JPH0482297A - 分布定数回路用配線基板 - Google Patents

分布定数回路用配線基板

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JPH0482297A
JPH0482297A JP2196530A JP19653090A JPH0482297A JP H0482297 A JPH0482297 A JP H0482297A JP 2196530 A JP2196530 A JP 2196530A JP 19653090 A JP19653090 A JP 19653090A JP H0482297 A JPH0482297 A JP H0482297A
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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】 （技術分野） 本発明は、分布定数回路用配線基板に係り、特に高周波
集積回路（Ｍ　Ｉ　Ｃ）やフィルタ等を含む配線基板に
関するものである。
（背景技術） 自動車電話や携帯電話等の高周波機器の発展に伴い、そ
れらに使用される電子部品にも高性能なものが要求され
るようになってきている。そして、そのような部品に使
用される高周波回路用、換言すれば分布定数回路用の配
線基板には、以下のような特性が要求されているのであ
る。即ち、先ず、（１）使用する導体の導通抵抗が小さ
いこと。導体の抵抗が大きいと、共振回路やインダクタ
ンスのＱ値が小さくなり、導体線路の伝送損失が大きく
なるからである。また、（２）導体配線が多層構造に出
来ること。これによって小型化が可能となるのである。
更に、（３）形成した共振回路、インダクタンス、コン
デンサの温度係数が小さいこと。温度によって特性の変
化を極力回避するためである。
ところで、従来から、この種の配線基板としては、セラ
ミック基板や樹脂基板が知られているか、樹脂基板は、
内蔵導体の多層化が難しいことに加えて、誘電率の温度
係数か大きく、また誘電率か小さく、信卸性の低いもの
であった。
一方、セラミック基板の一つとして知られているアルミ
ナ基板にあっては、誘電率の温度係数が大きく、共振回
路を形成すると、その共振周波数の温度係数が約−６０
ｐｐｍ／℃と、マイナス側に大きくなる問題があり、ま
たその焼成温度か高いために、導通抵抗の大きなＷやＭ
Ｏ等の高融点導体を内蔵導体として選択しなければなら
ない問題を内在している。また、高周波特性に優れた材
料であろフォルステライトやステアタイトを使用した基
板も知られているが、これとても、Ｌ記アルミナ基板と
同様に、誘電率の温度係数か大きく、そのために共振回
路を形成すると、その共振周波数の温度係数がアルミナ
基板と同様にマイナス側に大きくなり、更に焼成温度が
高いために、導通抵抗の大きなＷやＭＯ等を内蔵導体と
して使用する必要があった。
また、低温焼成基板として、導通抵抗の小さなＡｇやＣ
ｕ等を導体として用い、その融点以下まで焼成温度を下
げて、かかる導体を基板と共に同時一体焼成して、基板
中に内蔵せしめたものも知られているか、このような低
温焼成基板にあっても、やはり共振周波数の温度係数が
マイナス側に大きいものであった。
さらに、高周波回路用の基板として、温度係数も小さく
、マイクロ波誘電体特性の優れたＢａ０Ｔ　ｉ　ＯＺ系
、ＭｇＯ−Ｃａ０−ＴｉＯ２系、Ｓｎ　Ｏ２Ｚ　ｒ　Ｑ
□−ＴｉＯ□系等の比較的誘電率の高いセラミック材料
を使用した基板も知られている。しかしながら、これら
の基板も、その焼成温度が高いために、導通抵抗の小さ
なＡｇやＣｕ等の低融点導体を内蔵導体として使用出来
