JP2002167274A - 低温焼結磁器組成物およびそれを用いた多層配線基板 - Google Patents
低温焼結磁器組成物およびそれを用いた多層配線基板Info
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- JP2002167274A JP2002167274A JP2000363716A JP2000363716A JP2002167274A JP 2002167274 A JP2002167274 A JP 2002167274A JP 2000363716 A JP2000363716 A JP 2000363716A JP 2000363716 A JP2000363716 A JP 2000363716A JP 2002167274 A JP2002167274 A JP 2002167274A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】銅や銀等の低抵抗導体との同時焼成が可能であ
り、比誘電率が高く、ｔａｎδが低く、かつ比誘電率の
温度変化率の絶対値の小さい低温焼結磁器組成物および
それを絶縁基板の一部とした多層配線基板を提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１
〜１０重量％、ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１
５〜３０重量％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含み、１Ｍ
Ｈｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４以上、誘電損失
が５０×１０-4以下、−４０〜８５℃における比誘電率
の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃以下の低温
焼結磁器組成物を多層配線基板の内層である絶縁層１ｂ
として用い、該絶縁層１ｂの上下面に電極層３、３を形
成することにより多層配線基板にコンデンサを内蔵させ
る。
り、比誘電率が高く、ｔａｎδが低く、かつ比誘電率の
温度変化率の絶対値の小さい低温焼結磁器組成物および
それを絶縁基板の一部とした多層配線基板を提供する。 【解決手段】ＳｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１
〜１０重量％、ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１
５〜３０重量％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含み、１Ｍ
Ｈｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４以上、誘電損失
が５０×１０-4以下、−４０〜８５℃における比誘電率
の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃以下の低温
焼結磁器組成物を多層配線基板の内層である絶縁層１ｂ
として用い、該絶縁層１ｂの上下面に電極層３、３を形
成することにより多層配線基板にコンデンサを内蔵させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電率を有する
低温焼結磁器組成物と、かかる低温焼結磁器組成物を具
備した多層配線基板に関するものである。
低温焼結磁器組成物と、かかる低温焼結磁器組成物を具
備した多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、多層配線基板は、絶縁層が多層に積
層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層
が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ
などの半導体素子収納用パッケージが挙げられる。この
ようなパッケージとしては、絶縁層がアルミナなどの磁
器からなるものが多用され、さらに最近では、Ｃｕメタ
ライズと同時焼成を可能にした低温焼結磁器を絶縁基板
とするものも実用化されている。
層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層
が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ
などの半導体素子収納用パッケージが挙げられる。この
ようなパッケージとしては、絶縁層がアルミナなどの磁
器からなるものが多用され、さらに最近では、Ｃｕメタ
ライズと同時焼成を可能にした低温焼結磁器を絶縁基板
とするものも実用化されている。
【０００３】一方、携帯電話、ノートパソコンなどの携
帯用情報端末の急激な普及に伴い、搭載される電子部品
の小型化が強く望まれている。一例として、携帯電話の
スイッチング回路およびパワーアンプ回路は、複数の抵
抗体およびコンデンサにより構成され、従来、これらの
素子は個々に電気回路基板上に設置されており、小型化
および製造コスト削減の妨げとなっていた。
帯用情報端末の急激な普及に伴い、搭載される電子部品
の小型化が強く望まれている。一例として、携帯電話の
スイッチング回路およびパワーアンプ回路は、複数の抵
抗体およびコンデンサにより構成され、従来、これらの
素子は個々に電気回路基板上に設置されており、小型化
および製造コスト削減の妨げとなっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】携帯用電子機器などに
搭載される電子部品を小型化するためには、半導体素子
を収納する配線基板のみならず、該配線基板を実装する
プリント板などの外部回路基板を小型化する必要があ
る。しかし、従来は配線基板、コンデンサ、および抵抗
を個々に外部回路基板上に実装していたため、小型化が
困難という問題、および実装のための製造コストが高く
なるという問題があった。
搭載される電子部品を小型化するためには、半導体素子
を収納する配線基板のみならず、該配線基板を実装する
プリント板などの外部回路基板を小型化する必要があ
る。しかし、従来は配線基板、コンデンサ、および抵抗
を個々に外部回路基板上に実装していたため、小型化が
