JP4792720B2

JP4792720B2 - 誘電体セラミック組成物およびセラミック多層基板

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Publication number: JP4792720B2
Application number: JP2004252893A
Authority: JP
Inventors: 大樹足立
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2024-08-31
Also published as: JP2006069822A

Description

本発明は、比較的低い焼成温度で、高い誘電率を有した誘電体セラミック層を形成し得る誘電体セラミック組成物、ならびに、低誘電率の絶縁体セラミック層と高誘電率の誘電体セラミック層とが一体焼成されたセラミック多層基板に関するものである。

近年、エレクトロニクス分野における電子部品の性能向上は著しく、特に、情報化社会を支えるコンピュータや移動通信端末等に代表される情報処理装置では、情報処理速度の高速化、装置の小型化、多機能化などが図られている。この情報処理装置の性能向上は、主として、ＬＳＩ等の半導体デバイスの高集積化、高速化、高機能化によって実現されている。

ところが、半導体デバイスが高速化、高機能化しても、複数の半導体デバイス間を接続する基板上での信号遅延やクロストーク、インピーダンスのミスマッチ等によるノイズによって、情報処理システムとしての動作が制限されることがあった。

このため、高速かつ高性能な情報処理を行う電子部品として、複数の半導体デバイスをセラミック基板上に実装した、いわゆるマルチチップモジュールが実用化されている。このようなモジュールにおいて、半導体デバイスの実装密度を高め、各半導体デバイス間を電気的に良好に接続するためには、配線導体を３次元的に配したセラミック多層基板が有用であり、従来は、この種の基板材料としてアルミナが用いられていた。

ところで、アルミナは、その焼結温度がおおよそ１４００℃以上であるため、アルミナと同時焼成される内層配線導体の材料としては、高融点金属のタングステンやモリブデンなどを使用する必要がある。しかしながら、これら高融点金属は比抵抗が比較的大きいため、半導体デバイスを高速で動作させたときの信号遅延が大きくなり、信号処理の高速化の妨げとなっていた。

そこで、これらの問題を解決するため、比抵抗の小さな銀、銅等の低融点金属と同時焼結可能な低温焼結セラミック材料（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ−ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏ−ｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃ）の研究が活発に行われており、セラミック多層基板における絶縁体セラミック層の構成材料として実用化が進められている。

また、近年、表面実装部品（ＳＭＤ：ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔｅｄＤｅｖｉｃｅ）の一部構成素子であったキャパシタやインダクタ等の受動素子をセラミック多層基板内に取り込むことによって、さらにモジュール全体を小型化しようとする試みがなされている。セラミック多層基板内にこれらの素子を内蔵する場合、基板表面に搭載されている実装部品の特性よりも内蔵した素子の特性が劣化したのでは素子を内蔵したときのメリットが半減してしまうため、内蔵素子が基板上の実装素子と同等、あるいはそれ以上の特性を有していることが求められる。

このため、セラミック多層基板の構成材料として、内蔵素子の電気特性が十分に発揮されるような材料を選択するのが通常であり、たとえば、主としてキャパシタを形成する部分には高誘電率の誘電体セラミック層を、主として配線導体を形成する部分には低誘電率の絶縁体セラミック層をそれぞれ設けてなる、異種材料複合型のセラミック多層基板が検討されている。

具体的には、たとえば特許文献１において、｛（Ｂａ_1-x-yＣａ_xＳｒ_y）Ｏ｝_m・（Ｔｉ_1-zＺｒ_z）Ｏ₂で表され、ｍ、ｘ、ｙおよびｚが、１．００５≦ｍ≦１．０３、０．０２≦ｘ≦０．２２、０．０５≦ｙ≦０．３５、０．００＜ｚ≦０．２０の関係を満たしてなる誘電体セラミックに、ＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスを混合してなる誘電体セラミック組成物が提案されている。この誘電体セラミック組成物は、銀や銅等の低融点金属と同時焼結可能な温度にて焼成でき、しかも比誘電率εｒが２０００以上の高誘電率材料である。
特開２０００−２２６２２５号公報

