JP2006216700A - セラミック多層基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 互いに異なる特性を有するセラミック層を備えているにもかかわらず、焼成による反りが生じ難いセラミック多層基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のセラミック多層基板は、ガラス（ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス等）と無機フィラー（Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＴｉＯ_３等）とを含有し、ガラスの含有量が４０〜８５体積％である複数のセラミック層を備え、セラミック層のうちの少なくとも１層におけるガラスの体積割合が、他のセラミック層におけるガラスの体積割合より大きい（特に１．５体積％以上大きい。）。また、本発明のセラミック多層基板の製造方法は、ガラス粉末と無機フィラー粉末とを含有する複数の未焼成セラミックシートを作製し、その後、未焼成セラミックシートを積層し、次いで、１０００℃以下（特に９００℃以下）の温度で同時焼成する工程を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セラミック多層基板及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、互いに異なる特性を有するセラミック層を備えているにもかかわらず、焼成による反りが生じ難いセラミック多層基板及びその製造方法に関する。
本発明は、電子部品が実装される配線基板、特に、アンテナ、フィルタ等の受動部品を内蔵する多層基板などにおいて利用することができる。

多層配線基板は、表面に未焼成導体層が形成された未焼成セラミック層を多層に積層し、一体に焼成することにより作製されている。また、近年では、ＧＨｚ帯域における誘電損失を抑えるため、導体材料としてＡｇ系金属及びＣｕ系金属等の抵抗が低く、且つ低融点の金属が用いられることが多い。そのため、セラミック材料としても、低融点の金属と１０００℃以下の温度で同時焼成することができる低温焼成セラミックが使用される。更に、ＧＨｚ帯域においても高速、且つ低損失で信号を伝送することができる伝送線路を形成するため、比誘電率が低いセラミック材料が用いられている。

この比誘電率が低いセラミック材料としては、従来から、ガラスとセラミックフィラーとを主成分とするものが用いられている。このガラスとしては、アルミノ珪酸塩と、酸化鉛、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物及び酸化亜鉛等を含有し、軟化点が８００℃以下のガラスが用いられることが多い。また、セラミックフィラーとしては、アルミナ、ムライト、コーディエライト、ジルコン、フォルステライト及び石英等が用いられることが多い。

一方、携帯用電子機器及び情報端末等の急激な普及にともなって、それらに内蔵される電子部品の小型化が必要とされている。しかし、例えば、複数の抵抗体及びコンデンサ等を備えるスイッチング回路などの素子は、個々に電気回路基板に配置されており、これが小型化の妨げになっている。そこで、信号伝送速度が大きい低誘電率セラミック層の間に高誘電率セラミック層を配設し、この高誘電率セラミック層により形成されるコンデンサを内蔵したセラミック多層基板が提案されている。更に、このように受動素子を内蔵させるため低誘電率セラミック層の間に高誘電率セラミック層を配設した各種のセラミック多層基板が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。

上記のように低誘電率セラミック層及び高誘電率セラミック層となる各々の未焼成セラミック層は、通常、その焼結挙動が異なるため、これらを同時焼成した場合、焼結体の反りが発生し易い。そこで、それぞれの未焼成セラミック層の間に、それらの収縮開始温度、最終収縮率及び熱膨張率等の差異を緩和するための未焼成中間層を介装させて同時焼成することで、反り及び層間剥離を抑える方法が提案されている（例えば、特許文献４乃至６参照。）。また、焼結挙動の差異を緩和するための中間層を設けない場合は、高誘電率セラミック層を多層基板の厚さ方向に対称に配置するのが一般的である（例えば、特許文献７参照。）。

特開平８−２１３２７１号公報 特開平８−２６４３７０号公報 特開平８−２９５５３３号公報 特開平７−３１２５１１号公報 特開平８−３２２４２号公報 特開平９−９２９７８号公報 特開平１０−３０８５８４号公報

