JP3764605B2 - 回路基板の製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板の製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、強度の弱い絶縁層を強度の強い絶縁層で補強するためや回路基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、絶縁層と、この絶縁層とは異なる材料からなる異種材料絶縁層を積層した回路基板が知られている（例えば、特開昭５９−１９４４９３号公報参照）。このような回路基板では、磁器のクラックやデラミネーションを防止するために、絶縁層と異種材料絶縁層とは、焼成収縮率および熱膨張係数を一致させるように材料を決定していた。
【０００３】
しかしながら、このような回路基板においては、クラックやデラミネーションを防止できるものの、焼成収縮率が大きいため、回路基板内に形成された電極のｘ−ｙ方向における寸法精度が低くなるという問題があった。特に、近年においては、回路基板の小型薄型化のため、ますます電極のｘ−ｙ方向における寸法精度が要求されている。
【０００４】
そこで、近年においては、回路基板の積層成形体をＡｌ2 Ｏ3 基板等で挟持して焼成する加圧焼成法（特開昭６２−２６０７７７号公報）、回路基板の積層成形体の表面に、この積層成形体の焼成温度では焼結しないグリーンシートを積層し、焼成後にそれを削り取る方法（特開平４−２４３９７８号公報）が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した加圧焼成法では、Ａｌ2 Ｏ3 基板等により加圧する必要があり、そのための設備やＡｌ2 Ｏ3 基板等が必要であった。また、未焼結グリーンシートを除去する方法では、製造工程が増加し、しかも、除去したグリーンシートは廃棄しなければならず、原料が無駄であった。
【０００６】
本発明は、異種材料の同時焼成に際して、クラックやデラミネーションを防止できるとともに、ｘ−ｙ方向における収縮率を容易にかつ安価に小さくできる回路基板の製法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板の製法は、複数の絶縁層成形体を積層してなるとともに、該複数の絶縁層成形体のうち少なくとも１層が、他の絶縁層成形体との焼成収縮開始温度の差が２０〜９０℃である異種材料絶縁層成形体である積層成形体を作製し、該積層成形体を１回の焼成工程にて焼成し、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ ３ 、ＭｇＴｉＯ ３ −ＣａＴｉＯ ３ から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有する異種材料絶縁層と、ＭｇＴｉＯ ３ またはＭｇＴｉＯ ３ −ＣａＴｉＯ ３ を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する他の絶縁層とが積層された回路基板を作製する方法である。
【０００８】
また、本発明の回路基板の製法は、他の絶縁層が、金属元素として少なくともＭｇおよびＴｉを含有し、これらのモル比による組成式を、
（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ ３ ・ｘＣａＴｉＯ ３
と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ ２ Ｏ ３ 換算で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ ２ 換算で０．０１〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有することが望ましい。
【０００９】
さらに、本発明の回路基板の製法は、他の絶縁層と異種材料絶縁層の熱膨張係数の差は２×１０ −６ ／℃以下であることが望ましい。
【００１４】
【作用】
本発明の回路基板の製法では、複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なる異種材料絶縁層であるため、焼成収縮開始温度が、特に２０〜９０℃異なる２種の材料を一体焼成した場合には、異種材料絶縁層が収縮を開始する際には、他の絶縁層によりｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、異種材料絶縁層が収縮を完了すると、この異種材料絶縁層により他の絶縁層のｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、結果的に、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制できる。
【００１５】
また、他の絶縁層が、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する場合、特に、モル比による組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ3 ・ｘＣａＴｉＯ3 と表した時、ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を所定量含有する場合には、他の絶縁層のＱｆ値をそれほど低下させることなく、９２０℃以下の焼成温度で焼成できるとともに、収縮開始温度を８３０℃以下にでき、Ａｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時焼成しても変形することがなく、さらに、Ｑ値とその測定周波数との積で表される磁器のＱｆ値を２００００〔ＧＨｚ〕以上、比誘電率を１８以上とでき、このような他の絶縁層に共振回路等の高周波回路を形成することにより、優れた特性の回路を得ることができる。
【００１６】
さらに、他の絶縁層と異種材料絶縁層の熱膨張係数差を小さくすることにより、特に２×１０-6／℃以下とすることにより、ピーク焼成温度からの冷却時における材料の熱収縮挙動を一致させ、収縮のミスマッチをなくすことができるため、クラックあるいはデラミネーションの発生を防止できる。
【００１７】
さらに、複数の絶縁層からなる積層体の上下面に、該積層体を構成する他の絶縁層よりも比誘電率が低い材料から構成される異種材料絶縁層を形成することにより、異種材料絶縁層を挟む電極間に形成される容量が、他の絶縁層を挟む電極間に形成される容量よりも小さいため、異種材料絶縁層成形体に形成されたビアホール導体および配線導体と接地導体の間における浮遊容量を抑制できる。
【００１８】
また、複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なり、かつ比誘電率が略同一の異種材料絶縁層であり、該異種材料絶縁層と他の絶縁層が、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有することによっても、上記したように、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の製法により得られた回路基板（以下、本発明の回路基板という）の一例を示すもので、図１において、回路基板は、基板１と、この基板１の表面に形成された表面導体２と、基板１の内部に形成された接地導体３と，λ／４ストリップライン共振器４とから構成されている。
