JP2007015878A - Ceramic composition, ceramic substrate, and electronic component - Google Patents

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晃 白鳥
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic composition for obtaining a ceramic substrate capable of enhancing acid resistance of the ceramic substrate while maintaining good sinterability in spite of containing a glass component to enable firing at relatively low temperatures. <P>SOLUTION: This ceramic composition is a mixture of borosilicate-based glass powder comprising 28-50 wt.% SiO<SB>2</SB>, 36-55 wt.% MO (MO is at least either of CaO and MgO), 0-20 wt.% Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and 5-17.5 wt.% B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and ceramic powder containing ≥1 wt.% ZrO<SB>2</SB>, which comprises 40-80 wt.% borosilicate glass powder and 60-20 wt.% ceramic powder, respectively. The ceramic substrate is provided with a ceramic layer 3 comprising a ceramic sintered body obtained by forming and firing the ceramic composition. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、セラミック組成物、このセラミック組成物をもって構成されるセラミック基板、およびこのセラミック基板を備える電子部品に関するもので、特に、セラミック基板の耐酸性を高めるための技術に関するものである。   The present invention relates to a ceramic composition, a ceramic substrate composed of the ceramic composition, and an electronic component including the ceramic substrate, and more particularly to a technique for increasing acid resistance of the ceramic substrate.

セラミック基板として、たとえば、複数のセラミック層をもって構成される積層構造を有しているものがある。このような積層構造を有するセラミック基板は、多くの場合、配線導体として、セラミック基板の内部に形成される内部導体膜およびビアホール導体、ならびにセラミック基板の外表面上に形成される外部導体膜を備えている。   As a ceramic substrate, for example, there is one having a laminated structure including a plurality of ceramic layers. The ceramic substrate having such a laminated structure often includes, as a wiring conductor, an inner conductor film and a via-hole conductor formed inside the ceramic substrate, and an outer conductor film formed on the outer surface of the ceramic substrate. ing.

電子機器の高周波化および高速化を進めるためには、配線導体を構成する導電材料として、たとえば、Au、Ag、Ag−Pd、Ag−Pt、Cuなどのような低抵抗金属が用いられることが好ましい。しかしながら、上述したような低抵抗金属は、一般に、融点が比較的低いため、これを、前述した内部導体膜やビアホール導体のための導電材料として用いる場合、セラミック基板を得るための焼成温度が問題となってくる。   In order to increase the frequency and speed of electronic equipment, a low-resistance metal such as Au, Ag, Ag—Pd, Ag—Pt, Cu, or the like is used as a conductive material constituting the wiring conductor. preferable. However, since the low-resistance metal as described above generally has a relatively low melting point, when this is used as a conductive material for the above-described internal conductor film or via-hole conductor, the firing temperature for obtaining the ceramic substrate is a problem. It becomes.

そこで、たとえば1000℃以下というような比較的低温での焼成によって得ることができる、セラミック基板が提案されている。このような低温焼成可能なセラミック基板は、一般には、ガラス粉末とセラミック粉末とを含むセラミック組成物を成形し焼成して得られたものであって、ガラスをマトリクスとし、そこにセラミック粉末をフィラーとして含む、セラミック焼結体を備えている。   Therefore, a ceramic substrate that can be obtained by firing at a relatively low temperature such as 1000 ° C. or less has been proposed. Such a low-temperature fireable ceramic substrate is generally obtained by molding and firing a ceramic composition containing glass powder and ceramic powder, using glass as a matrix and ceramic powder as a filler therefor. The ceramic sintered body is included.

従来、上記のような低温焼成可能なセラミック基板のための材料に関して、次のようなものが提案されている。   Conventionally, the following materials have been proposed for materials for ceramic substrates that can be fired at a low temperature as described above.

特開2000−351668号公報(特許文献1)では、ホウケイ酸系ガラスをマトリクスとして、そこにアルミナフィラーを含有するセラミック焼結体を備える、低温焼成可能なセラミック基板が記載されている。ここで、ガラス組成を、5〜17.5重量%のB2 3 、28〜40重量%のSiO2 、0〜20重量%のAl2 3 、および36〜50重量%のMO(ただし、MOは、CaO、MgOおよびBaOから選ばれた少なくとも1種)を含むように選びながら、ガラス/アルミナフィラーの重量比を40〜49/60〜51に調整することによって、低温焼成可能であって、高強度かつ低誘電損失のセラミック基板が得られるとしている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-351668 (Patent Document 1) describes a ceramic substrate that can be fired at a low temperature, and includes a ceramic sintered body containing a borosilicate glass as a matrix and an alumina filler therein. Here, the glass composition, from 5 to 17.5 wt% of B 2 O 3, 28 to 40 wt% of SiO 2, 0 to 20 wt% Al 2 O 3, and 36 to 50 wt% of MO (note , MO can be fired at low temperature by adjusting the weight ratio of glass / alumina filler to 40-49 / 60-51 while selecting to contain at least one selected from CaO, MgO and BaO). Thus, a ceramic substrate having high strength and low dielectric loss is obtained.

しかしながら、上記特許文献1に記載のセラミック基板では、低温焼成可能とすべく、ガラスの軟化・流動化を促進するため、ガラス網目修飾酸化物であるCaOなどのMOを、ガラス中に36〜50重量%というように比較的多く含有させている。このように、MOの量が多いと、たとえば湿式めっきにおけるめっき液のような酸性液にさらされた場合、このCaOなどのMOが酸性液に溶け出しやすいという問題がある。他方、MOの量が少ないと、配線導体にAgが含まれている場合、焼成工程において、Agがガラス中に拡散しやすくなり、配線導体とセラミック焼結体との収縮挙動の差が大きくなる。   However, in the ceramic substrate described in Patent Document 1, MO such as CaO, which is a glass network modifying oxide, is used in the glass for 36 to 50 in order to promote softening and fluidization of the glass so that it can be fired at a low temperature. A relatively large amount such as% by weight is contained. Thus, when the amount of MO is large, for example, when exposed to an acidic solution such as a plating solution in wet plating, there is a problem that MO such as CaO is easily dissolved in the acidic solution. On the other hand, if the amount of MO is small, when Ag is contained in the wiring conductor, Ag is likely to diffuse into the glass in the firing step, and the difference in shrinkage behavior between the wiring conductor and the ceramic sintered body increases. .

次に、特開平6−211571号公報(特許文献2)では、ホウケイ酸系ガラスをマトリクスとして、そこにジルコニア系フィラーを含有するセラミック焼結体を備える、低温焼成可能なセラミック基板が記載されている。ここで、ガラス組成を、75〜85重量%のSiO2 、15〜20重量%のB2 3 、および0.1〜5重量%のAl2 3 が含有するように選びながら、ガラス/ジルコニア系フィラーの重量比を75〜45/25〜55に調整することによって、低温焼成可能であって、高強度かつ低誘電率のセラミック基板が得られるとしている。 Next, Japanese Patent Laid-Open No. 6-221571 (Patent Document 2) describes a low-temperature fireable ceramic substrate comprising a ceramic sintered body containing a borosilicate glass as a matrix and a zirconia filler therein. Yes. Here, the glass composition is selected so that it contains 75 to 85 wt% SiO 2 , 15 to 20 wt% B 2 O 3 , and 0.1 to 5 wt% Al 2 O 3. By adjusting the weight ratio of the zirconia-based filler to 75 to 45/25 to 55, a ceramic substrate that can be fired at a low temperature and has a high strength and a low dielectric constant is obtained.

