JP2000264722A - Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate - Google Patents

Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate

Info

Publication number
JP2000264722A
JP2000264722A JP11073960A JP7396099A JP2000264722A JP 2000264722 A JP2000264722 A JP 2000264722A JP 11073960 A JP11073960 A JP 11073960A JP 7396099 A JP7396099 A JP 7396099A JP 2000264722 A JP2000264722 A JP 2000264722A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic
oxide
dielectric
dielectric ceramic
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11073960A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Ueda
達也 上田
Kimihide Sugo
公英 須郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP11073960A priority Critical patent/JP2000264722A/en
Publication of JP2000264722A publication Critical patent/JP2000264722A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ceramic multilayered substrate excellent in electrical characteristics, temperature characteristics, etc., and capable of being sintered at a relatively low temperature. SOLUTION: Insulating ceramic layers 3a and 3b having a low dielectric constant and a dielectric ceramic layer 2 having a high dielectric constant are laminated and sintered to obtain the objective ceramic multilayered substrate 1. The insulating ceramic layers 3a and 3b comprise a glass component- containing ceramic composition sintered at a low temperature. The dielectric ceramic layer 2 comprises a dielectric composition obtained by mixing a dielectric ceramic component prepared by adding 3-17 wt.% bismuth oxide and 0.5-10 wt.% lead oxide to a principal component represented by the formula xBaO- yTiO2-zMe (where x+y+z=1 and Me is oxide of lanthanoids) with a glass component having much the same composition as the above glass component.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電率の誘電体
セラミック組成物、並びに、低誘電率の絶縁性セラミッ
ク層と高誘電率の誘電体セラミック層とを積層、焼結し
てなるセラミック多層基板に関するものである。
The present invention relates to a dielectric ceramic composition having a high dielectric constant, and a ceramic obtained by laminating and sintering a dielectric ceramic layer having a low dielectric constant and a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant. The present invention relates to a multilayer substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野における電
子部品の性能向上は著しく、特に、情報化社会を支える
大型コンピュータ、移動通信端末、パーソナルコンピュ
ータ等に代表される情報処理装置では、情報処理速度の
高速化、装置の小型化、多機能化などが進められてい
る。このような情報処理装置の性能向上は、主として、
VLSI、ULSI等の半導体デバイスの高集積化、高
速化、高機能化によって実現されている。しかしなが
ら、半導体デバイスが高速化、高性能化しても、デバイ
スとデバイスとを接続する基板上での信号遅延やクロス
トーク、インピーダンスのミスマッチ、電源変動等によ
るノイズによって、システムとしての動作が制限される
ことがあった。
2. Description of the Related Art In recent years, the performance of electronic components has been remarkably improved in the field of electronics. In particular, in information processing apparatuses such as large computers, mobile communication terminals, and personal computers that support the information society, the information processing speed has been increased. In addition, miniaturization and multifunctionalization of devices have been promoted. The performance improvement of such an information processing device is mainly
It is realized by high integration, high speed, and high functionality of semiconductor devices such as VLSI and ULSI. However, even if the speed of the semiconductor device is increased and the performance thereof is improved, the operation as a system is limited by noise due to signal delay, crosstalk, impedance mismatch, power supply fluctuation, and the like on a substrate connecting the devices. There was something.

【0003】このため、高速かつ高性能な情報処理を行
う電子部品として、高性能の半導体デバイスをセラミッ
ク基板上に複数実装した、いわゆるマルチチップモジュ
ール(MCM)が実用化されている。このようなモジュ
ールにおいて、LSI等の実装密度を高め、各LSI間
を電気的に良好に接続するためには、線路導体を3次元
的に配したセラミック多層基板が有用であり、従来は、
セラミック多層基板用の材料としてアルミナを用いてい
た。
For this reason, so-called multi-chip modules (MCMs), in which a plurality of high-performance semiconductor devices are mounted on a ceramic substrate, have been put to practical use as electronic components for performing high-speed and high-performance information processing. In such a module, a ceramic multilayer substrate in which line conductors are three-dimensionally arranged is useful for increasing the packaging density of LSIs and the like and electrically connecting the LSIs satisfactorily.
Alumina has been used as a material for the ceramic multilayer substrate.

【0004】しかしながら、アルミナ単独では焼結温度
が1300℃以上と高いため、内層用の線路導体として
高融点金属のタングステンやモリブデンなどを使用する
必要があり、また、これら高融点金属の酸化防止の点か
ら、焼結を還元性雰囲気下で行う必要があった。また、
これら高融点金属は比抵抗が大きいため、高密度配線が
難しいといった問題がある。さらに、アルミナは誘電率
が約10と大きく、実装した半導体デバイスを高速で動
作させたときの信号遅延が大きくなったり、シリコンと
比べて熱膨張率が大きいため、半導体デバイスの実装時
には、熱サイクルによる信頼性の低下等が生じることも
あった。
However, since alumina alone has a high sintering temperature of 1300 ° C. or higher, it is necessary to use a refractory metal such as tungsten or molybdenum as a line conductor for the inner layer, and to prevent oxidation of the refractory metal. From this point, it was necessary to perform sintering in a reducing atmosphere. Also,
These refractory metals have a problem that high density wiring is difficult because of high specific resistance. Furthermore, alumina has a large dielectric constant of about 10, which causes a large signal delay when the mounted semiconductor device is operated at a high speed and a large thermal expansion coefficient as compared with silicon. In some cases, the reliability may be reduced.

【0005】そこで、これらの問題点を解決するため、
セラミック組成物とガラス成分との複合材料である低温
焼結セラミック組成物の研究が活発に行われており、多
層モジュールや多層デバイス用の基板として実用化が進
められている。低温焼結セラミック組成物は、母材とな
るセラミック成分にガラス成分を加えた組成物であり、
焼結温度を低下させ、材料物性や焼結温度に対する設計
の自由度を大幅に広げることが可能となった。特に、低
温焼結セラミック組成物は、比抵抗の小さな銀、銅等の
低融点金属を電極材料として同時焼結可能なことから、
高周波特性に優れたセラミック多層基板を形成できる。
Therefore, in order to solve these problems,
Research on a low-temperature sintered ceramic composition, which is a composite material of a ceramic composition and a glass component, is being actively conducted, and practical application as a substrate for a multilayer module or a multilayer device is in progress. Low-temperature sintered ceramic composition is a composition obtained by adding a glass component to a ceramic component serving as a base material,
By lowering the sintering temperature, the degree of freedom in designing the material properties and sintering temperature can be greatly expanded. In particular, a low-temperature sintered ceramic composition can be simultaneously sintered as a low-melting metal such as silver or copper having a low specific resistance as an electrode material.
A ceramic multilayer substrate excellent in high frequency characteristics can be formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】また、近年、表面実装
部品(SMD:Surface Mounted Device)の一部構成素
子であったキャパシタやインダクタ等の受動素子をセラ
ミック多層基板内に取り込むことによって、さらにモジ
ュール全体を小型化しようとする試みがなされている。
セラミック多層基板内にこれらの素子を内蔵する場合、
基板表面に搭載されている実装部品の特性よりも内蔵し
た素子の特性が劣化したのでは素子を内蔵したときのメ
リットが半減してしまうため、内蔵した素子が基板上に
実装された素子と同等、或いはそれ以上の特性を有して
いることが求められる。
In recent years, a passive element such as a capacitor or an inductor, which has been a component of a surface mounted device (SMD), has been incorporated into a ceramic multilayer substrate to further increase the module. Attempts have been made to reduce the overall size.
When these elements are embedded in a ceramic multilayer substrate,
If the characteristics of the built-in element are deteriorated compared to the characteristics of the mounted components mounted on the board surface, the merit of incorporating the element is reduced by half, so the built-in element is equivalent to the element mounted on the board Or higher.

【0007】このため、セラミック多層基板の構成層に
は、内蔵される各素子の電気特性が十分に発揮されるよ
うな材料を選択するのが通常であり、例えば、キャパシ
タを形成する層には高誘電率の誘電体セラミック材料
を、その他の層には低誘電率の絶縁性セラミック材料
(特に低温焼結セラミック組成物)をそれぞれ選択して
なるセラミック多層基板が開発されている。
For this reason, it is usual to select a material for the constituent layers of the ceramic multilayer substrate so as to sufficiently exhibit the electrical characteristics of each of the elements contained therein. A ceramic multilayer substrate has been developed in which a dielectric ceramic material having a high dielectric constant is selected and an insulating ceramic material having a low dielectric constant (particularly, a low-temperature sintered ceramic composition) is selected for other layers.

