JPH07277791A

JPH07277791A - 絶縁基板用セラミック組成物およびセラミック多層配線回路板

Info

Publication number: JPH07277791A
Application number: JP6087859A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamada; 篤山田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】誘電体等との同時焼成に適した絶縁基板用セ
ラミック組成物およびセラミック多層配線回路板を提供
することを目的とする。【構成】本発明による絶縁基板用セラミック組成物
は、ＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆で
ある骨材と、ガラスを含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板用セラミック
組成物、およびこの絶縁基板用セラミック組成物を用い
たセラミック多層配線回路板に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路基板の配線の高密度化のために、多
層セラミック基板にコンデンサ、抵抗体を内蔵すること
が提案されている｛エレクトロセラミックvol.18, ５号
（１９８７年）｝。このような多層セラミック基板を製
造する際には、セラミック絶縁基板材料、Ａg やＡg −
Ｐｄ系合金等の導体材料、誘電体材料およびＲｕ酸化物
系等の抵抗体材料を同時に焼成する必要がある。この種
のセラミック絶縁基板の材料には、従来は、例えば特開
平１−１３２１９４号公報に開示されているように、Ａ
ｌ₂Ｏ₃等の骨材とガラスとのコンポジット材料が多く
用いられていた。

【０００３】しかしながら、このようなコンポジット材
料は、熱膨張係数を制御することが困難であり、誘電体
材料として、熱膨張係数のより大きい鉛系ペロブスカイ
ト化合物等を用い、同時焼成すると、焼結後の冷却過程
で基板に亀裂が生じたり、導体の断線、ショートなどの
問題が発生するおそれがある。

【０００４】このように、セラミック絶縁基板と誘電体
等の他の層との熱膨張係数の相違に基づく問題点を解消
するため、特公平４−１２６３９号公報においては、つ
ぎのようなセラミック多層配線回路板が提案されてい
る。すなわち、特公平４−１２６３９号公報で提案され
たセラミック多層配線回路板は、セラミック絶縁板と、
銅、銀、金又はこれらの合金の導体パターンが交互に積
層されたセラミック多層配線回路板において、前記セラ
ミック絶縁板は、石英ガラス、石英、クリストバライト
およびトリジマイトのうちの少なくとも２種の熱膨張係
数の異なる物質を１０〜７０重量％含み、残部がガラス
からなり、かつ比誘電率が４．０〜６．０で、熱膨張係
数が３．２×１０^-6〜１０．３×１０^-6／℃であること
を特徴とするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなセラミック
絶縁板の組成によれば、その熱膨張係数を制御できる
が、上記問題点を解消するには、次の理由等から充分で
はない。すなわち、誘電体である鉛系ペロブスカイト化
合物の熱膨張率が、５０〜７５０℃（焼成温度近傍の温
度）の温度範囲でほぼ連続的に増大するのに対して、上
記セラミック絶縁板の材料の一つとして用いられる石英
ガラス、石英、クリストバライトおよびトリジマイトの
うち、石英は、図３（吉木文平著「鉱物工学」技報堂・
１９５９年発行の第１４４頁の図−２・１８）に示した
ように、ほぼ６００℃以上の領域において、その熱膨張
率がほぼ一定となってしまい、他方、クリストバライト
およびトリジマイトは、図４（上記「鉱物工学」の第１
４５頁の図−２・１９）に示したように、ある特定温度
（αとβ等の転移点）で変態膨張が生じ、熱膨張率に大
きな段差が生じるため、その時点で基板等にクラック等
が生ずるおそれがある。また、石英ガラスは、温度領域
によって熱膨張率が一定になることも、変態膨張もない
が、特公平４−１２６３９号公報にも記載されているよ
うに、熱膨張率が２５〜４００℃の温度範囲において
０．６×１０^-6／ｄｅｇと小さく、したがって、石英ガ
ラスを用いた場合、大きな熱膨張率の基板を得ることが
できない。

