專利名稱：介電陶瓷組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合在高頻區(qū)如微波和毫米波(milliwave)區(qū)使用的介電陶瓷組合物。更具體而言，本發(fā)明涉及適合通過層疊和與金屬電極共燒結(jié)而實(shí)現(xiàn)小型化的介電陶瓷組合物，以及使用該介電陶瓷組合物的陶瓷多層基材、陶瓷電子元件和層疊的陶瓷電子元件。
近年來，高頻介電陶瓷被廣泛使用，例如介電諧振器和微波集成電路(MIC)介電基材。為使高頻介電陶瓷小型化，要求大的介電常數(shù)和Q值，介電常數(shù)與溫度的相關(guān)性小。
在日本經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公告4-59267中公開了有關(guān)高頻介電陶瓷組合物的例子。此專利中，介電陶瓷組合物由通式(Zr,Sn)TiO4表示。這種介電陶瓷組合物在1350℃或更高溫度下焙燒，可提供 r為38或更大的相對(duì)介電常數(shù)和在7GHz時(shí)Q值為9,000或更大。
一般來說，在高頻區(qū)使用的介電諧振器中，必須使用低電阻和價(jià)廉的金屬如Ag和Cu作為電極。為了共燒結(jié)金屬和陶瓷，陶瓷必須在低于這些金屬熔點(diǎn)的溫度下焙燒。
然而，上述金屬的熔點(diǎn)在960-1063℃，與上述介電陶瓷組合物的焙燒溫度1300℃相比是很低的。因此，出現(xiàn)的問題在于上述介電陶瓷組合物適合在高頻區(qū)使用，但是這些金屬不能用作內(nèi)電極材料。
考慮在上述日本經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公告4-59267中揭示的介電陶瓷組合物，焙燒溫度高達(dá)1350℃或更高。所以，該介電陶瓷組合物不能與上述低電阻金屬共燒結(jié)。
本發(fā)明的目的是提供一種可在約1100℃或更低溫度下焙燒，能與低電阻金屬如Ag和Cu共燒結(jié)的介電陶瓷組合物，該組合物具有高介電常數(shù)和Q值，介電常數(shù)的溫度系數(shù)小，因而其高頻特性優(yōu)良，在環(huán)境承受特性方面的可靠性高。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供使用上述介電陶瓷組合物的陶瓷多層基材、陶瓷電子元件和層疊的陶瓷電子元件，它們都具有優(yōu)良的高頻特性，和在高溫、高濕度等環(huán)境中可靠性高。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，介電陶瓷組合物包括100重量份的主要組分及3-20重量份的至少含B和Si的玻璃，主組分包括約22-43重量份TiO2、約38-59重量份ZrO2和約9-26重量份SnO2。
較好的介電陶瓷組合物還包括約10重量份或更少的NiO和約7重量份或更少的Ta2O5。
本發(fā)明的這一具體方面，玻璃含有堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、氧化鋅、Al2O3、B2O3和SiO2，以玻璃總量作100％(重量)為基準(zhǔn)，其組成可由下式表示10≤SiO2≤60；5≤B2O3≤40；0≤Al2O3≤30；20≤EO≤70(其中E至少一種選自堿土金屬、Mg、Ca、Sr、Ba的元素、和Zn)；和0≤A2O≤15(其中A至少一種選自Li、Na和K的堿金屬元素)。
較好的介電陶瓷組合物還包含相對(duì)于100重量份主組分，約7重量份或更少的CuO作為添加劑。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明。
