JP2000183538A - Ceramic multilayer substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、種々のセラミック
電子部品に用いるセラミック多層基板に関する。The present invention relates to a ceramic multilayer substrate used for various ceramic electronic components.
【０００２】[0002]
【従来の技術】通信端末機器やパーソナルコンピュータ
等の電子機器の小型化に伴い、セラミックグリーンシー
トと導電ペーストとを同時焼成して得られるセラミック
多層基板においても、高密度化・低背化等を目的に小型
化が進められている。また、電子機器の多機能化に伴
い、セラミック多層基板においては、電極の微細配線化
・微少面積化等が進められている。2. Description of the Related Art With the miniaturization of electronic devices such as communication terminal devices and personal computers, ceramic multilayer substrates obtained by simultaneously firing ceramic green sheets and conductive pastes are also required to have higher densities and lower heights. Miniaturization is being pursued for the purpose. In addition, with the multi-functionality of electronic devices, fine wiring and small area of electrodes have been promoted in ceramic multilayer substrates.
【０００３】セラミック多層基板は、通常、ドクターブ
レード法等で得たセラミックグリーンシートに、内部電
極層又は表面電極層となる導電ペーストをスクリーン印
刷などの方法により形成し、このセラミックグリーンシ
ートを複数枚積層、圧着した後、得られた積層体を同時
焼成することによって作製される。[0003] A ceramic multilayer substrate is usually formed by forming a conductive paste for forming an internal electrode layer or a surface electrode layer on a ceramic green sheet obtained by a doctor blade method or the like by screen printing or the like. After lamination and pressure bonding, it is produced by simultaneously firing the obtained laminate.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック
グリーンシートと導電ペーストとを同時焼成する際に
は、セラミックグリーンシートと導電ペーストとの焼成
収縮率の違いに起因して、得られるセラミック層と電極
層との密着強度（又は接着強度）が低下することがあっ
た。セラミック層と電極層との密着強度が低下すると、
例えば、極端に密着強度が低い場合には、表面の電極層
（電極パッド）に電子部品を半田付けしたときに電極パ
ッドが剥離する等の不良が生じることがあった。However, when the ceramic green sheet and the conductive paste are simultaneously fired, the resulting ceramic layer and the electrode are not sintered due to the difference in firing shrinkage between the ceramic green sheet and the conductive paste. Adhesion strength (or adhesion strength) with the layer was sometimes reduced. When the adhesion strength between the ceramic layer and the electrode layer decreases,
For example, when the adhesion strength is extremely low, defects such as peeling of the electrode pad when the electronic component is soldered to the electrode layer (electrode pad) on the surface may occur.
【０００５】これに対して、セラミック層と電極層との
密着力を向上させることを目的として、導電ペースト中
にガラス粉末やセラミックス粉末等を添加し、これをセ
ラミックグリーンシート上に塗布するといった方法が提
案されている。しかしながら、ガラス粉末やセラミック
粉末は導電性に乏しいので、得られた電極層の導電性が
低下するという問題があった。また、ガラス粉末を添加
した導電ペーストによって形成した表面電極は、半田付
性、メッキ付性が悪くなるという問題があった。本発明
は、上述した問題点を解決するものであり、その目的
は、セラミック層と電極層の密着性を向上させ、電極剥
離等の構造欠陥が少なく、信頼性の高いセラミック多層
基板を提供することにある。On the other hand, in order to improve the adhesion between the ceramic layer and the electrode layer, a method of adding glass powder, ceramic powder, or the like to the conductive paste and applying the powder onto a ceramic green sheet. Has been proposed. However, since the glass powder and the ceramic powder have poor conductivity, there is a problem that the conductivity of the obtained electrode layer is reduced. Further, the surface electrode formed by the conductive paste to which the glass powder is added has a problem that the solderability and the plating property are deteriorated. The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable ceramic multilayer substrate that improves the adhesion between a ceramic layer and an electrode layer, has few structural defects such as electrode peeling, and the like. It is in.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電極層
に隣接する第1セラミック層と電極層に隣接しない第2セ
ラミック層とを積層してなるセラミック多層基板であっ
て、前記第１セラミック層を構成する第1セラミック粉
末の平均粒径を、前記第２セラミック層を構成する第２
セラミック粉末よりも大きくしたことを特徴とするセラ
ミック多層基板に係るものである。That is, the present invention provides a ceramic multilayer substrate comprising a first ceramic layer adjacent to an electrode layer and a second ceramic layer not adjacent to the electrode layer, wherein The average particle size of the first ceramic powder constituting the ceramic layer is determined by the second particle constituting the second ceramic layer.
The present invention relates to a ceramic multi-layer substrate characterized in that it is larger than ceramic powder.
【０００７】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記セラミック多層基板の厚み方向における前記第１セラ
ミック層の占める割合が５割以下であることを特徴とす
る。Further, the ceramic multilayer substrate of the present invention is characterized in that the ratio of the first ceramic layer in the thickness direction of the ceramic multilayer substrate is 50% or less.
【０００８】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記電極層は、半田付け用表面電極及び／又はワイ
ヤボンディング用表面電極であることを特徴とする。Further, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the electrode layer is a surface electrode for soldering and / or a surface electrode for wire bonding.
【０００９】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記第1セラミック粉末の平均粒径が３μｍ以上であり、
前記第2セラミック粉末の平均粒径が３μｍ未満である
ことを特徴とする。Further, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the first ceramic powder has an average particle diameter of 3 μm or more;
The average particle size of the second ceramic powder is less than 3 μm.