【0008】ここで、低誘電率の絶縁性セラミック層に
用いる材料としては、内蔵されるキャパシタやインダク
タ等の素子間に発生する浮遊容量、配線間の結合容量な
どの電気特性を劣化させる要因を少なく抑える必要があ
るため、また、高周波用途で用いる場合は比誘電率εr
が低いほど有利であるため、εr≦10の材料を用いる
のが一般的である。
Here, as a material used for the low dielectric constant insulating ceramic layer, factors deteriorating electrical characteristics such as stray capacitance generated between elements such as built-in capacitors and inductors and coupling capacitance between wirings are used. Since it is necessary to keep it low, and when used in high frequency applications, the relative dielectric constant εr
It is generally advantageous to use a material satisfying εr ≦ 10 because the lower the

【0009】一方、高誘電率の誘電体セラミック層に用
いる材料として、本出願人は、特公平5−68044号
公報において、xBaO−yTiO2−zMe(但し、
x+y+z=1、Meはランタノイド系元素の酸化物で
ある。)で表され、x、y及びzが下記表1に示すa、
b、c及びdで囲まれるモル比の範囲にある主成分に、
酸化ビスマスを3〜17重量%、酸化鉛を0.5〜10
重量%それぞれ添加してなる誘電体セラミック材料を提
案している。
On the other hand, as a material used for a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant, the present applicant discloses in Japanese Patent Publication No. 5-68044 that xBaO-yTiO 2 -zMe (however,
x + y + z = 1, Me is an oxide of a lanthanoid element. ), Where x, y and z are a,
The main components in the molar ratio range surrounded by b, c and d include:
Bismuth oxide 3 to 17% by weight, lead oxide 0.5 to 10
We propose a dielectric ceramic material which is added by weight% respectively.

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】この誘電体セラミック材料は、誘電率が高
いと共に、共振周波数の温度変化率が直線的になり、温
度補償可能な範囲が広く、特に、共振器の用途を大きく
拡大する優れた誘電体セラミック材料である。
This dielectric ceramic material has a high dielectric constant, a linear rate of change in resonance frequency with temperature, and a wide temperature-compensable range. It is a ceramic material.

【0012】しかしながら、この誘電体セラミック材料
そのままでは焼結温度が高いので、銅や銀等の比抵抗の
小さな低融点金属と同時焼結が困難であり、また、絶縁
性セラミック層(特に低温焼結セラミック基板)との接
着性に乏しいので、これを用いてセラミック多層基板を
作製した場合、得られたセラミック多層基板の強度が低
下することがある。さらに、高誘電率の誘電体セラミッ
ク層と低誘電率の絶縁性セラミック層との間で構成成分
の相互拡散が生じて基板特性に変動をきたすことがあ
る。
However, since the dielectric ceramic material itself has a high sintering temperature, it is difficult to simultaneously sinter it with a low melting point metal such as copper or silver having a small specific resistance. (Resin ceramic substrate), the strength of the resulting ceramic multilayer substrate may be reduced when a ceramic multilayer substrate is manufactured using this. Further, inter-diffusion of components may occur between a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant and an insulating ceramic layer having a low dielectric constant, which may cause fluctuations in substrate characteristics.

【0013】また、焼結温度を低下させる目的で、前述
の誘電体セラミック材料にガラス成分を添加すると、ガ
ラス成分の種類や含有量によっては、アルミナ基板等と
比較して著しく基板強度が低くなったり、基板強度が高
くても電気特性や温度特性等の基板特性が低下すること
があった。特に、基板強度を重視した場合は、その比誘
電率が小さくなって基板内に大きな容量を持つキャパシ
タを内蔵することが難しくなり、また、内蔵できたとし
ても、キャパシタの占める電極面積が大きくなって、基
板の小型化、高密度実装化に対して不利であった。一
方、電気特性や温度特性を重視した場合は、基板強度が
低くなってしまい、半導体IC等の電子部品を搭載する
実装基板として不適当になることがあった。
Further, when a glass component is added to the above-mentioned dielectric ceramic material for the purpose of lowering the sintering temperature, the substrate strength is significantly lower than that of an alumina substrate or the like depending on the type and content of the glass component. Also, even if the substrate strength is high, the substrate characteristics such as the electrical characteristics and the temperature characteristics may be reduced. In particular, when emphasis is placed on the strength of the substrate, its relative dielectric constant is reduced, making it difficult to incorporate a capacitor having a large capacity in the substrate. Even if it can be incorporated, the electrode area occupied by the capacitor increases. This is disadvantageous for downsizing of the substrate and high-density mounting. On the other hand, when importance is placed on the electrical characteristics and the temperature characteristics, the strength of the substrate is reduced, and it may be unsuitable as a mounting substrate on which electronic components such as semiconductor ICs are mounted.

【0014】本発明は、上述した従来の問題点を解決す
るものであり、その目的は、電気特性や温度特性等に優
れ、比較的低温で焼結可能な誘電体セラミック組成物、
並びに、基板強度が高く、電気特性や温度特性等の基板
特性に優れ、比較的低温で焼結可能なセラミック多層基
板を提供することにある。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition which is excellent in electric characteristics and temperature characteristics and can be sintered at a relatively low temperature.
Another object of the present invention is to provide a ceramic multilayer substrate having high substrate strength, excellent substrate characteristics such as electric characteristics and temperature characteristics, and sinterable at a relatively low temperature.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、xBa
O−yTiO2−zMe(但し、x+y+z=1、Me
はランタノイド系元素の酸化物である。)で表され、
x、y及びzが下記表1に示すa、b、c及びdで囲ま
れるモル比の範囲にある主成分に酸化ビスマスを3〜1
7重量%、酸化鉛を0.5〜10重量%それぞれ添加し
てなる誘電体セラミック成分に、酸化バリウム、酸化ケ
イ素及び酸化ホウ素からなるガラス成分を混合してなる
ことを特徴とする、誘電体セラミック組成物に係るもの
である。
That is, the present invention provides xBa.
O-yTiO 2 -zMe (where x + y + z = 1, Me
Is an oxide of a lanthanoid element. ),
Bismuth oxide is used as a main component in which x, y and z are within a range of a molar ratio surrounded by a, b, c and d shown in Table 1 below.
A dielectric ceramic component obtained by adding 7% by weight and 0.5-10% by weight of lead oxide to a glass component comprising barium oxide, silicon oxide and boron oxide. It relates to a ceramic composition.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】また、本発明の誘電体セラミック組成物に
おいて、前記ガラス成分は、酸化バリウムを15.0〜
65.0モル%、酸化ケイ素を5.0〜55.0モル
%、酸化ホウ素を10.0〜75.0モル%、それぞれ
混合してなることを特徴とする。
[0017] In the dielectric ceramic composition of the present invention, the glass component may include barium oxide of 15.0 to 15.0.
65.0 mol%, 5.0 to 55.0 mol% of silicon oxide, and 10.0 to 75.0 mol% of boron oxide are mixed, respectively.

【0018】また、本発明の誘電体セラミック組成物
は、前記ガラス成分の含有量を、前記誘電体セラミック
成分に対して5.0〜35.0重量%とすることを特徴
とする。
Further, the dielectric ceramic composition of the present invention is characterized in that the content of the glass component is 5.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component.

【0019】また、本発明の誘電体セラミック組成物
は、前記ランタノイド系元素の酸化物をNdO3/2とす
ることを特徴とする。
Further, the dielectric ceramic composition of the present invention is characterized in that the oxide of the lanthanoid element is NdO 3/2 .