由于本發(fā)明的介電陶瓷組合物，相對(duì)于100重量份主組分，含有約3-20重量份的至少含B和Si的玻璃，該組合物可以在約1100℃或更低溫度下焙燒，并能和低電阻金屬如Ag和Cu共燒結(jié)。
本發(fā)明中，TiO2組分，相對(duì)于100重量份上述主組分，限制在約22-43重量份范圍。當(dāng)TiO2含量小于約22重量份時(shí)，制得的介電陶瓷的介電系數(shù)下降。當(dāng)該含量超過約43重量份時(shí)，制得的介電陶瓷的介電常數(shù)的溫度系數(shù)在正值一側(cè)變得過大。
ZrO2含量限于約38-58重量份。當(dāng)該含量超出該范圍時(shí)，介電陶瓷的介電常數(shù)系數(shù)在正值一側(cè)變得過大。
SnO2含量限于約9-20重量份。當(dāng)該含量約小于9重量份時(shí)，制得的介電陶瓷的介電常數(shù)的溫度系數(shù)在正值一側(cè)很大，且Q值下降。當(dāng)該含量超過約26重量份時(shí)，制得的介電陶瓷的介電常數(shù)的溫度系數(shù)在負(fù)值一側(cè)過大。
當(dāng)玻璃含量相對(duì)于上述主組分作100重量份小于約3重量份時(shí)，不能在1100℃或更低溫度下焙燒。當(dāng)該含量超過約20重量份時(shí)，制得的介電陶瓷的介電常數(shù)和Q值下降。
本發(fā)明中，相對(duì)于主組分作100重量份，加入約10重量份或更少的NiO和約7重量份或更少的Ta2O5時(shí)，可提高Q值。當(dāng)NiO含量超過約10重量份或Ta2O5含量超過約7重量份時(shí)，相反，制得的介電陶瓷的Q值下降。
上述玻璃組分滿足上述配方時(shí)，可進(jìn)一步改善在1100℃或更低溫度下的可燒結(jié)性，制得的介電陶瓷的抗?jié)裥蕴岣?，能確保制得高Q值和高介電常數(shù)的介電陶瓷。
SiO2含量小于約10％(重量)的情況，制得的介電陶瓷的抗?jié)裥韵陆?，Q值下降。與之相反，當(dāng)玻璃的SiO2含量超過約60％(重量)時(shí)，玻璃的軟化點(diǎn)提高，可燒結(jié)性下降。
上述玻璃組合物中，B2O3含量小于約5％(重量)情況，玻璃軟化點(diǎn)提高，而可燒結(jié)性下降。當(dāng)該含量超過約40％(重量)時(shí)，抗?jié)裥韵陆怠?br> 上述玻璃組合物中，Al2O3含量超過約30％(重量)，玻璃軟化點(diǎn)提高，而可燒結(jié)性下降。
而且，上述堿土金屬氧化物或ZnO的添加比例小于約22％(重量)的情況，玻璃軟化點(diǎn)提高，而可燒結(jié)性下降。與之相反，當(dāng)上述比例超過約70％(重量)時(shí)，制得的介電陶瓷的抗?jié)裥院蚎值下降。
為改善低溫可燒結(jié)性，在玻璃中加入堿金屬是有效的。然而，當(dāng)堿金屬氧化物的加入比例超過約15％(重量)時(shí)，抗?jié)裥院蚎值下降。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，陶瓷多層基材包括包含介電陶瓷層的陶瓷基材，所述介電陶瓷層包括上述的介電陶瓷組合物和多個(gè)在陶瓷基材的上述介電陶瓷層上形成的內(nèi)電極。在這種陶瓷多層基材上，形成由本發(fā)明介電陶瓷組合物制成的介電陶瓷層，在介電陶瓷層上可形成多個(gè)內(nèi)電極。因此，可以在約1100℃或更低溫度下燒結(jié)陶瓷多層基材，其介電常數(shù)高，Q值高，介電常數(shù)的溫度系數(shù)小。
本發(fā)明的陶瓷多層基材具體方面，將介電常數(shù)小于本發(fā)明介電陶瓷層的第二陶瓷層疊加在介電陶瓷層的至少一面。
本發(fā)明第三方面，將多個(gè)內(nèi)電極層疊在至少部分介電陶瓷層其間，構(gòu)成單塊式電容器。