【００１０】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記第1セラミック粉末の平均粒径が３〜４μｍであり、
前記第2セラミック粉末の平均粒径が１〜２μｍである
ことを特徴とする。In the ceramic multilayer substrate of the present invention, the first ceramic powder has an average particle size of 3 to 4 μm,
The average particle diameter of the second ceramic powder is 1-2 μm.
【００１１】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記第1セラミック粉末と前記第2セラミック粉末とが同組
成のセラミック粉末であることを特徴とする。Further, the ceramic multilayer substrate of the present invention is characterized in that the first ceramic powder and the second ceramic powder are ceramic powders having the same composition.
【００１２】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記セラミック組成物はＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ
2系のガラス複合材料であることを特徴とする。Further, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the ceramic composition BaO-Al 2 O 3 -SiO
It is a 2 type glass composite material.
【００１３】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記電極層は銅及び／又は銅化合物を含む導電性ペ
ーストによって形成されていることを特徴とする。Further, in the ceramic multilayer substrate according to the present invention, the electrode layer is formed of a conductive paste containing copper and / or a copper compound.
【００１４】本発明のセラミック多層基板によれば、前
記第１セラミック層を構成する第1セラミック粉末の平
均粒径を、前記第２セラミック層を構成する第２セラミ
ック粉末よりも大きくしたので、各種電極層とセラミッ
ク層との焼成収縮率の違いに起因する密着力の劣化が緩
和されて、電極剥離等の構造欠陥が少なく、信頼性の高
いセラミック多層基板が得られる。According to the ceramic multilayer substrate of the present invention, the first ceramic powder constituting the first ceramic layer has an average particle diameter larger than that of the second ceramic powder constituting the second ceramic layer. Deterioration of adhesion due to the difference in firing shrinkage between the electrode layer and the ceramic layer is alleviated, and a highly reliable ceramic multilayer substrate with few structural defects such as electrode peeling is obtained.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック多層基
板をさらに詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the ceramic multilayer substrate of the present invention will be described in more detail.
【００１６】本発明のセラミック多層基板は、例えば、
前記電極層に隣接する層を前記第１セラミック粉末を含
む第1セラミックグリーンシートで形成し、それ以外の
層を前記第2セラミック粉末を含む第2セラミックグリー
ンシートで形成して、これらのセラミックグリーンシー
トを積層、圧着した後、焼成することによって作製され
る。The ceramic multilayer substrate of the present invention is, for example,
A layer adjacent to the electrode layer is formed of a first ceramic green sheet containing the first ceramic powder, and the other layers are formed of a second ceramic green sheet containing the second ceramic powder. It is produced by sintering after laminating and pressing the sheets.
【００１７】ここで、セラミックグリーンシートを構成
するセラミック粉末の平均粒径によって、セラミックグ
リーンシートの焼成収縮率は変化する。具体的には、比
較的平均粒径の大きな第１セラミック粉末で構成される
第１セラミックグリーンシートは焼成収縮率が小さく、
比較的平均粒径の小さな第２セラミック粉末で構成され
る第２セラミックグリーンシートは焼成収縮率が大き
い。これに対して、例えば銅粉末を主成分とする導電性
ペーストは比較的焼成収縮率が小さく、前記第１セラミ
ックグリーンシートとほぼ同等の焼成収縮率を有するの
で、焼成後に得られる電極層と第1セラミック層との密
着強度が高い。Here, the firing shrinkage of the ceramic green sheet changes depending on the average particle size of the ceramic powder constituting the ceramic green sheet. Specifically, the first ceramic green sheet composed of the first ceramic powder having a relatively large average particle size has a small firing shrinkage,
The second ceramic green sheet composed of the second ceramic powder having a relatively small average particle size has a large firing shrinkage. On the other hand, for example, the conductive paste containing copper powder as a main component has a relatively small firing shrinkage and has almost the same firing shrinkage as that of the first ceramic green sheet. 1High adhesion strength with ceramic layer.
【００１８】但し、第１セラミックグリーンシートは比
較的平均粒径の大きな第１セラミック粉末で構成されて
いるので、焼成による収縮バラツキが大きくなる傾向に
あり、また、誘電率やＱ値などの基板特性が低下するこ
とがある。これに対して、比較的平均粒径の小さな第２
セラミック粉末で構成される第２セラミックグリーンシ
ートは、焼成による収縮バラツキが小さく、また、各種
基板特性に優れている。However, since the first ceramic green sheet is composed of the first ceramic powder having a relatively large average particle size, the variation in shrinkage due to firing tends to increase, and the substrate such as the dielectric constant and the Q value tends to increase. The characteristics may deteriorate. On the other hand, the second particle having a relatively small average particle size is used.
The second ceramic green sheet made of ceramic powder has a small variation in shrinkage due to firing and is excellent in various substrate characteristics.
【００１９】そこで、導電性ペーストによって形成され
た電極層に隣接する第１セラミックグリーンシートを、
比較的平均粒径の大きな前記第１セラミック粉末で構成
し、その他のセラミックグリーンシートを比較的平均粒
径の小さな前記第２セラミック粉末で構成することによ
って、前記電極層の剥離が抑制され、構造欠陥が少な
く、かつ、誘電率やＱ値などの基板特性にも優れたセラ
ミック多層基板が得られることになる。Therefore, the first ceramic green sheet adjacent to the electrode layer formed of the conductive paste is
By forming the first ceramic powder having a relatively large average particle size and the other ceramic green sheets using the second ceramic powder having a relatively small average particle size, the separation of the electrode layer is suppressed, and the structure is reduced. A ceramic multilayer substrate having few defects and excellent in substrate characteristics such as a dielectric constant and a Q value can be obtained.
