JP2003069236A

JP2003069236A - セラミック回路基板およびその製法

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Publication number: JP2003069236A
Application number: JP2001260271A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Furuse; 辰治古瀬; Seiichiro Hirahara; 誠一郎平原; Hideji Nakazawa; 秀司中澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP4508488B2

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる焼成収縮開始温度を有する複数の絶縁層
を同時焼成しても基板の主面（ｘーｙ）方向における収
縮率を容易にかつ安価に小さくして、回路基板の寸法精
度を改善できる回路基板およびその製法を提供する。【解決手段】ＳｉＯ₂：１０〜４０質量％、ＭｇＯ：３
５〜６０質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１０〜３０質量％と、Ｃａ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、Ｂ
ａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群か
ら選ばれる少なくとも１種を０〜３０質量％を含有する
低温側から焼成収縮する絶縁層Ａ１ａ、１ｇと、絶縁層
Ａ１ａ、１ｇと同成分からなり絶縁層Ａ１ａ、１ｇより
も高温側から焼成収縮する絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆとを積層
して一体焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック回路基
板およびその製法に関し、特に、異なる焼成収縮開始温
度を有する複数の絶縁層を同時焼成して寸法精度を改善
したセラミック回路基板およびその製法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、強度の弱い絶縁層を強度の強い絶縁
層で補強するためや回路基板の中に容量値の高いキャパ
シタを内蔵するために、絶縁層と、この絶縁層とは異な
る材料からなる異種材料絶縁層を積層したセラミック回
路基板が知られている（例えば、特開昭５９ー１９４４
９３号公報参照）。このような回路基板では、磁器のク
ラックやデラミネーションを防止するために、絶縁層と
異種材料絶縁層とは、焼成収縮率および熱膨張係数を一
致させるように材料を決定していた。

【０００３】しかしながら、このようなセラミック回路
基板においては、クラックやデラミネーションを防止で
きるものの、焼成収縮率が大きいため、セラミック回路
基板内に形成された導体層の主面（ｘ−ｙ）方向におけ
る寸法精度が低下するという問題があった。特に、近年
においては、セラミック回路基板の小型薄型化のため、
ますます導体層の主面（ｘ−ｙ）方向における寸法精度
が要求されている。

【０００４】そこで、近年においては、セラミック回路
基板の積層成形体をＡｌ₂Ｏ₃基板等で挟持して焼成する
加圧焼成法（特開昭６２−２６０７７７号公報）、セラ
ミック回路基板の積層成形体の表面に、この積層成形体
の焼成温度では焼結しないグリーンシートを積層し、焼
成後にそれを削り取る拘束焼成法（特開平４−２４３９
７８号公報）によって焼成時の収縮を抑制し、寸法精度
を高めることが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た加圧焼成法では、Ａｌ₂Ｏ₃基板等により加圧する必要
があり、そのための設備やＡｌ₂Ｏ₃基板等が必要であっ
た。また、拘束焼成法では、未焼結グリーンシートを除
去する工程が必要であり、しかも、除去したグリーンシ
ートは廃棄しなければならず、原料が無駄であった。

【０００６】従って、本発明は、異なる焼成収縮開始温
度を有する複数の絶縁層を同時焼成しても基板の主面
（ｘ−ｙ）方向における収縮率を容易にかつ安価に小さ
くして、回路基板の寸法精度を改善できる回路基板およ
びその製法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック回路
基板は、少なくとも結晶化ガラスを含み焼成収縮開始温
度の異なる少なくとも２種の絶縁層Ａ、Ｂを積層してな
る基板の表面および／または内部に導体層を形成してな
るセラミック回路基板であって、前記絶縁層のうち、低
温側で焼成収縮する絶縁層Ａに含まれる前記結晶化ガラ
スが、ＳｉＯ₂：１０〜４０質量％、ＭｇＯ：３５〜６
０質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１０〜３０質量％と、ＣａＯ、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、Ｓ
ｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群から選ばれ
る少なくとも１種を０〜３０質量％を含有するととも
に、高温側で焼成収縮する絶縁層Ｂに含まれる前記結晶
化ガラスが、ＳｉＯ₂：２０〜５０質量％、ＭｇＯ：３
〜２５質量％と、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、
ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ
₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群から選ばれる少なくと
も１種を０〜５５質量％を含有することを特徴とする。

