JP2891375B2 - Ceramic substrate for high-speed electronic components and method of manufacturing the same - Google Patents

Ceramic substrate for high-speed electronic components and method of manufacturing the same

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JP2891375B2
JP2891375B2 JP2048441A JP4844190A JP2891375B2 JP 2891375 B2 JP2891375 B2 JP 2891375B2 JP 2048441 A JP2048441 A JP 2048441A JP 4844190 A JP4844190 A JP 4844190A JP 2891375 B2 JP2891375 B2 JP 2891375B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高周波信号を伝播遅延時間短くしかもノイ
ズ少なく伝達可能な信号線路を備えた高速電子部品用セ
ラミック基板に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic substrate for a high-speed electronic component having a signal line capable of transmitting a high-frequency signal with a short propagation delay time and low noise.

[従来の技術] 近時の電子装置の小型化、高性能化に伴い、それに用
いる電子部品実装用のセラミック基板に、高周波信号を
伝播遅延時間短くしかもノイズ少なく伝達可能な信号線
路を高密度に備えたセラミック基板の需要が益々高まり
つつある。
[Prior Art] With recent miniaturization and high performance of electronic devices, signal lines capable of transmitting high-frequency signals with a short propagation delay time and low noise are densely mounted on ceramic substrates for mounting electronic components. Demand for ceramic substrates provided is increasing.

この高周波信号伝達用の信号線路を備えたセラミック
基板として、近時、低誘電率のセラミックの、ムライト
またはシリカなどを主成分とするセラミックやアルミナ
−ホウケイ酸ガラスなどを主成分とする複合セラミック
からなるセラミック基板が開発され、使用されている。
即ち、従来汎用されているアルミナを主成分とするセラ
ミックはその1MHzにおける誘電率が9.4であるが、例え
ばムライトを主成分とするセラミックはその1MHzにおけ
る誘電率が7.3と低い。
Recently, as a ceramic substrate having a signal line for transmitting a high-frequency signal, a ceramic having a low dielectric constant, a ceramic mainly containing mullite or silica, or a composite ceramic mainly containing alumina-borosilicate glass has recently been used. Ceramic substrates have been developed and used.
In other words, a conventionally used ceramic mainly composed of alumina has a dielectric constant of 9.4 at 1 MHz, whereas a ceramic mainly composed of mullite has a low dielectric constant of 7.3 at 1 MHz, for example.

セラミック基板に備えた信号線路を伝わる高周波信号
の伝播遅延時間Tpdは、基板を形成しているセラミック
の誘電率をεとし、光速度をCとすると、次式で表され
る。
The propagation delay time T pd of a high-frequency signal transmitted through a signal line provided on a ceramic substrate is expressed by the following equation, where ε is the dielectric constant of the ceramic forming the substrate, and C is the light speed.

この式から、セラミック基板を誘電率εの低い上記セ
ラミックから形成すれば、基板に備えた信号線路を伝わ
る高周波信号の伝播遅延時間Tpdを短く抑られることが
判る。
From this equation, it can be seen that if the ceramic substrate is formed from the above-mentioned ceramic having a low dielectric constant ε, the propagation delay time T pd of the high-frequency signal transmitted through the signal line provided on the substrate can be reduced.

また、近時は、セラミック基板に備える信号線路が高
密度化し、信号線路を伝える信号の高周波化が進むのに
伴って、誘電体であるセラミック基板を介して、一方の
信号線路に他方の信号線路からノイズが混入するクロス
トーク問題が深刻化しつつある。
In recent years, the signal lines provided on a ceramic substrate have been increased in density, and as the frequency of signals transmitted through the signal lines has increased, the other signal has been transmitted to one signal line via a ceramic substrate which is a dielectric material. The crosstalk problem in which noise is mixed in from the line is becoming serious.

そのため、近時は、特開平1−227492号公報、特開平
1−239995号公報などに記載されたような、信号線路周
囲を膜状または格子状などのグランド壁で囲むようにし
たセラミック基板が提案されている。即ち、このセラミ
ック基板によれば、その信号線路を上記グランド壁で同
軸構造または疑似同軸構造に形成して、その信号線路に
他の信号線路からノイズが混入するのを防止できる。
Therefore, recently, as described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-227492 and 1-239995, a ceramic substrate in which the periphery of a signal line is surrounded by a film-like or lattice-like ground wall is used. Proposed. That is, according to this ceramic substrate, the signal line is formed in a coaxial structure or a pseudo-coaxial structure with the ground wall, and it is possible to prevent noise from being mixed into the signal line from another signal line.

ここで、同軸構造とは、信号線路周囲を隙間のない膜
状のグランド壁で囲んだものを言い、疑似同軸構造と
は、信号線路周囲を隙間のある格子状、網状または一部
格子状で他部膜状などのグランド壁で囲んだものを言
う。
Here, the coaxial structure refers to a structure in which the periphery of the signal line is surrounded by a film-like ground wall having no gap, and the pseudo coaxial structure refers to a lattice having a gap, a mesh shape, or a partial lattice shape surrounding the signal line. It refers to what is surrounded by a ground wall such as a film in another part.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、低誘電率の上記セラミックは、汎用さ
れているアルミナを主成分とするセラミックなどに比べ
て、その機械的強度が劣っている。即ち、アルミナを主
成分とするセラミックはその強度が35kg/mm2あるが、低
誘電率の例えばムライトを主成分とするセラミックはそ
の抗折強度が20〜30kg/mm2しかない。そのため、セラミ
ック基板を低誘電率の上記セラミックから形成した場合
には、基板にクラックが生じ易くなってその信頼性が低
下する難点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned ceramics having a low dielectric constant are inferior in mechanical strength as compared with a commonly used ceramic mainly composed of alumina or the like. That is, a ceramic containing alumina as a main component has a strength of 35 kg / mm 2 , whereas a ceramic having a low dielectric constant such as mullite as a main component has a flexural strength of only 20 to 30 kg / mm 2 . Therefore, when the ceramic substrate is formed from the above-mentioned ceramic having a low dielectric constant, cracks are easily generated in the substrate, and there has been a problem that the reliability of the substrate is reduced.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、
近時の高周波化した信号を伝播遅延時間短くしかもノイ
ズを混入させることなく伝達可能な信号線路を備えた、
機械的強度の高い高信頼性のセラミック基板と、該基板
を手数をかけずに容易かつ迅速に形成可能とするセラミ
ック基板の製造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such problems,
Equipped with a signal line that can transmit recent high-frequency signals with a short propagation delay time and without introducing noise.
It is an object of the present invention to provide a highly reliable ceramic substrate having high mechanical strength, and a method for manufacturing a ceramic substrate capable of easily and quickly forming the substrate without trouble.

[課題を解決するための手段] 上記目的のために、本発明のセラミック基板は、セラ
ミック部材に周囲を膜状、格子状または網状などのグラ
ンド壁で囲んだ同軸構造または疑似同軸構造をした信号
線路を備えたセラミック基板において、前記グランド壁
外側の外部セラミック部材に機械的強度の高いセラミッ
クを用いると共に、グランド壁内側の信号線路周囲の内
部セラミック部材に低誘電率のセラミックを用いたこと
を特徴としている。
[Means for Solving the Problems] For the purpose described above, the ceramic substrate of the present invention provides a signal having a coaxial structure or a pseudo coaxial structure in which a ceramic member is surrounded by a ground wall such as a film, a lattice, or a net. In a ceramic substrate having a line, a ceramic having high mechanical strength is used for an external ceramic member outside the ground wall, and a low dielectric constant ceramic is used for an internal ceramic member around a signal line inside the ground wall. And

また、本発明のセラミック基板の製造方法は、次の工
程を含むことを特徴としている。
Further, a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention includes the following steps.

a.機械的強度の高い外部セラミック部材形成用の下部グ
リーンシート表面にグランド壁形成用のメタライズペー
ストを膜状、格子状または網状などに塗布して乾燥させ
る工程。
a. A step of applying a metallizing paste for forming a ground wall on a surface of a lower green sheet for forming an external ceramic member having high mechanical strength in a film shape, a lattice shape or a net shape, and drying.

b.前記a工程で乾燥させたグランド壁形成用のメタライ
ズペースト表面に低誘電率の内部セラミック部材形成用
のセラミックペーストを帯状に塗布して乾燥させる工
程。
b. A step of applying and drying a ceramic paste for forming an internal ceramic member having a low dielectric constant on the surface of the metallized paste for forming a ground wall dried in the step a).

c.前記b工程で乾燥させた内部セラミック部材形成用の
セラミックペースト表面に信号線路形成用のメタライズ
ペーストを線状に塗布して乾燥させる工程。
c. A step of linearly applying a metallization paste for forming a signal line on the surface of the ceramic paste for forming the internal ceramic member dried in the step b, and drying.

d.前記c工程で乾燥させた信号線路形成用のメタライズ
ペースト表面を含む前記b工程で塗布した内部セラミッ
ク部材形成用のセラミックペースト表面に低誘電率の内
部セラミック部材形成用のセラミックペーストを塗布し
て乾燥させる工程。
d. A ceramic paste for forming an internal ceramic member having a low dielectric constant is applied to the surface of the ceramic paste for forming the internal ceramic member applied in the step b, including the surface of the metallized paste for forming the signal line dried in the step c. And drying.

e.前記d工程で乾燥させた内部セラミック部材形成用の
セラミックペースト表面を含む前記a工程で塗布したグ
ランド壁形成用のメタライズペースト表面にグランド壁
形成用のメタライズペーストを膜状、格子状または網状
などに塗布して乾燥させる工程。
e. The metallizing paste for forming the ground wall is applied to the surface of the metallizing paste for forming the ground wall, including the surface of the ceramic paste for forming the internal ceramic member, which has been dried in the step d, and the metallizing paste for forming the ground wall is formed into a film, lattice or net shape. Step of applying and drying.

f.前記e工程で乾燥させたグランド壁形成用のメタライ
ズペースト表面に機械的強度の高い外部セラミック部材
形成用の上部グリーンシートを積み重ねて、前記a、
b、c、d、e工程で塗布したメタライズペーストとセ
ラミックペーストとを挟み込んだ前記上部および下部グ
リーンシートをその内側に押圧しつつ加熱し、それらの
上部および下部グリーンシート、メタライズペースト、
セラミックペーストを互いに密着させた状態で、それら
の上部および下部グリーンシート、セラミックペース
ト、メタライズペーストを、一体に焼成する工程。
f. An upper green sheet for forming an external ceramic member having high mechanical strength is stacked on the surface of the metallized paste for forming a ground wall dried in the step e, and
b, c, d, and heating the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste applied in the steps while pressing the inner and lower green sheets, and the upper and lower green sheets, the metallized paste,
A step of integrally firing the upper and lower green sheets, the ceramic paste, and the metallized paste while the ceramic pastes are in close contact with each other.