【００２０】なお、本発明のセラミック多層基板におけ
る製造方法は、上述したセラミックグリーンシート積層
法に限定されるものではなく、例えば厚膜印刷法によっ
てもよい。即ち、本発明のセラミック多層基板は、所望
の箇所に第１セラミック層用ペースト或いは第２セラミ
ック層用ペーストを塗布し、これを焼成するといった手
法でも作製できる。また、この厚膜印刷法によるセラミ
ック多層基板（厚膜印刷多層回路基板）においても、上
述した効果と同等の効果が得られる。The method for manufacturing the ceramic multilayer substrate of the present invention is not limited to the above-described ceramic green sheet laminating method, but may be, for example, a thick film printing method. That is, the ceramic multilayer substrate of the present invention can also be manufactured by applying a paste for the first ceramic layer or a paste for the second ceramic layer to a desired portion and firing the paste. In addition, the same effect as the above-described effect can be obtained also in the ceramic multilayer substrate (thick film printed multilayer circuit board) by this thick film printing method.
【００２１】次に、本発明のセラミック多層基板におい
ては、前記セラミック多層基板の厚み方向における前記
第１セラミック層の占める割合が５割以下であることが
望ましい。上述したように、前記第１セラミック層は焼
成による収縮バラツキが大きいので、収縮バラツキの小
さな第２セラミック層の割合をセラミック多層基板の厚
み方向に５割以上とすることによって、基板全体の収縮
バラツキを小さくすることができる。これは、第２セラ
ミック層が第1セラミック層を拘束することにより第１
セラミック層の収縮バラツキが緩和されるためである。Next, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the ratio of the first ceramic layer in the thickness direction of the ceramic multilayer substrate is preferably 50% or less. As described above, since the first ceramic layer has a large shrinkage variation due to firing, the ratio of the second ceramic layer having a small shrinkage variation is set to 50% or more in the thickness direction of the ceramic multilayer substrate to thereby reduce the shrinkage variation of the entire substrate. Can be reduced. This is because the second ceramic layer constrains the first ceramic layer.
This is because variation in shrinkage of the ceramic layer is reduced.
【００２２】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記電極層は、特に半田付け用表面電極及び／又は
ワイヤボンディング用表面電極であってよい。これらの
表面電極はセラミック層との高い密着強度が要求される
が、本発明によれば、これらの表面電極を高強度でセラ
ミック層に密着できるので、電子部品の半田付けやワイ
ヤボンディングを行う際に、密着強度不足による表面電
極の剥離が生じない。即ち、本発明のセラミック多層基
板において、前記第１セラミック層は表面電極に隣接す
るセラミック層であることが望ましい。In the ceramic multilayer substrate of the present invention, the electrode layer may be a surface electrode for soldering and / or a surface electrode for wire bonding. These surface electrodes are required to have high adhesion strength to the ceramic layer, but according to the present invention, these surface electrodes can be adhered to the ceramic layer with high strength, so that when performing soldering or wire bonding of electronic components, In addition, peeling of the surface electrode due to insufficient adhesion strength does not occur. That is, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, it is preferable that the first ceramic layer is a ceramic layer adjacent to the surface electrode.
【００２３】但し、前記電極層は上述したような表面電
極に限定されるものではなく、セラミック多層基板内に
内蔵されるコンデンサ用電極、コイル用電極、ストリッ
プライン等の各種内部電極であってもよい。前記電極層
が内部電極の場合、内部電極を前記第１セラミック層で
挟み込めば、内部電極とセラミック層との密着性が向上
して、セラミック多層基板内のデラミネーションの発生
を抑えることができる。また、上述したように各セラミ
ック層での焼成による収縮バラツキが抑制されるので、
コンデンサ用電極やコイル用電極においてキャパシタン
スのバラツキやインダクタンスのバラツキが抑えられ
る。However, the electrode layer is not limited to the surface electrode as described above, and may be various internal electrodes such as a capacitor electrode, a coil electrode, a strip line, etc. built in a ceramic multilayer substrate. Good. When the electrode layer is an internal electrode, by sandwiching the internal electrode between the first ceramic layers, the adhesion between the internal electrode and the ceramic layer is improved, and the occurrence of delamination in the ceramic multilayer substrate can be suppressed. . Further, as described above, since the shrinkage variation due to firing in each ceramic layer is suppressed,
Variations in capacitance and inductance in the capacitor electrode and the coil electrode are suppressed.
【００２４】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記第1セラミック粉末の平均粒径（Ｄ50：以下、
同様）が３μｍ以上であり、前記第2セラミック粉末の
平均粒径が３μｍ未満であることが望ましい。また、前
記第1セラミック粉末の平均粒径が３〜４μｍであり、
前記第2セラミック粉末の平均粒径が１〜２μｍである
ことがさらに望ましい。Further, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the first ceramic powder has an average particle diameter (D 50 : hereinafter).
It is preferable that the average particle diameter of the second ceramic powder is less than 3 μm. Further, the first ceramic powder has an average particle size of 3 to 4 μm,
More preferably, the average particle size of the second ceramic powder is 1-2 μm.
【００２５】セラミック粉末の平均粒径が上述した範囲
にあると、第１セラミック層においては電気特性の極端
な劣化を防ぐことができ、また、焼成による収縮バラツ
キも比較的小さい。また、第２セラミック層において
は、優れた電気特性が発揮されると共に焼成による収縮
バラツキを十分に抑制できる。When the average particle size of the ceramic powder is in the above-mentioned range, the first ceramic layer can prevent the electrical characteristics from being extremely deteriorated, and the shrinkage variation due to firing is relatively small. Further, in the second ceramic layer, excellent electric characteristics are exhibited, and variation in shrinkage due to firing can be sufficiently suppressed.
