JP2002076638A - 低温焼成セラミック回路基板 - Google Patents

低温焼成セラミック回路基板

Info

Publication number
JP2002076638A
JP2002076638A JP2000264460A JP2000264460A JP2002076638A JP 2002076638 A JP2002076638 A JP 2002076638A JP 2000264460 A JP2000264460 A JP 2000264460A JP 2000264460 A JP2000264460 A JP 2000264460A JP 2002076638 A JP2002076638 A JP 2002076638A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
glass
low
ceramic
circuit board
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
JP2000264460A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Sakanoue
聡浩 坂ノ上
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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 Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2000264460A priority Critical patent/JP2002076638A/ja
Publication of JP2002076638A publication Critical patent/JP2002076638A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波領域における内部配線の導電率が高い低
温焼成多層基板を提供する。 【解決手段】Agを主成分とする金属成分とガラスフリ
ットとからなる導電性ペーストでビアホール及び内部配
線を形成したセラミックグリーンシートを複数積層し、
850〜1050℃で焼成する低温焼成セラミック回路
基板10において、非晶質ガラスフリットの作業点温度
が、セラミックグリーンシートの焼成温度より低く、且
つ前記非晶質ガラスフリットは、前記導電性ペースト中
に5〜35vol%(対固形分比)含有されていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス−セラミッ
ク材料から成る単層または内部配線となる導体膜を挟持
・積層した多層の基体上に、表面配線となる導体を一体
的に焼結した低温焼成セラミック回路基板に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】例えば、低温焼成セラミック多層回路基
板は、基板材料をガラスとアルミナなどの無機物フィラ
ーから成り、これにより、焼成温度を800〜1000
℃で可能とすることで、低抵抗導体材料であるAu、A
gなどを内部配線として用いることができるようになっ
た。
【0003】基板材料と内部配線となる導体膜の関係に
おいては、デラミネーションなどが発生せず強固に接着
すること、焼結挙動が近似し基板の反りが発生しないよ
うに、特に基板材料のガラス成分を調整し、また内部配
線となる導体膜の導電性ペースト材料を調整していた。
【0004】しかし、このようにAgを含む導電性ペー
ストにより形成された導体膜の収縮開始温度は約600
℃以下で始まり、収縮終了温度が750〜800℃程度
となり、一般のガラス−セラミック材料からなる基体側
の収縮挙動に合わないため、例えば、導体膜の収縮終了
温度前後でガラス−セラミック材料のガラスの軟化や結
晶化反応が行われるため、基体側に反りが発生してしま
う。
【0005】そこで、セラミック基板の焼結開始温度よ
りも低い軟化点をもったガラスフリットを含む導電性ペ
ーストで用いた内部配線を形成した低温焼成セラミック
配線基板が特開平10−215046公報に開示されて
いる。
【0006】かかる発明の構成によれば、Ag系導体材
料の焼結反応を、ガラス−セラミック材料の焼結反応と
同時程度に遅らせることができ、その結果、基板の反り
を防止することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年無線通
信関係の飛躍的な進歩に伴い数百MHz乃至は数GHz
もしくはそれ以上の周波数帯での動作が必要とされるよ
うになってきている。このような高周波領域で使用され
る電子部品にも小型化、低価格化等が要求されるため、
様々な集積技術を応用した高周波積層セラミック部品が
製造されるようになった。
【0008】しかし、上記構成の低温焼成セラミック配
線基板によれば、焼成時に、基板との界面や導体中に多
くのガラスが存在し、導体の導電率が低くなり、またガ
ラスが界面に存在する場合、ガラスと内部配線の界面の