具體而言，多個(gè)內(nèi)電極與至少部分介電陶瓷層層疊在其間，構(gòu)成電容器和線圈導(dǎo)體，它們彼此相連構(gòu)成層疊的電感器。
本發(fā)明第四方面，陶瓷電子元件包括上述陶瓷多層基材和至少一個(gè)安裝在陶瓷多層基材上的電子元件，與多個(gè)內(nèi)電極一起構(gòu)成電路。在陶瓷多層基材上宜固定一個(gè)帽，包圍上述電子元件。使用導(dǎo)體帽作為這種帽更好。
具體而言，本發(fā)明的陶瓷電子元件包括多個(gè)僅在陶瓷多層基材的底部形成的外電極和多個(gè)電連接到外電極的通孔導(dǎo)體和電連接到內(nèi)電極或電子元件的通孔導(dǎo)體。
本發(fā)明的第五方面，層疊的陶瓷電子元件包括由本發(fā)明的介電陶瓷組合物構(gòu)成的燒結(jié)陶瓷材料、多個(gè)放置在燒結(jié)陶瓷材料上的內(nèi)電極和多個(gè)在燒結(jié)陶瓷材料外表面上形成的外電極，外電極各自電連接到一個(gè)內(nèi)電極。
本發(fā)明的層疊陶瓷電子元件的具體方面，多個(gè)內(nèi)電極與陶瓷層相互層疊，構(gòu)成單塊電容器單元。
本發(fā)明的層疊陶瓷電子元件的另一個(gè)具體方面，除了構(gòu)成上述單塊電容器的內(nèi)電極外，多個(gè)內(nèi)電極包括多個(gè)線圈導(dǎo)體，它們彼此相連，構(gòu)成層疊的電感器單元。


圖1是作為陶瓷電子元件的陶瓷層疊組件的縱向剖面圖，它使用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的陶瓷多層基材；圖2是圖1所示的陶瓷多層組件的透視組裝圖；圖3是說明制造本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的層疊陶瓷電子元件的陶瓷坯料片和其上形成的電極圖案的透視組裝圖；圖4是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的層疊陶瓷電子元件的透視圖；圖5是圖4所示的層疊陶瓷電子元件的線路圖。
首先說明本發(fā)明的介電陶瓷組合物的具體實(shí)施例，再說明本發(fā)明陶瓷電子元件的陶瓷多層基材、陶瓷電子元件和結(jié)構(gòu)，可以清楚地理解本發(fā)明。
制備主組分的SnO2、TiO2和ZrO2，按照表1和表2所示的量(重量份)，用球磨濕混合16小時(shí)。混合物脫水、干燥、并于1400℃焙燒2小時(shí)。按照表1和表2所示的比例，在焙燒后的主組分中加入NiO2、Ta2O5和CuO，再加入玻璃。加入粘合劑后，該混合物用球磨再次濕混合16小時(shí)，獲得原料混合物。
按照下面表3所列混合比例(重量比例，總量為100％(重量))，混合BaCO3、SrCO3、CaCO3、MgCO3、ZnO、Al2O3、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、SiO2和B2O3，在PtRh坩堝中于1200-1600℃熔化，隨后驟冷和研碎，作為上述玻璃。
按上述制得的混合物粉末在2,000kgf/cm2壓力下模壓成形，焙燒后可制成直徑10毫米，厚5毫米的盤。制成的盤壓制品在下表和表2所列的燒結(jié)溫度下燒結(jié)2小時(shí)，制得燒結(jié)材料，樣品編號(hào)為1-45。
采用兩端短路的介電諧振法，測定制得的燒結(jié)盤材料的諧振頻率(約7GHz)下的相對(duì)介電常數(shù)( r)和Q值。結(jié)果示于表1和表2。

由表1清楚可知，燒結(jié)材料樣品1制得的介電陶瓷中，相對(duì)介電常數(shù) r低至19。這可能是因?yàn)門iO2的混合比例低至20重量份。