【００２６】また、前記第1セラミック粉末と前記第２
セラミック粉末とは同組成のセラミック粉末であること
が望ましく、同組成のセラミック粉末を用いることによ
って、第１セラミック層と第２セラミック層との接着性
が向上すると同時に、各セラミック層間での特にガラス
成分の拡散が抑えられて基板特性の変動が抑制される。Further, the first ceramic powder and the second ceramic powder
The ceramic powder is preferably a ceramic powder having the same composition. By using the ceramic powder having the same composition, the adhesiveness between the first ceramic layer and the second ceramic layer is improved, and at the same time, the glass powder between the ceramic layers is preferably used. The diffusion of the components is suppressed, and the fluctuation of the substrate characteristics is suppressed.
【００２７】また、前記セラミック組成物はＢａＯ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス複合材料であってよい。こ
のガラス複合材料は、低温焼結可能なガラス複合材料で
あり、銅、金、銀−パラジウム合金等の導電性に優れた
低融点金属と同時焼結可能である。The ceramic composition is BaO-A.
l 2 O 3 may be glass composite of -SiO 2 system. This glass composite material is a glass composite material that can be sintered at a low temperature, and can be simultaneously sintered with a low-melting metal having excellent conductivity such as copper, gold, and a silver-palladium alloy.
【００２８】また、前記電極層は、銅（Ｃｕ）及び／又
は銅化合物（ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ等）を含む導電性ペース
トによって形成されていることが望ましい。本発明のセ
ラミック多層基板において、銅や銅化合物を含む導電性
ペーストを電極層の形成に用い、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系のガラス複合材料をセラミック層の形成に用い
ると、電極層とセラミック層との密着性に特に優れたセ
ラミック多層基板が得られる。Preferably, the electrode layer is formed of a conductive paste containing copper (Cu) and / or a copper compound (CuO, Cu 2 O, etc.). In the ceramic multilayer substrate of the present invention, a conductive paste containing copper or a copper compound is used for forming an electrode layer, and BaO—Al 2 O 3 —S
When an iO 2 -based glass composite material is used for forming the ceramic layer, a ceramic multilayer substrate having particularly excellent adhesion between the electrode layer and the ceramic layer can be obtained.
【００２９】次に、図１を参照に、本発明のセラミック
多層基板の実施の形態例を説明する。Next, an embodiment of the ceramic multilayer substrate of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３０】本実施の形態において、セラミック多層基
板１５は、第１セラミック層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ及
び１ｅと、第２セラミック層２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄ
とを交互に積層してなる。但し、例えば、第1セラミッ
ク層１ｂは第1セラミックグリーンシートを４層積層し
てなる層である（他の層も同様）。In the present embodiment, the ceramic multilayer substrate 15 includes first ceramic layers 1a, 1b, 1c, 1d and 1e and second ceramic layers 2a, 2b, 2c and 2d.
Are alternately laminated. However, for example, the first ceramic layer 1b is a layer formed by laminating four first ceramic green sheets (the same applies to other layers).
【００３１】セラミック多層基板１５の一方主面上であ
って第１セラミック層１ａ上には、半田付け用電極パッ
ド１２にチップ部品８が半田固定されており、また、ワ
イヤボンディング用電極パッド１３及びワイヤ１０を介
して、ベアチップＩＣ９が搭載されている。チップ部品
８は、ビアホール１６や表面配線を介して第１セラミッ
ク層１ｂ内のコンデンサ部Ｃや印刷内部抵抗体５、内層
配線６等に接続されており、また、ベアチップＩＣ９
は、ビアホールや表面配線を介して他の実装部品や印刷
内部抵抗体５、内層配線６等に接続されている。On one main surface of the ceramic multilayer substrate 15 and on the first ceramic layer 1a, the chip component 8 is fixed by soldering to the electrode pad 12 for soldering. A bare chip IC 9 is mounted via a wire 10. The chip component 8 is connected to the capacitor portion C in the first ceramic layer 1b, the printed internal resistor 5, the inner layer wiring 6, and the like via the via hole 16 and the surface wiring.
Are connected to other mounting components, printed internal resistors 5, inner layer wirings 6 and the like via via holes and surface wirings.
【００３２】また、セラミック多層基板１５の他方主面
上であって第１セラミック層１ｅ上には、印刷抵抗体１
１が形成されており、印刷抵抗体１１は配線用電極１４
やビアホール１６を介して印刷内部抵抗体５、ストリッ
プライン等の内部電極７、他の実装部品等に接続されて
いる。さらに、第1セラミック層１ｃには、内部電極を
積層してなるコイル部Ｌが形成されており、このコイル
部Ｌは、ビアホールや内部配線等を介して他の内部受動
部品や表面実装部品に接続されている。On the other main surface of the ceramic multilayer substrate 15 and on the first ceramic layer 1e, the printed resistor 1
1 is formed, and the printed resistor 11 is connected to the wiring electrode 14.
It is connected to the printed internal resistor 5, the internal electrode 7 such as a strip line, and other mounted components via the via holes 16. Further, a coil portion L formed by laminating internal electrodes is formed in the first ceramic layer 1c, and this coil portion L is connected to other internal passive components and surface mount components via via holes and internal wiring. It is connected.
