JP2006278759A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板内に内蔵された多層コンデンサの容量バラつきや容量低下を抑え、信頼性の高い配線基板を提供すること。
【解決手段】 多層コンデンサに、電極層の各層を電気的に接続するとともに複数の誘電体層の側面を覆う第１の共通導体と、第２の電極層の各層を電気的に接続するとともに複数の誘電体層の側面を覆う第２の共通導体とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁基板の内部に多層コンデンサを内蔵し、表層および内部に配線層を具備した、混成集積回路基板等に適した配線基板に関するものである。

近年、ＩＴ（Information Technology）産業の中核をなす半導体分野は、半導体素子の性能向上が著しく、大型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、移動通信端末等に代表される情報処理装置の高速化、小型化、多機能化等に寄与している。これに伴って、コンデンサを配線基板の内部に形成し配線基板が開発され、これを用いたモジュールも、小型化、高機能化、高容量化が要求されている。

特に、昨今は携帯電話や携帯情報端末への搭載が増え、これらに用いられる配線基板には複合化、高容量化が強く求められており、複数の多層コンデンサを局所的に配置させた配線基板が望まれている。

このような多層コンデンサを内蔵した配線基板は、所定の配線導体が形成された絶縁層となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に、まず配線導体用ペーストをスクリーン印刷法等により塗布して第１の電極層を形成し、その上に誘電体ペーストをスクリーン印刷法等により塗布して誘電体層を形成し、さらにその上に第１の電極層と同様の方法で、第１の電極層とは面方向に位置をずらして第２の電極層を形成し、その上に所望の容量が得られるように誘電体層、第１の電極層、第２の電極層の形成を繰り返し、第１の電極層間および第２の電極層間をそれぞれ貫通導体で電気的に接続することで多層コンデンサを形成する。その後所定の配線導体が形成された絶縁層となるグリーンシートを順次積層してグリーンシート積層体を作製し、これを焼成することにより得られる。
特開平８−３３０１８７号公報

しかしながら、このようにして作製された多層コンデンサを内蔵した配線基板は、セラミック焼結体と誘電体層が接触する多層コンデンサの側面において、焼成中にセラミック焼結体の成分が誘電体層へ拡散し、誘電体組成物の焼結が阻害され、誘電体層が本来の誘電率を示さなかったり、誘電体層中に誘電率の低い成分が増えることで誘電率が低下したりして、配線基板に内蔵された多層コンデンサの容量ばらつきが大きくなったり、容量が低下してしまう可能性があった。

また、セラミック焼結体と誘電体層の熱膨張率が異なる場合、配線基板を焼成する工程における配線基板の冷却の際に、セラミック焼結体と誘電体層が接触する誘電体の側面において、熱膨張率の違いによる残留応力によってマイクロクラックが発生し、配線基板へチップ部品等を実装したりベースとなるプリント配線基板に配線基板を実装する際の加熱や、搭載したチップ部品等の動作に伴う発熱などによって、繰り返し熱応力が負荷されることでこのマイクロクラックが拡大し、誘電体層や絶縁層の絶縁性を損なう可能性があった。

本発明は上記の問題点を解決するために案出されたものであり、容量ばらつきが小さくて容量が大きく、信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、セラミック焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に積層されており、前記セラミック焼結体より誘電率の高い複数の誘電体層と、前記複数の誘電体層の各層を介して交互に積層された複数の第１の電極層および複数の第２の電極層と、前記絶縁基体の内部に形成され、前記第１の電極層の各層を電気的に接続するとともに前記複数の誘電体層の側面を覆う第１の共通導体と、前記絶縁基体の内部に形成され、前記第２の電極層の各層を電気的に接続するとともに前記複数の誘電体層の側面を覆う第２の共通導体とを備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記複数の誘電体層の側面が、前記第１の共通導体と前記第２の共通導体とにより取り囲まれていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記複数の誘電体層の層数が偶数であるとともに、前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサの最上層および最下層が前記複数の第１の電極層であり、かつ、前記第１の共通導体が前記多層コンデンサの側面の１／２以上を覆っていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記多層コンデンサが円柱状であることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサが直方体状であり、前記多層コンデンサの４つの側面が前記第１および第２の共通導体で覆われていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサが直方体状であり、前記第１の共通導体または前記第２の共通導体が前記多層コンデンサの２つの側面を覆っていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板は、絶縁基体の内部に形成され、第１の電極層の各層を電気的に接続するとともに複数の誘電体層の側面を覆う第１の共通導体と、絶縁基体の内部に形成され、第２の電極層の各層を電気的に接続するとともに複数の誘電体層の側面を覆う第２の共通導体とを備えていることにより、複数回積層された誘電体層の側面と絶縁基体のセラミック焼結体との間には共通導体が介在し、誘電体層の側面とセラミック焼結体とが直接接触する面積を低減させることができる。この共通導体は、バリア層として機能し、焼成時にセラミック焼結体の成分が誘電体層へ拡散することを妨げることができることから、誘電体層は、誘電体の焼結が阻害されることがなく、また、誘電率を低下させる誘電率の低い成分が増えることがないので、容量ばらつきが小さくて容量が大きいコンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