陶瓷燒結(jié)材料樣品9中，介電常數(shù)的溫度系數(shù)f大至+90。這可能是因?yàn)閆rO2的混合比例低至36重量份。
陶瓷燒結(jié)材料樣品12中，介電常數(shù)的溫度系數(shù)f大至+60。這可能是因?yàn)門iO2的混合比例高至46重量份，而ZrO2的混合比例低至35重量份。
陶瓷燒結(jié)材料樣品13中，介電常數(shù)的溫度系數(shù)f較大。這可能是因?yàn)閆rO2的混合比例高至60重量份，而SnO2的混合比例低至8重量份。
陶瓷燒結(jié)材料樣品14中，介電常數(shù)的溫度系數(shù)f在負(fù)值一側(cè)大至-41。這是因?yàn)閆rO2的混合比例低至36重量份，而SnO2的混合比例高至20重量份。
陶瓷燒結(jié)材料樣品18中，由于未加入玻璃，燒結(jié)溫度高達(dá)1400℃。
由表2清楚地可知，陶瓷燒結(jié)材料樣品21中，制得的介電陶瓷的相對(duì)介電常數(shù) r低至19，Q值也低至800，這是因?yàn)椴ＡУ幕旌媳壤?，達(dá)到30重量份。
陶瓷燒結(jié)材料樣品44中，由于使用表3中由G24所示組成的玻璃，Q值低至400。
陶瓷燒結(jié)材料樣品45中，由于使用表3中由G25所示組成的玻璃，燒結(jié)溫度高達(dá)1200℃。
另一方面，通過在約1100℃或更低溫度下焙燒，就可制得本發(fā)明范圍內(nèi)的陶瓷燒結(jié)材料樣品，它們的相對(duì)介電常數(shù) r高達(dá)20或更大，Q值高達(dá)500或更大，介電常數(shù)的溫度系數(shù)f絕對(duì)值小至40或更小。
如上所述，當(dāng)使用本發(fā)明的介電陶瓷組合物時(shí)，可以在較低溫度下焙燒，因此可與低電阻和價(jià)廉金屬如Ag和Cu共燒結(jié)，并通過層疊構(gòu)成小型高頻諧振器。
下面，說明使用本發(fā)明介電陶瓷組合物的陶瓷多層基材、陶瓷電子元件和層疊陶瓷電子元件的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖1是作為陶瓷電子元件的陶瓷多層組件的剖面圖，它包括本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的陶瓷多層基材；圖2是圖1所示的陶瓷多層組件的透視組裝圖；陶瓷多層組件1由陶瓷多層基材2制成。
陶瓷多層基材2中，介電陶瓷層4是由本發(fā)明的介電陶瓷組合物制成，其介電常數(shù)相對(duì)較高，該層插在絕緣陶瓷層3a和3b之間。
構(gòu)成絕緣陶瓷層3a和3b的陶瓷材料沒有具體限制，只要其介電常數(shù)與介電陶瓷層4相比為較低，例如可由氧化鋁和石英組成。
放置多個(gè)內(nèi)電極5，內(nèi)電極5各自對(duì)著介電陶瓷層4，夾在介電陶瓷層4之間，形成單塊電容器單元C1和C2。
在絕緣陶瓷層3a和3b，以及介電陶瓷層4上形成多個(gè)通孔電極6和6a，以及內(nèi)導(dǎo)線。
在陶瓷多層基材2的頂面放置電子元件9。使用合適的電子元件如半導(dǎo)體裝置和基片單塊電容器作為電子元件9-11。這些電子元件9-11和電容器單元C1和C2可通過上述通孔電極6和內(nèi)導(dǎo)線電連接，構(gòu)成此實(shí)施方案的陶瓷多層組件1的線路。
將導(dǎo)體帽8固定在上述陶瓷多層基材2的頂面。導(dǎo)體帽8電連接到通孔電極6，該電極從陶瓷多層基材2的頂面穿透到其底面。在陶瓷多層基材2的底面形成外電極7,7，外電極電連接到通孔電極6和6a。其它外電極(未在圖中示出)，與上述外電極7一樣，僅在陶瓷多層基材2的底面形成。其余外電極通過上述內(nèi)導(dǎo)線電連接到電子元件9-11和電容器單元C1和C2。
