JP3106372B2 - セラミックス回路基板 - Google Patents
セラミックス回路基板Info
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Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばマイクロ波誘電
体共振器，マイクロ波集積回路，パッケージ，あるいは
マイクロ波導波線等に使用されるセラミックス回路基板
に関し、特に低温焼成セラミックス基板を採用した場合
の、抗折強度を向上できるとともに、誘電損失を低減し
て用途を拡大できるようにした構造に関する。
体共振器，マイクロ波集積回路，パッケージ，あるいは
マイクロ波導波線等に使用されるセラミックス回路基板
に関し、特に低温焼成セラミックス基板を採用した場合
の、抗折強度を向上できるとともに、誘電損失を低減し
て用途を拡大できるようにした構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】多層回路基板用セラミックスには、例え
ば、アルミナ，結晶化ガラス−無機物系等が用いられて
いる。このうちアルミナによるセラミックス多層基板を
得る場合、従来、以下のようにして製造されている。即
ち、アルミナ92〜97重量部に残部ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｓｉ
Ｏ2 系等のガラスを添加してなる混合粉末に、有機バイ
ンダ，溶剤等を加えてスラリーを形成し、該スラリーか
らドクターブレード法によってグリーンシートを形成す
る。次いで、このグリーンシートにタングステン，モリ
ブデン，あるいはモリブデン−マンガン等のペーストを
印刷して所望の導体回路をパターン形成し、これを複数
枚積み重ねて熱圧着し、これを加湿水素−窒素混合ガ
ス，又はアンモニア分解ガスの雰囲気中にて1600〜1700
℃に加熱焼成する。このように製造されたアルミナ多層
基板では、アルミナを主成分としていることから高温焼
成が必要であり、また導体回路を構成する材料において
も、高融点のタングステン，モリブデン等が使用されて
いる。このため製造コストが上昇するとともに、アルミ
ナの誘電率が10程度あるために信号伝播遅延や雑音が発
生し易いという問題がある。またタングステン，モリブ
デン等は導体抵抗が高いことから、この抵抗を下げるに
は導体幅を広くしなければならず、その結果高密度化，
高速度化に対応できないという問題もある。このような
高温焼成によるセラミックス多層基板に代わるものとし
て、従来、アルミナに低融点ガラスを添加してなる低温
焼成セラミックス回路基板が提案されている。この回路
基板によれば、焼成温度を1000℃以下にできることか
ら、製造コストを低減できるとともに、導体回路用材料
としてＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ等の低抵抗金属が使用できる。
その結果、上述のタングステンやモリブデンを使用した
高温焼成セラミックス多層基板に比べて誘電率を小さく
できるとともに配線抵抗を小さくでき、それだけ信号伝
播を向上でき、高密度化，高速度化に対応できる。
ば、アルミナ，結晶化ガラス−無機物系等が用いられて
いる。このうちアルミナによるセラミックス多層基板を
得る場合、従来、以下のようにして製造されている。即
ち、アルミナ92〜97重量部に残部ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｓｉ
Ｏ2 系等のガラスを添加してなる混合粉末に、有機バイ
ンダ，溶剤等を加えてスラリーを形成し、該スラリーか
らドクターブレード法によってグリーンシートを形成す
る。次いで、このグリーンシートにタングステン，モリ
ブデン，あるいはモリブデン−マンガン等のペーストを
印刷して所望の導体回路をパターン形成し、これを複数
枚積み重ねて熱圧着し、これを加湿水素−窒素混合ガ
ス，又はアンモニア分解ガスの雰囲気中にて1600〜1700
℃に加熱焼成する。このように製造されたアルミナ多層
基板では、アルミナを主成分としていることから高温焼
成が必要であり、また導体回路を構成する材料において
も、高融点のタングステン，モリブデン等が使用されて
いる。このため製造コストが上昇するとともに、アルミ
ナの誘電率が10程度あるために信号伝播遅延や雑音が発
生し易いという問題がある。またタングステン，モリブ
デン等は導体抵抗が高いことから、この抵抗を下げるに
は導体幅を広くしなければならず、その結果高密度化，
