JPS601887A - コンデンサを含むセラミツク回路基板 - 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】 産業上の利用分野 本発明は高密度実装を必要とする電気回路に用いること
ができるセラミック回路基板に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年の半導体材料の著しい発達は、機器の小型化に対し
非常に大きなインパクトを与えた。とれに伴い、機器の
構成要素である回路部品や回路基板などは小型化という
面で特に大きな変革をめられている。その結果、抵抗や
コンデンサなどの受動素子はチップ化や基板への厚膜焼
イ・］けによるハイブリッド化などによる高密度で実装
、コストの安い実装形態へと変−）てきた。寸だ、電気
回路の相互配線のための配線基板は、配線のファインラ
イン化や多層化による高密度配線によって小型化を図っ
てきた。しかし、さらに機器の小型化を図ろうとした時
、これまでのように回路部品や回路基板を個別に小型化
するだけでは限界があり、回路部や回路基板を含めた全
体的な小型化を図らなければならない。

高密度配線基板の代表的なものにアルミナ配線基板があ
げられる。この配線基板は、配線導体側斜としてタング
ステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などのような茜融点
金属を用いているため、基板材料であるア°ルミナ（Ａ
Ｉ２０３）と同時に還元雰囲気中で焼結させる事ができ
る。このため、アルミナ生シート上にアルミナ絶縁層と
配線導体層とを単にくり返し設けて同時焼成するだけで
、多層配線基板が容易に得られる。加えて、アルミナ焼
鞘体の熱的２機械的、電気的性質は回路基板として最も
優れている。このような特徴を生かし、アルミナ配線基
板は、ＩＣ，ＬＳＩなどの高密度配線基板として広く用
いられ、特に高速信号を取扱い、その配線数が多いディ
ジタルＩＣの配線基板としてその威力を発揮している。

しかし、この様な大きな特徴を有するアルミナ配線基板
ではあるが、どうしても克服できない欠点が一つあった
。上記配線基板は、配勝の高密度化だけにその特徴があ
り、アナログ回路のように抵抗やコンデンサを数多く必
要とする回路では基板全体の高密度化という而で大きな
効果が得られない。つまり、ディジタル回路とは異なり
アナログ回路では単に配線の高密度だけでは不十分であ
り、多くの抵抗やコンデンサを含めた回路基板全体の高
密度化が重要となるからである。ところが、アルミナ配
線基板に用いられる導体材料は酸化されやすい卑金属で
あるため、例えば基板の焼結後に抵抗やコンデンサを厚
膜として焼付けて形成しようとした時、その雰囲気は還
元性でなければならない。最近、抵抗材料として還元性
雰囲気で焼付可能な硅化物−ガラス系のグレーズ抵抗体
が実用に供されつつあるが、コンデンサ層旧に関しては
皆無であ一〕だ。このため、空気中で焼結され／こチッ
プ状のコンデンサ部品を焼結された配線基板上にあとで
マウントするなど非常に繁雑でしかも高密度実装とは言
えない方法をとらざるをえなかった。寸だ、別の方法と
して、導体層間のアルミナ絶縁層をコンデンサとして利
用するこ♂も考えられる。ところが、アルミナ焼結体の
比誘電率−一ぜいぜい８〜１０程度であるため、絶縁層
の厚みを３０μｎ１とすれば対向電極間に得られる１−
あたりの写量はわずか３ｐＦ前後しかない。このため、
犬賓用のコンデンサを得るにｋＪｌ、′市極面わ１１を
大きくしたり、絶縁層厚みをさらに薄くしまたり、ある
いは積層数を増すなどしなけれはならない。

このような方法は、コスト、工程面から考えて決して得
策であるとは言えない。

以上説明してきたように、タングステンあるいはモリプ
デ／を導体配線とした従来のアルミナ配線基板において
は、配線の高密度化は達成されるが大容量のコンデンサ
を形成できないため基板全体としての高密度実装化が難
しく、このため、その利用範囲が著しく限定されている
のが実情であった０ 発明の目的 本発明の目的は、焼結と同時に大容量のコンデンサを形
成した高密度実装を可能とするセラミック回路基板を提
供することにある。

発明の構成 本発明のセラミック回路基板は、セラミック絶縁性基板
と、配線材料としてタングステンあるいはモリブデンか
らなる導体層と、アルミ酸ランタンを主成分とする絶縁
層でタングステン粒子あるいはモリブデン粒子を被覆し
た粒子の集合体からなるコンデンサ層とで構成されるこ
とを特徴としている。