困難という問題、および実装のための製造コストが高く
なるという問題があった。
【０００５】しかし、最近では、多層配線基板の内部に
高誘電率の磁器層を介装させたコンデンサ内蔵基板が提
案されている。高誘電率の誘電体材料としては、従来か
らＢａＯ−ＴｉＯ2系、ＰｂＯ−ＴｉＯ2系などを主とす
る複合ペロブスカイト系誘電体材料が知られているが、
かかる誘電体材料は低温焼結磁器と同時焼成することが
できず、また比誘電率の温度変化率の絶対値、ｔａｎδ
が大きいという問題があった。
高誘電率の磁器層を介装させたコンデンサ内蔵基板が提
案されている。高誘電率の誘電体材料としては、従来か
らＢａＯ−ＴｉＯ2系、ＰｂＯ−ＴｉＯ2系などを主とす
る複合ペロブスカイト系誘電体材料が知られているが、
かかる誘電体材料は低温焼結磁器と同時焼成することが
できず、また比誘電率の温度変化率の絶対値、ｔａｎδ
が大きいという問題があった。
【０００６】従って、本発明は、低温焼結磁器と同時焼
成が可能であり、比誘電率の温度変化率の絶対値、ｔａ
ｎδに優れた高誘電率の低温焼結磁器組成物と、コンデ
ンサを内蔵した多層配線基板を提供することを目的とす
るものである。
成が可能であり、比誘電率の温度変化率の絶対値、ｔａ
ｎδに優れた高誘電率の低温焼結磁器組成物と、コンデ
ンサを内蔵した多層配線基板を提供することを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に対して種々検討を重ねた結果、ＳｉＯ2を１０〜３０
重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、ＣａＯを５〜１５重
量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２
５重量％含む低温焼結磁器組成物によって、誘電特性に
優れた磁器となることを見出し、本発明に至った。
に対して種々検討を重ねた結果、ＳｉＯ2を１０〜３０
重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、ＣａＯを５〜１５重
量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２
５重量％含む低温焼結磁器組成物によって、誘電特性に
優れた磁器となることを見出し、本発明に至った。
【０００８】即ち、本発明の低温焼結磁器組成物は、Ｓ
ｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、
ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量
％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含み、１ＭＨｚ〜３ＧＨ
ｚにおける比誘電率が１４以上、−４０〜８５℃におけ
る比誘電率の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃
以下、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける誘電損失（ｔａ
ｎδ）が５０×１０-4以下であることを特徴とするもの
である。
ｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、
ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量
％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含み、１ＭＨｚ〜３ＧＨ
ｚにおける比誘電率が１４以上、−４０〜８５℃におけ
る比誘電率の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃
以下、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける誘電損失（ｔａ
ｎδ）が５０×１０-4以下であることを特徴とするもの
である。
【０００９】ここで、さらに、ＢａＯを５〜２０重量
％、ＺｒＯ2を１〜１０重量％含むこと、さらには、Ａ
ｌ2Ｏ3を１〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3を１〜１０重量％含む
ことが望ましい。
％、ＺｒＯ2を１〜１０重量％含むこと、さらには、Ａ
ｌ2Ｏ3を１〜１０重量％、Ｂ2Ｏ3を１〜１０重量％含む
ことが望ましい。
【００１０】また、本発明の多層配線基板は、磁器絶縁
層が多層に積層された絶縁基板の表面および／または内
部にメタライズ配線層が配設されているものであって、
前記磁器絶縁層のうち少なくとも１層が前記低温焼結磁
器組成物からなることを特徴とするものである。
層が多層に積層された絶縁基板の表面および／または内
部にメタライズ配線層が配設されているものであって、
前記磁器絶縁層のうち少なくとも１層が前記低温焼結磁
器組成物からなることを特徴とするものである。
【００１１】ここで、前記低温焼結磁器組成物からなる
絶縁層が一対の電極層間に配設されており、該一対の電
極によって所定の静電容量が引き出されることが望まし
い。
絶縁層が一対の電極層間に配設されており、該一対の電
極によって所定の静電容量が引き出されることが望まし
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の低温焼結磁器組成物はＳ
ｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、
ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量
％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含有するものであり、こ
れによって、１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１
４以上、−４０〜８５℃における比誘電率の温度変化率
の絶対値が１００×１０-6／℃以下、誘電損失（ｔａｎ
δ）が５０×１０-4以下となる。
ｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、
ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量