【０００８】このような構成によれば、絶縁層として低
温側で焼成収縮して形成される絶縁層Ａと絶縁層Ａより
も高温側で焼成収縮して形成される絶縁層Ｂとを積層し
て用いることにより、これら複数の絶縁層を一体焼成し
た場合に、絶縁層Ａが収縮を開始する際には、他の絶縁
層により主面（ｘ−ｙ）方向における収縮が妨げられ、
絶縁層Ａが収縮を完了すると、この絶縁層Ａにより絶縁
層Ｂの主面（ｘ−ｙ）方向における収縮が妨げられ、結
果的に、焼成中における主面（ｘ−ｙ）方向の焼成収縮
を抑制できる。このことにより、絶縁層Ａ、Ｂの焼成収
縮挙動が異なる場合であっても、層間の接着性が高まり
クラックやデラミネーションを防止できる。

【０００９】そして、同時焼成する際に、Ａｌ₂Ｏ₃基板
等により加圧する加圧焼成法に比較して、そのための設
備やＡｌ₂Ｏ₃基板等の必要がなく、また、拘束焼成法に
比較して、焼成後にこの未焼結グリーンシートを除去す
る必要が無く、そのための原料を無駄にすることもない
ことから製造コストを低減できる。

【００１０】上記セラミック回路基板では、絶縁層Ａに
含まれるセラミックフィラーが、１０〜６０質量％であ
りかつ絶縁層Ｂに含まれるセラミックフィラーが、２０
〜７０質量％であることが望ましい。絶縁層Ａおよび絶
縁層Ｂ間において結晶化ガラスに加えて絶縁層に含まれ
るセラミックフィラー量に差を持たせることにより、両
絶縁層の焼成収縮開始温度差をさらに顕著にすることが
できる。

【００１１】上記セラミック回路基板では、絶縁層Ａお
よび絶縁層Ｂとが積層された基板の主面方向の焼成収縮
率が５％以下であることが望ましい。このように基板全
体の焼成収縮率を５％以下とすることによりセラミック
回路基板の反り変形等を抑制し、寸法精度を高め歩留ま
りを向上できる。

【００１２】上記セラミック回路基板では、絶縁層Ａと
絶縁層Ｂとの間の焼成後の熱膨張係数差が２×１０^-6／
℃以下であることが望ましい。両絶縁層の熱膨張係数差
が小さいほど焼成中および焼成後の反りが抑制されるこ
とからさらに寸法精度を高めることができる。

【００１３】また、本発明のセラミック回路基板の製法
は、ＳｉＯ₂：１０〜４０質量％、ＭｇＯ：３５〜６０
質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１０〜３０質量％と、ＣａＯ、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、Ｓ
ｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群から選ばれ
る少なくとも１種を０〜３０質量％を含有する結晶化ガ
ラス粉末を含み低温側から焼成収縮を開始する絶縁層Ａ
成形体を形成するとともに、ＳｉＯ₂：２０〜５０質量
％、ＭｇＯ：３〜２５質量％と、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、Ｓ
ｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群から選ばれ
る少なくとも１種を０〜５５質量％とされている結晶化
ガラス粉末を含み前記絶縁層Ａ成形体よりも高温側から
焼成収縮を開始する絶縁層Ｂ成形体を形成する工程と、
前記絶縁層Ａ成形体および前記絶縁層Ｂ成形体の表面お
よび／または内部に所定の導体層パターンを形成する工
程と、該導体層パターンが形成された前記絶縁層Ａ成形
体および前記絶縁層Ｂ成形体とを複数積層して積層成形
体を形成する工程と、該積層成形体を焼成して、前記積
層成形体の主面方向の焼成収縮率を５％以下とする工程
とを具備する製法である。

【００１４】このような構成によれば、上記の組成のよ
うに絶縁層成形体中に複数種の結晶化ガラス粉末を含有
させることにより、焼成収縮開始温度、焼成収縮する温
度範囲および最終焼成収縮率等の焼成収縮挙動の異なる
２種以上の絶縁層成形体を容易に形成でき、絶縁層成形
体として低温側で焼成収縮する絶縁層Ａ成形体と高温側
とで焼成収縮する絶縁層Ｂ成形体とを積層して用いるこ
とにより、両絶縁層の主面（ｘ−ｙ）方向の焼成収縮を
抑制できる。