また、本発明の上記セラミック基板の製造方法におい
ては、f工程前に、あるいはそれに加えてb、c、d、
eの少なくとも1つ以上の工程前に、それ以前に塗布し
たメタライズペーストまたは/およびセラミックペース
トを、その上方から、保護フィルムを介して、平滑な金
属板で押圧しつつ下部グリーンシートと共に加熱して、
それらのメタライズペーストまたは/およびセラミック
ペーストを下部グリーンシート内側に埋没させたり、 または、f工程前に、上部グリーンシート表面に有機
溶剤を塗布して、その上部グリーンシート表面を軟化さ
せたりすることを好適としている。
In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, b, c, d,
e) heating the metallized paste or / and ceramic paste applied before that together with the lower green sheet while pressing the metallized paste and / or ceramic paste from above over a protective metal film with a smooth metal plate before at least one step of e. ,
The metallizing paste and / or the ceramic paste may be buried inside the lower green sheet, or an organic solvent may be applied to the surface of the upper green sheet to soften the surface of the upper green sheet before the step f. It is preferred.

また、本発明の上記セラミック基板の製造方法におい
ては、外部セラミック部材形成用の上部および下部グリ
ーンシートにアルミナを主成分とするセラミックグリー
ンシートを用い、内部セラミック部材形成用のセラミッ
クペーストにムライトを主成分とするセラミックペース
トを用い、信号線路およびグランド壁形成用のメタライ
ズペーストにタングステンまたはモリブデンを主成分と
するメタライズペーストを用いるか、 または、外部セラミック部材形成用の上部および下部
グリーンシートにムライトを主成分とするセラミックグ
リーンシートを用い、内部セラミック部材形成用のセラ
ミックペーストにシリカを主成分とするセラミックペー
ストを用い、信号線路およびグランド壁形成用のメタラ
イズペーストにタングステンまたはモリブデンを主成分
とするメタライズペーストを用いるか、 または、外部セラミック部材形成用の上部および下部
グリーンシートに窒化アルミニウムを主成分とするセラ
ミックグリーンシートを用い、内部セラミック部材形成
用のセラミックペーストに窒化ホウ素を主成分とするセ
ラミックペーストを用い、信号線路およびグランド壁形
成用のメタライズペーストにタングステンまたはモリブ
デンを主成分とするメタライズペーストを用いるか、 または、外部セラミック部材形成用の上部および下部
グリーンシートにアルミナ−ホウケイ酸ガラスを主成分
とする複合セラミックグリーンシートを用い、内部セラ
ミック部材形成用のセラミックペーストにシリカ−ホウ
ケイ酸ガラスを主成分とする複合セラミックペーストを
用い、信号線路およびグランド壁形成用のメラライズペ
ーストに金、銀または銅を主成分とするメタライズペー
ストを用いることを好適としている。
Further, in the method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, the upper and lower green sheets for forming the external ceramic member use ceramic green sheets containing alumina as a main component, and mullite is mainly used for the ceramic paste for forming the internal ceramic member. Use a ceramic paste as a component, and use a metallized paste containing tungsten or molybdenum as a main component for the metallization paste for forming signal lines and ground walls, or use mullite for the upper and lower green sheets for forming external ceramic members. A ceramic green sheet as a component is used, a ceramic paste containing silica as a main component is used as a ceramic paste for forming an internal ceramic member, and tungsten or a metal is used as a metallization paste for forming a signal line and a ground wall. Use metallized paste containing butene as the main component, or use ceramic green sheets containing aluminum nitride as the main component for the upper and lower green sheets for forming the external ceramic member, and use boron nitride for the ceramic paste for forming the internal ceramic member. Use a metal paste containing tungsten or molybdenum as the main metallization paste for forming signal lines and ground walls, or use alumina paste for upper and lower green sheets for forming external ceramic members. Using a composite ceramic green sheet mainly composed of borosilicate glass, using a composite ceramic paste mainly composed of silica-borosilicate glass as a ceramic paste for forming an internal ceramic member, and forming a signal line and It is preferred and the use of metallized paste on camera rise paste lands wall forming gold, as a main component silver or copper.

[作用] 前記構成のセラミック基板においては、グランド壁内
側の信号線路周囲を囲む内部セラミック部材に、低誘電
率のセラミックの、ムライトまたはシリカなどを主成分
とするセラミックまたはシリカ−ホウケイ酸ガラスなど
を主成分とする複合セラミックを用いている。そのた
め、その低誘電率の内部セラミック部材で囲まれた信号
線路を伝わる高周波信号の伝播遅延時間Tpdが短く抑え
られて、その信号線路を高周波信号が速やかに伝わる。
これは、同軸構造または疑似同軸構造をした信号線路で
は、その線路周囲に生ずる電界がグランド壁内側に封じ
込められることとなって、その信号線路を伝わる信号の
伝播遅延時間Tpdが、前記(1)式で示したように、グ
ランド壁内側の内部セラミック部材の誘電率εの平方根
に比例して、短縮化されるからである。
[Operation] In the ceramic substrate having the above-described configuration, a low dielectric constant ceramic such as a ceramic mainly composed of mullite or silica or a silica-borosilicate glass is used for the internal ceramic member surrounding the signal line inside the ground wall. A composite ceramic as a main component is used. Therefore, the propagation delay time T pd of the high-frequency signal transmitted through the signal line surrounded by the low dielectric constant internal ceramic member is suppressed to be short, and the high-frequency signal is transmitted quickly through the signal line.
This is because, in a signal line having a coaxial structure or a pseudo coaxial structure, an electric field generated around the line is confined inside the ground wall, and the propagation delay time T pd of a signal transmitted through the signal line is equal to the (1). This is because, as shown in the equation, the length is reduced in proportion to the square root of the dielectric constant ε of the internal ceramic member inside the ground wall.

また、内部セラミック部材周囲をグランド壁を介して
覆う外部セラミック部材に、機械的強度の高いセラミッ
クの、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミニウムなど
を主成分とするセラミックあるいはアルミナ−ホウケイ
酸などを主成分とする複合セラミックを用いている。そ
のため、その機械的強度の高い外部セラミック部材が、
信号線路周囲の機械的強度の低い低誘電率の内部セラミ
ック部材の機械的強度を補うこととなって、セラミック
基板の機械的強度が高まる。
In addition, an external ceramic member covering the periphery of the internal ceramic member via a ground wall is made of a ceramic having high mechanical strength, such as alumina, mullite, aluminum nitride, or the like as a main component, or alumina-borosilicate or the like as a main component. Composite ceramic is used. Therefore, the external ceramic member with high mechanical strength
By compensating for the mechanical strength of the low dielectric constant internal ceramic member having low mechanical strength around the signal line, the mechanical strength of the ceramic substrate is increased.

前記工程からなる本発明のセラミック基板の製造方法
においては、下部グリーンシート表面に、信号線路形成
用のメタライズペースト周囲を、内部セラミック部材形
成用のセラミックペーストを介して、グランド壁形成用
のメタライズペーストで囲んだ、同軸構造または疑似同
軸構造をした信号線路形成体を形成する際に、内部セラ
ミック部材形成用のセラミックペーストを信号線路形成
用の線状のメタライズペースト両側とその上面に一度に
同時に塗布したり、その塗布したセラミックペースト表
面を含むa工程で塗布した下部グリーンシート表面のグ
ランド壁形成用のメタライズペースト表面にグランド壁
形成用のメタライズペーストを一度に同時に膜状、格子
状または網状などに塗布したりしている。そのため、下
部グリーンシート表面に、上記セラミックペーストおよ
びメタライズペーストを塗布してなる信号線路形成体を
容易かつ迅速に形成可能となる。
In the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention comprising the above steps, the metallized paste for forming a ground wall is formed on the surface of the lower green sheet through the ceramic paste for forming an internal ceramic member around the metallized paste for forming a signal line. When forming a signal line forming body having a coaxial structure or a pseudo coaxial structure surrounded by, a ceramic paste for forming an internal ceramic member is simultaneously applied to both sides of a linear metallizing paste for forming a signal line and an upper surface thereof at a time. Or the metallizing paste for forming the ground wall on the surface of the metallizing paste for forming the ground wall on the surface of the lower green sheet applied in step a including the surface of the applied ceramic paste at the same time in the form of a film, lattice or net at a time. Or applied. Therefore, a signal line forming body formed by applying the ceramic paste and the metallizing paste on the surface of the lower green sheet can be formed easily and quickly.

また、前記本発明のセラミック基板の製造方法におい
て、f工程前などにそれ以前に塗布したメタライズペー
ストまたは/およびセラミックペーストを下部グリーン
シート内側に埋没させたり、f工程前に上部グリーンシ
ート表面を軟化させたりする製造方法にあっては、f工
程で上部および下部グリーンシートを内側に押圧しつつ
加熱した際に、上部および下部グリーンシートでその間
に挟み込んだメタライズペーストまたは/およびセラミ
ックペーストを押し潰してその形状を崩すことなく、そ
の上部および下部グリーンシート内側にその間に挟み込
んだメタライズペーストまたは/およびセラミックペー
ストを確実に埋没させた状態に密着させることができ
る。そして、それらを一体に焼成した際に、それらの間
のデラミネーション(剥離)を的確に防止できる。
In the method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, the metallized paste and / or the ceramic paste applied before the step f may be buried inside the lower green sheet, or the surface of the upper green sheet may be softened before the step f. In the manufacturing method, when the upper and lower green sheets are heated while being pressed inward in the step f, the metallized paste or / and ceramic paste sandwiched between the upper and lower green sheets are crushed. The metallized paste and / or ceramic paste sandwiched between the upper and lower green sheets can be securely adhered to the buried state without breaking its shape. Then, when they are integrally fired, delamination (peeling) between them can be properly prevented.

また、前記本発明のセラミック基板の製造方法におい
て、上部および下部グリーンシート、セラミックペース
ト、メタライズペーストにそれぞれアルミナを主成分と
するセラミックグリーンシート、ムライトを主成分とす
るセラミックペースト、タングステンまたはモリブデン
を主成分とするメタライズペーストなどの前記の列挙し
た組み合わせのものを用いる製造方法にあっては、それ
らの組み合わせのグリーンシート、セラミックペース
ト、メタライズペーストを一体に焼成してセラミック基
板を形成した際に、それらを焼結させた際の熱膨張計数
の差に基づく熱応力により基板にクラックを生じさせた
り、それらの相互作用により外部セラミック部材や内部
セラミック部材や信号線路に他の部材からの異質の物質
の侵入や拡散を許して、外部セラミック部材の機械的強
度を低下させたり、内部セラミック部材の誘電率を上昇
させたり、信号線路の導体抵抗値を高めたりすることな
く、本発明のセラミック基板を形成できる。
In the method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, the upper and lower green sheets, the ceramic paste, and the metallized paste each include a ceramic green sheet mainly containing alumina, a ceramic paste mainly containing mullite, tungsten, or molybdenum. In the manufacturing method using the above-listed combinations such as metallized pastes as components, the green sheets of these combinations, ceramic paste, when forming a ceramic substrate by integrally firing the metallized paste, The thermal stress based on the difference in thermal expansion coefficient when sintering causes cracks in the substrate, and the interaction between them causes the external ceramic member, the internal ceramic member, and the signal line to contain foreign substances from other members. Forgive and invade Or lowering the mechanical strength of the outer ceramic member, or increase the dielectric constant of the inner ceramic member, without and increasing the conductor resistance of the signal line to form a ceramic substrate of the present invention.