しかし、中間層を介装させる方法では、基板作製の操作が煩雑となり、基板の構造も複雑となり好ましくない。更に、高誘電率セラミック層を多層基板の厚さ方向に対称に配置する方法では、回路設計のうえで自由度が大きく低下するため好ましくない。例えば、配線密度が高いチップの近傍に、信号伝送速度の大きい低誘電率セラミック層を用いて形成した配線層を配設し、高誘電率セラミック層からなるコンデンサ層を基板の裏面近傍に配置するといった構造にすることは困難である。

本発明は、互いに異なる特性を有するセラミック層、例えば、比誘電率の異なるセラミック層を備えているにもかかわらず、中間層等を設けることなく、また、対称配置とすることなく、焼成による反りが生じ難いセラミック多層基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

近年、多層基板の内部に他と誘電特性の異なる層を配設し、例えば、他より比誘電率の高い層を配設してコンデンサ等として内蔵させたモジュール基板が提案されている。しかし、比誘電率の異なるセラミック層となる未焼成セラミックシートは、通常、焼結挙動が異なるため、同時焼成した場合に基板に反りが発生し易い。特に、チップ近傍の配線密度の高い層を避け、よりチップ裏面に近接した位置に比誘電率の高いセラミック層を配置しようとすると、この比誘電率の高い層を基板の厚さ方向に対称ではない位置に配置することになる。このように比誘電率の高い層の位置が基板の厚さ方向に対称でない場合でも、高誘電率層となる未焼成セラミックシートに他より多くのガラスを含有させることで、焼成による反りを十分に抑えることができる。

即ち、ガラスとセラミックフィラーとを含有するガラスボンディッドセラミック材料を用いた基板の場合、誘電特性の異なる層となる未焼成セラミックシートが他に比べて多くのガラスを含有しておれば、このシートの粘度が、焼成収縮開始温度を越えた時点から、他のシートより低くなり、その収縮挙動が他のシートの収縮挙動に追随し易くなると推測される。この現象は、誘電特性の異なる層となる未焼成セラミックシートに含有されるガラスが多くなるとともにより顕著になり、一定量以上のガラスを含有する場合は、ほぼ完全に他のシートの収縮挙動に追従するようになる。従って、反りがほとんどない基板とすることができる。但し、ガラスの増加とともに、比誘電率が低下し、誘電損失が大きくなるため、実際の基板設計は、誘電特性と反りとを併せて考慮しつつ行う必要がある。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

本発明は以下のとおりである。
１．ガラスと無機フィラーとを含有し、該ガラスと該無機フィラーとの合計を１００体積％とした場合に、該ガラスの含有量が４０〜８５体積％である複数のセラミック層を備えるセラミック多層基板であって、該セラミック層のうちの少なくとも１層におけるガラスの体積割合が、他のセラミック層におけるガラスの体積割合より大きいことを特徴とするセラミック多層基板。
２．上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層におけるガラスの体積割合と、上記他のセラミック層におけるガラスの体積割合との差が１．５％以上である上記１．に記載のセラミック多層基板。
３．上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、上記他のセラミック層が積層されてなる３層構造を備える上記１．又は２．に記載のセラミック多層基板。
４．上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有されるガラスと、上記他のセラミック層に含有されるガラスとが同一組成系のガラスであり、且つ該ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率が、該他のセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率より高い上記１．乃至３．のうちのいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
５．上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の電極が設けられている上記１．乃至４．のうちのいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
６．上記１．乃至５．のうちのいずれか１項に記載のセラミック多層基板の製造方法であって、上記ガラスとなるガラス粉末と、上記無機フィラーとなる無機フィラー粉末とを含有する複数の未焼成セラミックシートを作製し、その後、該未焼成セラミックシートを積層し、次いで、１０００℃以下の温度で同時焼成する工程を備えることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
７．上記ガラス粉末がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末である上記６に記載のセラミック多層基板の製造方法。
８．上記未焼成セラミックシートのうちの上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層となる未焼成セラミックシートの両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の未焼成電極を作製し、その後、上記同時焼成を行う上記６．又は７．に記載のセラミック多層基板の製造方法。