表面粗さが増し、高周波特性で高周波電流が導体中の表
面側に集中してくるようになるため、導体の高周波にお
ける導電率が低くなる。これにより高周波電流に対する
抵抗が増加するため、小型かつ低価格といった積層セラ
ミック部品の長所を高周波帯領域で享受することは困難
であった。
【0009】本発明は、上述の課題に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、基体の反り変形を抑制し、表
面配線と内部配線及び誘電体層が一体的に焼成可能であ
り、かつ高周波領域における内部配線の導電率が高い低
温焼成セラミック多層基板を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の低温焼成セラミ
ック回路基板は、Agを主成分とする金属成分と非晶質
ガラスフリットとからなる導電性ペーストでビアホール
及び内部配線を形成したセラミックグリーンシートを複
数積層し、850〜1050℃で焼成する低温焼成セラ
ミック回路基板において、前記非晶質ガラスフリットの
作業点温度が、前記セラミックグリーンシートの焼成温
度より低く、且つ前記非晶質ガラスフリットは、前記導
電性ペースト中に、5〜35vol%(対固形分比)含
有されていることを特徴とする。
【0011】なお、作業点温度とは、加熱、昇温した場
合にガラスフリットが軟化して所定の粘度(約104
イズ)になる温度を意味する。
【0012】好ましくは、前記金属成分はAgを主成分
とし、かつ前記非晶質ガラスフリットの作業点温度が8
00〜900℃の範囲にあることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の図面に基づいて説
明する。図1は本発明の低温焼成セラミック回路基板の
断面図である。尚、基板は複数のガラス−セラミック層
が多層化された積層回路基板を例に説明する。
【0014】図において、10は低温焼成セラミック回
路基板であり、低温焼成セラミック回路基板10は、積
層体(基体)1と表面に形成された表面配線2から構成
され、さらにこの表面配線2上には半田6を介して電子
部品5が搭載されている。
【0015】積層体1は、例えば4層のガラス−セラミ
ック層1a〜1dからなり、その層1a〜1d間には、
内部配線3が形成されている。また、各ガラス−セラミ
ック層1a〜1dには、その厚み方向に内部配線3間を
接合するため、また内部配線3と表面配線2とを接続す
るためのビアホール導体4が形成されている。
【0016】上述の低温焼成セラミック回路基板10の
製造方法を簡単に説明すると、まず、ガラス−セラミッ
ク層となるグリーンシートを作成する。例えばグリーン
シートは、例えば、SiO2−Al23−B23−Ca
O−PbOなどのガラス粉末、例えばアルミナセラミッ
ク粉末の無機物フィラーと、例えばアルキルメタクリレ
ートなどの有機バインダーと、例えばDBPなどの可塑
剤と、例えばトルエンなどの有機溶剤とを混合し、ボー
ルミルで48時間混練しスラリーを形成する。ここで、
セラミック粉末、結晶化ガラスとなるガラス粉末の混合
比率は、セラミック粉末30wt%、ガラス粉末70w
t%である。
【0017】このスラリーをドクターブレード法などに
よりテープ成型を行い、所定寸法に切断してグリーンシ
ートを作成する。
【0018】次に、内部配線3間を接続したり、内部配
線3と表面配線2とを接続するビアホール導体4となる
貫通穴を、夫々のグリーンシートの所定位置にパンチン
グなどにより穿設する。
【0019】次に、表面配線2となる導電性ペーストを
用いて、表層のガラス−セラミック層1aとなるグリー
ンシートの貫通穴に充填するとともに、そのグリーンシ
ート上に所定形状の表面配線2となる導体膜を印刷形成
する。
【0020】ここで、表面配線2となる導電性ペースト
は、所定量のAg粉末、Pt粉末、必要に応じて所定量
のPd粉末などの金属粉末と、必要に応じて例えば所定
量のホウケイ酸系の低融点ガラスと、必要に応じて例え
ばSiO2、Bi23などの金属酸化物と、例えばエチ
ルセルロースなどの有機バインダーと、例えば2,2,
4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチ
レートなどの有機溶剤を混合して、3本ロールミルで混
練して形成する。
【0021】また、内部配線3となる導電性ペーストを
用いて、内部側のガラス−セラミック層1b〜1dとな
るグリーンシートの貫通穴に充填するとともに、そのグ
リーンシート上に所定形状の内部配線3となる導体膜を
印刷形成する。
【0022】ここで、内部配線3となる導電性ペースト
は、例えば所定量のAg粉末などの低抵抗金属粉末と、
例えば所定量のホウケイ酸系の低融点ガラスと、例えば
エチルセルロースなどの有機バインダーと、例えば2,
2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソ
ブチレートなどの有機溶剤を混合して、3本ロールミル
で混練して形成する。
【0023】このようにして得られたグリーンシート