[実施例] 次に、本発明の実施例を図面に従い説明する。第1図
は本発明のセラミック基板の好適な実施例を示し、詳し
くはその側面断面図を示している。以下、この図中の実
施例を説明する。
Example Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a preferred embodiment of the ceramic substrate of the present invention, and specifically shows a side sectional view thereof. Hereinafter, the embodiment in this figure will be described.

図において、10は、セラミック基板本体を形成してい
る、外部セラミック部材である。この外部セラミック部
材10に、機械的強度の高いセラミックの、アルミナ、ム
ライトまたは窒化アルミニウムなどを主成分とするセラ
ミックや、アルミナ−ホウケイ酸ガラスなどを主成分と
する複合セラミックを用いている。
In the figure, reference numeral 10 denotes an external ceramic member forming a ceramic substrate main body. As the external ceramic member 10, a ceramic having high mechanical strength, mainly composed of alumina, mullite or aluminum nitride, or a composite ceramic mainly composed of alumina-borosilicate glass or the like is used.

20は、外部セラミック部材10内側に備えた、高周波信
号を伝える信号線路である。この信号線路20に、導体抵
抗値の高いタングステンまたはモリブデンを主成分とす
るメタライズや、導体抵抗値の低い金、銀または銅を主
成分とするメタライズを用いている。
Reference numeral 20 denotes a signal line provided inside the external ceramic member 10 for transmitting a high-frequency signal. For this signal line 20, metallization mainly containing tungsten or molybdenum having a high conductor resistance or metalization mainly containing gold, silver or copper having a low conductor resistance is used.

30は、外部セラミック部材10内側の信号線路20周囲を
隙間なく囲んでいる、内部セラミック部材である。この
内部セラミック部材30に、低誘電率のセラミックの、ム
ライト、シリカ、窒化ホウ素または窒化ケイ素などを主
成分とするセラミックや、シリカ−ホウケイ酸ガラスな
どを主成分とする複合セラミックを用いている。
An internal ceramic member 30 surrounds the signal line 20 inside the external ceramic member 10 without any gap. As the internal ceramic member 30, a ceramic having a low dielectric constant and mainly containing mullite, silica, boron nitride, silicon nitride, or the like, or a composite ceramic mainly containing silica-borosilicate glass or the like is used.

40は、信号線路20周囲を囲む内部セラミック部材30周
囲を覆っている、膜状、格子状または網状などをしたグ
ランド壁である。このグランド壁40に、タングステンま
たはモリブデンを主成分とするメタライズや、金、銀ま
たは銅を主成分とするメタライズを用いている。
Reference numeral 40 denotes a film-like, lattice-like, or net-like ground wall that covers the periphery of the internal ceramic member 30 surrounding the signal line 20. For the ground wall 40, metallization mainly containing tungsten or molybdenum, or metallization mainly containing gold, silver or copper is used.

第1図に示したセラミック基板は、以上のように構成
していて、このセラミック基板によれば、その信号線路
20周囲を低誘電率の前記セラミックからなる内部セラミ
ック部材30で囲んでいると共に、その内部セラミック部
材30周囲をメタライズからなるグランド壁40で覆ってい
るのでその信号線路20を高周波信号が伝播遅延時間短く
迅速に伝わると共に、その信号線路20に他の信号線路か
らノイズが混入することがない。また、信号線路20周囲
の機械的強度の低い低誘電率の前記セラミックからなる
内部セラミック部材30周囲を機械的強度の高い前記セラ
ミックからなる外部セラミック部材10で補強的に覆って
いるので、セラミック基板の機械的強度が高まる。
The ceramic substrate shown in FIG. 1 is configured as described above, and according to this ceramic substrate, its signal line
20 is surrounded by an internal ceramic member 30 made of the ceramic having a low dielectric constant, and the surrounding of the internal ceramic member 30 is covered by a ground wall 40 made of metallization, so that a high-frequency signal propagates through the signal line 20 in a propagation delay time. The signal is transmitted short and quickly, and noise is not mixed into the signal line 20 from another signal line. In addition, since the periphery of the internal ceramic member 30 made of the ceramic having low mechanical strength and low dielectric constant around the signal line 20 is covered with the external ceramic member 10 made of ceramic having high mechanical strength in a reinforcing manner, the ceramic substrate Mechanical strength is increased.

なお、図の実施例では、信号線路20周囲を、内部セラ
ミック部材30を介して、グランド壁40で円筒状に覆って
いるが、信号線路20周囲を、内部セラミック部材30を介
して、グランド壁40で方形筒状、楕円筒状などに覆って
も良く、そのようにしても上述実施例と同様な作用を持
つセラミック基板を形成できる。
In the illustrated embodiment, the periphery of the signal line 20 is cylindrically covered by the ground wall 40 via the internal ceramic member 30, but the periphery of the signal line 20 is covered by the ground wall via the internal ceramic member 30. 40 may cover the shape of a square tube, an elliptical tube, or the like. Even in such a case, a ceramic substrate having the same operation as the above-described embodiment can be formed.

第2図ないし第7図は本発明のセラミック基板の製造
方法の好適な実施例を示し、詳しくはその製造工程説明
図を示している。以下、この図中の実施例を説明する。
2 to 7 show a preferred embodiment of the method for manufacturing a ceramic substrate according to the present invention, and more specifically show explanatory views of the manufacturing process. Hereinafter, the embodiment in this figure will be described.

a.機械的強度の高い外部セラミック部材形成用の下部グ
リーンシート100を用意する。この下部グリーンシート1
00には、機械的強度の高いセラミック形成用のアルミナ
またはムライトなどを主成分とするセラミックグリーン
シートや、アルミナ−ホウケイ酸ガラスなどを主成分と
する複合セラミックグリーンシートを用いる。そして、
第2図に示したように、この下部グリーンシート100表
面に、グランド壁形成用のメタライズペースト400を膜
状、格子状または網状(図では、膜状としている)など
に塗布して、そのメタライズペースト400を加熱する等
してその内部の有機溶剤等を外気中に飛散させて乾燥さ
せる。このメタライズペースト400には、タングステン
またはモリブデンや、金、銀または銅を主成分とするメ
タライズペーストを用いる。
a. A lower green sheet 100 for forming an external ceramic member having high mechanical strength is prepared. This lower green sheet 1
For 00, a ceramic green sheet mainly composed of alumina or mullite for forming a ceramic having high mechanical strength or a composite ceramic green sheet mainly composed of alumina-borosilicate glass or the like is used. And
As shown in FIG. 2, a metallizing paste 400 for forming a ground wall is applied to the surface of the lower green sheet 100 in the form of a film, a lattice, or a mesh (in the figure, the film is formed), and the metallization is applied. The organic solvent or the like inside the paste 400 is scattered in the outside air by heating or the like, and dried. As the metallization paste 400, a metallization paste containing tungsten, molybdenum, gold, silver, or copper as a main component is used.

b.次に、第3図に示したように、その乾燥させたメタラ
イズペースト400表面に、低誘電率の内部セラミック部
材形成用のセラミックペースト300を幾条か等に帯状に
塗布して、そのセラミックペースト300を加熱する等し
てその内部の有機溶剤等を外気中に飛散させて乾燥させ
る。このセラミックペースト300には、低誘電率のセラ
ミック形成用のムライトまたはシリカなどを主成分とす
るセラミックペーストや、シリカ−ホウケイ酸ガラスな
どを主成分とする複合セラミックペーストを用いる。
b. Next, as shown in FIG. 3, a ceramic paste 300 for forming an internal ceramic member having a low dielectric constant is applied in a strip shape on the surface of the dried metallized paste 400, and By heating the ceramic paste 300 or the like, the organic solvent or the like inside the ceramic paste 300 is scattered in the outside air and dried. As the ceramic paste 300, a ceramic paste mainly containing mullite or silica for forming a ceramic having a low dielectric constant, or a composite ceramic paste mainly containing silica-borosilicate glass or the like is used.

c.次に、第4図に示したように、その乾燥させた帯状の
セラミックペースト300表面の中央縦方向などに、信号
線路形成用のメタライズペースト200を線状に塗布し
て、そのメタライズペースト200を加熱する等してその
内部の有機溶剤等を外気中に飛散させて乾燥させる。こ
のメタライズペースト200には、a工程で用いたものと
同様な、導体抵抗値の高いメタライズ形成用のタングス
テンまたはモリブデンを主成分とするメタライズペース
ト7や、導体抵抗値の低いメタライズ形成用の金、銀ま
たは銅を主成分とするメタライズペーストを用いる。
c. Next, as shown in FIG. 4, a metallization paste 200 for forming a signal line is applied linearly to the center of the surface of the dried belt-like ceramic paste 300 in a vertical direction, and the metallization paste is applied. The organic solvent or the like inside the 200 is scattered in the outside air by heating or the like and dried. The metallizing paste 200 includes a metallizing paste 7 mainly containing tungsten or molybdenum for forming a metallized metal having a high conductor resistance, a metal for forming a metallized metal having a low conductor resistance, similar to those used in the step a, A metallized paste containing silver or copper as a main component is used.

d.次に、第5図に示したように、c工程で塗布したメタ
ライズペースト200表面を含む前記b工程で塗布した帯
状のセラミックペースト300表面に、低誘電率の内部セ
ラミック部材形成用のセラミックペースト300を塗布し
て、そのセラミックペースト300を加熱する等してその
内部の有機溶剤等を外気中に飛散させて乾燥させる。こ
のセラミックペースト300には、b工程で用いたものと
同様な、低誘電率のセラミック形成用の前記セラミック
ペーストを用いる。
d. Next, as shown in FIG. 5, on the surface of the band-shaped ceramic paste 300 applied in the step b including the surface of the metallized paste 200 applied in the step c, a ceramic for forming a low dielectric constant internal ceramic member is formed. The paste 300 is applied, and the organic solvent and the like inside the ceramic paste 300 are scattered in the outside air by heating or the like, and dried. As the ceramic paste 300, the same ceramic paste as that used in the step b for forming a ceramic having a low dielectric constant is used.

なお、b、c、d工程において、セラミックペースト
300やメタライズペースト200は、第3図や第4図や第5
図に破線で示したような、表面に帯状や線状のスリット
52のあいたスクリーン50を用いて、スクリーン印刷の技
法により帯状や線状に塗布するのが良い。
In steps b, c and d, the ceramic paste
3 and 4 and 5
Band-like or linear slits on the surface as shown by the broken lines in the figure
Using a screen 50 having 52 holes, it is preferable to apply it in a band or a line by a screen printing technique.

e.次に、第6図に示したように、d工程で塗布したセラ
ミックペースト300表面を含む前記a工程で塗布したメ
タライズペースト400表面に、グランド壁形成用のメタ
ライズペースト400を広く膜状、格子状または網状(図
では、膜状としている)などに塗布して、そのメタライ
ズペースト400を加熱する等してその内部の有機溶剤等
を外気中に飛散させて乾燥させる。このメタライズペー
スト400には、a工程で用いたものと同様な、前記メタ
ライズペーストを用いる。
e. Next, as shown in FIG. 6, the metallized paste 400 for forming the ground wall was widely applied to the surface of the metallized paste 400 applied in the step a, including the surface of the ceramic paste 300 applied in the step d. The metallized paste 400 is applied in a lattice shape or a net shape (in the drawing, a film shape) or the like, and the organic solvent or the like in the metallized paste 400 is scattered in the outside air and dried. As the metallization paste 400, the same metallization paste as that used in the step a is used.

