JP2003212644A

JP2003212644A - 低温焼結セラミック組成物、セラミック焼結体ならびに積層型セラミック電子部品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003212644A
Application number: JP2002016660A
Authority: JP
Inventors: Akira Baba; 彰馬場
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】抗折強度および品質係数が高いセラミック焼
結体を得ることができる低温焼結セラミック組成物を提
供する。【解決手段】たとえば多層セラミック基板１に備える
セラミック層２を構成するセラミック焼結体を得るため
の低温焼結セラミック組成物として、カオリナイト粘土
の熱処理物およびＣａＣＯ₃またはＣａ（ＯＨ）₂のよ
うなＣａ化合物の各粉末の混合物を熱処理して得られた
仮焼物と、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル）粉末とを含むも
のを用いる。スピネル粉末は、仮焼物１００重量部に対
して、３０重量部以上かつ８０重量部以下添加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、低温焼結セラミ
ック組成物、セラミック焼結体ならびに積層型セラミッ
ク電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、
セラミック焼結体の機械的強度および品質係数の向上を
図るための改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種モジュール基板や各種パッケージ部
品や複合デバイス等を構成するために用いられている多
層セラミック基板のような積層型セラミック電子部品
は、複数の積層されたセラミック層をもって構成される
焼結積層体を備えている。このような積層型セラミック
電子部品には、種々の形態の配線導体が設けられてい
る。配線導体としては、たとえば、焼結積層体の内部に
おいて、セラミック層間の特定の界面に沿って延びる内
部導体膜が形成されたり、特定のセラミック層を貫通す
るように延びるビアホール導体が形成されたり、また、
焼結積層体の外表面上において延びる外部導体膜が形成
されたりしている。

【０００３】上述した配線導体は、電気抵抗が低い方が
望ましく、そのため、銅または銀というような電気伝導
率の高い金属が配線導体のための導電材料として用いら
れている。

【０００４】焼結積層体を得るためには、生の積層体を
焼成する工程が必要であるが、生の積層体には、既に配
線導体が形成されているため、配線導体も焼成工程に付
されることになる。したがって、焼成工程において付与
される温度は、配線導体において導電材料として含まれ
る金属の融点より低くなければならない。

【０００５】このような状況の下、前述した銅または銀
は、その融点が比較的低いため、セラミック層を構成す
るセラミック材料としては、比較的低温で焼結可能ない
わゆる低温焼結セラミック材料が用いられている。

【０００６】従来、低温焼結セラミック材料としては、
アルミナなどの無機骨材と低融点ガラスとの混合組成
物、いわゆるガラスセラミックが主として用いられてい
る。

【０００７】また、他の低温焼結セラミック材料とし
て、特開平８−１７５８６４号公報には、カオリナイト
族の珪酸塩とＣａＣＯ₃またはＣａ（ＯＨ）₂との混合
物熱処理して得られた仮焼物を原料として、低温焼結可
能なアノーサイト／ゲーレナイトセラミック焼結体を作
製することが記載されている。

【０００８】さらに、特開２０００−６３１８２号公報
には、カオリナイト族の珪酸塩とＣａＣＯ₃またはＣａ
（ＯＨ）₂とシリカとからなる仮焼物によって、低温焼
結を達成し、さらに、この仮焼物に、アルミナなどの機
能性酸化物を５〜３５重量％加えることにより、機械的
強度や電気的特性を向上させることが記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】積層型セラミック電子
部品の一例としての多層セラミック基板の薄層化が進ん
だ結果、抗折強度が２００ＭＰａを超えるような高強度
の基板材料が求められている。

【００１０】しかしながら、前述した特開平８−１７５
８６４号公報に記載された範囲の組成物によれば、十分
に焼結させて緻密化を図りかつ結晶化させた場合でも、
２００ＭＰａを超える抗折強度を得ることは不可能であ
る。

【００１１】一般的なガラスセラミック材料において
は、緻密に焼結している限り、低温焼結性のガラスにア
ルミナなどの骨材を加えることによって、機械的強度を
向上させることができる。しかしながら、骨材が多くな
るほど、焼結温度が上昇し、そのため、所望の温度域で
は焼結させることが不可能になることがある。したがっ
て、骨材量を多くしながら、低温焼結可能なガラスセラ
ミック材料を得るためには、そこに含有される焼結助剤
の焼結性を高める必要がある。