本発明では、ガラスの体積割合が多い層を備えることで、反りが防止された、又は少なくとも反りが抑えられたセラミック多層基板とすることができる。
また、ガラスの体積割合が大きいセラミック層におけるガラスの体積割合と、他のセラミック層におけるガラスの体積割合との差が１．５％以上である場合は、より反りが少ないセラミック多層基板とすることができる。
更に、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、ガラスの体積割合が小さい他のセラミック層が積層されてなる３層構造を備える場合も、より反りが少ないセラミック多層基板とすることができる。
また、ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有されるガラスと、他のセラミック層に含有されるガラスとが同一組成系のガラスであり、且つガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率が、他のセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率より高い場合は、反りが十分に抑えられるとともに、比誘電率の高いセラミック層を内蔵するセラミック多層基板とすることができる。
更に、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の電極が設けられている場合は、このセラミック層をコンデンサとして内蔵するセラミック多層基板とすることができる。
本発明のセラミック多層基板の製造方法によれば、未焼成セラミックシートの積層体を低温で同時焼成することができるとともに、反りを抑えることができる。
また、ガラス粉末がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末である場合は、より低温で焼成することができ、且つ比誘電率の高い無機フィラー粉末との反応を抑えることができるため、焼成温度を幅広く調整することができる。
更に、未焼成セラミックシートのうちのガラスの体積割合の大きいセラミック層となる未焼成セラミックシートの両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の未焼成電極を作製し、その後、同時焼成を行う場合は、コンデンサを内蔵するセラミック多層基板を容易に製造することができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
［１］セラミック多層基板
本発明のセラミック多層基板（以下、「多層基板」ということもある。）は、複数の上記「セラミック層」を備え、それぞれのセラミック層はガラスと無機フィラーとを含有する。この多層基板は、複数の未焼成セラミックシートが積層され、その後、同時焼成されて製造される。各々の未焼成セラミックシートの組成は同じでもよく、異なっていてもよいが、未焼成セラミックシートの組成が同じである場合、同時焼成されてなるセラミック層の間には界面がなく、一体に焼成された焼結体となる。このようにセラミック層の間に界面がないこともあるが、本発明では、理解し易くするため、「複数のセラミック層を備える」と表現する。

上記「ガラス」によりセラミック層の比誘電率が低下し、ＧＨｚ帯域においても高速、且つ低損失で信号を伝送することができる。このガラスは特に限定されず、Ｓｉ並びにＣａ、Ｍｇ及びＢａ等のアルカリ土類金属元素などを含有するガラスが挙げられる。このガラスにはＡｌが含有されていてもよい。更に、Ｎａ及びＫ等のアルカリ金属元素が含有されていてもよい。また、このガラスはＢを含有するガラス、Ｐｂを含有するガラス等であってもよい。ガラスとしては、Ｓｉ及びＢを含有するホウケイ酸ガラスが好ましく、Ｓｉ、Ｂ及びＡｌを含有するホウケイ酸ガラスがより好ましく、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ及びＣａを含有するホウケイ酸ガラスが特に好ましい。

上記「無機フィラー」の種類及び含有量等により、セラミック層の誘電特性及び機械的強度などを調整することができる。この無機フィラーは特に限定されず、アルミナ、チタニア、チタン酸塩（チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム及びチタン酸バリウム等）、ムライト、ジルコニア、石英、ガーナイト、コーディエライト、フォルステライト、ワラストナイト、アノーサイト、エンスタタイト、ジオプサイト、アーケルマナイト、ゲーレナイト並びにスピネル等が挙げられる。これらの無機フィラーは１種のみ含有されていてもよく、２種以上含有されていてもよい。この無機フィラーとしては、例えば、ＣａＴｉＯ_３とＬａＡｌＯ_３等の２種以上の金属酸化物などの固溶体の粉末を用いることもできる。

各々のセラミック層に含有されるガラスと無機フィラーとの合計を１００体積％とした場合、それぞれのセラミック層におけるガラスの含有量は４０〜８５体積％である。即ち、無機フィラーの含有量は１５〜６０体積％である。ガラスの含有量は４１〜８２体積％であることが好ましく、５５〜８０体積％であることがより好ましい。無機フィラーの含有量は１８〜５９体積％であることが好ましく、２０〜４５体積％であることがより好ましい。ガラスの含有量が４０〜８５体積％である多層基板は、未焼成体を、低温、特に１０００℃以下の低温域において焼成して得られ、且つ融出したガラスが焼成治具と反応することもなく、高周波域において優れた誘電特性を有する。