また、配線基板を焼成する工程における冷却の際に、セラミック焼結体と誘電体層の熱膨張率の違いによる残留応力が発生しても、共通導体が塑性変形して応力を緩和させることができるので、マイクロクラックの発生を防止できる。また、配線基板へチップ部品等を実装したり、ベースとなるプリント配線基板に配線基板を実装する際の加熱や、搭載したチップ部品等の動作に伴う発熱などによって繰り返し熱応力が負荷されても共通導体が熱応力を緩和することができるので、マイクロクラックの発生を抑え、誘電体層や絶縁層の絶縁性が保たれ、信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記複数の誘電体層の側面が、前記第１の共通導体と前記第２の共通導体とにより取り囲まれていることから、誘電体層の側面のより広い領域に共通導体が介在しているため、拡散を防止する効果が増していっそう容量ばらつきが小さく容量が高い多層コンデンサを得ることができ、応力緩和の効果が増して誘電体層や絶縁層の絶縁性を保ち、より信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

また、本発明の配線基板は、前記した構造において、前記複数の誘電体層の層数が偶数であるとともに、前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサの最上層および最下層が前記複数の第１の電極層であり、かつ、前記第１の共通導体が前記多層コンデンサの側面の１／２以上を覆っていることから、第１の共通導体は最上層から最下層まで全ての誘電体層の側面を覆い、かつ、第１の共通導体により覆われる側面の領域が多いので、誘電体層の側面とセラミック焼結体と直接に接触する領域が極めて小さいものとなり、拡散を防止する効果および応力緩和の効果が極めて高いものとなり、より容量ばらつきが小さく容量が高く、より信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

また、本発明の配線基板は、複数の第１および第２の電極層と複数の誘電体層とからなる多層コンデンサが直方体状であり、多層コンデンサの４つの側面が第１および第２の共通導体で覆われていることにより、誘電体層の側面とセラミック焼結体とが接触する面積を低減させることができ、コンデンサの性能を向上させることができる。

また、本発明の配線基板は、複数の第１および第２の電極層と複数の誘電体層とからなる多層コンデンサが直方体状であり、第１の共通導体または第２の共通導体が多層コンデンサの２つの側面を覆っていることにより、誘電体層の側面とセラミック焼結体とが接触する面積を低減させることができ、コンデンサの性能を向上させることができる。

本発明の配線基板を図面に基づき以下に詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。また、図２は本発明の配線基板の多層コンデンサ部の一例を示す分解斜視図である。図中、１は配線基板、２は絶縁基体、２ａ，２ｂ，２ｃは絶縁層、３ａは第１の電極層、３ｂは第２の電極層、４ａは最下層の誘電体層、４ｂは中間の誘電体層、４ｃは最上層の誘電体層、５は配線導体、６は貫通導体、７ａは第１の共通導体、７ｂは第２の共通導体を示している。