【００１２】また、前述した特開２０００−６３１８２
号公報に記載の技術においては、シリカの添加が仮焼物
の焼結性を低下させてしまう。そのため、機能性酸化物
の添加量を３８重量％より多くすると、１０００℃以下
では焼結しなくなるとされている。

【００１３】このように、多層セラミック基板の機械的
強度を高めながら、焼結温度を下げることは、一般的に
困難であるという問題がある。

【００１４】他方、多層セラミック基板を、たとえば移
動体通信端末機器用の電子部品として用いる場合、多層
セラミック基板に備えるセラミック層を構成するセラミ
ックの品質係数は、最低でも３００程度、好ましくは５
００以上であることが必要であるとされている。品質係
数は、周波数が高くなるほど、低下する。多層セラミッ
ク基板の適用周波数帯域は、年々高周波化しており、し
たがって、機械的強度だけでなく、品質係数において
も、優れた低温焼結セラミック材料の実現が望まれる。

【００１５】そこで、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、または要望を満たし得る、低温焼結セラミッ
ク組成物、この低温焼結セラミック組成物を焼成して得
られるセラミック焼結体、ならびに低温焼結セラミック
組成物を用いて構成される積層型セラミック電子部品お
よびその製造方法を提供しようとすることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る低温焼結
セラミック組成物は、カオリナイト族の粘土鉱物または
その熱処理物の粉末と、Ｃａ化合物の粉末とを、仮焼後
のＣａＯ換算においてＣａ化合物が２０．０重量％以上
かつ４１．６重量％以下の含有率をもって含むように混
合して得られた混合物を熱処理して得られた、仮焼物
と、この仮焼物１００重量部に対して、３０重量部以上
かつ８０重量部以下の添加量をもって添加された、Ｍｇ
Ａｌ₂Ｏ₄粉末とを含むことを特徴としている。

【００１７】上述した仮焼物は、上述した混合物を７５
０℃以上かつ９２０℃未満の温度域において熱処理して
得られたものであることが好ましい。

【００１８】上述した低温焼結セラミック組成物におい
て、Ｃａ化合物は、ＣａＣＯ₃およびＣａ（ＯＨ）₂か
ら選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。

【００１９】また、上述のような低温焼結セラミック組
成物１００重量部に対して、１重量部以上かつ１０重量
部以下の添加量をもって添加された、軟化点が８５０℃
以下のガラス粉末をさらに含んでいてもよい。

【００２０】また、この発明に係る低温焼結セラミック
組成物において、前述したカオリナイト族の粘土鉱物ま
たはその熱処理物の粉末は、カオリナイト族の珪酸塩
を、４５０℃以上かつ９２０℃以下の温度域で熱処理し
て得られた熱処理物粉末であることが好ましい。

【００２１】また、前述したＣａ化合物の粉末は、その
中心粒径が２．０μｍ以下であることが好ましい。

【００２２】また、前述したＭｇＡｌ₂Ｏ₄粉末は、そ
の中心粒径が５．０μｍ以下であることが好ましい。

【００２３】この発明は、また、上述したような低温焼
結セラミック組成物を９００℃以上かつ１０３０℃以下
の温度域で焼成して得られた、セラミック焼結体にも向
けられる。

【００２４】この発明は、また、次のような積層型セラ
ミック電子部品の製造方法にも向けられる。この製造方
法は、この発明に係る低温焼結セラミック組成物を含
む、セラミックスラリーを用意する工程と、このセラミ
ックスラリーをもって形成された、複数の積層されたセ
ラミックグリーン層、およびセラミックグリーン層の特
定のものに関連して設けられる配線導体を備える、生の
積層体を作製する工程と、この生の積層体を、９００℃
以上かつ配線導体に含まれる金属の融点以下の温度域で
焼成する工程とを備えることを特徴としている。

【００２５】上述の積層型セラミック電子部品の製造方
法において、配線導体に含まれる金属は、Ｃｕ、Ａｇお
よびＰｄから選ばれた少なくとも１種を含むことが好ま
しい。

【００２６】また、好ましくは、生の積層体を作製する
工程は、セラミックスラリーを成形して複数枚のセラミ
ックグリーンシートを得る工程と、特定のセラミックグ
リーンシートに配線導体を設ける工程と、複数枚のセラ
ミックグリーンシートを積層する工程と備える。