【0020】また、本発明は、低誘電率の絶縁性セラミ
ック層と高誘電率の誘電体セラミック層とを積層、焼結
してなるセラミック多層基板において、前記絶縁性セラ
ミック層は、ガラス成分を含む低温焼結セラミック組成
物からなり、前記誘電体セラミック層は、xBaO−y
TiO2−zMe(但し、x+y+z=1、Meはラン
タノイド系元素の酸化物である。)で表され、x、y及
びzが前記表1に示すa、b、c及びdで囲まれるモル
比の範囲にある主成分に酸化ビスマスを3〜17重量
%、酸化鉛を0.5〜10重量%それぞれ添加してなる
誘電体セラミック成分に、前記ガラス成分とほぼ同組成
のガラス成分を混合してなる誘電体セラミック組成物か
らなることを特徴とするセラミック多層基板を提供する
ものである。
Further, the present invention provides a ceramic multilayer substrate obtained by laminating and sintering an insulating ceramic layer having a low dielectric constant and a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant, wherein the insulating ceramic layer contains a glass component. Wherein the dielectric ceramic layer comprises xBaO-y.
TiO 2 -zMe (where x + y + z = 1, Me is an oxide of a lanthanoid element), and x, y and z are molar ratios surrounded by a, b, c and d shown in Table 1 above. A glass component having substantially the same composition as the above glass component is mixed with a dielectric ceramic component obtained by adding bismuth oxide at 3 to 17% by weight and lead oxide at 0.5 to 10% by weight to the main components in the range of A ceramic multilayer substrate characterized by comprising a dielectric ceramic composition comprising:

【0021】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記誘電体セラミック組成物における前記ガラス成
分は、酸化バリウムを15.0〜65.0モル%、酸化
ケイ素を5.0〜55.0モル%、酸化ホウ素を10.
0〜75.0モル%、それぞれ混合してなることを特徴
とする。
Further, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the glass component in the dielectric ceramic composition is 15.0 to 65.0 mol% of barium oxide and 5.0 to 55.0 mol% of silicon oxide. 10. Boron oxide.
0 to 75.0 mol%, each being mixed.

【0022】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記誘電体セラミック組成物における前記ガラス成分の含
有量を、前記誘電体セラミック成分に対して5.0〜3
5.0重量%とすることを特徴とする。
Further, in the ceramic multi-layer substrate of the present invention, the content of the glass component in the dielectric ceramic composition may be adjusted to 5.0 to 3 with respect to the dielectric ceramic component.
It is characterized by being 5.0% by weight.

【0023】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記ランタノイド系元素の酸化物を、NdO3/2とするこ
とを特徴とする。
The ceramic multilayer substrate according to the present invention is characterized in that the oxide of the lanthanoid element is NdO 3/2 .

【0024】また、本発明のセラミック多層基板は、前
記低温焼結セラミック組成物をBaO−Al2O3−S
iO2系のガラス複合材料とすることを特徴とする。
Further, in the ceramic multilayer substrate of the present invention, the low-temperature sintered ceramic composition may be made of BaO-Al2O3-S
It is characterized by being made of an iO2-based glass composite material.

【0025】本発明の誘電体セラミック組成物によれ
ば、xBaO−yTiO2−zMe(但し、x+y+z
=1、Meは例えばNdO3/2等のランタノイド系元素
の酸化物である。)で表され、x、y及びzが前記表1
に示すa、b、c及びdで囲まれるモル比の範囲にある
主成分に酸化ビスマスを3〜17重量%、酸化鉛を0.
5〜10重量%それぞれ添加してなる誘電体セラミック
成分に、酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化ホウ素から
なるガラス成分を混合してなるので、前記誘電体セラミ
ック成分の優れた電気特性や温度特性が保持され、か
つ、焼結温度が低く、焼結後の強度が高い誘電体セラミ
ック組成物が得られる。
According to the dielectric ceramic composition of the present invention, xBaO-yTiO 2 -zMe (where x + y + z
= 1, Me is an oxide of a lanthanoid element such as NdO 3/2 . ), And x, y and z are as shown in Table 1 above.
The main components in the molar ratio range enclosed by a, b, c and d shown in FIG.
5-10% by weight of the dielectric ceramic component is added to the glass component consisting of barium oxide, silicon oxide and boron oxide, so that the dielectric ceramic component retains excellent electrical and temperature characteristics. In addition, a dielectric ceramic composition having a low sintering temperature and a high strength after sintering can be obtained.

【0026】また、本発明のセラミック多層基板によれ
ば、前記誘電体セラミック層は、xBaO−yTiO2
−zMe(但し、x+y+z=1、Meはランタノイド
系元素の酸化物である。)で表され、x、y及びzが下
記表1に示すa、b、c及びdで囲まれるモル比の範囲
にある主成分に酸化ビスマスを3〜17重量%、酸化鉛
を0.5〜10重量%それぞれ添加してなる誘電体セラ
ミック成分に、前記ガラス成分とほぼ同組成のガラス成
分を混合してなる誘電体セラミック組成物からなるの
で、前記絶縁性セラミック層と前記誘電体セラミック層
との接合性が良好であって、また、前記誘電体セラミッ
ク層の高い誘電率や優れた温度特性が保持され、比較的
低い温度で焼結可能であって焼結後の強度も大きく、高
周波特性や安定性に優れた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 dielectric ceramic layer is made of xBaO-yTiO 2
-ZMe (where x + y + z = 1, Me is an oxide of a lanthanoid element), and x, y, and z are ranges of a molar ratio surrounded by a, b, c, and d shown in Table 1 below. A dielectric ceramic component obtained by adding 3 to 17% by weight of bismuth oxide and 0.5 to 10% by weight of lead oxide to a main component in the above, and a glass component having substantially the same composition as the above glass component are mixed. Since it is composed of a dielectric ceramic composition, the bonding property between the insulating ceramic layer and the dielectric ceramic layer is good, and a high dielectric constant and excellent temperature characteristics of the dielectric ceramic layer are maintained. A ceramic multilayer substrate which can be sintered at a relatively low temperature, has high strength after sintering, and has excellent high frequency characteristics and stability.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態例に従
い説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【0028】第1の実施の形態 図1に示すように、本実施の形態によるセラミック多層
基板1は、一方主面に厚膜抵抗体6、半導体ICやチッ
プコンデンサ等の実装部品7を搭載してなり、本発明の
誘電体セラミック組成物を焼結してなる誘電体セラミッ
ク層2が、BaO−Al23−SiO2(BAS)材料
等からなる絶縁性セラミック層3a及び3bの間に設け
られている。
First Embodiment As shown in FIG. 1, a ceramic multilayer substrate 1 according to the present embodiment has a thick film resistor 6 and a mounting component 7 such as a semiconductor IC or a chip capacitor mounted on one main surface. Te becomes, the dielectric ceramic composition of the present invention the dielectric ceramic layers 2 formed by sintering during the BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 (BAS) made of a material such as an insulating ceramic layer 3a and 3b Is provided.

【0029】そして、誘電体セラミック層2には、電極
4a、電極4b及び電極4cからなるコンデンサが形成
されている。電極4aと電極4cとはビアホール5bを
介して接続されており、電極4aと電極4bとの間、電
極4bと電極4cとの間でそれぞれ所定の容量が形成さ
れて、これらの容量の和がコンデンサ全体の容量となっ
ている。そして、このコンデンサは、ビアホール5a及
び5cを介して厚膜抵抗体6に接続されている。
Then, on the dielectric ceramic layer 2, a capacitor composed of the electrodes 4a, 4b and 4c is formed. The electrodes 4a and 4c are connected via via holes 5b, and predetermined capacitances are formed between the electrodes 4a and 4b and between the electrodes 4b and 4c, respectively. It is the capacity of the entire capacitor. This capacitor is connected to the thick film resistor 6 via the via holes 5a and 5c.

【0030】同様に、誘電体セラミック層2には、電極
4d、電極4e及び電極4fからなるコンデンサが形成
されている。電極4dと電極4fとはビアホール5fを
介して接続されており、電極4dと電極4eとの間、電
極4eと電極4fとの間でそれぞれ所定の容量が形成さ
れ、これらの容量の和がコンデンサの全体としての容量
となっている。そして、このコンデンサは、ビアホール
5d及び5eを介して実装部品7に接続されている。
Similarly, on the dielectric ceramic layer 2, a capacitor composed of the electrodes 4d, 4e and 4f is formed. The electrode 4d and the electrode 4f are connected via a via hole 5f, and a predetermined capacitance is formed between the electrode 4d and the electrode 4e and between the electrode 4e and the electrode 4f, respectively. Is the capacity of the whole. This capacitor is connected to the mounted component 7 via the via holes 5d and 5e.

【0031】このように、セラミック多層基板1におい
ては、セラミック多層基板1内にコンデンサが形成され
ているので基板の小型化が達成されており、また、コン
デンサを形成する電極間に高誘電率の誘電体セラミック
層2が挟み込まれているので比較的小さな電極パターン
で容量の大きなコンデンサが形成できる。
As described above, in the ceramic multilayer substrate 1, since the capacitor is formed in the ceramic multilayer substrate 1, the size of the substrate is reduced, and a high dielectric constant is provided between the electrodes forming the capacitor. Since the dielectric ceramic layer 2 is interposed, a capacitor having a large capacitance can be formed with a relatively small electrode pattern.