るものではなかったのである。
（解決課題） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その課題とするところは、誘電率の
温度係数や共振回路の共振周波数の温度係数が小さい、
導通抵抗の小さな導体を内蔵した分布定数回路用配線基
板を提供することにあり、特に、特性の優れた共振回路
、コンデンサ、インダクタンス等を内蔵せしめた分布定
数回路用の多層配線基板を提供することにある。
（解決手段） そして、本発明は、かかる課題を解決するために、セラ
ミック基板の内部に、共振回路、インダクタンス、コン
デンサ、伝送線路等の導体パターンの少なくとも一つを
内蔵せしめてなる分布定数回路用配線基板において、該
導体パターンが、１０ｍ０７口以下の抵抗値を有するＡ
ｇ系、Ａｕ系またはＣｕ系導体にて構成し、且つ前記セ
ラミ。
り基板との同時一体焼成により形成すると共に、該セラ
ミック基板を、−３０ｐｐｍ／”ｃ〜＋１゜Ｏｐ　ｐ　
ｍ／’Ｃの範囲内の共振回路の共振周波数の温度係数を
与えるセラミック材料にて構成するようにしたのである
。
なお、かかる本発明にあっては、セラミック基板を構成
するセラミック材料として、Ｔ　ｉ　Ｏ□粉粒子少なく
とも５重量％以ヒ、分散、含有せしめたものが好適に用
いられ、そのようなＴｉＯ２粒子の分散、含有によって
、セラミック基板の温度係数が有利に調整され得るので
ある。
（具体的構成・作用） ところで、かかる本発明に従う分布定数回路用配線基板
において、そのセラミック基板は、共振回路の共振周波
数の温度係数として、−３０ｐｐｍ　／　’ｃ〜＋１）
００ｐｐ／℃の範囲内の値を与えるセラミック材料にて
構成する必要があり、これに反して、そのような温度係
数が−３０ｐ　ｐ　ｍ　７℃よりも低くなるようなセラ
ミック材料を用いた場合にあっては、実際に形成される
共振回路の共振周波数の温度係数が大きくなり過ぎて不
適当となるのであり、また＋１）００ＰＩ）／”Ｃより
も高くなるようなセラミック材料を用いた場合にあって
は、コンデンサの温度係数が大きくなり過ぎる等の問題
を惹起する。
なお、ここで、セラミンク基板を構成するセラミンク材
料を、共振回路の共振周波数の温度係数において規定し
た理由は、かかる基板内に共振回路、インダクタンス、
コンデンサ等の素子を内蔵せしめても、その温度係数が
適当でなければ、実用旧意味のないことになるからであ
り、またそれら素子の特性の温度係数は、共振回路の共
振周波数の温度係数で代表させることが出来、そしてそ
の値が一３０〜＋１）００ｐｐ／ｌ：であれば、実用的
な回路が実現出来るからである。また、ここでの共振回
路とは、ストリップライン型のトリプレート構造の１／
４波長、１／２波長のものや、リング型のもの等を意図
するものである。
そのようなセラミック基板を与えるセラミック材料とし
ては、Ａｇ系、Ａｕ系、またはＣｕ系の導通抵抗の小さ
な金属を導体として使用することが出来るように、それ
らの金属の融点以下である１）００℃以下の焼成温度で
焼成することの出来るものであって、ガラス系のものと
非ガラス系のものとがある。そして、それらのうち、ガ
ラス系のセラミック材料は、誘電率が２０以下の非晶質
若しくは結晶質ガラス粉末とＴ　ｉ　Ｏ２粉末との混合
粉末を原料とするものであり、またそのような混合粉末
に、強度や熱膨張係数の調整用のフィラーとして、アル
ミナ、ムライト、コージェライトフォルステライト　ク
ォーツ、石英ガラス、ジルコン、ジルコニア、ＲＥ２Ｔ
ｉ２０．（ＲＥ：希土類金属）等の誘電率が５０以下の
粉末を加えたものも用いられる。この誘電率が２０以下
の非晶質若しくは結晶質ガラスは、その共振周波数の温
度係数が一３０ｐｐｍ／”Ｃ以下の場合が多いところか