【０００６】そこで、本発明は、誘電体等との同時焼成
に適した絶縁基板用セラミック組成物およびセラミック
多層配線回路板を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２０）の本発明により達成される。（１）ＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆
である骨材と、ガラスを含有する絶縁基板用セラミック
組成物。（２）骨材／ガラス（重量比）が１／９〜５／５の範囲
にある上記（１）の絶縁基板用セラミック組成物。（３）前記ガラスが、焼成時に、ＫＡｌＳｉＯ₄および
ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を分解しない組成のものである上記
（１）または（２）の絶縁基板用セラミック組成物。（４）前記ガラスの組成が、ＳｉＯ₂を２５〜６０wt％
と、Ａｌ₂Ｏ₃を６〜２０wt％と、アルカリ土類の酸化
物の少なくとも一種を総量で２０〜５０wt％とを含有す
るものである上記（３）の絶縁基板用セラミック組成
物。（５）更に、Ｂ₂Ｏ₃を０．５〜８wt％含有する上記
（４）の絶縁基板用セラミック組成物。（６）ＫＡｌＳｉＯ₄、ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆およびＡｌ₂
Ｏ₃のうち少なくとも一種である骨材と、結晶化により
ＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を析出
する組成のガラスとを含有する絶縁基板用セラミック組
成物。（７）骨材／ガラス（重量比）が１／９〜５／５の範囲
にある上記（６）の絶縁基板用セラミック組成物。（８）前記ガラスの組成が、ＳｉＯ₂を２５〜６０wt％
と、Ａｌ₂Ｏ₃を６〜２０wt％と、アルカリ土類の酸化
物の少なくとも一種を総量で２０〜５０wt％と、Ｋ₂Ｏ
を６〜１５wt％とを含有するものである上記（６）また
は（７）の絶縁基板用セラミック組成物。（９）更に、Ｂ₂Ｏ₃を０．５〜８wt％含有する上記
（８）の絶縁基板用セラミック組成物。（１０）前記アルカリ土類の酸化物が、ＣａＯ、Ｓｒ
Ｏ、ＢａＯおよびＭｇＯの少なくとも一種である上記
（８）または（９）の絶縁基板用セラミック組成物。（１１）複数のセラミック絶縁基板と、銀、パラジウ
ム、金、銅またはこれらのうち２種以上の合金の複数の
導体パターン層とを少なくとも備えたセラミック多層配
線回路板において、前記セラミック絶縁基板が、上記
（１）〜（10）のいずれかの絶縁基板用セラミック組成
物の焼結体で構成され、ＫＡｌＳｉＯ₄および／または
ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の相を含むことを特徴とするセラミッ
ク多層配線回路板。（１２）前記セラミック絶縁基板の熱膨張係数が、５０
〜７５０℃の温度範囲において、８．０〜１９．５×１
０^-6／ｄｅｇの範囲内である上記（11）のセラミック多
層配線回路板。（１３）前記導体パターン層で挟まれた誘電体層を更に
備えた上記（11）または（12）のセラミック多層配線回
路板。（１４）前記誘電体層がペロブスカイト化合物を含有す
る上記（13）のセラミック多層配線回路板。（１５）前記ペロブスカイト化合物が、鉛系ペロブスカ
イト化合物である上記（14）のセラミック多層配線回路
板。（１６）前記鉛系ペロブスカイト化合物が、Ｐｂ（Ｍ
ｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｆｅ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃、
Ｐｂ（Ｆｅ_1/2Ｎｂ_1/2）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｚｎ_1/ ₃Ｎｂ
_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃およびＰｂ
（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃から選択された少なくとも１種
を含む上記（15）のセラミック多層配線回路板。

【０００８】

【作用および効果】本発明では、焼結体である絶縁基板
がＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を含
有する。これらのＫＡｌＳｉＯ₄およびＫＡｌＳｉ₂Ｏ
₆は、誘電体に用いられる鉛系ペロブスカイト材料等と
同様、熱膨張係数が大きく、その熱膨張率が５０〜７５
０℃の温度範囲において、ほぼ連続的に増大するととも
に、それらの基板材料組成における含有率に応じて、基
板の熱膨張係数の制御が容易である。

【０００９】したがって、本発明によれば、従来のよう
に、基板と誘電体等を同時焼成した際に、冷却時に基板
にクラック等が生ずる問題が解消される。

【００１０】また、本発明によれば、Ａｇ等の導体の大
きな熱膨張係数と、基板の熱膨張係数のマッチングが向
上し、この点からも有効である。

【００１１】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００１２】図１に、コンデンサ内蔵セラミック多層配
線板のコンデンサ部の部分断面図を示す。同図では、誘
電体層２が導体層３１、３２で挟まれてコンデンサ部が
構成され、コンデンサ部がセラミック絶縁基板４１、４
２に挟まれている。セラミック絶縁基板４１、４２の外
表面には、それぞれ端子電極５１、５２が設けられてお
り、これらの端子電極は、スルーホール６１、６２内に
充填された導体によりそれぞれ導体層３１、３２に接続
されている。上記セラミック絶縁基板、誘電体層および
導体層の厚さは、特に制限はないが、セラミック絶縁基
板は、３０〜５００μｍ、誘電体層は１５〜１００μ
ｍ、そして導体層は３〜３０μｍであることが望まし
い。