【００２７】この発明は、また、上述のような製造方法
によって得られた、積層型セラミック電子部品にも向け
られる。

【００２８】さらに、この発明に係る積層型セラミック
電子部品は、別の局面から表現すれば、複数の積層され
たセラミック層、およびセラミック層の特定のものに関
連して設けられる配線導体を備え、セラミック層が、前
述したこの発明に係るセラミック焼結体から構成されて
いる、積層型セラミック電子部品であるとも規定するこ
とができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る低温焼結
セラミック組成物を用いて製造される積層型セラミック
電子部品の一例としての多層セラミック基板１を図解的
に示す断面図である。

【００３０】多層セラミック基板１は、積層された複数
のセラミック層２をもって構成される焼結積層体３を備
えている。この焼結積層体３において、セラミック層２
の特定のものに関連して種々の配線導体が設けられてい
る。

【００３１】上述した配線導体としては、焼結積層体３
の積層方向における端面上に形成されるいくつかの外部
導体膜４および５、セラミック層２の間の特定の界面に
沿って形成されるいくつかの内部導体膜６、ならびにセ
ラミック層２の特定のものを貫通するように形成される
いくつかのビアホール導体７等がある。

【００３２】上述した外部導体膜４は、焼結積層体３の
外表面上に搭載されるべき電子部品８および９への接続
のために用いられる。図１では、たとえば半導体デバイ
スのように、バンプ電極１０を備える電子部品８、およ
びたとえばチップコンデンサのように面状の端子電極１
１を備える電子部品９が図示されている。

【００３３】また、外部導体膜５は、この多層セラミッ
ク基板１を実装するマザーボード（図示せず。）への接
続のために用いられる。

【００３４】このような多層セラミック基板１に備える
焼結積層体３は、セラミック層２となるべき複数の積層
されたセラミックグリーン層と、内部導体膜６およびビ
アホール導体７のような配線導体と、場合によっては、
外部導体膜４および５のような配線導体とを備える、生
の積層体を焼成することによって得られるものである。

【００３５】上述した生の積層体におけるセラミックグ
リーン層の積層構造は、典型的には、セラミックスラリ
ーを成形して得られた複数枚のセラミックグリーンシー
トを積層することによって与えられ、配線導体、特に内
部の配線導体は、積層前のセラミックグリーンシートに
設けられる。

【００３６】セラミックスラリーは、後述するようなこ
の発明において特徴となる組成を有する低温焼結セラミ
ック組成物に、ポリビニルブチラールのような有機バイ
ンダと、トルエンおよびイソプロピルアルコールのよう
な溶剤と、ジ−ｎ−ブチルフタレートのような可塑剤
と、その他、必要に応じて、分散剤等の添加物とを加え
てスラリー化することによって、得ることができる。

【００３７】セラミックスラリーを用いてセラミックグ
リーンシートを得るための成形にあたっては、たとえ
ば、ポリエチレンテレフタレートのような有機樹脂から
なるキャリアフィルム上で、ドクターブレード法を適用
して、セラミックスラリーをシート状に成形することが
行なわれる。

【００３８】配線導体をセラミックグリーンシートに設
けるにあたっては、たとえば、Ｃｕ、ＡｇおよびＰｄか
ら選ばれた少なくとも１種を導電成分として含む導電性
ペーストが用いられ、セラミックグリーンシートにビア
ホール導体７のための貫通孔が設けられ、貫通孔に導電
性ペーストが充填されるとともに、内部導体膜６のため
の導電性ペースト膜、ならびに必要に応じて外部導体膜
４および５のための導電性ペースト膜がたとえばスクリ
ーン印刷法によって形成される。

【００３９】このようなセラミックグリーンシートは、
所定の順序で積層され、積層方向に、たとえば１０００
ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力をもって圧着されることによっ
て、生の積層体が得られる。

【００４０】この生の積層体には、図示しないが、他の
電子部品を収容するためのキャビティや、電子部品８お
よび９等を覆うカバーを固定するための接合部分が設け
られてもよい。

【００４１】生の積層体は、セラミックグリーン層に含
まれる低温焼結セラミック組成物が焼結可能な温度以
上、たとえば９００℃以上であって、配線導体に含まれ
る金属の融点以下、たとえばＣｕであれば１０３０℃以
下の温度域で焼成される。