本発明の配線基板１は、複数のセラミック焼結体から成る絶縁層２ａ〜２ｃを積層して成る絶縁基体２の内部に、第１の電極層３ａ、第２の電極３ｂ、最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃおよび第１の電極層３ａの各層を電気的に接続する第１の共通導体７ａ、第２の電極層３ｂの各層を電気的に接続する第２の共通導体７ｂから成る多層コンデンサが形成されており、金属からなる貫通導体６により電極層３ａ，電極層３ｂと金属から成る配線導体５とが電気的に接続されており、複数の誘電体層の側面は第１の共通導体７ａ及び第２の共通導体７ｂにより覆われている。

絶縁層２ａ〜２ｃは、例えばガラス粉末とセラミック粉末とを混合したものの焼結体から成る。このガラス粉末としては、例えばＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は同じまたは異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は上記と同じである）、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３は上記と同じである）、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。中でもＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＭｇＯ系が好ましい。

また、セラミック粉末としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。中でもＡｌ_２Ｏ_３が好ましい。

ここで、誘電体層４ａ〜４ｃは、ガラス粉末と誘電体粉末とから成る。好適なガラス粉末としては、例えばＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３は上記と同じである）、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等を用いることができる。中でもＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯが好ましい。

また、誘電体粉末としては、絶縁層２ａ〜２ｃとの同時焼成が可能な、チタン酸バリウムを主成分として、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸バリウム、酸化チタン等の高誘電率の誘電体の粉末が使用できる。その平均粒径については、ペーストにしたりスクリーン印刷したりする際の分散性およびパターン形成の容易性の点から、０．０５〜３μｍであることが好ましい。

また、第１の電極層３ａ、第２の電極層３ｂ、配線導体５、貫通導体６，第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂは金属粉末に適当な有機樹脂バインダ、溶剤を添加混合した配線導体用ペーストをスクリーン印刷等により塗布または充填して形成する。金属粉末は、例えば金，銀，銅，パラジウム及びこれらの混合または合金のような、絶縁層２ａ〜２ｃと同時焼結可能なものが用いられる。これらの中で銅は電気抵抗が小さく、マイグレーションが発生しにくいので好ましい。

ここで、本発明の配線基板１において、第１の共通導体７ａは、複数の第１の電極層３ａの各層を電気的に接続するとともに最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃとを覆っており、同様に第２の共通導体７ｂは第２の電極層３ｂの各層を電気的に接続するとともに最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃを覆うことが重要である。

この場合、最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの側面と絶縁基体のセラミック焼結体との間には、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂが介在しているため、これらの誘電体層とセラミック焼結体とが直接接触している面積を低減させることができる。すなわち、本発明の配線基板は、複数の電極層が単に貫通導体で接続されているだけの構造に比べて、誘電体層とセラミック焼結体とが接触している面積を減少させることができる。

このため最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの側面に形成された共通導体はバリア層として機能し、焼成時に最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃへセラミック焼結体の成分が拡散することを妨げることができる。また、最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃは本来の誘電体の組成が維持されて焼結が進行し、また誘電率を低下させる誘電率の低い成分が増えることがないので、容量ばらつきが小さく容量が高い多層コンデンサを得ることができる。

また、セラミック焼結体と最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃとの熱膨張率が異なり、配線基板を焼成する工程における冷却の際にセラミック焼結体と最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃが接触する側面において、熱膨張率の違いによる残留応力が発生しても、誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの側面には塑性変形して応力を緩和する金属を含有した第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂを介在させることができるので、マイクロクラックの発生を防止し、配線基板１へチップ部品等を実装したりベースとなるプリント配線基板に配線基板を実装する際の加熱や、搭載したチップ部品等の動作に伴う発熱などによって、繰り返し熱応力が負荷されても、応力を緩和する金属を含有した第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂを介在させることができるので、マイクロクラックの発生を抑え、誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃや絶縁層２ａ〜２ｃの絶縁性を保ち、信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

以上のような配線基板１の、第１の電極層３ａ、第２の電極層３ｂ、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂの投影図を図３から図５に示す。図３は第１の電極層３ａが３層、第２の電極層３ｂが３層で多層コンデンサが直方体形状の場合を示していて、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂが直方体の側面を覆っている。また図４は第１の電極層３ａが３層、第２の電極層３ｂが２層でコンデンサが直方体形状の場合を示していて、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂが直方体の側面を覆っている。また図５は第１の電極層３ａが３層、第２の電極層３ｂが３層で多層コンデンサが円柱状の場合を示していて、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂが円柱の側面を覆っている。