【００１３】セラミック多層配線回路板は、通常、印刷
法またはシート法により製造される。印刷法では、スル
ーホールを穿孔した絶縁性基板のグリーンシートに、導
体ペーストおよび誘電体ペーストを所定の積層数となる
ように交互に印刷し、さらに絶縁性基板のグリーンシー
トを重ねた後、焼成する。一方、シート法では、誘電体
のグリーンシートに導体ペーストを印刷した積層体を作
製し、絶縁性基板のグリーンシートに印刷した導体ペー
ストの上に前記積層体を所定数重ね、さらに絶縁性基板
のグリーンシートを重ねた後、焼成する。そして、この
ような焼成の後に、絶縁性基板の表面に端子電極用ペー
ストを所定パターンに形成して焼成し、端子電極を形成
する。なお、端子電極は、絶縁性基板や誘電体層などと
の同時焼成により形成してもよい。

【００１４】本発明における絶縁性基板用セラミック組
成物は、ＫＡｌＳｉＯ₄、ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆およびＡｌ
₂Ｏ₃のうち少なくとも一種である骨材と、ガラスとを
含有する。

【００１５】上記骨材とガラスの重量比は、骨材／ガラ
ス（重量比）で１／９〜５／５の範囲にあることが好ま
しい。上記範囲未満、すなわち骨材の量が少なすぎる
と、基板の強度がでず、上記範囲を超え、骨材の量が多
すぎると、焼結体としての基板が緻密にならず好ましく
ない。骨材とガラスとは、用いる骨材の種類の選択と、
上記範囲でのそれらの含有重量比の選択により、基板の
熱膨張係数を所定の範囲内で適宜設計することができ
る。基板の熱膨張係数は、用いる誘電体層の熱膨張係数
の９０％以上で、導体層の熱膨張係数と同等かそれ以下
であることが好ましい。具体的には、５０〜７５０℃の
温度範囲において８．０〜１９．５×１０^-6／ｄｅｇの
範囲内にあることが望ましい。比較的強度が小さい誘電
体部分に相対的に圧縮応力が加わるように設計するため
である。この熱膨張係数は、従来の基板の熱膨張係数に
比べて高い範囲にある。

【００１６】上記ガラスとしては、基板の抗折強度向
上、骨材に対する濡れ性、端子電極に対する接着性等を
考慮して、軟化点が７００〜９００℃のものであって、
焼成時に、骨材であるＫＡｌＳｉＯ₄およびＫＡｌＳｉ
₂Ｏ₆を分解しない第１組成のものか、焼成時に、ＫＡ
ｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を析出する
第２組成のものを用いることが好ましい。なお、骨材と
して、Ａｌ₂Ｏ₃を用いる場合には、第２組成のガラス
を用いることが必須である。

【００１７】ガラスの第１組成としては、例えば、Ｓｉ
Ｏ₂を２５〜６０wt％と、Ａｌ₂Ｏ₃を６〜２０wt％
と、アルカリ土類の酸化物の少なくとも一種を総量で２
０〜５０wt％と、Ｂ₂Ｏ₃を０〜８wt％含有するものを
用いることができる。ＳｉＯ₂が２５wt％未満のとき
は、ガラス化が困難であり、６０wt％を超えると、軟化
点が高すぎてしまう。Ａｌ₂Ｏ₃が６wt％未満である
と、ガラス成分の強度が低下し、２０wt％を超えると、
軟化点が高すぎ、ガラス化が困難となる。アルカリ土類
の酸化物が、２０wt％未満であると、相対的に他の成分
量が増えガラス化が困難となり、５０wt％を超えると、
アノーサイト、セルシアン等の熱膨張係数の小さい物質
が結晶化して析出し易くなり、基板全体の熱膨張係数が
低下するとともに、基板の熱膨張係数の制御が困難とな
る。Ｂ₂Ｏ₃は、ガラス化のために添加することが好ま
しいものであるが、添加量が８wt％を超えると、基板の
耐水性が悪化する。

