JPH02178994A - 積層回路セラミック基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ０発明の目的 産：　’ａ　ｉ　ｏＨ北兄労− 本発明は誘電率の高い誘電体層を内蔵した大容量コンデ
ンサを有する低温同時焼成の積層回路セラミック基板に
関する。

従来の技術 近年電子機器あるいは電子装置なとにおいで、ＩＣ，Ｌ
ＳＩを実装する回路基板への小型化要求が高まっている
。従来電子回路基板としては、セラミックを多層化し、
その各層に導体を配線し、各層間を接続するスルーホー
ルやヒヤホールを有する多層回路セラミック基板か使用
されている。この回路基板において、コンデンサ部品は
通常チップコンデンサと呼ばれるコンデンサ素子を回路
基板の表面に、はんだ付けして使用されている。然しな
から回路基板の表面は、半導体素子や表面配線導体があ
り、さらにコンデンサ素子を搭載すると基板が大きくな
るため半導体ＩＣ等をより高集積に搭載するにはある程
度の限界かある。これ等の素子を基板内に内蔵化できれ
ば基板の小型化、集積化が可能となる。そこで内部に高
誘電率を有する誘電体層を高容量コンデンサとして内蔵
し、誘電体層以外の絶縁体層には、誘電率が１５以下の
低誘電率材料を使用した積層基板が報告されている。

介−明−か−解決し一１ニＬ−ヒーＡ−る１−跡一内蔵
化した積層基板の誘電体材料は、一般に絶縁（シ料と組
成が異なり、鉛を含むペロフスカイトの′ＷＩ造のもの
か使用されている。組成の異なる２種類の誘電体材料を
同時焼成により積層した場合、熱膨張係数の相違により
生じる応力や、各材料が反応することにより界面に生し
るボアが原因となってそりが発生ずる。このため信頼性
が著しく低下して実用的な積層基板を得ることはてきな
かった。

また、内蔵化する高誘電率材料は組成によって固有の温
度特性を持っているのて、多種類の温度特性の材料を必
要とする場合、それに応じて基本となる組成系を変更し
たり、各種添加物を選択して対応している。その他絶縁
層との整合性も問題となり、結局、従来このような多層
基板は工程的コスト面の不利は免れなかった。

本発明は以」−の問題点を解決し広範な温度特性に対応
てきるコンデンサを内蔵した信頼性の高い積層基板を提
供するものである 口。発明の構成 課題を解決するための手段 本発明は、内蔵または外表面に酸化鉛を含むペロフスカ
イ１〜系の誘電率が１５を超える高誘電体層と誘電率が
１５以下の低誘電率絶縁層を含み一体的に８００〜１１
００℃て低温同時焼成される基板において、該高誘電体
層中に、該低誘電率絶縁層に含まれる同−成分系のカラ
ス成分を０，１〜１．０重量％添加したことを特徴とす
る積層回路セラミック基板である。

制御 低誘電率のセラミック材料としては、８００〜１１００
°ｃ　”ｃ′焼成可能なものを使用する。かかる材料と
しては、硼珪酸ガラスやさらに数種類の酸化物〈例えは
１４ｇ０１ＣａＯ５ＢａＯ１Ａ１２０３、ＰｂＯ１Ｋ２
０、Ｎａ２Ｏ、ＺｎＯ１Ｌｉ２０なと）を含むガラスと
アルミナ、石英などとの混合物を原料とするものが挙げ
られる。以上のほか８００〜１１００°Ｃで焼成できる
ものであれはよい。誘電率は１５以下、好ましくは１０
以下のものかよい。

高誘電率材料は、８００〜１１００°Ｃで焼成可能な組
成を使用するが、同時焼成するので上記低誘電率材料の
焼成温度とほぼ一致するものを選定する必要かある。８
００〜１１００℃で焼成可能で誘電率か１５を超える材
料としては、 Ｐｂ（Ｆｅ、７３Ｎｂ２７３）０．３〜（Ｆｅ１／２・
ｖｌＩ／２）０３系に代表されるｐｂ系ペロブスカイト
組成物が最も適している。

これに添加するカラスは前記の誘電率が１５以下の低誘
電率材料中のガラスの成分系のものを用いる。

第１図は、低温同時焼成基板中の高誘電体層の誘電率と
温度に対するガラス添加量の関係を示した。本来内層コ
ンデンサーの有するεｒ　（誘電率）は、３０００程度
であるが、カラス添加量を１２．０．４．０．６重量％
と増加させるに従い室温付近（約２５℃）のキュリー点
におけるε４の値は、漸次減少していく。これに伴いε
、の温度特性は漸次平坦化して、ガラスがシフターとし
て作用しているのが判る。

