can't.
また、第1の機能材料層3となるべきグリーンシートは、上述した希土類元素とTiO2 との化合物に加えて、所定量のTiO2 を含むことが好ましい。
Further, the green sheet to be the first
他方、第2の機能材料層5に関連してインダクタ導体9および10が形成されるので、この第2の機能材料層5となるべきグリーンシートは、たとえばフェライトのような磁性を有する磁性体セラミック粉末を含んでいる。
On the other hand, since the
これら特定の電気的特性を有する機能セラミック材料粉末は、これに分散媒およびバインダ等を添加することによって、スラリーの状態とされ、このスラリーに対して、ドクターブレード法を適用することによって、グリーンシートの状態とされる。 These functional ceramic material powders having specific electrical characteristics are made into a slurry state by adding a dispersion medium, a binder and the like thereto, and a green sheet is obtained by applying a doctor blade method to the slurry. State.
機能材料層3および5のためのスラリーに含まれるバインダおよび分散媒等は、前述した基材層2、4および6のためのスラリーに含まれるバインダおよび分散媒等と同じであっても異なっていてもよい。
The binder and dispersion medium contained in the slurry for the
また、機能材料層3および5のためのグリーンシートの成形についても、ドクターブレード法に限らず、押出し成形法、ロール成形法、粉末プレス成形法などを用いることができる。
Further, the green sheets for the
また、機能材料層3および5の形成のため、上述したようなグリーンシートを得た後、これらと基材層2、4および6となるべきグリーンシートとを積み重ねるのではなく、基材層2、4または6となるべきグリーンシートに対して、機能材料層3または5のためのスラリーをスプレー塗布する方法、ロール塗布する方法、デッピング塗布する方法、印刷する方法等を用いることもできる。
Further, for obtaining the
焼成工程では、機能材料層3および5の各々に含まれる機能セラミック材料粉末を焼結させないが、基材層2、4および6に含まれるガラス粉末を溶融させ得る温度が適用される。したがって、この焼成工程によって、基材層2、4および6に含まれるガラス粉末を構成するガラスが溶融し、これら基材層2、4および6が固着される。同時に、基材層2、4および6内のガラス粉末の溶融によってもたらされた溶融ガラスの一部は、機能材料層3および5に拡散あるいは流動し、典型的には、キャピラリー力に基づき浸透し、この浸透したガラスは、機能セラミック材料粉末の間隙を充填し、これら機能材料セラミック粉末を互いに固着させる。なお、焼成工程の前に、基材層2、4および6ならびに機能材料層3および5に含まれるバインダ等が除去される脱バインダ工程を備えるが、脱バインダ工程を備えずに、焼成工程においてバインダ等が除去されてもよい。
In the firing step, the functional ceramic material powder contained in each of the
上述した機能材料層3および5内の機能材料セラミック粉末がより微粒であればあるほど、ガラスの粘性流動を引き起こすキャピラリー力が強くなり、ガラスの充填状態をより密なものにすることが容易である。
The finer the functional material ceramic powder in the
このようにして、図1に示すような多層回路基板1が得られる。
In this way, a
このような多層回路基板1の製造方法からわかるように、機能材料層3および5に含まれる機能セラミック材料と基材層2、4および6に含まれるガラス材料とは、互いに濡れ性の良好な組み合わせとすることが望ましい。
As can be seen from the method for manufacturing the
また、上述した実施形態における第2の機能材料層5のように、多層回路基板が、誘電体特性以外の電気的特性を有するセラミック材料を含む第2の機能材料層を備えている場合、第2の機能材料層は、磁性以外のたとえば抵抗性または絶縁性のような特定の電気的特性を有するセラミック材料を含む構成とされてもよい。
In addition, like the second
なお、図1に示した多層回路基板1は、これを一部において変更することによって、たとえば、チップ状のLCフィルタ部品とすることもできる。すなわち、図示した外部端子電極12および13ならびにビアホール導体14および15を省略しながら、図1において破断線で示された部分を端面とし、ここに外部端子電極を形成し、これら外部端子電極の各々に、コンデンサ電極7および8が接続されるようにすることによって、図2に示すような等価回路を有するLCフィルタ部品とすることができる。
In addition, the
また、この発明は、上述の多層回路基板1あるいは同様の等価回路を有するLCフィルタ部品のような複合的な特性を有する積層型電子部品に限らず、たとえばチップ状コンデンサといった単一の機能を有する積層型電子部品や、内部に電極を備えない単板のコンデンサなどの電子部品にも適用することができる。
The present invention is not limited to the multilayer electronic component having complex characteristics such as the
次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。 Next, experimental examples carried out to confirm the effects of the present invention will be described.
