JP2005145722A - 酸化物セラミックの製造方法およびこれを用いたセラミック多層基板の製造方法およびパワーアンプモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスを含んだセラミック多層基板では主成分である酸化アルミニウム等のセラミック本来の高熱伝導率という特徴は損なわれ、これを用いて作製されたセラミック多層基板に発熱を伴う半導体素子を実装した場合、温度上昇が著しく、熱設計が困難であった。
【解決手段】酸化銅、酸化チタン、酸化銀および酸化マンガンより選ばれる少なくとも３種類以上の金属酸化物からなる副成分をあらかじめ熱処理によって反応させた後に主成分である酸化アルミニウムに添加することにより熱伝導性に優れた低温焼結タイプのセラミック多層基板の製造方法を提供できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、高密度実装技術を実現するための酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とした酸化物セラミックの製造方法およびこれを用いた多層セラミック基板の製造方法およびパワーアンプモジュールに関するものである。

従来、半導体ＩＣ等を実装する多層配線基板には大きく分けてガラスエポキシ等の有機材料が主体となる有機系多層配線基板と、酸化アルミニウム等のセラミックやガラスが主体となる無機系多層配線基板がある。

このうち、無機系多層配線基板はセラミック多層基板とも呼ばれ、一般に耐熱性が高く、高熱伝導、低熱膨張、低誘電損失および高信頼性といった特徴を有することから高密度実装が要求される小型電子機器に用いるモジュール部品などに幅広く用いられている。

また、セラミック多層基板は大きくＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）系とＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）系に分類できる。ＨＴＣＣは基材として、Ａｌ₂Ｏ₃やＡｌＮ、ＢｅＯ、ＳｉＣ−ＢｅＯなどを用いたものがある。これらのセラミック材料は粉末状の原料を成形した後、１５００℃以上の高温で焼成することによって製造される。このため、セラミック多層基板の内部に形成される配線用の導体材料としては融点の高いＭｏやＷが用いられている。

このＭｏやＷは導体としては抵抗率が高いという欠点はあるが抵抗率の低いＡｇやＣｕは融点が低く、前記ＨＴＣＣ系のセラミック材料との同時焼成では融解してしまうことから内層用の配線導体として用いることができない。

そこで、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミック原料をＡｇやＣｕの溶融しない低温で焼結可能としたものがＬＴＣＣである。このＬＴＣＣはセラミック原料に低融点のガラス原料を混合することによって、低温での焼成を可能としたものであり、例えばホウケイ酸鉛ガラス＋酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）や、ホウケイ酸ガラス＋コージエライト系などの各種組成系がある。

これらの組成を有する材料はＡｇやＣｕの融点以下の温度で焼成可能であることから低抵抗のＡｇやＣｕを内部導体として用いることができる。一方、セラミック多層基板を用いる各種モジュール部品は高周波回路または高速デジタル回路に用いることが多くなってきていること、小型化を実現するために配線パターンの微細化が望まれてきていることなどから、導体抵抗の低いＡｇやＣｕなどの導体材料が最適である。

従って、セラミック多層基板としてはＨＴＣＣ材料よりもこのＬＴＣＣ材料が現在主流になりつつある。

しかしながら、これらのガラスを含んだＬＴＣＣ材料では熱伝導率の比較的低いガラスを多量に含むことから酸化アルミニウム等のセラミック本来の高熱伝導率という特徴は損なわれていく。このセラミック多層基板の熱伝導率が低下するとパワーアンプのような発熱性の半導体素子をセラミック多層基板上に実装した場合、放熱性が低下していることから温度上昇が著しく、実装上使用できなくなることがある。特に、この傾向は小型化が強く要求される携帯型の電子機器等において顕著となってくる。