【００１８】ガラスの第２組成としては、例えば、上記
第１組成に、Ｋ₂Ｏを６〜１５wt％添加したものを用い
ることができる。Ｋ₂Ｏの添加量は、６wt％未満である
と、結晶化が少なくなり、１５wt％を超えると、結晶化
に寄与しなかった残留Ｋ₂Ｏにより、絶縁劣化が生じて
しまうおそれがあるからである。

【００１９】上記アルカリ土類の酸化物は、ＣａＯ、Ｓ
ｒＯ、ＢａＯおよびＭｇＯの少なくとも一種であること
が好ましい。

【００２０】ガラスの成分には、上記の他、ＰｂＯ、Ｂ
ｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＣｕＯ、Ｌａ₂Ｏ₃等を全体の２
０wt％程度以下含有していてもよい。また、第１成分の
ガラスにＫ₂Ｏを少量含有してもよい。

【００２１】ガラス粉の平均径は特に限定されないが、
成形性等を考慮して、通常、１〜３μm 程度のものを用
いる。

【００２２】骨材としては、上記したように、ＫＡｌＳ
ｉＯ₄、ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆およびＡｌ₂Ｏ₃のうち少な
くとも一種を用いる。ただし、骨材として、ＫＡｌＳｉ
Ｏ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を用いる場合に
は、ガラスとしては、上記第１組成および第２組成のも
ののいずれも用いることができるが、骨材として、Ａｌ
₂Ｏ₃を用いる場合には、ガラスとして上記第２組成の
もの、すなわち結晶化によりＫＡｌＳｉＯ₄および／ま
たはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を析出するものを用いることが必
要である。

【００２３】ＫＡｌＳｉＯ₄の熱膨張係数は、５０〜３
００℃の温度範囲で、１０．６×１０^-6／ｄｅｇ程度、
５０〜７５０℃の温度範囲で、１４．８×１０^-6／ｄｅ
ｇ程度である。また、ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の熱膨張係数
は、５０〜３００℃の温度範囲で、１５．３×１０^-6／
ｄｅｇ程度、５０〜７５０℃の温度範囲で、１８．６×
１０^-6／ｄｅｇ程度である。また、ＫＡｌＳｉＯ₄およ
びＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の熱膨張係数は、図２に示したよう
に、５０〜７５０℃の温度範囲でほぼ温度に比例し、連
続的に増大する。Ａｌ₂Ｏ₃の熱膨張係数は、５０〜３
００℃の温度範囲で、６．３×１０^-6／ｄｅｇ程度、５
０〜７５０℃の温度範囲で、７．６×１０^-6／ｄｅｇ程
度である。

【００２４】骨材の平均径は、一般に０．５〜３μm 程
度であることが好ましい。平均径が小さすぎるとシート
形成が困難となる傾向にあり、大きすぎると絶縁性基板
の強度が不足する傾向にある。

【００２５】骨材とガラス粉は、ビヒクルを加えてスラ
リーとされ、このスラリーは成形されて乾燥され、グリ
ーンシートとされる。ビヒクルは、バインダおよび溶剤
を含む。バインダとしては、エチルセルロース、ポリビ
ニルブチラール、メタクリル樹脂、ブチルメタアクリレ
ート等が挙げられ、溶剤としては、テルピネオール、ブ
チルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ト
ルエン、アルコール、キシレン等が挙げられる。また、
ビヒクル中には、これらの他、各種分散剤、活性剤、可
塑剤等が、必要に応じて添加される。ペースト中のビヒ
クルの含有率は、１０〜２０重量％程度とすることが好
ましい。

【００２６】誘電体層は、誘電体材料として、ペロブス
カイト化合物を含有することが好ましい。ペロブスカイ
ト化合物は、一般式でＡＢＯ₃の構造を有するものであ
る。ここで、上記Ａとしては、例えば、Ｂａ、Ｐｂ、Ｃ
ａ、Ｎａ、Ｋ、ＬｉおよびＳｒの一種以上を用いること
ができ、一方、上記Ｂとしては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｗ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｍｎ、
Ｃｏ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｖ、Ｃｒ、ＣｕおよびＧａの一種以
上を用いることができる。以上のうち、上記Ａ成分とし
てＰｂを用いたもの、あるいはＢ成分としてＴｉを用い
たものが好ましい。Ｂ成分としてＴｉを用いたものとし
ては、例えば、ＢａＴｉＯ₃やＳｒＴｉＯ₃が挙げられ
る。