【００４２】また、配線導体に含まれる金属がＣｕであ
る場合、焼成は、窒素雰囲気のような非酸化性雰囲気中
で行なわれ、９００℃以下の温度で脱バインダを完了さ
せ、また、降温時には、酸素分圧を低くして、焼成完了
時にＣｕが実質的に酸化しないようにされる。

【００４３】焼成温度がたとえば９８０℃以上であるな
らば、配線導体に含まれる金属として、Ａｇを用いるこ
とができないが、ＰｄまたはＰｄが２０重量％以上のＡ
ｇ−Ｐｄ系合金を用いることができる。この場合には、
焼成を空気中で実施することができる。

【００４４】焼成温度がたとえば９５０℃以下であるな
らば、配線導体に含まれる金属として、Ａｇを用いるこ
とができる。

【００４５】以上のように、焼成工程を終えたとき、図
１に示した焼結積層体３が得られる。

【００４６】その後、必要に応じて、外部導体膜４およ
び５が形成され、電子部品８および９が実装され、それ
によって、図１に示した多層セラミック基板１が完成さ
れる。

【００４７】前述したセラミックスラリーに含まれる低
温焼結セラミック組成物として、カオリナイト族の粘土
鉱物またはその熱処理物の粉末と、Ｃａ化合物の粉末と
を混合して得られた混合物を、好ましくは７５０℃以上
かつ９２０℃未満の温度域において熱処理して得られ
た、仮焼物と、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル）粉末とを含
むものが用いられる。

【００４８】Ｃａ化合物としては、好ましくは、ＣａＣ
Ｏ₃およびＣａ（ＯＨ）₂から選ばれた少なくとも１種
が用いられる。

【００４９】仮焼物を得るための熱処理は、前述のよう
に、７５０℃以上かつ９２０℃未満の温度域においてな
されるのが好ましい。ここで、７５０℃以上の温度が適
用されるのは、７５０℃未満であると、たとえばＣａＣ
Ｏ₃の熱分解およびＣａＯの固溶が十分に進行しないこ
とがあり、他方、９２０℃未満の温度が適用されるの
は、９２０℃以上であると、得られた仮焼物中に結晶成
分が生成され、焼結性が低下することがあるためであ
る。

【００５０】また、Ｃａ化合物の粉末は、その中心粒径
が２．０μｍ以下であることが好ましい。この中心粒径
が２．０μｍより大きいと、仮焼物中にＣａＯが残存し
やすく、そのため、仮焼物の焼結性が低下することがあ
るためである。仮焼時間を長くすることによって、残存
ＣａＯをなくすことは可能であるが、コストアップにつ
ながるので好ましくない。

【００５１】仮焼物において、Ｃａ化合物は、仮焼後の
ＣａＯ換算において２０．０重量％以上かつ４１．６重
量％以下の含有率をもって含むようにされる。

【００５２】仮焼物中のＣａ化合物の含有率が２０．０
重量％より低い場合には、仮焼物の焼結性が低下し、ま
た、焼結体の抗折強度が２００ＭＰａ以上とはならず、
多層セラミック基板１が必要とする機械的強度を満足し
ない。

【００５３】他方、仮焼物中のＣａ化合物の含有率が４
１．６重量％より高い場合には、仮焼物中に生成するＳ
ｉＯ・ＣａＯ系複合酸化物が焼結性を低下させ、そのた
めに、焼結体の抗折強度が２００ＭＰａ以上とならず、
多層セラミック基板１において必要とする機械的強度を
満足しない。

【００５４】低温焼結セラミック組成物において、骨材
として含まれるＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル）粉末の含有
量は、上述したような仮焼物１００重量部に対して、３
０重量部以上かつ８０重量部以下に選ばれる。

【００５５】スピネル粉末の含有量が３０重量部より少
ない場合は、得られた焼結体の抗折強度が２００ＭＰａ
以上とはならず、多層セラミック基板１として必要な機
械的強度が不足する。

【００５６】他方、スピネル粉末の含有量が８０重量部
より多い場合には、焼結体中にポアが多く生成され、品
質係数が３００以下となってしまう。

【００５７】スピネル粉末は、その中心粒径が５．０μ
ｍ以下であることが好ましい。スピネル粉末の中心粒径
が５．０μｍより大きいと、セラミックグリーンシート
ないしはセラミックグリーン層の表面が粗くなり過ぎ、
そのため、印刷により形成される導体膜４〜６の線幅や
厚みのばらつきが大きくなり、得られた多層セラミック
基板１の特性が安定しなくなることがあるためである。