複数のセラミック層のうちの上記「ガラスの体積割合が大きいセラミック層」は、上記「他のセラミック層」よりガラスの体積割合が大きければよい。ガラスの体積割合が大きいセラミック層におけるガラスの体積割合と、他のセラミック層、特に、隣り合う他のセラミック層におけるガラスの体積割合との差は、１．５％以上であることが好ましく、この差は、１．５〜２０％、特に２〜１８％、更に３〜１５％であることがより好ましい。このガラスの体積割合の差が１．５％以上であれば、多層基板の反りが十分に抑えられる。

多層基板の反りが防止、又は抑制されるという本発明の作用、効果は、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の厚さと、他のセラミック層の厚さの合計とが著しく相違しない場合、即ち、通常、反りが発生し易い厚さ比率であるときでも十分に発揮される。より具体的には、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の厚さ（ｔ_ａ）に対する、このセラミック層の一面及び／又は他面に積層された他のセラミック層の各々の面における合計厚さ（ｔ_ｂ）の比（ｔ_ｂ／ｔ_ａ）が、３〜４０、特に３〜３０、更に３〜２０であるときでも、多層基板の反りが効率よく防止、又は抑制される。

ガラスの体積割合が大きいセラミック層の、多層基板の厚さ方向における配置は特に限定されない。即ち、多層基板の厚さ方向の中心部から一面側と他面側において対称に配置されていてもよく、厚さ方向に非対称に配置されていてもよい。更に、ガラスの体積割合が大きいセラミック層は、そのすべてが多層基板の厚さ方向の中心部から一面側又は他面側のいずれかに配置されていてもよく、一面側及び他面側の両方の各々に１層又は２層以上配置されていてもよい。無機フィラーの種類及び含有量等が異なるセラミック層が対称に配置されていないときは、一般に多層基板に反りが発生する。しかし、本発明の多層基板では、ガラスの体積割合が大きいセラミック層には多くのガラスが含有されているため、溶融収縮等の挙動が他のセラミック層のそれに追随し、反りが防止される、又は少なくとも反りが抑えられる。より具体的には、後記の方法により反りを評価したときに、反りを５００μｍ以下、特に１００μｍ以下に抑えることができる。

この多層基板は、ガラスの体積割合の大きいセラミック層の両面に、他のセラミック層が積層されてなる３層構造を備えることが好ましい。この３層構造を備えることで、反りが防止される、又は少なくとも反りが抑えられるとともに、ガラスの体積割合の大きいセラミック層を、他のセラミック層とは誘電特性等の異なるセラミック層として多層基板に容易に内蔵させることができる。

また、特に、多層基板が、ガラスの体積割合の大きいセラミック層の両面に、他のセラミック層が積層されてなる上記３層構造を備える場合、ガラスの体積割合が大きいセラミック層及び他のセラミック層の各々に含有されるガラスが同一組成系のガラスであることが好ましい。この「同一組成系のガラス」とは、含有される元素のうちの含有量が多い順に、その合計が、ガラスに含有される全元素の合計を１００モル％とした場合に、８０モル％以上、特に９０モル％以上となる元素がすべて同じであり、且つこれらの同じ元素の各々の含有量がそれぞれ５モル％以上、特に１０モル％以上であることを意味する。

更に、ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率が、他のセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率より高いことが好ましい。即ち、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の比誘電率は、他のセラミック層の比誘電率より高いことが好ましい。ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率は、他のセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率より高ければよいが、３５以上高いことが好ましく、６５以上、特に９０以上高いことがより好ましい。特に、ガラスの体積割合が大きいセラミック層をコンデンサとして用いる場合は、その比誘電率は、上記のように他のセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率より高く、且つその比誘電率が１００以上、特に１５０以上であることがより好ましい。