しかしながら、上記特許文献2に記載のセラミック基板では、ガラス中のSiO2 量が比較的多いため、ガラスおよびフィラーの粉体特性、成形体の製造条件ならびに焼成条件を高度に制御しないと、焼結不良となりやすい。 However, in the ceramic substrate described in Patent Document 2, since the amount of SiO 2 in the glass is relatively large, if the powder characteristics of the glass and filler, the production conditions of the molded body, and the firing conditions are not controlled to a high degree, It tends to be defective.

次に、特開平11−43369号公報(特許文献3)では、ガラスとフィラーとからなるセラミック焼結体を備える、低温焼成可能なセラミック基板が記載され、ガラスは、SiO2 、Al2 3 、アルカリ土類金属、ZnOおよびB2 3 を含み、フィラーは、CaOおよびZrO2 、あるいはそれらの化合物からなり、出発原料組成にガラスを45〜80重量%含み、フィラーを5〜30重量%含むように調整することによって、高強度かつ高誘電率のセラミック基板が得られるとしている。 Next, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-43369 (Patent Document 3) describes a low-temperature fired ceramic substrate including a ceramic sintered body made of glass and filler. The glass is made of SiO 2 , Al 2 O 3. , Alkaline earth metal, ZnO and B 2 O 3 , the filler is composed of CaO and ZrO 2 , or a compound thereof, and the starting material composition contains 45 to 80% by weight of glass and 5 to 30% by weight of filler. It is said that a ceramic substrate having a high strength and a high dielectric constant can be obtained by adjusting to include.

しかしながら、特許文献3に記載されたセラミック基板では、ガラスにZnOを含んでいるため、このZnOが一般にめっき液に溶出しやすく、めっき液を劣化させてしまうという問題を有している。   However, the ceramic substrate described in Patent Document 3 has a problem that since ZnO is contained in the glass, this ZnO generally tends to be eluted into the plating solution and deteriorates the plating solution.

次に、特開2000−223619号公報(特許文献4)では、ガラスとフィラーとからなるセラミック焼結体を備える、低温焼成可能なセラミック基板が記載され、ガラスは、BaOを5〜60重量%含み、フィラーは、40〜400℃の熱膨張係数が6ppm/K以上の金属酸化物粒子を含み、ガラスおよび/またはフィラーにZr化合物をZrO2 換算で1〜30重量%含むことによって、40〜400℃の熱膨張係数が8.5〜18ppm/Kのセラミック基板が得られるとしている。 Next, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-223619 (Patent Document 4) describes a low-temperature fireable ceramic substrate including a ceramic sintered body made of glass and filler, and the glass contains 5 to 60% by weight of BaO. And the filler contains metal oxide particles having a coefficient of thermal expansion of 40 ppm / K or more at 40 to 400 ° C., and contains Zr compound in glass and / or filler in an amount of 1 to 30% by weight in terms of ZrO 2. It is said that a ceramic substrate having a thermal expansion coefficient at 400 ° C. of 8.5 to 18 ppm / K is obtained.

次に、特開2001−196503号公報(特許文献5)では、ガラスとフィラーとからなるセラミック焼結体を備える、低温焼成可能なセラミック基板が記載され、ガラスは、15〜60重量%のBaO、1〜6重量%のAl2 3 、および25〜60重量%のSiO2 を含み、フィラーは、40〜400℃の熱膨張係数が6ppm/K以上の金属酸化物粒子を含み、ガラスおよび/またはフィラーにZr化合物をZrO2 換算で1〜30重量%含み、クリストバライトを含有しないことによって、40〜400℃の熱膨張係数が8.5〜18ppm/Kであって、40〜400℃の範囲で変曲点が存在しないセラミック基板が得られるとしている。 Next, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-196503 (Patent Document 5) describes a low-temperature fireable ceramic substrate including a ceramic sintered body made of glass and filler, and the glass is 15 to 60% by weight of BaO. 1 to 6% by weight Al 2 O 3 , and 25 to 60% by weight SiO 2 , the filler includes metal oxide particles having a thermal expansion coefficient of 40 to 400 ° C. of 6 ppm / K or more, glass and By containing 1 to 30% by weight of the Zr compound in terms of ZrO 2 in the filler and not containing cristobalite, the thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is 8.5 to 18 ppm / K, and 40 to 400 ° C. A ceramic substrate having no inflection point in the range is obtained.

しかしながら、上記特許文献4および5の各々に記載のセラミック基板では、ガラスにBaOを含んでいるため、セラミック基板の重量が大きくなり、このことが結果としてコストアップを招くという問題を有している。   However, in the ceramic substrates described in Patent Documents 4 and 5, since the glass contains BaO, the weight of the ceramic substrate is increased, resulting in a problem of increased costs. .

次に、国際公開第97/11919号パンフレット(特許文献6)では、無アルカリガラス基板が記載され、ZrO2 がガラスの構成物質として含まれることによって、基板の耐酸性が向上するとされている。これは、ガラスに含まれるZrO2 が広いpH範囲で難溶性の水和物を作り安定に存在するため、その部分がバリヤとなり、ガラス成分のさらなる溶解が抑制されることによって、耐酸性が向上するものと考えられている。 Next, in the pamphlet of International Publication No. 97/11919 (Patent Document 6), an alkali-free glass substrate is described, and the acid resistance of the substrate is improved by including ZrO 2 as a glass constituent. This is because the ZrO 2 contained in the glass forms a slightly soluble hydrate in a wide pH range and exists stably, so that the portion becomes a barrier and further dissolution of the glass component is suppressed, thereby improving acid resistance. It is thought to do.

しかしながら、上記特許文献6に記載の基板では、ガラスのうちのZrO2 が存在する部分はバリヤとなるが、ZrO2 の存在しない部分ではバリヤがないため、CaOやMgOなどが溶出しやすく、結果として、十分な耐酸性の向上が達成され得ないことになる。
特開2000−351668号公報 特開平6−211571号公報 特開平11−43369号公報 特開2000−223619号公報 特開2001−196503号公報 国際公開第97/11919号パンフレット
However, in the substrate described in Patent Document 6, a portion of the glass where ZrO 2 is present serves as a barrier, but a portion where ZrO 2 does not exist does not have a barrier, so that CaO, MgO, etc. are likely to be eluted. As a result, sufficient acid resistance cannot be improved.
JP 2000-351668 A JP-A-6-21571 Japanese Patent Laid-Open No. 11-43369 JP 2000-223619 A JP 2001-196503 A International Publication No. 97/11919 Pamphlet

そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決しながら、耐酸性を高めることができるセラミック組成物、このセラミック組成物をもって構成されるセラミック基板、および、このようなセラミック基板を備える電子部品を提供しようとすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a ceramic composition that can improve acid resistance while solving the above-described problems, a ceramic substrate that includes the ceramic composition, and an electronic device that includes the ceramic substrate. Is to try to provide parts.