この欠点を克服するため、ＬＴＣＣ材料を用いたセラミック多層基板上に実装した半導体素子の下部に当たる部分に金属導体による放熱用のビア、いわゆるサーマルビアを形成する方法が用いられている。しかしながら、小型化の進展により実装密度がさらに向上してくるとサーマルビアを設けることでモジュール部品の設計自由度が低下し、小型化への妨げとなっている。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、酸化アルミニウムとビスマスの合金を急冷した後酸化してアモルファス状態としたもの（例えば特許文献１参照）や、酸化アルミニウムに酸化マンガンと酸化バナジウムまたは酸化バナジウムと酸化マグネシウムまたは酸化マンガンと酸化ビスマスを同時に添加したもの（例えば特許文献２参照）が開示されている。
特開平３−２７１１１５号公報 特開平１１−１５７９２１号公報

しかしながら、酸化アルミニウムとビスマスの合金を急冷した後酸化することによりアモルファス状の酸化物とするものは通常のセラミックプロセスでは結晶性のものしか得られないことから、量産性に乏しいという問題点がある。また、酸化アルミニウムに酸化マンガンと酸化バナジウムを添加したものでは、その添加量が数％程度と少なくないことから環境面において課題があり、さらに酸化バナジウムと銀の反応性が高いことから内部導体を銀とした時に焼成時に反応しやすいという課題があった。

本発明は上記課題を解決するもので、複雑なプロセスを経る必要がなく、また銀導体と反応しやすい添加物を用いず、酸化アルミニウムの含有率を大きくして熱伝導率を高く保ったまま低温で焼成可能な酸化物セラミックの製造方法およびこれを用いたセラミック多層配線基板の製造方法と熱特性が要求されるパワーアンプモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも酸化銅、酸化チタン、酸化銀および酸化マンガンより選ばれる少なくとも３種類以上の金属酸化物からなる副成分を含み、さらにその副成分の含有率が２〜２０重量部である酸化物セラミックの製造方法において、全副成分の混合粉体をあらかじめ熱処理によって反応させた後に主成分に添加する酸化物セラミックの製造方法であり、従来のＨＴＣＣ系セラミックの焼結温度よりも遥かに低い温度で焼結できる熱伝導性に優れた酸化物セラミックの製造方法を実現することができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、主成分を酸化アルミニウムおよび／または酸化マグネシウムとした請求項１に記載の酸化物セラミックの製造方法であり、熱伝導性の高い酸化物セラミックの製造方法を実現することができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、副成分の熱処理の温度を７００〜９５０℃とした請求項１に記載の酸化物セラミックの製造方法であり、酸化物セラミックの低温焼成化を実現することができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、熱処理後の副成分の平均粒子径を主成分の平均粒子径に対して３０〜１０００％とした請求項１に記載の酸化物セラミックの製造方法であり、酸化物セラミックの低温焼成化を実現することができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、少なくとも請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法で製造した酸化物セラミックからなるセラミックグリーンシートを重ねて積層体とし、前記酸化物セラミックからなるセラミックグリーンシートの焼成温度では実質的に焼成しない無機組成材料によって構成される拘束用セラミックからなるセラミックグリーンシートを前記積層体の上下面の最表層に配置して積層し、その後拘束用セラミックからなるセラミックグリーンシートを構成する無機組成材料の焼結温度未満の温度で焼成し、前記焼成で得られた焼結体からその上下面に残存する拘束用セラミックからなるセラミックグリーンシートを構成する無機組成材料を除去するセラミック多層基板の製造方法であり、焼成時に発生する面方向への収縮を拘束し、厚み方向への収縮に一元化することが可能となるため、従来の焼成方法と比較して、焼結体の寸法精度を高精度に制御できる熱伝導性に優れたセラミック多層基板の製造方法を実現することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法で製造した酸化物セラミックからなる絶縁体層と、この絶縁体層の内層に少なくとも銀または銅を主成分とする導体を形成したセラミック多層基板であり、低抵抗の配線パターンを内蔵した熱伝導性に優れたセラミック多層基板を実現することができる。

本発明の請求項７に記載の発明は、少なくとも銀または銅を主成分とする導体により形成したフィルタを内蔵した請求項６に記載のセラミック多層基板であり、フィルタを内蔵した熱伝導性に優れたセラミック多層基板を実現することができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載のセラミック多層基板の上にパワーアンプを実装したパワーアンプモジュールであり、高密度配線可能な小型のパワーアンプモジュールを実現することができる。