【００３３】即ち、セラミック多層基板１５において
は、比較的平均粒径の大きなセラミック粉末で構成され
る第１セラミック層１ａ上に、表面電極としての電極パ
ッド１２及び１３が設けられているので、電極パッド１
２及び１３と第１セラミック層１ａとの焼成収縮率の違
いに起因する密着力の劣化が緩和されて、各電極パッド
が剥離し難く、電極剥離等の構造欠陥が少ない。同様
に、第１セラミック層１ｅ上に表面電極１４が形成され
ているので、表面電極１４とセラミック層１ｅとは高い
強度で密着している。That is, in the ceramic multilayer substrate 15, since the electrode pads 12 and 13 as surface electrodes are provided on the first ceramic layer 1a composed of ceramic powder having a relatively large average particle diameter, Pad 1
Deterioration of the adhesion due to the difference in firing shrinkage between the ceramic layers 2 and 13 and the first ceramic layer 1a is alleviated, and each electrode pad is hardly peeled off, and there are few structural defects such as electrode peeling. Similarly, since the surface electrode 14 is formed on the first ceramic layer 1e, the surface electrode 14 and the ceramic layer 1e are in close contact with high strength.
【００３４】また、コンデンサ部Ｃを形成する内部電
極、コイル部Ｌを形成する内部電極はそれぞれ第１セラ
ミック層１ｂ、第１セラミック層１ｃ内に形成されてお
り、さらに、ストリップライン等の内部電極７も同様に
第１セラミック層１ｄ内に形成されているので、各内部
電極の剥離によるデラミネーションの発生が抑制され
て、また、収縮バラツキによるキャパシタンスのバラツ
キやインダクタンスのバラツキが抑えられる。そして、
第２セラミック層２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄは、セラミ
ック多層基板１５の厚み方向において５割以上を占めて
いるので、セラミック多層基板全体の収縮バラツキが小
さく、信頼性に優れた多層基板である。The internal electrodes forming the capacitor section C and the internal electrodes forming the coil section L are formed in the first ceramic layer 1b and the first ceramic layer 1c, respectively. Similarly, since 7 is also formed in the first ceramic layer 1d, the occurrence of delamination due to the separation of each internal electrode is suppressed, and the variation in capacitance and the variation in inductance due to the variation in contraction are also suppressed. And
Since the second ceramic layers 2a, 2b, 2c and 2d occupy 50% or more in the thickness direction of the ceramic multilayer substrate 15, it is a multilayer substrate excellent in reliability with small shrinkage variation of the entire ceramic multilayer substrate.
【００３５】但し、本発明のセラミック多層基板は、図
１に示したセラミック多層基板に限定されるものではな
く、例えば、チップＬＣフィルタ、電圧制御発振器、チ
ップコイルなどの種々のセラミック電子部品や、セラミ
ックパッケージ等にも適用可能である。However, the ceramic multilayer substrate of the present invention is not limited to the ceramic multilayer substrate shown in FIG. 1. For example, various ceramic electronic components such as a chip LC filter, a voltage controlled oscillator, a chip coil, etc. It is also applicable to ceramic packages and the like.
【００３６】また、前記セラミック層はＢａＯ−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス複合材料等の絶縁性セラミック
層の他、フェライト等の磁性体セラミックやチタン酸バ
リウム等の高誘電体セラミックなど種々の特性のセラミ
ック基板材料を適用できる。The ceramic layer is made of BaO-Al 2
In addition to an insulating ceramic layer such as an O 3 —SiO 2 glass composite material, ceramic substrate materials having various characteristics such as a magnetic ceramic such as ferrite and a high dielectric ceramic such as barium titanate can be applied.
【００３７】[0037]
【実施例】以下、本発明のセラミック多層基板を具体的
な実施例について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the ceramic multilayer substrate of the present invention will be described below.
【００３８】まず、第１セラミック層及び第２セラミッ
ク層に用いるセラミック粉末として、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2系のガラス複合材料の粉末を準備した。な
お、この粉末の平均粒径は２μｍ、３μｍ、４μｍのも
のを用意した（組成は同じ）。First, BaO—Al 2 O 3 was used as ceramic powder for the first ceramic layer and the second ceramic layer.
Was prepared powder of a glass composite material -SiO 2 system. The powder had an average particle size of 2 μm, 3 μm, and 4 μm (the composition was the same).
【００３９】次いで、これらの粉末にポリビニルブチラ
ールなどの有機バインダー、並びにトルエンなどの有機
溶剤を加えて混練し、セラミックグリーンシート形成用
の原料スラリーを調製した。そして、原料スラリーをド
クターブレード法によりシート状に成形し、ＢａＯ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス複合材料からなるセラミッ
クグリーンシートを作製した。Next, an organic binder such as polyvinyl butyral and an organic solvent such as toluene were added to these powders and kneaded to prepare a raw material slurry for forming a ceramic green sheet. Then, the raw material slurry is formed into a sheet by a doctor blade method, and BaO-A
The ceramic green sheet consisting of l 2 O 3 -SiO 2 based glass composite material was produced.
【００４０】次いで、平均粒径１．０μｍのＣｕ粉末８
０重量％に、エチルセルロース系樹脂をテルピネオール
系溶剤に溶解した有機ビヒクル２０重量％を添加し、３
本ロールミルで混練して、銅を主成分とする導電性ペー
スト（銅導電性ペースト）を作製した。そして、スクリ
ーン印刷法により、図２（Ａ）に示すように、セラミッ
クグリーンシート２２上に電極層２１を形成した。Next, Cu powder 8 having an average particle size of 1.0 μm was prepared.
To 0% by weight, 20% by weight of an organic vehicle in which an ethylcellulose-based resin is dissolved in a terpineol-based solvent is added.
The mixture was kneaded with this roll mill to prepare a conductive paste containing copper as a main component (copper conductive paste). Then, as shown in FIG. 2A, the electrode layer 21 was formed on the ceramic green sheet 22 by a screen printing method.