また、本発明の配線基板１は、最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの側面が、第１の共通導体７ａと第２の共通導体７ｂとにより取り囲まれていることから、より広い領域となる中間の誘電体層４ｂの側面の全てと、最上部の誘電体層４ａの側面、最下層の誘電体層４ｃの側面に共通導体が介在しているため、これらの側面とセラミック焼結体は接触せず、バリアとなる第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂを埋設することができるため、拡散を防止する効果が増していっそう容量ばらつきが小さく容量が高い多層コンデンサが得ることができる。ここで最下層の誘電体層４ａと最上層の誘電体層４ｃの側面の一部はセラミック焼結体に接触しているため最下層の誘電体層４ａと最上層の誘電体層４ｃへセラミック焼結体の成分が拡散し誘電率が低下するが、中間の誘電体層４ｂとセラミック焼結体との距離が長くなるために中間の誘電体層４ｂへの拡散を防止する機能を持つことになり、また積層数を増やすことによって全体の層数に対する拡散の影響を受ける層数を少なくできる。このため中間の誘電体層４ｂはいっそう本来の誘電体の組成が維持されて焼結が進行し、また誘電率を低下させる誘電率の低い成分が増えることがないので容量ばらつきが小さく容量が高い多層コンデンサを得ることができる。また、より広い領域となる中間の誘電体層４ｂの側面の全てと、最上部の誘電体層４ａの側面、最下層の誘電体層４ｃの側面に、塑性変形する金属を含有した共通導体を埋設することができるため、応力緩和の効果が増して誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃや絶縁層２ａ〜２ｃの絶縁性を保ち、より信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

以上のような配線基板１の、第１の電極層３ａ、第２の電極層３ｂ、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂの投影図を図６、図７に示す。図６は第１の電極層３ａが３層、第２の電極層３ｂが３層で多層コンデンサが直方体形状の場合を示していて、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂが直方体の側面を取り囲んでいる。また図７は第１の電極層３ａが３層、第２の電極層３ｂが３層でコンデンサが円柱状の場合を示していて、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂが円柱の側面を取り囲んでいる。

また、本発明の配線基板１は、最下層の誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの層数の和が偶数であるとともに、最上層および最下層の電極層が第１の電極層３ａであり、かつ、第１の共通導体７ａが前記多層コンデンサの側面の１／２以上を覆っていることから、第１の共通導体７ａは最下層の誘電体層４ａ，中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの全ての誘電体層の側面を覆い、かつ、第１の共通導体７ａにより覆われる側面の領域が多いので、これらの誘電体層の側面とセラミック焼結体と直接に接触する領域が極めて小さいものとなり、拡散を防止する効果および応力緩和の効果が極めて高いものとなり、より容量ばらつきが小さく容量が高く、より信頼性の高い多層コンデンサを内蔵した配線基板を得ることができる。

以上のような配線基板１の、第１の電極層３ａ、第２の電極層３ｂ、第１の共通導体７ａ、第２の共通導体７ｂの投影図を図８、図９に示す。図８は第１の電極層３ａが４層、第２の電極層３ｂが３層で誘電体層４ａ〜４ｃの総和は６層の偶数となり、多層コンデンサが直方体形状の場合を示していて、第１の共通導体７ａが直方体の３つの側面を囲い、第２の共通導体７ｂが残りの側面を覆っている。また図７は第１の電極層３ａが３層、第２の電極層３ｂが２層で誘電体層４ａ〜４ｃの総和は４層の偶数となり、コンデンサが円柱状の場合を示していて、第１の共通導体７ａが円柱の側面の１／２を覆っており、第２の共通導体７ｂが残りの側面を覆っている。

本発明の配線基板１は以下のようにして作製される。

まず、絶縁層２ａ〜２ｃとなるグリーンシートを、上記のガラス粉末およびセラミック粉末に、有機樹脂バインダ、有機溶剤および可塑剤等を添加混合してスラリーとし、そのスラリーを用いてドクターブレード法やカレンダロール法を採用することによって成形する。