高速度化に対応できないという問題もある。このような
高温焼成によるセラミックス多層基板に代わるものとし
て、従来、アルミナに低融点ガラスを添加してなる低温
焼成セラミックス回路基板が提案されている。この回路
基板によれば、焼成温度を1000℃以下にできることか
ら、製造コストを低減できるとともに、導体回路用材料
としてＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ等の低抵抗金属が使用できる。
その結果、上述のタングステンやモリブデンを使用した
高温焼成セラミックス多層基板に比べて誘電率を小さく
できるとともに配線抵抗を小さくでき、それだけ信号伝
播を向上でき、高密度化，高速度化に対応できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の低温焼成によるセラミックス回路基板では、抗折強
度が2000Kg/mm2程度となることから、高温焼成セラミッ
クス基板の3000〜4000Kg/mm2に比べて低いという問題が
ある。また、上記低温焼成セラミックス基板では、低融
点ガラスの添加量が30wt％以上となることから、例えば
チップ型ＬＣフィルタを構成した場合、誘電損失が大き
くなり、用途が限られるという問題がある。
来の低温焼成によるセラミックス回路基板では、抗折強
度が2000Kg/mm2程度となることから、高温焼成セラミッ
クス基板の3000〜4000Kg/mm2に比べて低いという問題が
ある。また、上記低温焼成セラミックス基板では、低融
点ガラスの添加量が30wt％以上となることから、例えば
チップ型ＬＣフィルタを構成した場合、誘電損失が大き
くなり、用途が限られるという問題がある。
【０００４】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、焼成温度を低くしながら、、抗折強度を向上で
きるとともに、誘電損失を小さくできるセラミックス回
路基板を提供することを目的としている。
もので、焼成温度を低くしながら、、抗折強度を向上で
きるとともに、誘電損失を小さくできるセラミックス回
路基板を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、アルミ
ナに低融点ガラスを添加してなるセラミックス回路基板
において、主成分として粗い粒子（ｃ粒子）と細かい粒
子（ｆ粒子）との２種類のアルミナを用い、この各アル
ミナ粒子の平均粒径比を６以上、重量比をｃ：ｆ＝１：
９〜６：４の割合で混合し、これに副成分として低融点
ガラスを２．５〜１０重量部添加したことを特徴として
いる。
ナに低融点ガラスを添加してなるセラミックス回路基板
において、主成分として粗い粒子（ｃ粒子）と細かい粒
子（ｆ粒子）との２種類のアルミナを用い、この各アル
ミナ粒子の平均粒径比を６以上、重量比をｃ：ｆ＝１：
９〜６：４の割合で混合し、これに副成分として低融点
ガラスを２．５〜１０重量部添加したことを特徴として
いる。
【０００６】ここで、本発明の数値を限定した理由につ
いて説明する。上記アルミナ粒子の平均粒径比を６以上
としたのは、これにより小さくすると焼成温度を導体材
料の融点より高くする必要があり、回路パターンが形成
できなくなるからである。この場合、ガラスの添加量を
増やして焼成温度を下げることが考えられるが、このよ
うにすると抗折強度が低下し、しかもＱ値が大きく低下
することから好ましくない。また、ｃ粒子とｆ粒子の重
量比を限定したのは、ｃ：ｆ＝６：４よりｃ粒子を多く
すると上述と同様に焼成温度を導体材料の融点より高く
しなければならないからである。さらに、ガラスの添加
量を2.5 〜10重量部としたのは、この添加量を2.5 wt％
より少なくすると、この場合も焼成温度を導体材料の融
点より高くしなければならず、また上記添加量が10wt％
を越えると、抗折強度が低下し、Ｑ値が大きく低下する
からである。
いて説明する。上記アルミナ粒子の平均粒径比を６以上
としたのは、これにより小さくすると焼成温度を導体材
料の融点より高くする必要があり、回路パターンが形成
できなくなるからである。この場合、ガラスの添加量を
増やして焼成温度を下げることが考えられるが、このよ
うにすると抗折強度が低下し、しかもＱ値が大きく低下
することから好ましくない。また、ｃ粒子とｆ粒子の重
量比を限定したのは、ｃ：ｆ＝６：４よりｃ粒子を多く
すると上述と同様に焼成温度を導体材料の融点より高く
しなければならないからである。さらに、ガラスの添加
量を2.5 〜10重量部としたのは、この添加量を2.5 wt％
より少なくすると、この場合も焼成温度を導体材料の融