【００１５】また、積層成形体の主面方向の焼成収縮率
を５％以下とすることにより、低温側絶縁層成形体およ
び高温側絶縁層成形体の相互の拘束力を効果的に発揮さ
せることができ焼成されたセラミック回路基板の反りを
抑え、寸法精度を向上できる。

【００１６】上記セラミック回路基板の製法では、絶縁
層Ａ成形体と絶縁層Ｂ成形体との間の焼成収縮開始温度
差が１０℃以上であることが望ましい。この製法は、焼
成収縮する側の絶縁層を焼成収縮しない方の絶縁層が拘
束することにより焼成収縮率を低減することができるも
のであることから、互いの絶縁層が共に焼成収縮する温
度領域が狭いほど収縮の拘束の効果を大きくでき、特
に、焼成収縮開始温度差が１０℃以上であれば両絶縁層
成形体の焼成収縮挙動を相互に容易に制御できる。

【００１７】上記セラミック回路基板の製法では、絶縁
層Ｂ成形体の焼成収縮率が０．１％のとき、絶縁層Ａ成
形体は、該絶縁層Ａ成形体が有する最終収縮率の９０％
以上に達していることが望ましい。このように焼成中の
両絶縁層成形体間の焼成収縮率差が大きいほど拘束力が
大きくなり、回路基板の最終的な焼成収縮率を容易によ
り小さくでき、寸法精度を高めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるセラミック
回路基板の一例の概略断面図を示すもので、図１におい
て、セラミック回路基板１０は、絶縁層１ａ〜１ｇが積
層された基板１と、この基板１の表裏面および／または
内部に形成された導体層３、導体層３間を接続するため
のビアホール導体４を有する。

【００１９】基板１は、収縮開始温度が異なる絶縁層１
ａ〜１ｇによって形成され、この図１のセラミック回路
基板１０では、絶縁層１ａ〜１ｇのうち、絶縁層Ａ１
ａ、１ｇが、他の絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆと焼成収縮開始温
度が異なるセラミック材料から形成されている。例え
ば、絶縁層Ａ１ａ、１ｇの焼成収縮開始温度は絶縁層Ｂ
１ｂ〜１ｆよりも低いものである。

【００２０】この２種の絶縁層１ａ〜１ｇを形成するセ
ラミックスの焼成収縮挙動の概要について、図２の焼成
収縮曲線に基づき説明する。図２は焼成収縮挙動の異な
るセラミックスの加熱時の収縮曲線であり、横軸は温
度、縦軸は収縮率を示す。この収縮曲線によれば、焼成
収縮開始温度が異なる２つのセラミックスＡ、Ｂは、そ
れぞれ焼成収縮開始温度Ｓ_A、Ｓ_B（Ｓ_A＜Ｓ_B）、焼成収
縮終了温度Ｅ_A、Ｅ_B（Ｅ _A＜Ｅ_B）を有する。図１のセラ
ミック回路基板１０に当てはめると、絶縁層Ａ１ａ、１
ｇはセラミックスＡ、絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆはセラミック
スＢと当てはめられる。

【００２１】本発明によれば、絶縁層Ａ１ａ、１ｇおよ
び絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆを積層して構成される基板１の主
面方向の焼成収縮率は５％以下であることが、セラミッ
ク回路基板１０の反り変形等を抑制し、寸法精度を高め
歩留まりを向上できるという理由から望ましく、特に、
３％以下がより望ましい。

【００２２】また、絶縁層Ａ１ａ、１ｇと絶縁層Ｂ１ｂ
〜１ｆとの間の熱膨張係数差は２×１０^-6／℃以下であ
ることが、両絶縁層Ａ、Ｂ１ａ〜１ｇの熱膨張係数差が
小さいほど焼成中および焼成後の反りが抑制されるとい
う理由から望ましく、特に熱膨張係数の差は１×１０^-6
／℃以下が望ましい。