特許文献１で提案されている誘電体セラミック組成物は、銀や銅と同時焼結された高誘電率の誘電体セラミック層を形成できるものの、比誘電率の温度依存性が大きく、温度変化によって比誘電率が大きく変動してしまい、温度変化に対する安定性が要求されるキャパシタを形成するのが困難であった。また、この誘電体セラミック材料を低誘電率の絶縁体セラミック材料と同時焼成する場合、高誘電率の誘電体セラミック層と低誘電率の絶縁体セラミック層との間に、構成成分の相互拡散が生じてしまい、Ｑ値等の電気特性の低下が見られることがあった。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するものであり、その目的は、比較的低い温度で焼結することが可能であって、電気的特性にも優れた誘電体セラミック組成物、ならびに、それを用いたセラミック多層基板を提供することにある。

すなわち、本発明は、一般式Ｉ：（Ｓｒ_xＣａ_1-x）_1-yＲｅ_2y/3ＴｉＯ₃（ただし、一般式Ｉにおいて、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）で表される誘電体セラミック成分１００重量部に対して、ＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスを５〜３５重量部含有し、前記ＢａＯ−ＳｉＯ ₂ −Ｂ ₂ Ｏ ₃ 系ガラスは、酸化バリウムをＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素をＳｉＯ ₂ 換算で３０〜５０モル％、および、酸化ホウ素をＢ ₂ Ｏ ₃ 換算で１０〜３０モル％含む誘電体セラミック組成物に関するものである。

また、本発明は、絶縁体セラミック層と、この絶縁体セラミック層よりも大きな比誘電率を有する誘電体セラミック層とを積層してなるセラミック多層基板において、前記絶縁体セラミック層は、低温焼結セラミック組成物を焼成してなるものであり、前記誘電体セラミック層は、本発明の誘電体セラミック組成物を焼成してなるものであることを特徴とするセラミック多層基板を提供するものである。

本発明のセラミック多層基板において、前記低温焼結セラミック組成物は、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系セラミック組成物であることが好ましい。

本発明の誘電体セラミック組成物は、一般式Ｉで表される誘電体セラミック成分と、この誘電体セラミック成分１００重量部に対して、ＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスを５〜３５重量部含有し、前記ＢａＯ−ＳｉＯ ₂ −Ｂ ₂ Ｏ ₃ 系ガラスは、酸化バリウムをＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素をＳｉＯ ₂ 換算で３０〜５０モル％、および、酸化ホウ素をＢ ₂ Ｏ ₃ 換算で１０〜３０モル％含んでいるので、比較的低い温度で焼結することが可能でありながら、比誘電率が大きく、さらに、静電容量の温度係数が小さい等のように、電気的特性にも優れた誘電体セラミック組成物である。

また、本発明のセラミック多層基板によれば、絶縁体セラミック層と、この絶縁体セラミック層よりも大きな比誘電率を有する誘電体セラミック層とを積層してなるセラミック多層基板において、絶縁体セラミック層は低温焼結セラミック組成物を焼成してなるものであり、誘電体セラミック層は本発明の誘電体セラミック組成物を焼成してなるものであるので、絶縁体セラミック層と誘電体セラミック層との間における各構成成分の相互拡散を抑制して、電気的特性に優れた高品質のセラミック多層基板が得られる。

まず、本発明の誘電体セラミック組成物を説明する。

本発明の誘電体セラミック組成物は、下記一般式Ｉで表される誘電体セラミック成分と、この誘電体セラミック成分１００重量部に対して、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスを５〜３５重量部含有するものである。

一般式Ｉ：（Ｓｒ_xＣａ_1-x）_1-yＲｅ_2y/3ＴｉＯ₃
（ただし、一般式Ｉにおいて、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）
ここで、一般式Ｉで表される誘電体セラミック成分において、ストロンチウム（Ｓｒ）とカルシウム（Ｃａ）のモル比は任意の値に設定することができる。ストロンチウムの割合が多くなると、その絶縁抵抗（ｌｏｇＩＲ）が大きくなる傾向にあり、カルシウムの割合が多くなると、静電容量の温度変化率が小さくなる傾向にある。したがって、温度安定性に優れたキャパシタを形成することを主目的にした場合、０≦ｘ≦０．５が好ましく、高い絶縁抵抗を有するキャパシタを形成することを主目的にした場合、０．５≦ｘ≦１が好ましい。