を、積層順序に応じて、積層して積層体1を形成し、一
体的に焼成する。具体的には、焼成処理は、昇温過程で
500℃前後までの脱バインダー工程と、焼結工程とか
ら成る。
【0024】焼成工程において、まず、導電性ペースト
中のガラスフリットが軟化、流動し、ガラスセラミック
層1a〜1dとの接着(接合)に寄与する。このとき、
ガラスフリットの粘性が十分に低いため、内部配線3の
主体である金属と基板との界面に移行し、その界面を滑
らかに接合することとなる。これにより、高周波領域に
おける内部配線3の導電率が高い低温焼成セラミック多
層基板10を提供することができる。
【0025】ここで、基板の反りを抑制する場合、ガラ
スの流動開始する温度域が低すぎると、十分に導電性ペ
ースト中の金属粉末の焼結を抑制できないため、ガラス
の性質としては、狭い温度領域で粘性が低くなる性質の
物が望ましい。
【0026】焼成工程後、焼成された積層体1に、必要
に応じて表面配線2に接続するように厚膜抵抗体膜を焼
きつけたり、また、絶縁保護膜を被覆したりして、最後
に、各種電子部品5を半田6により接合する。
【0027】具体的には、電子部品5が搭載される表面
配線2上にクリーム状の半田6を塗布し、各種電子部品
5を載置する。これにより、電子部品5はクリーム状の
半田6によって仮保持されることになる。
【0028】この状態で230℃前後の熱処理を行うリ
フロー炉に投入して、クリーム状の半田を溶融して、徐
冷・硬化して半田6接合を行い、低温焼成セラミック回
路基板10が完成する。
【0029】かくして本発明の低温焼成セラミック回路
基板10によれば、非晶質ガラスフリットの作業点温度
が、セラミックグリーンシートの焼成温度より低いた
め、焼成工程において、まず、ガラスフリットが軟化、
流動し、基板との接着(接合)に寄与する。このとき、
ガラスフリットの粘性が十分に低いため、内部配線3の
主体である金属と基板との界面に移行し、その界面を滑
らかに接合することとなる。これにより、高周波領域に
おける内部配線3の導電率が高い低温焼成セラミック多
層基板10を提供することができる。
【0030】また、ガラスフリットは、非晶質ガラスで
ある。すなわち、結晶質ガラスの場合、作業点温度に至
る前に結晶化が始まり、十分に導体から基板との界面に
流動して行かず、Ag界面の凹凸が生じたままの状態に
なり、導体損が大きくなる。また、石英ガラスの場合、
軟化点が約1650℃と高いことによる。
【0031】また、非晶質ガラスフリットは、、前記導
電性ペースト中に、5〜35vol%(対固形分比)含
有されている。すなわち、5vol%未満では、内部配
線3の主体となるAgの収縮挙動と絶縁体のセラミック
材料との収縮挙動を略一致させることができず、基板の
反りが発生する。また、35vol%を超えると導体中
に残存するガラス量が増え、導体抵抗が増加し電気特性
が劣化する。
【0032】また、金属成分がAgを主成分とする場
合、焼成温度は850℃〜950℃に選定されるため、
非晶質ガラスフリットの作業点温度は800℃から90
0℃であることが望ましい。
【0033】
【実施例】ガラスセラミック材料として、以下の2種類
について評価を行った。
【0034】材料Aは、SiO2−Al23−B23
CaO系ガラス粉末、平均粒径2μmのアルミナセラミ
ック粉末(無機物フィラー)から構成した。材料Bは、
850℃〜1000℃で焼成可能なBaTiO2系絶縁
体材料粉末を用いた。
【0035】ガラスセラミック材料粉末と、ガラスフリ
ットと、これらの合計に対し重量比で10%のアルキル
メタクリレート(有機バインダー)と、同10%のDB
P(可塑剤)と、同10%のトルエン(有機溶剤)とを
混合し、ボールミルで48時間混練しスラリーを形成し
た。ここで、セラミック粉末、結晶化ガラスとなるガラ
ス粉末の混合比率は、セラミック粉末30wt%、ガラ
ス粉末70wt%とした。このスラリーをドクターブレ
ード法などによりテープ成型を行い、所定寸法に切断し
てグリーンシートを作成した。
【0036】次に、平均粒径3μmのAg粉末と、平均
粒径0.5μmのPt粉末と、平均粒径0.5μmのP
d粉末と、平均粒径0.5μmのホウケイ酸ガラス粉
末、所定量のSiO2、SnOなどの金属酸化物と、チ
タネート系カップリング剤とに、エチルセルロース、ペ
ンタンジオールモノイソブチレートを適量加え、3本ロ
ールミルで混練しペーストを形成した。
【0037】次に、上述のグリーンシート上に上述の導
電性ペーストをスクリーン印刷方法で所定形状の導体膜
を形成し、4枚重ね合わせて加熱圧着し、表面配線2と
なる導体膜を有する積層体1(基体)を作成して、その
後、大気雰囲気で900℃で焼成した。
【0038】表面配線2の導電率は、4端子法で2GH
z、6GHzにおける固有抵抗を測定し求めた。ここ
で、体積抵抗率が0.017241μmを導電率100
%とした。
【0039】また、焼成後の寸法で8.5mm角の表面
配線を形成し、反りの状況を測定した。
【0040】良品の評価として、導電率が60%以上、
反りが100μm以下であるものとした。結果を表1に