この発明に係るセラミック組成物は、ガラス粉末とセラミック粉末とを混合したものであり、これを焼成してセラミック焼結体としたとき、ガラス粉末はマトリクスとなり、セラミック粉末はフィラーとなる。ガラス粉末は、28〜50重量%のSiO2 、36〜55重量%のMO(ただし、MOは、CaOおよびMgOの少なくとも一方)、0〜20重量%のAl2 3 、および5〜17.5重量%のB2 3 からなるホウケイ酸系ガラスから構成される。他方、セラミック粉末は、ZrO2 を1重量%以上含む。そして、ホウケイ酸系ガラス粉末は40〜80重量%含有し、セラミック粉末は60〜20重量%含有する。 The ceramic composition according to the present invention is a mixture of glass powder and ceramic powder. When this is fired into a ceramic sintered body, the glass powder becomes a matrix and the ceramic powder becomes a filler. The glass powder comprises 28-50 wt% SiO 2 , 36-55 wt% MO (where MO is at least one of CaO and MgO), 0-20 wt% Al 2 O 3 , and 5-17. It is composed of borosilicate glass composed of 5% by weight of B 2 O 3 . On the other hand, the ceramic powder contains 1% by weight or more of ZrO 2 . And borosilicate type | system | group glass powder contains 40 to 80 weight%, and ceramic powder contains 60 to 20 weight%.

この発明に係るセラミック組成物において、フィラーとなる上記セラミック粉末がZrO2 以外のセラミックを含む場合、このZrO2 以外のセラミックとしては、Al2 3 のみであることが好ましい。すなわち、セラミック粉末としては、ZrO2 およびAl2 3 以外の成分を含まない方が好ましい。 In the ceramic composition according to the present invention, when the ceramic powder as the filler includes a ceramic other than ZrO 2, As the ceramic other than the ZrO 2, it is preferred that only Al 2 O 3. That is, the ceramic powder preferably contains no components other than ZrO 2 and Al 2 O 3 .

この発明は、上述したセラミック組成物を成形し焼成して得られたセラミック焼結体を備える、セラミック基板にも向けられる。   The present invention is also directed to a ceramic substrate including a ceramic sintered body obtained by molding and firing the ceramic composition described above.

また、この発明は、第1および第2のセラミック層をもって構成される積層構造を有する、セラミック基板にも向けられる。この場合、上記積層構造において、第1のセラミック層が、少なくとも最外層を形成するように位置しており、この第1のセラミック層が、前述したこの発明に係るセラミック組成物を成形し焼成して得られたセラミック焼結体からなる。そして、第2のセラミック層は、第1のセラミック層より高い熱伝導率を有している。   The present invention is also directed to a ceramic substrate having a laminated structure including first and second ceramic layers. In this case, in the above laminated structure, the first ceramic layer is positioned so as to form at least the outermost layer, and the first ceramic layer forms and fires the ceramic composition according to the present invention described above. It consists of a ceramic sintered body obtained in this way. The second ceramic layer has a higher thermal conductivity than the first ceramic layer.

上記第2のセラミック層はZrO2 を含まないことが好ましい。 The second ceramic layer preferably does not contain ZrO 2 .

この発明は、セラミック基板が、その外表面上に形成される外部導体膜をさらに備え、この外部導体膜には湿式めっきが施されるとき、特に有利に適用される。   The present invention is particularly advantageously applied when the ceramic substrate further includes an outer conductor film formed on the outer surface of the ceramic substrate, and the outer conductor film is subjected to wet plating.

この発明は、さらに、上述したようなセラミック基板を備える、電子部品にも向けられる。   The present invention is further directed to an electronic component including the ceramic substrate as described above.

この発明に係るセラミック組成物によれば、簡単に言えば、良好な焼結性を維持しながら、これを成形し焼成して得られたセラミック焼結体を備えるセラミック基板の耐酸性を高めることができる。   According to the ceramic composition of the present invention, simply speaking, while maintaining good sinterability, the acid resistance of a ceramic substrate provided with a ceramic sintered body obtained by molding and firing the ceramic substrate is increased. Can do.

より詳細には、この発明に係るセラミック組成物において、ホウケイ酸系ガラス粉末に含まれるMO(CaOおよびMgOの少なくとも一方)は、ガラス網目修飾酸化物として機能し、ガラスの軟化・流動化を促進するように作用する。MO成分が少ないと粘性流動が不十分となり、焼結性が問題となる。このため、ホウケイ酸系ガラス粉末は、MO成分を一定以上含有する必要がある。   More specifically, in the ceramic composition according to the present invention, MO (at least one of CaO and MgO) contained in the borosilicate glass powder functions as a glass network modifying oxide and promotes softening and fluidization of the glass. Acts like If the MO component is small, the viscous flow becomes insufficient and the sinterability becomes a problem. For this reason, the borosilicate glass powder needs to contain a certain amount of MO component.

他方、セラミック基板は、たとえば湿式めっき処理におけるめっき液のように、酸性液にさらされることが多い。この場合、MOは、酸性液中に溶出しやすい性質を有している。そのため、MO成分が多く含まれていると、その溶出により、セラミック基板が損傷を受けるとともに、酸性液としてのめっき液の劣化につながり、コストアップの原因となる。   On the other hand, the ceramic substrate is often exposed to an acidic solution, such as a plating solution in a wet plating process. In this case, MO has a property of being easily eluted in an acidic solution. Therefore, if the MO component is contained in a large amount, the elution of the ceramic substrate damages the ceramic substrate and leads to deterioration of the plating solution as the acidic solution, resulting in an increase in cost.

そこで、この発明によれば、フィラーとしてのセラミック粉末にZrO2 が含まれているので、MO成分は、ZrO2 に固溶(拡散)したり、あるいは反応したりして、フィラーとなるセラミック粉末に含まれるZrO2 によって保持された状態となる。そのため、ガラスに、網目修飾酸化物として残留するMOの量が低減される。 Therefore, according to the present invention, since the ceramic powder as the filler contains ZrO 2 , the MO component is dissolved (diffused) in ZrO 2 or reacted to react with the ceramic powder. It is held by ZrO 2 contained in. Therefore, the amount of MO remaining as a network modification oxide in the glass is reduced.

以上のことから、ガラスの良好な軟化・流動化を確保することができ、そのため、良好な焼結性を実現しながらも、耐酸性の良好なセラミック基板を得ることができる。また、めっき液についても、これを劣化させにくくすることができる。   From the above, it is possible to ensure good softening and fluidization of glass, and therefore it is possible to obtain a ceramic substrate with good acid resistance while realizing good sinterability. Also, the plating solution can be made difficult to deteriorate.

この発明に係るセラミック組成物において、セラミック粉末がZrO2 以外のセラミックを含む場合、ZrO2 以外のセラミックとして、Al2 3 しか含まないようにされると、ZrO2 とAl2 3 との反応が生じず、各々の状態のまま安定に存在することができるため、得られたセラミック基板の安定性を高めることができる。 In the ceramic composition according to the present invention, if the ceramic powder comprises a ceramic other than ZrO 2, as a ceramic other than ZrO 2, when it is so it contains only Al 2 O 3, and ZrO 2 and Al 2 O 3 The reaction does not occur and can exist stably in each state, so that the stability of the obtained ceramic substrate can be enhanced.

なお、この発明に係るセラミック基板は、そこに備えるセラミック焼結体のフィラーがZrO2 を含んでいるので、熱伝導率が低くなる。したがって、セラミック基板に、比較的発熱しやすいIC(パワーアンプICなど)を搭載した場合には、発熱による温度上昇が問題となることがある。 In the ceramic substrate according to the present invention, since the filler of the ceramic sintered body provided therein contains ZrO 2 , the thermal conductivity is lowered. Therefore, when an IC (such as a power amplifier IC) that generates heat relatively easily is mounted on the ceramic substrate, a temperature rise due to heat generation may be a problem.