点より高くしなければならず、また上記添加量が10wt％
を越えると、抗折強度が低下し、Ｑ値が大きく低下する
からである。
【０００７】
【作用】本発明に係るセラミックス回路基板によれば、
粒径の異なる２種類のアルミナを所定の比率で混合し、
これに添加するガラスの含有量を低く抑えたので、低温
焼成を可能にして製造コストを低減しながら、抗折強度
を向上でき、さらには誘電損失を低減して用途を拡大で
きる。
粒径の異なる２種類のアルミナを所定の比率で混合し、
これに添加するガラスの含有量を低く抑えたので、低温
焼成を可能にして製造コストを低減しながら、抗折強度
を向上でき、さらには誘電損失を低減して用途を拡大で
きる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
は、本発明のセラミックス回路基板におけるアルミナｃ
粒子，ｆ粒子の比率，及び低融点ガラスの添加量を見出
した実験について説明する。本実験では、スプリット型
表面波フィルタに適用した場合を例にとって説明する。
まず、本実験に採用した表面波フィルタの製造方法につ
いて説明する。材料として、純度99.5％以上の粗い粒径
のアルミナc 粒子と細かい粒径のアルミナf 粒子とを準
備する。上記アルミナｃ粒子は平均粒径が３μm のもの
を採用し、上記アルミナｆ粒子は平均粒径が0.3 μm,と
0.6 μm とを採用した。また、低融点ガラスとしてホウ
ケイ酸ガラスを準備する。
は、本発明のセラミックス回路基板におけるアルミナｃ
粒子，ｆ粒子の比率，及び低融点ガラスの添加量を見出
した実験について説明する。本実験では、スプリット型
表面波フィルタに適用した場合を例にとって説明する。
まず、本実験に採用した表面波フィルタの製造方法につ
いて説明する。材料として、純度99.5％以上の粗い粒径
のアルミナc 粒子と細かい粒径のアルミナf 粒子とを準
備する。上記アルミナｃ粒子は平均粒径が３μm のもの
を採用し、上記アルミナｆ粒子は平均粒径が0.3 μm,と
0.6 μm とを採用した。また、低融点ガラスとしてホウ
ケイ酸ガラスを準備する。
【０００９】
【表１】
【００１０】これらのｃ粒子，ｆ粒子を、表１に示すよ
うに、０：１０〜７：３の割合で秤量し、これにホウケ
イ酸ガラスを2.0 〜25.0wt％添加し、これにトルエン等
の有機溶媒を加え、さらに分散剤として0.5 wt％のジオ
クチルフタレート(DOP) を加えて十分に混練，分散させ
てスラリー状にする。この分散させた後、バインダとし
て10wt％のポリビニルブチラール(PVB) を加えて、さら
にボールミルで混合してスラリーを形成する。このよう
にして得られたスラリーをドクターブレード法によって
表面の平滑なＰＥＴフィルムの上面にシート状に供給し
た後、乾燥させてグリーンシートを形成する。
うに、０：１０〜７：３の割合で秤量し、これにホウケ
イ酸ガラスを2.0 〜25.0wt％添加し、これにトルエン等
の有機溶媒を加え、さらに分散剤として0.5 wt％のジオ
クチルフタレート(DOP) を加えて十分に混練，分散させ
てスラリー状にする。この分散させた後、バインダとし
て10wt％のポリビニルブチラール(PVB) を加えて、さら
にボールミルで混合してスラリーを形成する。このよう
にして得られたスラリーをドクターブレード法によって
表面の平滑なＰＥＴフィルムの上面にシート状に供給し
た後、乾燥させてグリーンシートを形成する。
【００１１】次に、上記グリーンシートを焼成後の寸法
が50mm角となるように矩形状に切断して多数のセラミッ
クスシートを形成する。次いで、この各セラミックスシ
ートを焼成後の厚さが0.3mm となるように積層した後、
非酸化性雰囲気中にて980 〜1110℃に加熱焼成してセラ
ミックス基板を得る。
が50mm角となるように矩形状に切断して多数のセラミッ
クスシートを形成する。次いで、この各セラミックスシ
ートを焼成後の厚さが0.3mm となるように積層した後、
非酸化性雰囲気中にて980 〜1110℃に加熱焼成してセラ
ミックス基板を得る。
【００１２】次に、上記セラミックス基板の表面にＣｕ
ペーストを印刷してスプリットラインを形成し、この後
再び非酸化性雰囲気中にて高温焼成する。これによりス
プリット型表面波フィルタが製造される。
ペーストを印刷してスプリットラインを形成し、この後
再び非酸化性雰囲気中にて高温焼成する。これによりス
プリット型表面波フィルタが製造される。
【００１３】そして本実験では、上述の方法により製造
された多数の表面波フィルタのε，Ｑ値，及び抗折強度
を測定した。なお、抗折強度は４点曲げ試験により測定