【0032】さらに、誘電体セラミック層2の構成材料
が、絶縁性セラミック層3a及び3bにおけるガラス成
分とほぼ同組成のガラス成分を含んでいるから、絶縁性
セラミック層3a及び3bと誘電体セラミック層2との
接着強度が高く、また、構成成分の相互拡散による基板
特性の変動が抑えられる。さらに、誘電体セラミック材
料の高い誘電率や優れた温度特性が保持されて、高い基
板強度と優れた基板特性を両立したセラミック多層基板
1が形成される。
Further, since the constituent material of the dielectric ceramic layer 2 contains a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic layers 3a and 3b, the insulating ceramic layers 3a and 3b and the dielectric ceramic layer 2, and the fluctuation of the substrate characteristics due to the mutual diffusion of the components can be suppressed. Furthermore, the high dielectric constant and excellent temperature characteristics of the dielectric ceramic material are maintained, and the ceramic multilayer substrate 1 having both high substrate strength and excellent substrate characteristics is formed.

【0033】第2の実施の形態 次に、図2を参照に、本発明による第2の実施の形態を
説明する。
Second Embodiment Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0034】セラミック多層基板11は、一方主面にチ
ップ抵抗体や半導体IC等の実装部品7を搭載してな
り、本発明の誘電体セラミック組成物を焼結してなる誘
電体セラミック層12a及び12bが、例えばBAS材
料等からなる絶縁性セラミック層13内に設けられた電
極14aと電極14bとの間、及び、電極14cと電極
14dとの間に、厚膜印刷法等によってそれぞれ設けら
れている。
The ceramic multilayer substrate 11 has mounted thereon mounting components 7 such as chip resistors and semiconductor ICs on one main surface, and a dielectric ceramic layer 12a and a dielectric ceramic layer 12a formed by sintering the dielectric ceramic composition of the present invention. 12b are provided between the electrodes 14a and 14b and between the electrodes 14c and 14d provided in the insulating ceramic layer 13 made of, for example, a BAS material or the like by a thick film printing method or the like. I have.

【0035】そして、電極14a、電極14b、及び、
これらの電極間に設けられた誘電体セラミック層12a
によって所定の容量が形成されており、同様に、電極1
4c、電極14d、及び、誘電体セラミック層12bに
よって所定の容量が形成されている。そして、電極14
a及び電極14bによって形成されるコンデンサは、一
方で、ビアホール15aを介して実装部品7に接続さ
れ、他方で、ビアホール15bを介して、ストリップラ
イン18に接続されている。また、電極14c及び電極
14dによって形成されるコンデンサは、一方で、ビア
ホール15c及び線路導体16を介して実装部品7に接
続されており、他方で、ビアホール15dを介してグラ
ンド導体17に接続されている。
Then, the electrodes 14a, 14b, and
Dielectric ceramic layer 12a provided between these electrodes
A predetermined capacitance is formed by the
A predetermined capacitance is formed by 4c, the electrode 14d, and the dielectric ceramic layer 12b. And the electrode 14
The capacitor formed by a and the electrode 14b is connected to the mounting component 7 via the via hole 15a on the one hand, and is connected to the strip line 18 via the via hole 15b on the other hand. The capacitor formed by the electrode 14c and the electrode 14d is connected to the mounting component 7 via the via hole 15c and the line conductor 16 on the one hand, and is connected to the ground conductor 17 via the via hole 15d on the other hand. I have.

【0036】このように、セラミック多層基板11にお
いては、セラミック多層基板内にコンデンサが形成され
ているので基板の小型化が達成されており、また、コン
デンサを形成する電極間に高誘電率の誘電体セラミック
層12a及び12bが挟み込まれているので、比較的小
さな電極パターンで容量の大きなコンデンサが形成され
ている。
As described above, in the ceramic multilayer substrate 11, since the capacitor is formed in the ceramic multilayer substrate, the size of the substrate can be reduced, and a dielectric having a high dielectric constant can be provided between the electrodes forming the capacitor. Since the body ceramic layers 12a and 12b are sandwiched, a capacitor having a large capacitance is formed with a relatively small electrode pattern.

【0037】さらに、誘電体セラミック層12a及び1
2bの構成材料が、絶縁性セラミック層13におけるガ
ラス成分とほぼ同組成のガラス成分を含んだ本発明の誘
電体セラミック組成物であるので、絶縁性セラミック層
13と誘電体セラミック層12a及び12bとの接着強
度が高く、また、構成成分の相互拡散による基板特性の
変動が抑制される。さらに、誘電体セラミック材料の優
れた電気特性や温度係数が保持されて、高い基板強度と
優れた基板特性の両立したセラミック多層基板11が得
られる。
Further, the dielectric ceramic layers 12a and 1a
Since the constituent material 2b is the dielectric ceramic composition of the present invention containing a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic layer 13, the insulating ceramic layer 13 and the dielectric ceramic layers 12a and 12b Has a high adhesive strength, and fluctuations in substrate characteristics due to interdiffusion of constituent components are suppressed. Further, the excellent electrical characteristics and temperature coefficient of the dielectric ceramic material are maintained, and the ceramic multilayer substrate 11 having both high substrate strength and excellent substrate characteristics can be obtained.

【0038】次に、本発明の第1の実施の形態によるセ
ラミック多層基板の作製方法例を説明する。
Next, an example of a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0039】まず、絶縁性セラミック層用の材料とし
て、アルミナを主成分とするセラミック原料粉末と、B
aO、SiO2を主原料とするガラス成分とを用意した
後、アルミナ100重量部に対してガラス成分20〜3
0重量部を添加し、これを混合する。必要に応じて、混
合前の前記主原料を800〜1100℃程度で仮焼して
よい。
First, as a material for the insulating ceramic layer, a ceramic raw material powder containing alumina as a main component;
aO-, after preparing a glass component SiO 2 as a main raw material, the glass component with respect to 100 parts by weight of alumina 20-3
0 parts by weight are added and mixed. If necessary, the main raw material before mixing may be calcined at about 800 to 1100 ° C.

【0040】なお、絶縁性セラミック層用の材料は、例
えば、Mg2SiO4、CaZrO3、BaAl2Si28
などにBaOやSiO2等のガラス成分を添加したもの
や、BaO、Al23、SiO2を主成分としたものを
用いてもよい。例えば、B23−BaO−Al23−S
iO2を主成分とするセラミック原料粉末を使用する場
合は、これを混合した後、800〜1000℃で仮焼す
る。
The material for the insulating ceramic layer is, for example, Mg 2 SiO 4 , CaZrO 3 , BaAl 2 Si 2 O 8
For example, a material obtained by adding a glass component such as BaO or SiO 2 or a material containing BaO, Al 2 O 3 , or SiO 2 as a main component may be used. For example, B 2 O 3 -BaO-Al 2 O 3 -S
When using the ceramic raw material powder for the iO 2 as a main component, after mixing them, calcined at 800 to 1000 ° C..

【0041】次いで、得られたセラミック原料粉末に、
バインダー、分散剤、可塑剤、有機溶媒等を適量添加
し、これらを混合することによって、有機スラリーを調
製する。これを、ドクターブレード法等によってシート
状に成形すれば、BaO−Al23−SiO2系のガラ
ス複合材料からなる絶縁体セラミック層用グリーンシー
トが得られる。
Next, to the obtained ceramic raw material powder,
An organic slurry is prepared by adding an appropriate amount of a binder, a dispersant, a plasticizer, an organic solvent and the like and mixing them. This, if formed into a sheet by a doctor blade method or the like, a green sheet is obtained insulating ceramic layer made of BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 based glass composite material.

【0042】次いで、これとは別に、高誘電率の誘電体
セラミック層の材料として、xBaO−yTiO2−z
Me(但し、x+y+z=1、Meは、NdO3/2等の
ランタノイド系元素の酸化物である。)で表され、x、
y及びzが前記表1に示すa、b、c及びdで囲まれる
モル比の範囲にある主成分に、酸化ビスマス(Bi
23)を3〜17重量%、酸化鉛(PbO)を0.5〜
10重量%それぞれ混合してなるセラミック粉末を用意
し、還元性雰囲気中で1000℃、1時間以上仮焼す
る。
Next, separately from this, xBaO-yTiO 2 -z is used as a material for the dielectric ceramic layer having a high dielectric constant.
Me (where x + y + z = 1, Me is an oxide of a lanthanoid element such as NdO 3/2 ), and x,
The main component having y and z in the molar ratio range surrounded by a, b, c, and d shown in Table 1 is bismuth oxide (Bi).
2 O 3 ) in an amount of 3 to 17% by weight, and lead oxide (PbO) in an amount of 0.5 to
A ceramic powder mixed with 10% by weight is prepared and calcined at 1000 ° C. for 1 hour or more in a reducing atmosphere.