また、Ｌａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種の希土類元素（Ｒｅ）の含有量（モル比：ｙ）は、０≦ｙ≦０．５である必要がある。これら希土類元素の含有量（モル比）が０．５を超えると、比誘電率（εｒ）が低下し、特にεｒが１００未満となってしまう。なお、これら希土類元素の含有量（モル比）は、０≦ｙ≦０．３が好ましく、０≦ｙ≦０．１がさらに好ましい。

また、本発明の誘電体セラミック組成物において、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスの含有量は、一般式Ｉで表される誘電体セラミック成分１００重量部に対して５〜３５重量部である必要がある。ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスの含有量が５重量部未満であると、誘電体セラミック組成物が十分に焼結せず、３５重量部を超えると、温度安定性等の電気的諸特性が低下してしまう。なお、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスの含有量は、１０〜２５重量部が好ましく、１５〜２０重量部がさらに好ましい。

本発明の誘電体セラミック組成物において、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスは、さらに酸化バリウムを含んだガラス、すなわちＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスであることが好ましい。すなわち、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスに、さらにＢａＯを含有していると、このガラスが一般式Ｉで表される誘電体セラミック組成物と反応し易くなり、その焼結が円滑に進み易くなる。

そして、このＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスは、酸化バリウムをＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素をＳｉＯ₂換算で３０〜５０モル％、および、酸化ホウ素をＢ₂Ｏ₃換算で１０〜３０モル％含んでいることが好ましい。このガラスにおける酸化バリウムの含有量がＢａＯ換算で３０モル％未満であると、誘電体セラミック組成物とガラスとの反応が進まず、誘電体セラミック組成物が十分に焼結しなくなる傾向にあり、５０モル％を超えると、温度安定性等の電気的諸特性が低下してしまう傾向にある。また、酸化ケイ素の含有量がＳｉＯ₂換算で３０モル％未満であると、得られる焼結体の収縮率が安定しない傾向にあり、５０モル％を超えると、ガラス原料成分のガラス化温度が高くなりすぎて、ガラス化しにくくなる傾向がある。さらに、酸化ホウ素の含有量がＢ₂Ｏ₃換算で１０モル％未満であると、誘電体セラミック組成物が十分に焼結しなくなる傾向にあり、３０モル％を超えると、セラミックグリーンシート等の成形体においてホウ素がホウ酸結晶相として析出する傾向がある。なお、酸化バリウム、酸化ケイ素および酸化ホウ素の含有量は、それぞれ酸化物換算で３５〜４５モル％、３５〜４５モル％、および、１５〜２５モル％がさらに好ましい。

次に、図１を参照に、本発明のセラミック多層基板の第１実施形態を説明する。

本実施形態によるセラミック多層基板１は、一方主面に、厚膜抵抗体６が設けられており、かつ、半導体デバイスやチップコンデンサ等の実装部品７を搭載してなるセラミック多層基板であって、本発明の誘電体セラミック組成物を焼成してなる高誘電率の誘電体セラミック層２が、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂材料等の低温焼結セラミック組成物を焼成してなる絶縁体セラミック層３ａおよび３ｂの間にシート状に設けられた構造を有している。