なお、a、e工程において、メタライズペースト400
を格子状または網状に塗布する場合は、表面に格子状ま
たは網状のスリットのあいたスクリーン(図示せず)を
用いて、スクリーン印刷の技法により塗布するのが良
い。
In the steps a and e, the metallized paste 400
Is applied in a grid or mesh pattern, it is preferable to apply the screen by a screen printing technique using a screen (not shown) having a grid or mesh slit on the surface.

f.その後、第7図に示したように、e工程で塗布したメ
タライズペースト400表面に、器械的強度の高い外部セ
ラミック部材形成用の上部グリーンシート100を積み重
ねる。この上部グリーンシート100には、a工程で用い
たものと同様な、機械的強度の高いセラミック形成用の
前記グリーンシートを用いる。そして、a、b、c、
d、e工程で塗布したメタライズペースト400,200とセ
ラミックペースト300とを挟み込んだ上部および下部グ
リーンシート100をその内側に押圧しつつ加熱して、そ
れらの外部セラミック部材形成用の上部および下部グリ
ーンシート100、内部セラミック部材形成用のセラミッ
クペースト300、信号線路やグランド壁形成用のメタラ
イズペースト200,400を互いに隙間なく密着させた状態
とする。またその際には念のために、それらの上部およ
び下部グリーンシート100、メタライズペースト400,20
0、セラミックペースト300を所定時間加熱して、それら
を焼結させる際に邪魔となる有機成分をその内部から外
気中に飛散させて除去しておくのが良い。そして、それ
らの上部および下部グリーンシート100、メタライズペ
ースト400,200、セラミックペースト300を、炉内に入れ
る等して、一体に焼成する。
f. Thereafter, as shown in FIG. 7, an upper green sheet 100 for forming an external ceramic member having high mechanical strength is stacked on the surface of the metallized paste 400 applied in the step e. As the upper green sheet 100, the above-mentioned green sheet for forming a ceramic having high mechanical strength similar to that used in the step a is used. And a, b, c,
The upper and lower green sheets 100 sandwiching the metallized pastes 400 and 200 and the ceramic paste 300 applied in the steps d and e are heated while being pressed inside, and the upper and lower green sheets 100 for forming these external ceramic members are formed. The ceramic paste 300 for forming the internal ceramic member and the metallized pastes 200 and 400 for forming the signal line and the ground wall are brought into close contact with each other without any gap. In that case, just in case, the upper and lower green sheets 100, metallizing paste 400, 20
0. It is preferable that the ceramic paste 300 is heated for a predetermined time, and the organic components that hinder the sintering of the ceramic paste 300 are scattered from the inside into the outside air to be removed. Then, the upper and lower green sheets 100, the metallized pastes 400 and 200, and the ceramic paste 300 are integrally fired by, for example, being placed in a furnace.

なお、上述a、b、c、d、e、f工程において、上
部および下部グリーンシート100に高温で焼結させるア
ルミナなどを主成分とするセラミックグリーンシートを
用いた場合は、それに合わせてメタライズペースト400,
200とセラミックペースト300にそれぞれ高温で焼結させ
るタングステンまたはモリブデンを主成分とするメタラ
イズペーストとムライトなどを主成分とするセラミック
ペーストを用い、逆に、上部および下部グリーンシート
100に低温で焼結させるアルミナ−ホウケイ酸ガラスな
どを主成分とする複合セラミックグリーンシートを用い
た場合は、それに合わせてメタライズペースト400,200
とセラミックペースト300にそれぞれ低温で焼結させる
金、銀または銅を主成分とするメタライズペーストとシ
リカ−ホウケイ酸ガラスなどを主成分とする複合セラミ
ックペーストを用いる必要がある。これは、そうしない
と、それらの上部および下部グリーンシート100、メタ
ライズペースト400,200、セラミックペースト300を高温
または低温をかけて同時に一体に焼成できないからであ
る。
In the above-mentioned steps a, b, c, d, e, and f, when the upper and lower green sheets 100 are made of ceramic green sheets mainly composed of alumina or the like sintered at a high temperature, the metallizing paste is adjusted accordingly. 400,
The upper and lower green sheets are made of metallized paste mainly composed of tungsten or molybdenum and ceramic paste mainly composed of mullite etc., which are sintered at high temperature to 200 and ceramic paste 300 respectively.
When a composite ceramic green sheet containing alumina-borosilicate glass or the like as a main component that is sintered at a low temperature to 100 is used, a metallizing paste 400, 200
It is necessary to use a metallized paste mainly composed of gold, silver or copper and a composite ceramic paste mainly composed of silica-borosilicate glass, etc., which are sintered at a low temperature to the ceramic paste 300 and the ceramic paste 300, respectively. This is because otherwise, the upper and lower green sheets 100, the metallized pastes 400, 200, and the ceramic paste 300 cannot be simultaneously and integrally fired at a high or low temperature.

また、b、d工程において塗布するセラミックペース
ト300の厚さは、c工程において塗布するメタライズペ
ースト200の厚さ以上とし、c工程において塗布するメ
タライズペースト200の幅は、b、d工程において塗布
するセラミックペースト300の幅の1/3以下とするのが好
ましい。これは、そうすることにより、f工程で上部お
よび下部グリーンシート100をその内側に押圧しつつ加
熱した際に、その間に挟み込んだメタライズペースト20
0,400やセラミックペースト300の形状が崩れて、信号線
路形成用のメタライズペースト200が、内部セラミック
部材形成用のセラミックペースト300外側に漏れ出し、
グランド壁形成用のメタライズペースト400とショート
状態に陥るのを的確に防止できるからである。
Further, the thickness of the ceramic paste 300 applied in the steps b and d is equal to or greater than the thickness of the metallized paste 200 applied in the step c, and the width of the metallized paste 200 applied in the step c is applied in the steps b and d. It is preferable that the width is not more than 1/3 of the width of the ceramic paste 300. This is because, by doing so, when the upper and lower green sheets 100 are heated while being pressed inward in the step f, the metallized paste 20 sandwiched therebetween is heated.
The metallized paste 200 for forming the signal line leaks out of the ceramic paste 300 for forming the internal ceramic member, because the shape of the 0,400 or the ceramic paste 300 is broken.
This is because it is possible to accurately prevent the metallized paste 400 for forming the ground wall from being short-circuited.

また、a、f工程で用いる上部および下部グリーンシ
ート100は、あまり高密度でなく、その無機成分粉末分
布や無機/有機成分比およびそれらの混練条件を変える
等して、その有機成分を含めた全成分の理論密度に対す
る相対密度を70〜80%前後としたのものが好ましい。こ
れは、上部および下部グリーンシート100があまり高密
度であると、第7図に示したように、f工程で上部およ
び下部グリーンシート100をその内側に押圧しつつ加熱
した際に、その間に挟み込んだメタライズペースト200,
400やセラミックペースト300が押し潰されてその形状が
崩れてしまったり、あるいは、上部および下部グリーン
シート100内側にその間に挟み込んだメタライズペース
ト400,200やセラミックペースト300が隙間なく埋没して
密着した状態とならずに、それらの上部および下部グリ
ーンシート100、メタライズペースト400,200、セラミッ
クペースト300を一体に焼成した際に、それらの間に隙
間が生じてそれらがデラミネーション(剥離)を起こし
てしまったりするからである。
In addition, the upper and lower green sheets 100 used in the steps a and f are not very dense, and the organic components are included by changing the inorganic component powder distribution, the inorganic / organic component ratio, and the kneading conditions thereof. It is preferable that the relative density of all the components with respect to the theoretical density be around 70 to 80%. This is because if the upper and lower green sheets 100 are too dense, as shown in FIG. 7, when the upper and lower green sheets 100 are heated while being pressed inward in the step f, they are sandwiched between them. Metallized paste 200,
If 400 or the ceramic paste 300 is crushed and its shape collapses, or if the metallized paste 400, 200 or the ceramic paste 300 sandwiched between the upper and lower green sheets 100 is buried tightly and closely adhered Instead, when the upper and lower green sheets 100, the metallized pastes 400, 200, and the ceramic paste 300 are integrally fired, a gap is formed between them and they cause delamination (peeling). is there.

なお、このようなデラミネーションを防ぐために、f
工程前に、あういはそれ以前のb、c、d、e工程前に
おいても、それ以前に塗布したメタライズペースト400,
200やセラミックペースト300を、その上方から、プラス
チック製などの保護フィルム(図示せず)を介して、平
滑な金属板(図示せず)で押圧しつつ下部グリーンシー
ト100と共に加熱して、それらのメタライズペースト40
0,200やセラミックペースト300を下部グリーンシート10
0内側に確実に埋没させたり、あるいは、f工程前に、
上部グリーンシート100表面にそのグリーンシート中の
バインダーを溶解するフタル酸エステルなどの有機溶剤
を塗布して、その上部グリーンシート100表面を軟化し
たりすれば、f工程で上部および下部グリーンシート10
0内側にその間に挟み込んだメタライズペースト400,200
やセラミックペースト300をその形状を崩さずに隙間な
く確実に埋没させた状態に密着させて、それらの上部お
よび下部グリーンシート100、メタライズペースト400,2
00、セラミックペースト300を一体に焼成した際に、そ
れらの間にデラミネーションが起きるのを的確に防止で
きて良い。
In order to prevent such delamination, f
Before the process, before the b, c, d, e before the process, even before the metallizing paste 400,
200 and the ceramic paste 300 are heated from above with the lower green sheet 100 while pressing with a smooth metal plate (not shown) through a protective film (not shown) made of plastic, etc. Metallizing paste 40
0,200 or ceramic paste 300 with lower green sheet 10
0 Make sure it is buried inside, or before f process,
If the surface of the upper green sheet 100 is coated with an organic solvent such as a phthalic acid ester that dissolves the binder in the green sheet, and the surface of the upper green sheet 100 is softened, the upper and lower green sheets 10 are formed in step f.
0400,200 metallized paste sandwiched between them
And the ceramic paste 300 are firmly buried without gaps without losing their shape, and their upper and lower green sheets 100, metallized pastes 400, 2
When the ceramic pastes 300 are integrally fired, delamination between them can be properly prevented.