【００２０】
基板１は、７層の絶縁層１ａ〜１ｇからなり、他の絶縁層１ｂ〜１ｆからなる積層体の上下面に、接地導体３を挟むようにして、他の絶縁層１ｂ〜１ｆとは異種の材料からなる異種材料絶縁層１ａ、１ｇが積層されている。
【００２１】
本発明の回路基板は、他の絶縁層１ｂ〜１ｆを形成する材料の焼成収縮開始温度は、異種材料絶縁層１ａ、１ｇを形成する材料の焼成収縮開始温度と異なっている。尚、他の絶縁層１ｂ〜１ｆと、異種材料絶縁層１ａ、１ｇの間に接地導体３を挟まなくても良い。
【００２２】
図２は本発明における回路基板の他の例を示すもので、この回路基板は、基板１１と、この基板１１の表面に形成された表面導体１２と、基板１１の内部に形成された接地導体１３と、内部導体１５と、表面導体１２と内部導体１５を接続するビアホール導体１４とから構成されている。
【００２３】
基板１１は、５層の絶縁層１１ａ〜１１ｅからなり、他の絶縁層１１ｃを形成する材料の焼成収縮開始温度が、異種材料絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１e を形成する材料の焼成収縮開始温度と異なっている。
【００２４】
図１および図２の回路基板において、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃは、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有するものであり、異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅは、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃとは比誘電率が異なる材料からなるもので、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種と、結晶性ガラスとから形成されている。
このように、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃを、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する磁器とすることにより、Ｑｆ値が２００００〔ＧＨｚ〕以上で、９２０℃以下の焼成温度で焼成できるとともに、収縮開始温度を８３０℃以下にでき、Ａｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時焼成しても変形することがなく、比誘電率を１８以上とできる。
【００２５】
異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの焼成収縮開始温度と、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃの焼成収縮開始温度との差は２０〜９０℃であることが望ましい。これは、収縮開始温度差が２０℃より小さくなると焼成における収縮挙動が一致するため、基板のｘ−ｙ方向における収縮率が大きくなり、配線導体の寸法精度が悪くなるからであり、逆に９０℃を超えると焼成収縮時において、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの界面に応力歪みを生じ、基板が反る、歪む、あるいは界面で剥離する等の問題が生じるからである。とりわけ、収縮率低減と基板の反り、歪みの観点から、収縮開始温度差は３０〜６０℃であることが望ましい。尚、図１および図２においては配線導体は省略した。
【００２６】
また、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの熱膨張係数の差は２×１０-6／℃以下であることが望ましい。これは、２×１０-6／℃よりも大きくなると、焼成ピーク温度からの冷却時において熱収縮率の差が生じ、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの界面に、クラックやデラミネーションを生じ易いからである。とりわけ、クラックやデラミネーションの観点から、熱膨張係数の差は１×１０-6／℃以下が望ましい。
【００２７】
また、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃは、モル比による組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ3 ・ｘＣａＴｉＯ3 と表した時、ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ2 Ｏ3 換算で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．０１〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有するものが望ましい。
【００２８】
ここで、ｘを０≦ｘ≦０．２としたのは、ｘが０．２モルを越える場合には共振周波数の温度係数τｆがプラス側に大きくなりすぎてしまうからである。とりわけ誘電体磁器の共振周波数の温度係数τｆの観点からはｘは０．０３≦ｘ≦０．１３が好ましい。
【００２９】
また、主成分１００重量部に対して、ＢをＢ2 Ｏ3 換算で３〜２０重量部含有したのは、Ｂが３重量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同時焼成ができなくなり、逆に２０重量部を越える場合には焼結体中のガラス相の割合が増加してＱ値が低下するからである。よって、焼結性を維持し、高いＱ値を得るという観点からＢ2 Ｏ3 換算で５〜１５重量部含有することが望ましい。Ｂ含有化合物としては、金属硼素、Ｂ2 Ｏ3 、コレマイト、ＣａＢ2 Ｏ4 、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸アルカリ土類ガラス等がある。
【００３０】
また、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部含有したのは、１重量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同時焼成ができなくなり、逆に１０重量部を越える場合には結晶相が変化してＱ値が低下するからである。誘電体磁器のＱ値の観点から４〜９重量部が望ましい。アルカリ金属としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋを例示することができ、この中でもＬｉが特に望ましい。アルカリ金属含有化合物としては、上記アルカリ金属の炭酸塩、酸化物等を例示することができる。
【００３１】
さらに、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．０１〜５重量部含有したのは、含有量が０．０１重量部未満の場合には、誘電体磁器の焼結過程における収縮開始温度が約８４０℃と高く、添加効果が得られないからである。一方、５重量部を越えると比誘電率εｒあるいはＱ値が低下するからである。誘電体磁器の比誘電率εｒあるいはＱ値の観点から０．５〜３重量部が望ましい。Ｓｉ含有化合物としてはＳｉＯ2 、ＭｇＳｉＯ3 等がある。