(実験例1)
1.基材層の準備
平均粒径約4μmのSiO2 −CaO−Al2 O3 −MgO−B2 O3 系ガラス粉末と平均粒径0.5μmのアルミナ粉末とを、重量比で60:40となるように混合し、この混合粉末100重量部に対して、分散媒としての水50重量部と、バインダとしてのポリビニルアルコール20重量部と、ポリカルボン酸系分散剤1重量部とを混合して、スラリーとし、このスラリーから気泡を除去した後、ドクターブレード法によって、スラリーをシート状に成形し、乾燥することによって、厚み50μmおよび厚み100μmの基材層用グリーンシートを作製した。
(Experimental example 1)
1. Preparation of base material layer A SiO 2 —CaO—Al 2 O 3 —MgO—B 2 O 3 glass powder having an average particle diameter of about 4 μm and an alumina powder having an average particle diameter of 0.5 μm are 60:40 by weight ratio. And mixed with 100 parts by weight of the mixed powder with 50 parts by weight of water as a dispersion medium, 20 parts by weight of polyvinyl alcohol as a binder, and 1 part by weight of a polycarboxylic acid dispersant. The slurry was made into a slurry, air bubbles were removed from the slurry, and then the slurry was formed into a sheet by a doctor blade method and dried to produce a green sheet for a substrate layer having a thickness of 50 μm and a thickness of 100 μm.
2.機能材料層の準備
以下の表1に示す試料1〜7の各々に係るセラミック材料からなる平均粒径1μmのセラミック粉末を用意した。
2. Preparation of Functional Material Layer Ceramic powder having an average particle diameter of 1 μm made of a ceramic material according to each of
表1において、試料番号に*を付した試料1〜5は、比較例である。これに対して、試料6および7は、この発明の範囲内にある実施例であり、希土類元素とTiO2 との化合物からなるセラミック材料である。
In Table 1,
表1に示した各試料に係るセラミック粉末100重量部に対して、分散媒としての水50重量部と、バインダとしてのポリビニルアルコール20重量部と、ポリカルボン酸系分散剤1重量部とを混合して、スラリーとし、このスラリーから気泡を除去した後、ドクターブレード法によって、スラリーをシート状に成形し、乾燥することによって、厚み6μmの機能材料層用グリーンシートを作製した。 50 parts by weight of water as a dispersion medium, 20 parts by weight of polyvinyl alcohol as a binder, and 1 part by weight of a polycarboxylic acid dispersant are mixed with 100 parts by weight of the ceramic powder according to each sample shown in Table 1. Then, after removing bubbles from this slurry, the slurry was formed into a sheet by the doctor blade method and dried to prepare a functional material layer green sheet having a thickness of 6 μm.
3.導電性ペーストの準備
平均粒径2μmのAg粉末を48重量%、バインダとしてのエチルセルロースを3重量%、ならびに溶剤としてのテルペン類を49重量%混合して、導電性ペーストを作製した。
3. Preparation of conductive paste 48% by weight of Ag powder having an average particle diameter of 2 μm, 3% by weight of ethyl cellulose as a binder, and 49% by weight of terpenes as a solvent were mixed to prepare a conductive paste.