【００４１】次いで、電極層２１を設けたセラミックグ
リーンシート２２と電極層を有しないセラミックグリー
ンシート２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ及び２３ｅと
を積層して圧着し、所定の寸法にカットした後、Ｎ2雰
囲気中で９８０℃、２時間焼成してセラミック多層基板
を得た。但し、セラミックグリーンシート２２を構成す
るセラミック粉末とセラミックグリーンシート２３ａ〜
２３ｅを構成するセラミック粉末は、それぞれ同組成の
ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス複合材料である
が、その平均粒径は下記表１に示すように互いに異なっ
ている。Next, the ceramic green sheet 22 provided with the electrode layer 21 and the ceramic green sheets 23a, 23b, 23c, 23d and 23e having no electrode layer are laminated and pressed, cut into a predetermined size, and It was fired at 980 ° C. for 2 hours in two atmospheres to obtain a ceramic multilayer substrate. However, the ceramic powder constituting the ceramic green sheet 22 and the ceramic green sheets 23a to 23a
Ceramic powder constituting the 23e is respectively a glass composite material of BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system in the same composition, the average particle diameter are different from each other as shown in Table 1 below.
【００４２】また、比較として、図２（Ｂ）に示すよう
に、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス複合材料か
らなるセラミックグリーンシート２４ａ上に、銅導電性
ペーストのスクリーン印刷によって電極層２１を形成
し、さらに、セラミックグリーンシート２４ａと同組成
かつ同じ平均粒径のセラミック粉末からなるセラミック
グリーンシート２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ及び２
４ｆを積層して圧着し、上述と同様に焼成処理を経てセ
ラミック多層基板を作製した。As a comparison, as shown in FIG. 2B, electrodes were formed on a ceramic green sheet 24a made of a BaO--Al 2 O 3 --SiO 2 glass composite material by screen printing of a copper conductive paste. The ceramic green sheets 24b, 24c, 24d, 24e and 2 made of ceramic powder having the same composition and the same average particle size as the ceramic green sheets 24a are formed.
4f were laminated and pressed, and fired in the same manner as described above to produce a ceramic multilayer substrate.
【００４３】次に、得られた各セラミック多層基板の表
面電極の導体金属表面に半田付けを行って半田付性を調
べた。また、表面電極層に無電解Ｎｉメッキを行い、導
体金属表面に形成されたＮｉメッキ膜の表面をＳＥＭ
（Scanning Electron Microscope）で観察した。Next, soldering was performed on the conductive metal surface of the surface electrode of each of the obtained ceramic multilayer substrates, and solderability was examined. Electroless Ni plating is performed on the surface electrode layer, and the surface of the Ni plating film formed on the conductor metal surface is subjected to SEM.
(Scanning Electron Microscope).
【００４４】また、得られた多層セラミック基板の表面
電極の接着強度を、２×２ｍｍ□の面積で形成した銅薄
膜に対してリード線を垂直に半田付けし、このリード線
を線軸方向に引っ張ったときの銅薄膜が剥離するまでの
最大値により評価した。Further, the bonding strength of the surface electrode of the obtained multilayer ceramic substrate was adjusted by vertically soldering a lead wire to a copper thin film formed in an area of 2 × 2 mm □, and pulling this lead wire in the wire axis direction. The evaluation was based on the maximum value until the copper thin film was peeled off.
【００４５】その結果、下記表１に示すように、導電性
ペーストを印刷するセラミックグリーンシートのセラミ
ックス粉末の平均粒径が、導電性ペーストを印刷しない
セラミックグリーンシートのセラミックス粉末の平均粒
径よりも大きくした実施例１〜２のＣｕ接着強度は、比
較例１〜３のように、同じ平均粒径のセラミックス粉末
を有するセラミックグリーンシートにＣｕペーストを印
刷して圧着、積層し焼成する方法で作製した基板に比べ
て、Ｃｕ接着強度がより大きくなった。なお、無電解Ｎ
ｉメッキの他に、Ｎｉ／Ｓｎメッキ及びＮｉ／Ａｕメッ
キを行い、同様にメッキ付性を調べた。その結果、半田
付性およびメッキ付性はともに良好であった。As a result, as shown in Table 1 below, the average particle size of the ceramic powder of the ceramic green sheet on which the conductive paste was printed was smaller than that of the ceramic green sheet on which the conductive paste was not printed. The Cu bonding strengths of the increased Examples 1 and 2 were produced by printing a Cu paste on a ceramic green sheet having ceramic powders having the same average particle diameter, pressing, laminating, and firing as in Comparative Examples 1 to 3. The Cu bonding strength was higher than that of the substrate. In addition, electroless N
In addition to i-plating, Ni / Sn plating and Ni / Au plating were performed, and the plating property was examined in the same manner. As a result, both the solderability and the plating property were good.
【００４６】[0046]
【表１】 [Table 1]
【００４７】より具体的には、表１から、実施例１及び
実施例２のセラミック多層基板では、第２セラミック粉
末の平均粒径が２μｍであるのに対し、第１セラミック
粉末の平均粒径を４μｍ又は３μｍとしているので、表
面電極接着強度が１．１ｋｇｆ／２×２ｍｍ□以上とな
っていた。従って、セラミック層と電極層の焼成収縮率
の違いに起因するセラミック層と電極層の密着力の劣化
が十分に緩和され、電極剥離等の構造欠陥のない信頼性
の高い多層セラミック基板が得られることが分かる。More specifically, from Table 1, in the ceramic multilayer substrates of Examples 1 and 2, the average particle diameter of the second ceramic powder was 2 μm, while the average particle diameter of the first ceramic powder was 2 μm. Is 4 μm or 3 μm, so that the surface electrode adhesive strength was 1.1 kgf / 2 × 2 mm □ or more. Accordingly, deterioration of the adhesion between the ceramic layer and the electrode layer due to the difference in the firing shrinkage between the ceramic layer and the electrode layer is sufficiently mitigated, and a highly reliable multilayer ceramic substrate free from structural defects such as electrode peeling is obtained. You can see that.