【0043】引き続いて、得られた仮焼原料を粉砕した
後、酸化バリウムを15.0〜65.0モル%、酸化ケ
イ素を5.0〜55.0モル%、酸化ホウ素を10.0
〜75.0モル%、それぞれ混合してなるガラス成分
5.0〜35.0重量%と共に混合した後、有機ビヒク
ル、分散剤、可塑剤、有機溶媒等を適量添加し、これら
を混合することにより、有機スラリーを調製する。これ
をドクターブレード法等によってシート状に成形すれ
ば、誘電体セラミック層用グリーンシートが得られる。
Subsequently, after the obtained calcined raw material was pulverized, 15.0 to 65.0 mol% of barium oxide, 5.0 to 55.0 mol% of silicon oxide, and 10.0 mol% of boron oxide were used.
After mixing with 5.0 to 35.0% by weight of each of the glass components to be mixed, an appropriate amount of an organic vehicle, a dispersant, a plasticizer, an organic solvent, and the like are added, and these are mixed. To prepare an organic slurry. If this is formed into a sheet by a doctor blade method or the like, a green sheet for a dielectric ceramic layer can be obtained.

【0044】このようにして得られた絶縁体セラミック
層用グリーンシートと誘電体セラミック層用グリーンシ
ートとに必要に応じてビアホール用孔を開け、電極ペー
ストや電極粉を充填してビアホールを形成した後、各グ
リーンシートに所定パターンのコンデンサが形成される
ように電極ペーストを印刷して、誘電体セラミック層用
グリーンシートと絶縁体セラミック層用グリーンシート
とを積み重ねる。
The thus obtained green sheets for the insulating ceramic layer and the green sheets for the dielectric ceramic layer were formed with holes for via holes as necessary, and filled with electrode paste or electrode powder to form via holes. Thereafter, an electrode paste is printed so that a capacitor having a predetermined pattern is formed on each green sheet, and the green sheet for the dielectric ceramic layer and the green sheet for the insulating ceramic layer are stacked.

【0045】この後、積み重ねたグリーンシートをプレ
スし、ブロックを形成する。必要に応じて、作製したブ
ロックを適当な大きさに切断したり、溝を形成したりし
てもよい。そして、得られたブロックを1000℃以下
で焼結することにより、図1に示したようなコンデンサ
を内蔵したセラミック多層基板を得る。
Thereafter, the stacked green sheets are pressed to form blocks. If necessary, the produced block may be cut into an appropriate size or a groove may be formed. Then, the obtained block is sintered at 1000 ° C. or lower to obtain a ceramic multilayer substrate having a built-in capacitor as shown in FIG.

【0046】なお、誘電体セラミック層用の材料は、上
述したように、グリーンシートに成形し、これをセラミ
ック多層基板に内蔵してもよいが、誘電体セラミック層
用の原料粉体を有機ビヒクル、有機溶媒、可塑剤等に混
合することによってペースト化し、得られた誘電体ペー
ストを必要な部分に厚膜印刷することにより、誘電体セ
ラミック層を形成してもよい(図2参照)。この場合
も、誘電体セラミック層の形成後に、グリーンシートを
積み重ね、プレス、カット、焼結等の工程を経てセラミ
ック多層基板を作製できる。
As described above, the material for the dielectric ceramic layer may be formed into a green sheet and embedded in a ceramic multilayer substrate, but the raw material powder for the dielectric ceramic layer may be formed in an organic vehicle. The mixture may be mixed with an organic solvent, a plasticizer, or the like to form a paste, and a dielectric ceramic layer may be formed by printing the obtained dielectric paste on a necessary portion in a thick film (see FIG. 2). Also in this case, after the formation of the dielectric ceramic layers, the green sheets are stacked, and a ceramic multilayer substrate can be manufactured through processes such as pressing, cutting, and sintering.

【0047】次に、本発明のセラミック多層基板をさら
に詳細に説明する本発明のセラミック多層基板において
は、前記ガラス成分として、酸化バリウム、酸化ケイ素
及び酸化ホウ素を混合してなるガラス成分を用いること
により、前記誘電体セラミック成分の特性を良好に維持
したまま、低温焼結可能で、基板特性が高く、電気特性
や温度特性等の基板特性にも優れたセラミック多層基板
が得られる。
Next, the ceramic multilayer substrate of the present invention will be described in more detail. In the ceramic multilayer substrate of the present invention, a glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide is used as the glass component. Accordingly, a ceramic multilayer substrate which can be sintered at a low temperature while maintaining the characteristics of the dielectric ceramic component well, has high substrate characteristics, and is excellent in substrate characteristics such as electric characteristics and temperature characteristics can be obtained.

【0048】また、酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化
ホウ素を混合してなる前記ガラス成分は、例えばBaO
−Al23−SiO2等の低温焼結セラミック材料を構
成するガラス成分とほぼ同組成であるので、絶縁性セラ
ミック材料からなる絶縁性セラミック基板と誘電体セラ
ミック材料からなる誘電体セラミック層とが良好に接合
し、高い基板強度を有するセラミック多層基板が得られ
る。
The glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide is, for example, BaO
-Al 2 O 3- SiO 2 and other low-temperature sintered ceramic materials have almost the same composition as glass components, so that an insulating ceramic substrate made of an insulating ceramic material and a dielectric ceramic layer made of a dielectric ceramic material And a ceramic multilayer substrate having high substrate strength can be obtained.

【0049】特に、本発明のセラミック多層基板及び本
発明の誘電体セラミック組成物において、酸化バリウム
(BaO)を15.0〜65.0モル%、酸化ケイ素
(SiO2)を5.0〜55.0モル%、酸化ホウ素
(B23)を10.0〜75.0モル%混合してなるガ
ラス成分を前記誘電体セラミック組成物に用いれば、例
えば、比誘電率εrが40以上、Q値が1500以上の
優れた電気特性が達成されると共に、安定した共振周波
数の温度係数τfを有するというように優れた温度特性
も達成できる。
Particularly, in the ceramic multilayer substrate of the present invention and the dielectric ceramic composition of the present invention, 15.0 to 65.0 mol% of barium oxide (BaO) and 5.0 to 55% of silicon oxide (SiO 2 ) are used. If a glass component obtained by mixing 10.0 to 75.0 mol% of boron oxide (B 2 O 3 ) with the dielectric ceramic composition is used in the dielectric ceramic composition, for example, the relative dielectric constant εr is 40 or more, Excellent electric characteristics with a Q value of 1500 or more can be achieved, and also excellent temperature characteristics such as having a stable resonance frequency temperature coefficient τf can be achieved.

【0050】また、前記ガラス成分の含有量が誘電体セ
ラミック材料に対して5.0〜35.0重量%の範囲内
であれば、比誘電率εrやQ値等の電気特性と、共振周
波数の温度係数τf等の温度特性とのバランスが優れた
ものとなる。なお、ガラス成分の含有量が5.0重量%
未満であると、焼結温度が高くなる傾向にあり、他方、
ガラス成分の含有量が35.0重量%を超えると、基板
強度(抗折強度)が小さくなる傾向にある。
When the content of the glass component is within the range of 5.0 to 35.0% by weight with respect to the dielectric ceramic material, the electrical characteristics such as the relative dielectric constant εr and the Q value and the resonance frequency The balance with temperature characteristics such as the temperature coefficient τf is excellent. The content of the glass component was 5.0% by weight.
If it is less than 3, the sintering temperature tends to be high,
When the content of the glass component exceeds 35.0% by weight, the substrate strength (flexural strength) tends to decrease.

【0051】また、絶縁体セラミック層に、BaO−A
23−SiO2系のガラス複合材料からなる低温焼結
セラミック材料を用いれば、セラミック多層基板内に比
抵抗の小さな銀、銀−パラジウム、銅、金等の低融点金
属(又は合金)を電極材料として配し、同時焼結するこ
とが可能なことから、高周波特性に優れたセラミック多
層基板を形成できる。特に、この低温焼結セラミック材
料は、前述した酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化ホウ
素を混合してなるガラス成分とほぼ同組成であるので相
性がよく、従って、前述の誘電体セラミック層との接着
強度が高く、また、基板特性の変動が少ない。
Further, BaO-A is formed on the insulating ceramic layer.
Using the l 2 O 3 -SiO 2 based low-temperature co-fired ceramic material made of a glass composite material, small silver resistivity in the ceramic multilayer substrate, a silver - palladium, copper, low-melting-point metal such as gold (or alloy) Can be disposed as an electrode material and can be simultaneously sintered, so that a ceramic multilayer substrate excellent in high-frequency characteristics can be formed. In particular, since the low-temperature sintered ceramic material has substantially the same composition as the glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide, the compatibility is good, and therefore, the adhesive strength with the dielectric ceramic layer described above. And variations in substrate characteristics are small.