そして、誘電体セラミック層２には、内部電極４ａ、４ｂおよび４ｃからなるコンデンサ（キャパシタ）が形成されている。内部電極４ａと内部電極４ｃとはビアホール導体５ｂを介して接続されており、内部電極４ａと内部電極４ｂとの間、内部電極４ｂと内部電極４ｃとの間でそれぞれ所定の容量が形成されて、これらの容量の和がコンデンサの全体の容量となっている。そして、このコンデンサは、ビアホール導体５ａおよび５ｃを介して厚膜抵抗体６に接続されている。同様に、誘電体セラミック層２には、内部電極４ｄ、４ｅおよび４ｆからなるコンデンサが形成されている。内部電極４ｄと内部電極４ｆとはビアホール導体５ｆを介して接続されており、内部電極４ｄと内部電極４ｅとの間、内部電極４ｅと内部電極４ｆとの間でそれぞれ所定の容量が形成され、これらの容量の和がコンデンサの全体としての容量となっている。そして、このコンデンサは、ビアホール５ｄおよび５ｅを介して実装部品７に接続されている。

このように、セラミック多層基板１においては、セラミック多層基板１内にコンデンサが形成されているのでセラミック多層基板の小型化が達成されており、また、コンデンサを形成する電極間に高誘電率の誘電体セラミック層２が挟み込まれているので、比較的小さな電極パターンで容量の大きなコンデンサが形成できる。

さらに、セラミック多層基板１においては、誘電体セラミック層２は、絶縁体セラミック層３ａおよび３ｂの構成成分とほぼ同様の構成成分を含有したガラス（すなわち、ＢａＯおよびＳｉＯ₂を含んだガラス）を含んでおり、かつ、誘電体セラミック成分とガラス成分とが特定の配合割合で含有されているので、未焼結状態の低温焼結セラミック層３ａおよび３ｂと誘電体セラミック層２とを、内部電極用導電性材料と同時焼結させることが可能であり、また、各層の接着強度が高く、構成成分の相互拡散による基板の電気的特性の変動が抑えられる。

次に、図２を参照に、本発明のセラミック多層基板の第２実施形態を説明する。

セラミック多層基板１１は、一方主面に、半導体デバイスやチップコンデンサ等の実装部品７を搭載してなるセラミック多層基板であって、本発明の誘電体セラミック組成物を焼結してなる高誘電率の誘電体セラミック層１２ａおよび１２ｂが、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂材料等の低温焼結セラミック組成物を焼成してなる絶縁体セラミック層１３内に設けられた内部電極１４ａと内部電極１４ｂとの間、および、内部電極１４ｃと内部電極１４ｄとの間に、厚膜印刷法等によってそれぞれ設けられている。

そして、内部電極１４ａ、内部電極１４ｂ、および、これらの内部電極間に設けられた誘電体セラミック層１２ａによって所定の容量が形成されており、同様に、内部電極１４ｃ、内部電極１４ｄ、および、誘電体セラミック層１２ｂによって所定の容量が形成されている。内部電極１４ａおよび内部電極１４ｂによって形成されるコンデンサは、一方で、ビアホール導体１５ａを介して実装部品７に接続され、他方で、ビアホール導体１５ｂを介して、ストリップライン１８に接続されている。また、内部電極１４ｃおよび内部電極１４ｄによって形成されるコンデンサは、一方で、ビアホール導体１５ｃおよび線路導体１６を介して実装部品７に接続されており、他方で、ビアホール導体１５ｄを介してグランド導体１７に接続されている。

このように、セラミック多層基板１１においては、セラミック多層基板内にコンデンサが形成されているので、基板の小型化が達成されており、また、コンデンサを形成する電極間に高誘電率の誘電体セラミック層１２ａおよび１２ｂが挟み込まれているので、比較的小さな電極パターンで容量の大きなコンデンサが形成されている。

さらに、セラミック多層基板１１においては、誘電体セラミック層１２ａおよび１２ｂは、絶縁体セラミック層３ａおよび３ｂの構成成分とほぼ同様の構成成分を含有したガラス（すなわち、ＢａＯおよびＳｉＯ₂を含んだガラス）を含んでおり、かつ、誘電体セラミック成分とガラス成分とが特定の配合割合で含有されているので、絶縁体セラミック層１３と誘電体セラミック層１２ａおよび１２ｂとを同時焼結させることが可能であり、また、各層の接着強度が高く、構成成分の相互拡散による基板特性の変動が抑えられる。