ら、温度係数が約４５０ｐｐｍ／℃のＴｉＯ２により調
節し易いのである。また、誘電率が５０以下のフィラー
であれば、その共振周波数の温度係数は、１）００ｐｐ
／’Ｃ以下の場合が多いので、影響が少ないのである。
また、非ガラス系のセラミック材料としては、硼酸、ア
ルカリ土類金属の酸化物、及びケイ酸に、必要に応じて
アルミナ等の金属酸化物やアルカリ金属の酸化物を、構
成成分として用い、これらの成分の原材料とＴｉＯ２原
料粉末とを混合した後、仮焼し、粉砕したものを原料と
するものや、上記構成成分のうちＴ　ｓ　Ｏｚ以外のも
のを仮焼、粉砕した後、ＴｉＯ□原料粉末と混合せしめ
たものを原料とするもの等がある。
なお、かかるセラミック基板を構成するセラミック材料
に含まれるＴｉＯ□は、それが粒子状態において存在す
ることにより、誘電率の温度係数を調整し、その結果、
共振回路の共振周波数の温度係数を調整する。ＴｉＯ□
は、単味では温度係数が約４５０ｐｐｍ／”ｃのセラミ
ックとなるが、本発明では、この大きな温度係数を利用
して、その量により基板材料の温度係数を調節するもの
である。このＴｉ１ｔの量が５重量％よりも少ないと、
温度係数の調整効果が小さ（なる。このように、温度係
数の調節用にＴｉＯ２が有利に使用される理由は、かか
るＴｉＯ２は、温度係数が大きいので調整効果が大きく
、また化合物でな（、単成分であることから、焼成中に
分解することがないからである。
このように、セラミック基板材料中に粒子形態において
含まれるＴ　ｓ　Ｏ２は、焼成前の混合原料粉末にＴｉ
Ｏ２粉末として混合されたり、結晶化ガラスよりＴｉ０
２粒子として析出せしめられたりすること等によって、
好適に導入される。また、そのように導入されるＴ　ｒ
　０２の一部が、焼成中に他の成分と反応して、ＳｒＴ
ｉＯ３，ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３等の化合物を形成
するのは、成る程度、許容されるが、ＴｉＯ□粉末の反
応性を悪くして、そのような化合物の生成を抑制したり
、また焼結性をよ（するために、ＴｉＯ２粉末を仮焼し
、その粒径を大きくして（例えば、そのような仮焼によ
って、ＢＥＴ比表面積が２ｍ２／ｇ程度以下となるよう
な粒子として）使用することも、望ましいことである。
また、本発明において、上記の如き、セラミック材料か
らなるセラミック基板の内部に内蔵せしめられる共振回
路、インダクタンス、コンデンサ、伝送線路等の導体パ
ターンは、セラミック基板の焼成と同時に焼成せしめら
れて、該セラミック基板と一体的に形成されることとな
るが、そのように、内蔵一体焼成される導体パターンの
導体の導通抵抗は、その抵抗値が大きいと、共振回路、
インダクタンスの特性が悪くなり、また伝送線路の伝送
損失も大きくなり、高周波回路として適さなくなるもの
であるところから、１０ｍΩ／□以下とする必要がある
。なお、このようなソート抵抗値に代えて、高周波回路
では重要とされている比抵抗で規定するならば、本発明
にあっては、比抵抗が１０μΩ・Ｑ以下の導体が用いら
れることとなる。また、そのような導体としては、Ａｇ
、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ　　Ｐｔ　　Ｐｄ等の
Ａｇ系や、市販の各種のＣｕ系の導体、更にはＡｕＡｕ
−Ｐｔ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｔ−Ｐｄ等のＡｕ系の導
体を挙げることが出来る。尤も、セラミック基板の表面
に設けられる導体については、と述の如き低抵抗の導体
を用いて同時焼成して形成しても良いが、またセラミッ
ク基板や内蔵導体の同時焼成の後に、別途形成すること