【００４８】また、実施例１、実施例２及び実施例３の
セラミック多層基板では、平均粒径の小さな第２セラミ
ック粉末で第２セラミック層を形成しているので、焼成
時の収縮バラツキが少なく、高い精度で電極層を形成で
きた。さらに、電極層はガラス粉末やセラミックス粉末
等の添加剤を含んでいないため、導電性の劣化がなく、
かつ、半田付け性、メッキ付性に優れた電極層であっ
た。In the ceramic multilayer substrates of Examples 1, 2 and 3, since the second ceramic layer is formed of the second ceramic powder having a small average particle size, the variation in shrinkage during firing is small. The electrode layer could be formed with high accuracy. Furthermore, since the electrode layer does not contain additives such as glass powder and ceramic powder, there is no deterioration in conductivity,
Moreover, the electrode layer was excellent in solderability and plating property.
【００４９】これに対して、比較例２及び比較例３のセ
ラミック多層基板では、第１セラミック粉末及び第２セ
ラミック粉末として平均粒径が同じセラミック粉末を用
いているので、表面電極接着強度は本実施例に比べて劣
っていた。また、比較例１、比較例４及び比較例５のよ
うに大きな平均粒径を有するセラミック粉末を用いた場
合、比較的大きな表面電極接着強度が得られているもの
の、焼成による収縮バラツキが大きくなる傾向にあっ
た。On the other hand, in the ceramic multilayer substrates of Comparative Examples 2 and 3, since the first ceramic powder and the second ceramic powder used are ceramic powders having the same average particle size, the surface electrode adhesive strength is lower than that of the present invention. It was inferior to the examples. Further, when ceramic powders having a large average particle size are used as in Comparative Examples 1, 4 and 5, although relatively large surface electrode adhesive strength is obtained, variation in shrinkage due to firing becomes large. There was a tendency.
【００５０】次に、銅導電性ペーストの代わりに、平均
粒径１．０μｍのＡｇ粉末８０重量％に前述したのと同
様の有機ビヒクル２０重量％を添加し、３本ロールミル
で混練して、銀を主成分とする導電性ペーストを作製し
た。また、第１セラミック層及び第２セラミック層に用
いるセラミック粉末として、Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ
2−Ｂ2Ｏ3系のガラス複合材料を準備した。Next, instead of the copper conductive paste, 20% by weight of the same organic vehicle as described above was added to 80% by weight of Ag powder having an average particle size of 1.0 μm, and kneaded with a three-roll mill. A conductive paste containing silver as a main component was produced. Further, as the ceramic powder used for the first ceramic layer and the second ceramic layer, Al 2 O 3 —CaO—SiO
It was prepared 2 -B 2 O 3 based glass composite material.
【００５１】そして、これらの導電性ペースト及びセラ
ミック粉末を用いて、上述のプロセスと同様のプロセス
を経て、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示したようなセラミッ
ク多層基板を作製した。また、得られたセラミック多層
基板について、上述したのと同様に、表面電極の半田付
性及び表面電極の接着強度を測定した。その測定結果を
書き表２に示す。Then, using the conductive paste and the ceramic powder, a ceramic multilayer substrate as shown in FIGS. 2A and 2B was manufactured through the same process as that described above. Further, the solderability of the surface electrode and the adhesive strength of the surface electrode were measured for the obtained ceramic multilayer substrate in the same manner as described above. The measurement results are shown in Table 2.
【００５２】[0052]
【表２】 [Table 2]
【００５３】即ち、銅導電性ペーストの代わりに銀を主
成分とする導電性ペーストを用い、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2系のガラス複合材料の代わりにＡｌ2Ｏ3−Ｃａ
Ｏ−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系のガラス複合材料を用いた場合
であっても、第１セラミック粉末、第２セラミック粉末
の平均粒径がそれぞれ上述した値を満足すれば、焼成時
の収縮バラツキが少なく、高い精度で電極層を形成で
き、さらに、導電性の劣化がなく、かつ、半田付け性、
メッキ付性に優れた電極層を形成できることが分かっ
た。That is, a conductive paste containing silver as a main component is used instead of the copper conductive paste, and BaO—Al 2 O 3 −
Al 2 O 3 —Ca instead of SiO 2 glass composite material
Even in the case of using the O-SiO 2 -B 2 O 3 based glass composite material, the first ceramic powder, it is satisfied values having an average particle diameter mentioned above each of the second ceramic powder, shrinkage during sintering The electrode layer can be formed with little variation, high accuracy, no deterioration of conductivity, solderability,
It was found that an electrode layer having excellent plating ability could be formed.
【００５４】なお、上記各例においては、セラミック多
層基板の表面に電極層を形成した例を示したが、基板内
にコンデンサパターンやコイルパターン等の内部電極を
形成する場合にも適用でき、内部電極とセラミック層の
密着力が向上することでデラミネーションが少なく、電
気特性のバラツキの少ないセラミック多層基板を得るこ
とができる。In each of the above examples, an example is shown in which an electrode layer is formed on the surface of a ceramic multilayer substrate. However, the present invention can be applied to the case where internal electrodes such as a capacitor pattern and a coil pattern are formed in a substrate. By improving the adhesion between the electrode and the ceramic layer, a ceramic multilayer substrate with less delamination and less variation in electrical characteristics can be obtained.