因此，通過形成外電極7，僅用于在陶瓷多層基材2的底面上的外連接，使用該底面，易于將陶瓷層疊組件表面安裝在印刷線路基材等上。
此實(shí)施方案中，由于帽8是由導(dǎo)體材料制成，并通過通孔電極6，電連接到外電極7，電子元件9-11可被導(dǎo)體帽8電磁屏蔽。然而，帽8不要求必須由導(dǎo)體材料制成。
此實(shí)施方案的陶瓷多層組件1中，由于單塊電容器單元C1和C2是由本發(fā)明的介電陶瓷組合物在上述陶瓷多層基材2上形成，內(nèi)電極5、構(gòu)成外部線路的電極和通孔電極6和6a可以由低電阻和價(jià)廉金屬如Ag和Cu制成，它們可以共燒結(jié)。因此，電容器單元C1和C2可以由整體燒結(jié)的陶瓷多層基材2制成，可以小型化。另外，由于上述介電陶瓷層4使用了本發(fā)明的介電陶瓷組合物，其介電常數(shù)較高，Q值也較高。因此，制成的陶瓷多層組件1適合在高頻區(qū)使用。
采用已知的陶瓷層疊和整體焙燒技術(shù)，能方便地制得上述陶瓷多層基材2。即，制備主要有本發(fā)明介電陶瓷組合物的陶瓷坯料片。在該陶瓷坯料片上印刷用于構(gòu)成內(nèi)電極5的電極圖案、外線路和通孔電極6和6a等。之后，層疊這些坯料片。在陶瓷坯料片的頂部和底部再層疊合適數(shù)量的陶瓷坯料片形成絕緣陶瓷層3a和3b，其上形成用于構(gòu)成外線路和通孔電極6和6a的電極圖案，并在厚度方向進(jìn)行壓制。通過焙燒制成的層疊物，可制得陶瓷多層基材2。
在單塊電容器單元C1和C2中，由于介電陶瓷層被放置在厚度方向的相鄰內(nèi)電極5和5之間用以確定電容量，使用相對(duì)較小面積的內(nèi)電極可獲得大的電容量，因此可達(dá)到小型化。
圖3至圖5分別是透視組裝圖和線路圖，說明本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的層疊陶瓷電子元件的結(jié)構(gòu)。圖4所示的層疊陶瓷電子元件20是一個(gè)LC濾波器。燒結(jié)陶瓷材料21中，構(gòu)成電感器L和電容器C的線路描述如下。使用本發(fā)明的高頻介電陶瓷組合物構(gòu)成燒結(jié)陶瓷材料21。在燒結(jié)陶瓷材料21的外表面形成外電極23a、23b、24a和24b，在外電極23a、23b、24a和24b之間構(gòu)成圖5所示的LC諧振線路。
之后，通過參考圖3對(duì)制造方法的說明，可清楚理解所示燒結(jié)陶瓷材料的構(gòu)成。
在本發(fā)明的介電陶瓷組合物材料中加入有機(jī)賦形劑，制得陶瓷糊漿。采用合適的成形片方法，將陶瓷糊漿成形為陶瓷坯料片。將制成的陶瓷坯料片干燥，然后穿孔，制得長方形預(yù)定尺寸的陶瓷坯料片21a-21m。
如果需要，在陶瓷坯料片21a-21m上形成通孔，用于構(gòu)成通孔電極28。通過絲網(wǎng)印刷再施用導(dǎo)電糊料，形成線圈導(dǎo)體26a和26b、電容器的內(nèi)電極27a-27c、以及線圈導(dǎo)體26c和26d，并在上述通孔中填入導(dǎo)電糊料，形成通孔電極28。
然后，陶瓷坯料片21a-21m按附圖所示的方向?qū)盈B，并在厚度方向壓制，制得層疊物。
制得的層疊物焙燒，制得燒結(jié)陶瓷材料21。
采用薄膜制造法在燒結(jié)陶瓷材料21上可形成圖4所示的外電極23a-24b，例如通過涂布和烘烤導(dǎo)電糊料，通過真空沉積、電鍍或?yàn)R射。由此可制造層疊陶瓷電子元件20。
由圖3可知，圖5所示的電感器單元L1由線圈導(dǎo)體26a和26b構(gòu)成，電感器單元L2由線圈導(dǎo)體26c和26d構(gòu)成，電容器單元C由內(nèi)電極27a-27c構(gòu)成。