ガラスの体積割合が大きいセラミック層を、特に、コンデンサとして用いる場合、その両面にＣｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の電極が設けられていることが好ましい。このように、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に抵抗の低い一対の電極を設けることで、信号の伝送速度が大きい他のセラミック層の間に、小型で十分な性能を有するコンデンサを内蔵する、図３のような、多層基板とすることができる。即ち、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に抵抗の低い一対の電極が設けられてなるコンデンサが内蔵され、且つ少なくともこの電極の表面に他のセラミック層が積層された多層基板とすることができる。電極には上記の金属の他にＰｔ、Ｐｄ及びＣｒ等の金属が含有されていてもよい。この他の金属は、電極を１００質量％とした場合に、４．０質量％以下、特に２．５質量％以下であることが好ましい。

［２］セラミック多層基板の製造方法
本発明のセラミック多層基板の製造方法は、ガラス粉末と無機フィラー粉末とを含有する複数の未焼成セラミックシートを作製し、その後、未焼成セラミックシートを積層し、次いで、１０００℃以下の温度で同時焼成する工程を備える。
上記「ガラス粉末」としては、前記のセラミック層に含有されるガラスの粉末を用いることができる。また、上記「無機フィラー粉末」としては、前記のセラミック層に含有される無機フィラーの粉末を用いることができる。

ガラス粉末と無機フィラー粉末とは、これらの合計を１００体積％とした場合に、ガラス粉末の配合量は４０〜８５体積％、無機フィラーの配合量は１５〜６０体積％とすることができる。このガラス粉末の配合量は４１〜８２体積％、無機フィラー粉末の配合量は１８〜５９体積％であることが好ましい。ガラス粉末の配合量が４０〜８５体積％であれば、低温、特に１０００℃以下の低温域において未焼成セラミックシートを十分に焼結させることができ、且つ融出したガラスが焼成治具と反応することもない。

ガラス粉末としては、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末が好ましい。このガラス粉末としては、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラスに、元素として更にＺｎ、Ｂａ及びアルカリ金属元素等が含有されたガラスの粉末がより好ましく、Ｚｎが含有されたガラスの粉末が特に好ましい。

上記「ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末」とは、元素として少なくともＳｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｃａ及びＯを含有し、ＳｉがＳｉＯ_２換算で２０〜４０モル％、ＢがＢ_２Ｏ_３換算で１５〜３０モル％、ＡｌがＡｌ_２Ｏ_３換算で１０〜２５モル％及びＣａがＣａＯ換算で１０〜２５モル％（ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３及びＣａＯの合計を１００モル％とする。）であり、これらの合計がガラス全体を１００モル％とした場合に８５モル％以上であるガラスの粉末を意味する。更に、ガラスがＺｎを含有するときは、このＺｎは、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３及びＣａＯの合計を１００モル％とした場合に、ＺｎＯ換算で５〜２０モル％であることが好ましい。

ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末を用いて多層基板を製造する場合、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕ等の抵抗が低く、且つ低融点の金属との同時焼成が容易であり、特に１０００℃以下の低温で同時焼成することができる。更に、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末は、無機フィラー粉末としてＴｉＯ_２及びＣａＴｉＯ_３等の比誘電率の高い無機フィラー粉末を用いたときでも、焼成の際のガラス粉末と無機フィラー粉末との反応が十分に抑えられ、焼成温度を幅広く調整することもできる。

上記「未焼成セラミックシート」は、上記ガラス粉末、上記無機フィラー粉末の他、バインダ及び溶剤等を含有するセラミックスラリーを用いて作製することができる。バインダとしては、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリペプチド、ポリイミド、ポリスチレン及びポリビニルアルコール等が挙げられる。バインダは１種のみ含有されていてもよいし、２種以上が含有されていてもよい。また、溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族溶剤、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン類、及びエタノール、ブタノール、イソプロパノール、ブチルカルビトール等のアルコール類などが挙げられる。溶剤は１種のみ含有されていてもよく、２種以上が含有されていてもよい。

セラミックスラリーには、上記の他に、可塑剤及び各種の添加剤等が含有されていてもよい。可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジエチルフタレート、ブチルベンジルフタレート、２−エチルヘキシルフタレート、ジオクチルアジペート及び２−エチルヘキシルアジペート等が挙げられる。添加剤としては、着色剤、レベリング剤、消泡剤及び分散剤等が挙げられる。