【００５８】カオリナイト族の粘土鉱物は、そのまま用
いられても、前述したように、その熱処理物が用いられ
てもよいが、好ましくは、後者の熱処理物が用いられ
る。なぜなら、熱処理を施さないカオリナイト粘土に
は、結晶水や吸着水が多量に存在し、しかも水分量は採
掘場所または保管場所もしくは保管条件等によって容易
に変動するため、そのまま用いる場合には、秤量ずれが
生じやすいからである。

【００５９】カオリナイト粘土の熱処理にあたっては、
４５０℃以上かつ９２０℃以下の温度域が適用されるこ
とが好ましい。この温度が４５０℃未満では、カオリナ
イト粘土に含まれる結晶水や吸着水が完全に除去されな
いことがあり、他方、９２０℃より高いと、カオリナイ
ト粘土からＡｌ₂ＳｉＯ₇などの結晶が生成し、このよ
うな結晶が仮焼物の焼結性を著しく低下させることがあ
るためである。

【００６０】また、上述のような低温焼結セラミック組
成物１００重量部に対して、１重量部以上かつ１０重量
部以下の添加量をもって、軟化点が８５０℃以下のガラ
ス粉末がさらに添加されてもよい。

【００６１】上述のように、ガラス粉末を加えるのは、
得られた多層セラミック基板１に備える焼結積層体３の
反りを低減するためである。

【００６２】特に、焼結積層体３が、これら複数のもの
を集合した集合基板の状態で得るため、生の集合基板を
焼成すると、主面方向の寸法より厚み方向の寸法がはる
かに小さいため、反りが生じやすい。

【００６３】他方、焼結助剤として機能するカオリナイ
ト族の粘土鉱物またはその熱処理物の粉末とＣａ化合物
との粉末との混合物の仮焼物は、９２０℃以上の温度で
結晶化し、９５０℃の温度において流動性をほとんど失
う。そのため、焼成時における炉内温度のむらや配線導
体との収縮ミスマッチによって生じる反りは、焼成完了
時まで残ることになる。

【００６４】これに対して、軟化点が８５０℃以下のガ
ラス粉末を添加すると、焼成されるべき集合基板あるい
は積層体は、９５０℃以上の温度域においても適度に軟
化し、焼成中に生じ得る反りを自重によって低減するこ
とができる。

【００６５】なお、前述したように、添加されるガラス
粉末の軟化点が８５０℃以下としたのは、この軟化点が
８５０℃より高い場合には、焼成されるべき集合基板ま
たは積層体を高温で軟化させる効果が実質的に発現しな
いためである。

【００６６】また、ガラス粉末の添加量を、低温焼結セ
ラミック組成物１００重量部に対して、１重量部以上か
つ１０重量部以下としたのは、この添加量が１重量部未
満では、ガラス粉末の添加効果が実質的に発現しないた
めであり、他方、この添加量が１０重量部を超えると、
品質係数の劣化が顕著になるためである。

【００６７】以下に、この発明を、実験例に基づいて説
明する。

【００６８】（実験例１）まず、米国産のカオリナイト
粘土を９００℃で焼成したもの（以下、「カオリン」と
言う。）と、中心粒径１．２μｍのＣａＣＯ₃粉末とを
用意した。カオリンは、主成分であるＳｉＯ₂およびＡ
ｌ₂Ｏ₃のほかに、微量のＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ
₃およびＴｉＯ₂を含み、中心粒径は１．２μｍであ
る。

【００６９】これらカオリンとＣａＣＯ₃粉末とを、表
１に示すように、カオリン：ＣａＣＯ₃の重量比率にお
いて７５：２５〜４０：６０の範囲で調合し、各調合物
を、ボールミルによって水中で４８時間それぞれ混合し
た。各混合物を、乾燥した後、空気中において、８３０
℃の温度で３時間仮焼し、仮焼物を得た。

【００７０】表１に示した各仮焼物について、その焼結
性を調査したところ、カオリン：ＣａＣＯ₃の重量比率
が７０：３０〜４５：５５の範囲にある仮焼物は、Ａｌ
₂Ｏ ₃、ＳｉＯ₂およびＣａＯからなるアモルファスで
あり、高い焼結性を示すことがわかった。なお、表１に
は、各仮焼物について、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＣ
ａＯの組成比（重量％）が示されている。