この有機樹脂バインダとしては、従来からセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。中でもアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体が好ましい。

グリーンシートを成形するためのスラリーに用いられる有機溶剤としては、ガラス粉末とセラミック粉末と有機樹脂バインダを分散させ、グリーンシート成形に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば炭化水素類、エーテル類、エステル類、ケトン類、アルコール類等の有機溶剤が挙げられる。

次に、これらのグリーンシートの表面に、金属粉末に適当な有機樹脂バインダ、溶剤を添加混合した配線導体用ペーストをスクリーン印刷等により塗布し、配線導体５を形成する。必要に応じて、配線導体５を形成する前に金型加工等によりグリーンシートに貫通孔を形成し、この貫通孔に配線導体用ペーストと同様の金属粉末に適当な有機樹脂バインダ、溶剤を添加混合した貫通導体用ペーストをスクリーン印刷等により充填して、貫通導体６となる貫通導体パターンを形成する。

多層コンデンサ部は以下のようにして形成される。

まず、絶縁層２ｃとなるグリーンシートの表面に露出した貫通導体６上に、配線導体用ペーストと同様の金属粉末に収縮調整用のガラス粉末を加え、適当な有機樹脂バインダおよび溶剤を添加混合したコンデンサの電極層用ペーストをスクリーン印刷等により塗布して第１の電極層３ａを形成する。

次に最下層の誘電体層４ａとなる誘電体ペーストを、先に形成した第１の電極層３ａの上にスクリーン印刷等により第１の電極層３ａの一部が露出するように塗布することで最下層の誘電体層４ａを形成する。この上に、同様に電極層用ペーストを塗布して第２の電極層３ｂと第１の共通導体７ａを形成する。このとき第１の共通導体７ａは、前記した第１の電極層３ａの露出部分に重ねて接続する。次に同様にして、第２の電極層３ｂの一部および第１の共通導体７ａが露出するように中間の誘電体層４ｂを第１の電極層３ｂの上に形成する。第２の電極層３ｂの露出する部分は、第１の電極層３ａの露出する部分および第１の共通導体７ａとは重ならない位置にする。

次に再び第１の電極層３ａと第２の共通導体７ｂを同様に形成する。このとき第１の電極層３ａは先に形成された共通導体７ａに重ねて接続し、第２の共通導体７ｂは第２の電極層３ｂの露出部分に重ねて接続する。中間の誘電体層４ｂ、第２の電極層３ｂおよび第１の共通導体７ａ、第１の電極層３ａおよび第２の共通導体７ｂの形成を必要なだけ繰り返し、最後に最上層の誘電体層４ｃ、電極層を形成する。このようにして、第１の電極層３ａの各層を電気的に接続する共通導体７ａと、第２の電極層３ｂの各層を電気的に接続する共通導体７ｂと、最下層の誘電体層４ａと中間の誘電体層４ｂと最上層の誘電体層４ｃとを具備する多層コンデンサを形成する。

誘電体ペーストに用いられる有機樹脂バインダおよび有機溶剤は、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁層２ａ〜２ｃとの同時焼成が可能であれば特に制限されるものではなく、例えばグリーンシートに配合される有機樹脂バインダ、有機溶剤と同様のものが使用可能である。

このようにして作製した多層コンデンサを備えたグリーンシートと、配線導体パターンを形成したグリーンシートとを、３〜２０ＭＰａの圧力および３０〜８０℃の温度で加熱圧着する等して積層体を作製する。この積層体中におけるグリーンシートの位置や数や大きさには特に制限はなく、所望のコンデンサを有する配線基板１の構成となるように配設して積層すればよい。

その後、例えば配線導体用ペーストの金属粉末が銅粉末である場合、窒素中において８００〜１０００℃の温度で積層体を焼成することにより、本発明の配線基板１が得られる。

また、積層体を焼成する際に、グリーンシートが焼結する温度では実質的に焼結収縮しない無機成分、例えばアルミナから成る拘束グリーンシートを積層体の両面に積層して焼成すると、この拘束グリーンシートによって積層体の主面方向の焼成時の収縮が拘束されて抑制されるために配線基板１の寸法精度が向上し、配線基板１に内蔵させるコンデンサの容量値のばらつきを小さくすることが可能となる。また、この方法で焼成した場合、厚み方向の焼成収縮が通常の方法で焼成した場合に比較して大きくなるので、誘電体層４ａ〜４ｃの厚みをより薄くすることが可能となり、コンデンサの高容量化も容易となる。