も出来る。
例えば、通常の厚膜用のＡｇ系、Ｃｕ系、Ａ、ｕ系等の
導体を用い、これを焼成によって後から形成しても良い
し、またメツキによる方法やスバ、タ蒸着等による薄膜
法等によって形成することも出来る。
ところで、本発明に従う分布定数回路用配線基板を製造
するに際しては、前述の如きセラミ・ツク材料と導体材
料を用いて、従来と同様にして行なわれることとなるが
、−Ｃに、そのようなセラミック材料のグリーンシート
を用い、それに上記の如き低融点導体のペーストを用い
て所定パターンの導体を印刷等の手法によって形成する
一方、そのようなグリーンシートを積層して一体化せし
め、そしてそれらグリーンシートや導体（ペースト）を
同時焼成することによって、目的とする配線基板を得る
ことが出来るのである。なお、かかる同時焼成に際して
は、導体として、Ａｇ系、Ａｕ系若しくはＣｕ系の低融
点導体が用いられるところから、１）００℃以下の焼成
温度が採用されることとなる。
また、第１図には、このようにして得られた配線基板の
断面構造の一例が示されている。そこにおいて、２は、
共振回路の共振周波数の温度係数として、−３０μΩｍ
／’ｃ　〜＋１）００ｐｐ／’ｃの範囲内の値を与える
セラミック材料からなるセラミ、り基板（誘電体磁器）
であり、このセラミ、７り基板２の内外に、各種の導体
、例えばその内部に位置する内蔵導体４、その表面に位
置する表面導体６、更にはアース導体８が積層形態にお
いて設けられている。また、かかるセラミ・７り基板２
の内外には、抵抗１０も設けられているのである。
このような構造の配線基板にあっては、誘電率の温度係
数や共振回路の共振周波数の温度係数が小さなセラミッ
ク基板が用いられ、また導通抵抗の小さな導体が同時焼
成によって内蔵一体化せしめられるものであるところか
ら、特性の優れた共振回路、コンデンサ、インダクタン
ス等を内蔵した分布定数回路用の多層配線基板が有利に
実現され得るのである。
（実施例） 以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更ｔこ具体的
に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実
施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでない
ことは、言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。
実施例　１ 市販のＣａＯ−５ｉｏｚ　−Ａｌ、、０３−ＢＺＯ３系
ガラスであるＥガラスを粉砕した粉末と、市販のアルミ
ナ粉末と、市販のＴｉＯ□粉末及びその他のフィラー粉
末とを、下記第１表に示される割合において、よく混合
せしめた後、この混合粉末と、アクリル系有機バインダ
、可塑剤、トルエン及びアルコール系溶剤を、アルミナ
ポット及びアルミナボールを用いて充分に混合して、ス
ラリーを調製し、更にこのスラリーからドクターブレー
ド法により０．１鰭〜１．０１ｎ厚みのグリーンテープ
を作製した。
一方、Ａｇ系粉末、アクリル系有機バインダ及びテルピ
ネオール系有機溶剤を、三本ローラを用いた混練機によ
りよく混練せしめ、印刷用の導体ペーストを調製した。
なお、抵抗ペーストとしては、市販の厚膜回路用のもの
を準備した。
次いで、これらのペーストを用いて、前記グリーンテー
プ上に導体配線パターンやアース層及び抵抗を印刷した
。また、コンデンサのパターンや分布定数回路での原理
に従い、ストリップライン型やリング型の共振回路やイ
ンダクタンスになるように導体パターンを印刷した。そ
して、これらの導体パターンが印刷されたグリーンテー
プを所定の順番で重ねた後、１００℃の温度で、１００