した。表１はその測定結果を示し、試料Ｎｏ．４及びＮ
ｏ．５は本発明の範囲内であり、それ以外の試料Ｎｏ．
１〜３，及びＮｏ．６〜８（＊印参照）は本発明の範囲
外である。また、試料Ｎｏ．１，２は平均粒径０．６μ
ｍのアルミナｆ粒子を使用し、これ以外の試料Ｎｏ．３
〜８は０．３μｍのアルミナｆ粒子を使用した。同表か
らも明らかなように、試料Ｎｏ．１のように粒径比を６
以下とした場合は、焼成温度が１１１０℃と銅の融点
（１０８３℃）より高くなり好ましくない。一方、試料
Ｎｏ．２のように粒径比６以下とし、ガラスの添加量を
２０．０ｗｔ％に増やした場合は、焼成温度は９９０℃
と低くできるものの、抗折強度が２０００Ｋｇ／ｍｍ2
と低下し、さらにＱ値が９００と大幅に低下している。
また、試料Ｎｏ．３のようにｃ粒子とｆ粒子との重量比
が７：３とｃ粒子が多い場合、さらに試料Ｎｏ．７のよ
うにガラスの添加量が２．０ｗｔ％と少ない場合は、ど
ちらも焼成温度が１０９０，１１００℃と銅の融点より
高くなっている。さらにまた、試料Ｎｏ．８のようにガ
ラスの添加量が２５．０ｗｔ％と多い場合は、焼成温度
は９７０℃と低いものの、抗折強度が１９００Ｋｇ／ｍ
ｍ2 ，Ｑ値が７００と大幅に低下している。これに対し
て試料Ｎｏ．４及びＮｏ．５のように、粒径比が６以上
で、ｃ粒子とｆ粒子との重量比が１：９〜６：４で、か
つガラスの添加量が５ｗｔ％と本発明の範囲内の場合
は、焼成温度が９８５〜１０００℃と低く、またＱ値が
４７００〜５０００と高く、しかも抗折強度が２７００
〜２９００Ｋｇ／ｍｍ2 といずれにおいても満足できる
結果が得られている。
された多数の表面波フィルタのε，Ｑ値，及び抗折強度
を測定した。なお、抗折強度は４点曲げ試験により測定
した。表１はその測定結果を示し、試料Ｎｏ．４及びＮ
ｏ．５は本発明の範囲内であり、それ以外の試料Ｎｏ．
１〜３，及びＮｏ．６〜８（＊印参照）は本発明の範囲
外である。また、試料Ｎｏ．１，２は平均粒径０．６μ
ｍのアルミナｆ粒子を使用し、これ以外の試料Ｎｏ．３
〜８は０．３μｍのアルミナｆ粒子を使用した。同表か
らも明らかなように、試料Ｎｏ．１のように粒径比を６
以下とした場合は、焼成温度が１１１０℃と銅の融点
（１０８３℃）より高くなり好ましくない。一方、試料
Ｎｏ．２のように粒径比６以下とし、ガラスの添加量を
２０．０ｗｔ％に増やした場合は、焼成温度は９９０℃
と低くできるものの、抗折強度が２０００Ｋｇ／ｍｍ2
と低下し、さらにＱ値が９００と大幅に低下している。
また、試料Ｎｏ．３のようにｃ粒子とｆ粒子との重量比
が７：３とｃ粒子が多い場合、さらに試料Ｎｏ．７のよ
うにガラスの添加量が２．０ｗｔ％と少ない場合は、ど
ちらも焼成温度が１０９０，１１００℃と銅の融点より
高くなっている。さらにまた、試料Ｎｏ．８のようにガ
ラスの添加量が２５．０ｗｔ％と多い場合は、焼成温度
は９７０℃と低いものの、抗折強度が１９００Ｋｇ／ｍ
ｍ2 ，Ｑ値が７００と大幅に低下している。これに対し
て試料Ｎｏ．４及びＮｏ．５のように、粒径比が６以上
で、ｃ粒子とｆ粒子との重量比が１：９〜６：４で、か
つガラスの添加量が５ｗｔ％と本発明の範囲内の場合
は、焼成温度が９８５〜１０００℃と低く、またＱ値が
４７００〜５０００と高く、しかも抗折強度が２７００
〜２９００Ｋｇ／ｍｍ2 といずれにおいても満足できる
結果が得られている。
【００１４】このように本実験からも明らかなように、
粒径の異なる２種類のアルミナをｃ：ｆ＝１：９〜６：
４の割合で混合し、これに低融点ガラスを２．５〜１０
ｗｔ％添加したので、ガラスの添加量を低減できる分だ
け抗折強度を向上できる。また、焼成温度を下げること
ができることから、製造コストを低減できるとともに、
Ｃｕ等の低抵抗金属を使用することができ、それだけ信
号伝播を向上でき、ひいては高密度化、高速度化に対応
できる。なお、上記実施例では、表面波フィルタに適用
した場合を説明したが、本発明のセラミックス回路基板
の用途は勿論これに限られるものではなく、例えば誘電
体共振器、集積回路等の基板として使用できる。
粒径の異なる２種類のアルミナをｃ：ｆ＝１：９〜６：
４の割合で混合し、これに低融点ガラスを２．５〜１０
ｗｔ％添加したので、ガラスの添加量を低減できる分だ
け抗折強度を向上できる。また、焼成温度を下げること
ができることから、製造コストを低減できるとともに、
Ｃｕ等の低抵抗金属を使用することができ、それだけ信
号伝播を向上でき、ひいては高密度化、高速度化に対応
できる。なお、上記実施例では、表面波フィルタに適用
した場合を説明したが、本発明のセラミックス回路基板