【００３２】
また、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有するものである。これらが０．１重量部未満の場合には誘電体磁器の焼結過程における収縮開始温度が８３０℃よりも高く、添加効果が得られない。一方、５重量部を越えると誘電体磁器の共振周波数の温度係数τｆがプラス側に大きくなりすぎてしまう。とりわけ誘電体磁器の焼結性と共振周波数の温度係数τｆの観点からは合計０．５〜３．５重量部が好ましい。アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａがあり、このなかでもＢａが望ましい。アルカリ土類金属含有化合物としては、上記アルカリ金属の炭酸塩、酸化物等を例示することができる。
【００３３】
さらに、焼結性を改善する点から、主成分１００重量部に対して、ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．１〜３重量部含有することが望ましい。ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．１〜３重量部含有せしめたのは、０．１重量部よりも少ない場合にはその添加効果がなく、さらに３重量部よりも多い場合には誘電特性が悪化するからである。ＭｎはＭｎＯ2 換算で１．２〜１．８重量部含有することが望ましい。
【００３４】
異種材料絶縁層は、結晶性ガラス７０〜１００重量％と、セラミック粒子０〜３０重量％からなり、結晶性ガラスがＳｉＯ2 ４０〜７０重量％、ＣａＯ ２０〜３５重量％、ＭｇＯ １１〜３０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜１０重量％、ＳｒＯ ０〜１０重量％、ＺｎＯ ０〜１０重量％、ＴｉＯ2 ０〜１０重量％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３重量％を含有し、セラミック粒子がアルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種以上からなることが望ましい。この異種材料絶縁層の比誘電率は６〜８である。
【００３５】
異種材料絶縁層を上記のような組成とすることにより、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する他の絶縁層との間の焼成収縮開始温度差を２０〜９０℃の範囲内とすることができる。
【００３６】
以上のように構成された回路基板は、例えば、先ず、複数の絶縁層成形体を積層した積層成形体を作製する。この積層成形体を構成する複数の絶縁層成形体のうち少なくとも１層については、他の絶縁層成形体との焼成収縮開始温度の差が２０〜９０℃異なる異種材料絶縁層成形体とする。
【００３７】
積層成形体は、ドクターブレード法等により作製されたグリーンシートを積層することにより作製したり、また、セラミックペーストを順次塗布することにより作製したり、さらに、セラミックペーストを塗布、光硬化、現像等を繰り返すいわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて作製したりすることができる。
【００３８】
具体的には、先ず、例えば、他の絶縁層と異種材料絶縁層となるグリーンシートを作製する。例えばグリーンシートは、所定のセラミック粉末と有機バインダーと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化する。このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定寸法に切断しグリーンシートを作製する。
【００３９】
次に、内部導体と表面導体をあるいは内部導体間を接続するビアホール導体となる貫通孔をグリーンシートの所定の位置にパンチング等により作製する。
【００４０】
導電性ペーストを内部側の絶縁層となるグリーンシートの貫通孔に充填するとともに、そのグリーンシート上に所定形状の内部導体となる導体膜を印刷形成する。
【００４１】
次に導電性ペーストを用いて、表層の異種材料絶縁層となるグリーンシート上に所定形状の表面導体となる導体膜を印刷形成する。
【００４２】
このようにして得られたグリーンシートを積層順序に応じて積層し、積層成形体を形成して、一体的に焼成する。以上の製造工程によって回路基板は製造される。
【００４３】
以上のように構成された回路基板では、焼成収縮開始温度が異なる他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅを同時焼成するため、異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅが収縮を開始する際には、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃによりｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅが収縮を完了すると、この異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅにより他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃのｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、結果的に、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制でき、電極の寸法精度を向上できる。
【００４４】
さらに、図１の回路基板では、他の絶縁層１ｂ〜１ｆの比誘電率を、上下の異種材料絶縁層１ａ、１ｇの比誘電率よりも高くできるため、高誘電率層の絶縁層１ｂ〜１ｆにλ／４ストリップライン共振器４を形成することにより、該共振器４の構成部分であるラインを短縮して共振器を小型化することができ、接地導体３と表面導体２の間に低誘電率層の１ａと１ｇを配置することにより、接地導体３と表面導体２の間に生じる浮遊容量を軽減することができる。
【００４５】
また、図２の回路基板では、内部導体１５の間に高誘電率の他の絶縁層１１ｃを挟むことにより、容量値の大きなキャパシタを形成することができ、低誘電率の異種材料絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅを形成することにより、表面導体１２やビアホール導体１４と接地導体１３の間に生じる浮遊容量を軽減することができる。
【００４６】
また、本発明の回路基板では、複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なり、かつ比誘電率が略同一の異種材料絶縁層であり、該異種材料絶縁層と他の絶縁層が、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有して構成されていても良い。
【００４７】
【実施例】
実施例１
先ず、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する磁器について検討した。
【００４８】