この問題を解決するため、セラミック基板に、熱伝導パスとなる放熱用ビア導体などを設けることが考えられるが、セラミック基板を、第1および第2のセラミック層をもって構成される積層構造を有するものとし、この積層構造において、第1のセラミック層を、この発明に係るセラミック組成物を成形し焼成して得られたセラミック焼結体からなるものとしながら、少なくとも最外層を形成するように位置させ、第2のセラミック層を、ZrO2 を含まないセラミック焼結体から構成するなどして、第1のセラミック層より高い熱伝導率を有するようにすれば、上述したような放熱のための特別な構造が不要となり、セラミック基板の設計の自由度を高くすることができる。 In order to solve this problem, it is conceivable to provide a heat radiating via conductor or the like on the ceramic substrate. However, the ceramic substrate has a laminated structure constituted by the first and second ceramic layers. In this laminated structure, the first ceramic layer is made of a ceramic sintered body obtained by molding and firing the ceramic composition according to the present invention, and is positioned so as to form at least the outermost layer. If the second ceramic layer has a higher thermal conductivity than the first ceramic layer, for example, by forming the second ceramic layer from a ceramic sintered body not containing ZrO 2 , special heat dissipation as described above is possible. Therefore, the degree of freedom in designing the ceramic substrate can be increased.

図1は、この発明の第1の実施形態によるセラミック基板1を備える電子部品2を示す正面図であり、セラミック基板1については断面図で示している。   FIG. 1 is a front view showing an electronic component 2 including a ceramic substrate 1 according to a first embodiment of the present invention, and the ceramic substrate 1 is shown in a sectional view.

セラミック基板1は、積層された複数のセラミック層3を備えている。   The ceramic substrate 1 includes a plurality of laminated ceramic layers 3.

セラミック基板1は、さらに、配線導体を備えている。配線導体は、たとえばコンデンサまたはインダクタのような受動素子を構成したり、あるいは素子間の電気的接続のような接続配線を行なったりするためのもので、典型的には、いくつかの導体膜4〜6およびいくつかのビアホール導体7をもって構成される。   The ceramic substrate 1 further includes a wiring conductor. The wiring conductor is used to form a passive element such as a capacitor or an inductor, or to perform connection wiring such as an electrical connection between the elements. ˜6 and several via-hole conductors 7.

導体膜4は、セラミック基板1の内部に形成される。導体膜5および6は、それぞれ、セラミック基板1の外表面上、すなわち一方主面上および他方主面上に形成される。ビアホール導体7は、導体膜4〜6のいずれかと電気的に接続されかつ特定のセラミック層3を厚み方向に貫通するように設けられる。   The conductor film 4 is formed inside the ceramic substrate 1. Conductive films 5 and 6 are formed on the outer surface of ceramic substrate 1, that is, on one main surface and the other main surface, respectively. The via-hole conductor 7 is provided so as to be electrically connected to any one of the conductor films 4 to 6 and penetrate the specific ceramic layer 3 in the thickness direction.

セラミック基板1の一方主面上には、外部導体膜5に電気的に接続された状態で、チップ部品8および9が搭載され、セラミック基板1を備える電子部品2が構成される。   On one main surface of the ceramic substrate 1, chip components 8 and 9 are mounted in a state of being electrically connected to the external conductor film 5, and an electronic component 2 including the ceramic substrate 1 is configured.

セラミック基板1を製造するため、28〜50重量%のSiO2 、36〜55重量%のMO(ただし、MOは、CaOおよびMgOの少なくとも一方)、0〜20重量%のAl2 3 、および5〜17.5重量%のB2 3 からなるホウケイ酸系ガラス粉末と、ZrO2 を1重量%以上含むセラミック粉末とを混合したものであり、ホウケイ酸系ガラス粉末を40〜80重量%、およびセラミック粉末を60〜20重量%それぞれ含有する、セラミック組成物が用意される。 To produce the ceramic substrate 1, 28-50 wt% SiO 2 , 36-55 wt% MO (where MO is at least one of CaO and MgO), 0-20 wt% Al 2 O 3 , and A borosilicate glass powder composed of 5 to 17.5% by weight of B 2 O 3 and a ceramic powder containing 1% by weight or more of ZrO 2 are mixed, and the borosilicate glass powder is 40 to 80% by weight. A ceramic composition containing 60 to 20% by weight of ceramic powder is prepared.

上述したセラミック粉末は、ZrO2 以外のセラミックを含む場合、このZrO2 以外のセラミックとしては、Al2 3 のみであることが好ましい。 Ceramic powder described above, if it contains a ceramic other than ZrO 2, As the ceramic other than the ZrO 2, it is preferred that only Al 2 O 3.

前述したセラミック組成物は、これに有機ビヒクル等が加えられてスラリー化される。このスラリーは、これにたとえばドクターブレード法を適用することによってシート状に成形され、それによって、上記セラミック組成物を含むグリーンシートが得られる。このグリーンシートの特定のものには、前述した導体膜4〜6およびビアホール導体7などを形成するため、導電性ペーストが付与される。導電性ペーストは、たとえば、Au、Ag、Ag−Pd、Ag−Pt、Cuのような低抵抗金属を導電成分として含んでいることが好ましい。   The ceramic composition described above is slurried by adding an organic vehicle or the like thereto. This slurry is formed into a sheet by applying, for example, a doctor blade method to the slurry, whereby a green sheet containing the ceramic composition is obtained. A conductive paste is applied to a specific one of the green sheets in order to form the conductive films 4 to 6 and the via-hole conductor 7 described above. The conductive paste preferably contains a low resistance metal such as Au, Ag, Ag—Pd, Ag—Pt, or Cu as a conductive component.

次に、前述した複数のグリーンシートが積層されることによって、生の積層体が得られる。次いで、この生の積層体は、たとえば900℃といった1000℃以下の温度で焼成される。それによって、セラミック基板1が得られる。この焼成工程において、前述したグリーンシートは焼結してセラミック層3となり、導電性ペーストは焼結して導体膜4〜6およびビアホール導体7となる。   Next, a raw laminated body is obtained by laminating the plurality of green sheets described above. The raw laminate is then fired at a temperature of 1000 ° C. or less, for example 900 ° C. Thereby, the ceramic substrate 1 is obtained. In this firing step, the above-described green sheet is sintered to become the ceramic layer 3, and the conductive paste is sintered to become the conductor films 4 to 6 and the via-hole conductor 7.

なお、上述したセラミック基板1を得るための焼成温度では焼結しない無機材料粉末を含む収縮抑制用グリーンシートを用意し、これを、前述した生の積層体の両主面上に積み重ねた状態で焼成工程を実施すると、収縮抑制用グリーンシートは、焼成によって実質的に収縮しないため、セラミック層3となるべきグリーンシートの収縮を抑制するように作用する。そのため、得られたセラミック基板1において、反り等の不所望な変形が生じにくくすることができ、その結果、セラミック基板1の寸法精度を高めることができる。   In addition, in the state which prepared the green sheet for shrinkage | contraction suppression containing the inorganic material powder which does not sinter at the calcination temperature for obtaining the ceramic substrate 1 mentioned above, and this was piled up on the both main surfaces of the raw laminated body mentioned above. When the firing step is performed, the shrinkage-suppressing green sheet does not substantially shrink due to firing, and thus acts to suppress the shrinkage of the green sheet to be the ceramic layer 3. Therefore, in the obtained ceramic substrate 1, undesired deformation such as warpage can be made difficult to occur, and as a result, the dimensional accuracy of the ceramic substrate 1 can be increased.