本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のパワーアンプモジュールを実装した通信機器であり、パワーアンプモジュールの小型化により小型の通信機器を実現することができる。

本発明は、熱伝導性に優れた主成分と、特定の金属酸化物を副成分として含有する酸化物セラミックの製造方法であり、従来よりも遥かに低温で焼成することが可能であるため、その内部に抵抗率の低い導体を含む構成とすることができ、放熱性に優れたＬＴＣＣとして用いることができる。また、熱伝導率が高いためにパワーアンプモジュールのような発熱する素子を実装しても温度上昇を低く抑えることが可能である。また主成分の含有量が多いことから本来の主成分に類似した特性を示し、ＨＴＣＣ系セラミックの代替え材料として用いることができる。

（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４に記載の発明について説明する。

主成分である酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムは熱伝導性に優れた金属酸化物であり、この原料粉末に副成分として酸化ニオブ、酸化銅、酸化チタン、酸化銀、酸化マンガンを組み合わせて検討した結果、これらより選ばれる少なくとも３種類以上の酸化物を組み合わせ、この副成分の混合粉体をあらかじめ熱処理することによって反応させる。

その後、この反応させた副成分を適当な粒子形状に加工した後、主成分である酸化アルミニウムおよび／または酸化マグネシウムに添加した後、所定のセラミックグリーンシートに加工することにより導電率に優れる銅あるいは銀などの導体材料と同時焼成できる酸化物セラミックとすることができることが分かった。

検討の結果、特に前記酸化物群のうち少なくとも３種類以上の酸化物を同時に用いることにより、その効果が一層向上することが分かった。その最適な組成は酸化物セラミック全体を１００として、前記副成分の含有率を２〜２０重量部とすることにより、銀、銅などの導電率に優れた導体材料を酸化物セラミックの内層に配線パターンとして内蔵することができる。これらの副成分は焼結温度の低温化を目的に厳選した酸化物群であり、副成分の含有量が酸化物セラミック全体を１００として２重量部より少ないと低温焼結が困難となり、２０重量部を超えると比誘電率が必要以上に増大したり、絶縁抵抗が低下してしまうなどの誘電特性の低下が起こることが分かった。

また、本発明に記載された以外の金属酸化物が原料として混入していたとしても、その量が充分少なければ特に問題を生じない。このような混入は出発原料に不可避的に混入していたり、混合時の媒体から混入したり、あるいは本発明の材料の特性をより微調整する目的で加えたりすることが考えられる。しかしながら、その量が多くなると焼結性の低下や誘電特性の劣化、熱伝導性の低下を招く恐れがあり望ましくない。

また、副成分の熱処理を行う前に原料粉を均一に混合する必要がある。この混合の方法としてはボールミルや媒体攪拌ミルなどを用いることができるが、均一に混合できればこれらに限定されない。また、用いる溶媒も通常は水を用いるが、有機溶媒であっても構わない。ただし使用する媒体は不要な不純物の混入量を極力少なくするため、高純度な主成分を用いることがより望ましい。

さらに、副成分の熱処理温度は７００〜９５０℃が望ましく、７００℃未満では副成分の酸化物どうしの反応が不十分であり、逆に９５０℃より高温での熱処理では副成分の粉砕が困難となる。原料に用いる主成分の粒径は極端に荒くない限り使用可能であるが、より低温で高密度とするためには、粒径が小さい方が良く、１μｍ以下であることが望ましい。しかし、成形する場合のことを考えると、あまり小さすぎると扱いにくいため、０．１μｍ以上であることが望ましい。

これに対して、熱処理後の副成分の粒子径は主成分の平均粒子径に対して大きすぎると均一に混合できなくなるため１０００％より小さいことが望ましく、必要に応じてボールミルや媒体攪拌ミルなどで前記粒子径に粉砕する必要がある。また、成形性等を考慮すると下限を３０％とするのが好ましい。それ以下であっても特性への影響は少ない。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５〜６に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態２における各セラミックグリーンシートを積層した状態の焼成前の積層体を示しており、図１において、１は酸化物セラミック層であり絶縁体層を形成している。また２は導電率に優れた銀などの内部導体であり、３は内部導体２を層間で接続するビア電極であり、４は表層導体である。さらに５は酸化アルミニウムなどで構成される拘束用セラミック層である。