次に、上述した第１実施形態のセラミック多層基板について、その作製方法を説明する。

まず、絶縁体セラミック層の材料として、ＢａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂のセラミック原料粉末を用意し、これに、バインダ、分散剤、可塑剤、有機溶媒等を適量添加し、これらを混合することによって、セラミックスラリーを調製する。次いで、これを、ドクターブレード法等によってシート状に成形すれば、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系セラミック組成物からなる絶縁体層用グリーンシートが得られる。

次いで、これとは別に、高誘電率の誘電体セラミック層の材料として、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、Ｒｅ₂Ｏ₃（ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）のセラミック原料粉末を用意し、これを所定の割合で調合、混合した後、大気中で８００〜１２００℃、３０分〜３時間程度、仮焼する。次いで、得られた仮焼粉末を、ボールミル等を用いて粉砕し、所定の割合のＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス粉末を混合する。さらに、得られた混合粉末に対して、バインダ、分散剤、可塑剤、有機溶媒等を適量添加し、これらを混合することによって、セラミックスラリーを調製する。次いで、これを、ドクターブレード法等によってシート状に成形すれば、本発明の誘電体セラミック組成物からなる誘電体層用グリーンシートが得られる。

次に、このようにして得られた絶縁体層用グリーンシートと誘電体セラミック層用グリーンシートとに必要に応じてビアホール導体用孔を開け、この孔中にＡｇやＣｕを主成分とする導電性ペーストを充填してビアホール導体を形成した後、各グリーンシートに、コンデンサ電極や配線導体、グランド電極等の所定の導体パターンが形成されるように電極ペーストを印刷して、誘電体セラミック層用グリーンシートと、絶縁体層用グリーンシートとを積み重ねる。

この後、積み重ねたグリーンシートをプレスし、積層体ブロックを形成する。必要に応じて、作製したブロックを適当な大きさに切断したり、切断用の溝を形成したりしてもよい。そして、作製したブロックを８００〜１０００℃で焼結することにより、図１に示したように、シート状の誘電体セラミック層を内蔵したセラミック多層基板を得ることができる。

なお、誘電体セラミック層は、上述したように、誘電体セラミック層用材料をシート状に成形してなるグリーンシートを積層体ブロックに挟み込むことによって形成してもよいが、誘電体セラミック層用の粉体を有機ビヒクル、有機溶剤、可塑剤等に混合することによってペースト化し、得られた誘電体ペーストを必要な部分に厚膜印刷することによって、形成してもよい。これによって、図２に示したように、厚膜状の誘電体セラミック層を内蔵したセラミック多層基板を得ることができる。

以上、本発明を実施の形態に従い説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

たとえば、低温焼結セラミック基板用の材料はＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂材料に限定されるものではなく、たとえば、ＢａＯ−ＳｒＯ−ＳｉＯ₂、ＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ等の低温焼結セラミック材料を用いることも可能である。これらの低温焼結セラミック材料は、前述したＢａＯ、ＳｉＯ₂およびＢ₂Ｏ₃からなるガラスとほぼ同組成のガラスを含む材料である。

また、本発明のセラミック多層基板は、半導体ＩＣ等の電子部品を搭載するセラミック基板として利用するのみではなく、マイクロ波用の誘電体共振器やＬＣフィルタ等の電子部品用材料、さらにはセラミックパッケージ等として用いることも可能である。また、セラミック多層基板上、あるいはその裏面に抵抗を形成することで、若しくは、絶縁性セラミック基板内または誘電体セラミック層内にコイルやストリップラインを形成することで、さらに基板形状の小型化が達成できる。

以下、本発明を具体的な実施例について説明する。

まず、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、Ｒｅ₂Ｏ₃（ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）のセラミック原料粉末を用意し、これれらのセラミック原料粉末を、仮焼後の組成が下記表１に示す組成となるように調合、混合し、さらに、得られた混合物を１０００℃、１時間の条件にて仮焼した。次いで、得られた仮焼粉末をボールミルで粉砕し、さらに、下記表１に示す組成のＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス粉末を、同じく下記表１に示す割合で添加した。