4.試料の作製
(1)図3に示した試料の作製
図3に示した試料21は、基材層22の両面に機能材料層23および24が積層された構造を有している。
4). Preparation of Sample (1) Preparation of Sample shown in FIG. 3 A
このような構造の試料21を得るため、前述のようにして得られた厚み100μmの基材層用グリーンシートの両面に、厚み6μmの機能材料層用グリーンシートを積み重ね、プレスした後、大気中において、900℃の温度で1時間焼成した。
In order to obtain the
(2)図4に示した試料の作製
図4に示した試料31は、機能材料層32と、この機能材料層32の両面に接するように形成された基材層33および34とを備えている。また、機能材料層32と基材層33および34の各々との界面に沿って、内部電極35および36が形成されている。内部電極35および36は、それぞれ、試料31の相対向する端面にまで引き出され、これら端面上にそれぞれ形成された外部電極37および38に接続されている。
(2) Production of Sample shown in FIG. 4 A
このような試料31を作製するため、前述した厚み6μmの機能材料層用グリーンシートが用意され、その両面に、焼成後の有効対向領域の面積が1mm2 となるように、前述した導電性ペーストを付与して内部電極35および36を形成し、次いで、前述した厚み50μmの基材層用グリーンシートを、機能材料層用グリーンシートの両面上に積み重ね、プレスした。次いで、これを、大気中において、900℃の温度で1時間焼成した後、前述した導電性ペーストの付与および焼き付けによって、外部電極37および38を形成した。
In order to prepare such a
5.評価
(1)結晶相の評価
図3に示した試料21について、その機能材料層23の結晶相をXRDを用いて調査した。その結果、検出した結晶相が表2に示されている。
5. Evaluation (1) Evaluation of Crystal Phase With respect to the
表2に示すように、比較例としての試料1〜4では、それぞれ、焼成前に存在していたMgTiO3 、CaTiO3 、SrTiO3 およびBaTiO3 (表1参照)が消滅していた。そして、これら試料1〜4では、それぞれ、MgAl2 Si2 O8 、CaAl2 Si2 O8 、SrAl2 Si2 O8 およびBaAl2 Si2 O8 の結晶相が検出された。
As shown in Table 2, in
また、比較例である試料1〜5では、いずれも、TiO2 が検出された。 Further, Sample 1-5 is a comparative example, both, TiO 2 was detected.
これらに対して、実施例である試料6および7では、それぞれ、焼成前にも存在していたLa2 TiO5 およびNd2 TiO5 の結晶相の存在を確認することができた。
On the other hand, in the
(2)容量特性の評価
図4に示した試料31について、容量値および容量温度特性を測定した。その結果が表3に示されている。
(2) Evaluation of capacity characteristics The capacity value and capacity temperature characteristics of the
表3に示すように、比較例である試料1〜5では、いずれも、容量値が約40〜50pFの範囲となるが、容量温度係数(TCC)については、約−400〜−250ppm/℃の範囲となった。
As shown in Table 3, in the
これらに対して、実施例である試料6および7では、容量値が、それぞれ、30.5pFおよび24.7pFとなり、十分な容量を取得することができ、また、TCCについては、それぞれ、+76ppm/℃および+122ppm/℃というように、容量温度係数の絶対値を小さくすることができた。
On the other hand, in
上述した実施例としての試料6および7の容量値およびTCCは、それぞれ、La2 TiO5 およびNd2 TiO5 自身の容量値およびTCCと実質的に同等であり、このことから、ガラス中へのLaまたはNdの拡散が生じなかったことがわかる。
The capacity values and TCC of
(実験例2)
実験例1において作製した実施例としての試料6および7の各々に係る機能材料層用グリーンシートにおいて、それぞれ、Nd2 TiO5 およびLa2 TiO5 に対して、TiO2 を10重量%、20重量%および30重量%の割合で添加し、TiO2 添加によるTCCへの影響を、図4に示した試料31を作製して評価した。
(Experimental example 2)
In the functional material layer green sheet according to each of
その結果が図5に示されている。 The result is shown in FIG.