％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含有するものであり、こ
れによって、１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１
４以上、−４０〜８５℃における比誘電率の温度変化率
の絶対値が１００×１０-6／℃以下、誘電損失（ｔａｎ
δ）が５０×１０-4以下となる。
【００１３】すなわち、ＳｉＯ2が１０重量％よりも小
さいと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおけるｔａｎδが５０×１
０-4より大きくなり、ＳｉＯ2が３０重量％よりも大き
いと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４未満と
なる。また、ＭｇＯが１重量％よりも小さいと−４０〜
８５℃における比誘電率の温度変化率の絶対値が１００
×１０-6／℃より大きくなり、ＭｇＯが１０重量％より
も大きいと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４
未満となる。
さいと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおけるｔａｎδが５０×１
０-4より大きくなり、ＳｉＯ2が３０重量％よりも大き
いと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４未満と
なる。また、ＭｇＯが１重量％よりも小さいと−４０〜
８５℃における比誘電率の温度変化率の絶対値が１００
×１０-6／℃より大きくなり、ＭｇＯが１０重量％より
も大きいと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４
未満となる。
【００１４】さらに、ＣａＯが５重量％よりも小さいと
１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４未満とな
り、ＣａＯが１５重量％よりも大きいと−４０〜８５℃
における比誘電率の温度変化率の絶対値が１００×１０
-6／℃より大きくなる。さらにまた、ＴｉＯ2が１５重
量％よりも小さいと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電
率が１４未満となるかまたは−４０〜８５℃にける比誘
電率の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃より大
きくなり、ＴｉＯ2が３０重量％よりも大きいと焼結温
度が１０５０℃より高くなる。また、Ｌａ2Ｏ3が５重量
％より少ないと−４０〜８５℃にける比誘電率の温度変
化率の絶対値が１００×１０-6／℃より大きくなり、逆
にＬａ2Ｏ3が２５重量％より多いと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚ
における誘電損失（ｔａｎδ）が５０×１０-4より大き
くなる。
１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４未満とな
り、ＣａＯが１５重量％よりも大きいと−４０〜８５℃
における比誘電率の温度変化率の絶対値が１００×１０
-6／℃より大きくなる。さらにまた、ＴｉＯ2が１５重
量％よりも小さいと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電
率が１４未満となるかまたは−４０〜８５℃にける比誘
電率の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃より大
きくなり、ＴｉＯ2が３０重量％よりも大きいと焼結温
度が１０５０℃より高くなる。また、Ｌａ2Ｏ3が５重量
％より少ないと−４０〜８５℃にける比誘電率の温度変
化率の絶対値が１００×１０-6／℃より大きくなり、逆
にＬａ2Ｏ3が２５重量％より多いと１ＭＨｚ〜３ＧＨｚ
における誘電損失（ｔａｎδ）が５０×１０-4より大き
くなる。
【００１５】また、本発明によれば、上記組成物に加
え、１０５０℃以下の低温焼成化、および誘電損失を低
減するために、ＢａＯを５〜２０重量％、ＺｒＯ2を１
〜１０重量％含むことが望ましい。さらにまた、かかる
磁器組成物においては、上記組成物に加え、１０５０℃
以下の低温焼成化の点でＡｌ2Ｏ3を１〜１０重量％、Ｂ
2Ｏ3を１〜１０重量％含むことが望ましい。
え、１０５０℃以下の低温焼成化、および誘電損失を低
減するために、ＢａＯを５〜２０重量％、ＺｒＯ2を１
〜１０重量％含むことが望ましい。さらにまた、かかる
磁器組成物においては、上記組成物に加え、１０５０℃
以下の低温焼成化の点でＡｌ2Ｏ3を１〜１０重量％、Ｂ
2Ｏ3を１〜１０重量％含むことが望ましい。
【００１６】さらに、上記成分に加えて、着色成分とし
て、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＭｎＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、ＣｕＯ、
Ｃｕ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3およびＮｉＯの群から選ばれる少な
くとも１種を、酸化物換算による総量で１０重量％以
下、特に６重量％以下、また、比誘電率の温度変化率を
小さくして比誘電率の温度変化を平坦化するために、Ｎ
ｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｐｒ6Ｏ11等の他の希土類元素酸化
物を、酸化物換算による総量で１５重量％以下、特に１
０重量％以下の比率で配合してもよい。
て、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＭｎＯ2、Ｍｎ2Ｏ3、ＣｕＯ、
Ｃｕ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3およびＮｉＯの群から選ばれる少な
くとも１種を、酸化物換算による総量で１０重量％以
下、特に６重量％以下、また、比誘電率の温度変化率を
小さくして比誘電率の温度変化を平坦化するために、Ｎ
ｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｐｒ6Ｏ11等の他の希土類元素酸化