また加えて、f工程前に、第9図に示したように、e
工程で塗布したメタライズペースト400の谷間402にセラ
ミックペースト300やメタライズペースト400(図では、
セラミックペーストとしている)を塗布して、その谷間
402をペーストで埋めたり、あるいは、第10図に示した
ように、f工程で用いる上部グリーンシート100表面に
溝102を帯状等に設けて、その溝102に上部および下部グ
リーンシート100間に挟み込むメタライズペースト400,2
00やセラミックペースト300を埋没させたりすれば、f
工程で上部および下部グリーンシート100内側にその間
に挟み込んだメタライズペースト400,200やセラミック
ペースト300をその形状を崩さずにより確実に隙間なく
埋没させた状態に密着させて、それらを一体に焼成した
際に、それらの間に隙間が生じてそれらがデラミネーシ
ョンを起こすのをより的確に防止できて良い。
In addition, before the step f, as shown in FIG.
In the valley 402 of the metallized paste 400 applied in the process, the ceramic paste 300 or the metallized paste 400 (in the figure,
Ceramic paste) and apply the valley
402 is filled with a paste or, as shown in FIG. 10, a groove 102 is provided in a band shape on the surface of the upper green sheet 100 used in the step f, and the groove 102 is sandwiched between the upper and lower green sheets 100. Metallized paste 400,2
00 or ceramic paste 300,
In the process, the metallized paste 400, 200 and the ceramic paste 300 sandwiched between the upper and lower green sheets 100 are closely adhered to the state buried without gaps without breaking their shapes, and when they are integrally fired, A gap may be formed between them, so that they can be more appropriately prevented from causing delamination.

また加えて、上記デラミネーションやメタライズペー
スト400,200、セラミックペースト300の形状の崩れを防
止するためには、f工程で上部および下部グリーンシー
ト100をその内側に押圧する圧力とその際に加える加熱
温度との設定が重要であり、その圧力と加熱温度とを、
その上部および下部グリーンシート100、メタライズペ
ースト400,200、セラミックペースト300の組み合わせの
種類によって調整する必要がある。
In addition, in order to prevent the delamination, the metallized pastes 400 and 200, and the shape of the ceramic paste 300 from being deformed, the pressure and the heating temperature applied to press the upper and lower green sheets 100 inward in the step f. Setting is important, and its pressure and heating temperature,
It is necessary to adjust according to the combination of the upper and lower green sheets 100, metallized pastes 400 and 200, and ceramic paste 300.

また、a、e工程でグランド壁形成用のメタライズペ
ースト400を格子状または網状に塗布した場合は、外部
セラミック部材形成用の上部および下部グリーンシート
100表面に、グランド壁形成用のメタライズペースト400
の格子目または網目を通して、内部セラミック部材形成
用のセラミックペースト300が直接に接触した状態とな
って、グランド壁形成用のメタライズペースト400のバ
リヤ効果が薄れ、それらの上部および下部グリーンシー
ト100、セラミックペースト300、メタライズペースト40
0を一体に焼成した際に、上部および下部グリーンシー
ト100とセラミックペースト300との間で相互反応や拡散
作用などが起こり、セラミックペースト300を焼結させ
て形成した内部セラミック部材30の誘電率が上昇した
り、上部および下部グリーンシート100を焼結させて形
成した外部セラミック部材10の機械的強度が低下したり
する虞れがある。そのため、グランド壁形成用のメタラ
イズペースト400を上記のように格子状や網状に塗布す
る場合は、上部および下部グリーンシート100とセラミ
ックペースト300とに、それらを一体に焼成した際に、
上記のような相互反応や拡散作用などが起こらない組み
合わせのものを用いる必要がある。
In the case where the metallizing paste 400 for forming the ground wall is applied in a grid or mesh shape in the steps a and e, the upper and lower green sheets for forming the external ceramic member are formed.
100 Metallizing paste 400 for ground wall formation on the surface
The ceramic paste 300 for forming the internal ceramic member is in direct contact with the metallized paste 400 for forming the ground wall, and the barrier effect of the metallized paste 400 for forming the ground wall is weakened. Paste 300, Metallized paste 40
When the ceramic paste 300 is fired integrally, an interaction or diffusion occurs between the upper and lower green sheets 100 and the ceramic paste 300, and the dielectric constant of the internal ceramic member 30 formed by sintering the ceramic paste 300 is reduced. There is a possibility that the mechanical strength of the external ceramic member 10 formed by sintering the upper and lower green sheets 100 may decrease or the mechanical strength of the external ceramic member 10 may decrease. Therefore, when the metallizing paste 400 for forming the ground wall is applied in a lattice or mesh shape as described above, when the upper and lower green sheets 100 and the ceramic paste 300 are integrally fired,
It is necessary to use a combination that does not cause the above-described interaction or diffusion.

また、f工程で上部および下部グリーンシート100、
メタライズペースト400,200、セラミックペースト300を
一体に焼成した際に、それらを焼結した際の熱膨張係数
の差に基づく熱応力で基板にクラックが生ずるのを防ぐ
ために、上部および下部グリーンシート100、メタライ
ズペースト400,200、セラミックペースト300には、必要
に応じて、それらを焼結した際の緻密化開始時期や収縮
速度を調整する焼結助剤を適宜加えるのが良い。
Also, the upper and lower green sheets 100,
When the metallized pastes 400 and 200 and the ceramic paste 300 are integrally fired, the upper and lower green sheets 100 and metallized to prevent the substrate from cracking due to thermal stress based on the difference in coefficient of thermal expansion when they are sintered. To the pastes 400 and 200 and the ceramic paste 300, a sintering aid for adjusting the densification start time and shrinkage speed when sintering them may be appropriately added as necessary.

第1図ないし第7図に示したセラミック基板の製造方
法は、以上の工程からなり、上記工程により、第8図に
示したような、信号線路20周囲を、低誘電率の内部セラ
ミック部材30を介して、膜状、格子状または網状などの
グランド壁40で覆うと共に、そのグランド壁40周囲を、
外部セラミック部材10で補強的に覆った、本発明のセラ
ミック基板を形成できる。
The method of manufacturing the ceramic substrate shown in FIGS. 1 to 7 comprises the above steps. By the above steps, a low dielectric constant internal ceramic member 30 is formed around the signal line 20 as shown in FIG. Through, and covered with a ground wall 40 such as a film, a lattice, or a net, and around the ground wall 40,
The ceramic substrate of the present invention, which is reinforced and covered with the external ceramic member 10, can be formed.

以下に、上述製造方法により形成したセラミック基板
の好適な実施例と不適な比較例とを説明する。
Hereinafter, preferred examples of ceramic substrates formed by the above-described manufacturing method and unsuitable comparative examples will be described.

実施例1 外部セラミック部材形成用の上部および下部グリーン
シートにアルミナを主成分とするグリーンシートを用
い、内部セラミック部材形成用のセラミックペーストに
ムライトを主成分とするセラミックペーストを用い、信
号線路およびグランド壁形成用のメタライズペーストに
タングステンまたはモリブデンを主成分とするメタライ
ズペーストを用いた。そして、それらのメタライズペー
ストとセラミックペーストとを挟み込んだ上部および下
部グリーンシートをその内側に例えば200Kg/cm2で押圧
しつつ60℃で10分前後加熱して、それらを互いに密着さ
せた状態とした。またその際に念のために、それらの上
部および下部グリーンシート、セラミックペースト、メ
タライズペーストを湿潤窒素雰囲気中で750℃以下の温
度で5時間程度加熱して、それらを焼結させる際に邪魔
となる有機成分をその内部から外気中に飛散させて取り
除いた。そして、それらの上部および下部グリーンシー
ト100、メタライズペースト400,200、セラミックペース
ト300を弱還元性雰囲気中で1500〜1600℃の高温をかけ
て一体に焼成して、セラミック基板を形成した。ここ
で、上記のように弱還元性雰囲気中でセラミック基板を
焼成するのは、メタライズペーストが焼成時に酸化反応
を起こすのを防ぐためである。また、上部および下部グ
リーンシートとセラミックペーストとの焼結挙動、即ち
それらの焼結温度を合わせるために、上部および下部グ
リーンシートに純度92〜96%のアルミナセラミックグリ
ーンシートを用い、セラミックペーストに純度95〜99%
のムライトセラミックペーストを用いると共に、それら
の上部および下部グリーンシートとセラミックペースト
にそれぞれ焼結助剤を添加した。すると、信号線路周囲
を1MHzにおいてその誘電率が7.3の低誘電率のムライト
を主成分とするセラミックからなる内部セラミック部材
で囲むと共に、その内部セラミック部材周囲を、メタラ
イズからなるグランド壁を介して、抗折強度が35Kg/mm2
と高くて熱伝導率が15W/mKと高いアルミナを主成分とす
るセラミックからなる外部セラミック部材で補強的に覆
った、機械的強度の高い高熱放射性のセラミック基板が
得られた。なお、ムライトを主成分とするセラミックの
熱膨張係数は4.5×10-6/℃であり、アルミナを主成分と
するセラミックの熱膨張係数は7.2×10-6/℃であって、
それらを焼結させた際には、両者間に熱応力が働くが、
セラミック基板全体に対するムライトを主成分とするセ
ラミックの容積比率が小さいので、その熱応力は小さ
く、それらの焼成時にセラミック基板にクラックは生じ
なかった。
Example 1 A green sheet mainly composed of alumina was used for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, a ceramic paste mainly composed of mullite was used for a ceramic paste for forming an internal ceramic member, and a signal line and a ground were used. A metallizing paste containing tungsten or molybdenum as a main component was used as a metallizing paste for forming a wall. Then, the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste were heated at about 60 ° C. for about 10 minutes while pressing the inside of the upper and lower green sheets at, for example, 200 kg / cm 2 to bring them into close contact with each other. . Also, just in case, the upper and lower green sheets, ceramic paste, and metallized paste are heated in a humid nitrogen atmosphere at a temperature of 750 ° C. or less for about 5 hours to prevent sintering. The resulting organic components were scattered from the inside into the outside air and removed. Then, the upper and lower green sheets 100, metallized pastes 400 and 200, and ceramic paste 300 were integrally fired at a high temperature of 1500 to 1600 ° C. in a weak reducing atmosphere to form a ceramic substrate. Here, the reason why the ceramic substrate is fired in the weakly reducing atmosphere as described above is to prevent the metallized paste from causing an oxidation reaction during firing. Further, in order to match the sintering behavior of the upper and lower green sheets and the ceramic paste, that is, the sintering temperature thereof, an alumina ceramic green sheet having a purity of 92 to 96% is used for the upper and lower green sheets, and the ceramic paste has a purity of 92 to 96%. 95-99%
And a sintering aid was added to each of the upper and lower green sheets and the ceramic paste. Then, the periphery of the signal line is surrounded by an internal ceramic member made of a ceramic mainly composed of mullite having a low dielectric constant of 7.3 at 1 MHz, and the periphery of the internal ceramic member is grounded through a ground wall made of metallization. Flexural strength 35Kg / mm 2
As a result, a ceramic substrate having high mechanical strength and high heat radiation was obtained, which was reinforced and covered with an external ceramic member made of ceramic containing alumina as a main component and having a high thermal conductivity of 15 W / mK. The coefficient of thermal expansion of the ceramic mainly composed of mullite is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the coefficient of thermal expansion of the ceramic mainly composed of alumina is 7.2 × 10 −6 / ° C.
When they are sintered, thermal stress works between them,
Since the volume ratio of the ceramic mainly composed of mullite to the entire ceramic substrate was small, its thermal stress was small, and no cracks occurred in the ceramic substrate during firing.