【００２３】ここで、本発明のセラミック回路基板１０
を構成する絶縁層１ａ〜１ｇのうち、絶縁層Ａ１ａ、１
ｇに含まれる結晶化ガラスは、ＳｉＯ₂：１０〜４０質
量％、ＭｇＯ：３５〜６０質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１０〜３０
質量％と、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ
₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂および
Ｌｉ₂Ｏの群から選ばれる少なくとも１種を０〜３０質
量％を含有することが重要であり、特に、ＳｉＯ₂、Ｍ
ｇＯおよびＢ₂Ｏ₃以外の成分は、ＣａＯ：０〜１０質量
％、Ａｉ₂Ｏ₃：０〜２０質量％、ＳｒＯ：０〜５質量
％、ＺｎＯ：０〜３０質量％、ＴｉＯ₂：０〜１０質量
％、Ｎａ₂Ｏ：０〜３質量％、ＢａＯ：０〜３０質量
％、ＳｎＯ₂：０〜４質量％、Ｐ₂Ｏ₅：０〜３質量％、
ＺｒＯ₂：０〜１質量％、Ｌｉ₂Ｏ：０〜５質量％の範囲
の組成とされている。

【００２４】一方、絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆに含まれる結晶
化ガラスは、ＳｉＯ₂：２０〜５０質量％、ＭｇＯ：３
〜２５質量％と、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、
ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ
₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群から選ばれる少なくと
も１種を０〜５５質量％を含有することが重要であり、
特に、ＳｉＯ₂およびＭｇＯ以外の成分は、Ｂ₂Ｏ₃：０
〜２０質量％、ＣａＯ：０〜１０質量％、Ａｉ₂Ｏ₃：０
〜２０質量％、ＳｒＯ：０〜５質量％、ＺｎＯ：０〜３
０質量％、ＴｉＯ₂：０〜１０質量％、Ｎａ₂Ｏ：０〜３
質量％、ＢａＯ：０〜３０質量％、ＳｎＯ₂：０〜４質
量％、Ｐ₂Ｏ₅：０〜３質量％、ＺｒＯ₂：０〜１質量
％、Ｌｉ₂Ｏ：０〜５質量％の範囲の組成とされてい
る。

【００２５】絶縁層Ａ１ａ、１ｇおよび絶縁層Ｂ１ｂ〜
１ｆに含まれるガラス組成を上記のような組成としたの
は、これらの絶縁層１ａ〜１ｇの収縮開始温度差を設け
かつ焼成温度範囲を異なるものとしつつも最終的な焼成
収縮率を同じ値とするためである。

【００２６】ここで、絶縁層Ａ１ａ、１ｇおよび絶縁層
Ｂ１ｂ〜１ｆに含まれるガラス組成の中で、ＭｇＯとＢ
₂Ｏ₃の量を増すことにより、結晶化ガラスの軟化点が低
下し、絶縁層Ａの焼成開始温度の低温下を図ることがで
き、一方、ＳｉＯ₂の量を増すことにより、結晶化ガラ
スの軟化点を高め、これにより焼成開始温度の高温化を
図ることができる。

【００２７】そして、ＭｇＯとＢ₂Ｏ₃の量は、絶縁層Ｂ
１ｂ〜１ｆ中よりも絶縁層Ａ１ａ、１ｇの方が多く、一
方、ＳｉＯ₂の量は、絶縁層Ａ１ａ、１ｇよりも絶縁層
Ｂ１ｂ〜１ｆの方が多いことが望ましい。

【００２８】また、上記の結晶化ガラスとセラミックフ
ィラーによる組み合わせによれば、絶縁層Ａ１ａ、１ｇ
および絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆ同士の拘束力が高まり、両絶
縁層Ａ、Ｂ１ａ〜１ｇが積層された主面方向の焼成収縮
率を５％以下とすることができ、また、絶縁層間の接着
性が強くなり、反り、剥がれ、デラミネーションを防止
できる。そして、基板の寸法精度を高めることができ
る。

【００２９】一方、上記以外の組成のガラスの組み合わ
せでは、絶縁層Ａ１ａ、１ｇおよび絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆ
同士の拘束力が弱く、両絶縁層Ａ、Ｂ１ａ〜１ｇが接地
された主面方向の焼成収縮率を５％以下とすることが困
難であり、絶縁層１ａ〜１ｇ間の接着性が弱くなり、反
り、剥がれ、デラミネーションが発生しやすくなる。