物を、酸化物換算による総量で１５重量％以下、特に１
０重量％以下の比率で配合してもよい。
【００１７】また、上記態様の低温焼成磁器組成物を１
０５０℃以下の焼成で得られる磁器は、例えば、ＴｉＯ
2（４０〜４００℃での平均熱膨張係数α＝９×１０-6
／℃、比誘電率ε＝８０）、ＣａＴｉＯ3（α＝１３×
１０-6／℃、ε＝１８０）、ＳｒＴｉＯ3（α＝９×１
０-6／℃、ε＝３００）、ＢａＴｉＯ3（α＝１４×１
０-6／℃、ε＝１３０００）、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7（α＝１
５×１０-6／℃、ε＝４５）、ＺｒＯ2（α＝１０×１
０-6／℃、ε＝３０）の群から選ばれる少なくとも１種
の高誘電率、かつ高熱膨張係数を有する結晶相を、特に
主結晶相として含有することが磁器の高誘電率化、およ
びプリント板等の外部回路基板との熱膨張差を小さくす
るための高熱膨張化の点で望ましく、中でもＣａＴｉＯ
3、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7を含有することが望ましい。
０５０℃以下の焼成で得られる磁器は、例えば、ＴｉＯ
2（４０〜４００℃での平均熱膨張係数α＝９×１０-6
／℃、比誘電率ε＝８０）、ＣａＴｉＯ3（α＝１３×
１０-6／℃、ε＝１８０）、ＳｒＴｉＯ3（α＝９×１
０-6／℃、ε＝３００）、ＢａＴｉＯ3（α＝１４×１
０-6／℃、ε＝１３０００）、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7（α＝１
５×１０-6／℃、ε＝４５）、ＺｒＯ2（α＝１０×１
０-6／℃、ε＝３０）の群から選ばれる少なくとも１種
の高誘電率、かつ高熱膨張係数を有する結晶相を、特に
主結晶相として含有することが磁器の高誘電率化、およ
びプリント板等の外部回路基板との熱膨張差を小さくす
るための高熱膨張化の点で望ましく、中でもＣａＴｉＯ
3、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7を含有することが望ましい。
【００１８】また、上記結晶相に加えて、ＳｉＯ2（ク
ォーツ、クリストバライト、トリジマイト）、ＭｇＯ、
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ2
Ｏ4、ネフィリン（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、リ
チウムシリケート（Ｌｉ2Ｏ・ＳｉＯ2）、カーネギアイ
ト（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ホウ酸マグネシ
ウム（２ＭｇＯ・Ｂ2Ｏ3）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ
4Ｏ10）、ＣａＴｉＳｉＯ5、フォルステライト（２Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ジ
ルコン（ＺｒＯ2・ＳｉＯ2）、コージェライト（２Ｍｇ
Ｏ・２Ａｌ2Ｏ 3・５ＳｉＯ2）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3
・２ＳｉＯ2）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、
セルシアン（ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、アノーサイト（Ｃ
ａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、スラウソナイト（ＳｒＡｌ2Ｓｉ2
Ｏ8）、ディオプサイド（ＣａＭｇＳｉＯ6）の群から選
ばれる少なくとも１種の他の結晶相が含有されていても
よい。
ォーツ、クリストバライト、トリジマイト）、ＭｇＯ、
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ2
Ｏ4、ネフィリン（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、リ
チウムシリケート（Ｌｉ2Ｏ・ＳｉＯ2）、カーネギアイ
ト（Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ホウ酸マグネシ
ウム（２ＭｇＯ・Ｂ2Ｏ3）、ペタライト（ＬｉＡｌＳｉ
4Ｏ10）、ＣａＴｉＳｉＯ5、フォルステライト（２Ｍｇ
Ｏ・ＳｉＯ2）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ジ
ルコン（ＺｒＯ2・ＳｉＯ2）、コージェライト（２Ｍｇ
Ｏ・２Ａｌ2Ｏ 3・５ＳｉＯ2）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3
・２ＳｉＯ2）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、
セルシアン（ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、アノーサイト（Ｃ
ａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、スラウソナイト（ＳｒＡｌ2Ｓｉ2
Ｏ8）、ディオプサイド（ＣａＭｇＳｉＯ6）の群から選
ばれる少なくとも１種の他の結晶相が含有されていても
よい。
【００１９】なお、上記結晶相のうち、セルシアン（Ｂ
ａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、アノーサイト（ＣａＡｌ2Ｓｉ
2Ｏ8）、スラウソナイト（ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）は針状
晶としてガラスから析出させることによって磁器強度を
高める働きがあり、また、フォルステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）は磁器の比誘電率の温度変化率の絶対値を
平坦化する働きがある。
ａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、アノーサイト（ＣａＡｌ2Ｓｉ