原料として純度９９％以上の、ＭｇＴｉＯ3 粉末、ＣａＴｉＯ3 粉末とを、モル比による（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ3 ・ｘＣａＴｉＯ3 においてｘが表１の値を満足するように秤量し、また、Ｂ2 Ｏ3 粉末、アルカリ金属炭酸塩粉末（Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 ）、ＳｉＯ2 粉末、ＭｎＯ2 粉末、さらにアルカリ土類酸化物粉末（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）を、表１に示す割合となるように秤量し、純水を媒体とし、ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルにて２０時間湿式混合した。次にこの混合物を乾燥（脱水）し、８００℃で１時間仮焼した。
【００４９】
この仮焼物を、粉砕粒径が１．０μｍ以下になるように粉砕し、誘電特性評価用の試料として直径１０ｍｍ高さ８ｍｍの円柱状に１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、これを表２に示す温度で３時間焼成し、直径８ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状の試料を得た。
【００５０】
誘電特性の評価は、前記試料を用いて誘電体円柱共振器法にて周波数８ＧＨｚにおける比誘電率とＱ値を測定した。Ｑ値と測定周波数ｆとの積で表されるＱｆ値を表２に記載した。さらに、−４０〜＋８５℃の温度範囲における共振周波数の温度係数τｆ〔ｐｐｍ／℃〕を測定した。その結果を表２に記載した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
これらの表１、２から、比誘電率が１８〜２０、Ｑｆ値が２００００〔ＧＨｚ〕以上、かつ、共振周波数の温度係数τｆが±４０ｐｐｍ／℃以内の優れた誘電特性を有するとともに、７６０〜８３０℃で焼結収縮が開始し、９２０℃以下で焼成が可能な優れた焼結性を有していることが判る。
【００５４】
尚、表１のアルカリの欄において、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋと記載したが、これはＬｉ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 の意味であり、また、アルカリ土類の欄において、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒと記載したが、これは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの意味である。さらに、表１の試料Ｎo.４、５については、Ｍｇ／Ｔｉ、Ｃａ／Ｔｉ比がそれぞれ１．１、０．９の原料粉末を用いた。
【００５５】
次に、本発明者等は、絶縁層として、上記表１の試料を用い、また、異種材料絶縁層として、ＳｉＯ2 ５２重量％、ＣａＯ２５重量％、ＭｇＯ１８重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ５重量％からなる結晶性ガラスと、ＳｉＯ2 からなるセラミック粒子の重量比を変えることにより、収縮開始温度の異なる材料を得た。
【００５６】
絶縁層原料粉末、異種材料絶縁層原料粉末に、それぞれに有機バインダー、有機溶剤を添加したスラリーをドクターブレード法により薄層化し、グリーンシートを作製し、絶縁層成形体、異種材料絶縁層成形体を作製した。
【００５７】
この後、ビアホール導体を作製するための貫通孔を絶縁層成形体の所定の位置にパンチング等により作製し、Ａｇからなる導電性ペーストを貫通孔に充填し、所定形状の内部導体となる導体膜を印刷形成した。
【００５８】
一方、最上層、最下層となる異種材料絶縁層成形体に、表面導体となるＡｇからなる導電性ペーストを用いて所定形状の導体膜を印刷形成し、乾燥させた。
【００５９】
導電性ペーストが充填され、所定形状の導体膜が形成された絶縁層成形体を複数積層するとともに、最上層および最下層に表面導体となる導体膜を形成した異種材料絶縁層成形体を積層し、積層成形体を作製した。
【００６０】
この後、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９１０℃で焼成し、図１に示すような回路基板を作製した。尚、絶縁層１ａ〜１ｇの厚みは０．１５ｍｍであり、回路基板の大きさは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み１．２ｍｍであった。
【００６１】
尚、積層成形体と焼成後の回路基板に対して、所定のポイント間の長さを測定することにより、基板の収縮率を測定した。また、基板におけるクラック、デラミネーションの有無を基板を研磨して、金属顕微鏡で観察することにより評価した。
【００６２】
また、絶縁層と異種材料絶縁層を形成する材料にワックスを添加し、１０ｔｏｎ／ｃｍ2 プレスすることにより圧粉体を形成し、熱機械分析（ＴＭＡ）により材料の収縮開始温度、熱膨張係数を評価した。その結果を表３に記載した。
【００６３】
【表３】
【００６４】
この表３から、本発明の回路基板は収縮率が０．３〜７．０と小さく、焼成におけるクラックやデラミネーションの発生しないことがわかる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の回路基板では、複数の絶縁層と焼成収縮開始温度の異なる異種材料絶縁層を一体焼成することにより、基板の収縮率を低減できる。また、前記絶縁層と異種材料絶縁層の間の熱膨張係数差を小さくすることにより、クラックやデラミネーションの生じない基板を得ることができる。さらに、前記絶縁層の比誘電率を異種材料絶縁層の比誘電率よりも高くすることにより、基板に内蔵する回路の小型化ができ、かつ、電極間に生じる浮遊容量が小さい回路基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路基板の断面図を示す。
【図２】本発明の他の回路基板の断面図を示す。
【符号の説明】
１ｂ〜１ｆ、１１ｃ・・・他の絶縁層
１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅ・・・異種材料絶縁層
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板の製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、強度の弱い絶縁層を強度の強い絶縁層で補強するためや回路基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、絶縁層と、この絶縁層とは異なる材料からなる異種材料絶縁層を積層した回路基板が知られている（例えば、特開昭５９−１９４４９３号公報参照）。このような回路基板では、磁器のクラックやデラミネーションを防止するために、絶縁層と異種材料絶縁層とは、焼成収縮率および熱膨張係数を一致させるように材料を決定していた。
【０００３】
しかしながら、このような回路基板においては、クラックやデラミネーションを防止できるものの、焼成収縮率が大きいため、回路基板内に形成された電極のｘ−ｙ方向における寸法精度が低くなるという問題があった。特に、近年においては、回路基板の小型薄型化のため、ますます電極のｘ−ｙ方向における寸法精度が要求されている。