【００３０】また、絶縁層１ａ〜１ｇには、上記ガラス
以外に、セラミックフィラーを含有してもよい、用いら
れるセラミックフィラーとしては、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、Ｍｇ₂
ＳｉＯ₄、ＢａＴｉ₄Ｏ₉、ＺｒＴｉＯ₄、ＳｒＴｉＯ₃、
ＢａＴｉＯ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｌａ₂Ｔｉ₂Ｏ₇、Ｎｄ
₂Ｔｉ₂Ｏ₇から選ばれる１種以上が挙げられる。特に、
セラミックフィラーとしては、高強度化と理由からＡｌ
₂Ｏ₃が好適に用いられ、上記以外のセラミック粉末を混
合して焼成を行うと、ガラスと反応してガラスの熱特性
が変化し、その結果焼成収縮挙動が変わり、焼成時の主
面（ｘ−ｙ）方向の拘束力が弱くなるからである。

【００３１】そして、絶縁層Ａ１ａ、１ｇに含まれるセ
ラミックフィラー量は、１０〜６０質量％、特には、２
０〜４０質量％、一方、絶縁層Ｂ１ｂ〜１ｆに含まれる
セラミックフィラー量は、２０〜７０質量％、特には、
３０〜５０質量％であることが望ましい。

【００３２】このように絶縁層Ａ１ａ、１ｇに含まれる
結晶化ガラス量を３０〜９０質量％、そして、セラミッ
クフィラー量を１０〜６０質量％としたのはこの範囲外
では、絶縁層Ａ１ａ、１ｇの焼結性が劣化するためであ
る。とりわけ焼結性をさらに向上させるという観点から
結晶化ガラス成分は６０質量％以上、一方、セラミック
フィラーは４０質量％以下が望ましい。

【００３３】本発明のセラミック回路基板の製法につい
て具体的に説明する。

【００３４】先ず、本発明の絶縁層Ａ成形体中に含まれ
る結晶化ガラス粉末の組成は、ＳｉＯ₂：１０〜４０質
量％、ＭｇＯ：３５〜６０質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１０〜３０
質量％と、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ
₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂および
Ｌｉ₂Ｏの群から選ばれる少なくとも１種を０〜３０質
量％とすることが重要であり、特に、特に、ＳｉＯ₂、
ＭｇＯおよびＢ₂Ｏ₃以外の成分は、ＣａＯ：０〜１０質
量％、Ａｉ₂Ｏ₃：０〜２０質量％、ＳｒＯ：０〜５質量
％、ＺｎＯ：０〜３０質量％、ＴｉＯ₂：０〜１０質量
％、Ｎａ₂Ｏ：０〜３質量％、ＢａＯ：０〜３０質量
％、ＳｎＯ₂：０〜４質量％、Ｐ₂Ｏ₅：０〜３質量％、
ＺｒＯ₂：０〜１質量％、Ｌｉ₂Ｏ：０〜５質量％の範囲
の組成とされている。

【００３５】一方、絶縁層Ｂ成形体中に含まれる結晶化
ガラス粉末の組成は、ＳｉＯ₂：２０〜５０質量％、Ｍ
ｇＯ：３〜２５質量％と、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、
ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、Ｓｎ
Ｏ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ ₂Ｏの群から選ばれる
少なくとも１種を０〜５５質量％とすることが重要であ
り、特に、ＳｉＯ₂およびＭｇＯ以外の成分は、Ｂ
₂Ｏ₃：０〜２０質量％、ＣａＯ：０〜１０質量％、Ａｉ
₂Ｏ₃：０〜２０質量％、ＳｒＯ：０〜５質量％、Ｚｎ
Ｏ：０〜３０質量％、ＴｉＯ₂：０〜１０質量％、Ｎａ₂
Ｏ：０〜３質量％、ＢａＯ：０〜３０質量％、Ｓｎ
Ｏ₂：０〜４質量％、Ｐ₂Ｏ₅：０〜３質量％、ＺｒＯ₂：
０〜１質量％、Ｌｉ₂Ｏ：０〜５質量％の範囲の組成と
されている。

【００３６】そして、これらの結晶化ガラス粉末とセラ
ミックフィラーとを混合して焼成収縮挙動の異なる２種
のセラミック材料を調製し、これら２種のセラミック材
料と有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤
とを混合しセラミックスラリを調製する。このセラミッ
クスラリを用いてドクターブレード法などによりテープ
成形を行い、所定寸法に切断し絶縁層Ａ成形体および絶
縁層Ｂ成形体となるセラミックグリーンシートを作製す
る。

【００３７】次に、このセラミックグリーンシートにパ
ンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に
導体ペーストを充填したり、表面導体層や内部導体層を
導体ペーストを用いてスクリーン印刷法などによって被
着形成する。