第２図は、誘電損失（ｔａｎδ）と温度に対するガラス
添加量の関係を示した。ガラス添加量を増加すると室温
以上でｔａｎδが劣化しているのが判る。好ましい誘電
損失は、室温で２％以下であるが、ガラスを１０重量％
添加した材料は、２５℃でｔａｎδが約１，７％とカラ
ス無添加のものに比べ約１．５％も劣化している。この
結果よりガラス添加量を１重量％を上限とした。また第
１表は、基板面積４．ＯＸ４０ｍｍの高誘電体層へのガ
ラス添加量と基板の反り量の関係を示した。カラスの添
加の増加に従い反り量が緩和されていくのが判る。特に
０．１重量％以上のカラス添加は、反り量が無添加に比
べ１１５以下に抑えられ顕著に効果が現れているので、
本発明のガラスの添加量の下限を帆１重量％とじた。

第１表 以上述べた高誘電率材料と低誘電率材料は、ガラスの成
分系同一のため整合性がよく工程面、コスト面で有利で
ある。即ち焼成の際、誘電体材料に生しだ液相は相互反
応をより円滑に行ない、これに伴って拡散したガラスが
誘電体基板をより均一に濡らし、熱膨張係数の相違から
発生ずる応力を緩和する。このため基板の反りが抑えら
れ、信頼性の高い基板を得ることができる。

実Ｕ！ｆ４準り 低誘電率材料として、１４．５０°Ｃて溶融し、水中急
冷して作製したＣａ０１８．２％Ａｌ□０３］、８．２
％、ＳｉＯ□５４．５％、Ｂ２０３９．１％の組成を持
つ平均粒径３〜３５μｍのカラス粉末６０％と、平均粒
径１．２μｍのアルミナ粉末４０％の混合物に、トルエ
ンの溶剤、アクリル樹脂のバインターとＤＯＰ可塑剤を
加え十分に混練して粘度２．０００〜４０，０ＯＯＣＰ
Ｓのスラリーを作成した。さらに通常のドクターブレー
ド法を用いてこれを厚さ０．４．ｍ＋ｎの第３図に示す
低誘電率クリーンシート１を作成した。

このグリーンシートを９００°Ｃで焼成した基板の特性
は誘電率ε、＝７．８．嵩比重−２，９、熱膨張係数５
．３　Ｘ　１．ｌＴ６／　°Ｃ１抗析強度−２４００ｋ
ｇ／ｃｎＪであった。

さらに、このクリーンシートを６０ｍｍ角に切断した後
、０．３ｍｍφｍｍ−ホール３を形成し、Ａｇ　９０％
、Ｐｄ１．０％の混合粉末にエチルセルロースの有機バ
インダーとテレピネオール溶剤を加えて作成した導体材
料ペースト４をスルーホール３に充填し７て同時導体ペ
ーストを使用して配線パターン６を印刷した。

高誘電率材料は、ＰｂＯ，Ｆｅ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ｌ
’１０３、ＺｎＯを所定量秤量した後湿式粉砕し乾燥す
る。乾燥原料を８５０℃で仮焼し、これに上記低誘電体
材料で使用したガラス粉末を所定量秤量し、添加する。

湿式粉砕した後乾燥した。低誘電体クリーンシー１へと
同様にしてドクターフレード法を用いて１００μｍ厚の
高誘電率グリーンシー１−５．９を作製した。このクリ
ーンシートを４．０　ｍｍ角に切断した後、両面の相対
する位置に前記導体ペースト４を使用して８ｍｍ角の電
極６を第３図に示しｆＳ構造になるようにスクリーン印
刷した。低誘電率グリーンジートコと高誘電率グリーン
シート５．９を積層後、１００℃、１００　ｋｇ／　ｃ
ｎ（で熱圧着した。なお、必要に応じて緩衝電極８を設
けることができる。通常の電気式バッチ炉を使用して９
００°Ｃ１３０分間酸化雰囲気焼成した。得られた高誘
電率材料の誘電率はε、−５０００　ａｔ　］ＫＨｚ（
２５°Ｃ）であった。

本実施例では高誘電率層をグリーンシート法によって形
成したか、スクリーン印刷等の誘電ペーストを印刷する
方法によっても高誘電率層を形成するこ、とがてきる。

±３０【 実施例１と同様の構造を持ちガラス無添加の高誘電率材
料を使用して積層セラミック基板を作製した。得られた
基板は熱膨張係数が異なるため生しる応力によって反り
の発生が見られた。

ハ３発明の効果 本発明の方法による積層セラミック基板は、温度特性を
広範に制御でき併せて基板の反りを緩和できるので従来
のものに比べて信頼性の遥かに高第２図は、誘電損失と
温度に対する高誘電体層中へのガラス添加量の関係を示
す。

第３図は、本発明の焼成前の積層セラミック基板の断面
図を示す。

１低誘電率クリーンシート　２．配線パターン３、スル
ーホール　４．導体ペースト　５及び９．高誘電率クリ
ーンシート　６．内部電極　７　抵抗体８、緩衝電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内蔵または外表面に酸化鉛を含むペロブスカイト系の誘
   電率が１５を超える高誘電体層と誘電率が１５以下の低
   誘電率絶縁層を含み一体的に８００〜１１００℃で低温
   同時焼成される基板において、該高誘電体層中に、該低
   誘電率絶縁層に含まれる同一成分系のガラス成分を０．
   １〜１．０重量％添加したことを特徴とする積層回路セ
   ラミック基板。