実施例の説明 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
。

第１図にし本発明の一実施例におけるコンデンサを含む
セラミック回路基板の断面図を示すものである。また第
２図は、第１図におけるコンデンサ層部分のモデル図を
示す。両図において、１はセラミック基板、２および４
はタングステンあるいはモリブデンからなる導体層、３
はコンデンサ、５はタングステンあるいはモリブデン粒
子、６はアルミ酸ランタンを主成分とする絶縁層を示す
。

平均粒径が０．５〜６μｍのタングステンあるいはモリ
ブデンの粒子と、アルミ酸うンク二ノを主成分とする絶
縁層組成物とを予備混合し、更に１０ωｔ％のエチル・
セルロースを溶解したテレピン油を加えよく練り、コン
デンサ・ペーストとじたＯセラミック絶縁性基板として
、酸化アルミニウム（ＡＩ、０３）を主成分とした無機
組成物にポリ・ビニール・ブチラール樹脂を結合剤とし
て加え、厚さ１　ｍｍのアルミナ生７−トの小片１を用
意した。

この生シートの小片の片面に、粒径１１ｔｍ前後のタン
グステンあるいはモリブデンからなる導体ペーストを印
刷し導体層２を設けた。この導体層２の上に前記コンデ
ンサ・ペース］・を印刷しコンデンサ層３を設け、さら
に前記導体ペーストを重ねて印刷し導体層４を設けた。

この印刷された生シート小片を、水素と窒素の混合ガス
に僅かな水蒸気を含む還元性の雰囲気で、１４０Ｑ〜１
６００’Ｃの高温にて焼結した。焼結後のコンデンサ層
の厚みは、３０μｍで、導体層２，４の対向面積は２５
−であった。

下表に、本実施例で得られた回路基板のコンデンサ部の
代表的な特性を示す。この表から、本実施例の回路基板
は優れたコンデンサ特性を有する大容量のコンデンサを
備えた回路基板であることがわかる。捷た、導体層拐料
や導体粒子の違いによるコンデンサ特性の影響は認めら
れない。

以下余白 本実施例の回路基板のコンデンサ層は、第２図に示す様
に、タングステンまたはモリブｆンの粒子５のまわりを
アルミ酸ランタンを主成分とする絶縁薄層６がとり囲ん
でおり、これらが従横に配置された構造となっている。

大きな容量が得られるのは、この絶縁薄層からなるコン
デンサが導体粒子によってあたかも直並列に３次元的に
結線されたかのように構成されているだめである。

なお、実施例ではセラミック基板表し一〇酸化アルミニ
ウムを主成分とするいわゆるアルミナ基板を用いたが、
これに限らず、焼結後に絶縁性基板として機能するもの
であればよい。また、コンデンサ層のメカニズムからし
て、導体粒子を被色する絶縁薄層はアルミ酸ランタンを
主成分とするものであればよく、コンデンサ特性を高め
るだめの付加添加物を含まぜても構わない。さらに、実
施例ではコンデンサ層を基板の片面に１層のみ設けであ
るたけであるが、導体層とコンデンサ層とを交互に積層
化して容量の増加をはかったり、基板内に、これら導体
層、コンデンサ層を形成することによって基板の実装密
度を高めることも考えられる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明はアルミ酸ラン
タンを主成分とする絶縁層でタングステン粒子またけモ
リブデン粒子を被覆しだ粒子の集合体からなるコンデン
サ層を形成さぜることにより、大容量のコンデンサを含
む回路基板を、基板の焼結と同時に得られるものである
。これにより、従来の配線機能のみが重視されてきた基
板に対してコンデンサの機能を含み回路構成」二（セめ
て有利な配線基板を捉供することができる利点があり、
実用」二の価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミック回路基板の一実施例を示す
断面図、第２図は第１図におけるコンデンサ部分の断面
図である。 １・・・・・・セラミック基板、２，４・・・・・・導
体層、３・・・・・・コンデンサ層、６・・・・・・導
体粒子、８・・・・・絶縁薄層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック絶縁性基板と、配線側斜としてタングステン
   あるいはモリブデンからなる導体層と、アルミ酸ランタ
   ンを主成分とする絶縁層でタングステン粒子あるいはモ
   リブデン粒子を被覆しだ粒子の集合体からなるコンデン
   サ層をｌ１ｉｉｆえることを特徴とするコンデンサを含
   むセラミック回路基板。