次いで、得られた混合粉末１００重量部に対して、ブチラール系バインダを５０重量部、ノニオン系分散剤を１重量部、フタル酸エステル系可塑剤を３重量部、エタノールとトルエンとからなる有機溶媒を７０重量部、それぞれ添加し、これらを混合することによって、セラミックスラリーを調製した。次いで、これを、ドクターブレード法によってシート状に成形し、厚み２０μｍの誘電体層用グリーンシートを得た。

次いで、この誘電体層用グリーンシートを１００枚、積み重ね、プレスした後、これを１０ｍｍ×１０ｍｍの矩形状にカットした。そして、これを空気中、９８０℃で焼成し、誘電体セラミック焼結体を得た。

そして、得られた誘電体セラミック焼結体の両面に電極を付与して、ＬＣＲメータにより、比誘電率（εｒ）、Ｑ値、−２５℃および＋８５℃における静電容量の温度変化率（ＴＣＣ）、ならびに、絶縁抵抗値（ｌｏｇＩＲ）を測定した。

また、ＢａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂のセラミック原料粉末を、それぞれ３５重量部、５重量部、６０重量部、調合・混合し、さらに得られた混合粉末１００重量部に対して、ブチラール系バインダを１２重量部、アニオン系分散剤を２重量部、フタル酸エステル系可塑剤を４重量部、エタノールとトルエンとからなる有機溶媒を７０重量部、それぞれ添加し、これらを混合することによって、セラミックスラリーを調製した。次いで、これを、ドクターブレード法によってシート状に成形し、厚み１００μｍの絶縁体層用グリーンシートを得た。

次いで、絶縁体層用グリーンシート４枚、誘電体層用グリーンシート１枚、絶縁体層用グリーンシート４枚をこの順に積み重ね、プレスした後、これを９ｍｍ×７ｍｍの矩形状にカットした。そして、これを還元性雰囲気中、９８０℃で焼成し、セラミック多層基板を得た。

そして、得られたセラミック多層基板について、絶縁体セラミック層と誘電体セラミック層との間の接合性を評価した。この接合性は、外観および層間断面を電子顕微鏡で観察することによって評価したものであって、評価結果の「◎」は、セラミック成分の相互拡散や気孔が観察されず、極めて良好な接合性が確認できたものであることを示し、「○」は、多少のセラミック成分の拡散がみられたものの、気孔が生じておらず、良好な接合性が確認できたものであることを示す。

以上のようにして測定した比誘電率（εｒ）、Ｑ値、−２５℃および＋８５℃における静電容量の温度変化率（ＴＣＣ）、絶縁抵抗値（ｌｏｇＩＲ）、ならびに、接合性について、その測定結果を下記表２に示す。

以上、表１および表２から分かるように、試料Ｎｏ．１〜９、１７、１９〜２０の誘電体セラミック組成物を焼成してなる焼結体、あるいは、これを誘電体セラミック層として備えるセラミック多層基板は、一般式Ｉ：（Ｓｒ_xＣａ_1-x）_1-yＲｅ_2y/3ＴｉＯ₃（ただし、一般式Ｉにおいて、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）で表される誘電体セラミック成分１００重量部に対して、酸化バリウムをＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素をＳｉＯ₂換算で３０〜５０モル％、および、酸化ホウ素をＢ₂Ｏ₃換算で１０〜３０モル％含んだＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系を５〜３５重量部含有する誘電体セラミック組成物を用いているので、比誘電率（εｒ）が１００〜１６０、Ｑ値が１０００〜２０００、−２５℃における静電容量の温度変化率（ＴＣＣ）が＋５％〜＋１５％、＋８５℃における静電容量の温度変化率（ＴＣＣ）が−５％〜−１５％、絶縁抵抗値（ｌｏｇＩＲ）が１２〜１３と優れ、かつ、絶縁体セラミック層との接合性にも優れていた。