前述のようにして得られたセラミック基板1の外表面上に形成された外部導体膜5および6に対しては、湿式めっきが施され、たとえば、ニッケルめっき膜およびその上に半田または錫めっき膜が形成される。この湿式めっき工程において、セラミック基板1に備えるセラミック層3は、これを構成するセラミック焼結体中のフィラーがZrO2 を含んでいるので、セラミック焼結体のマトリクスとなるガラス中のMO成分が、ZrO2 に固溶または反応する。その結果、セラミック基板1の耐酸性が良好となって、セラミック層3に含まれるガラス中のMO成分がめっき液に溶出しにくくすることができる。このようなことから、セラミック基板1の損傷が生じにくくなり、また、めっき液の劣化を抑制することができる。 The outer conductor films 5 and 6 formed on the outer surface of the ceramic substrate 1 obtained as described above are subjected to wet plating, for example, a nickel plating film and a solder or tin plating film thereon. Is formed. In this wet plating process, since the ceramic layer 3 provided in the ceramic substrate 1 includes ZrO 2 in the ceramic sintered body constituting the ceramic layer 3, the MO component in the glass serving as the matrix of the ceramic sintered body is reduced. , ZrO 2 dissolves or reacts. As a result, the acid resistance of the ceramic substrate 1 becomes good, and the MO component in the glass contained in the ceramic layer 3 can be made difficult to elute into the plating solution. For this reason, the ceramic substrate 1 is hardly damaged and the deterioration of the plating solution can be suppressed.

次に、セラミック基板1の一方主面上に、外部導体膜5に電気的に接続されるように、チップ部品8および9を搭載する工程を経て、電子部品2が完成される。   Next, the electronic component 2 is completed through a process of mounting the chip components 8 and 9 so as to be electrically connected to the external conductor film 5 on one main surface of the ceramic substrate 1.

図2は、この発明の第2の実施形態を説明するための図1に対応する図である。図2において、図1に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 for explaining a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, elements corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図2に示した電子部品2aは、セラミック基板1aを備え、セラミック基板1aは、第1および第2のセラミック層3aおよび3bをもって構成される積層構造を有している。図2からわかるように、上記積層構造において、第1のセラミック層3aが、少なくとも最外層を形成するように位置している。   The electronic component 2a shown in FIG. 2 includes a ceramic substrate 1a, and the ceramic substrate 1a has a laminated structure including first and second ceramic layers 3a and 3b. As can be seen from FIG. 2, in the laminated structure, the first ceramic layer 3a is positioned so as to form at least the outermost layer.

このようなセラミック基板1aにおいて、第1のセラミック層3aは、図1に示したセラミック層3と同様の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から構成される。他方、第2のセラミック層3bは、第1のセラミック層3aより高い熱伝導率を有している。第2のセラミック層3bは、第1のセラミック層3aと比較して、たとえば、ZrO2 を含まず、その代わりにAl2 3 を含む組成とされる。 In such a ceramic substrate 1a, the first ceramic layer 3a is composed of a ceramic sintered body obtained by firing the same ceramic composition as the ceramic layer 3 shown in FIG. On the other hand, the second ceramic layer 3b has a higher thermal conductivity than the first ceramic layer 3a. Compared to the first ceramic layer 3a, the second ceramic layer 3b does not contain, for example, ZrO 2 and has a composition containing Al 2 O 3 instead.

図2に示したセラミック基板1aによれば、第1のセラミック層3aの熱伝導率の低さを、第2のセラミック層3bによって補い、セラミック基板1a全体としての熱伝導率を比較的高く確保することができる。そのため、たとえばチップ部品9が、パワーアンプICのような比較的発熱しやすい部品である場合であっても、その発熱による温度上昇を抑制するための放熱を、セラミック基板1aにおいて比較的良好に営ませることができる。   According to the ceramic substrate 1a shown in FIG. 2, the low thermal conductivity of the first ceramic layer 3a is compensated by the second ceramic layer 3b, so that the overall thermal conductivity of the ceramic substrate 1a is relatively high. can do. Therefore, for example, even when the chip component 9 is a component that generates heat relatively easily such as a power amplifier IC, heat dissipation for suppressing a temperature rise due to the heat generation is performed relatively well in the ceramic substrate 1a. I can do it.

次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。   Next, experimental examples carried out to confirm the effects of the present invention will be described.

表1には、この実験例において作製したセラミック基板を得るために用意したセラミック組成物の種々の組成が示されている。表1において、「ガラス粉末」の欄には、ホウケイ酸系ガラス粉末の組成が示され、「セラミック組成物」の欄には、「ガラス粉末」ならびに「セラミック粉末」に含まれる「ZrO2 」および「Al2 3 」の混合比が示されている。 Table 1 shows various compositions of the ceramic compositions prepared for obtaining the ceramic substrate produced in this experimental example. In Table 1, the “glass powder” column shows the composition of the borosilicate glass powder, and the “ceramic composition” column shows “ZrO 2 ” contained in “glass powder” and “ceramic powder”. And the mixing ratio of “Al 2 O 3 ” is shown.

Figure 2007015878
Figure 2007015878

表1に示すような組成を有するホウケイ酸ガラス粉末とセラミック粉末とをそれぞれ用意し、同じく表1に示すような混合比で混合された無機粉末100重量部に対して、有機溶剤100重量部を混合し、さらに、ブチラール系バインダ10重量部と可塑剤1重量部とを加えて、所定の条件にて湿式混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを、ドクターブレード法によりシート状に成形し、厚み約50μmおよび厚み約100μmの基板用グリーンシートをそれぞれ得た。   A borosilicate glass powder and a ceramic powder having a composition as shown in Table 1 are prepared, and 100 parts by weight of an organic solvent is added to 100 parts by weight of an inorganic powder mixed at a mixing ratio as shown in Table 1. Further, 10 parts by weight of a butyral binder and 1 part by weight of a plasticizer were added, and wet-mixed under predetermined conditions to obtain a slurry. Next, the obtained slurry was formed into a sheet shape by a doctor blade method to obtain green sheets for a substrate having a thickness of about 50 μm and a thickness of about 100 μm, respectively.

他方、アルミナ粉末100重量部に対して、有機溶剤100重量部を混合し、これにブチラール系バインダ10重量部と可塑剤1重量部とを加えて、所定の条件にて湿式混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを、ドクターブレード法によってシート状に成形し、厚み約200μmの収縮抑制用グリーンシートを得た。   On the other hand, 100 parts by weight of an organic solvent is mixed with 100 parts by weight of alumina powder, 10 parts by weight of a butyral binder and 1 part by weight of a plasticizer are added thereto, and wet-mixed under predetermined conditions to obtain a slurry. Got. Next, the obtained slurry was formed into a sheet by a doctor blade method to obtain a green sheet for shrinkage suppression having a thickness of about 200 μm.

次に、上記の基板用グリーンシートおよび収縮抑制用グリーンシートを、ともに、100mm×100mmの平面寸法となるようにカットした。   Next, both the green sheet for substrate and the green sheet for shrinkage suppression were cut to have a planar size of 100 mm × 100 mm.