未焼成セラミックシートは、セラミックスラリーを用いてドクターブレード法及びスリップキャスト法等の方法によりシートを成形し、次いで、このシートを乾燥して溶剤を除去することで作製することができる。
セラミックスラリーを調製するための、ガラス粉末、無機フィラー粉末、バインダ及び溶剤等の混合は、ボールミル等を用いた通常の方法により行うことができる。また、シートの乾燥は、シートを、溶剤の沸点等により適温に設定された乾燥炉を通過させる等の一般的な方法により行うことができる。

未焼成セラミックシートに可塑剤が含有される場合、通常、未焼成セラミックシートを加熱して可塑剤を除去し、その後、同時焼成がなされる。この脱脂のための加熱の温度及び時間は、可塑剤の種類及び含有量により設定することができる。例えば、加熱温度は１５０〜６００℃、特に２００〜５００℃とすることができ、加熱時間は１〜１０時間、特に２〜７時間とすることができる。

上記「同時焼成」は、複数の未焼成セラミックシートを積層してなる積層体を一体に焼結させる工程である。同時焼成の温度は１０００℃以下であり、８００〜９５０℃、特に８００〜９００℃とすることが好ましい。焼成雰囲気も特に限定されないが、電極等となる金属の種類などにより設定することが好ましい。例えば、酸化され難い金属を用いるときは、大気雰囲気等の酸化雰囲気において焼成することができる。一方、Ｃｕ等の酸化され易い金属を用いるときは、窒素及びアルゴン等の不活性ガスなどからなる不活性雰囲気、又は少量の水素を含有する還元雰囲気において焼成することができる。焼成時間、即ち、上記の焼成温度を保持する時間も特に限定されず、焼成温度等にもよるが、５〜３０分間、特に１０〜２５分間とすることができる。

また、未焼成セラミックシートのうちのガラスの体積割合が大きいセラミック層となる未焼成セラミックシートの両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の未焼成電極を作製し、その後、同時焼成することもできる。未焼成電極には上記の金属の他にＰｔ、Ｐｄ及びＣｒ等の金属が含有されていてもよい。この他の金属は、金属の合計を１００質量％とした場合に、４．０質量％以下、特に２．５質量％以下であることが好ましい。これにより、ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の電極が設けられてなるコンデンサが形成され、このコンデンサを内蔵した多層基板を容易に製造することができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
［１］ガラス粉末の製造
各々の元素を酸化物換算した場合に、表１の組成となるように、ＳｉＯ_２粉末、Ｈ_３ＢＯ_３粉末、Ａｌ_２（ＯＨ）_３粉末、ＣａＣＯ_３粉末及びＺｎＯ粉末をそれぞれ秤量し、播潰機により混合した。その後、混合物を３〜５時間加熱して溶融させ、次いで、水冷によって急冷して表１のａ及びｂのガラスを調製した。その後、このガラスをボールミルにより粉砕して平均粒径約３μｍのガラス粉末を得た。

［２］Ｔｇの測定
上記［１］で製造したガラス粉末のＴｇを示差熱測定装置（株式会社リガク製、型式「ＴＨＥＲＭＯＦＬＥＸ ＴＡＳ−３００ ＴＧ８１１０Ｄ」）により測定した。結果を表１に併記する。

［３］誘電体磁器の製造及び誘電特性の評価
上記［１］で製造したガラス粉末と、無機フィラー粉末であるＡｌ_２Ｏ_３粉末、ＳｒＴｉＯ_３粉末、ＣａＴｉＯ_３粉末又はＬａＡｌＯ_３粉末とを、表２に記載の体積割合となるように秤量し、これに更に適量の有機バインダと水とを配合してボールミルにより混合した。その後、凍結乾燥により乾燥させて造粒し、目開き２５０μｍのふるいを通過させて粉末を得た。次いで、プレス機によって直径１９ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱形の成形体を作製し、その後、冷間静水圧プレスにより１５０ＭＰａの圧力で加圧した。