ｋｇ　／　ｃｍ　２の圧力を加えて、積層一体化せしめ
た。
なお、各導体層の接続は、グリーンテープにパンチング
等により形成したスルーホールに導体ペーストを充填し
て実現した。
その後、かかる積層一体化物を５００℃の温度で脱バイ
ンダした後、９００℃Ｘ３０分間の条件で焼成し、第１
図に示される如き構造の配線基板を得た。
なお、このようにして得られた配線基板の表面の導体パ
ターンは、市販の厚膜回路用のＡｇ／Ｐｔ系やＡｇ／Ｐ
ｄ系やＡｕ系ペーストを用い、また抵抗ペーストも市販
のものを使用し、下記焼成基板に表面導体パターンを印
刷した後、８５０℃で焼成することにより、形成した。
また、市販の６００℃焼成用のＣｕ導体ペーストを使用
して、同様に、表面用パターンを得た。
かくして得られた各種セラミック基板を用いた配線基板
について、その特性、即ち誘電率及び共振回路の共振周
波数の温度係数（τ、）を測定し、その結果を、下記第
１表に併わせ示した。なお、共振周波数の温度係数（τ
ｆ）は、第２図（ａ）（ｂ）に示される如きトリプレー
ト型の１／２波長ストリツプライン共振器によって行な
った。この第２図（ａ）、　　（ｂ）において、１２は
誘電体磁器、１４は導体である。
かかる第１表の結果から明らかなように、本発明に従う
ｌｌ＆１）〜９の配線基板は、階１０の比較例に対して
、誘電率及び温度係数（τｆ）において優れたものであ
ることが認められる。
第　　１ 表 実施例　２ ＳｉＯ□　ニア４重量％、Ａ１２ｚｏ、ｌ　：　３重量
％、ＢＺＯ：ｌ　　：　１３重量％、アルカリ金属酸化
物＝４重四％、ＰｂＯ：５重量％、その他：１重量％よ
りなる組成となるように調製したガラス粉末と、市販の
アルミナ粉末と、市販のＴｉＯ□粉末と、その他のフィ
ラー粉末とを、下記第２表に示される割合において、よ
く混合した後、この得られた混合粉末を、アクリル系有
機バインダ、可塑剤、トルエン及びアルコール系溶剤と
、アルミナポット及びアルミナボールを用いて、よく混
合せしめてスラリーとした。そして、このスラリーを用
いて、実施例１ど同様にして、グリーンテープを作製し
、更に実施例１と同様の手順にて、導体内蔵配線基板を
得た。なお、表面導体は、Ａｇ系粉末とＰｄ粉末、アク
リル系有機バインダ、テルピネオール系有機溶剤を、３
本ローラの混練機を用いて、よ（混練して得られた印刷
用の導体ペーストを使用し、内蔵導体や基板と同時焼成
して、形成せしめた。
かくして得られた焼成後の配線基板の特性を、セラミッ
ク基板組成と共に、下記第２表に併ゎせ示した。
なお、第２表中の隔１）〜Ｉ５は本発明例であり、階１
６は比較例である。
第　　２　　表 実施例　３ Ｍｇ０：１８重量％、Ａｅｚｏ３　：　３７重量％、５
ｉｏ２　：３７重量％、Ｂ２Ｏ３：５重量％、Ｔｉ０ｚ
：３重量％になるように作製したガラス粉末と、市販の
アルミナ粉末と、市販のＴ　ｉ　Ｏ２粉末及びその他の
フィラー粉末とを、下記第３表に示される割合において
よく混合した後、この混合粉末とアクリル系有機バイン
ダ、可塑剤、トルエン、アルコール系溶剤とを、アルミ
ナポット及びアルミナボールを用いて、よく混合して、
スラリーと為し、そしてこのスラリーから、実施例１０
手法に従って、グリーンテープを作製し、更に実施例１
と同様にして、導体内蔵配線基板を作製した。なお、表
面導体は、セラミック基板の表面を酸処理した後、Ｃｕ
無電解メツキ及び電解メツキにより、表面にＣｕの全面
膜を形成し、次いでフォトリソグラフィー技術を使用し
て樹脂レジスト膜をパターン化し、更にエツチングによ
り、かかるＣｕ膜を導体パターン化することによって、
形成せしめた。
か（して得られた焼成後の配線基板の特性を、セラミッ
ク基板組成と共に、下記第３表に併わせ示した。