次に、表1に示した試料1〜17および20〜31については、1枚の収縮抑制用グリーンシート、10枚の厚み約100μmの基板用グリーンシート、および1枚の収縮抑制用グリーンシートを、この順序で積層し、得られた生の複合積層体をプレス機にてプレスした。   Next, for the samples 1 to 17 and 20 to 31 shown in Table 1, one sheet for suppressing shrinkage, 10 sheets for green sheet for substrate of about 100 μm thickness, and one sheet for suppressing shrinkage are provided. The layers were laminated in this order, and the resulting raw composite laminate was pressed with a press.

他方、試料18については、1枚の収縮抑制用グリーンシート、表1の備考欄に「表層」と表示された組成の1枚の厚み約50μmの基板用グリーンシート、同じく「内層」と表示された組成の9枚の厚み約100μmの基板用グリーンシート、同じく「表層」と表示された組成の1枚の厚み約50μmの基板用グリーンシート、および1枚の収縮抑制用グリーンシートを、この順序で積層し、得られた生の複合積層体をプレス機にてプレスした。   On the other hand, for Sample 18, one sheet of shrinkage-suppressing green sheet, one sheet of about 50 μm thick substrate having the composition labeled “surface layer” in the remarks column of Table 1, and “inner layer” are also displayed. In this order, nine green sheets for a substrate having a thickness of about 100 μm having the same composition, one green sheet for a substrate having a thickness of about 50 μm, which is also indicated as “surface layer”, and one green sheet for suppressing shrinkage are arranged in this order. The resulting raw composite laminate was pressed with a press.

また、試料19については、上記試料18において、複合積層体の積層方向の両端部に収縮抑制用グリーンシートを積層しなかったことを除いて、試料18の場合と同様の方法により、生の複合積層体を得た。   For sample 19, a raw composite was prepared in the same manner as in sample 18 except that the shrinkage-suppressing green sheets were not laminated at both ends in the lamination direction of the composite laminate in sample 18. A laminate was obtained.

次に、上述したプレス後の生の複合積層体を、焼成温度900℃および保持時間10分間の条件にて焼成し、次いで、焼成後の試料の表面に粉状に付着している収縮抑制用グリーンシートの未焼結物を超音波洗浄によって除去し、各試料に係るセラミック基板を得た。   Next, the raw composite laminate after pressing described above is fired under the conditions of a firing temperature of 900 ° C. and a holding time of 10 minutes, and then for shrinkage suppression adhered to the surface of the fired sample in powder form The green sheet green body was removed by ultrasonic cleaning to obtain a ceramic substrate according to each sample.

次に、得られた各試料に係るセラミック基板の反りを評価した後、各試料に係るセラミック基板を、ダイヤモンドカッターにて4mm×45mmの平面寸法となるようにカットし、焼結性、耐酸性および抗折強度を評価した。また、8mm×8mmの平面寸法となるようにカットし、特定の試料についてのみ、熱伝導率を評価した。   Next, after evaluating the warpage of the ceramic substrate according to each sample obtained, the ceramic substrate according to each sample was cut with a diamond cutter so as to have a plane size of 4 mm × 45 mm, and sintered and acid resistant. And the bending strength was evaluated. Moreover, it cut so that it might become a plane dimension of 8 mm x 8 mm, and heat conductivity was evaluated only about the specific sample.

なお、セラミック基板の反りについては、平坦な板の上にセラミック基板を乗せ、この板から最も高い位置の高さ(T1)とセラミック基板の厚み(T2)とを測定し、(T1−T2)により求めた。   Regarding the warpage of the ceramic substrate, the ceramic substrate is placed on a flat plate, the height (T1) of the highest position from this plate and the thickness (T2) of the ceramic substrate are measured, and (T1-T2) Determined by

焼結性については、インク試験チェックによって評価した。   Sinterability was evaluated by an ink test check.

耐酸性については、上記各試料10個を、30℃の1N硫酸中に10分間浸漬し、この浸漬前後の重量減率を求め、これをセラミック基板からの溶出量として評価した。   For acid resistance, each of the 10 samples was immersed in 1N sulfuric acid at 30 ° C. for 10 minutes, the weight loss before and after this immersion was determined, and this was evaluated as the amount eluted from the ceramic substrate.

抗折強度については、3点曲げにより、クロスヘッド速度0.5mm/分およびスパン30mmの条件で測定した。   The bending strength was measured by three-point bending under conditions of a crosshead speed of 0.5 mm / min and a span of 30 mm.

熱伝導率については、レーザーフラッシュ法にて、室温で測定した。   The thermal conductivity was measured at room temperature by the laser flash method.

以上の各項目の評価結果が、表2に示されている。   Table 2 shows the evaluation results of the above items.

Figure 2007015878
Figure 2007015878

表2および前掲の表1に示された試料のうち、試料1〜19がこの発明の範囲内の実施例であり、試料20〜31が、この発明の範囲外の比較例である。   Of the samples shown in Table 2 and Table 1 above, Samples 1 to 19 are examples within the scope of the present invention, and Samples 20 to 31 are comparative examples outside the scope of the present invention.

まず、比較例について見ると、試料20では、表1に示すように、ガラス粉末の含有量が40重量%未満の35重量%と少ないため、焼成工程において、ガラスの軟化・流動化が生じにくく、表2に示すように、焼結性が不十分であった。他方、試料21では、ガラス粉末の含有量が80重量%を超える85重量%と多いため、ガラスに内在する欠陥が起点となった破壊が起こりやすく、セラミック基板の強度が不十分であった。   First, regarding the comparative example, in the sample 20, as shown in Table 1, since the glass powder content is as low as 35% by weight, which is less than 40% by weight, the softening / fluidization of the glass is difficult to occur in the firing process. As shown in Table 2, the sinterability was insufficient. On the other hand, in the sample 21, the glass powder content is as high as 85% by weight exceeding 80% by weight, so that the breakage starting from the defects inherent in the glass is likely to occur, and the strength of the ceramic substrate is insufficient.

次に、表1に示すように、試料22では、セラミック粉末中のZrO2 の添加量が1重量%未満の0.5重量%と少なく、また、試料23では、ZrO2 を添加していないので、試料22および23のいずれについても、ガラス中にMO成分が多く残留し、表2に示すように、耐酸性が不十分であった。 Next, as shown in Table 1, in Sample 22, the amount of ZrO 2 added in the ceramic powder was as low as 0.5% by weight, less than 1% by weight, and in Sample 23, ZrO 2 was not added. Therefore, in both samples 22 and 23, a large amount of MO component remained in the glass, and as shown in Table 2, the acid resistance was insufficient.

次に、試料24では、表1に示すように、ガラス粉末中にZrO2 成分を20重量%含み、セラミック粉末中にはZrO2 を含んでいない。この場合、ガラス中の網目修飾酸化物であるCaOがガラス中に残ったままとなるため、酸への溶出が起こりやすくなっており、表2に示すように、耐酸性が不十分であった。 Next, in the sample 24, as shown in Table 1, the glass powder contains 20% by weight of the ZrO 2 component, and the ceramic powder does not contain ZrO 2 . In this case, CaO, which is a network-modifying oxide in the glass, remains in the glass, so that elution into the acid is likely to occur, and as shown in Table 2, the acid resistance was insufficient. .