次いで、成形体を５００℃で３時間加熱して脱脂し、大気雰囲気下、８５０℃で１５分間保持して焼成した。その後、焼結体の外周面及び両端面を研磨加工し、直径１５ｍｍ、高さ７．５ｍｍの円柱形の試験片を作製した。次いで、各々の試験片を用いて平行導体板型誘電体円柱共振器法（ＴＥ_０１１ＭＯＤＥ）により、６ＧＨｚにおけるε_ｒ及びｔａｎδを測定した。

［４］未焼成セラミックシートの作製
上記［１］で製造したガラス粉末と、無機フィラー粉末であるＡｌ_２Ｏ_３粉末、ＳｒＴｉＯ_３粉末、ＣａＴｉＯ_３粉末又はＬａＡｌＯ_３粉末とを、上記の表２に記載の体積割合となるように秤量し、ボールミルにより混合して混合粉末を得た。その後、この混合粉末にバインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジブチルフタレート、溶剤としてトルエンを配合し、混練してスラリーを調製した。次いで、各々のスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ５０μｍの未焼成セラミックシートを作製した。

［５］多層基板の製造
上記［４］で作製した未焼成セラミックシートのうち、表２の実験例２〜１４の組成を有する未焼成セラミックシートから表３に記載の２種類の未焼成セラミックシートを選んで組み合わせて積層体とした。即ち、２種類のうちの一方の未焼成セラミックシートを１層、他方の未焼成セラミックシートを１層及び一方の未焼成セラミックシートを１３層、この順に重ね合わせ、熱圧着して積層し、図１のように、１５枚の未焼成セラミックシートが積層され、そのうちの片側から２層目のみが異種の未焼成セラミックシートからなる積層体を得た。その後、この積層体から５５×５５ｍｍ角の未焼成体を切り出し、次いで、８５０℃で１５分間保持して焼成し、異種のセラミック層を内部に有する多層基板を製造した。

［６］多層基板の評価
（１）ガラス量の算出
表３の実験例１６〜２９の未焼成セラミックシートの組み合わせからなる焼結体の断面を鏡面研磨し、この研磨面を走査型電子顕微鏡により観察し、撮影した写真を用いて、焼結体における４０×２５μｍの面積に相当する部分に存在するガラスの面積比率（Ｓ_Ｇ）と無機フィラーの面積比率（Ｓ_Ｆ）とを画像処理により算出し、Ｓ_Ｇ ^３／２／Ｓ_Ｆ ^３／２を計算することによりガラスと無機フィラーの各々の体積割合を算出した。このようにして算出したガラス含有量を上記の表３に併記する。

（２）反りの評価
上記［５］で製造した多層基板を平坦面に静置し、多層基板の最高位置と平坦面との間の距離を計測した。結果を表３に併記する。
尚、表３における反りの評価基準は、◎；反りが１００μｍ未満である、×；反りが１００μｍを越えている、である。

表３の結果によれば、ガラスの体積割合が小さいセラミック層と、ガラスの体積割合が大きいセラミック層との、ガラスの含有量の差が−０．２〜１．２体積％である実験例１６〜１９では、多層基板に１００μｍを越える反りが発生しており、用途等によっては実用上問題になることがある。一方、ガラスの体積割合が小さいセラミック層と、ガラスの体積割合が大きいセラミック層との、ガラスの含有量の差が２．１〜１７．１体積％である実験例２０〜２９では、多層基板に反りが発生したとしても１００μｍ未満であり、実用上好ましい多層基板であることが分かる。

（３）ε_ｒの差
表３の実験例１６〜２４及び２６〜２９の未焼成セラミックシートの組み合わせからなる焼結体におけるガラスの少ないセラミック層とガラスの多いセラミック層とのε_ｒの差を表４に記載する。

表４のように、ガラスの少ないセラミック層のε_ｒと、ガラスの多いセラミック層のε_ｒと、各々のε_ｒの差との組み合わせにより、ガラスの少ないセラミック層のＧＨｚ帯域における信号伝送の速度及び損失と、ガラスの多いセラミック層の静電容量等とを併せて調整することができる。それにより、十分な静電容量を有するコンデンサが内蔵されるとともに、信号伝送が高速、且つ低損失でなされる伝送線路を形成することができる多層基板とすることができる。