【0052】以上、本発明を実施の形態に従い説明した
が、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものでは
ない。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments.

【0053】例えば、低温焼結セラミック基板の材料は
BAS材料に限定されるものではなく、例えば、BaO
−SrO−SiO2、BaO−SiO2−Li2O等の低
温焼結セラミック材料を用いることも可能である。これ
らの低温焼結セラミック材料は、前述したBaO、Si
2及びB23からなるガラス成分とほぼ同組成のガラ
ス成分を含む材料である。
For example, the material of the low-temperature sintered ceramic substrate is not limited to the BAS material.
It is also possible to use -SrO-SiO 2, BaO-SiO 2 -Li 2 O low-temperature co-fired ceramic material, such as. These low-temperature sintering ceramic materials are made of BaO, Si
It is a material containing a glass component having substantially the same composition as the glass component composed of O 2 and B 2 O 3 .

【0054】また、本発明のセラミック多層基板は、半
導体IC等の電子部品を搭載するセラミック基板として
利用するのみではなく、マイクロ波用の誘電体共振器や
LCフィルタ等の電子部品用材料、さらにはセラミック
パッケージ等として用いることも可能である。また、セ
ラミック多層基板上、或いはその裏面に抵抗を形成する
ことで、若しくは、絶縁性セラミック基板内又は誘電体
セラミック層内にチョークコイルやストリップラインを
形成することで、さらに基板形状の小型化が達成でき
る。
The ceramic multilayer substrate of the present invention is used not only as a ceramic substrate on which electronic components such as semiconductor ICs are mounted, but also as a material for electronic components such as a dielectric resonator for microwaves and an LC filter. Can be used as a ceramic package or the like. Further, by forming a resistor on or on the back surface of the ceramic multilayer substrate, or by forming a choke coil or a strip line in the insulating ceramic substrate or the dielectric ceramic layer, the size of the substrate can be further reduced. Can be achieved.

【0055】[0055]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
する。
The present invention will be described below with reference to specific examples.

【0056】まず、BaO、TiO2、NdO3/2、Bi
23、PbOを下記表2に示した所定量混合し、空気
中、1000℃以上、1時間以上で仮焼した。引き続い
て、仮焼後のセラミック原料粉末を粉砕した後、下記表
2に示す比率で混合したBaO、SiO2及びB23
らなるガラス成分を所定量加え、さらにバインダー、分
散材、可塑剤、有機溶媒を適量添加、混合して、誘電体
セラミック層用の有機スラリーを作製した。
First, BaO, TiO 2 , NdO 3/2 , Bi
2 O 3 and PbO were mixed in predetermined amounts shown in Table 2 and calcined in air at 1000 ° C. or higher for 1 hour or longer. Subsequently, after the calcined ceramic raw material powder was pulverized, a predetermined amount of a glass component composed of BaO, SiO 2 and B 2 O 3 mixed at a ratio shown in Table 2 below was added, and a binder, a dispersant, and a plasticizer were further added. Then, an appropriate amount of an organic solvent was added and mixed to prepare an organic slurry for a dielectric ceramic layer.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】次いで、これをドクターブレード法に基づ
いてシート状に成形して誘電体セラミック層用グリーン
シートを作製した後、このグリーンシートを必要な厚さ
になる分だけ積み重ね、これをプレスし、適当な形状に
カットした。そして、これを還元性雰囲気中、1000
℃以下で焼結した。そして、得られたシート状の誘電体
セラミックの両面に電極を付与し、比誘電率εr、Q
値、及び、−25℃〜+85℃のときの共振周波数の温
度係数τfをそれぞれ測定した。測定結果を下記表3に
示す。
Next, this was formed into a sheet shape based on the doctor blade method to produce a green sheet for a dielectric ceramic layer, and then the green sheets were stacked by a required thickness and pressed. It was cut into an appropriate shape. Then, this is placed in a reducing atmosphere at 1000
Sintered below ℃. Then, electrodes are provided on both sides of the obtained sheet-shaped dielectric ceramic, and the relative permittivity εr, Q
And the temperature coefficient τf of the resonance frequency at −25 ° C. to + 85 ° C. were measured. The measurement results are shown in Table 3 below.

【0059】また、BAS材料からなる低温焼結セラミ
ック材料をシート状に成形して作製したグリーンシート
と、前述した誘電体セラミック用グリーンシートとを積
み重ね、図1に示したようなセラミック多層基板を作製
し、その基板強度及び焼結温度を測定した。基板強度及
び焼結温度の測定結果を下記表3に併せて示す。なお、
表3における焼結温度は、最も密度の高くなる温度を示
した。
A green sheet prepared by molding a low-temperature sintered ceramic material made of a BAS material into a sheet and the above-described green sheet for a dielectric ceramic are stacked to form a ceramic multilayer substrate as shown in FIG. It was fabricated and its substrate strength and sintering temperature were measured. The measurement results of the substrate strength and the sintering temperature are also shown in Table 3 below. In addition,
The sintering temperature in Table 3 indicates the temperature at which the density becomes highest.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】表2及び表3に示したように、例1〜例7
から、BaO、SiO2及びB23からなるガラス成分
の組成比に関して、図3の三成分図に示すように、Ba
Oが15.0〜65.0モル%、SiO2が5.0〜5
5.0モル%、B23が10.0〜75.0モル%のと
きは、高い比誘電率εrを有し、かつ、Q値及びτfに
優れた値を示していると共に、基板強度(抗折強度)が
高く、焼結温度が低いといった利点を有していることが
分かる。
As shown in Tables 2 and 3, Examples 1 to 7
As shown in the three-component diagram of FIG. 3, the composition ratio of the glass component consisting of BaO, SiO 2 and B 2 O 3
O is 15.0 to 65.0 mol%, SiO 2 is 5.0 to 5
When 5.0 mol% and B 2 O 3 are 10.0 to 75.0 mol%, the substrate has a high relative dielectric constant εr, and shows excellent values of Q value and τf. It can be seen that there are advantages such as high strength (flexural strength) and low sintering temperature.

【0062】また、例1、例14〜例16に関し、基板
強度と焼結温度とのバランスを考慮すると、誘電体セラ
ミック成分に対するガラス成分の含有量は5.0〜3
5.0重量%が望ましいことが分かる。
Further, regarding Examples 1, 14 to 16, when the balance between substrate strength and sintering temperature is considered, the content of the glass component with respect to the dielectric ceramic component is 5.0 to 3
It turns out that 5.0 weight% is desirable.

【0063】特に、例1〜例7及び例15から、Ba
O、SiO2及びB23からなるガラス成分の組成比
が、BaOが15.0〜65.0モル%、SiO2
5.0〜55.0モル%、B23が10.0〜75.0
モル%であって、かつ、誘電体セラミック成分に対する
ガラス成分の含有量が5.0〜35.0重量%のとき、
比誘電率εrが40以上、Q値が1700以上の優れた
電気特性、並びに、共振周波数の温度係数τfが±60
ppm/℃以内の優れた温度特性を示していることが分
かる。また、これらは、焼結温度が1000℃以下と低
いので、BASからなる絶縁性セラミック基板及び低融
点金属と同時焼結でき、かつ、基板強度にも優れている
ことが分かる。
In particular, from Examples 1 to 7 and Example 15, Ba
The composition ratio of the glass component consisting of O, SiO 2 and B 2 O 3 is 15.0 to 65.0 mol% for BaO, 5.0 to 55.0 mol% for SiO 2 , and 10 for B 2 O 3 . 0-75.0
Mol%, and when the content of the glass component with respect to the dielectric ceramic component is 5.0 to 35.0% by weight,
Excellent electrical characteristics with relative permittivity εr of 40 or more and Q value of 1700 or more, and temperature coefficient τf of resonance frequency of ± 60
It can be seen that excellent temperature characteristics within ppm / ° C. are shown. Further, since the sintering temperature is as low as 1000 ° C. or less, it can be seen that they can be sintered simultaneously with the insulating ceramic substrate made of BAS and the low melting point metal, and have excellent substrate strength.