2Ｏ8）、スラウソナイト（ＳｒＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）は針状
晶としてガラスから析出させることによって磁器強度を
高める働きがあり、また、フォルステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2）は磁器の比誘電率の温度変化率の絶対値を
平坦化する働きがある。
【００２０】（製造方法）また、上述した低温焼結磁器
組成物を作製するためには、上記ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＴｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＢａＯ、ＺｒＯ2、Ａｌ
2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3などの酸化物、もしくは焼成時に分解して
酸化物となる化合物、もしくはそれらよりなる複合酸化
物、もしくはそれらよりなるガラスを上記の所定の割合
で混合する。この中で、焼成時に分解して酸化物となる
化合物を用いた場合には、８５０〜１０５０℃の酸性雰
囲気中にて仮焼を行い、粉砕することが望ましい。
組成物を作製するためには、上記ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＴｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＢａＯ、ＺｒＯ2、Ａｌ
2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3などの酸化物、もしくは焼成時に分解して
酸化物となる化合物、もしくはそれらよりなる複合酸化
物、もしくはそれらよりなるガラスを上記の所定の割合
で混合する。この中で、焼成時に分解して酸化物となる
化合物を用いた場合には、８５０〜１０５０℃の酸性雰
囲気中にて仮焼を行い、粉砕することが望ましい。
【００２１】上記混合粉末に適当な有機樹脂バインダー
を添加した後、所望の成形手段、例えば、金型プレス、
冷間静水圧プレス、射出成形、押し出し成形、ドクター
ブレード法、カレンダーロール法、圧延法などにより任
意の形状に成形し、これを焼成する。
を添加した後、所望の成形手段、例えば、金型プレス、
冷間静水圧プレス、射出成形、押し出し成形、ドクター
ブレード法、カレンダーロール法、圧延法などにより任
意の形状に成形し、これを焼成する。
【００２２】上記の成形体の焼成にあたっては、まず、
成形のために配合したバインダー成分を除去する。バイ
ンダーの除去は７００℃前後の大気雰囲気中で行われる
が、配線導体として、例えばＣｕを用いる場合には、１
００〜７５０℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行わ
れる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０
℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温度がこ
れより低いとバインダーの除去が困難となるため、混合
粉末としてガラスを用いる場合、ガラスの屈伏点は４０
０℃〜８００℃であることが好ましい。
成形のために配合したバインダー成分を除去する。バイ
ンダーの除去は７００℃前後の大気雰囲気中で行われる
が、配線導体として、例えばＣｕを用いる場合には、１
００〜７５０℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行わ
れる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０
℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温度がこ
れより低いとバインダーの除去が困難となるため、混合
粉末としてガラスを用いる場合、ガラスの屈伏点は４０
０℃〜８００℃であることが好ましい。
【００２３】焼成は、８５０〜１０５０℃の酸性雰囲気
または非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度
９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８５
０℃より低いと緻密化することができず、１０５０℃を
超えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ層
が溶融してしまう。但し、Ｃｕなどの配線導体と同時焼
成する場合には、非酸化性雰囲気中で焼成される。な
お、焼成時間は磁器中の結晶相の比率を高めるために、
０．５〜３時間、特に１〜２時間であることが望まし
い。
または非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度
９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８５
０℃より低いと緻密化することができず、１０５０℃を
超えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ層
が溶融してしまう。但し、Ｃｕなどの配線導体と同時焼
成する場合には、非酸化性雰囲気中で焼成される。な
お、焼成時間は磁器中の結晶相の比率を高めるために、
０．５〜３時間、特に１〜２時間であることが望まし
い。
【００２４】（配線基板）また、上述した方法によって
作製された低温焼成磁器組成物は、特に配線基板の絶縁
基板として好適に使用可能であり、特に上記磁器が高い
比誘電率を有することから、該磁器を絶縁層としてその
両表面に電極層を形成し所定の静電容量を引き出す構成
の多層配線基板として最適である。そこで、図１に本発
明の低温焼成磁器組成物を用いた多層配線基板の一例に
ついて、その概略断面図である図１をもとに説明する。
作製された低温焼成磁器組成物は、特に配線基板の絶縁
基板として好適に使用可能であり、特に上記磁器が高い
比誘電率を有することから、該磁器を絶縁層としてその
両表面に電極層を形成し所定の静電容量を引き出す構成
の多層配線基板として最適である。そこで、図１に本発
明の低温焼成磁器組成物を用いた多層配線基板の一例に