の用途は勿論これに限られるものではなく、例えば誘電
体共振器、集積回路等の基板として使用できる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明に係るセラミックス
回路基板によれば、アルミナｃ粒子とｆ粒子との重量比
をｃ：ｆ＝１：９〜６：４の割合とし、これに低融点ガ
ラスを２．５〜１０ｗｔ％添加したので、抗折強度を向
上できるとともに、誘電損失を小さくでき、ひいては用
途を拡大できる効果がある。
回路基板によれば、アルミナｃ粒子とｆ粒子との重量比
をｃ：ｆ＝１：９〜６：４の割合とし、これに低融点ガ
ラスを２．５〜１０ｗｔ％添加したので、抗折強度を向
上できるとともに、誘電損失を小さくでき、ひいては用
途を拡大できる効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−41792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−143866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−205658（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−235392（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 1/03 610
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミナに低融点ガラスを添加してなる
セラミックス回路基板であって、該回路基板が、粗い粒
子（ｃ粒子）と細かい粒子（ｆ粒子）との２種類のアル
ミナを用い、この各アルミナ粒子の平均粒径比が６以上
で、かつ重量比がｃ：ｆ＝１：９〜６：４であり、これ
に低融点ガラスを２．５〜１０重量部添加してなること
を特徴とするセラミックス回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03183824A JP3106372B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | セラミックス回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03183824A JP3106372B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | セラミックス回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057060A JPH057060A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3106372B2 true JP3106372B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=16142492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03183824A Expired - Fee Related JP3106372B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | セラミックス回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106372B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011037260A1 (ja) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | 京セラ株式会社 | 構造体およびその製造方法 |
| JP2016058508A (ja) * | 2014-09-09 | 2016-04-21 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック配線基板 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP03183824A patent/JP3106372B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH057060A (ja) | 1993-01-14 |
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