【００２７】本発明においては、例えば、比誘電率が１
００００以上と高く、導体として用いるＡｇ等と同時焼
成可能なＡ成分としてＰｂを用いたものすなわち鉛系ペ
ロブスカイト化合物を含有することが特に好ましい。鉛
系ペロブスカイト化合物としては、例えば、Ｐｂ（Ｍｇ
_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｆｅ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃、Ｐ
ｂ（Ｆｅ_1/2Ｎｂ_1/2）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｚｎ_1/3Ｎ
ｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｎｉ_1/ ₃Ｎｂ_2/3）Ｏ₃およびＰ
ｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃を用いることができる。例え
ば、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃の熱膨張係数は、５
０〜３００℃の温度範囲で、５．１×１０^-6／ｄｅｇ程
度、５０〜７５０℃の温度範囲で、９．０×１０^-6／ｄ
ｅｇ程度で、ほぼ温度に比例して連続的に増大する。

【００２８】なお、これらの他、ＰｂＴｉＯ₃、ＣｕＯ
などを併用してもよい。ＰｂＴｉＯ₃はキュリー温度を
上昇させ、ＣｕＯは焼結性を向上させる。鉛系ペロブス
カイト化合物以外の誘電体材料を併用してもよいが、鉛
系ペロブスカイト化合物が誘電体材料全体の７０重量％
以上であることが好ましい。誘電体ペーストは、これら
の誘電体材料にビヒクルを添加して混練することにより
調製する。ビヒクルには絶縁基板ペーストと同様なもの
を用いることができる。

【００２９】導体としては特に制限はないが、導体層す
なわち内部導体層の直流での導電率が、１×１０⁵Ω^-1
cm^-1以上の導体材料、例えば銀、パラジウム、金、銅ま
たはこれらのうち２種以上の合金を用いることが好まし
い。上記銀、パラジウム、金および銅の熱膨張係数は、
それぞれ１９．１×１０^-6／ｄｅｇ、１１．６×１０^-6
／ｄｅｇ、１７．０×１０^-6／ｄｅｇおよび１４．２×
１０^-6／ｄｅｇである。また導電率の上限には特に制限
はないが、通常６．２×１０⁵Ω^-1cm^-1程度である。

【００３０】具体的には、銀（６．１７×１０⁵Ω^-1cm
^-1）、銅（５．８１×１０⁵Ω^-1cm^-1）を用いることが
好ましい。より好ましい態様では、融点が９６０℃付近
の銀または融点１０６０℃付近の銅を用いる。この際、
銀あるいは銅の含有量が９０wt％以上のもの、特に純度
９９wt％以上、さらには９９．９wt％以上の純銀または
純銅を用いることが好ましい。このように、特に純銀な
いし純銅を用いることにより導電率の逆数である比抵抗
と損失とをきわめて小さくすることができる。

【００３１】内部導体パターンの形成方法としては、所
定形状の銀箔等を誘電体グリーンシートにはさむか、あ
るいは導体ペーストの印刷または転写を行なう等の方法
が挙げられるが、特に印刷法が好ましい。

【００３２】導体ペーストにてパターンを形成する場
合、用いる銀粉、銅粉等の導体粉の平均粒径（異方性の
ある時には長軸径）は、０．５〜２０μm 程度、より好
ましくは１〜５μm とするのが好ましい。粒径が小さす
ぎると、分散性が悪くなり、導体ペースト中の導体粉の
含有量を多くすることができず、また含有量を多くする
と粘度が高くなってしまい、緻密なパターンを形成でき
なくなってくる。一方、粒径が大きすぎると、スクリー
ン印刷、転写法等によるパターンの形成が困難となって
くる。また、銀粉の形状等には特に制約はないが、一般
に球状とし、その一部または全部を鱗片状のものとして
もよい。

【００３３】内部導体ペースト中の導体粉の含有量は、
６０〜９５wt％、特に７０〜９０wt％とするのが好まし
い。含有量が少ないと、焼成後のパターンの一部が断線
したり、一方、多すぎると、ペーストの粘度が増大し、
パターン形成が困難となってくる。