なお、第３表中の漱１７〜２２は本発明例であり、魚２
３は比較例である。
第　　３　　表 実施例　４ 最終的な基板組成が、ＳｉＯ□　：４０重量％、Ｂ２Ｏ
３：１８重量％、ＬｉｚＯ：２重量％、ＣａＯ：１０重
量％、ＭｇＯ：５重量％、ＴｉＯ□　：１５重量％にな
るように、Ｓ　ｉ　Ｏｚ　、Ｈ３ＢＯ４、Ｌ　１ｚｃｏ
３、ＣａＣ０：Ｉ、ＭｇＣＯ３の所定量をよく混合した
後、９００℃で仮焼して粉砕し、更にこの粉末に市販の
ＴｉＯ□粉末を混合して、上記目的とする最終組成にし
た。
次いで、かくして得られた混合粉末と、アクリル系有機
バインダ、可塑剤、トルエン及びアルコール系溶剤とを
、アルミナポット及びアルミナボールを用いて、よく混
合して、スラリーとした。
そして、このスラリーより、実施例１の手法に従って、
グリーンテープを作製し、更にその後、導体内蔵配線基
板を作製した。また、表面導体も、実施例１と同様にし
て形成した。かくして得られた基板材料の特性は、誘電
率が８、共振周波数の温度特性は５　ｐ　ｐ　ｍ　／　
’Ｃであった。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、共振回路、
インダクタンス、コンデンサ等の少なくとも一つの導体
をセラミック基板内に内蔵せしめるに際して、高周波回
路という用途より考えで、Ａｇ系やＣｕ系、更にはＡｕ
系の如き導通抵抗の小さな金属を導体として使用し、ま
た共振回路の共振周波数の温度係数が一３０ｐｐｍｚ”
ｃ−↓１）００ｐｐ／”Ｃの範囲内となるようなセラミ
ック基板を使用するものであって、その結果、実用的な
、共振回路、インダクタンス、コンデンサ等の導体を基
板内に内蔵せしめた分布定数回路（高周波回路）用配線
基板が有利に実現され得ることとなったのである。
また、かかる本発明によれば、誘電率の温度係数や共振
回路の共振周波数の温度係数が小さい、導通抵抗の小さ
な導体を内蔵した配線基板、特に特性の優れた共振回路
、コンデンサ、インダクタンス等の導体を内蔵した分布
定数回路用の多層配線基板が有利に得られるのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、未発明に従う配線基板の断面構造の一例を示
す断面図であり、第２図（ａ）は、共振周波数の温度係
数の測定ムこ用いた１リブレート型の１／２波長ストリ
ツプライン共振器を示す斜視透視図であり、第２６　（
ｂ）は、そのようなストリップライン共振器の断面説明
図である。 ２゛セラミツク基板　　４：内部導体 ６：表面導体　　　　　８：アース導体ＩＯ：抵抗

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）セラミック基板の内部に、共振回路、インダクタ
    ンス、コンデンサ、伝送線路等の導体パターンの少なく
    とも一つを内蔵せしめてなる分布定数回路用配線基板に
    して、 該導体パターンが、１０ｍΩ／□以下の抵抗値を有する
    Ａｇ系、Ａｕ系またはＣｕ系導体にて構成され、且つ前
    記セラミック基板との同時一体焼成により形成されると
    共に、該セラミック基板が、−３０ｐｐｍ／℃〜＋１０
    ０ｐｐｍ／℃の範囲内の共振回路の共振周波数の温度係
    数を与えるセラミック材料にて構成されていることを特
    徴とする分布定数回路用配線基板。
  2. （２）前記セラミツク材料が、重量基準で５％以上の割
    合において、ＴｉＯ＿２粒子を分散、含有していること
    を特徴とする請求項（１）記載の分布定数回路用配線基
    板。
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