また、試料Ｎｏ．１０〜１５の誘電体セラミック組成物を焼成してなる焼結体、あるいは、これを誘電体セラミック層として備えるセラミック多層基板は、ガラス中の酸化バリウムの含有量がＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素の含有量がＳｉＯ₂換算で３０〜５０モル％、酸化ホウ素の含有量がＢ₂Ｏ₃換算で１０〜３０モル％の範囲外となっているため、焼結性不足による電気的諸特性の低下が起きる傾向があった。

また、試料Ｎｏ．１６の誘電体セラミック組成物を焼成してなる焼結体、あるいは、これを誘電体セラミック層として備えるセラミック多層基板は、ガラスの含有量が少なすぎるため、焼結性が不十分となってしまい、試料Ｎｏ．１８の誘電体セラミック組成物を焼成してなる焼結体、あるいは、これを誘電体セラミック層として備えるセラミック多層基板は、ガラスの含有量が多すぎるため、電気的諸特性が低下してしまった。

また、試料Ｎｏ．２１の誘電体セラミック組成物を焼成してなる焼結体、あるいは、これを誘電体セラミック層として備えるセラミック多層基板は、一般式Ｉにおける希土類元素の割合が相対的に多すぎるため、比誘電率が低下し、特にεｒが１００未満となってしまった。

以上のように、一般式Ｉ：（Ｓｒ_xＣａ_1-x）_1-yＲｅ_2y/3ＴｉＯ₃（ただし、一般式Ｉにおいて、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）で表される誘電体セラミック成分１００重量部に対して、酸化バリウムをＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素をＳｉＯ₂換算で３０〜５０モル％、および、酸化ホウ素をＢ₂Ｏ₃換算で１０〜３０モル％含んだＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系を５〜３５重量部含有する誘電体セラミック組成物は、銀や銅と同時焼結された高誘電率の誘電体セラミック層を形成でき、しかも、比誘電率の温度依存性が小さいので、温度変化による比誘電率の変動が少なく、特に、温度変化に対する安定性が要求されるコンデンサを有したセラミック多層基板を構成するのに適している。また、この誘電体セラミック組成物を低誘電率の絶縁体セラミック材料と同時焼成する場合であっても、誘電体セラミック層と絶縁体セラミック層との間に、各層の構成成分の相互拡散が生じることがないため、Ｑ値等の電気的特性を確保でき、電気的特性に優れたセラミック多層基板を得ることができた。

本発明の第１実施形態によるセラミック多層基板の概略断面図である。本発明の第２実施形態によるセラミック多層基板の概略断面図である。

符号の説明

１…セラミック多層基板、
２…誘電体セラミック層、
３ａ、３ｂ…絶縁体セラミック層、
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ…内部電極、
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ…ビアホール導体、
６…厚膜抵抗体
７…表面実装部品

Claims

一般式Ｉ：（Ｓｒ_xＣａ_1-x）_1-yＲｅ_2y/3ＴｉＯ₃
（ただし、一般式Ｉにおいて、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦０．５、ＲｅはＬａ、ＳｍおよびＮｄからなる群より選ばれる少なくとも１種）で表される誘電体セラミック成分１００重量部に対して、ＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスを５〜３５重量部含有し、前記ＢａＯ−ＳｉＯ ₂ −Ｂ ₂ Ｏ ₃ 系ガラスは、酸化バリウムをＢａＯ換算で３０〜５０モル％、酸化ケイ素をＳｉＯ ₂ 換算で３０〜５０モル％、および、酸化ホウ素をＢ ₂ Ｏ ₃ 換算で１０〜３０モル％含む、誘電体セラミック組成物。
絶縁体セラミック層と、この絶縁体セラミック層よりも大きな比誘電率を有する誘電体セラミック層とを積層してなるセラミック多層基板において、
前記絶縁体セラミック層は、低温焼結セラミック組成物を焼成してなるものであり、前記誘電体セラミック層は、請求項１に記載の誘電体セラミック組成物を焼成してなるものであることを特徴とする、セラミック多層基板。
前記低温焼結セラミック組成物は、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系セラミック組成物である、請求項２に記載のセラミック多層基板。