さらに、配線基板１の表面に位置する配線導体５は、その表面に電子部品を実装する際の半田濡れ性の向上や配線導体５の腐食防止のためにニッケル、銅、金等のめっきを施してもよい。

本発明の配線基板の実施例について以下に説明する。

下記表１に示すように多層コンデンサが直方体であるＮｏ．１〜４の４種類の配線基板を作製した。サンプルＮｏ．４は従来の配線基板の例を示しており、断面図を図１１に、投影図を図１２に示す。第１の電極層３ａ、第２の電極層３ｂはそれぞれ貫通導体６によって電気的に接続をされ、最下部の誘電体層４ａ、中央部の誘電体層４ｂ及び最上部の誘電体層４ｃの４つの側面は全てセラミック焼結体と接している。一方、Ｎｏ．１〜３は本発明の配線基板１の例を示しており、断面図を図１に、投影図をそれぞれ図３、図６、図８に示す。第１の電極層３ａの各層を電気的に接続するとともに誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの側面を覆う第１の共通導体７ａと、第２の電極層３ｂの各層を電気的に接続するとともに誘電体層４ａ、中間の誘電体層４ｂ、最上層の誘電体層４ｃの側面を覆う第２の共通導体７ｂを備える構成である。

これらの配線基板１は、絶縁基体２の絶縁層となるグリーンシートを得るために、ガラスとしてＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯ系ガラス粉末５０質量部と、誘電体粉末としてＡｌ_２Ｏ_３粉末５０質量部とを混合し、これらの無機粉末１００質量部に有機樹脂バインダとしてアクリル樹脂１２質量部，フタル酸系可塑剤６質量部および溶剤としてトルエン３０質量部を加え、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚さ２００μｍのグリーンシートを成形した。

これらのグリーンシートに打ち抜き金型またはパンチングマシーンを用いて所定の位置に貫通孔を形成し、この貫通孔にスクリーン印刷法で貫通導体用ペーストを充填し貫通導体６とした。貫通導体用ペーストとしては、銅の粉末（平均粒径３μｍ）１００質量部に対して上記ガラスと同組成のガラス粉末を４〜１６質量部を加え、さらにビヒクル成分として所定量のエチルセルロース系樹脂およびテルピネオールを加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合したものを用いた。

次に、充填した貫通導体用ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

次に、グリーンシートの所定箇所に配線導体５となる配線導体用ペーストをスクリーン印刷法により約２０μｍの膜厚で塗布した。配線導体用ペーストとしては、銅の粉末（平均粒径３μｍ）１００質量部に対して上記ガラスと同組成のガラス粉末２質量部を加え、さらにビヒクル成分として所定量のエチルセルロース系樹脂およびテルピネオールを加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合したものを用いた。

次に、印刷した配線導体用ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

次に、グリーンシート上に形成する多層コンデンサを形成した。

誘電体層４ａ〜４ｃとなる誘電体ペーストを得るために、ガラス粉末とＢａＴｉＯ_３粉末とから成り、ガラス粉末とＢａＴｉＯ_３粉末との和を１００質量部とし、有機樹脂バインダとしてアクリル樹脂１２質量部，フタル酸系可塑剤６質量部および溶剤としてトルエン３０質量部を加え、ロータリーエバポレーター等で混合しペーストした。

初めに絶縁層２ｃとなるグリーンシートの表面に、配線導体用ペーストをスクリーン印刷等により約２０μｍの膜厚で塗布し、第１の電極層３ａを貫通導体６の上に形成し、電気的接続を行った。

次に、印刷した配線導体用ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

次に、最下層の誘電体層４ａとなる誘電体ペーストを、先に形成した第１の電極層３ａの上にスクリーン印刷等により第１の電極層３ａの一部が露出するように塗布することで３０μｍの膜厚の最下層の誘電体層４ａを形成する。