図5からわかるように、TiO2 添加率を10〜30重量%の範囲とすることが、TCCについてNP0特性を実現する上で好ましい。図5を参照すれば、Nd2 TiO5 をセラミック粉末として用いた場合、TiO2 を22重量%添加したとき、TCCが0ppm/℃となり、La2 TiO5 をセラミック粉末として用いた場合、TiO2 を18重量%添加したとき、TCCが0ppm/℃となることがわかる。これは、Nd2 TiO5 およびLa2 TiO5 のTCC値が正側であり、TiO2 のTCC値が負側であるためである。 As can be seen from FIG. 5, it is preferable that the TiO 2 addition rate is in the range of 10 to 30% by weight in order to realize the NP0 characteristic for TCC. Referring to FIG. 5, when Nd 2 TiO 5 is used as a ceramic powder, when 22 wt% TiO 2 is added, the TCC is 0 ppm / ° C., and when La 2 TiO 5 is used as a ceramic powder, TiO 2 is used. It can be seen that TCC is 0 ppm / ° C. when 18 wt% is added. This is because the TCC values of Nd 2 TiO 5 and La 2 TiO 5 are positive, and the TCC value of TiO 2 is negative.
以上、実験例1および2では、希土類元素とTiO2 との化合物を構成する希土類元素として、LaおよびNdの場合について実験を行なったものであるが、その他の希土類元素についても同様の結果が得られることが確認されている。 As described above, in Experimental Examples 1 and 2, the experiment was performed for La and Nd as the rare earth elements constituting the compound of the rare earth element and TiO 2 , but similar results were obtained for other rare earth elements. It has been confirmed that
1 多層回路基板
2,4,6,22,33,34 基材層
3,5,23,24,32 機能材料層
7,8 コンデンサ電極
9,10 インダクタ導体
11 グラウンド電極
12,13 外部端子電極
14〜19 ビアホール導体
35,36 内部電極
37,38 外部電極
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記第1の粉末の集合体は、ガラス材料を含み、
前記第2の粉末の集合体は、希土類元素とTiO2 との化合物からなる誘電体特性を有するセラミック材料を含み、
前記第1の粉末の少なくとも一部は、焼結状態にあり、かつ、前記第2の粉末は、未焼結状態にあるが、前記基材層の材料の一部が前記機能材料層に拡散あるいは流動することによって、互いに固着されていることを特徴とする、積層型電子部品。 A multilayer electronic component comprising: a base material layer made of an aggregate of first powders; and a functional material layer made of an aggregate of second powders so as to be in contact with the base material layer. ,
The first powder aggregate includes a glass material;
The second powder aggregate includes a ceramic material having a dielectric property composed of a compound of a rare earth element and TiO 2 ;
At least a part of the first powder is in a sintered state, and the second powder is in an unsintered state, but a part of the material of the base material layer diffuses into the functional material layer. Alternatively, the multilayer electronic component is fixed to each other by flowing.
前記第1の粉末の少なくとも一部を焼結させ得る温度では焼結しない、希土類元素とTiO2 との化合物からなる誘電体特性を有するセラミック材料を含む第2の粉末を用意する第2のステップと、
前記第1の粉末を含む未焼成の状態にある基材層と、前記基材層に接するように設けられ、かつ、前記第2の粉末を含む未焼成の状態にある機能材料層とを備える、未焼成の積層体を作製する第3のステップと、
前記第1の粉末の少なくとも一部を焼結させるとともに、前記基材層の材料の一部を前記機能材料層に拡散あるいは流動させることによって、前記第2の粉末を、焼結させずに、互いに固着させるように、前記未焼成の積層体を所定の温度で焼成する第4のステップと
を備えることを特徴とする、積層型電子部品の製造方法。 Providing a first powder comprising a glass material;
A second step of preparing a second powder containing a ceramic material having a dielectric property made of a compound of a rare earth element and TiO 2 that does not sinter at a temperature at which at least a part of the first powder can be sintered. When,
A base material layer in an unfired state containing the first powder, and a functional material layer in contact with the base material layer and in an unfired state containing the second powder. A third step of producing an unfired laminate;
Sintering at least a part of the first powder and diffusing or flowing a part of the material of the base material layer into the functional material layer, so that the second powder is not sintered. And a fourth step of firing the unfired laminates at a predetermined temperature so as to be fixed to each other.
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