この図１に示す積層体を構成するため、実施の形態１で作製した酸化物セラミック粉に有機バインダ、可塑剤、溶媒を加えてセラミックグリーンシートを作製することにより酸化物セラミック層１を準備し、この酸化物セラミック層１のセラミックグリーンシートにビア穴加工を施し、ビア用導体ペーストを酸化物セラミック層１のビア穴に充填してビア電極３を形成する。

次に、銀などの内層用導体ペーストを用いて前記酸化物セラミック層１の上に内部導体２および表層導体４の配線パターンを印刷形成した後、これらの酸化物セラミック層１を熱プレスによって積層して積層体を形成する。本発明のセラミック多層基板に用いる導体は特に限定されないが、低温で焼結可能であるという特徴を生かすためには低抵抗な銅や銀を主成分とすることが望ましい。銅を内部導体に用いた場合、銅の融点が１０８０℃程度であるので焼成温度は１０６０℃程度以下にする必要がある。銀を内部導体に用いた場合、銀の融点が９６０℃程度であるので焼成温度は９５０℃程度以下にする必要がある。

本発明では、どちらの内部導体を用いることも不可能ではないが銀を用いる方が空気中で脱バインダが可能であることからより望ましい。

次に、前記酸化物セラミック層１の焼成温度では実質的に焼成しない無機組成材料によって構成される拘束用セラミック層５を前記積層体の上下面の最表層に配置されるように積層することによって図１に示す構成とすることができる。前記拘束用セラミック層５は例えば酸化アルミニウムや酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムなどを使用することができ、酸化物セラミック層１や内部導体２などの焼結温度よりも焼結温度が高く、反応が起こりにくい材料で構成されていれば前記材料に限定されるものではない。しかしながら、生産性の観点から焼成後の拘束用セラミック層５は超音波による簡易的な洗浄やサンドブラスト等で容易に除去できる必要がある。また、前記各セラミックグリーンシートの作製方法は特に限定はなく、例えばドクターブレード法、カレンダ法、ロールコーター法などが使用できる。さらに成形に用いるセラミックスラリーは通常有機系バインダと有機溶剤を主成分とするが水溶性バインダと水より構成しても特に問題はない。

また、前記各種セラミックグリーンシートの積層は順次行ってもかまわないし、同時に一括して積層しても良い。これらは積層数と生産性の観点からいずれかの方法を選択することが好ましい。

次に、図１の積層体を拘束用セラミック層５を構成する無機組成材料の焼結温度未満の温度および酸化物セラミック層１が焼結する焼成温度条件にて焼成した状態を図２に示す。

図２に示すように、この拘束用セラミック層５は殆ど焼成収縮しないことから図１の積層体は焼成により厚み方向のみに収縮して焼結する。このような焼成方法により、厚み方向への収縮は起こるものの面方向への収縮はほとんど発生しないことから積層体の内外部に配置された内部導体２および表層導体４の配線パターンはほぼ焼成前の寸法形状を保持することができる。その結果、面方向の寸法ばらつきが少なくなり、設計精度を大幅に向上させたセラミック多層基板を実現するという格別の効果が得られる。

また、拘束用セラミック層５は焼結していないことから、焼成後簡単に除去することができる。図３はブラシあるいはサンドブラスト法によって拘束用セラミック層５を除去した後のセラミック多層基板を示している。

なお、図１〜図３に示す内部導体２およびビア電極３および表層導体４の配線パターンは模式的に示したものである。

（実施の形態３）
実施の形態３を用いて、本発明の請求項７〜９に記載の発明について説明する。

図４はフィルタを内蔵したセラミック多層基板の断面図である。

図４において、フィルタ機能を発揮させるためにセラミック多層基板の内層に共振器用導体１６、共振を結合させるための結合用コンデンサ１７、入出力取り出し用コンデンサ部１８、シールド導体１９を形成したものであり、このような構成とすることによりセラミック多層基板の内層にバンドパスフィルタなどのフィルタを構成することができる。

