JP2729514B2

JP2729514B2 - セラミック回路基板用誘電体組成物

Info

Publication number: JP2729514B2
Application number: JP1178474A
Authority: JP
Inventors: 修一川南; 雅久保田; 敏彦花田
Original assignee: NIPPON SEMENTO KK
Current assignee: NIPPON SEMENTO KK
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPH0345556A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、セラミック回路基板用誘電体組成物に関
し、さらに詳しくは、低温焼成可能なセラミック回路基
板に内蔵する容量温度係数（以下、T.C.Cという。）の
小さな誘電体組成物に関するものである。

（従来の技術）現在までに実用化されている低温焼成の温度補償用誘
電体組成物は、Ag−Pb電極を用い1000〜1150℃で焼成さ
れる。

（発明が解決しようとする課題）一方、Ag電極を用いた低温焼成のセラミック回路基板
は、900℃以下で焼成されるため、このセラミック回路
基板に前記の誘電体組成物を用いてコンデンサを内蔵す
ることはできないという問題があった。また、900℃以
下で焼成可能な誘電体組成物としては、ガラス分を多く
加えてある一般のセラミック回路基板材料があるが、こ
のセラミック回路基板材料では誘電率が10以下と低く、
誘電損失も大きいという問題点があった。一方、誘電率
を大きくしようとすると、T.C.Cが悪くなるという問題
点があった。

本発明の目的は、低温焼成のセラミック回路基板の内
部に内蔵可能なT.C.Cの小さなセラミック回路基板用誘
電体組成物を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 900℃以下の低温で焼成可能な誘電体組成物について
研究した結果、 CaTiO₃ 5〜35wt％ Al₂O₃ 15〜45wt％ホウケイ酸亜鉛系ガラス 40〜60wt％を主成分とする誘電体組成物は、T.C.Cの小さなコンデ
ンサ材料であることがわかった。

また、上記組成物中のCaTiO₃の０〜70vol％までをBaT
iO₃又はPbTiO₃で置換した場合、T.C.Cが改善された。

（作用） CaTiO₃は、誘電率を上げる効果があり、T.C.Cは負の
値をとる。該CaTiO₃が5wt％以下では、誘電率が低く、
好ましくない。また、該CaTiO₃が35wt％以上では、T.C.
Cが悪くなり、好ましくない。

Al₂O₃は、正のT.C.Cをもつようになり、CaTiO₃との混
合量を適当に調整すれば、希望する特性が得られる。配
合量は、CaTiO₃との合計がガラス量とほぼ等しくなるよ
うにすればよい。セラミック回路基板の焼結性を考慮す
ると、15〜45wt％が適当な範囲である。

Al₂O₃は、またセラミック回路基板の骨材としての役
割を持っており、高強度化、他の低誘電率材料との密着
性を良くするためには、上述の量混合するのが好まし
い。

ガラスは、850℃で焼成可能にするために不可欠で、
混合する材料に応じ最適量を選択すればよい。焼結性を
上げるためには、約50wt％のガラス量が必要である。ガ
ラスとしては、ホウケイ酸亜鉛系ガラスが好ましいが、
軟化点が600〜800℃にあるガラスであれば他のガラスで
も使用可能である。

CaTiO₃（比重ρ≒４）の70vol％までをBaTiO₃（ρ≒
６）又はPbTiO₃（ρ≒８）で置換すると、誘電率やＱ
（誘電損失の逆数Ｑ＝1/tanδ）の低下がなく、温度特
性を制御することが可能になった。しかし、置換量が逆
に多くなると、温度特性とＱが悪くなるため好ましくな
い。