【００３４】また、内部導体のペーストにはガラスフリ
ットを添加してもよく、特に基板材料構成物であるガラ
スの軟化点付近に軟化点をもつガラスフリットを添加す
ることが好ましい。このようなガラスフリットを添加す
ることにより、基板の反り等が抑制される。

【００３５】特に、ガラスフリットの添加は平均粒径の
小さい微粉末の導体材料を用いたときに内部導体材料の
焼結を遅らせ、基板の反りを抑制する上で有効である。

【００３６】内部導体ペースト中のガラスフリットを添
加する場合、その含有量は、１０wt％以下、特に１〜１
０wt％、さらには３〜８wt％が好ましい。また、ガラス
フリットは、導体粉に対して１０wt％以下、特に２〜１
０wt％、特に４〜６wt％、体積比では３０体積％以下、
特に２〜３０体積％、さらには５〜１０体積％含まれる
ことが好ましい。

【００３７】内部導体ペーストには、銀粉等の導体粉と
ガラスフリットの他、ビヒクルが含まれる。ビヒクルと
しては、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メ
タクリル樹脂、ブチルメタアクリレート等のバインダ、
テルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビト
ールアセテート、トルエン、アルコール、キシレン等の
溶剤、その他各種分散剤、活性剤、可塑剤等が挙げら
れ、これらのうち任意のものが目的に応じて適宜選択さ
れる。ビヒクルの添加量は、ペースト中、１０〜２０wt
％程度とすることが好ましい。

【００３８】内部導体ペーストの成膜方法は公知のスク
リーン印刷法、転写法などによればよい。

【００３９】セラミック多層配線回路板の焼成は、通
常、空気中で行なえばよい。焼成温度は８００〜１００
０℃とすることが好ましく、用いる材料の組成に応じて
適宜決定すればよい。焼成時間は、通常、１０分〜５時
間程度とする。なお、上記焼成の前に、通常、脱バイン
ダのための熱処理を行なう。したがって、この脱バイン
ダのための熱処理工程、昇温工程および冷却工程を含め
た全体の焼成時間は、通常２〜１２時間程度とする。な
お、焼成は複数回行なってもよい。

【００４０】この焼成によって得られたセラミック多層
配線回路板のセラミック絶縁基板の構成は、ガラス中に
骨材のグレインが分布または散在した構成となってお
り、また、上記第１または第２組成のガラスの結晶化に
より析出したＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ
₂Ｏ₆は、主にガラスと骨材の界面に存在する。

【００４１】図示例では誘電体層が１層だけであるが、
誘電体層を２層以上設けた多層構造としてもよい。

【００４２】また、以上では多層セラミック基板のコン
デンサ部について説明したが、本発明は多層セラミック
コンデンサにも適用することができる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００４４】ガラス粉まず、酸化物換算で、表１に示すガラス組成となるよう
に、原材料であるＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、Ｃ
ａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯおよびＫ₂Ｏを調合した。これを
乾式で混合し、大気中において１４５０℃で１〜２時間
加熱し、溶融した。この後、水砕し、ついでボールミル
で平均粒径が数μｍになるまで粉砕して、 No.１〜４の
ガラス粉を得た。なお、 No.１および２のガラスが、結
晶化によりＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂
Ｏ₆を析出するガラスの例であり、一方、 No.３および
４のガラスがＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ
₂Ｏ₆を分解しないガラスの例である。

【００４５】

【表１】

【００４６】ＫＡｌＳｉＯ₄の合成Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂を、モル比で１：
１：２となるように秤量し、これをアルコールを溶媒と
してボールミルで混合した。これを乾燥、プレスし、８
５０℃で仮焼後、空気中において９５０℃で２時間熱処
理した。ついで、この熱処理物をアルコールを溶媒とし
てボールミルで平均粒径が数μｍになるまで粉砕した。
乾燥後、さらに空気中において９５０℃で２時間熱処理
し、上記と同様に、アルコールを溶媒としてボールミル
で平均粒径が数μｍになるまで粉砕した。乾燥後、これ
をＸ線回折で分析したところ、ＫＡｌＳｉＯ₄の生成が
確認された。