次に、印刷した誘電対ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

次に、同様に電極層用ペーストを塗布して２０μｍの膜厚の第２の電極層３ｂと、６０μｍの膜厚の第１の共通導体７ａを形成する。このとき第１の共通導体７ａは、前記した第１の電極層３ａの露出部分に重ねて接続する。また第２の電極層３ｂと第１の共通導体７ａとの距離は絶縁が保たれるように５０μｍとする。

次に、印刷した配線導体用ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

次に、同様に誘電体用ペーストを塗布して第２の電極層３ｂの一部および第１の共通導体７ａが露出するように３０μｍの膜厚の中間の誘電体層４ｂを第１の電極層３ｂの上に形成する。第２の電極層３ｂの露出する部分は、第１の電極層３ａの露出する部分および第１の共通導体７ａとは重ならない位置にする。

次に、印刷した誘電体ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

次に、再び電極層用ペーストを塗布して第１の２０μｍの膜厚の電極層３ａと６０μｍの膜厚の第２の共通導体７ｂを同様に形成する。このとき第１の電極層３ａは先に形成された共通導体７ａに重ねて接続し、第２の共通導体７ｂは第２の電極層３ｂの露出部分に重ねて接続する。また第１の電極層３ａと第２の共通導体７ｂとの距離は絶縁が保たれるように５０μｍとする。

次に、印刷した配線導体用ペースト中の有機溶剤の質量が減少するまで６０℃の温風により乾燥させた。

このように中間の誘電体層４ｂ、第２の電極層３ｂおよび第１の共通導体７ａ、第１の電極層３ａおよび第２の共通導体７ｂの形成を必要なだけ繰り返し、最後に最上層の誘電体層４ｃ、電極層を形成する。このようにして、第１の電極層３ａの各層を電気的に接続する共通導体７ａと、第２の電極層３ｂの各層を電気的に接続する共通導体７ｂと、最下層の誘電体層４ａと中間の誘電体層４ｂと最上層の誘電体層４ｃとを具備する多層コンデンサを形成する。その印刷パターンの位置関係を分解者斜視図で図２に示す。

サンプルＮｏ．１は本発明の請求項１の例であり、中間の誘電体層４ｂの層数を３とし、誘電体層の層数の和は５となる。この場合、最上層の誘電体層４ｃの側面がセラミック焼結体と接する箇所は３箇所となり、中間の誘電体層４ｂの側面がセラミック焼結体と接する箇所は３つの層とも２箇所となり、最下層の誘電体層４ａの側面がセラミック焼結体と接する箇所は３箇所となる。投影図を図３に示す。

サンプルＮｏ．２は本発明の請求項２の例であり、中間の誘電体層４ｂの層数を３とし、誘電体層の層数の和は５となる。この場合、最上層の誘電体層４ｃの側面がセラミック焼結体と接する箇所は２箇所となり、中間の誘電体層４ｂの側面がセラミック焼結体と接する箇所は３つの層とも１箇所も無く、最下層の誘電体層４ａの側面がセラミック焼結体と接する箇所は２箇所となる。投影図を図６に示す。

サンプルＮｏ．３は本発明の請求項３の例であり、中間の誘電体層４ｂの層数を４とし、誘電体層の層数の和は６となる。この場合、最上層の誘電体層４ｃの側面がセラミック焼結体と接する箇所は１箇所となり、中間の誘電体層４ｂの側面がセラミック焼結体と接する箇所は３つの層とも１箇所も無く、最下層の誘電体層４ａの側面がセラミック焼結体と接する箇所は１箇所となる。投影図を図８に示す。

次に、このようにして作製した多層コンデンサが形成されたグリーンシートと、貫通導体６や配線導体５となる配線導体用ペーストが形成されたグリーンシートとを５０ｋｇ/ｃｍ２の圧力で順次積層した。

このようにして得られたグリーンシートの積層体を、５００℃で３時間の有機樹脂バインダの燃焼行程と９００℃で１時間のセラミックスの焼結工程とを含む工程を窒素雰囲気中で実施し、緻密なガラスセラミック焼結体から成る絶縁基体２の内部や表面に同時焼成により形成された配線導体５や貫通導体６及び多層コンデンサを配設して成る配線基板１を作製した。