実験例３０
上記［１］で製造したガラス粉末ｂと、無機フィラー粉末であるＣａＴｉＯ_３とＬａＡｌＯ_３との固溶体粉末とを、ガラス粉末ｂの体積割合が、６５体積％、６６体積％、６７体積％、６９体積％、７０体積％、７５体積％及び７８体積％となるように秤量し、その後、上記［４］と同様にして厚さ５０μｍの比誘電率の高い未焼成セラミックシートを作製した。次いで、上記［４］で作製した未焼成セラミックシートのうち、表２の実験例８の未焼成セラミックシートを１層、上記の比誘電率の高い未焼成セラミックシートを１層及び表２の実験例８の未焼成セラミックシートを１３層、この順に重ね合わせ、熱圧着して積層し、上記［５］と同様にして、ガラス粉末ｂの体積割合が異なるセラミック層を内部に有する７種類の多層基板を製造した。

上記の７種類の多層基板について、上記［６］、（２）と同様にして反りを評価した。その結果を表す図２によれば、ガラス粉末ｂの体積割合が実験例８の未焼成セラミックシートと同じ６５体積％、即ち、１５層すべてのガラス含有量が同じであるときは、反りは１９４０μｍと極めて大きく、比誘電率の高い未焼成セラミックシートが焼成されてなるセラミック層のガラス含有量が、実験例８の未焼成セラミックシートが焼成されてなるセラミック層のそれより１体積％多いときも、反りは８７０μｍと大きい。一方、ガラスの体積割合の差が２体積％であるときは、反りは１００μｍであり、体積割合の差が大きくなるとともに反りはより小さくなることが分かる。
尚、図２においては、比誘電率の高い未焼成セラミックシートが焼成されてなるセラミック層が下方に位置するように静置して評価した場合に、上方への反りを正、下方への反りを負とする。

１５層のセラミック層のうちの片側から２層目のみが異種のセラミック層である実験例における多層基板の模式的な斜視図である。 実験例３０におけるガラスの体積割合が大きいセラミック層のガラスの含有量と、多層基板の反りとの相関を表すグラフである。 コンデンサが内蔵されたセラミック多層基板の一例の模式的な断面図である。

符号の説明

１；比誘電率の低いセラミック層、２；比誘電率の高いセラミック層（コンデンサを構成する層）、３；導体層、４１、４２、４３；電極、５；ビア導体。

Claims (8)

1. ガラスと無機フィラーとを含有し、該ガラスと該無機フィラーとの合計を１００体積％とした場合に、該ガラスの含有量が４０〜８５体積％である複数のセラミック層を備えるセラミック多層基板であって、
   該セラミック層のうちの少なくとも１層におけるガラスの体積割合が、他のセラミック層におけるガラスの体積割合より大きいことを特徴とするセラミック多層基板。
2. 上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層におけるガラスの体積割合と、上記他のセラミック層におけるガラスの体積割合との差が１．５％以上である請求項１に記載のセラミック多層基板。
3. 上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、上記他のセラミック層が積層されてなる３層構造を備える請求項１又は２に記載のセラミック多層基板。
4. 上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有されるガラスと、上記他のセラミック層に含有されるガラスとが同一組成系のガラスであり、且つ該ガラスの体積割合が大きいセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率が、該他のセラミック層に含有される無機フィラーの比誘電率より高い請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
5. 上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層の両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の電極が設けられている請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載のセラミック多層基板。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のセラミック多層基板の製造方法であって、
   上記ガラスとなるガラス粉末と、上記無機フィラーとなる無機フィラー粉末とを含有する複数の未焼成セラミックシートを作製し、その後、該未焼成セラミックシートを積層し、次いで、１０００℃以下の温度で同時焼成する工程を備えることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
7. 上記ガラス粉末がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ系ガラス粉末である請求項６に記載のセラミック多層基板の製造方法。
8. 上記未焼成セラミックシートのうちの上記ガラスの体積割合が大きいセラミック層となる未焼成セラミックシートの両面に、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属を含有する一対の未焼成電極を作製し、その後、上記同時焼成を行う請求項６又は７に記載のセラミック多層基板の製造方法。

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