表す。
【0041】
【表1】
【0042】まず、基板材料がAの場合において、非晶
質ガラスの作業点温度が800〜900℃、含有率が5
〜35vol%の範囲にある場合(試料No.2〜3、
8〜9)、2GHz、6GHzにおける導電率は全て6
0%以上となり、基板反りは100μm以下となった。
【0043】これに対し、非晶質ガラスの作業点温度が
780℃の場合(試料No.1)、6GHzにおける導
電率が59%と低下した。
【0044】また、非晶質ガラスの作業点温度が930
℃の場合(試料No.4)、6GHzにおける導電率が
57%と低下した。
【0045】また、結晶化ガラス、石英ガラスを用いた
場合(試料No.5〜6)、2GHz、6GHzにおけ
る導電率は全て60%未満となった。
【0046】また、非晶質ガラスの含有率が3vol%
の場合(試料No.7)、基板反りは150μmとなっ
た。
【0047】また、非晶質ガラスの含有率が40vol
%の場合(試料No.10)、6GHzにおける導電率
が55%となった。
【0048】また、基板材料がBの場合において、非晶
質ガラスの作業点温度が800〜900℃、含有率が5
〜35vol%の範囲にある場合(試料No.12〜1
3、18〜19)、2GHz、6GHzにおける導電率
は全て60%以上となり、基板反りは100μm以下と
なった。
【0049】これに対し、非晶質ガラスの作業点温度が
780℃の場合(試料No.11)、6GHzにおける
導電率が58%と低下した。
【0050】また、非晶質ガラスの作業点温度が930
℃の場合(試料No.14)、6GHzにおける導電率
が59%と低下した。
【0051】また、結晶化ガラス、石英ガラスを用いた
場合(試料No.15〜16)、2GHz、6GHzに
おける導電率は全て60%未満となった。
【0052】また、非晶質ガラスの含有率が3vol%
の場合(試料No.17)、基板反りは180μmとな
った。
【0053】また、非晶質ガラスの含有率が40vol
%の場合(試料No.20)、6GHzにおける導電率
が58%となった。
【0054】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、導電性ペ
ーストは、非晶質ガラスフリットの作業点温度が、セラ
ミックグリーンシートの焼成温度より低いため、焼成工
程において、まず、ガラスフリットが軟化、流動する。
そしてガラスフリットの粘性が十分に低いため、内部配
線の主体である金属と基板との界面に移行し、その界面
を滑らかに接合することとなる。これにより、高周波領
域における内部配線の導電率が高い低温焼成多層基板を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る低温焼成セラミック回路基板の断
面図である。
【符号の説明】
10 低温焼成セラミック回路基板 1 基体(積層体) 1a〜1d ガラス−セラミック層(基板) 2 表面配線 3 内部配線 4 ビアホール導体 5 電子部品 6 半田
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E351 AA07 BB01 BB24 BB31 CC12 CC22 CC31 DD05 DD20 DD52 EE02 EE03 EE09 EE12 GG03 4G055 AA08 AC09 BA22 5E346 AA12 AA15 AA38 AA43 CC18 CC39 DD02 DD34 EE24 EE27 FF18 GG06 GG09 HH11 5G301 DA03 DA11 DA12 DA33 DA36 DA37 DA42 DD01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Agを主成分とする金属成分と非晶質ガ
    ラスフリットとから成る導電性ペーストでビアホール導
    体及び内部配線を形成したセラミックグリーンシートを
    複数積層し、850〜1050℃で焼成する低温焼成セ
    ラミック回路基板において、 前記非晶質ガラスフリットの作業点温度は、前記セラミ
    ックグリーンシートの焼成温度より低い800〜900
    ℃の範囲であり、且つ前記非晶質ガラスフリットは、前
    記導電性ペースト中に、固定分比で5〜35vol%含
    有されていることを特徴とする低温焼成セラミック回路
    基板。
JP2000264460A 2000-08-31 2000-08-31 低温焼成セラミック回路基板 Pending JP2002076638A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000264460A JP2002076638A (ja) 2000-08-31 2000-08-31 低温焼成セラミック回路基板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000264460A JP2002076638A (ja) 2000-08-31 2000-08-31 低温焼成セラミック回路基板