これらの構成において、焼成後の寸法の精度が各種フィルタ特性の精度に直接影響してくることから、本発明のセラミック多層基板の製造方法を用いることにより特性ばらつきの少ない高精度なフィルタをセラミック多層基板の内層に形成することが可能となり、高密度実装に不可欠なフィルタ内蔵のセラミック多層基板を提供することができ、これらの構成は精密に規定することが可能となるものである。

次に、図５は実施の形態３におけるパワーアンプモジュールの断面図である。

図５において、２０は酸化アルミニウムを主成分とする酸化物セラミック層であり、２１は導電率に優れた銀などの内部導体であり、２２は内部導体２１を層間で接続するビア電極であり、２３は表層導体である。このセラミック多層基板の上にパワーアンプＩＣ２４をはんだあるいはバンプ実装などの実装方法で実装することにより小型のパワーアンプモジュールを構成することができる。

この実施の形態３におけるセラミック多層基板は酸化アルミニウムの含有率が高いことから熱伝導率を高くすることが可能であり、このセラミック多層基板の上や内部にパワーアンプＩＣ２４のような発熱する素子を実装した場合、その発熱した熱が効率よくセラミック多層基板を経由して放熱されることからサーマルビアを設ける必要がなくなるという効果を有している。またサーマルビアを併用すればさらに放熱性が向上することは言うまでもない。また本発明の酸化物セラミックは誘電特性も良好となることからパワーアンプ以外の素子を実装した高周波用のモジュールとして用いることも可能である。

以上説明してきたように、特に小型化が強く要求される通信機器等においては実装するパワーアンプモジュールの発熱が懸念されるが、放熱性、高密度実装という観点からも本発明のパワーアンプモジュールの効果は非常に大きい。

以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
主成分の出発原料には高純度（９９％以上）の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、副成分の出発原料には酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化銀（ＡｇＯ）、酸化マンガン（Ｍｎ₃Ｏ₄）を用いた。まず始めに、副成分の出発原料を純度補正後、所定の組成になるように秤量し、高純度酸化アルミニウム製玉石および水とともにボールミルで１８時間混合してスラリーとした。この混合したスラリーをボールミルから取り出して乾燥し、酸化アルミニウムの坩堝中で６５０〜１０００℃、２時間保持の条件で熱処理（仮焼）した。

この熱処理した粉体を酸化アルミニウム製の乳鉢で粗粉砕し、所定比となるように主成分である酸化アルミニウムに添加した後前述の条件でボールミルを用いて混合粉砕した。なお、１０００℃で熱処理した粉体については坩堝への固着が著しく、焼結が進行しすぎたため粉砕が困難なほど固化したことから熱処理の温度の上限を９５０℃とした。

この混合粉砕スラリーをボールミルから取り出して乾燥させた後、混合粉砕した粉末にバインダとして濃度６％のポリビニールアルコール溶液を８重量％添加して均質に混合し、３２メッシュのふるいを通して整粒した。この整粒粉体は金型と油圧プレスを用い、成形圧力１３０ＭＰａで直径１３ｍｍ、厚さ約６ｍｍの円板（円板大）と直径１３ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍの円板（円板小）に成形した。この成形体を酸化アルミニウムのさや鉢の中に入れ、空気中にて６００℃の温度で１時間保持して脱バインダを行った後、空気中において９００〜１０００℃の温度で２時間保持して焼成し、酸化物セラミック焼結体を得た。

酸化物セラミック焼結体はアルキメデス法により密度を測定し、理論密度を４．００／ｃｍ³として相対密度を算出した。

また、相対密度が９０％を超えた焼結体試料については電気的特性として、（円板大）のサンプルを用いてネットワークアナライザで導体空洞型誘電体円柱共振器法による測定からＱｆ値（Ｑｕ値と共振周波数との積）と比誘電率（εｒ）の算出をした。さらに（円板小）のサンプルの両面に金をスパッタリング法で電極を形成し、ＤＣ５０Ｖでの絶縁抵抗を測定した。