【０００４】
そこで、近年においては、回路基板の積層成形体をＡｌ2 Ｏ3 基板等で挟持して焼成する加圧焼成法（特開昭６２−２６０７７７号公報）、回路基板の積層成形体の表面に、この積層成形体の焼成温度では焼結しないグリーンシートを積層し、焼成後にそれを削り取る方法（特開平４−２４３９７８号公報）が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した加圧焼成法では、Ａｌ2 Ｏ3 基板等により加圧する必要があり、そのための設備やＡｌ2 Ｏ3 基板等が必要であった。また、未焼結グリーンシートを除去する方法では、製造工程が増加し、しかも、除去したグリーンシートは廃棄しなければならず、原料が無駄であった。
【０００６】
本発明は、異種材料の同時焼成に際して、クラックやデラミネーションを防止できるとともに、ｘ−ｙ方向における収縮率を容易にかつ安価に小さくできる回路基板の製法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板の製法は、複数の絶縁層成形体を積層してなるとともに、該複数の絶縁層成形体のうち少なくとも１層が、他の絶縁層成形体との焼成収縮開始温度の差が２０〜９０℃である異種材料絶縁層成形体である積層成形体を作製し、該積層成形体を１回の焼成工程にて焼成し、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ ３ 、ＭｇＴｉＯ ３ −ＣａＴｉＯ ３ から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有する異種材料絶縁層と、ＭｇＴｉＯ ３ またはＭｇＴｉＯ ３ −ＣａＴｉＯ ３ を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する他の絶縁層とが積層された回路基板を作製する方法である。
【０００８】
また、本発明の回路基板の製法は、他の絶縁層が、金属元素として少なくともＭｇおよびＴｉを含有し、これらのモル比による組成式を、
（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ ３ ・ｘＣａＴｉＯ ３
と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ ２ Ｏ ３ 換算で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ ２ 換算で０．０１〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有することが望ましい。
【０００９】
さらに、本発明の回路基板の製法は、他の絶縁層と異種材料絶縁層の熱膨張係数の差は２×１０ −６ ／℃以下であることが望ましい。
【００１４】
【作用】
本発明の回路基板の製法では、複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なる異種材料絶縁層であるため、焼成収縮開始温度が、特に２０〜９０℃異なる２種の材料を一体焼成した場合には、異種材料絶縁層が収縮を開始する際には、他の絶縁層によりｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、異種材料絶縁層が収縮を完了すると、この異種材料絶縁層により他の絶縁層のｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、結果的に、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制できる。
【００１５】
また、他の絶縁層が、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する場合、特に、モル比による組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ3 ・ｘＣａＴｉＯ3 と表した時、ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を所定量含有する場合には、他の絶縁層のＱｆ値をそれほど低下させることなく、９２０℃以下の焼成温度で焼成できるとともに、収縮開始温度を８３０℃以下にでき、Ａｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時焼成しても変形することがなく、さらに、Ｑ値とその測定周波数との積で表される磁器のＱｆ値を２００００〔ＧＨｚ〕以上、比誘電率を１８以上とでき、このような他の絶縁層に共振回路等の高周波回路を形成することにより、優れた特性の回路を得ることができる。
【００１６】
さらに、他の絶縁層と異種材料絶縁層の熱膨張係数差を小さくすることにより、特に２×１０-6／℃以下とすることにより、ピーク焼成温度からの冷却時における材料の熱収縮挙動を一致させ、収縮のミスマッチをなくすことができるため、クラックあるいはデラミネーションの発生を防止できる。
【００１７】
さらに、複数の絶縁層からなる積層体の上下面に、該積層体を構成する他の絶縁層よりも比誘電率が低い材料から構成される異種材料絶縁層を形成することにより、異種材料絶縁層を挟む電極間に形成される容量が、他の絶縁層を挟む電極間に形成される容量よりも小さいため、異種材料絶縁層成形体に形成されたビアホール導体および配線導体と接地導体の間における浮遊容量を抑制できる。
【００１８】
また、複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なり、かつ比誘電率が略同一の異種材料絶縁層であり、該異種材料絶縁層と他の絶縁層が、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有することによっても、上記したように、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の製法により得られた回路基板（以下、本発明の回路基板という）の一例を示すもので、図１において、回路基板は、基板１と、この基板１の表面に形成された表面導体２と、基板１の内部に形成された接地導体３と，λ／４ストリップライン共振器４とから構成されている。
【００２０】
基板１は、７層の絶縁層１ａ〜１ｇからなり、他の絶縁層１ｂ〜１ｆからなる積層体の上下面に、接地導体３を挟むようにして、他の絶縁層１ｂ〜１ｆとは異種の材料からなる異種材料絶縁層１ａ、１ｇが積層されている。
【００２１】
本発明の回路基板は、他の絶縁層１ｂ〜１ｆを形成する材料の焼成収縮開始温度は、異種材料絶縁層１ａ、１ｇを形成する材料の焼成収縮開始温度と異なっている。尚、他の絶縁層１ｂ〜１ｆと、異種材料絶縁層１ａ、１ｇの間に接地導体３を挟まなくても良い。
【００２２】
図２は本発明における回路基板の他の例を示すもので、この回路基板は、基板１１と、この基板１１の表面に形成された表面導体１２と、基板１１の内部に形成された接地導体１３と、内部導体１５と、表面導体１２と内部導体１５を接続するビアホール導体１４とから構成されている。
【００２３】