ついて、その概略断面図である図１をもとに説明する。
【００２５】図１によれば、絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃが
多層に積層された絶縁基板１の表面および／また内部に
メタライズ配線層２が配設されており、絶縁層１ｂが上
記高誘電率の低温焼結磁器組成物によって形成されてい
る。また、絶縁層１ｂの上下面（両表面）にはＣｕやＡ
ｇなどの金属を含有する導体からなる電極層３、３が形
成され、各電極層３、３にそれぞれ接続されたスルーホ
ール導体４、４などを経由して絶縁基板１表面のメタラ
イズ配線層２に接続されることにより、配線層２、２間
で所定の静電容量を取り出すことができる。
多層に積層された絶縁基板１の表面および／また内部に
メタライズ配線層２が配設されており、絶縁層１ｂが上
記高誘電率の低温焼結磁器組成物によって形成されてい
る。また、絶縁層１ｂの上下面（両表面）にはＣｕやＡ
ｇなどの金属を含有する導体からなる電極層３、３が形
成され、各電極層３、３にそれぞれ接続されたスルーホ
ール導体４、４などを経由して絶縁基板１表面のメタラ
イズ配線層２に接続されることにより、配線層２、２間
で所定の静電容量を取り出すことができる。
【００２６】この時、前記高誘電率の低温焼結磁器組成
物からなる絶縁層１ｂは、比誘電率が１０未満の低誘電
率の絶縁層１ａ、１ｃ間に積層されていることが望まし
く、また、絶縁層１ｂは絶縁層１ａ、１ｃと１０５０℃
以下の温度での焼成によって同時に焼成されていること
が望ましい。また、この低誘電率の絶縁層１ａ、１ｃは
４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜１８×１０-6
／℃、特に１１〜１５×１０-6／℃であることが外部回
路基板等への実装信頼性を高める上で望ましい。また、
低誘電率の絶縁層１ａ、１ｃには比誘電率を高めるＣａ
ＯやＴｉＯ2等の成分に代えて、比誘電率を低める成
分、例えば石英ガラスやクォーツ等を多く含有せしめ、
かつ緻密化、熱膨張係数を合わせるように各成分を調整
することによって形成する。
物からなる絶縁層１ｂは、比誘電率が１０未満の低誘電
率の絶縁層１ａ、１ｃ間に積層されていることが望まし
く、また、絶縁層１ｂは絶縁層１ａ、１ｃと１０５０℃
以下の温度での焼成によって同時に焼成されていること
が望ましい。また、この低誘電率の絶縁層１ａ、１ｃは
４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜１８×１０-6
／℃、特に１１〜１５×１０-6／℃であることが外部回
路基板等への実装信頼性を高める上で望ましい。また、
低誘電率の絶縁層１ａ、１ｃには比誘電率を高めるＣａ
ＯやＴｉＯ2等の成分に代えて、比誘電率を低める成
分、例えば石英ガラスやクォーツ等を多く含有せしめ、
かつ緻密化、熱膨張係数を合わせるように各成分を調整
することによって形成する。
【００２７】（配線基板の製造方法）このような高誘電
体層を具備する多層配線基板は、前述した低誘電率の低
温焼結磁器組成物に、適当な有機バインダー、溶剤、可
塑剤を添加混合することによりスラリーを作製し、かか
るスラリーを周知のドクターブレードなどの塗工方式に
よるグリーンシート成形法により、グリーンシート状に
成形する。そして、メタライズ配線層として、適当な金
属粉末に有機バインダー、溶剤、可塑剤を添加混合して
得た金属ペーストを前記グリーンシートに周知のスクリ
ーン印刷法により、所定のパターンに印刷塗布する。ま
た、場合によっては、前記グリーンシートに適当な打ち
抜き加工を行いスルーホールを形成し、このホール内に
もメタライズペーストを充填する。
体層を具備する多層配線基板は、前述した低誘電率の低
温焼結磁器組成物に、適当な有機バインダー、溶剤、可
塑剤を添加混合することによりスラリーを作製し、かか
るスラリーを周知のドクターブレードなどの塗工方式に
よるグリーンシート成形法により、グリーンシート状に
成形する。そして、メタライズ配線層として、適当な金
属粉末に有機バインダー、溶剤、可塑剤を添加混合して
得た金属ペーストを前記グリーンシートに周知のスクリ
ーン印刷法により、所定のパターンに印刷塗布する。ま
た、場合によっては、前記グリーンシートに適当な打ち
抜き加工を行いスルーホールを形成し、このホール内に
もメタライズペーストを充填する。
【００２８】一方、上記と同様の方法により成形、打ち
抜き、電極層の印刷を行った高誘電率の低温焼結磁器組
成物グリーンシートを作製する。
抜き、電極層の印刷を行った高誘電率の低温焼結磁器組
成物グリーンシートを作製する。
【００２９】そして、上記の低誘電率の低温焼結磁器組
成物グリーンシートと高誘電率の低温焼結磁器組成物グ
リーンシートとを積層し、グリーンシート積層体とメタ
ライズを同時焼成することにより、コンデンサを内蔵す
る多層配線基板を得ることができる。
成物グリーンシートと高誘電率の低温焼結磁器組成物グ
リーンシートとを積層し、グリーンシート積層体とメタ
ライズを同時焼成することにより、コンデンサを内蔵す
る多層配線基板を得ることができる。
【００３０】本発明によって、高誘電率の低温焼成磁器
組成物からなる絶縁層により構成されるコンデンサを内
蔵した多層配線基板は、コンデンサとして高い静電容量
を引き出すことできるためにコンデンサ素子などの部品
を基板に実装する必要がなく、該基板を実装するプリン
ト基板などの外部回路基板の小型化を図ることができ
る。
組成物からなる絶縁層により構成されるコンデンサを内
蔵した多層配線基板は、コンデンサとして高い静電容量
を引き出すことできるためにコンデンサ素子などの部品
を基板に実装する必要がなく、該基板を実装するプリン
ト基板などの外部回路基板の小型化を図ることができ
る。
【００３１】
【実施例】原料として、以下２種のガラスを準備した。 Ａ：ＳｉＯ2：４３重量％−Ｂ2Ｏ3：９重量％−Ａｌ2Ｏ
3：６重量％ −ＣａＯ：５重量％−ＢａＯ：３７重量％ （屈伏点７００℃、熱膨張係数７．０×１０-6／℃、Ｐ
ｂ量５０×１０-6以下） Ｂ：ＳｉＯ2：２９重量％−Ｂ2Ｏ3：１０重量％−Ａｌ2
Ｏ3：６重量％−ＣａＯ：１４重量％−ＢａＯ：３７重
量％−ＴｉＯ2：１重量％−ＺｒＯ2：３重量％ （屈伏点７００℃、熱膨張係数７．０×１０-6／℃、Ｐ
ｂ量５０×１０-6以下） 上記ガラスに対して、クオーツ（ＳｉＯ2）、フォルス