また、絶縁抵抗値が１０×１０⁹Ωｃｍ以上の焼結体についてはレーザーフラッシュ法にて熱伝導率を測定した。これらの測定評価結果を（表１）〜（表３）に示す。

（表１）〜（表３）の結果から分かるように、酸化アルミニウムに対する副成分の重量比が本発明の請求の範囲未満であるＮｏ．１〜６については焼成温度が１０００℃までの範囲で焼結が不十分であった。酸化アルミニウムに対する副成分の重量比の増加に伴い焼結性こそ向上するものの、絶縁抵抗とＱｆ積、熱伝導率が悪化する傾向にあることがわかる。また、比誘電率も増加する傾向であり、本材料をセラミック多層基板として考えた場合、比誘電率は小さい方が好ましいことから酸化アルミニウムに対する副成分の重量比は２％以上２０％以下、より望ましくは６％以上１５％以下が良い。また、比較例として熱処理工程を経ない副成分を酸化アルミニウムに添加した焼結体を作製し評価した。本発明の製造方法による焼結体と同一組成の焼結体と比較したとき、高周波特性（Ｑｆ積）において前記熱処理工程を経ない副成分を添加して作製した焼結体は測定不能、もしくは非常に小さい値しか得られなかった。

（実施例２）
主成分の出発原料に高純度（９９％以上）の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を用い、副成分の出発原料に高純度（９９％以上）の酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化銀（ＡｇＯ）、酸化マンガン（Ｍｎ₃Ｏ₄）を用いた。これらの副成分の出発原料を純度補正後、所定の組成になるように秤量し、高純度の酸化アルミニウム製玉石および水とともにボールミルで１８時間混合して副成分のスラリーを作製した。

その後、混合した副成分のスラリーをボールミルから取り出して乾燥し、酸化アルミニウムの坩堝中で６５０〜１０００℃、２時間保持の条件で熱処理（仮焼）した。この熱処理した副成分の粉体を酸化アルミニウム製の乳鉢で粗粉砕したものを所定比となるように主成分である酸化アルミニウムに添加し、前述の条件でボールミルで混合粉砕した。

次に、この混合粉砕したスラリーをボールミルから取り出して乾燥させ、引き続き酸化物セラミック層１用のセラミックグリーンシートに成形した。成形の方法は酸化物セラミックの粉体１００ｇに酢酸ブチル８０ｇ、ポリビニルブチラール樹脂１５ｇ、ジブチルフタレート８ｇとともにボールミルで４８時間混合し、得られた酸化物セラミックのセラミックスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ２５μｍの酸化物セラミック層１用のセラミックグリーンシートを作製した。また、拘束用セラミック層５用のセラミックグリーンシートは高純度（９９％以上）の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を上記セラミックグリーンシートの作製工程と同様の方法にて厚さ２５μｍのセラミックグリーンシートを作製した。

以上のように作製した各種セラミックグリーンシートを多数個取りのサイズである７０ｍｍ×７０ｍｍに裁断した後、各種セラミックグリーンシートには機械的にビア孔を貫通させた後銀ペーストを充填してビア電極３を形成した。

次に、各セラミックグリーンシートの上にスクリーン印刷法で銀ペーストを印刷することにより、内部導体２や表層導体４を形成した。

その後、これらのセラミックグリーンシートを図１の積層体構成となるように４０℃−１００ｋｇ／ｃｍ²の熱プレス条件で加圧しながら積層し積層体とした。このようにして作製された積層体は５００℃で４時間熱処理することによりバインダ、可塑剤成分などの有機物を除去した後、９００〜９２０℃、２時間保持の条件で焼成することによって多数個取りのセラミック多層基板を得た。

その後、表層に残留した拘束用セラミック層５はサンドブラストを用いて機械的に除去した後、このセラミック多層基板は所望の形状になるようにスライサーを用いて個片に切断することにより図３のセラミック多層基板とした。