【００３８】このようにして得られた各セラミックグリ
ーンシートを所定の積層順序に応じて積層して積層成形
体を形成した後、焼成する。

【００３９】焼成にあたっては、昇温して、セラミック
スＡ（絶縁層Ａ）の収縮開始温度Ｓ _Aに達した後、除々
に昇温するか、または収縮開始温度Ｓ_A、あるいは収縮
開始温度Ｓ_A以上、セラミックスＢ（絶縁層Ｂ）の収縮
開始温度Ｓ_Bよりも低い温度で、一時的に炉内温度を保
持してセラミックスＡ（絶縁層Ａ）が最終収縮率の９０
％以上焼成が進行するまで保持する。この時、セラミッ
クスＡ（絶縁層Ａ）は、その温度で焼成収縮しないセラ
ミックスＢ（絶縁層Ｂ）によって主面（ｘ−ｙ）方向へ
の収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮する。

【００４０】その後、セラミックスＡ（絶縁層Ａ）が最
終収縮率の９０％以上収縮した後、セラミックスＢ（絶
縁層Ｂ）の収縮開始温度Ｓ_Bに昇温して焼成する。この
焼成によって、セラミックスＢ（絶縁層Ｂ）は、焼結が
ほぼ完了したセラミックスＡ（絶縁層Ａ）によって主面
（ｘ−ｙ）方向への焼成収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成
収縮する。その結果、セラミックスＡ（絶縁層Ａ）およ
びセラミックスＢ（絶縁層Ｂ）ともに主面（ｘ−ｙ）方
向への焼成収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮した寸法
精度の高い基板を作製することができる。

【００４１】ここで、絶縁層Ｂ成形体の焼成収縮率が
０．１％のとき、絶縁層Ａ成形体は、この絶縁層Ａ成形
体が有する最終収縮率の９０％以上に収縮が進行してい
ることとしたのは、全体の体積収縮率が９０％未満の場
合には主面（ｘ−ｙ）方向の収縮が大きくなり、配線導
体の寸法精度が悪くなるからである。ここで、焼成収縮
が高温側の絶縁層が０．１％体積収縮するということ
は、Ｚ方向のみの収縮であってもよい。とりわけ、焼成
収縮率の低減の観点から全体の体積収縮率は９５％以上
が望ましい。

【００４２】また、絶縁層１ａ〜１ｇの収縮開始温度差
は１０℃以上、特に２０℃以上であることが望ましい。
これは、互いのセラミックスが共に焼成収縮する温度領
域が減少するほど収縮の拘束の効果が大きくなるためで
ある。なお、ここでは収縮開始温度とは、絶縁層１ａ〜
１ｇが０．１％焼成収縮した時点の温度とし、焼成収縮
終了温度とは、焼成収縮が最終焼成体積収縮率の９９％
進行した時点の温度を意味する。

【００４３】尚、本発明のセラミック回路基板１０の製
法では、焼成収縮挙動もしくは焼成収縮開始温度、焼成
収縮終了温度の異なる材料から形成される絶縁層１ａ〜
１ｇが複数積層されており、それらの誘電率は等しくて
も良いが、目的によっては異なっていても良く、焼成挙
動が異なる２種のセラミックスは、例えば、焼成収縮挙
動の相違のみならず、目的に応じて比誘電率が異なる、
強度が異なる、誘電損失が異なるなどの他の特性が異な
っていても良い。

【００４４】また、焼成収縮挙動が異なる２種のセラミ
ックスＡ−Ｂの積層形態としては、図１では、ＡＢＢＢ
ＢＢＡ、ＡＡＢＡＢＡＡ、ＡＡＢＢＡＡＡ、ＡＢＡＡＡ
ＡＡでもよく、また、ＡとＢとを反対に入れ換えても良
い。

【００４５】

【実施例】表１および表２に示すような、焼成収縮開始
温度が異なる絶縁層Ａ、絶縁層Ｂを形成するセラミック
スＡとセラミックスＢを形成する材料それぞれに、有機
バインダとしてエチルセルロースと、有機溶剤として２
・２・４トリメチル３・３ペンタジオールモノイソブチ
レートを添加してなるスラリを調製し、これをドクター
ブレード法により薄層化し、基板用のセラミックグリー
ンシートを作製した。