【００５５】また、セラミック基板を構成するセラミッ
クの種類、セラミックグリーンシートに用いられるバイ
ンダーの種類、セラミック基板の構造などに関しても、
上記実施例に限定されるものではない。また、上記実施
例においては、導電ペーストとしてＣｕの例を示した
が、導電性金属粉末としてＣｕ化合物、Ｎｉ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔおよびこれらの合金を用い
た場合にも得られる効果は同様である。Further, regarding the type of ceramic constituting the ceramic substrate, the type of binder used for the ceramic green sheet, the structure of the ceramic substrate, etc.
It is not limited to the above embodiment. Further, in the above embodiment, the example of Cu as the conductive paste was shown, but as the conductive metal powder, a Cu compound, Ni, Au, A
The same effects can be obtained when g, Ag / Pd, Ag / Pt, and their alloys are used.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明のセラミック多層基板によれば、
電極層とセラミック層との焼成収縮率の違いに起因する
密着力の劣化が緩和されて、電極剥離等の構造欠陥が少
なく、信頼性の高いセラミック多層基板が得られる。According to the ceramic multilayer substrate of the present invention,
Deterioration of adhesion due to the difference in firing shrinkage between the electrode layer and the ceramic layer is alleviated, and a highly reliable ceramic multilayer substrate with few structural defects such as electrode peeling is obtained.
【図１】本発明のセラミック多層基板による実施の形態
例の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment using a ceramic multilayer substrate of the present invention.
【図２】本発明の実施例におけるセラミック多層基板の
概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of a ceramic multilayer substrate according to an embodiment of the present invention.
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…第１セラミック層 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…第２セラミック層 ５…印刷内部抵抗体 ６…内層配線 ７…内部電極 ８…チップ部品 ９…ベアチップＩＣ １０…ワイヤ １１…印刷表面抵抗体 １２…半田付け用電極パッド １３…ワイヤボンディング用電極パッド １４…表層配線 １５…セラミック多層基板 １６…ビアホール 1a, 1b, 1c, 1d, 1e: First ceramic layer 2a, 2b, 2c, 2d: Second ceramic layer 5: Printed internal resistor 6: Inner wiring 7: Internal electrode 8: Chip component 9: Bare chip IC 10 Wire 11: Printed surface resistor 12: Soldering electrode pad 13: Wire bonding electrode pad 14: Surface wiring 15: Ceramic multilayer substrate 16: Via hole
Claims (8)
極層に隣接しない第2セラミック層とを積層してなるセ
ラミック多層基板であって、 前記第１セラミック層を構成する第1セラミックの平均
粒径を、前記第２セラミック層を構成する第２セラミッ
ク粉末の平均粒径よりも大きくしたことを特徴とする、
セラミック多層基板。1. A ceramic multilayer substrate comprising: a first ceramic layer adjacent to an electrode layer; and a second ceramic layer not adjacent to the electrode layer, wherein the first ceramic layer comprises an average of a first ceramic layer. A particle diameter larger than an average particle diameter of the second ceramic powder constituting the second ceramic layer;
Ceramic multilayer substrate.
ける前記第１セラミック層の占める割合が５割以下であ
ることを特徴とする、請求項１に記載のセラミック多層
基板。2. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the ratio of the first ceramic layer in the thickness direction of the ceramic multilayer substrate is 50% or less.
／又はワイヤボンディング用表面電極であることを特徴
とする、請求項１又は２に記載のセラミック多層基板。3. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the electrode layer is a surface electrode for soldering and / or a surface electrode for wire bonding.
μｍ以上であり、前記第2セラミック粉末の平均粒径が
３μｍ未満であることを特徴とする、請求項１又は2に
記載のセラミック多層基板。4. An average particle diameter of the first ceramic powder is 3
The ceramic multilayer substrate according to claim 1 or 2, wherein the average particle diameter of the second ceramic powder is not less than 3 µm.
〜４μｍであり、前記第2セラミック粉末の平均粒径が
１〜２μｍであることを特徴とする、請求項４に記載の
セラミック多層基板。5. The first ceramic powder having an average particle size of 3
The ceramic multilayer substrate according to claim 4, wherein the average particle diameter of the second ceramic powder is 1 to 2 m.
ック粉末とが同組成のセラミック粉末であることを特徴
とする、請求項１、２、４及び５のいずれかに記載のセ
ラミック多層基板。6. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein said first ceramic powder and said second ceramic powder are ceramic powders having the same composition.
Ｏ3−ＳｉＯ2系のガラス複合材料であることを特徴とす
る、請求項６に記載のセラミック多層基板。7. The ceramic composition according to claim 1, wherein the ceramic composition is BaO—Al 2
Characterized in that O 3 is a glass composite material -SiO 2 system, the ceramic multilayer substrate according to claim 6.
む導電性ペーストによって形成されていることを特徴と
する、請求項１又は３に記載のセラミック多層基板。8. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the electrode layer is formed of a conductive paste containing copper and / or a copper compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35786898A JP2000183538A (en) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | Ceramic multilayer substrate |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35786898A JP2000183538A (en) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | Ceramic multilayer substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000183538A true JP2000183538A (en) | 2000-06-30 |
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ID=18456355
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|---|---|
| JP (1) | JP2000183538A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278431A (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Mitsubishi Electric Corp | Ceramic circuit board and its manufacturing method |
| JP2016152373A (en) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic substrate |
-
1998
- 1998-12-16 JP JP35786898A patent/JP2000183538A/en active Pending
Cited By (2)
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| JP2006278431A (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Mitsubishi Electric Corp | Ceramic circuit board and its manufacturing method |
| JP2016152373A (en) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic substrate |
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