実施例2 外部セラミック部材形成用の上部および下部グリーン
シートにムライトを主成分とするセラミックグリーンシ
ートを用い、内部セラミック部材形成用のセラミックペ
ーストにシリカを主成分とするセラミックペーストを用
い、信号線路およびグランド壁形成用のメタライズペー
ストにタングステンまたはモリブデンを主成分とするメ
タライズペーストを用いた。そして、前記実施例1の場
合と同様にして、それらのメタライズペーストとセラミ
ックペーストとを挟み込んだ上部および下部グリーンシ
ートをその内側に押圧しつつ加熱して、それらを互いに
密着させた状態とし、それらを弱酸性雰囲気中で1500〜
1600℃の高温をかけて一体に焼成して、セラミック基板
を形成した。なお、シリカは単独では焼結の際にその緻
密化が進みにくいので、シリカを主成分とするセラミッ
クペーストには、ムライト、アルミナおよび希土類族元
素のIII a化合物を組み合わせた焼結助剤を添加した。
すると、内部セラミック部材に、単独ではその機械的強
度が極端に低くて用いにくい、1MHzにおいてその誘電率
が3.5の低誘電率のシリカを主成分とするセラミックを
用い、外部セラミック部材に、抗折強度が20〜30Kg/mm2
と高くて、熱伝導率が7W/mKと高い、ムライトを主成分
とするセラミックを用いた、機械的強度が高くて高熱放
散性のセラミック基板が得られた。
Example 2 A ceramic line mainly composed of mullite was used for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, and a ceramic paste mainly composed of silica was used for a ceramic paste for forming an internal ceramic member. A metallizing paste containing tungsten or molybdenum as a main component was used as the metallizing paste for forming the ground wall. Then, in the same manner as in the first embodiment, the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste are heated while being pressed inside, so that they are brought into close contact with each other. A 1500 ~
By firing at a high temperature of 1600 ° C., a ceramic substrate was formed. Since silica alone does not easily become dense during sintering, a sintering aid combining mullite, alumina and a IIIa compound of a rare earth element is added to a ceramic paste containing silica as a main component. did.
Then, a ceramic mainly composed of silica having a low dielectric constant of 3.5 at 1 MHz is used for the inner ceramic member, and its mechanical strength is extremely low alone. strength 20~30Kg / mm 2
As a result, a ceramic substrate having high mechanical strength and high heat dissipation was obtained using a ceramic containing mullite as a main component and having a high thermal conductivity of 7 W / mK.

比較例1 外部セラミック部材形成用の上部および下部グリーン
シートにムライトを主成分とするセラミックグリーンシ
ートを用い、内部セラミック部材形成用のセラミックペ
ーストにフォルステライトを主成分とするセラミックペ
ーストを用い、信号線路およびグランド壁形成用のメタ
ライズペーストにタングステンまたはモリブデンを主成
分とするメタライズペーストを用いた。そして、前記実
施例1,2の場合と同様にして、それらのメタライズペー
ストとセラミックペーストとを挟み込んだ上部および下
部グリーンシートをその内側に押圧しつつ加熱して、そ
れらを互いに密着させた状態とし、それらを高温をかけ
て一体に焼成して、セラミック基板を形成した。する
と、ムライトを主成分とするセラミックはその熱膨張係
数が4.5×10-6/℃であり、フォルステライトを主成分と
するセラミックはその熱膨張係数が10.5×10-6/℃であ
って、両者の熱膨張係数に大きな差があるので、セラミ
ック基板焼成時に、その両者間に働く熱応力により、そ
れらの間に介在させたグランド壁形成用のメタライズペ
ーストがバッファバリヤとして若干作用するものの、セ
ラミック基板にクラックが生じてしまった。また加え
て、上記ムライトを主成分とするセラミックグリーンシ
ートとフォルステライトを主成分とするセラミックペー
ストとを1500〜1600℃の高温をかけて同時に焼成した際
には、その両者間に介在するグランド壁形成用のメタラ
イズペーストが若干バリヤの役割を果たすものの、その
両者の境界部分が、化学的相互作用により、液相化し
て、互いに混ざりあってしまい、信号線路周囲を囲むフ
ォルステライトを主成分とするセラミックからなる内部
セラミック部材の誘電率が上昇してしまった。
Comparative Example 1 The upper and lower green sheets for forming the external ceramic member were formed of ceramic green sheets containing mullite as a main component, and the ceramic paste for forming the internal ceramic member was formed of ceramic paste containing forsterite as a main component. A metallizing paste containing tungsten or molybdenum as a main component was used as a metallizing paste for forming a ground wall. Then, in the same manner as in Examples 1 and 2, the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste are heated while being pressed inside, so that they are brought into close contact with each other. Then, they were integrally fired at a high temperature to form a ceramic substrate. Then, the ceramic having mullite as a main component has a thermal expansion coefficient of 4.5 × 10 −6 / ° C., and the ceramic having forsterite as a main component has a thermal expansion coefficient of 10.5 × 10 −6 / ° C., Because there is a large difference in the thermal expansion coefficient between the two, when the ceramic substrate is fired, the metallizing paste for forming the ground wall interposed between them slightly acts as a buffer barrier due to the thermal stress acting between them. A crack has occurred in the substrate. In addition, when the ceramic green sheet containing mullite as a main component and the ceramic paste containing forsterite as a main component are simultaneously fired at a high temperature of 1500 to 1600 ° C., a ground wall interposed therebetween is provided. Although the metallizing paste for forming slightly plays a role of a barrier, the boundary between the two is liquefied due to chemical interaction and mixes with each other, and the main component is forsterite which surrounds the periphery of the signal line. The dielectric constant of the internal ceramic member made of ceramic has increased.

実施例3 外部セラミック部材形成用の上部および下部グリーン
シートに窒化アルミニウムを主成分とするセラミックグ
リーンシートを用い、内部セラミック部材形成用のセラ
ミックペーストに六方晶系窒化ホウ素を主成分とするセ
ラミックペーストを用い、信号線路およびグランド壁形
成用のメタライズペーストにタングステンまたはモリブ
デを主成分とするメタライズペーストを用いた。そし
て、それらのメタライズペーストとセラミックペースト
とを挟み込んだ上部および下部グリーンシートをその内
側に押圧しつつ加熱して、それらを互いに密着させた状
態とし、それらを1700〜1800℃の高温をかけて窒素還元
雰囲気中で一体に焼成して、セラミック基板を形成し
た。また、窒化ホウ素は焼結した際にそれ単独では緻密
化が進まないので、上記窒化ホウ素を主成分とするセラ
ミックペーストには焼結助剤として窒化アルミニウム、
炭酸カルシウム、酸化イットリウム、さらにはその他の
周期率表第II a族と第III a族化合物を加えた。する
と、単独ではその機械的強度が低くて用いにくい低誘電
率の窒化ホウ素を主成分とするセラミックからなる内部
セラミック部材を用いて信号線路の信号伝播遅延時間を
短く抑えると共に、機械的強度の高い窒化アルミニウム
を主成分とするセラミックからなる外部セラミック部材
を用いて基板の機械的強度を高めた、高信頼性のセラミ
ック基板が得られた。なおこの場合には、基板の焼成温
度を1800〜1900℃としても良好なセラミック基板を形成
できるが、そうした場合には、基板の焼成時に内部セラ
ミック部材形成用の窒化ホウ素を主成分とするセラミッ
クペーストと信号線路形成用のタングステンまたはモリ
ブデンを主成分とするメタライズペーストとが相互作用
を起こして、タングステンホウ化物を生成し、信号線路
の導体抵抗値が著しく上昇して、その信号線路を伝わる
信号の導体損失が大きくなってしまうので、基板の焼成
温度が1800℃以下とするのが良い。
Example 3 A ceramic green sheet containing aluminum nitride as a main component was used for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, and a ceramic paste containing hexagonal boron nitride as a main component was used as a ceramic paste for forming an internal ceramic member. A metallization paste containing tungsten or molybdenum as a main component was used as a metallization paste for forming a signal line and a ground wall. Then, the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste are heated while being pressed inside, so that they are brought into close contact with each other. The ceramic substrate was formed by firing integrally in a reducing atmosphere. In addition, when boron nitride is sintered, the densification does not proceed by itself. Therefore, the ceramic paste containing boron nitride as a main component includes aluminum nitride as a sintering aid,
Calcium carbonate, yttrium oxide, and other Group IIa and IIIa compounds of the periodic table were added. Then, the signal propagation delay time of the signal line is kept short by using an internal ceramic member made of a ceramic mainly composed of boron nitride having a low dielectric constant, which is difficult to use because of its low mechanical strength. A highly reliable ceramic substrate was obtained in which the mechanical strength of the substrate was increased by using an external ceramic member made of a ceramic containing aluminum nitride as a main component. In this case, a good ceramic substrate can be formed even when the substrate is fired at a temperature of 1800 to 1900 ° C. In such a case, a ceramic paste mainly containing boron nitride for forming an internal ceramic member is formed at the time of firing the substrate. And tungsten or molybdenum metallizing paste for forming a signal line interact with each other to generate tungsten boride, which significantly increases the conductor resistance of the signal line and causes the signal transmitted through the signal line to become less conductive. Since the conductor loss increases, the firing temperature of the substrate is preferably set to 1800 ° C. or lower.