基板１１は、５層の絶縁層１１ａ〜１１ｅからなり、他の絶縁層１１ｃを形成する材料の焼成収縮開始温度が、異種材料絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１e を形成する材料の焼成収縮開始温度と異なっている。
【００２４】
図１および図２の回路基板において、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃは、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有するものであり、異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅは、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃとは比誘電率が異なる材料からなるもので、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種と、結晶性ガラスとから形成されている。
このように、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃを、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する磁器とすることにより、Ｑｆ値が２００００〔ＧＨｚ〕以上で、９２０℃以下の焼成温度で焼成できるとともに、収縮開始温度を８３０℃以下にでき、Ａｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時焼成しても変形することがなく、比誘電率を１８以上とできる。
【００２５】
異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの焼成収縮開始温度と、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃの焼成収縮開始温度との差は２０〜９０℃であることが望ましい。これは、収縮開始温度差が２０℃より小さくなると焼成における収縮挙動が一致するため、基板のｘ−ｙ方向における収縮率が大きくなり、配線導体の寸法精度が悪くなるからであり、逆に９０℃を超えると焼成収縮時において、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの界面に応力歪みを生じ、基板が反る、歪む、あるいは界面で剥離する等の問題が生じるからである。とりわけ、収縮率低減と基板の反り、歪みの観点から、収縮開始温度差は３０〜６０℃であることが望ましい。尚、図１および図２においては配線導体は省略した。
【００２６】
また、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの熱膨張係数の差は２×１０-6／℃以下であることが望ましい。これは、２×１０-6／℃よりも大きくなると、焼成ピーク温度からの冷却時において熱収縮率の差が生じ、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅの界面に、クラックやデラミネーションを生じ易いからである。とりわけ、クラックやデラミネーションの観点から、熱膨張係数の差は１×１０-6／℃以下が望ましい。
【００２７】
また、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃは、モル比による組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ3 ・ｘＣａＴｉＯ3 と表した時、ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ2 Ｏ3 換算で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．０１〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有するものが望ましい。
【００２８】
ここで、ｘを０≦ｘ≦０．２としたのは、ｘが０．２モルを越える場合には共振周波数の温度係数τｆがプラス側に大きくなりすぎてしまうからである。とりわけ誘電体磁器の共振周波数の温度係数τｆの観点からはｘは０．０３≦ｘ≦０．１３が好ましい。
【００２９】
また、主成分１００重量部に対して、ＢをＢ2 Ｏ3 換算で３〜２０重量部含有したのは、Ｂが３重量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同時焼成ができなくなり、逆に２０重量部を越える場合には焼結体中のガラス相の割合が増加してＱ値が低下するからである。よって、焼結性を維持し、高いＱ値を得るという観点からＢ2 Ｏ3 換算で５〜１５重量部含有することが望ましい。Ｂ含有化合物としては、金属硼素、Ｂ2 Ｏ3 、コレマイト、ＣａＢ2 Ｏ4 、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸アルカリ土類ガラス等がある。
【００３０】
また、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部含有したのは、１重量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導体と同時焼成ができなくなり、逆に１０重量部を越える場合には結晶相が変化してＱ値が低下するからである。誘電体磁器のＱ値の観点から４〜９重量部が望ましい。アルカリ金属としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋを例示することができ、この中でもＬｉが特に望ましい。アルカリ金属含有化合物としては、上記アルカリ金属の炭酸塩、酸化物等を例示することができる。
【００３１】
さらに、ＳｉをＳｉＯ2 換算で０．０１〜５重量部含有したのは、含有量が０．０１重量部未満の場合には、誘電体磁器の焼結過程における収縮開始温度が約８４０℃と高く、添加効果が得られないからである。一方、５重量部を越えると比誘電率εｒあるいはＱ値が低下するからである。誘電体磁器の比誘電率εｒあるいはＱ値の観点から０．５〜３重量部が望ましい。Ｓｉ含有化合物としてはＳｉＯ2 、ＭｇＳｉＯ3 等がある。
【００３２】
また、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有するものである。これらが０．１重量部未満の場合には誘電体磁器の焼結過程における収縮開始温度が８３０℃よりも高く、添加効果が得られない。一方、５重量部を越えると誘電体磁器の共振周波数の温度係数τｆがプラス側に大きくなりすぎてしまう。とりわけ誘電体磁器の焼結性と共振周波数の温度係数τｆの観点からは合計０．５〜３．５重量部が好ましい。アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａがあり、このなかでもＢａが望ましい。アルカリ土類金属含有化合物としては、上記アルカリ金属の炭酸塩、酸化物等を例示することができる。
【００３３】
さらに、焼結性を改善する点から、主成分１００重量部に対して、ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．１〜３重量部含有することが望ましい。ＭｎをＭｎＯ2 換算で０．１〜３重量部含有せしめたのは、０．１重量部よりも少ない場合にはその添加効果がなく、さらに３重量部よりも多い場合には誘電特性が悪化するからである。ＭｎはＭｎＯ2 換算で１．２〜１．８重量部含有することが望ましい。