テライト（Ｍｇ2ＳｉＯ 4）、ＣａＴｉＯ3、ＢａＴｉ
Ｏ3、ＭｇＴｉＯ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7
を準備し、表１に示す組成になるよう秤量調合し、溶剤
を加えてボールミルを用いて粉砕混合した。なお、試料
Ｎｏ．１〜２５ではガラスＡを試料Ｎｏ．２６〜３０で
はガラスＢを用いた。
3：６重量％ −ＣａＯ：５重量％−ＢａＯ：３７重量％ （屈伏点７００℃、熱膨張係数７．０×１０-6／℃、Ｐ
ｂ量５０×１０-6以下） Ｂ：ＳｉＯ2：２９重量％−Ｂ2Ｏ3：１０重量％−Ａｌ2
Ｏ3：６重量％−ＣａＯ：１４重量％−ＢａＯ：３７重
量％−ＴｉＯ2：１重量％−ＺｒＯ2：３重量％ （屈伏点７００℃、熱膨張係数７．０×１０-6／℃、Ｐ
ｂ量５０×１０-6以下） 上記ガラスに対して、クオーツ（ＳｉＯ2）、フォルス
テライト（Ｍｇ2ＳｉＯ 4）、ＣａＴｉＯ3、ＢａＴｉ
Ｏ3、ＭｇＴｉＯ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7
を準備し、表１に示す組成になるよう秤量調合し、溶剤
を加えてボールミルを用いて粉砕混合した。なお、試料
Ｎｏ．１〜２５ではガラスＡを試料Ｎｏ．２６〜３０で
はガラスＢを用いた。
【００３２】これに、有機バインダー、可塑剤を加えて
十分混合させてスラリーを作製し、ドクターブレード法
により厚み５００μｍのグリーンシートを作製した。こ
のグリーンシートから、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプル
を切り出し、水蒸気を含有する窒素雰囲気中７５０℃に
て脱バインダー後、窒素雰囲気中、９００〜１０００℃
にて１時間焼成を行った。
十分混合させてスラリーを作製し、ドクターブレード法
により厚み５００μｍのグリーンシートを作製した。こ
のグリーンシートから、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプル
を切り出し、水蒸気を含有する窒素雰囲気中７５０℃に
て脱バインダー後、窒素雰囲気中、９００〜１０００℃
にて１時間焼成を行った。
【００３３】得られた焼結体に対して、空洞共振器法に
よって３ＧＨｚにおける比誘電率（εr）およびその比
誘電率の−４０〜８５℃における温度変化率の絶対値
（τε）、ｔａｎδ（誘電損失）、４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数（α）をそれぞれ測定した。なお、比誘
電率の温度変化率の絶対値（τε）については２５℃で
の誘電率を基準値（ε25）として、−４０℃での比誘電
率ε-40および８５℃での比誘電率ε85から下記式に基
づいて算出した。
よって３ＧＨｚにおける比誘電率（εr）およびその比
誘電率の−４０〜８５℃における温度変化率の絶対値
（τε）、ｔａｎδ（誘電損失）、４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数（α）をそれぞれ測定した。なお、比誘
電率の温度変化率の絶対値（τε）については２５℃で
の誘電率を基準値（ε25）として、−４０℃での比誘電
率ε-40および８５℃での比誘電率ε85から下記式に基
づいて算出した。
【００３４】 τε＝（ε85−ε-40）／ε25／（８５−（−４０）） 結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１に示すように、ＳｉＯ2が３０重量％
よりも多い試料Ｎｏ．２５、ＭｇＯが１０重量％よりも
多い試料Ｎｏ．３０、ＣａＯが５重量％よりも少ない試
料Ｎｏ．２０、ＴｉＯ2が１５重量％よりも少ない試料
Ｎｏ．２１では、磁器の比誘電率が１４より小さくなっ
た。また、ＴｉＯ2が３０重量％よりも多い試料Ｎｏ．
５の場合、１０５０℃以下では緻密体が得られなかっ
た。
よりも多い試料Ｎｏ．２５、ＭｇＯが１０重量％よりも
多い試料Ｎｏ．３０、ＣａＯが５重量％よりも少ない試
料Ｎｏ．２０、ＴｉＯ2が１５重量％よりも少ない試料
Ｎｏ．２１では、磁器の比誘電率が１４より小さくなっ
た。また、ＴｉＯ2が３０重量％よりも多い試料Ｎｏ．
５の場合、１０５０℃以下では緻密体が得られなかっ
た。
【００３７】さらに、ＳｉＯ2が１０重量％よりも少な
い試料Ｎｏ．２６、Ｌａ2Ｏ3が２５重量％より多い試料
Ｎｏ．２では、ｔａｎδが５０×１０-4よりも大きくな
った。また、ＭｇＯを含有しない試料Ｎｏ．１、ＣａＯ
が１５重量％よりも多い試料Ｎｏ．１６、Ｌａ2Ｏ3が５
重量％より少ない試料Ｎｏ．１５では、磁器の比誘電率
の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃を越えた。
い試料Ｎｏ．２６、Ｌａ2Ｏ3が２５重量％より多い試料
Ｎｏ．２では、ｔａｎδが５０×１０-4よりも大きくな
った。また、ＭｇＯを含有しない試料Ｎｏ．１、ＣａＯ
が１５重量％よりも多い試料Ｎｏ．１６、Ｌａ2Ｏ3が５
重量％より少ない試料Ｎｏ．１５では、磁器の比誘電率
の温度変化率の絶対値が１００×１０-6／℃を越えた。
【００３８】これに対して、本発明に基づき、ＳｉＯ2
を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、ＣａＯ
を５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量％、Ｌａ2
Ｏ3を５〜２５重量％の比率で含有する試料Ｎｏ．２〜
４、６〜１４、１７〜１９、２２〜２４、２７〜２９で
は、いずれも比誘電率が１４以上、ｔａｎδが５０×１
０-4以下、比誘電率の温度変化率の絶対値が１００×１
０-6／℃以下の優れた特性を有するものであった。
を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１〜１０重量％、ＣａＯ
を５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１５〜３０重量％、Ｌａ2
Ｏ3を５〜２５重量％の比率で含有する試料Ｎｏ．２〜
４、６〜１４、１７〜１９、２２〜２４、２７〜２９で
は、いずれも比誘電率が１４以上、ｔａｎδが５０×１
０-4以下、比誘電率の温度変化率の絶対値が１００×１
０-6／℃以下の優れた特性を有するものであった。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の低温焼結