【００４７】また、得られた粉体を成形圧１０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²で長さ１０ｍｍの直方体状にプレス成形し
た。次いで、これを９５０℃で２時間熱処理して熱分析
用サンプルを作製した。１０ｇの加重をかけ、昇温２０
℃／分のの条件で平均熱膨張係数を測定したところ、５
０〜３００℃の温度範囲で１０．６×１０^-6／ｄｅｇ、
５０〜７５０℃の温度範囲で１４．８×１０^-6／ｄｅｇ
であった。

【００４８】ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の合成Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂を、モル比で１：
１：４となるように秤量し、これをアルコールを溶媒と
してボールミルで混合した。これを乾燥、プレスし、８
５０℃で仮焼後、空気中において、１２００℃で２時間
熱処理した。ついで、この熱処理物をアルコールを溶媒
としてボールミルで平均粒径が数μｍになるまで粉砕し
た。乾燥後、さらに空気中において、１２００℃で２時
間熱処理し、上記と同様に、アルコールを溶媒としてボ
ールミルで平均粒径が数μｍになるまで粉砕した。乾燥
後、これをＸ線回折で分析したところ、ＫＡｌＳｉ₂Ｏ
₆の生成が確認された。

【００４９】また、粉体をプレス成形し、１２００℃で
２時間熱処理した後、上記と同じ条件で平均熱膨張係数
を測定したところ、５０〜３００℃の温度範囲で１５．
３×１０^-6／ｄｅｇ、５０〜７５０℃の温度範囲で１
８．６×１０^-6／ｄｅｇであった。

【００５０】焼成・評価表２に示すように、ガラス粉と骨材を選択かつ秤量し、
これをアルコールに分散させ、ボールミルにより十分混
合し、混合物を成形圧１０００ｋｇｆ／ｃｍ²で直径１
０ｍｍの円板状にプレス成形した。次いで、これをベル
ト炉により、保持温度９００℃で１０分間焼成し、表２
に示すように絶縁基板のサンプル No.１〜２０を作製し
た。このように作製したサンプルの絶縁基板における熱
膨張係数、およびそれらの組成中におけるＫＡｌＳｉＯ
₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の存在を表２に示し
た。

【００５１】熱膨張係数の測定は上記と同様にして、ま
た組成中におけるＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌ
Ｓｉ₂Ｏ₆の存在の確認は、３０ｋＶ、３０ｍＡの条件
で、ＫＡｌＳｉＯ₄については（４００）面、ＫＡｌＳ
ｉ₂Ｏ₆については（２０２）面のＸ線回折のピーク高
さ（ｃｐｓ）を分析して行なった。

【００５２】

【表２】

【００５３】この表２から本発明の効果が明らかであ
る。すなわち、本発明の組成の範囲のサンプル No.２〜
１２、１４〜１６、１９および２０のセラミック絶縁基
板については、ＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳ
ｉ₂Ｏ₆の存在が確認され、特に重要な５０〜７５０℃
の温度範囲における熱膨張係数が本発明の範囲内とな
る。なお、誘電体層をＰｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃を
主体とする誘電体材料で構成する場合には、その熱膨張
係数が上記したように５０〜７５０℃の温度範囲で、
９．０×１０^-6／ｄｅｇであるので、基板としてはこれ
に近い熱膨張係数を有するサンプル No.２、１５および
１９のものが特に好ましい。

【００５４】一方、本発明の組成の範囲外のサンプル N
o.１および１３の比較例のセラミック絶縁基板では、Ｋ
ＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉＯ₆の存在が確
認されたものの、サンプル No.１のものについては、骨
材の量が多すぎるため、緻密な焼結体を得ることができ
ず、一方、サンプル No.１３のものについては、ガラス
量が多すぎるため、焼成段階でダレが生じてしまい、ま
た強度的にも弱いものとなってしまった。

【００５５】また、サンプル No.１７および１８のセラ
ミック絶縁基板においては、ガラスと骨材の組成比は本
発明の範囲内であったものの、ガラス組成として、結晶
化によりＫＡｌＳｉＯ₄およびＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆のいず
れか一方も析出しない第３および第４組成を用い、しか
も骨材としてＡｌ₂Ｏ₃を用いた場合には、セラミック
絶縁基板にＫＡｌＳｉＯ₄およびＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆のい
ずれか一方も生成されず、したがってそれらの熱膨張係
数も本発明の範囲より小さいものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサ部を内蔵するセラミック多層配線回
路板の構成例を示す部分断面図である。