【００７１】

【表１】

【００７２】次に、表１に示した各仮焼物１００重量部
に対して、骨材となる中心粒径２．０μｍのＭｇＡｌ₂
Ｏ₄（スピネル）粉末を、表２に示すように、２０重量
部〜９０重量部の範囲で加え、セラミック組成物を得
た。

【００７３】次に、表２に示した各試料に係るセラミッ
ク組成物に対して、一般に市販されている有機バイン
ダ、溶剤、分散剤および可塑剤等を加えてセラミックス
ラリーとし、これをシート状に成形して、セラミックグ
リーンシートを得た。

【００７４】次に、上述の複数枚のセラミックグリーン
シートを積層し、圧着して、生の積層体を得た後、これ
を、９８０℃の温度で６０分間焼成し、各試料に係る焼
結体を得た。

【００７５】次に、これら焼結体について、６ＧＨｚに
おける比誘電率および品質係数（Ｑ値）を測定するとと
もに、抗折強度を測定した。表２に、これらの測定結果
が示されている。

【００７６】

【表２】

【００７７】表２において、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄の添加量が
同じ試料については、同じ行に並ぶように配列され、カ
オリン：ＣａＣＯ₃が同じ試料については同じ列に並ぶ
ように配列されている。また、カオリン：ＣａＣＯ₃の
重量比率に対応するＣａＯ含有率（重量％）が、表１に
示した数値に基づいて、表２の「カオリン：ＣａＣ
Ｏ ₃」の欄に括弧書きで示されている。

【００７８】表２において、太線で囲んだ領域にある試
料がこの発明の範囲内の試料である。なお、表２におい
て、空欄とされている箇所は、実施しなかったこと、あ
るいは９８０℃の温度では焼結しなかったことを示して
いる。

【００７９】表２からわかるように、この発明の範囲内
にあるセラミック組成物から得られた焼結体によれば、
比誘電率が７．０〜７．６の範囲にあり、抗折強度が２
００〜３００ＭＰａの範囲にあり、さらに、品質係数
が、６ＧＨｚにおいて、３６０〜６２０の範囲にあり、
いずれも、優れた特性を示している。

【００８０】特に、仮焼物におけるカオリン：ＣａＣＯ
₃の重量比率が５０：５０であり、かつ仮焼物１００重
量部に対して５０重量部のＭｇＡｌ₂Ｏ₄が加えられた
試料では、抗折強度が２９０ＭＰａ、品質係数が６２０
および比誘電率が７．４というように、極めて優れた特
性が得られている。

【００８１】なお、この実験では、添加されるＭｇＡｌ
₂Ｏ₄粉末として、中心粒径が１．２μｍのものを用い
たが、中心粒径が０．５μｍ、２．０μｍおよび５．０
μｍの各ＭｇＡｌ₂Ｏ₄粉末を用いた場合でも、実質的
に同様の結果が得られている。

【００８２】（実験例２）この実験例２は、ガラス粉末
の添加効果を確認するために実施したものである。

【００８３】前述した表２に記載の「カオリン：ＣａＣ
Ｏ₃」が５０：５０であり、かつ「ＭｇＡｌ₂Ｏ₄」が
５０重量部である試料に係るセラミック組成物１００重
量部に対して、軟化点６９０℃のホウ珪酸ガラス粉末
を、表３に示す各添加量をもって添加して得られた低温
焼結セラミック組成物を用いて、実験例１の場合と同様
の条件で、厚み５０μｍの複数枚のセラミックグリーン
シートを作製した。

【００８４】次に、１０枚のセラミックグリーンシート
について、Ｃｕを含む導電性ペーストを用いて、厚み
６．０μｍのパターニングされた導電性ペースト膜を印
刷により形成した。

【００８５】次に、これら１０枚のセラミックグリーン
シートを積層するとともに、その上に、導電性ペースト
膜が形成されない１０枚のセラミックグリーンシートを
積層し、これらを圧着して、生の積層体を得た。この生
の積層体は、その下半部において導電性ペースト膜が集
中して分布しているため、反りがより生じやすい構造で
ある。