次に、試料25では、表1に示すように、ガラス粉末中のSiO2 成分が28重量%未満の20重量%と少ない。SiO2 はガラスの網目形成酸化物である。試料25では、このSiO2 が少ないため、表2に示すように、十分な強度が得られなかった。他方、試料26では、ガラス粉末中のSiO2 成分が50重量%を超える54重量%と多いため、ガラスの軟化・流動化が起こりにくく、焼結性が不十分であった。 Next, in the sample 25, as shown in Table 1, the SiO 2 component in the glass powder is as low as 20% by weight, which is less than 28% by weight. SiO 2 is a glass network-forming oxide. In Sample 25, since this SiO 2 was small, sufficient strength could not be obtained as shown in Table 2. On the other hand, in the sample 26, since the SiO 2 component in the glass powder was as large as 54% by weight exceeding 50% by weight, the glass was hardly softened and fluidized, and the sinterability was insufficient.

試料27では、表1に示すように、ガラス粉末中のCaO成分が36重量%未満の30重量%と少ない。CaO成分は、ガラス網目修飾酸化物であり、ガラスの軟化・流動化を促進する成分である。試料27では、このCaO成分が少ないため、ガラスの軟化・流動化が起こりにくく、表2に示すように、焼結性が不十分であった。他方、試料28では、ガラス粉末中のCaO成分が55重量%を超える60重量%と多い。このため、セラミック粉末においてZrO2 を40重量%含んでいても、ガラスに残存するCaO成分が過多のため、耐酸性が悪かった。 In Sample 27, as shown in Table 1, the CaO component in the glass powder is as low as 30% by weight, less than 36% by weight. The CaO component is a glass network modifying oxide, and is a component that promotes softening and fluidization of glass. In sample 27, since this CaO component was small, the glass was not easily softened or fluidized, and as shown in Table 2, the sinterability was insufficient. On the other hand, in sample 28, the CaO component in the glass powder is as high as 60% by weight exceeding 55% by weight. For this reason, even if the ceramic powder contains 40% by weight of ZrO 2 , the acid resistance was poor due to excessive CaO component remaining in the glass.

次に、試料29では、表1に示すように、ガラス粉末中のAl2 3 成分が20重量%を超える24重量%と多い。Al2 3 はガラス網目中間酸化物であり、ガラス構造を安定化させる。試料29では、このAl2 3 が多いため、ガラスの軟化・流動化が起こりにくく、表2に示すように、焼結性が不十分であった。 Next, in the sample 29, as shown in Table 1, the Al 2 O 3 component in the glass powder is as high as 24% by weight exceeding 20% by weight. Al 2 O 3 is a glass network intermediate oxide and stabilizes the glass structure. In sample 29, since this Al 2 O 3 is large, the glass is hardly softened and fluidized, and as shown in Table 2, the sinterability was insufficient.

次に、試料30では、表1に示すように、ガラス粉末中のB2 3 成分が5重量%未満の2重量%と少ない。B2 3 成分は、ガラス網目形成酸化物であり、ガラスの軟化温度を下げ、粘性流動を促進する成分である。試料30では、このB2 3 成分が少ないため、ガラスの軟化・流動化が起こりにくく、表2に示すように、焼結性が不十分であった。他方、試料31では、ガラス粉末中のB2 3 成分が17.5重量%を超える22重量%と多いため、ガラスの耐水性が十分でなかった。このように、ガラスの耐水性が十分でない場合には、高温・多湿等の環境下で使用すると、セラミック基板の変質を生じる恐れがある。 Next, in the sample 30, as shown in Table 1, the B 2 O 3 component in the glass powder is as low as 2% by weight, less than 5% by weight. The B 2 O 3 component is a glass network-forming oxide, and is a component that lowers the softening temperature of glass and promotes viscous flow. In sample 30, since this B 2 O 3 component is small, the glass is hardly softened and fluidized, and as shown in Table 2, the sinterability was insufficient. On the other hand, in the sample 31, the B 2 O 3 component in the glass powder was as large as 22% by weight exceeding 17.5% by weight, so that the water resistance of the glass was not sufficient. Thus, if the water resistance of the glass is not sufficient, the ceramic substrate may be altered when used in an environment of high temperature and high humidity.

これらに対して、この発明の範囲内の実施例である試料1〜19では、表2に示すように、焼結性、耐酸性、抗折強度および反りに関して、満足する結果が得られている。   On the other hand, Samples 1 to 19, which are examples within the scope of the present invention, as shown in Table 2, have obtained satisfactory results with respect to sinterability, acid resistance, bending strength and warpage. .

特に、試料1〜5では、表1に示すように、ガラス粉末/セラミック粉末の比率を40/60ないし80/20の範囲で変えている。これら試料1〜5では、ガラス粉末中のCaO成分が43重量%であるため、ガラスの粘性流動が十分であり、表2に示すように、良好な焼結性を示した。また、セラミック粉末にZrO2 を含んでいるため、CaOはZrO2 に固溶あるいは反応して、ガラス中に残存するCaO成分が少なくなり、そのため、耐酸性が向上し、酸性液中へのセラミック基板の溶出量が1重量%以下となった。 In particular, in Samples 1 to 5, as shown in Table 1, the ratio of glass powder / ceramic powder is changed in the range of 40/60 to 80/20. In these samples 1 to 5, since the CaO component in the glass powder was 43% by weight, the viscous flow of the glass was sufficient, and as shown in Table 2, good sinterability was exhibited. In addition, since the ceramic powder contains ZrO 2 , CaO dissolves or reacts with ZrO 2 to reduce the CaO component remaining in the glass, thereby improving the acid resistance and improving the ceramic into the acidic liquid. The amount of elution of the substrate was 1% by weight or less.

次に、試料6〜9では、表1に示すように、セラミック粉末として、ZrO2 とAl2 3 との双方を用いている。これら試料6〜9からわかるように、セラミック基板の重量に対して、ZrO2 を1重量%以上含むことによって、CaO成分の固溶または反応が十分に生じ、表2に示すように、耐酸性が向上し、酸性液中へのセラミック基板の溶出量は1.5重量%以下となった。 Next, in Samples 6 to 9, as shown in Table 1, both ZrO 2 and Al 2 O 3 are used as the ceramic powder. As can be seen from these samples 6 to 9, by containing 1% by weight or more of ZrO 2 with respect to the weight of the ceramic substrate, sufficient dissolution or reaction of the CaO component occurred, and as shown in Table 2, acid resistance As a result, the elution amount of the ceramic substrate in the acidic solution was 1.5% by weight or less.

次に、試料10では、表1に示すように、ガラス粉末中のCaOの一部がMgOに置き換えられたものである。この場合であっても、表2に示すように、ガラスの粘性流動は十分であり、焼結性が十分であり、また、耐酸性および強度についても十分であった。   Next, in the sample 10, as shown in Table 1, a part of CaO in the glass powder is replaced with MgO. Even in this case, as shown in Table 2, the viscous flow of the glass was sufficient, the sinterability was sufficient, and the acid resistance and strength were sufficient.