【００４６】次に、絶縁層ＢとなるセラミックスＢを含
むセラミックグリーンシートの所定の位置にパンチング
等により貫通孔を形成し、この貫通孔にＡｇを含む導電
性ペーストを充填し、また、この導電性ペーストを用い
て、スクリーン印刷により所定の導体層パターンを形成
した。

【００４７】一方、最上層、最下層の絶縁層Ａとなるセ
ラミックスＡを含むセラミックグリーンシートに、表層
導体となるＡｇからなる導電性ペーストを用いて所定形
状の導体層パターンを印刷形成した。

【００４８】導電性ペーストが充填され、所定形状の導
体層パターンが形成された絶縁層Ｂとなるセラミックス
Ｂを含むセラミックグリーンシートを複数積層するとと
もに、最上層および最下層に、表層導体となる導体膜形
成した絶縁層Ａとなるグリーンシートを積層し、積層成
形体を作製した。

【００４９】この後、大気中４００℃で脱バインダ処理
し、さらに９１０℃で焼成し、図１に示すようなセラミ
ック回路基板１０を作製した。尚、絶縁層１ａ〜１ｇの
厚みは０．１５ｍｍであり、セラミック回路基板１０の
大きさは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み１．２ｍｍで
あった。

【００５０】尚、積層成形体と焼成後のセラミック回路
基板１０に対して、所定のポイント間の長さを測定する
ことにより、主面（ｘ−ｙ）方向のセラミック回路基板
１０の収縮率を測定した。尚、各試料について１０個の
試料を作製し、それぞれの収縮率を測定し、１０個の試
料の収縮率の最大収縮率と最小収縮率の差を収縮ばらつ
きとして評価した。また、基板を研磨して金属顕微鏡を
用いて断面を研磨することにより、基板におけるクラッ
ク、デラミネーションの有無を評価した。

【００５１】また、セラミックスＡとセラミックスＢを
形成する材料に、ワックスを添加し、圧力１ｔ／ｃｍ²
でプレスすることにより圧粉体を形成し、この圧粉体に
対して空気中で熱機械分析（ＴＭＡ）による室温〜１０
００℃の温度範囲により各セラミックスの焼成収縮開始
温度Ｓ_A、Ｓ_B、焼成収縮終了温度Ｅ_A、Ｅ_B熱膨張係数を
評価した。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】この表３から、表１、２に示した本発明の
結晶化ガラス組成を含有する絶縁層により構成した試料
Ａ、Ｂ、Ｆ〜Ｏでは主面（ｘ−ｙ）方向の収縮率が５％
以下であり、クラックやデラミネーションが無かった。
また、絶縁層Ａの焼成収縮終了温度Ｅ_Aと絶縁層Ｂの焼
成収縮開始温度Ｓ_Bとの差が２０℃以下とした試料Ａ、
Ｇ、ＨおよびＩではｘーｙ収縮率を３％以下に抑えるこ
とができた。そして、特に、絶縁層Ａの収縮終了温度Ｅ
_Aと絶縁層Ｂの収縮開始温度Ｓ_Bとの差を０℃とした試料
Ａでは、（ｘ−ｙ）収縮率が０％となり無収縮基板を作
製できた。また、絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂの熱膨張差を
１．６×１０^ー ⁶／℃以下とした試料では焼成におけるク
ラックやデラミネーションが無かった。

【００５６】

【発明の効果】本発明のセラミック回路基板では、絶縁
層として絶縁層Ａと絶縁層Ｂとを積層して、これら複数
の絶縁層を一体焼成することにより、基板の収縮率を低
減できる。また、前記絶縁層と異種材料絶縁層の間の熱
膨張係数差を小さくすることにより、クラックやデラミ
ネーションの生じない基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック回路基板の概略断面図を示
す。

【図２】本発明における焼成収縮挙動が異なるセラミッ
クスＡとセラミックスＢの焼成収縮曲線を示す。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・・・・・・・・基板１ａ、１ｇ・・・・・・・・・・・・・絶縁層Ａ１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ・・・・絶縁層Ｂ３・・・・・・・・・・・・・・・・・導体層１０・・・・・・・・・・・・・・・・セラミック回路
基板