得られた配線基板１中のコンデンサの容量を測定した。測定温度２５℃、測定周波数１ＭＨｚでのコンデンサの静電容量をインピーダンスアナライザーを用いて測定し、容量値のバラツキを求めるために、各サンプルから５０個の容量値の測定結果の標準偏差（σ）を算出した。バラツキの判定として、容量値の平均値を１００とした場合の３σを百分率で表した。

表１より、本発明の配線基板１であるＮｏ．１〜３は容量値のばらつきを示すσの３倍がチップコンデンサの容量公差の標準規格のひとつである２０％を下回り、良好な特性を示した。

これに対して、従来の配線基板であるＮｏ．４は、σの３倍が２０％を超えて２５．６％となった。

また、Ｎｏ．１は本発明の請求項１である配線基板１で、σの３倍が１９．２％となり２０％を下回り、良好な特性を示した。

また、Ｎｏ．２は本発明の請求項１である配線基板１で、σの３倍が１６．３％となり２０％を下回り、良好な特性を示した。

また、Ｎｏ．３は本発明の請求項１である配線基板１で、σの３倍が９．３％となり２０％を下回り、チップコンデンサの更に厳しい容量公差の標準規格のひとつである１０％以下を示し非常に良好な特性を示した。

本発明の配線基板について実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の配線基板について実施の形態の一例を示す分解斜視図である。 本発明の請求項１の配線基板について実施の形態の一例を示す投影図である。 本発明の請求項１の配線基板について実施の形態の他の例を示す投影図である。 本発明の請求項１の配線基板について実施の形態の他の例を示す投影図である。 本発明の請求項２の配線基板について実施の形態の一例を示す投影図である。 本発明の請求項２の配線基板について実施の形態の他の例を示す投影図である。 本発明の請求項３の配線基板について実施の形態の一例を示す投影図である。 本発明の請求項３の配線基板について実施の形態の他の例を示す投影図である。 従来の配線基板について実施の形態の一例を示す断面図である。 従来の配線基板について実施の形態の一例を示す投影図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・配線基板
２・・・・・・・・・・絶縁基体
２ａ，２ｂ，２ｃ・・・絶縁層
３ａ・・・・・・・・・第１の電極層
３ｂ・・・・・・・・・第２の電極層
４ａ・・・・・・・・・最下層の誘電体層
４ｂ・・・・・・・・・中間の誘電体層
４ｃ・・・・・・・・・最上層の誘電体層
５・・・・・・・・・・配線導体
６・・・・・・・・・・貫通導体
７ａ・・・・・・・・・第１の共通導体
７ｂ・・・・・・・・・第２の共通導体

Claims (6)

1. セラミック焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体の内部に積層されており、前記セラミック焼結体より誘電率の高い複数の誘電体層と、前記複数の誘電体層の各層を介して交互に積層された複数の第１の電極層および複数の第２の電極層と、前記絶縁基体の内部に形成され、前記第１の電極層の各層を電気的に接続するとともに前記複数の誘電体層の側面を覆う第１の共通導体と、前記絶縁基体の内部に形成され、前記第２の電極層の各層を電気的に接続するとともに前記複数の誘電体層の側面を覆う第２の共通導体とを備えていることを特徴とする配線基板。
2. 前記複数の誘電体層の側面が、前記第１の共通導体と前記第２の共通導体とにより取り囲まれていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記複数の誘電体層の層数が偶数であるとともに、前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサの最上層および最下層が前記複数の第１の電極層であり、かつ、前記第１の共通導体が前記多層コンデンサの側面の１／２以上を覆っていることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
4. 前記多層コンデンサが円柱状であることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
5. 前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサが直方体状であり、前記多層コンデンサの４つの側面が前記第１および第２の共通導体で覆われていることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
6. 前記複数の第１および第２の電極層と前記複数の誘電体層とからなる多層コンデンサが直方体状であり、前記第１の共通導体または前記第２の共通導体が前記多層コンデンサの２つの側面を覆っていることを特徴とする請求項２記載の配線基板。

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