此實(shí)施例的層疊陶瓷電子元件20中，按上面所述構(gòu)成LC濾波器。由于燒結(jié)陶瓷材料21是使用本發(fā)明的介電陶瓷組合物構(gòu)成，類似于第一實(shí)施例的陶瓷多層基材2，可通過低溫焙燒制得，因此可以和使用低熔點(diǎn)金屬如銅、銀和金與陶瓷整體焙燒，作為內(nèi)電極的所述線圈導(dǎo)體26a-26c，或作為由于電容器的內(nèi)電極27a-27c。另外，這種LC濾波器適合在高頻區(qū)使用，其相對(duì)介電常數(shù)較高，高頻區(qū)的Q值較高，諧振頻率f的溫度系數(shù)的變化較小。
上面的第一結(jié)構(gòu)實(shí)施方案和第二結(jié)構(gòu)實(shí)施方案中，描述了陶瓷多層組件1和構(gòu)成LC濾波器的層疊陶瓷電子元件20；但是，本發(fā)明的陶瓷電子元件和層疊陶瓷電子元件不限于這些結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明可應(yīng)用于各種陶瓷多層基材如用于多片組件的陶瓷多層基材和用于混合ICs的陶瓷多層基材，或應(yīng)用于電子元件安裝在這些陶瓷多層基材上的各種陶瓷電子元件，還可應(yīng)用于各種片型層疊電子元件如片型單塊電容器和片型層疊介質(zhì)天線。
本發(fā)明的介電陶瓷組合物中，因?yàn)樵?00重量份的主組分中加入了約3-20重量份至少含B和Si的玻璃，主組分包括約22-43重量份TiO2，約38-58重量份ZrO2和約9-26重量份SnO2，該組合物可通過在約1100℃或更低的低溫焙燒制得，因此，可以共燒結(jié)低電阻和價(jià)廉金屬如Ag和Cu。所以，在陶瓷多層基材和層疊陶瓷電子元件中，這些金屬可用作內(nèi)電極材料，陶瓷多層基材和層疊陶瓷電子元件可小型化。
另外，相對(duì)介電常數(shù)高達(dá)約20或更大，在7GHz，Q值高達(dá)500或更大，諧振頻率的溫度系數(shù)較小，高頻時(shí)適合用于構(gòu)成電容器和LC諧振線路。
相對(duì)于100重量份所述主組分還含有約10重量份或更少NiO和約7重量份或更少的Ta2O5的情況，可進(jìn)一步提高Q值。
本發(fā)明的介電陶瓷組合物中，上述玻璃具有在上面所述公式表示的范圍之內(nèi)的組成時(shí)，該組合物可以在約1000℃或更低溫度下燒結(jié)，同時(shí)可保持高Q值和高的相對(duì)介電常數(shù)。
相對(duì)于100重量份上述主組分還含有約7重量份CuO作為添加劑的情況，低溫可燒結(jié)性可進(jìn)一步得到改善。
因?yàn)楸景l(fā)明的陶瓷多層基材的結(jié)構(gòu)中，在包括由本發(fā)明介電陶瓷組合物構(gòu)成的介電陶瓷層的陶瓷基材中形成多個(gè)內(nèi)電極，因此可以在低溫?zé)Y(jié)，因而低電阻和價(jià)廉金屬如Ag和Cu可用作內(nèi)電極的組成材料。而且，在介電陶瓷層中，由于介電常數(shù)高，Q值高，諧振頻率的溫度系數(shù)小，因此可提供適合在高頻下使用的陶瓷多層基材。
陶瓷多層基材中，在介電陶瓷層至少一面上層疊第二陶瓷層，該陶瓷層的介電常數(shù)小于上述介電陶瓷層時(shí)，通過調(diào)節(jié)第二陶瓷層的組成和層疊形式，可根據(jù)要求來適當(dāng)控制強(qiáng)度和環(huán)境容許特性。
當(dāng)多個(gè)內(nèi)電極層疊插入至少部分介電陶瓷層，構(gòu)成單塊電容器時(shí)，由于本發(fā)明的介電陶瓷組合物的介電常數(shù)高，Q值高，適合在高頻下使用，易得到大的電容量。而且，因?yàn)榻殡姵?shù)高，使得外電極的表面積小，從而使電容器部分的尺寸較小。
