玻璃陶瓷电介质材料、烧结体及高频用电路部件的制作方法

本发明涉及一种在20ghz以上的高频区域具有低介电常数和介质损耗角正切、高热膨胀系数的玻璃陶瓷介电材料、烧结体以及高频用电路部件。

背景技术：

1、氧化铝陶瓷广泛被用作布线基板或电路元器件。氧化铝陶瓷的相对介电常数高达10，因此存在信号处理速度慢的问题。另外，由于导体材料中必须使用高熔点的钨，还存在导体损耗变高的问题。

2、为了弥补上述缺点，开发了含有玻璃粉末和陶瓷粉末的玻璃陶瓷电介质材料，使用其烧结体作为电介质层。例如，使用含有碱硼硅酸玻璃的玻璃粉末的玻璃陶瓷电介质材料的相对介电常数为6～8，低于氧化铝陶瓷材料的相对介电常数。另外，由于能够在1000℃以下的温度下烧结，因此有以下优点：能够进行与导体损耗低的ag、cu等低熔点的金属材料的同时烧成，可以将这些作为内层导体使用(参见专利文献1和2)。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开平11-116272号公报

6、专利文献2：日本特开平9-241068号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、然而，近年，以5g为代表的移动通信设备，wifi等局域网络通信领域中，使用的频带高达20ghz以上，在高频区域中，开始强烈地要求玻璃陶瓷电介质材料的进一步的低介质损耗角正切化。

3、电磁波在电子电路中的传输损耗与电路基板的介电常数的平方根、介质损耗角正切、电磁波的频率的积成比例。上述专利文献公开的玻璃陶瓷电介质材料在高频区域中的介电特性、特别是介质损耗角正切不足够低，存在着传输损耗增大的问题。

4、另外，以往的玻璃陶瓷电介质材料的热膨胀系数低至4～7ppm/℃，因此在焊料接合于树脂母板后，若施加热循环则会因热膨胀差产生变形，发生断线、龟裂等不良问题。

5、本发明的目的在于提供能够在1000℃以下的温度下进行烧结，并且在20ghz以上的高频区域具有低介电特性和高热膨胀系数的玻璃陶瓷电介质材料、烧结体以及高频用电路部件。

6、用于解决问题的手段

7、本发明人经过反复多种试验研究发现，通过将具有特定的玻璃组成的玻璃粉末与α石英粉末进行复合化，能够解决上述技术问题，并作为本发明而提出。即，本发明的玻璃陶瓷电介质材料为含有玻璃粉末和α石英粉末的玻璃陶瓷电介质材料，玻璃粉末的含量为60～80质量％，α石英粉末的含量为20～40质量％，并且，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计含有sio2 38～50％、mgo 10～20％、cao 15～25％、zno 15～25％、li2o+na2o+k2o 0％～低于2％。在此“li2o+na2o+k2o”是指li2o、na2o以及k2o的总量。

8、本发明的烧结体是使上述玻璃陶瓷电介质材料烧结得到的烧结体，优选热膨胀系数为9～11ppm/℃、28ghz下的相对介电常数为5.5～5.9，并且，28ghz下的介质损耗角正切为0.0010～0.0020。在此“热膨胀系数”是指30～380℃的温度范围内利用热机械分析装置测定的值。“相对介电常数”和“介质损耗角正切”是指基于精密陶瓷基板的微波介电特性测定方法(jis r1641)，在测定温度25℃、频率28ghz下测定的值。

9、本发明的高频电路部件是具有电介质层的高频用电路部件，电介质层优选为上述烧结体。

10、发明效果

11、本发明的玻璃陶瓷电介质材料能够在1000℃以下的低温下烧结，能够将ag、cu等低熔点的金属材料作为内层导体。并且在20ghz以上的高频区域具有低介电特性，热膨胀系数高达9～10ppm/℃。因此，本发明的玻璃陶瓷电介质材料适合作为安装于树脂母板的高频用电路部件。

技术特征：

1.一种玻璃陶瓷电介质材料，其为含有玻璃粉末和α石英粉末的玻璃陶瓷电介质材料，其中，玻璃粉末的含量为60质量％～80质量％、α石英粉末的含量为20质量％～40质量％，并且，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计含有：sio2 38％～50％、mgo 10％～20％、cao15％～25％、zno 15％～25％、li2o-++na2o+k2o 0％～低于2％。

2.一种烧结体，其为使权利要求1所述的玻璃陶瓷电介质材料烧结得到的烧结体，热膨胀系数为9ppm/℃～11ppm/℃，28ghz下的相对介电常数为5.5～5.9，并且，28ghz下的介质损耗角正切为0.0010～0.0020。

3.一种高频电路部件，其为具有电介质层的高频用电路部件，其中，电介质层为权利要求2所述的烧结体。

技术总结
本发明的玻璃陶瓷电介质材料含有玻璃粉末和α石英粉末，其中，玻璃粉末的含量为60～80质量％、α石英粉末的含量为20～40质量％，并且，作为玻璃组成，玻璃粉末按质量％计含有SiO238～50％、MgO 10～20％、CaO 15～25％、ZnO 15～25％、Li2O‑+‑Na2O+K2O0％～低于2％。

技术研发人员：马屋原芳夫
受保护的技术使用者：日本电气硝子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12