【００８６】次いで、この生の積層体を、実験例１の場
合と同様の条件で焼成し、焼結体を得た。

【００８７】このようにして得られた焼結体について、
反り量および６ＧＨｚにおける品質係数を評価した。そ
の評価結果が表３に示されている。

【００８８】

【表３】

【００８９】表３からわかるように、ガラス添加量が１
重量部以上であれば、焼結体の反りを低減する効果を確
認することができる。特に、ガラス添加量が５重量部以
上のとき、反りの低減効果が顕著に現れている。

【００９０】他方、ガラス添加量が増加すると、品質係
数が低下する傾向にある。これは、焼結体中にアモルフ
ァス相が残存するためである。ガラス添加量が１０重量
部以下であれば、品質係数は、表２に示した対応の試
料、すなわちガラス添加量が０重量部の場合とほぼ同等
であり、したがって、ガラス添加量は、１０重量部以下
であることが好ましい。

【００９１】以上、この発明に係る低温焼結セラミック
組成物が、主として、図１に示したような多層セラミッ
ク基板１に適用される場合について説明したが、この低
温焼結セラミック組成物は、複数の積層されたセラミッ
ク層を備える構造を有する限り、他の積層型セラミック
電子部品にも適用することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る低温焼結
セラミック組成物によれば、これを、９００℃以上かつ
１０３０℃以下の温度域で焼結させることができ、ま
た、このセラミック焼結体によれば、高い抗折強度およ
び品質係数を与えることができる。

【００９３】したがって、上述した高い抗折強度の結
果、このようなセラミック焼結体をもって構成された多
層セラミック基板のような積層セラミック電子部品にお
いて、割れや欠けが生じにくくなり、積層型セラミック
電子部品の薄型化を有利に図ることができるとともに、
積層型セラミック電子部品の製造工程における歩留まり
を向上させることができる。

【００９４】また、前述した品質係数の向上によって、
積層型セラミック電子部品を、高周波信号に対して損失
の少ないものとすることができる。

【００９５】特に、品質係数に関して、骨材としてＭｇ
Ａｌ₂Ｏ₄（スピネル）を用いているので、その向上が
顕著であり、たとえば１０ＧＨｚ前後といった高周波領
域において、特性の良好な積層型セラミック電子部品を
得ることができる。

【００９６】この発明に係る低温焼結セラミック組成物
１００重量部に対して、１重量部以上かつ１０重量部以
下の添加量をもって、軟化点が８５０℃以下のガラス粉
末が添加されると、これを焼成して得られた焼結体の反
りを低減することができるとともに、ガラス粉末の添加
による特性への悪影響を実質的に及ぼさないようにする
ことができる。

【００９７】この発明に係る低温焼結セラミック組成物
において、仮焼物を得るためのカオリナイト族の粘土鉱
物またはその熱処理物の粉末として、カオリナイト族の
珪酸塩を、４５０℃以上かつ９２０℃以下の温度域で熱
処理して得られた熱処理粉末を用いるようにすれば、カ
オリナイト粘土に含まれる結晶水や吸着水を除去してお
くことができるので、水分量の変動によって起こり得る
秤量ずれを生じにくくすることができる。

【００９８】この発明に係る低温焼結セラミック組成物
において、Ｃａ化合物の粉末の中心粒径が２．０μｍ以
下とされると、短時間の仮焼でもＣａＯが残存しなくな
り、仮焼のための時間およびエネルギーを節約しなが
ら、仮焼物の焼結性を高めることができる。

【００９９】また、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄（スピネル）粉末の
中心粒径が５．０μｍ以下とされると、低温焼結セラミ
ック組成物を含むセラミックグリーンシートないしはセ
ラミックグリーン層の表面粗さを十分に小さくすること
ができ、そのため、このような表面上に形成される配線
導体の幅および厚みを安定させることができ、結果とし
て、多層セラミック基板のような積層型セラミック部品
の特性のばらつきを小さくすることができる。

【０１００】この発明に係る積層型セラミック電子部品
において、配線導体に含まれる金属として、Ｃｕ、Ａｇ
およびＰｄから選ばれた少なくとも１種が用いられる
と、この発明に係る低温焼結セラミック組成物との同時
焼成が可能であるばかりでなく、配線導体の電気抵抗に
起因する挿入損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る低温焼結セラミック組成物を焼
成して得られたセラミック焼結体を用いて構成される積
層型セラミック電子部品の一例としての多層セラミック
基板１を図解的に示す断面図である。