在多個(gè)內(nèi)電極包括構(gòu)成單塊電容器的內(nèi)電極和多個(gè)線圈導(dǎo)體彼此連接構(gòu)成層疊電感器的情況，如上所述，由于本發(fā)明的介電陶瓷組合物的介電常數(shù)高、高頻下的Q值高、以及諧振頻率的溫度系數(shù)小，能容易地制造適合在高頻下使用的小型LC諧振線路。
本發(fā)明的陶瓷電子元件中，至少一種電子元件層疊在本發(fā)明的陶瓷多層基材上，使用所述電子元件和在陶瓷多層基材的線路結(jié)構(gòu)，可提供各種小型化、適合在高頻使用的電子元件。
將一種帽固定在陶瓷多層基材，包圍電子元件的情況，由于電子元件被這種帽保護(hù)，提供的陶瓷電子元件具備優(yōu)良的抗?jié)裥缘取?br> 在使用導(dǎo)體帽作為帽的情況，被包圍的電子元件得到電磁屏蔽。
外電極僅在陶瓷多層基材的底面形成的情況下，易于從陶瓷多層基材的底面表面將其安裝在印刷線路基材上等。
本發(fā)明的層疊陶瓷電子元件中，由于多個(gè)內(nèi)電極形成在本發(fā)明的介電陶瓷組合物中，因此可以在低溫焙燒，可使用低電阻和價(jià)廉金屬如Ag和Cu作為內(nèi)電極的組成材料。而且，介電陶瓷組合物的介電常數(shù)高、Q值高以及諧振頻率的溫度系數(shù)小，因此，能提供適合在高頻使用的單塊電容器。
本發(fā)明的層疊陶瓷電子元件中，在多個(gè)內(nèi)電極構(gòu)成單塊電容器的情況，由于本發(fā)明的介電陶瓷組合物的介電常數(shù)高，Q值高，適合在高頻使用，并易達(dá)到大的電容量。而且，由于介電常數(shù)高，可以使得外電極的表面積小，從而使電容器部分的尺寸小。
本發(fā)明的層疊陶瓷電子元件中，在多個(gè)內(nèi)電極包括構(gòu)成電容器的內(nèi)電極和構(gòu)成層疊電感器的線圈導(dǎo)體的情況，如上所述，本發(fā)明的介電陶瓷組合物的介電常數(shù)高、Q值高以及各種頻率的溫度系數(shù)小，容易構(gòu)成適合在高頻使用的小的LC諧振線路。
權(quán)利要求
1．一種介電陶瓷組合物，包括100重量份主組分，該主組分包括約22-43重量份TiO2、約38-58重量份ZrO2和約9-26重量份SnO2；約3-20重量份含B和Si的玻璃。
2．如權(quán)利要求1所述的介電陶瓷組合物，其特征在于所述組合物還包括最多約10重量份的NiO和最多約7重量份的Ta2O5。
3．如權(quán)利要求2所述的介電陶瓷組合物，其特征在于所述玻璃含有堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、氧化鋅、Al2O3、B2O3和SiO2，以玻璃總量作100％重量為基準(zhǔn)，其組成可由下式表示10≤SiO2≤60；5≤B2O3≤40；0≤Al2O3≤30；20≤EO≤70，其中E是Zn和至少一種選自Mg、Ca、Sr和Ba的元素；和0≤A2O≤15，其中A是選自Li、Na和K的至少一種。
4．如權(quán)利要求3所述的介電陶瓷組合物，其特征在于所述組合物還包括相對(duì)于100重量份的所述主組分，最多約7重量份的CuO作為添加劑。
5．如權(quán)利要求1所述的介電陶瓷組合物，其特征在于所述玻璃含有堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、氧化鋅、Al2O3、B2O3和SiO2，以玻璃總量作100％重量為基準(zhǔn)，其組成可由下式表示10≤SiO2≤60；5≤B2O3≤40；0≤Al2O3≤30；20≤EO≤70，其中E是Zn和至少一種選自Mg、Ca、Sr和Ba的元素；和0≤A2O≤15，其中A是選自Li、Na和K的至少一種。
6．如權(quán)利要求1所述的介電陶瓷組合物，其特征在于所述組合物還包括相對(duì)于100重量份的所述主組分，最多約7重量份的CuO作為添加劑。