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002076638A true JP2002076638A (ja) 2002-03-15

Family

ID=18751876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000264460A Pending JP2002076638A (ja) 2000-08-31 2000-08-31 低温焼成セラミック回路基板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002076638A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1684559A1 (en) * 2003-11-14 2006-07-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Conductive paste and multilayer ceramic substrate
JP2008032753A (ja) * 2002-08-07 2008-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 荷重センサ及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136566A (ja) * 1991-06-17 1993-06-01 E I Du Pont De Nemours & Co 多層電子回路の製造方法
JPH0782041A (ja) * 1993-06-30 1995-03-28 Tdk Corp 多層セラミック部品の製造方法および多層セラミック部品
JP2000165001A (ja) * 1998-11-30 2000-06-16 Kyocera Corp 誘電体回路基板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136566A (ja) * 1991-06-17 1993-06-01 E I Du Pont De Nemours & Co 多層電子回路の製造方法
JPH0782041A (ja) * 1993-06-30 1995-03-28 Tdk Corp 多層セラミック部品の製造方法および多層セラミック部品
JP2000165001A (ja) * 1998-11-30 2000-06-16 Kyocera Corp 誘電体回路基板

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032753A (ja) * 2002-08-07 2008-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 荷重センサ及びその製造方法
EP1684559A1 (en) * 2003-11-14 2006-07-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Conductive paste and multilayer ceramic substrate
EP1684559A4 (en) * 2003-11-14 2009-08-19 Murata Manufacturing Co Conductive Paste and Multi-Layered Ceramic Substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008251782A (ja) セラミック配線基板およびその製造方法
JP2009206233A (ja) セラミック基板の製造方法
JP2002076638A (ja) 低温焼成セラミック回路基板
JP2002043757A (ja) 多層基板及びその製造方法
JP3686687B2 (ja) 低温焼成セラミック回路基板
JPH06224556A (ja) 低温焼成多層基板
JP2000049431A (ja) セラミック回路基板
JP3064047B2 (ja) 多層セラミック回路基板
JP2001284754A (ja) ガラスセラミック回路基板
JP2002299830A (ja) 低温焼成セラミック回路基板
JP2002076609A (ja) 回路基板
JP2005285957A (ja) 導電性ペースト及びその導電性ペーストを用いたセラミック多層回路基板。
JP3190111B2 (ja) 多層配線基板および誘電体層材料
JPH11186727A (ja) 配線基板およびその製造方法
JP2002198626A (ja) 低温焼成セラミック回路基板の製造方法
JPH01166599A (ja) 積層セラミック基板の製造方法
JP4502977B2 (ja) 未焼結積層シート
JP3493294B2 (ja) 回路基板
JP4284371B2 (ja) 積層ガラス−セラミック回路基板
JP2005216998A (ja) セラミック回路基板及びその製造方法
JPH11135899A (ja) セラミック回路基板
JP2001284489A (ja) 積層回路基板
JP3638466B2 (ja) 高周波用電子部品
JP3936164B2 (ja) 高周波用低温焼結磁器組成物及びその製造方法
JP2002290037A (ja) 回路基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070718

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100209

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100610

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101019