次に、試料11〜17では、表1に示すように、ガラス粉末の成分であるSiO2 、CaO、Al2 3 およびB2 3 の重量比率を変えて、セラミック基板の特性の評価を行なったものである。試料11〜17のいずれについても、SiO2 が28〜50重量%、CaOが36〜55重量%、Al2 3 が0〜20重量%、およびB2 3 が5〜17.5重量%の各範囲内にある。また、セラミック粉末は、すべて、ZrO2 からなり、ガラス粉末/セラミック粉末の比率は60/40である。試料11〜17からわかるように、上述したような範囲を満足すれば、表2に示すように、ガラスの粘性流動が十分であり、焼結性が良好であり、また、CaO成分がZrO2 に固溶または反応して、ガラス中に残留するCaO成分が減少し、耐酸性が良好であり、酸性液中へのセラミック基板の溶出量が1.5重量%以下であった。 Next, in Samples 11 to 17, as shown in Table 1, the weight ratio of SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 and B 2 O 3 which are components of the glass powder is changed to evaluate the characteristics of the ceramic substrate. It was done. In any of the samples 11 to 17, SiO 2 is 28 to 50% by weight, CaO is 36 to 55% by weight, Al 2 O 3 is 0 to 20% by weight, and B 2 O 3 is 5 to 17.5% by weight. Within each range. Also, the ceramic powders are all made of ZrO 2, the ratio of the glass powder / ceramic powder is 60/40. As can be seen from Samples 11 to 17, if the range as described above is satisfied, as shown in Table 2, the glass has sufficient viscous flow, good sinterability, and the CaO component is ZrO 2. The CaO component remaining in the glass was reduced, the acid resistance was good, and the elution amount of the ceramic substrate in the acidic liquid was 1.5% by weight or less.

次に、試料18では、表1に示すように、セラミック粉末にZrO2 を用いたグリーンシートを表層に、セラミック粉末にAl2 3 を用いたグリーンシートを内層に用いている。セラミック粉末にZrO2 を用いると、熱伝導率が低くなり、また、ZrO2 の含有量が多くなるほど、熱伝導率がより低くなる。このことは、表2において、試料3、4、7および8の熱伝導率を見ればわかる。このような熱伝導率の低下は、試料18のように、セラミック粉末にAl2 3 を用いたグリーンシートを焼成して得られたセラミック層を内層に位置させることによって、抑制することができる。このことは、表2の「熱伝導率」について、試料18と試料3、4、7および8とを比較すればわかる。また、表2から、試料18のように、セラミック粉末にZrO2 を用いたグリーンシートを焼成して得られたセラミック層を表層に位置させることによって、良好な耐酸性を維持できることがわかる。 Next, in the sample 18, as shown in Table 1, a green sheet using ZrO 2 as the ceramic powder is used as the surface layer, and a green sheet using Al 2 O 3 as the ceramic powder is used as the inner layer. When ZrO 2 is used for the ceramic powder, the thermal conductivity becomes low, and the higher the ZrO 2 content, the lower the thermal conductivity. This can be seen from the thermal conductivity of Samples 3, 4, 7 and 8 in Table 2. Such a decrease in thermal conductivity can be suppressed by positioning a ceramic layer obtained by firing a green sheet using Al 2 O 3 as the ceramic powder in the inner layer as in Sample 18. . This can be seen by comparing Sample 18 with Samples 3, 4, 7 and 8 for “thermal conductivity” in Table 2. Moreover, it can be seen from Table 2 that good acid resistance can be maintained by positioning a ceramic layer obtained by firing a green sheet using ZrO 2 as the ceramic powder, as in Sample 18, on the surface layer.

次に、試料19は、試料18と比較して、収縮抑制用グリーンシートを用いなかった点で相違している。そのため、表2に示すように、反りを除くセラミック基板の特性については、試料19は試料18と実質的に同じであったが、反りについては、試料19の場合には、350μmと比較的大きかった。しかしながら、この程度の反りは、実用上、問題となることはない。   Next, the sample 19 is different from the sample 18 in that the green sheet for suppressing shrinkage is not used. Therefore, as shown in Table 2, the characteristics of the ceramic substrate excluding warpage were substantially the same as those of Sample 18, but the warpage of Sample 19 was relatively large at 350 μm. It was. However, this degree of warping is not a problem in practice.

この発明の第1の実施形態によるセラミック基板1を備える電子部品2を示す正面図であり、セラミック基板1については、断面図で示している。It is a front view which shows the electronic component 2 provided with the ceramic substrate 1 by 1st Embodiment of this invention, and about the ceramic substrate 1, it has shown with sectional drawing. この発明の第2の実施形態によるセラミック基板1aを備える電子部品2aを示す、図1に相当する図である。It is a figure equivalent to FIG. 1 which shows the electronic component 2a provided with the ceramic substrate 1a by 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a セラミック基板
2,2a 電子部品
3 セラミック層
3a 第1のセラミック層
3b 第2のセラミック層
4〜6 導体膜
7 ビアホール導体
8,9 チップ部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Ceramic substrate 2,2a Electronic component 3 Ceramic layer 3a 1st ceramic layer 3b 2nd ceramic layer 4-6 Conductor film 7 Via-hole conductor 8,9 Chip component

Claims (7)

28〜50重量%のSiO2 、36〜55重量%のMO(ただし、MOは、CaOおよびMgOの少なくとも一方)、0〜20重量%のAl2 3 、および5〜17.5重量%のB2 3 からなるホウケイ酸系ガラス粉末と、
ZrO2 を1重量%以上含むセラミック粉末と
を混合したものであり、
前記ホウケイ酸系ガラス粉末を40〜80重量%、および前記セラミック粉末を60〜20重量%それぞれ含有する、
セラミック組成物。
28 to 50 wt% SiO 2 , 36 to 55 wt% MO (where MO is at least one of CaO and MgO), 0 to 20 wt% Al 2 O 3 , and 5 to 17.5 wt% A borosilicate glass powder composed of B 2 O 3 ;
A ceramic powder containing 1% by weight or more of ZrO 2 is mixed,
Containing 40-80 wt% of the borosilicate glass powder and 60-20 wt% of the ceramic powder,
Ceramic composition.
前記セラミック粉末は、ZrO2 以外にAl2 3 のみを含む、請求項1に記載のセラミック組成物。 The ceramic composition according to claim 1, wherein the ceramic powder contains only Al 2 O 3 in addition to ZrO 2 . 請求項1または2に記載のセラミック組成物を成形し焼成して得られたセラミック焼結体を備える、セラミック基板。   A ceramic substrate provided with the ceramic sintered compact obtained by shape | molding and baking the ceramic composition of Claim 1 or 2. 第1および第2のセラミック層をもって構成される積層構造を有し、
前記積層構造において、前記第1のセラミック層が、少なくとも最外層を形成するように位置し、
前記第1のセラミック層は、請求項1または2に記載のセラミック組成物を成形し焼成して得られたセラミック焼結体からなり、
前記第2のセラミック層は、前記第1のセラミック層より高い熱伝導率を有する、
セラミック基板。
Having a laminated structure composed of first and second ceramic layers;
In the laminated structure, the first ceramic layer is positioned so as to form at least an outermost layer,
The first ceramic layer comprises a ceramic sintered body obtained by molding and firing the ceramic composition according to claim 1 or 2,
The second ceramic layer has a higher thermal conductivity than the first ceramic layer;
Ceramic substrate.
前記第2のセラミック層はZrO2 を含まない、請求項4に記載のセラミック基板。 The ceramic substrate according to claim 4, wherein the second ceramic layer does not contain ZrO 2 . 外表面上に形成される外部導体膜をさらに備え、前記外部導体膜には湿式めっきが施される、請求項3ないし5のいずれかに記載のセラミック基板。   The ceramic substrate according to claim 3, further comprising an external conductor film formed on an outer surface, wherein the external conductor film is subjected to wet plating. 請求項3ないし6のいずれかに記載のセラミック基板を備える、電子部品。   An electronic component comprising the ceramic substrate according to claim 3.
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