【００３４】
異種材料絶縁層は、結晶性ガラス７０〜１００重量％と、セラミック粒子０〜３０重量％からなり、結晶性ガラスがＳｉＯ2 ４０〜７０重量％、ＣａＯ ２０〜３５重量％、ＭｇＯ １１〜３０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜１０重量％、ＳｒＯ ０〜１０重量％、ＺｎＯ ０〜１０重量％、ＴｉＯ2 ０〜１０重量％、Ｎａ2 Ｏ ０〜３重量％を含有し、セラミック粒子がアルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種以上からなることが望ましい。この異種材料絶縁層の比誘電率は６〜８である。
【００３５】
異種材料絶縁層を上記のような組成とすることにより、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する他の絶縁層との間の焼成収縮開始温度差を２０〜９０℃の範囲内とすることができる。
【００３６】
以上のように構成された回路基板は、例えば、先ず、複数の絶縁層成形体を積層した積層成形体を作製する。この積層成形体を構成する複数の絶縁層成形体のうち少なくとも１層については、他の絶縁層成形体との焼成収縮開始温度の差が２０〜９０℃異なる異種材料絶縁層成形体とする。
【００３７】
積層成形体は、ドクターブレード法等により作製されたグリーンシートを積層することにより作製したり、また、セラミックペーストを順次塗布することにより作製したり、さらに、セラミックペーストを塗布、光硬化、現像等を繰り返すいわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて作製したりすることができる。
【００３８】
具体的には、先ず、例えば、他の絶縁層と異種材料絶縁層となるグリーンシートを作製する。例えばグリーンシートは、所定のセラミック粉末と有機バインダーと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化する。このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定寸法に切断しグリーンシートを作製する。
【００３９】
次に、内部導体と表面導体をあるいは内部導体間を接続するビアホール導体となる貫通孔をグリーンシートの所定の位置にパンチング等により作製する。
【００４０】
導電性ペーストを内部側の絶縁層となるグリーンシートの貫通孔に充填するとともに、そのグリーンシート上に所定形状の内部導体となる導体膜を印刷形成する。
【００４１】
次に導電性ペーストを用いて、表層の異種材料絶縁層となるグリーンシート上に所定形状の表面導体となる導体膜を印刷形成する。
【００４２】
このようにして得られたグリーンシートを積層順序に応じて積層し、積層成形体を形成して、一体的に焼成する。以上の製造工程によって回路基板は製造される。
【００４３】
以上のように構成された回路基板では、焼成収縮開始温度が異なる他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃと異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅを同時焼成するため、異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅが収縮を開始する際には、他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃによりｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅが収縮を完了すると、この異種材料絶縁層１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅにより他の絶縁層１ｂ〜１ｆ、１１ｃのｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、結果的に、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制でき、電極の寸法精度を向上できる。
【００４４】
さらに、図１の回路基板では、他の絶縁層１ｂ〜１ｆの比誘電率を、上下の異種材料絶縁層１ａ、１ｇの比誘電率よりも高くできるため、高誘電率層の絶縁層１ｂ〜１ｆにλ／４ストリップライン共振器４を形成することにより、該共振器４の構成部分であるラインを短縮して共振器を小型化することができ、接地導体３と表面導体２の間に低誘電率層の１ａと１ｇを配置することにより、接地導体３と表面導体２の間に生じる浮遊容量を軽減することができる。
【００４５】
また、図２の回路基板では、内部導体１５の間に高誘電率の他の絶縁層１１ｃを挟むことにより、容量値の大きなキャパシタを形成することができ、低誘電率の異種材料絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅを形成することにより、表面導体１２やビアホール導体１４と接地導体１３の間に生じる浮遊容量を軽減することができる。
【００４６】
また、本発明の回路基板では、複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なり、かつ比誘電率が略同一の異種材料絶縁層であり、該異種材料絶縁層と他の絶縁層が、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ3 、ＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有して構成されていても良い。
【００４７】
【実施例】
実施例１
先ず、ＭｇＴｉＯ3 またはＭｇＴｉＯ3 −ＣａＴｉＯ3 を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する磁器について検討した。
【００４８】
原料として純度９９％以上の、ＭｇＴｉＯ3 粉末、ＣａＴｉＯ3 粉末とを、モル比による（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ3 ・ｘＣａＴｉＯ3 においてｘが表１の値を満足するように秤量し、また、Ｂ2 Ｏ3 粉末、アルカリ金属炭酸塩粉末（Ｌｉ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 ）、ＳｉＯ2 粉末、ＭｎＯ2 粉末、さらにアルカリ土類酸化物粉末（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）を、表１に示す割合となるように秤量し、純水を媒体とし、ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルにて２０時間湿式混合した。次にこの混合物を乾燥（脱水）し、８００℃で１時間仮焼した。
【００４９】
この仮焼物を、粉砕粒径が１．０μｍ以下になるように粉砕し、誘電特性評価用の試料として直径１０ｍｍ高さ８ｍｍの円柱状に１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、これを表２に示す温度で３時間焼成し、直径８ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状の試料を得た。