フロントページの続きＦターム(参考） 4G062 AA08 AA11 BB01 DA04 DA05 DB01 DB02 DB03 DB04 DB05 DB06 DC01 DC02 DC03 DC04 DC05 DC06 DD01 DD02 DD03 DD04 DD05 DD06 DE01 DE02 DE03 DE04 DE05 DE06 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA06 EB01 EB02 EB03 EB04 EB05 EB06 EC01 ED03 ED04 ED05 ED06 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE06 EF01 EF02 EF03 EF04 EF05 EF06 EG01 EG02 EG03 EG04 EG05 EG06 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FB04 FB05 FB06 FC01 FC02 FC03 FC04 FC05 FC06 FD01 FE01 FE02 FE03 FE04 FE05 FE06 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM07 MM27 MM28 NN29 PP02 PP03 PP09 5E346 AA12 AA15 AA24 AA38 BB01 CC18 DD02 DD34 EE24 EE29 FF18 GG03 GG04 GG08 GG09 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも結晶化ガラスを含み焼成収縮開
始温度の異なる少なくとも２種の絶縁層Ａ、Ｂを積層し
てなる基板の表面および／または内部に導体層を形成し
てなるセラミック回路基板であって、前記絶縁層のうち、低温側で焼成収縮する絶縁層Ａに含
まれる前記結晶化ガラスが、ＳｉＯ₂：１０〜４０質量
％、ＭｇＯ：３５〜６０質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１０〜３０質
量％と、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、Ｔｉ
Ｏ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およ
びＬｉ₂Ｏの群から選ばれる少なくとも１種を０〜３０
質量％を含有するとともに、高温側で焼成収縮する絶縁層Ｂに含まれる前記結晶化ガ
ラスが、ＳｉＯ₂：２０〜５０質量％、ＭｇＯ：３〜２
５質量％と、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、Ｚｎ
Ｏ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、Ｚ
ｒＯ₂およびＬｉ ₂Ｏの群から選ばれる少なくとも１種を
０〜５５質量％を含有することを特徴とするセラミック
回路基板。
【請求項２】絶縁層Ａにセラミックフィラーが、１０〜
６０質量％含まれかつ絶縁層Ｂにセラミックフィラー
が、２０〜７０質量％含まれることを特徴とする請求項
１記載のセラミック回路基板。
【請求項３】絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂとが積層された基
板の主面方向の焼成収縮率が５％以下であることを特徴
とする請求項１または２に記載のセラミック回路基板。
【請求項４】絶縁層Ａと絶縁層Ｂとの間の焼成後の熱膨
張係数差が２×１０^-6／℃以下であることを特徴とする
請求項１乃至３のうちいずれか記載のセラミック回路基
板。
【請求項５】ＳｉＯ₂：１０〜４０質量％、ＭｇＯ：３
５〜６０質量％、Ｂ₂Ｏ ₃：１０〜３０質量％と、Ｃａ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、Ｂ
ａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およびＬｉ₂Ｏの群か
ら選ばれる少なくとも１種を０〜３０質量％を含有する
結晶化ガラス粉末を含み低温側から焼成収縮を開始する
絶縁層Ａ成形体を形成するとともに、ＳｉＯ₂：２０〜５０質量％、ＭｇＯ：３〜２５質量％
と、Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、ＺｎＯ、Ｔｉ
Ｏ₂、Ｎａ₂Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂およ
びＬｉ₂Ｏの群から選ばれる少なくとも１種を０〜５５
質量％とされている結晶化ガラス粉末を含み前記絶縁層
Ａ成形体よりも高温側から焼成収縮を開始する絶縁層Ｂ
成形体を形成する工程と、前記絶縁層Ａ成形体および前
記絶縁層Ｂ成形体の表面および／または内部に所定の導
体層パターンを形成する工程と、該導体層パターンが形
成された前記絶縁層Ａ成形体および前記絶縁層Ｂ成形体
とを複数積層して積層成形体を形成する工程と、該積層
成形体を焼成して、前記積層成形体の主面方向の焼成収
縮率を５％以下とする工程とを具備することを特徴とす
るセラミック回路基板の製法。
【請求項６】絶縁層Ａ成形体と絶縁層Ｂ成形体との間の
焼成収縮開始温度差が１０℃以上であることを特徴とす
る請求項５に記載のセラミック回路基板の製法。
【請求項７】絶縁層Ｂ成形体の焼成収縮率が０．１％の
とき、絶縁層Ａ成形体は、該絶縁層Ａ成形体が有する最
終収縮率の９０％以上に達していることを特徴とする請
求項５または６に記載のセラミック回路基板の製法。