【図２】本発明において使用されたＫＡｌＳｉＯ₄およ
びＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の５０〜７５０℃の温度範囲におけ
る熱膨張曲線を示すグラフ図である。

【図３】従来例において使用された石英の熱膨張曲線を
示すグラフ図である。

【図４】従来例において使用されたトリジマイトおよび
クリストバライトの熱膨張曲線を示すグラフ図である。

【符号の説明】

２誘電体層３１，３２導体層４１，４２絶縁性基板５１，５２端子電極６１，６２スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｔ 6921−4ＥＨ 6921−4Ｅ // Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｂ 7011−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳ
ｉ₂Ｏ₆である骨材と、ガラスを含有する絶縁基板用セ
ラミック組成物。
【請求項２】骨材／ガラス（重量比）が１／９〜５／
５の範囲にある請求項１の絶縁基板用セラミック組成
物。
【請求項３】前記ガラスが、焼成時に、ＫＡｌＳｉＯ
₄およびＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆を分解しない組成のものであ
る請求項１または２の絶縁基板用セラミック組成物。
【請求項４】前記ガラスの組成が、ＳｉＯ₂を２５〜
６０wt％と、Ａｌ₂Ｏ₃を６〜２０wt％と、アルカリ土
類の酸化物の少なくとも一種を総量で２０〜５０wt％と
を含有するものである請求項３の絶縁基板用セラミック
組成物。
【請求項５】更に、Ｂ₂Ｏ₃を０．５〜８wt％含有す
る請求項４の絶縁基板用セラミック組成物。
【請求項６】ＫＡｌＳｉＯ₄、ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆およ
びＡｌ₂Ｏ₃のうち少なくとも一種である骨材と、結晶
化によりＫＡｌＳｉＯ₄および／またはＫＡｌＳｉ₂Ｏ
₆を析出する組成のガラスとを含有する絶縁基板用セラ
ミック組成物。
【請求項７】骨材／ガラス（重量比）が１／９〜５／
５の範囲にある請求項６の絶縁基板用セラミック組成
物。
【請求項８】前記ガラスの組成が、ＳｉＯ₂を２５〜
６０wt％と、Ａｌ₂Ｏ₃を６〜２０wt％と、アルカリ土
類の酸化物の少なくとも一種を総量で２０〜５０wt％
と、Ｋ₂Ｏを６〜１５wt％とを含有するものである請求
項６または７の絶縁基板用セラミック組成物。
【請求項９】更に、Ｂ₂Ｏ₃を０．５〜８wt％含有す
る請求項８の絶縁基板用セラミック組成物。
【請求項１０】前記アルカリ土類の酸化物が、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＭｇＯの少なくとも一種であ
る請求項８または９の絶縁基板用セラミック組成物。
【請求項１１】複数のセラミック絶縁基板と、銀、パ
ラジウム、金、銅またはこれらのうち２種以上の合金の
複数の導体パターン層とを少なくとも備えたセラミック
多層配線回路板において、前記セラミック絶縁基板が、
請求項１〜１０のいずれかの絶縁基板用セラミック組成
物の焼結体で構成され、ＫＡｌＳｉＯ₄および／または
ＫＡｌＳｉ₂Ｏ₆の相を含むことを特徴とするセラミッ
ク多層配線回路板。
【請求項１２】前記セラミック絶縁基板の熱膨張係数
が、５０〜７５０℃の温度範囲において、８．０〜１
９．５×１０^-6／ｄｅｇの範囲内である請求項１１のセ
ラミック多層配線回路板。
【請求項１３】前記導体パターン層で挟まれた誘電体
層を更に備えた請求項１１または１２のセラミック多層
配線回路板。
【請求項１４】前記誘電体層がペロブスカイト化合物
を含有する請求項１３のセラミック多層配線回路板。
【請求項１５】前記ペロブスカイト化合物が、鉛系ペ
ロブスカイト化合物である請求項１４のセラミック多層
配線回路板。
【請求項１６】前記鉛系ペロブスカイト化合物が、Ｐ
ｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｆｅ
_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｆｅ_1/2Ｎｂ_1/2）Ｏ₃、Ｐ
ｂ（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎ
ｂ_2/3）Ｏ₃およびＰｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃から選
択された少なくとも１種を含む請求項１５のセラミック
多層配線回路板。