【００５０】
誘電特性の評価は、前記試料を用いて誘電体円柱共振器法にて周波数８ＧＨｚにおける比誘電率とＱ値を測定した。Ｑ値と測定周波数ｆとの積で表されるＱｆ値を表２に記載した。さらに、−４０〜＋８５℃の温度範囲における共振周波数の温度係数τｆ〔ｐｐｍ／℃〕を測定した。その結果を表２に記載した。
【００５１】
【表１】
【表２】
これらの表１、２から、比誘電率が１８〜２０、Ｑｆ値が２００００〔ＧＨｚ〕以上、かつ、共振周波数の温度係数τｆが±４０ｐｐｍ／℃以内の優れた誘電特性を有するとともに、７６０〜８３０℃で焼結収縮が開始し、９２０℃以下で焼成が可能な優れた焼結性を有していることが判る。
【００５４】
尚、表１のアルカリの欄において、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋと記載したが、これはＬｉ2 ＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、Ｋ2 ＣＯ3 の意味であり、また、アルカリ土類の欄において、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒと記載したが、これは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの意味である。さらに、表１の試料Ｎo.４、５については、Ｍｇ／Ｔｉ、Ｃａ／Ｔｉ比がそれぞれ１．１、０．９の原料粉末を用いた。
【００５５】
次に、本発明者等は、絶縁層として、上記表１の試料を用い、また、異種材料絶縁層として、ＳｉＯ2 ５２重量％、ＣａＯ２５重量％、ＭｇＯ１８重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ５重量％からなる結晶性ガラスと、ＳｉＯ2 からなるセラミック粒子の重量比を変えることにより、収縮開始温度の異なる材料を得た。
【００５６】
絶縁層原料粉末、異種材料絶縁層原料粉末に、それぞれに有機バインダー、有機溶剤を添加したスラリーをドクターブレード法により薄層化し、グリーンシートを作製し、絶縁層成形体、異種材料絶縁層成形体を作製した。
【００５７】
この後、ビアホール導体を作製するための貫通孔を絶縁層成形体の所定の位置にパンチング等により作製し、Ａｇからなる導電性ペーストを貫通孔に充填し、所定形状の内部導体となる導体膜を印刷形成した。
【００５８】
一方、最上層、最下層となる異種材料絶縁層成形体に、表面導体となるＡｇからなる導電性ペーストを用いて所定形状の導体膜を印刷形成し、乾燥させた。
【００５９】
導電性ペーストが充填され、所定形状の導体膜が形成された絶縁層成形体を複数積層するとともに、最上層および最下層に表面導体となる導体膜を形成した異種材料絶縁層成形体を積層し、積層成形体を作製した。
【００６０】
この後、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９１０℃で焼成し、図１に示すような回路基板を作製した。尚、絶縁層１ａ〜１ｇの厚みは０．１５ｍｍであり、回路基板の大きさは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み１．２ｍｍであった。
【００６１】
尚、積層成形体と焼成後の回路基板に対して、所定のポイント間の長さを測定することにより、基板の収縮率を測定した。また、基板におけるクラック、デラミネーションの有無を基板を研磨して、金属顕微鏡で観察することにより評価した。
【００６２】
また、絶縁層と異種材料絶縁層を形成する材料にワックスを添加し、１０ｔｏｎ／ｃｍ2 プレスすることにより圧粉体を形成し、熱機械分析（ＴＭＡ）により材料の収縮開始温度、熱膨張係数を評価した。その結果を表３に記載した。
【００６３】
【表３】
この表３から、本発明の回路基板は収縮率が０．３〜７．０と小さく、焼成におけるクラックやデラミネーションの発生しないことがわかる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の回路基板では、複数の絶縁層と焼成収縮開始温度の異なる異種材料絶縁層を一体焼成することにより、基板の収縮率を低減できる。また、前記絶縁層と異種材料絶縁層の間の熱膨張係数差を小さくすることにより、クラックやデラミネーションの生じない基板を得ることができる。さらに、前記絶縁層の比誘電率を異種材料絶縁層の比誘電率よりも高くすることにより、基板に内蔵する回路の小型化ができ、かつ、電極間に生じる浮遊容量が小さい回路基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路基板の断面図を示す。
【図２】本発明の他の回路基板の断面図を示す。
【符号の説明】
１ｂ〜１ｆ、１１ｃ・・・他の絶縁層
１ａ、１ｇ、１１ａ、１１ｂ、１１ｄ、１１ｅ・・・異種材料絶縁層
Claims (3)
- 複数の絶縁層成形体を積層してなるとともに、該複数の絶縁層成形体のうち少なくとも１層が、他の絶縁層成形体との焼成収縮開始温度の差が２０〜９０℃である異種材料絶縁層成形体である積層成形体を作製し、該積層成形体を１回の焼成工程にて焼成し、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ ３ 、ＭｇＴｉＯ ３ −ＣａＴｉＯ ３ から選ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有する異種材料絶縁層と、ＭｇＴｉＯ ３ またはＭｇＴｉＯ ３ −ＣａＴｉＯ ３ を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する他の絶縁層とが積層された回路基板を作製することを特徴とする回路基板の製法。
- 他の絶縁層が、金属元素として少なくともＭｇおよびＴｉを含有し、これらのモル比による組成式を、
（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ３・ｘＣａＴｉＯ３
と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ２Ｏ３換算で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ２換算で０．０１〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化物換算で０．１〜５重量部含有することを特徴とする請求項１記載の回路基板の製法。 - 他の絶縁層と異種材料絶縁層の熱膨張係数の差は２×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の回路基板の製法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP18583499A JP3764605B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 回路基板の製法 |
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