JPS6389454A

JPS6389454A - 多層基板用低温焼結磁器組成物

Info

Publication number: JPS6389454A
Application number: JP61234128A
Authority: JP
Inventors: 治文万代; 公英須郷; 塚本　和吉; 梶芳　浩二
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-20
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0777985B2

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）この発明は、多層基板用低温焼結磁器組成物に関し、特
に、複数の磁器層が積層きれ、磁器間に回路が形成され
てなる多層磁器基板に適した、多層基板用低温焼結磁器
組成物に関するものである。

（従来の技術）一般に、電子機器の小型化に伴い、電子回路を構成する
各種電子部品を実装するのに磁器基板が汎用され、最近
では、実装密度をざらに高めるため、表面に導電材料の
ペーストで回路パターンを形成した未焼成の磁器シート
を複数枚積層し、これを焼成して一体化した多層磁器基
板が開発されている。　従来このような多層磁器基板の
材料としてはアールミナが用いられていた。

（従来技術の問題点）しかしながら、アルミナはその焼結温度が１５００〜１
６００℃と高温であるため、まず焼結に要する多量のエ
ネルギーが必要となり、コスト高になる。また、基板内
部に形成される内部回路の導電材料としては、高温の焼
成温度に耐え得るＷやＭＯなどの高融点金属に限定され
るため、回路パターンそのものの抵抗値が貰くなるとい
うデメリットがある。また、アルミナの熱膨張係数がア
ルミナ基板の上に搭載される半導体を構成するシリコン
チップよりも大きいため、シリコンチップにサーマルス
トレスが加わり、シリコンチップにクラックを発生きせ
る原因となる。ざらには、アルミナそのものの誘電率が
貰いため、回路の内部を伝信する信号の遅延時間が大き
くなるなどの問題があった。

（発明の目的）この発明は、低温で焼結可能な多層基板用低温焼結磁器
組成物を提供することを目的とする。

また、この発明は、熱膨張係数が小さく、かつ誘電率が
小きく、ざらには比抵抗の窩い多層基板用低温焼結磁器
組成物を提供することを目的とする。

ざらに、この発明は、非酸化性雰囲気で焼結可能な多層
基板用低温磁器組成物を提供することを目的とする。

（発明の構成）この発明にかかる多層基板用低温焼結磁器組成物は、次
のような材料よりなる。

すなわち、コージェライトを６０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ
３を５〜２０重量％、ＣａｂｌＳｒＯおよびＢａＯの１
種以上を１〜２５重量％からなる。

また、前記主成分に対して、添加物としてクロム、鉄、
コバルト、ニッケルおよび鋼の酸化物の１種以上をそれ
ぞれＣｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＮｆＯおよ
びＣｕＯに換算して１０重量％以下添加含有されたもの
からなる。

なお、ここでコージェライトとは、２Ｍｇ０・２ＡＪ２
２０３・５Ｓｉ０２のほか、Ｅ、Ｎ、Ｌｅｖｉｎ　ｅｔ
　ａｔ、によるＰｈａｓｅ　Ｄｉａｇｒａｍｓ　ｆｏｒ
　Ｃｅｒａｍｉｓｔｓ”　、Ｔｈｅ　Ａｍｅ−ｒｉｃａ
ｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ、Ｃｏｌｕｍｂｕ
ｓ、１９６４．Ｐ、２４６（Ｆｉｇ、７１２）に開示さ
れている組成範囲から構成されるものである。第１図に
コージェライトの組成領域を示しておく。第１図におい
て、領域Ａがコージェライトの組成範囲である。

また、上記した主成分には、その特性を損なわない範囲
でＳｉＯＭｇＯ１Ａ　、！２２０３を添加含２ゝ有させてもよい。この添加含有量としては主成分に対し
て、１５重量％までの範囲が有効である。

ざらに、この発明にかかる多層基板用低温焼結磁器組成
物を得るに当たっては、通常の窯業技術が適用される。

すなわち、コージェライト、およびＣａ、５ｒ１Ｂａの
酸化物または化合物、さらにはクロム、鉄、コバルト、
ニッケル、銅の酸化物または化合物の各粉末を所定の割
合で秤量、調合し、その原料混合物を仮焼したのち粉砕
し、この粉末にバインダを加えてスラリーを作成し、ざ
らにドクターブレード法などのシート成形法によりセラ
ミックグリ−シートを作成し、　このセラミックグリー
ンシートの積層体を焼結することにより、多層磁器基板
が得られる。したがって、上記した工程によれば、ガラ
ス化の工程がないため、焼成時の脱バインダが容易であ
り、消費エネルギーも少なくてよいことになる。