7．一種陶瓷多層基材，包括至少有兩個(gè)面的陶瓷基材和多個(gè)放置在所述陶瓷基材內(nèi)的內(nèi)電極，所述介電基材包括多層介電陶瓷層，所述多層介電陶瓷層中至少一層是權(quán)利要求4所述的介電陶瓷組合物。
8．一種陶瓷多層基材，包括至少有兩個(gè)面的陶瓷基材和多個(gè)放置在所述陶瓷基材內(nèi)的陶瓷極，所述介電基材包括多層介電陶瓷層，所述多層介電陶瓷層中至少一層是權(quán)利要求1所述的介電陶瓷組合物。
9．如權(quán)利要求8所述的陶瓷多層基材，其特征在于在所述介電陶瓷層的至少一面上層疊有第二陶瓷層，所述第二陶瓷層的介電常數(shù)小于所述介電陶瓷組合物的介電陶瓷層的介電常數(shù)。
10．如權(quán)利要求8所述的陶瓷多層基材，其特征在于所述多個(gè)內(nèi)電極放置在至少部分介電陶瓷層之間，構(gòu)成單塊電容器。
11．如權(quán)利要求8所述的陶瓷多層基材，其特征在于所述多個(gè)內(nèi)電極放置在至少部分介電陶瓷層之間，構(gòu)成電容器，并具有至少兩個(gè)彼此連接的線圈導(dǎo)體，構(gòu)成層疊電感器。
12．一種陶瓷電子元件，包括如權(quán)利要求8所述的陶瓷多層基材，所述陶瓷電子元件具有至少一種安裝在所述陶瓷多層基材的電子元件，與所述多個(gè)內(nèi)電極一起形成電路。
13．如權(quán)利要求12所述的陶瓷電子元件，其特征在于所述電子元件還包括固定在所述陶瓷多層基材上的帽，以包圍所述電子元件。
14．如權(quán)利要求13所述的陶瓷電子元件，其特征在于所述帽是導(dǎo)電性的。
15．如權(quán)利要求12所述的電子元件，其特征在于所述電子元件還包括在所述陶瓷多層基材沒有安裝所述電子元件一面上的多個(gè)外電極，和多個(gè)在所述基材上的通孔導(dǎo)體，與所述外電極電連接。
16．一種層疊陶瓷電子元件，包括如權(quán)利要求4所述的介電陶瓷組合物的燒結(jié)陶瓷材料、多個(gè)放置在所述燒結(jié)陶瓷材料中的內(nèi)電極和多個(gè)外電極，所述外電極各自放置在所述燒結(jié)陶瓷材料的外表面并與一個(gè)內(nèi)電極電連接。
17．一種層疊陶瓷電子元件，包括如權(quán)利要求1所述的介電陶瓷組合物的燒結(jié)陶瓷材料、多個(gè)放置在所述燒結(jié)陶瓷材料中的內(nèi)電極和多個(gè)外電極，所述外電極各自放置在所述燒結(jié)陶瓷材料的外表面并與一個(gè)內(nèi)電極電連接。
18．如權(quán)利要求17所述的層疊陶瓷電子元件，其特征在于所述多個(gè)內(nèi)電極之間放置陶瓷層，構(gòu)成電容器單元。
19．如權(quán)利要求17所述的層疊陶瓷電子元件，其特征在于所述多個(gè)內(nèi)電極，除了所述構(gòu)成電容器單元的內(nèi)電極外，還包括多個(gè)彼此連接的線圈導(dǎo)體，構(gòu)成層疊電感器單元。
全文摘要
提供一種介電陶瓷組合物，用該組合物可獲得能在約1100℃或更低溫度下焙燒的介電陶瓷,能與低電阻和價(jià)廉金屬如Ag和Cu共燒結(jié),其介電常數(shù)和Q值高,介電常數(shù)的溫度系數(shù)小。介電陶瓷組合物包括100重量份主組分和約3－20重量份的至少含B和Si的玻璃,所述主組分包括約22－43重量份TiO
文檔編號(hào)C04B35/457GK1308034SQ0110296
公開日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月9日
發(fā)明者杉本安隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所