【符号の説明】

１多層セラミック基板２セラミック層３焼結積層体４，５外部導体膜６内部導体膜７ビアホール導体

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｃ０４Ｂ 35/16 Ｚ 35/18 Ｂ // Ｈ０１Ｂ 3/12 ３３６ 35/44 １０１Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA08 AA36 AA61 BA12 CA03 GA08 GA11 GA27 HA05 HA12 4G031 AA03 AA04 AA29 AA30 AA39 BA12 CA01 CA03 GA01 GA03 GA11 5E346 AA12 AA15 AA38 BB01 CC18 CC31 CC32 CC39 DD02 DD34 EE24 EE27 EE29 FF18 GG03 GG04 GG06 GG09 HH11 5G303 AA05 AB12 AB15 BA12 CA01 CB01 CB06 CB17 CB30 DA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カオリナイト族の粘土鉱物またはその熱
処理物の粉末と、Ｃａ化合物の粉末とを、仮焼後のＣａ
Ｏ換算においてＣａ化合物が２０．０重量％以上かつ４
１．６重量％以下の含有率をもって含むように混合して
得られた混合物を熱処理して得られた、仮焼物と、前記仮焼物１００重量部に対して、３０重量部以上かつ
８０重量部以下の添加量をもって添加された、ＭｇＡｌ
₂Ｏ₄粉末とを含む、低温焼結セラミック組成物。
【請求項２】前記仮焼物は、前記混合物を７５０℃以
上かつ９２０℃未満の温度域において熱処理して得られ
たものである、請求項１に記載の低温焼結セラミック組
成物。
【請求項３】前記Ｃａ化合物は、ＣａＣＯ₃およびＣ
ａ（ＯＨ）₂から選ばれた少なくとも１種である、請求
項１または２に記載の低温焼結セラミック組成物。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の低
温焼結セラミック組成物１００重量部に対して、１重量
部以上かつ１０重量部以下の添加量をもって添加され
た、軟化点が８５０℃以下のガラス粉末をさらに含む、
低温焼結セラミック組成物。
【請求項５】前記カオリナイト族の粘土鉱物またはそ
の熱処理物の粉末は、カオリナイト族の珪酸塩を、４５
０℃以上かつ９２０℃以下の温度域で熱処理して得られ
た熱処理物粉末である、請求項１ないし４のいずれかに
記載の低温焼結セラミック組成物。
【請求項６】前記Ｃａ化合物の粉末は、その中心粒径
が２．０μｍ以下である、請求項１ないし５のいずれか
に記載の低温焼結セラミック組成物。
【請求項７】前記ＭｇＡｌ₂Ｏ₄粉末は、その中心粒
径が５．０μｍ以下である、請求項１ないし６のいずれ
かに記載の低温焼結セラミック組成物。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の低
温焼結セラミック組成物を９００℃以上かつ１０３０℃
以下の温度域で焼成して得られた、セラミック焼結体。
【請求項９】請求項１ないし７のいずれかに記載の低
温焼結セラミック組成物を含む、セラミックスラリーを
用意する工程と、前記セラミックスラリーをもって形成された、複数の積
層されたセラミックグリーン層、および前記セラミック
グリーン層の特定のものに関連して設けられる配線導体
を備える、生の積層体を作製する工程と、前記生の積層体を、９００℃以上かつ前記配線導体に含
まれる金属の融点以下の温度域で焼成する工程とを備え
る、積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１０】前記配線導体に含まれる金属は、Ｃ
ｕ、ＡｇおよびＰｄから選ばれた少なくとも１種を含
む、請求項９に記載の積層型セラミック電子部品の製造
方法。
【請求項１１】前記生の積層体を作製する工程は、前
記セラミックスラリーを成形して複数枚のセラミックグ
リーンシートを得る工程と、特定の前記セラミックグリ
ーンシートに前記配線導体を設ける工程と、複数枚の前
記セラミックグリーンシートを積層する工程と備える、
請求項９または１０に記載の積層型セラミック電子部品
の製造方法。
【請求項１２】請求項９ないし１１のいずれかに記載
の製造方法によって得られた、積層型セラミック電子部
品。
【請求項１３】複数の積層されたセラミック層、およ
び前記セラミック層の特定のものに関連して設けられる
配線導体を備え、前記セラミック層が、請求項８に記載
のセラミック焼結体から構成されている、積層型セラミ
ック電子部品。