ざらには、上記した工程により作成されたセラミックグ
リーンシートの上には、導電パターンを形成するための
導電材料を含むペーストパターンが印刷、塗布などの方
法により形成されるが、セラミックグリーンシートの焼
成に当たっては、これらの導電材料の種類に応じて焼成
雰囲気を設定すればよい。導電材料としては、たとえば
、ＣｕＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉなどがあるが、Ａｇ、Ａ
ｇ−Ｐｄについては酸化性雰囲気、Ｃｕ　ｓ　ｉ’Ｊ　
ｉについては窒素などの還元性雰囲気で焼成すればよい
。

この発明の多層基板用低温焼結磁器組成物を用いて、基
板そのものを製造する場合、原料を秤量、混合し、この
原料混合物を８００〜９００℃で仮焼した後、粉砕し、
その粉末をバインダと混練してからシート状に成形し、
次いで、得られたセラミックグリーンシートを酸化性雰
囲気あるいは非酸化性もしくは還元雰囲気中で焼成すれ
ばよい。

また、多層回路基板を製造する場合、セラミックグリー
ンシートの上にＡｇｌＡｇ−Ｐｄ、Ｃｕ。

Ｎｉなどの導電材料からなる導電性ペーストで回路パタ
ーンを印刷し、それらを複数枚積層してから、導電性ペ
ーストに応じた雰囲気で焼成すればよい。導電材料とし
てＣｕやＮｉなどの卑金属を使用する場合、それらの酸
化を防止するため、非酸化性もしくは還元性の雰囲気で
焼成することが好ましい。たとえば、窒素をキャリアガ
スとして水蒸気中を通過させ、酸素および水素を微量含
有させた窒素−水蒸気雰囲気（通常、Ｎ２９９．７〜９
９．８％）中、９５０〜１０２０℃で焼成することが好
ましい。なお、酸素を微量含有きせるのは、セラミック
グリーンシートの形成に使用するバインダを仮焼段階で
、炭素として残存させないために、完全に燃焼させて除
去するためである。

（効果）この発明にかかる多層基板用低温焼結磁器組成物によれ
ば、次のような効果を有している。

（１）１０２０℃以下の温度で焼結可能であり、回路パ
ターンを形成するための導電材料としてＡｇ、Ａｇ−Ｐ
ｄなどの比較的安価な貴金属が使用できる。また、非酸
化性の雰囲気で焼成できるため、回路パターンの導電材
料として安価なＣｕ。

Ｎｆなとの卑金属が使用できる。さらには、内部に抵抗
パターンを形成するに当たっても、サーメット材料が使
用できる。

（２）熱膨張係数が３〜５　Ｘ　１０−６／℃と小さく
、この基板の上にシリコンを搭載しても、サーマルスト
レスによってシリコンにクラックが発生する恐れがない
。

（３）誘電率が６以下と、アルミナの値よりも小きいた
め、信号の遅延時間の短縮が図れる。

（実施例）以下、この発明を実施例に従って詳細に説明する。

まず、コージェライトの原料を準備した。原料として、
５ｔ０２、ＭｇＯまたはＭ　ｇ　Ｃｏ３あるいはＴａＪ
２ｃ　（３Ｍｇ０　・４Ｓ　ｆｏ２・Ｎ２０）　、ＡＪ
２２０３を秤量し、混合した。この混合物を１３５０〜
１４００℃で仮焼した。このようにしてすでに第１図で
示しているコージェライト組成物を得た。

このコージェライト仮焼物を粉砕して新にコージェライ
ト原料として準備した。

次に、このコージェライト原料と、その他の構成材料、
すなわちＢ２Ｏ３またはＢＮあるいはＢ４Ｃｓ　Ｃａ　
ＯまたはＣａ　Ｃ０３、ＳｒＯ＊たは５ｒＣ０３、Ｂａ
ＯまたはＢ　ａ　Ｃ０３、ＳｉＯ２、ＡＡ２０３、Ｍｇ
ＯまたはＭ　ｇ　Ｃｏ３あるいはＴ　ａ　Ｊ２　ｃ、Ｃ
ｕ　ＯｌＮ　ｉ　Ｏ、Ｆ　ｅ　２０３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃ
ｏ２Ｏ３を準備し、別表−１に示す組成の磁器が得られ
るように、秤量、混合した。この混合物を８００〜９０
０℃の温度で仮焼し、粉砕した。この粉砕した粉末に有
機バインダを加えて混練し、得られたスラリをドクター
ブレード法にて厚さ１＋ｍのシート状に成形した。この
セラミックグリーンシートを樅３０關、横１Ｏｎ＋ｍの
大きざにカットし、水蒸気中に通過させた窒素をキャリ
アガスとする窒素−水蒸気の還元性もしくはｌＦ−酸化
性雰囲気中９００℃の温度でバインダー成分を燃焼させ
、これを表−１に示す各温度で１時間焼成して磁器を得
た。