（実施例）次に本発明の実施例について説明する。

下記のようにしてコンデンサ内蔵多層セラミック基板
を製造し、コンデンサ特性を測定した。

誘電体グリーンシートの作製 CaTiO₃（共立窯業製）、Al₂O₃（昭和電工製AL−4
5）、ホウケイ酸亜鉛系ガラス（一例としてSiO₂ 35wt
％、B₂O₃ 15wt％、Al₂O₃ 5％wt、ZnO 20wt％、PbO 20wt
％、CaO 5wt％）およびBaTiO₃又はPbTiO₃を所定量混合
後、これに有機バインダー、溶剤などを加えてスリップ
にし、ドクターブレード法でシート状に成形し、誘電体
グリーンシートを作製した。そして、該誘電体グリーン
シートで層間の配線の必要な所には、ヴィアホールをパ
ンチングで形成した。

印刷ヴィアホールの充填と、コンデンサ電極および配線導
体の印刷をスクリーン印刷機により行った。

積層前述した誘電体グリーンシートを複数枚重ねた後、熱
プレスで圧着し、一体化した。

焼成 400℃で脱バインダー後、850℃で焼成した。

誘電特性の測定セラミック回路基板の内部に形成したコンデンサの特
性を、次の方法で測定した。なお、εｒは比誘電率、I.
R.は絶縁抵抗である。

（１）εr,Q LCRメーター（HP4284A）を用い、1MHz,1Vで静電容量
およびＱを測定し、計算によりεｒを求めた。

（２）T.C.C −55〜＋125℃の温度範囲で静電容量を測定し、25℃
を基準とし、次式により求めた。

T.C.C ＝（C_T−C₂₅）／［C₂₅×（Ｔ−25）］ C_T:温度Ｔでの容量 C25:25℃での容量（実施例の表中には、−55〜＋25℃と25℃〜125℃のT.
C.C（PPm/℃）を示した。）（３）I.R DC50Vを印加し、１分後の抵抗値を測定した。

各実施例および比較例の測定結果は下表の如くであっ
た。

上記表において、比較例1,実施例１〜3,比較例２は、
ホウケイ酸亜鉛系ガラスの配合％を一定にしておいて、
CaTiO₃の配合％を徐々に多くし、Al₂O₃の配合％を徐々
に少なくした場合の、各特性の測定結果を示している。

実施例4,5は、CaTiO₃とAl₂O₃の配合％を減少させ、ホ
ウケイ酸亜鉛系ガラスの配合％を増加させたときの、各
特性の測定結果を示す。

実施例６〜８、及び比較例３はCaTiO₃の一部をBaTiO₃
で置換した実施例を示しており、実施例６はCaTiO₃の約
14Vol％を、実施例７は同じく約40Vol％を、比較例８は
同じく約70Vol％を、比較例３は同じく100Vol％をそれ
ぞれBaTiO₃にて置換した場合の各特性の測定結果を示し
ている。

実施例9,10及び比較例４はCaTiO₃の一部をPbTiO₃で置
換した場合を示しており、実施例９はCaTiO₃の約30Vol
％を、実施例10は同じく約70Vol％を、比較例は同じく1
00Vol％を置換した場合の各特性の測定結果を示してい
る。

（発明の効果）以上説明したように本発明に係るセラミック回路基板
内コンデンサ用誘電体組成物によれば、 CaTiO₃ 5〜35wt％ Al₂O₃ 15〜45wt％ホウケイ酸亜鉛系ガラス 40〜60wt％を主成分としたことにより、低温焼成セラミック回路基
板の内部に内蔵可能なT.C.Cの小さな誘電体組成物が得
られ、前記組成物中のCaTiO₃の０〜70vol％までをBaTiO
₃又はPbTiO₃で置換することにより、誘電率やＱを低下
させることとなるT.C.Cを改善することができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】CaTiO₃ 5〜35wt％ Al₂O₃ 15〜45wt％ホウケイ酸亜鉛系ガラス 40〜60wt％を主成分とするセラミック回路基板用誘電体組成物。
【請求項２】前記組成物中のCaTiO₃の０〜70vol％まで
をBaTiO₃又はPbTiO₃で置換した請求項（１）に記載のセ
ラミック回路基板用誘電体組成物。