磁器組成物によれば、１０５０℃以下での焼成が可能で
あることから、銅や銀等の低抵抗金属との同時焼成が可
能であり、また、１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率
が１４以上、誘電損失（ｔａｎδ）が５０×１０-4以
下、−４０〜８５℃における比誘電率の温度変化率の絶
対値が１００×１０-6／℃以下の優れた誘電特性を有す
ることから、多層配線基板の内部に配設して静電容量を
引き出すことによって、焼成によって同時にコンデンサ
を内蔵した配線基板を作製できることから、外部回路基
板に別途コンデンサを実装する必要がなく、外部回路基
板の小型化、実装コストの削減を図ることができる。
磁器組成物によれば、１０５０℃以下での焼成が可能で
あることから、銅や銀等の低抵抗金属との同時焼成が可
能であり、また、１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率
が１４以上、誘電損失（ｔａｎδ）が５０×１０-4以
下、−４０〜８５℃における比誘電率の温度変化率の絶
対値が１００×１０-6／℃以下の優れた誘電特性を有す
ることから、多層配線基板の内部に配設して静電容量を
引き出すことによって、焼成によって同時にコンデンサ
を内蔵した配線基板を作製できることから、外部回路基
板に別途コンデンサを実装する必要がなく、外部回路基
板の小型化、実装コストの削減を図ることができる。
【図１】本発明の多層配線基板の一実施例についての概
略断面図である。
略断面図である。
【符号の説明】 １ 絶縁基板 １ａ、１ｂ、１ｃ 絶縁層 ２ メタライズ配線層 ３ 電極層 ４ スルーホール導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 3/12 ３１９ Ｈ０１Ｂ 3/12 ３３６ ３３６ Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｔ Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ Ｑ Ｃ０４Ｂ 35/16 Ａ (72)発明者 木村 哲也 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 國分 正也 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA10 AA13 AA16 AA17 AA35 AA36 AA37 BA09 GA09 4G031 AA03 AA04 AA06 AA09 AA11 AA12 AA28 AA29 AA30 BA09 GA02 5E346 AA12 AA15 AA23 AA38 BB01 BB20 CC18 CC32 CC39 DD02 DD34 EE24 EE27 EE29 FF18 FF45 GG02 GG04 GG09 HH01 HH33 5G303 AA05 AB06 AB07 AB11 AB15 BA12 CA01 CB01 CB03 CB06 CB15 CB17 CB30 CB35 CB39
Claims (5)
- 【請求項１】ＳｉＯ2を１０〜３０重量％、ＭｇＯを１
〜１０重量％、ＣａＯを５〜１５重量％、ＴｉＯ2を１
５〜３０重量％、Ｌａ2Ｏ3を５〜２５重量％含み、１Ｍ
Ｈｚ〜３ＧＨｚにおける比誘電率が１４以上、−４０〜
８５℃における比誘電率の温度変化率の絶対値が１００
×１０-6／℃以下、かつ１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおける誘
電損失（ｔａｎδ）が５０×１０-4以下であることを特
徴とする低温焼結磁器組成物。 - 【請求項２】さらに、ＢａＯを５〜２０重量％、ＺｒＯ
2を１〜１０重量％含むことを特徴とする請求項１記載
の低温焼結磁器組成物。 - 【請求項３】さらに、Ａｌ2Ｏ3を１〜１０重量％、Ｂ2
Ｏ3を１〜１０重量％含むことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の低温焼結磁器組成物。 - 【請求項４】磁器絶縁層が多層に積層された絶縁基板の
表面および／または内部にメタライズ配線層が配設され
ている多層配線基板において、前記磁器絶縁層のうち少
なくとも１層が請求項１乃至３のいずれか記載の低温焼
結磁器組成物からなることを特徴とする多層配線基板。 - 【請求項５】前記低温焼結磁器組成物からなる絶縁層が
一対の電極層間に配設されており、該一対の電極によっ
て所定の静電容量が引き出されることを特徴とする請求
項４記載の多層配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000363716A JP2002167274A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 低温焼結磁器組成物およびそれを用いた多層配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000363716A JP2002167274A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 低温焼結磁器組成物およびそれを用いた多層配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002167274A true JP2002167274A (ja) | 2002-06-11 |
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ID=18834783
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000363716A Pending JP2002167274A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 低温焼結磁器組成物およびそれを用いた多層配線基板 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002167274A (ja) |
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