【0064】これに対して、例8から分かるように、ガ
ラス成分におけるBaOの組成比が15.0モル%以下
であると、焼結温度が高くなりすぎ、また、Q値が低下
する傾向にある。また、例9から分かるように、ガラス
成分におけるBaOの組成比が65.0モル%を超える
と、温度特性が劣化する傾向にある。
On the other hand, as can be seen from Example 8, when the composition ratio of BaO in the glass component is 15.0 mol% or less, the sintering temperature becomes too high and the Q value tends to decrease. is there. Further, as can be seen from Example 9, when the composition ratio of BaO in the glass component exceeds 65.0 mol%, the temperature characteristics tend to deteriorate.

【0065】また、例10から分かるように、ガラス成
分におけるSiO2の組成比が5.0モル%を下回る
と、抗折強度が低下して、基板としての使用が困難にな
る。他方、例11から分かるように、SiO2の組成比
が55.0モル%を上回ると、焼結温度が高くなりす
ぎ、Cuの焼結温度になるため、Cuからなる電極がダ
メージを受けることがある。
Further, as can be seen from Example 10, when the composition ratio of SiO 2 in the glass component is less than 5.0 mol%, the flexural strength is reduced, and it becomes difficult to use it as a substrate. On the other hand, as can be seen from Example 11, when the composition ratio of SiO 2 exceeds 55.0 mol%, the sintering temperature becomes too high, and the sintering temperature of Cu is reached, so that the electrode made of Cu may be damaged. There is.

【0066】また、例12から分かるように、ガラス成
分におけるB23の組成比が10.0モル%を下回る
と、焼結温度が高くなりすぎ、Cuの焼結温度以上でセ
ラミックを焼結する必要があるため、Cu電極がダメー
ジを受けてしまう。他方、例13から分かるように、B
23の組成比が75.0モル%を上回ると、焼結温度が
低くなりすぎ、同時焼結(co-fire)するCuが焼結し
ないことがある。
As can be seen from Example 12, when the composition ratio of B 2 O 3 in the glass component is less than 10.0 mol%, the sintering temperature becomes too high, and the ceramic is sintered at a temperature higher than the sintering temperature of Cu. Because of the necessity of connection, the Cu electrode is damaged. On the other hand, as can be seen from Example 13, B
When the composition ratio of 2 O 3 exceeds 75.0 mol%, the sintering temperature becomes too low, and co-fired Cu may not be sintered.

【0067】さらに、誘電体セラミック成分に対するガ
ラス成分の添加量に関し、例14から、5.0重量%未
満であると焼結温度が上昇してしまい、例16から、3
5.0重量%を超えると基板強度が低下してしまう傾向
にあることが分かった。
Further, with respect to the addition amount of the glass component to the dielectric ceramic component, as shown in Example 14, if the amount is less than 5.0% by weight, the sintering temperature rises.
It has been found that when the content exceeds 5.0% by weight, the substrate strength tends to decrease.

【0068】以上、本実施例によれば、浮遊容量が発生
すると特性上不利になると思われる部分に誘電率の低い
セラミック組成物を用い、大きな容量を必要とする部分
に誘電率の高い誘電体セラミック組成物を用いること
で、大容量のコンデンサを内蔵することができ、セラミ
ック多層基板の大幅な小型化、低背化が達成される。
As described above, according to the present embodiment, a ceramic composition having a low dielectric constant is used for a portion which is considered to be disadvantageous in terms of characteristics when stray capacitance is generated, and a dielectric material having a high dielectric constant is used for a portion requiring a large capacitance. By using the ceramic composition, a large-capacity capacitor can be built in, and the ceramic multilayer substrate is significantly reduced in size and height.

【0069】同時に、必要な部分にのみ誘電率の高いセ
ラミック組成物を内蔵しているので、電極間や配線間の
浮遊容量を最小限に抑えることができる。また、高誘電
率の誘電体セラミック層部分をグリーンシート等にして
内蔵する場合、例えば、コンデンサ間の誘電体膜厚を一
定にすることができるため、非常に精度の高い大容量の
コンデンサを、必ずしもトリミングを行う必要なく、形
成できる。
At the same time, since a ceramic composition having a high dielectric constant is incorporated only in necessary portions, stray capacitance between electrodes and wirings can be minimized. When the dielectric ceramic layer portion having a high dielectric constant is incorporated as a green sheet or the like, for example, since the dielectric film thickness between the capacitors can be made constant, a very high-precision large-capacity capacitor can be used. It can be formed without necessarily performing trimming.

【0070】さらに、低誘電率の絶縁性セラミック層と
高誘電率の誘電体セラミック層とがほぼ同組成のガラス
成分を含んでいるため、これらの接合が適切に働き、絶
縁性セラミック層と誘電体セラミック層との接着強度が
非常に大きくなり、基板強度が大幅に向上する。
Furthermore, since the low dielectric constant insulating ceramic layer and the high dielectric constant dielectric ceramic layer contain glass components having substantially the same composition, their joining works properly, and the insulating ceramic layer and the dielectric ceramic layer have a high dielectric constant. The bonding strength with the body ceramic layer is very large, and the strength of the substrate is greatly improved.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明の誘電体セラミック組成物は、x
BaO−yTiO2−zMe(但し、x+y+z=1、
Meはランタノイド系元素の酸化物である。)で表さ
れ、x、y及びzが下記表1に示すa、b、c及びdで
囲まれるモル比の範囲にある主成分に酸化ビスマスを3
〜17重量%、酸化鉛を0.5〜10重量%それぞれ添
加してなる誘電体セラミック成分の比誘電率ε、Q値な
どの電気特性と、共振周波数の温度係数τfなどの温度
特性とのバランスに優れ、また、比較的低温で焼結可能
であって、焼結後の強度が高い誘電体セラミック組成物
である。
The dielectric ceramic composition according to the present invention has x
BaO-yTiO 2 -zMe (where x + y + z = 1,
Me is an oxide of a lanthanoid element. ), And x, y and z are bismuth oxide as a main component having a molar ratio in a range of a, b, c and d shown in Table 1 below.
The electrical characteristics such as the relative dielectric constant ε and the Q value of the dielectric ceramic component obtained by adding 0.5 to 10% by weight of lead oxide and the temperature characteristics such as the temperature coefficient τf of the resonance frequency. The dielectric ceramic composition has excellent balance, can be sintered at a relatively low temperature, and has high strength after sintering.

【0072】本発明のセラミック多層基板は、絶縁性セ
ラミック層と誘電体セラミック層とが良好に接合すると
共に、誘電体セラミック層の比誘電率ε、Q値などの電
気特性と、共振周波数の温度係数τfなどの温度特性と
のバランスに優れ、焼結後の強度が高く低温焼結可能で
あるので、安定性に優れ、高周波特性に優れたセラミッ
ク多層基板が得られる。
In the ceramic multilayer substrate of the present invention, the insulating ceramic layer and the dielectric ceramic layer are satisfactorily joined together, the electrical characteristics of the dielectric ceramic layer, such as the relative permittivity ε and the Q value, and the temperature of the resonance frequency. It is excellent in balance with temperature characteristics such as coefficient τf, and has high strength after sintering and can be sintered at low temperature, so that a ceramic multilayer substrate excellent in stability and high frequency characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態によるセラミック多
層基板の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a ceramic multilayer substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態によるセラミック多
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 a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の誘電体セラミック組成物におけるガラ
ス成分の組成範囲を示す三成分図である。
FIG. 3 is a three-component diagram showing a composition range of a glass component in the dielectric ceramic composition of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…セラミック多層基板、 2…誘電体セラミック層、 3a、3b…絶縁性セラミック層、 4a、4b、4c、4d、4e、4f…電極、 5a、5b、5c、5d、5e、5f…ビアホール、 6、7…表面実装部品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic multilayer substrate, 2 ... Dielectric ceramic layer, 3a, 3b ... Insulating ceramic layer, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f ... Electrode, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ... Via hole, 6,7 ... Surface mount components

フロントページの続き Fターム(参考) 4G031 AA06 AA07 AA11 AA28 AA30 AA32 AA35 BA09 5G303 AA05 AB06 AB08 AB11 AB12 AB15 BA06 BA12 CA03 CB02 CB03 CB05 CB22 CB25 CB30 CB35 Continued on the front page F-term (reference) 4G031 AA06 AA07 AA11 AA28 AA30 AA32 AA35 BA09 5G303 AA05 AB06 AB08 AB11 AB12 AB15 BA06 BA12 CA03 CB02 CB03 CB05 CB22 CB25 CB30 CB35