比較例2 外部セラミック部材形成用の上部および下部グリーン
シートに窒化アルミニウムを主成分とするセラミックグ
リーンシートを用い、内部セラミック部材形成用のセラ
ミックペーストにムライトを主成分とするセラミックペ
ーストを用い、信号線路およびグランド壁形成用のメタ
ライズペーストにタングステンまたはモリブデンを主成
分とするメタライズペーストを用いた。そして、それら
のメタライズペーストとセラミックペーストとを挟み込
んだ上部および下部グリーンシートをその内側に押圧し
つつ加熱して、それらを互いに密着させた状態とし、そ
れらをムライトを主成分とするセラミックを焼結させる
際と同じ湿潤性還元雰囲気中で高温をかけて一体に焼成
して、セラミック基板を形成した。すると、窒化アルミ
ニウムを主成分とするセラミックからなる外部セラミッ
ク部材が上記湿潤性還元雰囲気中で酸化反応を起こして
しまい、良好なセラミック基板が得られなかった。そこ
で次に、それらの上部および下部グリーンシート、セラ
ミックペースト、メタライズペーストを、窒化アルミニ
ウムを主成分とするセラミックを焼結させる際と同じ窒
素中性雰囲気中で高温をかけて一体に焼成して、セラミ
ック基板を形成した。すると、基板の焼成時に炉内等に
存在する残留カーボンと上記窒素中性雰囲気中の窒素と
により、ムライトを主成分とするセラミックからなる内
部セラミック部材が窒化してその表面や内部に亀裂が生
じてしまったり、ムライトを主成分とするセラミックが
窒化アルミニウムを主成分とするセラミックからなる外
部セラミック部材に拡散してその外部セラミック部材を
黒化させてしまったりして、良好なセラミック基板が得
られなかった。即ち、ムライトを主成分とするセラミッ
クと窒化アルミニウムを主成分とするセラミックとは、
その熱膨張係数がそれぞれ4.5×10-6/℃前後とほぼ同じ
であるため、本発明のセラミック基板形成用部材として
は、良好な組み合わせと思われるが、上記の点から、不
適当であることが判明した。
Comparative Example 2 A signal line using a ceramic green sheet containing aluminum nitride as a main component for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, and a ceramic paste containing mullite as a main component as a ceramic paste for forming an internal ceramic member. A metallizing paste containing tungsten or molybdenum as a main component was used as a metallizing paste for forming a ground wall. Then, the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste are heated while being pressed inside, so that they are brought into close contact with each other, and they are sintered with a ceramic mainly composed of mullite. A high temperature was applied in the same wet reducing atmosphere as in the case of firing to integrally fire and form a ceramic substrate. As a result, an external ceramic member made of a ceramic containing aluminum nitride as a main component caused an oxidation reaction in the wet reducing atmosphere, and a good ceramic substrate could not be obtained. Therefore, the upper and lower green sheets, ceramic paste, and metallized paste are then integrally fired at a high temperature in the same nitrogen neutral atmosphere as when sintering a ceramic mainly containing aluminum nitride, A ceramic substrate was formed. Then, due to the residual carbon present in the furnace and the like at the time of firing the substrate and the nitrogen in the nitrogen-neutral atmosphere, the internal ceramic member made of mullite-based ceramic is nitrided, and cracks are generated on its surface and inside. A good ceramic substrate can be obtained because the ceramic mainly composed of mullite diffuses into the external ceramic member made of ceramic mainly composed of aluminum nitride and blackens the external ceramic member. Did not. That is, a ceramic mainly composed of mullite and a ceramic mainly composed of aluminum nitride are:
Since their thermal expansion coefficients are almost the same as around 4.5 × 10 −6 / ° C., respectively, it is considered to be a good combination as the ceramic substrate forming member of the present invention. There was found.

実施例4 外部セラミック部材形成用の上部および下部グリーン
シートにアルミナ−ホウケイ酸ガラスを主成分とする複
合セラミックグリーンシートを用い、内部セラミック部
材形成用のセラミックペーストにシリカ−ホウケイ酸ガ
ラスを主成分とする複合セラミックペーストを用い、信
号線路およびグランド壁形成用のメタライズペーストに
金、銀または銅を主成分とするメタライズペーストを用
いた。そして、それらのメタライズペーストとセラミッ
クペーストを挟み込んだ上部および下部グリーンシート
をその内側に押圧しつつ加熱して、それらを互いに密着
させた状態とし、それらを、メタライズペーストに金ま
たは銀を主成分とするメタライズペーストを用いた場合
は大気中で、メタライズペーストに銅を主成分とするメ
タライズペーストを用いた場合は中性ないし還元性雰囲
気中で、850〜1000℃の低温をかけて一体に焼成して、
セラミック基板を形成した。また、上部および下部グリ
ーンシート、セラミックペースト、メタライズペースト
の焼結時の熱収縮挙動のマッチングを、それらを構成し
ている粉末成分の粒度分布をコントロールすることによ
り行った。すると、アルミナ−ホウケイ酸ガラスを主成
分とする複合セラミックとシリカ−ホウケイ酸ガラスを
主成分とする複合セラミックとは、そのマトリック成分
が同一であるため、それらの間に相互作用が生ずること
なく、単独ではその機械的強度が低くて用いにくい1MHz
においてその誘電率が3.9の低誘電率のシリカ−ホウケ
イ酸ガラスを主成分とする複合セラミックからなる内部
セラミック部材を用いて信号線路の信号伝播遅延時間を
短く抑えると共に、抗折強度が20〜25Kg/mm2のアルミナ
−ホウケイ酸ガラスを主成分とする複合セラミックから
なる外部セラミック部材を用いて基板の機械的強度を高
めた、高信頼性のセラミック基板が得られた。また加え
て、金、銀または銅を主成分とするメタライズからなり
信号線路は、その導体抵抗値が低くて、高周波信号を導
体損失少なく伝達可能な信号線路を備えたセラミック基
板が得られた。
Example 4 Composite ceramic green sheets containing alumina-borosilicate glass as a main component were used for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, and silica-borosilicate glass was used as a main component for a ceramic paste for forming an internal ceramic member. A metallizing paste containing gold, silver or copper as a main component was used as a metallizing paste for forming signal lines and ground walls. Then, the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste are heated while being pressed inside, so that they are brought into close contact with each other, and the metallized paste is mainly composed of gold or silver. When metallizing paste is used, it is baked in air at a temperature of 850 to 1000 ° C in air, and in a neutral or reducing atmosphere, when using metallizing paste containing copper as the main component. hand,
A ceramic substrate was formed. Further, matching of the heat shrinkage behavior of the upper and lower green sheets, the ceramic paste, and the metallized paste during sintering was performed by controlling the particle size distribution of the powder components constituting them. Then, the composite ceramic containing alumina-borosilicate glass as the main component and the composite ceramic containing silica-borosilicate glass as the main component have the same matrix component, so that no interaction occurs between them. 1MHz that is difficult to use alone because of its low mechanical strength
The dielectric constant of the low dielectric constant of 3.9-silica-borosilicate glass as a main component using an internal ceramic member made of a composite ceramic, while suppressing the signal propagation delay time of the signal line, the bending strength is 20 ~ 25Kg A highly reliable ceramic substrate was obtained in which the mechanical strength of the substrate was increased by using an external ceramic member made of a composite ceramic mainly composed of alumina / borosilicate glass having a thickness of / mm 2 . In addition, a ceramic substrate having a signal line made of metallization containing gold, silver or copper as a main component and having a low conductor resistance and capable of transmitting a high-frequency signal with little conductor loss was obtained.

なお、本発明のセラミック基板は、前述本発明の製造
方法以外の方法により製造することも可能である。例え
ば、第11図(a)に示したような、軸心に信号線路20を
備えた低誘電率の内部セラミック部材30であって、その
周囲をグランド壁40で覆った柱状の内部セラミック部材
30と、第11図(b)に示したような、セラミック基板本
体を形成する機械的強度の高い外部セラミック部材10と
をそれぞれ別々に焼成して、その内部セラミック部材30
を外部セラミック部材10に設けた挿通穴12に圧入により
あるいは接着剤を用いて嵌着することにより、本発明の
セラミック基板を形成できる。またそうした場合には、
その内部セラミック部材30形成用のセラミックペース
ト、外部セラミック部材10形成用のグリーンシート、信
号線路20やグランド壁40形成用のメタライズペーストの
組み合わせの種類の選択幅を、本発明のセラミック基板
を一体に焼成する上述製造方法に比べて、それらのグリ
ーンシート、メタライズペースト、セラミックペースト
の焼成時の相互作用やそれらの熱膨張係数の差などに限
定されずに、一段と広げることが可能となる。
The ceramic substrate of the present invention can be manufactured by a method other than the manufacturing method of the present invention. For example, as shown in FIG. 11 (a), a low dielectric constant internal ceramic member 30 having a signal line 20 at an axis, and a columnar internal ceramic member whose periphery is covered with a ground wall 40.
30 and an external ceramic member 10 having a high mechanical strength for forming a ceramic substrate main body as shown in FIG.
Is fitted into the insertion hole 12 provided in the external ceramic member 10 by press-fitting or using an adhesive, whereby the ceramic substrate of the present invention can be formed. In such cases,
The selection range of the combination of the ceramic paste for forming the internal ceramic member 30, the green sheet for forming the external ceramic member 10, and the metallized paste for forming the signal line 20 and the ground wall 40 is integrated with the ceramic substrate of the present invention. Compared to the above-described manufacturing method of firing, the green sheets, metallized pastes, and ceramic pastes can be further expanded without being limited to the interaction at the time of firing or the difference in their thermal expansion coefficients.

また、本発明のセラミック基板は、特開平1−227492
号公報記載の電子部品用基体の製造方法によっても形成
可能である。即ち、そのグランド壁形成用のメタライズ
ペースト内側の内部セラミック部材形成用のセラミック
ペーストに低誘電率のセラミック形成用のセラミックペ
ーストを用い、そのグランド壁形成用のメタライズペー
スト外側の外部セラミック部材形成用のセラミックペー
ストやグリーンシートに機械的強度の高いセラミック形
成用のセラミックペーストやグリーンシートを用いれば
良い。しかしながら、この製造方法を用いた場合には、
本発明のセラミック基板の製造方法に比べて、その基板
本体を形成するグリーンシート表面に上記メタライズペ
ーストとセラミックペーストとからなる同軸構造をした
信号線路形成体を形成するのにそれらのペーストを幾層
にも多数回に亙って塗布しなければならず、その塗布作
業に多大な手数と時間がかかってしまう。
Further, the ceramic substrate of the present invention is disclosed in
It can also be formed by the method for manufacturing a substrate for electronic components described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-209,878. That is, a ceramic paste for forming a ceramic having a low dielectric constant is used as a ceramic paste for forming an internal ceramic member inside the metallizing paste for forming the ground wall, and a ceramic paste for forming an external ceramic member outside the metallizing paste for forming the ground wall is used. A ceramic paste or a green sheet for forming a ceramic having high mechanical strength may be used as the ceramic paste or the green sheet. However, when this manufacturing method is used,
Compared to the method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, several layers of the paste are used to form a signal line forming body having a coaxial structure composed of the metallized paste and the ceramic paste on the surface of the green sheet forming the substrate body. In addition, the coating must be performed many times, and the coating operation requires a great deal of time and labor.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のセラミック基板によれ
ば、高周波信号を伝播遅延時間Tpd短くしかもノイズを
混入させることなく伝達可能な同軸構造または疑似同軸
構造をした信号線路を備えたセラミック基板であって、
機械的強度の高い高信頼性のセラミック基板を提供でき
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the ceramic substrate of the present invention, a signal line having a coaxial structure or a pseudo-coaxial structure capable of transmitting a high-frequency signal with a short propagation delay time Tpd and without mixing noise is provided. A ceramic substrate comprising:
A highly reliable ceramic substrate having high mechanical strength can be provided.