また、このセラミックグリーンシートを！３關、横２Ｏ
ｎ＋ｍの角板状にカットし、これを３枚積層して２００
０　Ｋｇ／ｃｍ２で加圧し角柱状にした。そして、これ
を上記の方法で焼成し、熱膨張測定用の試料とした。

これらの試料について、次のとおり各特性をそれぞれの
条件や測定方法で測定し、表−１に示す結果を得た。

誘電率：周波数ＩＭＨｚで測定した値。

Ｍ電体損失：周波数ＩＭＨｚで測定した値。

比抵抗：試料に直流１００Ｖを印加したときの値。

熱膨張係数：次の式より算出した。

式中、α　：熱膨張係数 ΔＬ：加熱による試料の見掛けの伸び（韻）Ｌ　：室温での試料の長き（ｎｍ）Ｔ１：室温Ｔ２：５００℃ αＳ　ｌ　０２　：石英ガラスの熱膨張係数なま、これ
とは別に、同じ方法で厚さ０．３〜０．４ｍｍのセラミ
ックグリーンシートを作成する一方、粒径５μｍ以下の
銅粉末と有機質ビヒクルとを重量比８０　：　２０の割
合で混合した鋼ペーストを印刷し、これを３枚禎層して
熱圧着し、窒素−水蒸気の還元性もしくは非酸化性雰囲
気中で表−１に示す各温度で１時間焼成した。こうして
得られた多層磁器基板のＣｕ導体は酸化されておらず、
良好な導電性を示し、その面積抵抗は２ｍΩ／口であっ
た。なお、有機質ビヒクルはエチルセルロースをα−テ
レピネオールで１０倍に希釈したものを使用した。

表−１の結果は次の基準に従って判定した。

焼結温度：１０２０℃以下（Ｃｕ導体およびＡｇ−Ｐｄ
導体の使用可能な温度、ただし、Ａｇ−Ｐｄ導体はＡｇ：Ｐｄ＝８０　：　２０のもの）誘電率（ε）：ＩＭＨｚの条件下で６以下誘電体損失（
ｔａｎδ）：　ＩＭＨｚの条件下で０゜２％以下比抵抗：直流電圧１００Ｖの条件下で１０１１Ω・Ｃｍ
以上熱膨張係数：５．０ＸＩＯ’／℃以下非酸化性雰囲気で使用出来るサーメット抵抗を表面に形
成した場合、この発明にかかる多層磁器基板上のサーメ
ット抵抗はアルミナ基板と同等の特性を示した。

また、上記した実施例では、焼成雰囲気を窒素からなる
還元性雰囲気に設定したが、このほか、自然雰囲気中で
焼成しても表−１に示した程度の特性が得られることが
確認できた。

なお、表−１において、＊印を付したものはこの発明範
囲外のものであり、それ以外はすべてこの発明範囲内の
ものである。

表−１から明らかなように、この発明の多層基板用低温
焼結磁器組成物おける組成範囲を限定した理由は次の通
りである。

コージェライトが６０重量％未満では、熱膨張係数が太
き（なり、一方９０重量％を越えると焼結温度が高くな
る。

Ｂ２Ｏ３が５重量％未満では、焼結温度が窩くなり、一
方２０重量％を越えると発泡し、焼結温度範囲が狭くな
る。

ＣａＯ１Ｓｒ○およびＢａＯの１種以上が１重量％未満
では焼結せず、一方２５重量％を越えると誘電率が大き
くなる。

また、上記した構成材料よりなる主成分に対して、添加
物としてＣｒ　２０３、Ｆｅ０１Ｃ０２０３、Ｎｉ○お
よびＣｕＯの１種以上が１０重重量を越えると、比抵抗
が小ざくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコージェライトの組成範囲を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コージェライトを６０〜９０重量％、Ｂ＿２Ｏ＿
３を５〜２０重量％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの１
種以上を１〜２５重量％からなる多層基板用低温焼結磁
器組成物。
（２）前記主成分に対して、添加物としてクロム、鉄、
コバルト、ニッケルおよび銅の酸化物の１種以上をそれ
ぞれＣｒ＿２Ｏ＿３、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、Ｃｏ＿２Ｏ＿３
、ＮｉＯおよびＣｕＯに換算して１０重量％以下添加含
有されている特許請求の範囲第（１）項記載の多層基板
用低温焼結磁器組成物。