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 xBaO−yTiO2−zMe(但し、
x+y+z=1、Meはランタノイド系元素の酸化物で
ある。)で表され、x、y及びzが下記表1に示すa、
b、c及びdで囲まれるモル比の範囲にある主成分に酸
化ビスマスを3〜17重量%、酸化鉛を0.5〜10重
量%それぞれ添加してなる誘電体セラミック成分に、 酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化ホウ素からなるガラ
ス成分を混合してなることを特徴とする、誘電体セラミ
ック組成物。 【表1】
(1) xBaO-yTiO 2 -zMe (provided that
x + y + z = 1, Me is an oxide of a lanthanoid element. ), Where x, y and z are a,
Barium oxide is added to a dielectric ceramic component obtained by adding bismuth oxide at 3 to 17% by weight and lead oxide at 0.5 to 10% by weight to a main component in a molar ratio range surrounded by b, c and d, respectively. A dielectric ceramic composition comprising a mixture of glass components consisting of silicon oxide and boron oxide. [Table 1]
【請求項2】 前記ガラス成分は、酸化バリウムを1
5.0〜65.0モル%、酸化ケイ素を5.0〜55.
0モル%、酸化ホウ素を10.0〜75.0モル%、そ
れぞれ混合してなることを特徴とする、請求項1に記載
の誘電体セラミック組成物。
2. The glass component according to claim 1, wherein the glass component is barium oxide.
5.0-65.0 mol%, silicon oxide is 5.0-55.
The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein 0 mol% and boron oxide are mixed at 10.0 to 75.0 mol%, respectively.
【請求項3】 前記ガラス成分の含有量を、前記誘電体
セラミック成分に対して5.0〜35.0重量%とする
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の誘電体セラ
ミック組成物。
3. The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein the content of the glass component is 5.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component. object.
【請求項4】 前記ランタノイド系元素の酸化物をNd
3/2とすることを特徴とする、請求項1に記載の誘電
体セラミック組成物。
4. The method according to claim 1, wherein the oxide of the lanthanoid element is Nd.
The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein the composition is O3 / 2 .
【請求項5】 低誘電率の絶縁性セラミック層と高誘電
率の誘電体セラミック層とを積層、焼結してなるセラミ
ック多層基板において、 前記絶縁性セラミック層は、ガラス成分を含む低温焼結
セラミック組成物からなり、 前記誘電体セラミック層は、xBaO−yTiO2−z
Me(但し、x+y+z=1、Meはランタノイド系元
素の酸化物である。)で表され、x、y及びzが下記表
1に示すa、b、c及びdで囲まれるモル比の範囲にあ
る主成分に酸化ビスマスを3〜17重量%、酸化鉛を
0.5〜10重量%それぞれ添加してなる誘電体セラミ
ック成分に、前記ガラス成分とほぼ同組成のガラス成分
を混合してなる誘電体セラミック組成物からなることを
特徴とする、セラミック多層基板。 【表1】
5. A ceramic multilayer substrate obtained by laminating and sintering an insulating ceramic layer having a low dielectric constant and a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant, wherein the insulating ceramic layer is sintered at a low temperature containing a glass component. a ceramic composition, said dielectric ceramic layer, xBaO-yTiO 2 -z
Me (where x + y + z = 1, Me is an oxide of a lanthanoid element), and x, y and z are as shown in the following table.
A dielectric ceramic component obtained by adding bismuth oxide in an amount of 3 to 17% by weight and lead oxide in an amount of 0.5 to 10% by weight to a main component in a molar ratio range surrounded by a, b, c and d shown in FIG. And a dielectric ceramic composition obtained by mixing a glass component having substantially the same composition as the glass component. [Table 1]
【請求項6】 前記誘電体セラミック組成物における前
記ガラス成分は、酸化バリウムを15.0〜65.0モ
ル%、酸化ケイ素を5.0〜55.0モル%、酸化ホウ
素を10.0〜75.0モル%、それぞれ混合してなる
ことを特徴とする、請求項5に記載のセラミック多層基
板。
6. The glass component in the dielectric ceramic composition comprises 15.0 to 65.0 mol% of barium oxide, 5.0 to 55.0 mol% of silicon oxide, and 10.0 to 5 mol% of boron oxide. The ceramic multilayer substrate according to claim 5, wherein 75.0 mol% of each is mixed.
【請求項7】 前記誘電体セラミック組成物における前
記ガラス成分の含有量を、前記誘電体セラミック成分に
対して5.0〜35.0重量%とすることを特徴とす
る、請求項5又は6に記載のセラミック多層基板。
7. The dielectric ceramic composition according to claim 5, wherein the content of the glass component is 5.0 to 35.0% by weight with respect to the dielectric ceramic component. 4. The ceramic multilayer substrate according to claim 1.
【請求項8】 前記ランタノイド系元素の酸化物を、N
dO3/2とすることを特徴とする、請求項5に記載のセ
ラミック多層基板。
8. The method according to claim 1, wherein the oxide of the lanthanoid element is
The ceramic multilayer substrate according to claim 5, wherein the substrate is dO3 / 2 .
【請求項9】 前記低温焼結セラミック組成物をBaO
−Al2O3−SiO2系のガラス複合材料とすること
を特徴とする、請求項5に記載のセラミック多層基板。
9. The method according to claim 1, wherein the low-temperature sintered ceramic composition is BaO.
The ceramic multilayer substrate according to claim 5, wherein the ceramic multilayer substrate is an Al2O3-SiO2-based glass composite material.
JP11073960A 1999-03-18 1999-03-18 Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate Pending JP2000264722A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11073960A JP2000264722A (en) 1999-03-18 1999-03-18 Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11073960A JP2000264722A (en) 1999-03-18 1999-03-18 Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000264722A true JP2000264722A (en) 2000-09-26

Family

ID=13533166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11073960A Pending JP2000264722A (en) 1999-03-18 1999-03-18 Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000264722A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005022958A (en) * 2003-06-11 2005-01-27 Ngk Spark Plug Co Ltd Dielectric ceramic composition fired at low temperature and its producing method
WO2006109465A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric porcelain composition and high frequency device using the same
WO2009041166A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Soshin Electric Co., Ltd. Ceramic multilayer substrate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005022958A (en) * 2003-06-11 2005-01-27 Ngk Spark Plug Co Ltd Dielectric ceramic composition fired at low temperature and its producing method
WO2006109465A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric porcelain composition and high frequency device using the same
US7592886B2 (en) 2005-03-31 2009-09-22 Panasonic Corporation Dielectric porcelain composition and high frequency device using the same
WO2009041166A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Soshin Electric Co., Ltd. Ceramic multilayer substrate
US8040657B2 (en) 2007-09-28 2011-10-18 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic multilayer substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3407716B2 (en) Composite laminated electronic components
JP5056528B2 (en) Insulator ceramic composition and insulator ceramic using the same
JP3680765B2 (en) Dielectric porcelain composition
JP3680713B2 (en) Insulator porcelain, ceramic multilayer substrate, ceramic electronic component and multilayer ceramic electronic component
JP3709752B2 (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer substrate
JP3680683B2 (en) Insulator porcelain composition
JPH10338545A (en) Nonmagnetic ceramic and ceramic laminated parts
WO2007086184A1 (en) Method for regulating capacitance value of built-in capacitor in multilayered ceramic substrate, and multilayered ceramic substrate and process for producing the same
JP3601679B2 (en) Method for producing composite laminate
JP2002520878A (en) Method for producing a ceramic body with integrated passive electronic components, a body of this kind and the use of the body
JP2001114554A (en) Low-temperature burnable ceramic composition and ceramic multilayer substrate
JP2000264724A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate
US6503645B1 (en) Dielectric ceramic composition and ceramic electronic component
JP2000264722A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate
JP2000226255A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multi-layered substrate
US6642167B1 (en) Dielectric ceramic composition, monolithic ceramic substrate, ceramic electronic component, and monolithic ceramic electronic component
JP4077625B2 (en) Low temperature fired porcelain composition and method for producing low temperature fired porcelain
JP2000264723A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multilayered substrate
JP2001106570A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic electronic parts
JP2000211967A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer base plate
JP2000226256A (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multi-layered substrate
JP2000058381A (en) Multilayer substrate having built-in capacitor
JP4792720B2 (en) Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer substrate
JP2001143527A (en) Conductive paste and ceramic wiring substrate using the same
JP2002368421A (en) Multilayer ceramic board and method for manufacturing the same