また、本発明のセラミック基板の製造方法によれば、
従来汎用されている、メタライズペーストやセラミック
ペーストをグリーンシート表面等に塗布するスクリーン
印刷技術、それらのメタライズペーストやセラミックペ
ーストをグリーンシートと共に一体に焼成する技術を用
いて、本発明の同軸構造または疑似同軸構造をした高周
波信号伝達用の信号線路を備えたセラミック基板を手数
をかけずに容易かつ迅速に形成できる。
According to the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention,
Conventionally widely used screen printing technology for applying metallizing paste or ceramic paste to the surface of a green sheet or the like, and technology for integrally firing the metallizing paste or ceramic paste together with the green sheet using the coaxial structure or the pseudo-structure of the present invention. A ceramic substrate having a signal line for transmitting a high-frequency signal having a coaxial structure can be easily and quickly formed without trouble.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のセラミック基板の一部側面断面図、第
2図ないし第7図は本発明のセラミック基板の製造方法
説明図、第8図は本発明のセラミック基板の製造方法に
より形成したセラミック基板の一部側面断面図、第9図
と第10図はそれぞれデラミネーションを防止する方法の
説明図、第11図(a),(b)はそれぞれ本発明のセラ
ミック基板の他の製造方法を示す説明図である。 10……外部セラミック部材、20……信号線路、 30……内部セラミック部材、40……グランド壁、 50……スクリーン、 100……上部または下部グリーンシート、 200……メタライズペースト、 300……セラミックペースト、 400……メタライズペースト。
FIG. 1 is a partial side sectional view of a ceramic substrate of the present invention, FIGS. 2 to 7 are explanatory views of a method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention, and FIG. 8 is formed by a method of manufacturing a ceramic substrate of the present invention. 9 and 10 are explanatory views of a method for preventing delamination, respectively, and FIGS. 11 (a) and (b) are other manufacturing methods of the ceramic substrate of the present invention, respectively. FIG. 10: External ceramic member, 20: Signal line, 30: Internal ceramic member, 40: Ground wall, 50: Screen, 100: Upper or lower green sheet, 200: Metallized paste, 300: Ceramic Paste, 400 ... metallized paste.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−53492(JP,A) 特開 昭55−6807(JP,A) 特開 昭62−131596(JP,A) 特開 平1−227492(JP,A) 特開 平2−123795(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/46 H01L 23/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-55-53492 (JP, A) JP-A-55-6807 (JP, A) JP-A-62-131596 (JP, A) JP-A-1- 227492 (JP, A) JP-A-2-12395 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H05K 3/46 H01L 23/12

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】セラミック部材に周囲を膜状、格子状また
は網状などのグランド壁で囲んだ同軸構造または疑似同
軸構造をした信号線路を備えたセラミック基板におい
て、前記グランド壁外側の外部セラミック部材に機械的
強度の高いセラミックを用いると共に、グランド壁内側
の信号線路周囲の内部セラミック部材に低誘電率のセラ
ミックを用いたことを特徴とする高速電子部品用セラミ
ック基板。
1. A ceramic substrate having a signal line having a coaxial structure or a pseudo coaxial structure in which a ceramic member is surrounded by a ground wall such as a film shape, a lattice shape, or a net shape, wherein an external ceramic member outside the ground wall is provided. A ceramic substrate for a high-speed electronic component, wherein a ceramic having high mechanical strength is used, and a low dielectric constant ceramic is used for an internal ceramic member around a signal line inside a ground wall.
【請求項2】次の工程を含むことを特徴とする高速電子
部品用セラミック基板の製造方法。 a.機械的強度の高い外部セラミック部材形成用の下部グ
リーンシート表面にグランド壁形成用のメタライズペー
ストを膜状、格子状または網状などに塗布して乾燥させ
る工程。 b.前記a工程で乾燥させたグランド壁形成用のメタライ
ズペースト表面に低誘電率の内部セラミック部材形成用
のセラミックペーストを帯状に塗布して乾燥させる工
程。 c.前記b工程で乾燥させた内部セラミック部材形成用の
セラミックペースト表面に信号線路形成用のメタライズ
ペーストを線状に塗布して乾燥させる工程。 d.前記c工程で乾燥させた信号線路形成用のメタライズ
ペースト表面を含む前記b工程で塗布した内部セラミッ
ク部材形成用のセラミックペースト表面に低誘電率の内
部セラミック部材形成用のセラミックペーストを塗布し
て乾燥させる工程。 e.前記d工程で乾燥させた内部セラミック部材形成用の
セラミックペースト表面を含む前記a工程で塗布したグ
ランド壁形成用のメタライズペースト表面にグランド壁
形成用のメタライズペーストを膜状、格子状または網状
などに塗布して乾燥させる工程。 f.前記e工程で乾燥させたグランド壁形成用のメタライ
ズペースト表面に機械的強度の高い外部セラミック部材
形成用の上部グリーンシートを積み重ねて、前記a、
b、c、d、e工程で塗布したメタライズペーストとセ
ラミックペーストとを挟み込んだ前記上部および下部グ
リーンシートをその内側に押圧しつつ加熱し、それらの
上部および下部グリーンシート、メタライズペースト、
セラミックペーストを互いに密着させた状態で、それら
の上部および下部グリーンシート、セラミックペース
ト、メタライズペーストを、一体に焼成する工程。
2. A method for manufacturing a ceramic substrate for high-speed electronic components, comprising the following steps. a. A step of applying a metallizing paste for forming a ground wall on a surface of a lower green sheet for forming an external ceramic member having high mechanical strength in a film shape, a lattice shape or a net shape, and drying. b. A step of applying and drying a ceramic paste for forming an internal ceramic member having a low dielectric constant on the surface of the metallized paste for forming a ground wall dried in the step a). c. A step of linearly applying a metallization paste for forming a signal line on the surface of the ceramic paste for forming the internal ceramic member dried in the step b, and drying. d. A ceramic paste for forming an internal ceramic member having a low dielectric constant is applied to the surface of the ceramic paste for forming the internal ceramic member applied in the step b, including the surface of the metallized paste for forming the signal line dried in the step c. And drying. e. The metallizing paste for forming the ground wall is applied to the surface of the metallizing paste for forming the ground wall, including the surface of the ceramic paste for forming the internal ceramic member, which has been dried in the step d, and the metallizing paste for forming the ground wall is formed into a film, lattice or net shape. Step of applying and drying. f. An upper green sheet for forming an external ceramic member having high mechanical strength is stacked on the surface of the metallized paste for forming a ground wall dried in the step e, and
b, c, d, and heating the upper and lower green sheets sandwiching the metallized paste and the ceramic paste applied in the steps while pressing the inner and lower green sheets, and the upper and lower green sheets, the metallized paste,
A step of integrally firing the upper and lower green sheets, the ceramic paste, and the metallized paste while the ceramic pastes are in close contact with each other.
【請求項3】f工程前に、あるいはそれに加えてb、
c、d、eの少なくとも1つ以上の工程前に、それ以前
に塗布したメタライズペーストまたは/およびセラミッ
クペーストを、その上方から、保護フィルムを介して、
平滑な金属板で押圧しつつ下部グリーンシートと共に加
熱して、それらのメタライズペーストまたは/およびセ
ラミックペーストを下部グリーンシート内側に埋没させ
る請求項2記載の高速電子部品用セラミック基板の製造
方法。
3. The method according to claim 1, wherein prior to or in addition to step f, b,
Before at least one or more steps of c, d, and e, the previously applied metallized paste or / and ceramic paste are applied from above, via a protective film,
3. The method for manufacturing a ceramic substrate for a high-speed electronic component according to claim 2, wherein the metallized paste and / or the ceramic paste are buried inside the lower green sheet by heating together with the lower green sheet while pressing with a smooth metal plate.
【請求項4】f工程前に、上部グリーンシート表面に有
機溶剤を塗布して、その上部グリーンシート表面を軟化
させる請求項2または3記載の高速電子部品用セラミッ
ク基板の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein an organic solvent is applied to the surface of the upper green sheet before the step f to soften the surface of the upper green sheet.
【請求項5】外部セラミック部材形成用の上部および下
部グリーンシートにアルミナを主成分とするセラミック
グリーンシートを用い、内部セラミック部材形成用のセ
ラミックペーストにムライトを主成分とするセラミック
ペーストを用い、信号線路およびグランド壁形成用のメ
タライズペーストにタングステンまたはモリブデンを主
成分とするメタライズペーストを用いる請求項2、3ま
たは4記載の高速電子部品用セラミック基板の製造方
法。
5. An upper and lower green sheet for forming an external ceramic member using ceramic green sheets containing alumina as a main component, and a ceramic paste for forming an internal ceramic member using a ceramic paste containing mullite as a main component. 5. The method for manufacturing a ceramic substrate for a high-speed electronic component according to claim 2, wherein a metallizing paste containing tungsten or molybdenum as a main component is used as the metallizing paste for forming the line and the ground wall.
【請求項6】外部セラミック部材形成用の上部および下
部グリーンシートにムライトを主成分とするセラミック
グリーンシートを用い、内部セラミック部材形成用のセ
ラミックペーストにシリカを主成分とするセラミックペ
ーストを用い、信号線路およびグランド壁形成用のメタ
ライズペーストにタングステンまたはモリブデンを主成
分とするメタライズペーストを用いる請求項2、3また
は4記載の高速電子部品用セラミック基板の製造方法。
6. An upper and lower green sheet for forming an external ceramic member, wherein ceramic green sheets containing mullite as a main component are used, and a ceramic paste containing silica as a main component is used as a ceramic paste for forming an internal ceramic member. 5. The method for manufacturing a ceramic substrate for a high-speed electronic component according to claim 2, wherein a metallizing paste containing tungsten or molybdenum as a main component is used as the metallizing paste for forming the line and the ground wall.
【請求項7】外部セラミック部材形成用の上部および下
部グリーンシートに窒化アルミニウムを主成分とするセ
ラミックグリーンシートを用い、内部セラミック部材形
成用のセラミックペーストに窒化ホウ素を主成分とする
セラミックペーストを用い、信号線路およびグランド壁
形成用のメタライズペーストにタングステンまたはモリ
ブデンを主成分とするメタライズペーストを用いる請求
項2、3または4記載の高速電子部品用セラミック基板
の製造方法。
7. A ceramic green sheet mainly containing aluminum nitride is used for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, and a ceramic paste mainly containing boron nitride is used for a ceramic paste for forming an internal ceramic member. 5. The method for manufacturing a ceramic substrate for high-speed electronic components according to claim 2, wherein a metallized paste containing tungsten or molybdenum as a main component is used as a metallized paste for forming signal lines and ground walls.
【請求項8】外部セラミック部材形成用の上部および下
部グリーンシートにアルミナ−ホウケイ酸ガラスを主成
分とする複合セラミックグリーンシートを用い、内部セ
ラミック部材形成用のセラミックペーストにシリカ−ホ
ウケイ酸ガラスを主成分とする複合セラミックペースト
を用い、信号線路およびグランド壁形成用のメラライズ
ペーストに金、銀または銅を主成分とするメタライズペ
ーストを用いる請求項2、3または4記載の高速電子部
品用セラミック基板の製造方法。
8. A composite ceramic green sheet mainly composed of alumina-borosilicate glass is used for upper and lower green sheets for forming an external ceramic member, and silica-borosilicate glass is mainly used for a ceramic paste for forming an internal ceramic member. 5. The ceramic substrate for a high-speed electronic component according to claim 2, wherein a composite ceramic paste as a component is used, and a metallized paste containing gold, silver or copper as a main component is used as a signal line and a metallizing paste for forming a ground wall. Manufacturing method.
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