これらの個片化したセラミック多層基板の熱伝導率を測定したところ、本発明品のものは１８Ｗ／ｍ・ｋであった。また本発明の副成分を含まない酸化アルミニウムの多層基板については焼成温度を１５００℃として熱伝導率を測定したところ２２Ｗ／ｍ・ｋであった。

次に、内部導体２とビア電極３の導通を評価したところ、すべてのセラミック多層基板において導通が得られた。１５００℃で焼成した酸化アルミニウムには内層に銀あるいは銅などの導体形成は不可能である。

次に、図５に示すように前記本発明のセラミック多層基板の上にパワーアンプＩＣ２４を実装して動作させたところ、従来のＬＴＣＣ系セラミック多層基板と比較して温度上昇が低く抑えられた。

本発明にかかる酸化物セラミック材料の製造方法およびこれを用いたセラミック多層基板とパワーアンプモジュールは、従来よりも遥かに低温で焼成することが可能であるため、その内部に導電率の高い銀または銅を主成分とする導体を含む熱伝導率の高いＬＴＣＣ系セラミック多層基板として用いることができ、パワーアンプモジュールのような発熱する素子を実装しても温度上昇を低く抑えるという効果を有し、内部に高精度なフィルタを内蔵した多層セラミック基板およびこれらを用いたパワーアンプモジュールに有用である。

本発明の実施の形態２における拘束用セラミック層を形成した積層体の断面図 同焼成後の拘束用セラミック層を有したセラミック多層基板の断面図 同拘束用セラミック層除去後のセラミック多層基板の断面図 本発明の実施の形態３におけるフィルタを内蔵したセラミック多層基板の断面図 同パワーアンプモジュールの断面図

符号の説明

１、１５、２０ 酸化物セラミック層
２、２１ 内部導体
３、２２ ビア電極
４、２３ 表層導体
５ 拘束用セラミック層
１６ 共振器用導体
１７ 結合用コンデンサ部
１８ 入出力取り出し用コンデンサ部
１９ シールド導体
２４ パワーアンプＩＣ

Claims (9)

1. 少なくとも酸化銅、酸化チタン、酸化銀および酸化マンガンより選ばれる少なくとも３種類以上の金属酸化物からなる副成分を含み、さらにその副成分の含有率が２〜２０重量部である酸化物セラミックの製造方法において、全副成分の混合粉体をあらかじめ熱処理によって反応させた後に主成分に添加する酸化物セラミックの製造方法。
2. 主成分を酸化アルミニウムおよび／または酸化マグネシウムとした請求項１に記載の酸化物セラミックの製造方法。
3. 副成分の熱処理の温度を７００〜９５０℃とした請求項１に記載の酸化物セラミックの製造方法。
4. 熱処理後の副成分の平均粒子径を主成分の平均粒子径に対して３０〜１０００％とした請求項１に記載の酸化物セラミックの製造方法。
5. 少なくとも請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法で製造した酸化物セラミックからなるセラミックグリーンシートを重ねて積層体とし、前記酸化物セラミックからなるセラミックグリーンシートの焼成温度では実質的に焼成しない無機組成材料によって構成される拘束用セラミックからなるセラミックグリーンシートを前記積層体の上下面の最表層に配置して積層し、その後拘束用セラミックからなるセラミックグリーンシートを構成する無機組成材料の焼結温度未満の温度で焼成し、前記焼成で得られた焼結体からその上下面に残存する拘束用セラミックからなるセラミックグリーンシートを構成する無機組成材料を除去する工程を含むセラミック多層基板の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法で製造した酸化物セラミックからなる絶縁体層と、この絶縁体層の内層に少なくとも銀または銅を主成分とする導体を形成したセラミック多層基板。
7. 少なくとも銀または銅を主成分とする導体により形成したフィルタを内蔵した請求項６に記載のセラミック多層基板。
8. 請求項６または７に記載のセラミック多層基板の上にパワーアンプを実装したパワーアンプモジュール。
9. 請求項８に記載のパワーアンプモジュールを実装した通信機器。

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